定量測量多通道串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的串擾引起的抖動(一)

多通道串行數(shù)據(jù)鏈路容易受到串擾的影響，這些串擾可能來自于相鄰通道，也可能是外部的干擾源(Aggressor)，其結果是增加了受干擾通道（Victim Lanes）的抖動和噪聲，最終帶來了系統(tǒng)誤碼的增加。使用TDR或VNA可以測量出通道之間的耦合，但是他們不能直接測量出串擾影響帶來的具體抖動值。本文將討論的NQ-Scale測量方法能準確分離出串擾貢獻的抖動大小并且介紹使用不同方法進行實際測量的案例。

概述

串擾的影響引起了Rj和Dj的增加，但是影響的程度會有非常大的差別，這取決于相鄰通道傳輸?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分析技術可以提供詳細的抖動分解結果，包括周期性抖動Pj，數(shù)據(jù)相關性抖動DDj和隨機抖動Rj等。串擾從原理上來說是信道之間幅度上的耦合而產(chǎn)生的相關性的失真。在任何一個串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，通常有兩種類型的串擾存在：非相關性的或者說“alien”串擾和相關性的串擾。后者多表現(xiàn)為數(shù)據(jù)相關性抖動和隨機抖動，而前者通常表現(xiàn)為周期性抖動。串擾的另外一個特征是，它直接影響信號的幅度，這個影響可以通過ISOBer的方法在眼圖輪廓上看出來，也能在信號幅度的周期性的變化上看出來。考察周期性的幅度變化有助于確定非相關性串擾引起的周期性抖動。

串擾的存在使得隨機抖動的準確測量變得非常困難。根據(jù)相互干擾信號的不同類型，串擾可能導致隨機抖動顯著增加，但是這種隨機抖動并不能通過大多數(shù)的抖動測量模型準確測量出來，特別是對于那些帶有延遲特性的干擾源（Aggressor）的相關性的串擾所貢獻的隨機抖動，這種隨機抖動由于只有非常低的統(tǒng)計權重卻又有比較大的標準偏差，只有利用多種抖動測量模型才有助于揭示總體抖動的真正特點。

隨機抖動和固有抖動的分解通常是基于“雙狄拉克(Dual-Dirac) ”抖動模型。雙狄拉克(Dual-Dirac)模型是將抖動的PDF函數(shù)當作包含兩個權重都是1/2的狄拉克 delta函數(shù)的單個高斯函數(shù)模型，而且將這兩個狄拉克函數(shù)通過周期性抖動分離開來。對于串擾的分析，其它的一些模型可能是更有幫助，譬如雙高斯模型，其具有兩個分離的高斯函數(shù)，每一個具有自己的標準偏差、1/2的權重和平均值，而且這兩個高斯函數(shù)也是通過固有抖動分離開的。第三種模型也是雙高斯，但各自都有自己的權重和標準偏差。這三種模型擬合TIE測量結果的自由度在逐次增加，逐次提供了更加準確的抖動PDF和BER性能的估計。

本文介紹了三組實驗來證明不同類型的串擾引起的抖動成分的影響是不同的。第一組實驗的干擾源（Aggressor）和受干擾對象（Victim）都使用一個簡單的時鐘信號碼型，用以確定串擾和抖動之間的關系。 第二組實驗的干擾源（Aggressor）是隨機信號，而受干擾對象（Victim）是時鐘信號碼型，最后一個實驗的干擾源（Aggressor）和受干擾對象(Victim)都是隨機碼型。在每組實驗中，使用兩個模型的抖動測量結果和基于串擾電壓的峰峰值理論上計算的結果是相關的。

總體抖動和抖動分解

時序上的抖動從特征上看是一個隨機過程因為它包含的成分是由熱噪聲引起的。最基本的觀察抖動的方法是采用隨機高斯噪聲模型，可以根據(jù)標準偏差來對它進行分析。這種簡單的模型在很多應用包括通信標準如SONET/SDH的應用中被用于預測串行數(shù)據(jù)鏈路長時間內(nèi)的誤碼特性。 隨著高速串行數(shù)據(jù)技術被應用于相對更低成本要求的平臺上如PC行業(yè)，簡單的高斯模型已不能準確測量抖動了，這主要是因為低成本的鏈路可能會有更多的不能用簡單的高斯模型來描述的固有抖動。

雙狄拉克(Dual-Dirac)抖動模型

FibreChannel委員會在MJSQ文檔[1]中提出了一種更成熟的抖動模型，該文介紹的統(tǒng)計模型包括了隨機抖動和固有抖動，能夠更好地表征實際上的抖動。這個模型就是我們現(xiàn)在熟知的雙狄拉克(Dual-Dirac)模型。該模型是通過兩個雙狄拉克(Dual-Dirac)delta函數(shù)卷積組成單個高斯概率密度函數(shù)，而這兩個函數(shù)通過與固有抖動成比例的數(shù)量分開，如圖1所示。和簡單的高斯模型一樣，雙狄拉克(Dual-Dirac)模型尋求預測串行數(shù)據(jù)鏈路長時間下的誤碼性能，而且因為它包括了固有抖動成分，它會更加準確。抖動測量的準確性提高是至關重要的，因為隨著串行數(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時對應的高斯函數(shù)的標準偏差值

雙狄拉克(Dual-Dirac)模型作為抖動測量方法被用于很多當前的串行數(shù)據(jù)標準中，其原因主要有兩點，第一，這個簡單的模型通過增加了雙狄拉克(Dual-Dirac)固有抖動（有時侯也被稱為Dj(?-?)成分，增加了隨機抖動成分的平方和的均方根值，能夠計算出鏈路的裕量，第二，該模型的參數(shù)能夠通過多種類型的儀器計算出來，包括實時示波器、采樣示波器和誤碼率測試設備。

測量雙狄拉克(Dual-Dirac)模型參數(shù)

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