저전력 모드를 지원하는 광채널용 디스플레이포트 전-광 변환모듈 설계 :Design of the Optical Channel DisplayPort electro-optic conversion module supports power-down mode

서준협

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자료유형: 학위논문

저자정보: 서준협 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 강진구

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

저전력 광채널용 디스플레이포트 인터페이스 설계

서준협 , 박인항 , 장해종 외 2명 전자공학회논문지 2013.11 학술저널

저전력 모드를 지원하는 광채널용 디스플레이포트 전-광 변환모듈 설계

서준협 전자공학과 2013.01 학위논문

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본 논문은 디스플레이포트 표준에 적용 가능하며, 전기적 채널을 광 채널로 변환하고 광 채널에서 절전모드 구현에 대한 논문이다.
메인 링크, 보조 채널(Half-duplex, bidirectional), HPD(Hot Plug Detect)신호 라인으로 구성된 디스플레이포트 소스 장치와 싱크 장치 각각에 전기적 통신에서 광통신으로 바꾸어주는 광모듈을 추가하였다.
본 논문에서는 광채널을 이용한 데이터를 전송을 통해 구리도파선의 물리적인 한계에서 벗어나는 방법을 제안한다.
제안한 아이디어를 구성하기위해 디스플레이포트의 전기적 채널을 광 채널로 바꾸어 고속 데이터 전송을 할 수 있는 메인 채널과, 광통신을 사용해 양방향 보조 채널을 구성하기 위한 구조를 제안하고 적용에 대하여 설명한다. 더 나아가 보조채널을 이용하여 HPD 신호를 전송 할 수 있는 방법을 제안하였으며, 이는 HPD 신호전송에 독립적으로 하나의 광 채널을 할당하여 사용하는 방법을 개선한 것이다. 광통신에 사용되는 전력을 최소화를 목적으로 메인링크에 사용되는 광송신부 전원을 제어하는 방법을 제안하고, 이를 적용하는 방법과 개선할 수 있는 방법도 제시하였다.
설계된 시스템은 Verilog HDL로 설계 되었으며, 보조채널 송·수신기의 제어회로는 Altera Stratix-4 FPGA을 사용하여 합성한 결과 651개의 ALUTs와 511개의 registers를 사용하였으며, 324개의 Block Memory bits를 사용하였다. 최대 동작 속도는 250MHz이다. 제안한 전원제어를 적용하면 절전모드 동작 시, 메인링크 송신 광모듈에서 740mW의 전원소모를 감소시킬 수 있다.

#Electro-optic conversion #DisplayPort #HPD regeneration #power-down mode

제 1 장 서 론 1
제 2 장 디스플레이포트 인터페이스와 광 채널 3
2.1 디스플레이포트의 구성 3
2.1.1 메인링크(Main Link) 3
2.1.2 보조채널(AUX CH) 4
2.1.3 Hot Plug Detect(HPD) 4
2.1.4 다층화 모듈식 구조(AUX CH) 4
2.2 광통신 5
2.2.1 광통신 시스템의 구조 5
2.2.2 광송신기 6
2.2.2.1 데이터 변환회로 7
2.2.2.2 구동회로의 온도 안정화 8
2.2.3 광수신기 9
2.2.4 파장분할다중화(WDM) 시스템 10
2.2.4.1 저밀도 파장분할다중화(CWDM) 시스템 10
2.3 보조채널의 역할 12
2.3.1 메인링크 서비스 12
2.3.1.1 스트림 전송 초기화 13
2.3.1.2 메인 링크 트레이닝 13
2.4 보조채널 패킷 구조 20
2.4.1 Native 보조 채널 패킷 20
2.5 보조채널 부호화 방식 22
2.5.1 맨체스터 부호화 22
2.6 보조채널 메모리 장치 22
2.6.1 EDID 22
2.6.2 DPCD 22
제 3 장 디스플레이포트 광변환기 설계 23
3.1 디스플레이포트 광변환기 구조 23
3.2 SX-51 25
3.3 광송신부 설계 26
3.3.1 디스플레이포트 메인링크 송신부 26
3.3.2 디스플레이포트 보조채널 송신부 27
3.4 광수신부 설계 27
3.5 패킷 분석기 설계 28
3.5.1 맨체스터 복호기 설계 30
3.5.1.1 맨체스터 복호화 방법 30
3.5.1.2 기준클록 복원 알고리즘 31
3.5.2 보조채널 패킷구분기 설계 34
3.5.3 입출력 제어블록 설계 34
3.5.4 HPD 생성블록 설계 35
3.5.5 전원 제어블록 설계 36
제 4 장 실험 결과 및 고찰 39
4.1 패킷 분석기 모의실험 39
4.1.1 맨체스터 복호기 모의실험 39
4.1.2 보조채널 부호기 모의실험 41
4.1.3 보조채널 복호기 모의실험 42
4.2 입출력 제어블록 모의실험 44
4.3 HPD 생성블록 모의실험 45
4.4 전원 제어블록 모의실험 46
4.5 광채널 변환기 송수신모듈 통합 블록 검증 50
제 5 장 결론 55
참 고 문 헌 57

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