В цифровой связи диаграмма глаз обеспечивает визуальную индикацию того, как шум может влиять на производительность системы.
Используйте блок «Объем диаграммы глаз» для изучения диаграммы глаз сигналов.
На диаграмме глаз можно получить следующие измерения:
Измерения амплитуды
Амплитуда глаза
Амплитуда пересечения глаз
Процент пересечения глаз
Высота глаз
Уровень глаз
ОСШ глаза
Коэффициент качества
Вертикальный проем для глаз
Измерения времени
Детерминированное дрожание
Время пересечения глаз
Задержка глаз
Время падения глаз
Время подъема глаз
Ширина глаза
Горизонтальный проем для глаз
Дрожание от пика к пику
Случайное дрожание
Дрожание RMS
Общее дрожание
Измерения предполагают, что объект диаграммы глаз имеет допустимые данные. Действительная глазная диаграмма имеет две различные точки пересечения глаз и два различных уровня глаз.
Детерминированное дрожание, горизонтальное открывание глаза, коэффициент качества, случайное дрожание и вертикальные измерения открывания глаза используют алгоритм Дирака. Дрожание - это отклонение события синхронизации сигнала от его предполагаемого (идеального) возникновения во времени [1]. Дрожание может быть представлено двойной моделью Дирака. Двойная модель Дирака предполагает, что джиттер имеет два компонента: детерминированный джиттер (DJ) и случайный джиттер (RJ). DJ PDF содержит две дельта-функции, одна в мкл и одна в мкР. Предполагается, что RJ PDF является гауссовым с нулевым средним и дисперсией λ.
Суммарное дрожание (TJ) PDF - это свертка этих двух PDF-файлов, которая состоит из двух гауссовых кривых с дисперсией λ и средними значениями мкл и мкR.
Модель dual-Dirac описана в [5] более подробно. Амплитуда двух функций Дирака может быть неодинаковой. В таком случае метод анализа оценивает эти амплитуды, αL и αR.
Для получения различных измерений амплитуды можно использовать вертикальную гистограмму. Для сложных сигналов измерения проводятся как для синфазной, так и для квадратурной составляющих, если не указано иное.
Примечание
Для измерения амплитуды, по меньшей мере, один бункер на вертикальную гистограмму должен достигать 10 попаданий до проведения измерения, обеспечивая более высокую точность.
Амплитуда глаза, измеренная в единицах амплитуды (AU), определяется как расстояние между двумя соседними уровнями глаза. Для сигнала NRZ существует только два уровня: высокий уровень (уровень 1 на рисунке) и низкий уровень (уровень 0 на рисунке). Амплитуда глаза - это разность этих двух значений.
Амплитуды пересечения глаз - это уровни амплитуды, при которых происходит пересечение глаз, измеренные в единицах амплитуды (AU). Метод анализа вычисляет это значение, используя среднее значение вертикальной гистограммы в моменты пересечения [3].
На следующем рисунке показана вертикальная гистограмма в первое время пересечения глаз.
Процент пересечения глаз - это расположение уровней пересечения глаз в процентах от амплитуды глаз.
Высота глаза, измеряемая в единицах амплитуды (AU), определяется как расстояние между двумя соседними уровнями глаза.
Для сигнала NRZ существует только два уровня: высокий уровень (уровень 1 на рисунке) и низкий уровень (уровень 0 на рисунке). Высота глаз - это разность двух точек 3λ. Точка 3λ определяется как точка, которая представляет собой три стандартных отклонения от среднего значения PDF.
Уровень глаза - это уровень амплитуды, используемый для представления битов данных, измеренных в амплитудных единицах (AU).
Для идеального сигнала NRZ существует два уровня глаз: + A и -A. Метод анализа вычисляет уровни глаз, оценивая среднее значение вертикальной гистограммы в окне вокруг EyeDelay, которое также является точкой 50% между временами пересечения глаз [3]. Ширина этого окна определяется свойством EyeLeign Boundary объекта настройки измерения глаза .
Метод анализа вычисляет среднее значение всех вертикальных гистограмм в границах уровня глаза. Средние вертикальные гистограммы показывают два отдельных документа PDF, по одному для каждого уровня глаза.
Отношение сигнала глаза к шуму определяют как отношение амплитуды глаза к сумме стандартных отклонений двух уровней глаза. Его можно выразить следующим образом:
SNR = +
где L1 и L0 представляют уровень глаза 1 и 0, соответственно, а (1) и (2) - стандартное отклонение уровня глаза 1 и (0) соответственно.
Для сигнала NRZ уровень 1 глаз соответствует высокому уровню, а уровень 0 глаз соответствует низкому уровню.
Метод анализа вычисляет коэффициент качества так же, как SNR глаза. Однако вместо использования средних значений и среднеквадратических значений отклонения вертикальной гистограммы для L1 и start1 метод анализа использует средние и среднеквадратичные значения отклонения, оцененные методом сдвоенного Дирака. Для получения более подробной информации см. раздел dual-Dirac в [2].
Вертикальное отверстие глаза определяется как вертикальное расстояние между двумя точками на вертикальной гистограмме при EyeDelay, которое соответствует значению BER, определенному свойством BERThreshold объекта настройки измерения глаза. Метод анализа вычисляет это измерение с учетом случайной и детерминированной составляющих с использованием модели dual-Dirac [5] (см. раздел Dual Dirac). Типичное значение BER для измерений открытия глаза составляет 10-12, что приблизительно соответствует точке 7λ, предполагающей гауссово распределение.
Для получения различных временных измерений можно использовать горизонтальную гистограмму диаграммы глаза.
Примечание
Для измерений времени, по крайней мере, один бункер на горизонтальную гистограмму должен достигать 10 попаданий до проведения измерений.
Детерминированный джиттер - это детерминированная составляющая джиттера. Вы рассчитываете его, используя конечное среднее значение, которое оценивается методом dual-Dirac следующим образом [5]:
DJ = мкл - мкР
где мкл и мкR - средние значения, возвращаемые двойным алгоритмом Дирака.
Время пересечения глаз вычисляют как среднее значения горизонтальной гистограммы для каждой точки пересечения вокруг опорного уровня амплитуды. Это значение измеряется в секундах. Среднее значение всех горизонтальных PDF-файлов вычисляется в области, определенной свойством BandBandWith объекта настройки измерения глаза.
Область находится в диапазоне от -Atotal * BW до + Atotal * BW, где Atotal - диапазон общей амплитуды диаграммы глаз (т.е. A total = A max - Amin), а BW - ширина полосы пересечения.
Поскольку в этом примере предполагается использование двух символов на трассировку, среднее значение PDF в этой области указывает на наличие двух точек пересечения.
Примечание
Когда измерение времени пересечения глаз попадает в интервал [-0.5/Fs, 0) секунд, измерение времени переходит к концу диаграммы глаз, т.е. измерение начинается на 2 * Ts секунд (где Ts - символьное время). Для случая сложного сигнала метод анализа выдает предупреждение, если измерение времени пересечения синфазной ветви завершается, а квадратурной ветви нет (или наоборот).
Чтобы избежать обтекания по времени или предупреждения, добавьте задержку длительности полусимвола к текущему значению в свойстве MeasuremDelay объекта диаграммы глаз. Эта дополнительная задержка изменяет положение глаза в приближенном центре области видимости.
Задержка глаза - расстояние от средней точки глаза до начала времени, измеренное в секундах. Метод анализа вычисляет это расстояние с использованием времени пересечения. Для симметричного сигнала EyeDelay также является лучшей точкой выборки.
Время падения глаз - это среднее время между высоким и низким пороговыми значениями, определяемыми свойством EargingThreshold объекта настройки измерения глаз. Время падения рассчитывается от 10% до 90% амплитуды глаза.
Время нарастания глаза - это среднее время между низким и высоким пороговыми значениями, определенными свойством EargingThreshold объекта настройки измерения глаза. Время подъема рассчитывается от 10% до 90% амплитуды глаза.
Ширина глаза - это расстояние по горизонтали между двумя точками, которое представляет собой три стандартных отклонения (3λ) от среднего времени пересечения глаз, к центру глаза. Значение для измерений ширины глаза - секунды.
Горизонтальное отверстие глаза - это горизонтальное расстояние между двумя точками на горизонтальной гистограмме, которые соответствуют значению BER, определенному свойством BERThreshold объекта настройки измерения глаза. Измерение осуществляется при амплитудном значении, определяемом ReferenceAmplitude свойство объекта настройки измерения глаза. Он рассчитывается с учетом случайной и детерминированной составляющих с использованием модели dual-Dirac [5] (см. раздел Dual Dirac).
Типичное значение BER для измерений открытия глаза составляет 10-12, что приблизительно соответствует точке 7λ, предполагающей гауссово распределение.
Пиковое дрожание - это разность между крайними точками данных гистограммы.
Случайный джиттер определяется как гауссова неограниченная составляющая джиттера. Метод анализа вычисляет его, используя хвостовое стандартное отклонение, оцененное методом dual-Dirac, следующим образом [5]:
RJ = (QL + QR) *
где
* BERαL)
и
* BERαR)
BER - коэффициент битовых ошибок, при котором вычисляется случайное дрожание. Он определяется свойством BERThreshold объекта настройки измерения глаза.
Среднеквадратичное дрожание - стандартное отклонение дрожания, вычисленное по горизонтальной гистограмме.
Суммарный джиттер - это сумма случайного джиттера и детерминированного джиттера [5].
[1] Nelson Ou, et al., Модели для проектирования и испытания последовательных соединений со скоростью Гбит/с, IEEE Design & Test of Computers, стр. 302-313, июль-август 2004.
[2] Прикладное программное обеспечение HP E4543A Q Factor and Eye Contours, Руководство по эксплуатации, http://agilent.com
[3] Agilent 71501D Анализ диаграммы глаз, Руководство пользователя, http://www.agilent.com
[4] 4] Гай Фостер, краткое описание измерений: изучение области выборки гистограмм дрожания, Белая книга, SyntheSys Research, Inc., Июль 2005 года.
[5] Анализ дрожаний: модель Dual-Dirac, RJ/DJ и Q-Scale, Белая книга, Agilent Technologies, декабрь 2004 г., http://www.agilent.com