IEEE802.3ab 1000BASE-T gigabit Ethernet(GbE)是IEEE802.3u fast Ethernet之后的新一代基于双绞线信道的高速以太网标准。1000BASE-T的主要目标是在与100BASE-TX快速以太网相同的5类非屏蔽平衡双绞布线上实现10倍于快速以太网的传输速率,误比特率不超过10-10。通过对基于快速以太网的现有应用以及网络管理等等,甚至包括布线系统在内的用户资源全面兼容,1000BASE-T能够从现有快速以太网平滑无缝的升级,同时将升级成本降到最低,并且全面继承以太网的简单廉价高可靠性易于管理的优点。因此1000BASE-T GbE以其高带宽低成本的显著优势,正在日渐成为主流以太网标准。可以预见,1000BASE-T GbE必然具有广阔的应用与市场前景。与应用上的优势形成对照的,是其在技术上对收发器设计提出的挑战。由于1000BASE-T GbE所使用的传输媒介是为上一代以太网标准设计的,为了在同样的媒介上提供10倍的传输速率,1000BASE-T使用4对双绞线进行全双工传输,并采用多电平调制技术以提高频带利用率。但全双工双向传输带来严重的回波与串扰问题,为消除双向传输之间的干扰,使用混合电路以及回波抵消技术。而为补偿多电平调制技术带来的信噪比损失,又采用远较100BASE-TX更为复杂的编码算法。更高的高吞吐率与更复杂的算法实现给收发器的设计带来很大的困难,物理层的基带信号处理模块,尤其是联合解码均衡器的实现成为一个难点。如何在实际的双绞线信道中消除信道的非理想特性,并充分利用1000BASE-T的编码算法带来的编码增益是使1000BASE-T收发器达到设计指标的重要问题。一些常用的解码算法已被证明无法充分利用1000BASE-T编码技术所提供的编码增益。而高性能的算法却又有巨大的硬件开销,或者被认为难以达到1000BASE-T的吞吐率要求。同时希望解码算法能够具有尽可能低的硬件复杂度以降低收发器成本,在移动设备上的应用又希望解码器的功耗尽可能的低。我们认为,在这些方面现有的研究尚大有改进的余地。鉴于此,本文对如何在1000BASE-T实际面对的信道环境中进行高性能、低复杂度以及低功耗的解码进行深入的研究,并提出了有效的解决方案。论文的研究内容,主要包括以下几个方面:(1)为了解决线对延迟差、线对交换与极性错误所造成的4维符号破坏问题,对1000BASE-T的编码技术进行深入研究。利用其编码特性提出了在可能存在线对顺序与极性错误前提下PCS训练方法,从而为完成解码铺平了道路。(2)为了确定适用于1000BASE-T应用高吞吐率要求的联合均衡解码算法,对于联合解码均衡算法进行了研究。通过仿真确认各算法在1000BASE-T信道环境下的性能表现。并研究各算法的关键参数对其复杂度与性能的影响,确定适用于1000BASE-T的联合解码均衡算法。提出一种基于预滤波M算法的联合解码均衡技术,在低复杂度下即具有相对于常用的PDFD更高的性能。(3)为了解决M算法的高关键路径延迟问题,提出超前计算MA4解码器。通过优化的超前计算结构、低扇出解码器结构以及为M算法优化的低复杂度排序网络结构,在保持M算法的低复杂度优势同时将其关键路径延迟缩短至与PDFD相当。并通过符号压缩技术进一步降低M算法解码器的硬件复杂度。通过这些手段,14tap MA4解码器在1Gbps的吞吐率下,依然能够保持其相对于14tap PDFD的性能优势。同时,其硬件复杂度却不及后者的2/3。(4)为了进一步降低预滤波PDFD的硬件复杂度与功耗,提出一种适合于1000BASE-T的混合结构幸存记忆单元(SMU)结构。并对其在不同的面积/功耗/解码延迟约束下适用的混合结构SMU进行分析。证明其相比于传统的寄存器交换结构SMU,在面积功耗方面的优势。对于1tap预滤波PDFD的应用表明,应用混合结构SMU的1tap PDFD可以降低19%的硬件复杂度与1/2以上的功耗。(5)为了解决不同设计约束下联合均衡解码技术的选择问题,在现有以及所提出的各种技术基础上,对各种面积/性能条件下适用的预滤波联合解码均衡器进行分析。并提出低复杂度约束/高性能约束情况下适用的联合解码均衡器结构。通过仿真与物理设计,确认其适合于1000BASE-T收发器,相比于现有的联合解码均衡技术,在硬件复杂度/性能方面的综合优势。(6)为了解决联合解码均衡技术在以太网帧间效率降低的问题,提出了可以适用于各类预滤波联合解码均衡器的双模式联合解码均衡技术。仿真与物理设计表明,在不损失性能并且硬件复杂度增加很小的情况下,将联合解码均衡技术在网络空闲时功耗降低到1/3以下。