通過眼圖和BER測試分析高速串行鏈路的信號質量

2020-11-15 OFweek光電新聞網

　　無論是連接客戶端路由器的千兆乙太網接口，還是輸出到顯示器的低電壓差分高清視頻信號，在高速串行鏈路上獲得無誤碼數據是一個巨大挑戰。從用戶角度看，衡量數字通信系統的基本指標是誤碼率（BER），它從統計學角度提供了一個評估整體系統失真度的指標，但有效的BER測試非常複雜，是一件成本極其高昂的工作。BER測試對於用戶很有用，但對工程師查找出錯原因毫無幫助。眼圖對於數字通信/網絡工程師而言已經成為不可或缺的工具，特別是在數字示波器商用化以後。眼圖相對於BER測試的顯著優勢是能夠發現問題的根源並進行改善。

　　眼圖測試

　　早期使用模擬示波器時，工程師利用不同的輸入信號描述抖動變化。目前的數字示波器增加了附加功能可完成這一測試。Tektronix的CSA8000可以設置採樣時間長度，產生時間抖動和幅度變化的直方圖，列出每個參數的統計數據，如均值、中值和方差。簡而言之，它能提供足夠的數據估算BER，CSA8000提供的規一化統計數據為高斯函數。

　　對於沒有時序抖動的通道來說，每個間隔採樣值的跳變點發生在同一時刻。但是，由於存在抖動，跳變點會發生變化（圖1）。抖動包括隨機性抖動（RJ）和確定性抖動（DJ）。隨機性抖動沒有限制，可以用高斯隨機變量描述。產生確定性抖動的原因有很多，而且是有限的。圖1直方圖是對總體抖動（TJ）的測量，它是隨機性抖動和確定性抖動之和（TJ = RJ + DJ）。

　　可以採用不同技術分離抖動的隨機成分，也可以部分地估算BER。估算BER時要考慮隨機抖動和確定抖動。但是，利用眼圖無法達到BER的測試精度，不能完全取代BER測試。

　　利用眼圖估計BER

　　張開的眼圖說明數據失碼率較低，系統運行正常。所以，理想眼圖每次觸發的採樣值的跳變點發生在同一時刻。功能上，可以用理想的脈衝描述這些要求（圖2）。隨機抖動會導致跳變點隨時間變化，可以用隨機變量表示。最通用的隨機抖動模型是高斯函數，實際系統可以用高斯分布很好地建模，高斯隨機變量在數學角度也很容易理解，很多數字示波器（CSA8000）提供高斯統計功能。

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