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误码分析

作者:时间:2012-02-08来源:网络收藏
----使用仪快速达成波罩测试(MaskTest),抖动(Jitter)与(BERtesting)
高速通讯量测大多可藉由以下几种分析来完成,眼图波罩(EyeDiagramMask)测试,抖动(Jitter)分析测试,以及误码率测试等。上述几项大多已在工业界已制定标准,或是在生产线上自订相关测试项目,并可提供较方便快速的方法来规范其组件品质能达到一定的水平。
一般说来,眼图波罩(EyeMask)测试大多使用一些高准确性的数字通信分析仪,如取样示波器配备极高频宽与极低抖动时基,重复性与稳定性极佳的取样模块,这些示波器通常内建各式的量测波照眼图(EyemaskTemplate)让使用使更方便作分析与测试。
误码率的量测通常使用误码分析仪(BitErrorRateTester),它包含PatternGenerator与ErrorDetector两种设备,搭配类随机测试Pattern(PRBS)或使用者自定的测试Pattern来量测其误码率。这些待测物允许弹性的取样延迟来调整Data与Clock的时间延迟(phase),同样的亦可调整电位的判断水平(Threshold),来达到最佳取样点,也就是眼图的中心位置。
在数据通讯中,抖动分析是十分重要的一环,传统的方式大多使用示波器或(TimeIntervalAnalyzerorSamplingScope),TIA乃估算逻辑讯号取样时之判断水平在特定误码率(如10E-12)时的机率密度函数,使能够在合理的测量时间中满足预定的高斯分布。
我们将看见,把所有这些功能结合在一个测量装置,藉由眼图及波罩测试,利用大量的量测数值并增加数据资料的收集速度,亦透过重要curvefitting的取样点来增加抖动量测时的准确度。
并非所有”all-in-one”的这类量测设备皆具有技术上的优势,然而,若这类仪器在其核心部分若能提供极高的准确度与有效率的取样能力,就能具备最佳的技术优势,在这样的情形下,每秒能取样的有效点数愈多,处理的速度愈快,将得到愈准确的量测结果。
眼图测试EyeDiagram
眼图的产生大多都使用重复的取样示波器,Trigger的利用与BitWindow相当,怎么说呢,如果是触发信号与Clock是成倍数关系,这样的信号乃是一种适当的Triggersource。在Arming的同时,这些装置等待下一个触发事件并从触发点至电压数字化的同时,延迟一很精确的时间量。在完成内部的信号处理动作后,取样示波器将回复至Rearmed状态,准备下一次的抓取电压数字化的点与相同TimeDelay的取样动作。
一般而言,取样示波器乃一直重复Arm-Trigger-Delay-Sample这些过程,一般而言,不得小于每秒100,000次。藉由在这BitInterval范围内透过返复观察的所有可能TimeDelay点,并绘出和累积在显示屏幕上。在图像乃是用二维统计柱状图来表示,Y轴表示讯号电压,X轴表示取样的TimeDelay,颜色密度在XY轴表示接收讯号取样TimeDelay点数,在累积许多取样点以后,图形可表示在不同的TimeDelay下所有可能得到的电压值。眼图(EyeDiagram)可表示由一连续二进制数据串的逻辑讯号在“1”与”0”变化时电压图。例如,等待约1秒钟的时间,你可以得到约100,000取样点,Figure1表示经由一特殊的示波器所得到的眼图。在数据传输系统中,所呈现的结果图像会有”空洞”出现在每个bit-window中相对电压与时间位置,而这个”空洞”就是我们所知的”Eye”。在这的区域中,数字接收器利用TimeDelay与电平中取得适当位置,以得到最佳的误码率。眼图张的愈大,则表示这系统将有更多的Margin允许在特定的误码下,各种不同的Sampling点,反之,当眼图张的愈小,Margin值就愈小,当然误码的表现将愈差。

当用于眼图应用时,HighPerformance的误码率测试装置与示波器有重要相似之处,误码率测试仪中之参考接收器使用bitClock(如Trigger)对接收到的资料做取样动作。取样将发生于LogicalHigh当输入讯号高于判断电位时,当输入讯号低于判断电位时,则于LogicalLow。SamplingTime取决于输入的Clock(或Trigger)再加上误码仪中特定的TimeDelay的部份,而结合这些方式,我们将可利用在BitInterval中各种不同的TimeDelay和判断电压位置量得相对的误码率。
使用全新技术,使的误码测试仪的接收端可产生二维的Histogram图形来强化眼图(EyeDiagram)分析功能,这项分析技术的特点在于使用示波器技术并利用极高的Sampling速度来处理高速讯号,并且这样的Sampling技术乃利用改变判断电压准位与Delay的相对位置在误码测试的接收端搭配判断电路(DecisionCircuit)与特定的接收硬件来分析取样时所得之信息。(参考图表二)

让我们比较这两种技术的Sampling速度,(1)使用示波器搭配每秒100,000次的Sampling并平均分布于水平显示的图点(Pixel),换句话说平均每行每秒约250个取样点。举例来说,假设输入一固定且不含噪声之直流讯号,其每个图点(Pixel)平均分布在每一行上,意思说每个图点(Pixel)位置每秒将可接收25个取样点。
(2)以传输比率为基础来决定Sampling的新方法乃一致地将所有的取样分散给所有图素(Pixel)。例如,当量测1.5Gb/s的讯号在400×250图点(Pixel)约(100,000图点),每个图点(Pixel)每秒约可得到15,000bit取样点,在这例子,考虑细微的处理能力每个图点每秒约可累积超过10,000个取样点,这样大约是传统眼图(EyeDiagram)累积速度的40倍,愈高的传输讯号这种取样的速度将与频率呈线性化的增加,而传统的市波器方市为固定的取样速度与所接收的讯号频率无关。
波罩(Mask)测试
波罩测试乃为一眼图量测逻辑上Go或No-go的延伸,当进行波罩测试时,需使用相对应的样板(Template),其描述眼图的几何区域,哪些在进行电压准位取样时不能被发生,意思是当取样点没有落在所指定的几何区间内,就无误码产生,波罩违反也就没有发生。当输入讯号中含有unbounded随机噪声在分布在bitTiming或电压轴时,波罩测试就会失败(因为高斯密度函数在电压轴的噪声和时间轴的抖动讯号不可能完全为零),透过选择一定数量的Databit上完成测验然而,波罩测试与讯号误码产生统计的关联,因为波罩测试乃一种统计的方式,增加在量测时取样速度转换成更快且更准确的测试结果。
另一种采用新技术的误码仪可以不须使用示波器就可完成波罩测试,使用此种方式,误码测试接收端取样点将慢慢增加移动量围绕在波罩四周,假如讯号违反波罩的边界(Maskboundary),则将分布在眼图的上下或中间位置,就一般的case来说,这些测试的达成必须利用已知的讯号来分析,由于大量差异对持续的取样在误码仪与示波器中的不论在准确度与速度上,误码仪皆更胜一筹。
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关键词: 误码 分析

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