一年多前,IEEE 发布了针对千兆以太网的 802.11bj 规范。此外,该规范还界说了 Channel OperaTIng Margin (COM) 通道的一种质量评价办法。在数学上,可将 COM 界说为:
COM = 20 LOG10(振幅信号/振幅噪声)
图 1:改善的 COM 施行能仿真 100GbE 信号传输。
此规范主张通道裕度应不低于 3dB,以包容或许在特定功用边际进行操作的发射器和接纳器。
COM 最难核算的部分是将包含于分母中的一切噪声源考虑进去,其间包含一切发生噪声的来历,如随机噪声、颤动、串扰、码间搅扰 (ISI) 等。
虽然在 COM 之前,眼图/BER 评价技能现已存在很长时刻,可是这些办法从未得到正式规范化。IBIS 规范(IBIS 5.0 至 6.2)可描绘算法模型接口 (IBIS-AMI) 模型的运用,但其界说的规矩首要用于描绘仿真渠道怎么与模型库交互、调用其接口功用、构成输入并读取输出参数。
假如没有规范,那么不同东西会经过不同途径来评价通道质量,而 COM 的方针之一在于最大程度下降确认信噪比时的不确认性。COM 始于一组描绘被入侵者和侵略者通道的 S 参数。考虑到 Tx 和 Rx 缓冲器的非线性模型,与许多运转 SPICE 层仿真的东西相同,COM 并不直接选用时域呼应。相反,在一系列转化之后,它会找到通道的有用传递函数,并经过 IFFT 将其转化为时刻呼应。这样,它就能防止 SPICE 类型的建模和仿真形成的极大不确认性。
从数学的视点来看,COM 等同于核算剖析,但仅针对眼图的一个笔直叠层结构,此叠层结构与“最佳”采样时刻相对应。因而,将 COM 与核算眼图而非逐位剖析比较是很合理的,因为后者常常无法供给充沛的样品巨细。
将 COM 与 BER 比较
大多数规划高速 Layout 的 PCB 规划人员对 BER 和眼图很熟悉,它们已成为代表通道规划质量的典型办法。COM 则与之不同。以下为 BER 与 COM 的部分差异。
· 通道特征提取。许多 EDA 东西履行详细的电路模仿,以查找可表征通道的呼应。它们在接纳器管脚所丈量的呼应会遭到非线性模型的影响,而且或许包含在接纳器端转化为差分的共模效应。COM 始于暴露通道的 S 参数,而且彻底疏忽了非 LTI 和共模的影响。
· 因为 COM 不运用器材模型,所以无法得知详细的封装参数。COM 中的“封装”是器材中封装的“模板近似值”,包含并联电容器和传输线。
· 根据相似的原因,COM 也无法得知存在于通道两边的实践端接条件。大多数状况下,它会选用 55-ohm 的电阻端接,与 50-ohm S 参数归一化阻抗略有差异。
· COM 会考虑接纳器静噪滤波器,其带有数据速率 75% 的滑润带宽。大多数眼图/BER 剖析仪不具此滤波器的特征,也未运用此滤波器。
· 在 COM 中,Tx 均衡器仅有一个预抽头和一个后抽头,而且指针值具有设置约束。因为实践器材或许有不同的架构,所以它的模型(如 IBIS AMI)很或许具有不同设置。
· 用于 COM 的 CTLE 与常见实践共同,但仅对直流增益履行优化。极点频率会为给定的操作形式进行预界说。假如咱们为 CTLE 参数进行全面优化,或许会有不一样的成果。
· 在 COM 流程中,高斯和双 Dirac 发送颤动的核算是经过将脉冲呼应进行线性化,并在选定采样点选用斜率。准确的核算剖析需求选用不同的办法。ISI 和峰值失真的作用相同遭到输入颤动的影响;这便是为什么准确的核算剖析会一起核算包含 ISI 和发送颤动的散布。
· 在 COM 流程中,经过考虑被称为 FOM(品质因数)的更简化目标,对均衡器参数进行优化,从而缩短优化时刻。但是,因为存在其他假定,例如一切“噪声”成分的高斯散布,导致估计丈量和终究丈量之间有相当大的距离。
· BER 剖析仪很少考虑发射器的信噪比。接纳噪声亦不在考虑之列。
· 在 COM 中,侵略者的“奉献”与最坏状况的相位组合相结合,或许形成对串扰影响的过高估计。
· COM 中的部分操作形式选用纠错机制 (FEC) 而且将噪声振幅与 BER 更大阈值比较较。而许多 BER 评价东西并非如此。
Mentor Graphics HyperLynx 仿真器处理了这些差异。已有很多研讨对 COM 猜测与实践呼应的不同进行了剖析。而且,误差来历已在研讨中得以剖析和考虑。
实践成果
此研讨成果在仿真中得到证明。经过运用 HyperLynx,咱们对八个装备生成了相应的眼密度图,而且将其与核算出的 COM 值相对照。图 2 显现了仿真成果。
经过图 1 中所描绘的流程,对八个装备生成了相应的图 2 眼密度图:装备 1 (a),装备 2 (b),装备 3 (c),装备 4 (d),装备 5 (e),装备 6 (f),装备 7 (g) 以及装备 8 (h)。
结语
COM 的优势在于它包含了均衡参数的优化,该优化是核算中必不可少的部分。当研讨运用于 HyperLynx 的 COM 履行时,改善的 COM 办法已证明能完美匹配准确核算眼图和 BER 剖析给定的成果,只需两者都根据相同的通道呼应和彻底相同的均衡设置。未来千兆以太网能否施行依赖于为给定规划快速准确地核算 COM 的才能。