定量測(cè)量多通道串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的串?dāng)_引起的抖動(dòng)(一)

多通道串行數(shù)據(jù)鏈路容易受到串?dāng)_的影響，這些串?dāng)_可能來(lái)自于相鄰?fù)ǖ溃部赡苁峭獠康母蓴_源(Aggressor)，其結(jié)果是增加了受干擾通道（Victim Lanes）的抖動(dòng)和噪聲，最終帶來(lái)了系統(tǒng)誤碼的增加。使用TDR或VNA可以測(cè)量出通道之間的耦合，但是他們不能直接測(cè)量出串?dāng)_影響帶來(lái)的具體抖動(dòng)值。本文將討論的NQ-Scale測(cè)量方法能準(zhǔn)確分離出串?dāng)_貢獻(xiàn)的抖動(dòng)大小并且介紹使用不同方法進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的案例。

概述

串?dāng)_的影響引起了Rj和Dj的增加，但是影響的程度會(huì)有非常大的差別，這取決于相鄰?fù)ǖ纻鬏數(shù)臄?shù)據(jù)的特性。利用數(shù)字示波器和其它類型儀器的抖動(dòng)分析技術(shù)可以提供詳細(xì)的抖動(dòng)分解結(jié)果，包括周期性抖動(dòng)Pj，數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動(dòng)DDj和隨機(jī)抖動(dòng)Rj等。串?dāng)_從原理上來(lái)說(shuō)是信道之間幅度上的耦合而產(chǎn)生的相關(guān)性的失真。在任何一個(gè)串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，通常有兩種類型的串?dāng)_存在：非相關(guān)性的或者說(shuō)“alien”串?dāng)_和相關(guān)性的串?dāng)_。后者多表現(xiàn)為數(shù)據(jù)相關(guān)性抖動(dòng)和隨機(jī)抖動(dòng)，而前者通常表現(xiàn)為周期性抖動(dòng)。串?dāng)_的另外一個(gè)特征是，它直接影響信號(hào)的幅度，這個(gè)影響可以通過(guò)ISOBer的方法在眼圖輪廓上看出來(lái)，也能在信號(hào)幅度的周期性的變化上看出來(lái)。考察周期性的幅度變化有助于確定非相關(guān)性串?dāng)_引起的周期性抖動(dòng)。

串?dāng)_的存在使得隨機(jī)抖動(dòng)的準(zhǔn)確測(cè)量變得非常困難。根據(jù)相互干擾信號(hào)的不同類型，串?dāng)_可能導(dǎo)致隨機(jī)抖動(dòng)顯著增加，但是這種隨機(jī)抖動(dòng)并不能通過(guò)大多數(shù)的抖動(dòng)測(cè)量模型準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)，特別是對(duì)于那些帶有延遲特性的干擾源（Aggressor）的相關(guān)性的串?dāng)_所貢獻(xiàn)的隨機(jī)抖動(dòng)，這種隨機(jī)抖動(dòng)由于只有非常低的統(tǒng)計(jì)權(quán)重卻又有比較大的標(biāo)準(zhǔn)偏差，只有利用多種抖動(dòng)測(cè)量模型才有助于揭示總體抖動(dòng)的真正特點(diǎn)。

隨機(jī)抖動(dòng)和固有抖動(dòng)的分解通常是基于“雙狄拉克(Dual-Dirac) ”抖動(dòng)模型。雙狄拉克(Dual-Dirac)模型是將抖動(dòng)的PDF函數(shù)當(dāng)作包含兩個(gè)權(quán)重都是1/2的狄拉克 delta函數(shù)的單個(gè)高斯函數(shù)模型，而且將這兩個(gè)狄拉克函數(shù)通過(guò)周期性抖動(dòng)分離開(kāi)來(lái)。對(duì)于串?dāng)_的分析，其它的一些模型可能是更有幫助，譬如雙高斯模型，其具有兩個(gè)分離的高斯函數(shù)，每一個(gè)具有自己的標(biāo)準(zhǔn)偏差、1/2的權(quán)重和平均值，而且這兩個(gè)高斯函數(shù)也是通過(guò)固有抖動(dòng)分離開(kāi)的。第三種模型也是雙高斯，但各自都有自己的權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)偏差。這三種模型擬合TIE測(cè)量結(jié)果的自由度在逐次增加，逐次提供了更加準(zhǔn)確的抖動(dòng)PDF和BER性能的估計(jì)。

本文介紹了三組實(shí)驗(yàn)來(lái)證明不同類型的串?dāng)_引起的抖動(dòng)成分的影響是不同的。第一組實(shí)驗(yàn)的干擾源（Aggressor）和受干擾對(duì)象（Victim）都使用一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)鐘信號(hào)碼型，用以確定串?dāng)_和抖動(dòng)之間的關(guān)系。 第二組實(shí)驗(yàn)的干擾源（Aggressor）是隨機(jī)信號(hào)，而受干擾對(duì)象（Victim）是時(shí)鐘信號(hào)碼型，最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)的干擾源（Aggressor）和受干擾對(duì)象(Victim)都是隨機(jī)碼型。在每組實(shí)驗(yàn)中，使用兩個(gè)模型的抖動(dòng)測(cè)量結(jié)果和基于串?dāng)_電壓的峰峰值理論上計(jì)算的結(jié)果是相關(guān)的。

總體抖動(dòng)和抖動(dòng)分解

時(shí)序上的抖動(dòng)從特征上看是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程因?yàn)樗某煞质怯蔁嵩肼曇鸬?。最基本的觀察抖動(dòng)的方法是采用隨機(jī)高斯噪聲模型，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)對(duì)它進(jìn)行分析。這種簡(jiǎn)單的模型在很多應(yīng)用包括通信標(biāo)準(zhǔn)如SONET/SDH的應(yīng)用中被用于預(yù)測(cè)串行數(shù)據(jù)鏈路長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的誤碼特性。 隨著高速串行數(shù)據(jù)技術(shù)被應(yīng)用于相對(duì)更低成本要求的平臺(tái)上如PC行業(yè)，簡(jiǎn)單的高斯模型已不能準(zhǔn)確測(cè)量抖動(dòng)了，這主要是因?yàn)榈统杀镜逆溌房赡軙?huì)有更多的不能用簡(jiǎn)單的高斯模型來(lái)描述的固有抖動(dòng)。

雙狄拉克(Dual-Dirac)抖動(dòng)模型

FibreChannel委員會(huì)在MJSQ文檔[1]中提出了一種更成熟的抖動(dòng)模型，該文介紹的統(tǒng)計(jì)模型包括了隨機(jī)抖動(dòng)和固有抖動(dòng)，能夠更好地表征實(shí)際上的抖動(dòng)。這個(gè)模型就是我們現(xiàn)在熟知的雙狄拉克(Dual-Dirac)模型。該模型是通過(guò)兩個(gè)雙狄拉克(Dual-Dirac)delta函數(shù)卷積組成單個(gè)高斯概率密度函數(shù)，而這兩個(gè)函數(shù)通過(guò)與固有抖動(dòng)成比例的數(shù)量分開(kāi)，如圖1所示。和簡(jiǎn)單的高斯模型一樣，雙狄拉克(Dual-Dirac)模型尋求預(yù)測(cè)串行數(shù)據(jù)鏈路長(zhǎng)時(shí)間下的誤碼性能，而且因?yàn)樗斯逃卸秳?dòng)成分，它會(huì)更加準(zhǔn)確。抖動(dòng)測(cè)量的準(zhǔn)確性提高是至關(guān)重要的，因?yàn)殡S著串行數(shù)據(jù)鏈路的傳輸速率提高，性能的裕量變得越來(lái)越小了。

圖1 帶有模型參數(shù)的雙狄拉克(Dual-Dirac)模型，函數(shù)QG（BER）表示一定BER時(shí)對(duì)應(yīng)的高斯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值

雙狄拉克(Dual-Dirac)模型作為抖動(dòng)測(cè)量方法被用于很多當(dāng)前的串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中，其原因主要有兩點(diǎn)，第一，這個(gè)簡(jiǎn)單的模型通過(guò)增加了雙狄拉克(Dual-Dirac)固有抖動(dòng)（有時(shí)侯也被稱為Dj(?-?)成分，增加了隨機(jī)抖動(dòng)成分的平方和的均方根值，能夠計(jì)算出鏈路的裕量，第二，該模型的參數(shù)能夠通過(guò)多種類型的儀器計(jì)算出來(lái)，包括實(shí)時(shí)示波器、采樣示波器和誤碼率測(cè)試設(shè)備。

測(cè)量雙狄拉克(Dual-Dirac)模型參數(shù)

盡管雙狄拉克(Dual-Dirac)模型比較簡(jiǎn)單，但是確定該模型的相關(guān)參數(shù)并非易事。數(shù)字示波器是測(cè)量抖動(dòng)的首選工具。模型的參數(shù)Rj和Dj可以通過(guò)最佳擬合抖動(dòng)分布的尾部得到。示波器測(cè)量大量信號(hào)邊沿的時(shí)序抖動(dòng)并據(jù)此預(yù)測(cè)抖動(dòng)的分布圖。方法之一是在歸一化的區(qū)域內(nèi)累積測(cè)量時(shí)間間隔誤差（TIE）形成直方圖。直方圖表征了一定時(shí)間范圍內(nèi)的概率密度函數(shù)。圖2表示一個(gè)典型的抖動(dòng)追蹤圖（Track）和直方圖。通過(guò)擬合這個(gè)直方圖可以得到Rj和Dj。直方圖累積的測(cè)量樣本數(shù)越多，預(yù)測(cè)的Rj和Dj值會(huì)增大，直到累積的直方圖達(dá)到非常穩(wěn)定的狀態(tài)。最大的問(wèn)題是直接通過(guò)直方圖來(lái)得到的Rj和Dj需要的時(shí)間太長(zhǎng)了。傳統(tǒng)上的數(shù)字示波器并不能在可以接受的時(shí)間范圍內(nèi)累積大量的數(shù)據(jù)來(lái)得到穩(wěn)定的測(cè)量結(jié)果。（譯者注：假如用直接測(cè)量的方法需要測(cè)量10的12次方的樣本）