发 帖  
张飞软硬开源基于STM32 BLDC直流无刷电机驱动器开发视频套件, 👉戳此立抢👈

[经验] 通过眼图和 BER 测试分析高速串行链路的信号质量

2018-3-15 09:43:24  1054 BER 测试 分析 高速 链路
分享
0
   无论是连接客户端路由器的千兆以太网接口,还是输出到显示器的低电压差分高清视频信号,在高速串行链路上获得无误码数据是一个巨大挑战。从用户角度看,衡量数字通信系统的基本指标是误码率(BER),它从统计学角度提供了一个评估整体系统失真度的指标,但有效的 BER 测试非常复杂,是一件成本极其高昂的工作。BER 测试对于用户很有用,但对工程师查找出错原因毫无帮助。眼图对于数字通信/网络工程师而言已经成为不可或缺的工具,特别是在数字示波器商用化以后。眼图相对于 BER 测试的显著优势是能够发现问题的根源并进行改善。
   眼图测试
   早期使用模拟示波器时,工程师利用不同的输入信号描述抖动变化。目前的数字示波器增加了附加功能可完成这一测试。Tektronix 的 CSA8000 可以设置采样时间长度,产生时间抖动和幅度变化的直方图,列出每个参数的统计数据,如均值、中值和方差。简而言之,它能提供足够的数据估算 BER,CSA8000 提供的规一化统计数据为高斯函数。

   对于没有时序抖动的通道来说,每个间隔采样值的跳变点发生在同一时刻。但是,由于存在抖动,跳变点会发生变化(图 1)。抖动包括随机性抖动(RJ)和确定性抖动(DJ)。随机性抖动没有限制,可以用高斯随机变量描述。产生确定性抖动的原因有很多,而且是有限的。图 1 直方图是对总体抖动(TJ)的测量,它是随机性抖动和确定性抖动之和(TJ = RJ + DJ)。
   可以采用不同技术分离抖动的随机成分,也可以部分地估算 BER。估算 BER 时要考虑随机抖动和确定抖动。但是,利用眼图无法达到 BER 的测试精度,不能完全取代 BER 测试。
  利用眼图估计 BER
  张开的眼图说明数据失码率较低,系统运行正常。所以,理想眼图每次触发的采样值的跳变点发生在同一时刻。功能上,可以用理想的脉冲描述这些要求(图 2)。随机抖动会导致跳变点随时间变化,可以用随机变量表示。最通用的随机抖动模型是高斯函数,实际系统可以用高斯分布很好地建模,高斯随机变量在数学角度也很容易理解,很多数字示波器(CSA8000)提供高斯统计功能。

   由于存在抖动,跳变点可以用概率函数表示,例如用高斯概率密度表示(图 2)。另一种方法是可以用高斯随机变量对采样点建模,得到条件误码概率,两种方法给出的答案相同,图 2 中 a2 的概率密度函数是:

   a2 是跳变点的平均值,z 是随机变量,σ 为方差或 RMS 值。为了得到随机变量没有误码的概率,对(1)进行积分。误码概率即是曲线下面的区域。这个区域代表 a2 的采样结果是 a1 或 a3,或者是 a1 和 a3 的跳变点被采样为 a2。
  随机变量 a2 在曲线下方的面积是:

   总的误码概率是两个等式之和再乘以 2,因为条件概率与 a1 和 a3 相关,假设 a2 的条件概率对称。

   求解(5)实际上对该式求解并无必要,CSA8000 的直方图可以按照高斯随机变量提供规一化的统计数据。高斯统计数据只需要两个参量:均值和方差,方便易用。一般情况下,可以设置均值为零,这样就剩下一个参量。
   方差代表随机抖动,如果希望将随机抖动与确定性抖动分离开,必须给系统输入一个已知模板,然后对采样值区平均后消除随机抖动。假设噪声和随机抖动表现为零均值的高斯随机分布,对采样值取平均后能够消除随机抖动,剩下的只有确定性抖动。然后,可以修改包括确定性抖动的方差,用新的方差估算 BER。
  得到方差后,可以计算从均值到下一个采样间隔之间 z 值的方差,统计函数提供了偏离均值的概率。由于按指数函数衰减,6σ 给出的误码概率接近 10 亿分之一,7σ 给出的误码概率接近 1 万亿分之一。如果没有 σ 表格,则可以在适当的限制条件下求解式(5)。
来自海洋仪器http://www.hyxyyq.com

评论

高级模式
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

发经验
课程
    关闭

    站长推荐 上一条 /8 下一条

    快速回复 返回顶部 返回列表