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超越了LVDS的V-by-One? HS通過高信賴度的8B10B編碼和信號調制技術，實現了高速?遠距離的傳送
作為筆記本電腦和液晶顯示器、液晶電視的影像/圖像接口構建起一個時代的「LVDS（Low Voltage Differential Signaling） SerDes」；繼其之后的就是「V-by-One? HS」。如今，高分辨率大畫面的液晶電視等皆采用此技術?？梢哉f正式這一技術在背后支持著液晶電視在世界上的普及。作為連載的第3回，這次就來解說一下V-by-One? HS的基本原理和特征等。
液晶電視日趨高畫質和大畫面
V-by-One? HS的特征在于不但傳送速度快，同時可傳送距離也長。（圖1）。
最大數據傳送速度可達1對差動線4G比特/秒。傳送可能距離在10m以上。LVDS的數據傳送速度是被限定在標準規(guī)格內的655M比特ト/秒。雖然各廠商可自己設法提高數據傳送速度，但即便如此在物理層面上3G比特/秒左右已經是界限了。LVDS SerDes中，時鐘與數據的偏離始終是個問題。因此，就算使用價格高昂的屏蔽雙絞線，最大也只能達到5m左右。
那么LVDS SerDes的「次時代版」的V-by-One? HS成為必不可少的原因是什么呢？就是液晶電視的高畫質和大畫面趨勢。影響液晶電視畫質的特性主要有3個。像素數（分辨率）和幀滯后、還有色深度。這3個都是越大越高則畫質越好。但與此同時，圖像處理板和液晶模組的時間控制IC（T-CON）間的影像/圖像數據量也會增加。而且液晶電視的畫面越大，圖像處理板與T-CON在layout上也分得更開，之間的距離也會變長。
影像/圖像數據的量增加；同時傳送這些數據的接口之間的距離拉長的話，現有的LVDS SerDes遲到會達到界限，這是顯而易見的。那么，LVDS SerDes與V-by-One? HS之間切換的點又在哪里呢？這個點就在像素達到2K（1920×1080）、幀滯后在120Hz、畫面尺寸超過42英寸的液晶電視。
最大數據傳送速度可達1對差動線4G比特/秒。傳送可能距離在10m以上。LVDS的數據傳送速度是被限定在標準規(guī)格內的655M比特ト/秒。雖然各廠商可自己設法提高數據傳送速度，但即便如此在物理層面上3G比特/秒左右已經是界限了。LVDS SerDes中，時鐘與數據的偏離始終是個問題。因此，就算使用價格高昂的屏蔽雙絞線，最大也只能達到5m左右。那么LVDS SerDes的「次時代版」的V-by-One? HS成為必不可少的原因是什么呢？就是液晶電視的高畫質和大畫面趨勢。影響液晶電視畫質的特性主要有3個。像素數（分辨率）和幀滯后、還有色深度。這3個都是越大越高則畫質越好。但與此同時，圖像處理板和液晶模組的時間控制IC（T-CON）間的影像/圖像數據量也會增加。而且液晶電視的畫面越大，圖像處理板與T-CON在layout上也分得更開，之間的距離也會變長。
影像/圖像數據的量增加；同時傳送這些數據的接口之間的距離拉長的話，現有的LVDS SerDes遲到會達到界限，這是顯而易見的。那么，LVDS SerDes與V-by-One? HS之間切換的點又在哪里呢？這個點就在像素達到2K（1920×1080）、幀滯后在120Hz、畫面尺寸超過42英寸的液晶電視。
LVDS的信號線過多
像素2K、幀滯后在60Hz、10bitRGB的話，LVDS SerDes已完全能夠對應。差動線需要12對、即24根信號線來傳送影像/圖像數據（圖2）。
但是，幀滯后高達120Hz時，差動線就需增加到2倍的24對即48根。且在幀滯后達到120Hz時將像素增加到4K（3840×2160）的話，影像/圖像數據量就需再增加4倍，即需要96對192根信號線。
要對應4K/120Hz需要192根信號線這也實在太多了。一般情況下，圖像處理板與T-CON的連接使用的是50pin左右的柔性扁平線（FFC）。需要48根的信號線時，1根FFC和連接器就可以對應了。但需要192根的話就需要4根FFC與連接器了。（圖3）
通常FFC會架設在液晶平板的背面部分（圖4）。FFC與連接器需要各4個的話，就會有打印基板上實裝空間需擴大，且零件成本會上升的弊端。一般情況下，廠家并不希望僅為了連接器就去增加打印基板的實裝面積。
而且，畫面尺寸達到42英寸左右時，圖像處理板和T-CON之間的距離就會達到50cm～70cm使用。LVDS SerDes的話，信號振幅的衰變和信號件的偏離就會成問題，可能無法正確傳送。此外，多余的輻射（EMI）問題也會更顯著。當然，使用低損耗的線控制偏離實施屏蔽的話，這些問題是可以解決的，但成本也會大幅上升。
此時V-by-One? HS就登場了。將LVDS SerDes置換成V-by-One? HS的話，每1對配線的數據傳送速度最高可達4G比特/秒，4K/120Hz的話也僅需16對32根就已足夠。也就是說1根FFC和1個連接器即可傳送影像/圖像數據（圖5）。
FFC的實裝簡化后，打印基板和被動零件的成本就能得到控制。且多余輻射的雜音也少，即便使用低價的FFC，也能在超過1m的距離內無誤地通信（圖6）。因此，即使液晶電視的畫面尺寸變大也不會發(fā)生數據傳送上的問題。當然連接器上也能使用普通FFC。
但是，幀滯后高達120Hz時，差動線就需增加到2倍的24對即48根。且在幀滯后達到120Hz時將像素增加到4K（3840×2160）的話，影像/圖像數據量就需再增加4倍，即需要96對192根信號線。
要對應4K/120Hz需要192根信號線這也實在太多了。一般情況下，圖像處理板與T-CON的連接使用的是50pin左右的柔性扁平線（FFC）。需要48根的信號線時，1根FFC和連接器就可以對應了。但需要192根的話就需要4根FFC與連接器了。（圖3）
通常FFC會架設在液晶平板的背面部分（圖4）。FFC與連接器需要各4個的話，就會有打印基板上實裝空間需擴大，且零件成本會上升的弊端。一般情況下，廠家并不希望僅為了連接器就去增加打印基板的實裝面積。而且，畫面尺寸達到42英寸左右時，圖像處理板和T-CON之間的距離就會達到50cm～70cm使用。LVDS SerDes的話，信號振幅的衰變和信號件的偏離就會成問題，可能無法正確傳送。此外，多余的輻射（EMI）問題也會更顯著。當然，使用低損耗的線控制偏離實施屏蔽的話，這些問題是可以解決的，但成本也會大幅上升。
此時V-by-One? HS就登場了。將LVDS SerDes置換成V-by-One? HS的話，每1對配線的數據傳送速度最高可達4G比特/秒，4K/120Hz的話也僅需16對32根就已足夠。也就是說1根FFC和1個連接器即可傳送影像/圖像數據（圖5）。
FFC的實裝簡化后，打印基板和被動零件的成本就能得到控制。且多余輻射的雜音也少，即便使用低價的FFC，也能在超過1m的距離內無誤地通信（圖6）。因此，即使液晶電視的畫面尺寸變大也不會發(fā)生數據傳送上的問題。當然連接器上也能使用普通FFC。
實現2種基本技術
下面就來解說一下具有這種高速傳送特性的V-by-One? HS 技術。技術性要點有2點。
第一點是采用數據信號和時鐘頻率信號在一根信號線上傳輸的嵌入式時鐘頻率方式。LVDS SerDes中，數據信號和時鐘頻率信號在分別的信號線上傳送；也就是通常說的數據?時鐘頻率分別傳送的方式（圖7）。
這種方式與并聯總線一樣，接收側會在所接收到的時鐘頻率信號的時間點上同時接收數據信號。但是這種方式也存在問題。當傳送速度提高或傳送距離變長的時候，數據信號和時鐘頻率信號之間會產生很大的偏離。若數據信號與時鐘頻率信號的接收時機偏離，則無法接收到正確的數據。
而嵌入式時鐘頻率方式是在系列數據信號中填入時鐘頻率信號，在接收側的CDR（即時鐘頻率?數據?恢復）回路上將抽出的時鐘頻率信號同步在數據信號上進行接收。
若采用這種方式，即使傳送速度提高或傳送距離變長，也能夠杜絕數據信號與時鐘頻率信號之間的偏離的發(fā)生。因此是可以對應高速且長距離的傳送的。
V-by-One? HS為實現嵌入式時鐘頻率方式采用8B10B變調方式。這是一種將8bit的數據變換成10bit傳送的方式。（圖8）
追加的2個bit的數據是使用在支配代碼的傳送及為提高信號品質的限制掃描寬度，確保DC平衡等處。
在此大多數人會抱有疑問：“8B10B的變調是為了將8bit調整成10Bit信號傳送，增加了20%開銷。這樣難道不應該并不適用于高速化么？”確實增加2個Bit會變得冗長。但正因這2個bit，減少了符號間的干涉（ISI:Inter Symbol Interference）波動。也就是說：因實行了8B10B變調，能控制最大5個的「0」與「1」的信號連續(xù)數（掃描寬度），去除20%以下的低周波成分。此外還能控制「0」和「1」的信號個數使其均等化。因此，在高速并長距離地傳送數據時，能更加簡單的確保如圖9所示的眼圖開口；即便是高如4Gbit/秒的數據傳送速度也可以得到高品質的傳送特性。
預加重技術是一種預先增幅輸出來對應數據傳送中可能衰變的高周波成分的技術。而適應型（自適應均衡器）技術是可使傳送路程中衰變的高周波成分根據傳送路程的特性在接收端自動增幅的技術。這兩個技術都有助于提高傳送特性（圖10）。在提高數據傳送速度的同時，還能夠延長傳輸距離。
V-by-One? HS通過使用8B10B變調方式與信號調制技術實現了極高的傳送特性。這個結果使其成為高分辨率高畫質的液晶電視上采用的影像/圖像接口的（Defacto standard ）事實上的世界標準。但需要極高的傳送特性的電子機器并不僅有液晶電視或者液晶顯示。在各種各樣的電子機器上都有這一需求。在此類電器機器上如何靈活運用V-by-One? HS呢？具體詳細請見下回解說。
第一點是采用數據信號和時鐘頻率信號在一根信號線上傳輸的嵌入式時鐘頻率方式。LVDS SerDes中，數據信號和時鐘頻率信號在分別的信號線上傳送；也就是通常說的數據?時鐘頻率分別傳送的方式（圖7）。
這種方式與并聯總線一樣，接收側會在所接收到的時鐘頻率信號的時間點上同時接收數據信號。但是這種方式也存在問題。當傳送速度提高或傳送距離變長的時候，數據信號和時鐘頻率信號之間會產生很大的偏離。若數據信號與時鐘頻率信號的接收時機偏離，則無法接收到正確的數據。而嵌入式時鐘頻率方式是在系列數據信號中填入時鐘頻率信號，在接收側的CDR（即時鐘頻率?數據?恢復）回路上將抽出的時鐘頻率信號同步在數據信號上進行接收。
若采用這種方式，即使傳送速度提高或傳送距離變長，也能夠杜絕數據信號與時鐘頻率信號之間的偏離的發(fā)生。因此是可以對應高速且長距離的傳送的。
V-by-One? HS為實現嵌入式時鐘頻率方式采用8B10B變調方式。這是一種將8bit的數據變換成10bit傳送的方式。（圖8）追加的2個bit的數據是使用在支配代碼的傳送及為提高信號品質的限制掃描寬度，確保DC平衡等處。
在此大多數人會抱有疑問：“8B10B的變調是為了將8bit調整成10Bit信號傳送，增加了20%開銷。這樣難道不應該并不適用于高速化么？”確實增加2個Bit會變得冗長。但正因這2個bit，減少了符號間的干涉（ISI:Inter Symbol Interference）波動。也就是說：因實行了8B10B變調，能控制最大5個的「0」與「1」的信號連續(xù)數（掃描寬度），去除20%以下的低周波成分。此外還能控制「0」和「1」的信號個數使其均等化。因此，在高速并長距離地傳送數據時，能更加簡單的確保如圖9所示的眼圖開口；即便是高如4Gbit/秒的數據傳送速度也可以得到高品質的傳送特性。
第二點是導入信號調制技術。具體是在傳送器上適用預加重技術，在接收端適用適應型（自適應均衡器）技術。
預加重技術是一種預先增幅輸出來對應數據傳送中可能衰變的高周波成分的技術。而適應型（自適應均衡器）技術是可使傳送路程中衰變的高周波成分根據傳送路程的特性在接收端自動增幅的技術。這兩個技術都有助于提高傳送特性（圖10）。在提高數據傳送速度的同時，還能夠延長傳輸距離。
V-by-One? HS通過使用8B10B變調方式與信號調制技術實現了極高的傳送特性。這個結果使其成為高分辨率高畫質的液晶電視上采用的影像/圖像接口的（Defacto standard ）事實上的世界標準。但需要極高的傳送特性的電子機器并不僅有液晶電視或者液晶顯示。在各種各樣的電子機器上都有這一需求。在此類電器機器上如何靈活運用V-by-One? HS呢？具體詳細請見下回解說。
