В этом примере показано, как создать спецификации IEEE 802.3ck на основе АЦП модели передатчика и приемника IBIS-AMI с использованием библиотечных блоков в библиотеке SerDes Toolbox™ и пользовательских блоков для моделирования агностического во времени АЦП. Созданные модели соответствуют стандарту IBIS-AMI. Виртуальный узел выборки, который существует в системах SerDes на основе среза, но не существует в системах SerDes на основе ADC, эмулируется для создания виртуальной диаграммы глаз в симуляторах Simulink ® и IBIS-AMI для оценки канала .
В этом примере сценарий MATLAB ® используется для создания системы SerDes, представляющей передатчик и приемник архитектуры ADC, а затем для экспорта в модель SerDes Simulink. Введите эту команду в окне команд MATLAB для запуска сценария:
buildSerDesADC
Система SerDes конфигурируется со следующими атрибутами перед экспортом в Simulink. Обратите внимание, что пользовательские блоки будут функционировать как сквозные до тех пор, пока не будут применены настройки Simulink, описанные ниже в примере.
Для параметра Symbol Time установлено значение 18,8235ps, поскольку максимально допустимая скорость передачи данных 802.3ck равна 106.25Gb/s.
Целевой BER установлен в 1e-4.
Для параметра Samples per Symbol установлено значение 32.
Модуляция устанавливается в PAM4.
Для сигнализации установлено значение «Дифференциальная».
Блок Tx FFE настраивается на 3 пре-крана и 1 пут-крана, включая 5 весов крана.
Блок Tx VGA используется для управления амплитудой запуска.
Модель Tx AnalogOut настроена таким образом, что напряжение равно 1V, время нарастания равно 6,161ps, R (выходное сопротивление) равно 50 Ом и C (емкость) 5fF согласно спецификации 802.3ck.
Потеря канала устанавливается в 15dB.
Целевая частота устанавливается на частоту Найквиста.
Дифференциальный импеданс поддерживается на уровне 100 Ом по умолчанию.
Модель Rx AnalogIn настроена таким образом, что R (входное сопротивление) равно 50 Ом, а C (емкость) равно 5 fF согласно спецификации 802.3ck.
Пользовательский блок Noise вводит гауссовский шум в форму сигнала во временной области.
Каскад из 3 блоков Rx CTLE устанавливается для конфигураций 7, 21 и 1 соответственно. Данные матрицы GPZ (Gain Pole Zero) для каждого получают из передаточной функции, приведенной в спецификации поведенческого CTLE 802.3ck.
Пользовательский блок Rx VGA применяет адаптированное усиление.
Блок усилителя насыщения применяет нелинейность без запоминания.
Пользовательский блок АЦП квантует сигнал временной области.
Заказ Rx FFE имеет 21 отвод (3-pre и 17-postcursor), веса которых будут автоматически вычисляться во время глобальной адаптации Rx.
Блок Rx DFECDR устанавливается для одного отвода DFE. Отвод DFE ограничен амплитудой +/- 0 .5В.
Во второй части этого примера рассматривается система SerDes, экспортируемая сценарием, и настраивается в соответствии с требованиями для системы SerDes на основе ADC в Simulink.
Система SerDes, экспортируемая в Simulink, состоит из блоков конфигурации, стимула, передачи, аналогового канала и приема.
Вставьте подсистему Tx.
Вставьте подсистему Rx.
Модель, экспортируемую из приложения SerDes, необходимо сначала настроить для представления ADC-системы SerDes Rx путем настройки дополнительных блоков Rx и изменения кода блока Rx Init.
Шум в подсистеме Rx может быть смоделирован на выходе или на входе. Входной источник связанного шума формируется последующими каскадами выравнивания (CTLE&FFE) и, следовательно, лучше отражает, как шум формируется реальной системой. С другой стороны, выходной связанный шум не формируется и не фиксирует изменения настроек ударного шума CTLE и FFE.
Опуститесь в блок сквозной передачи с именем Шум, щелкнув стрелку вниз на блоке.
Укажите существующий системный объект на системный объект Noise.m в каталоге примера. См. раздел Реализация настраиваемого CTLE в PassThrough Block панели инструментов SerDes.
В маске объекта системы настройте время символа, интервал выборки и модуляцию с помощью системных переменных.
Создайте параметр IBIS-AMI в диспетчере IBIS-AMI для блока «Шум» с именем NourePSD, используя изображенные атрибуты. Значение 8.2e-9 относится к стандарту COM. См. раздел Управление параметрами AMI.
Подключите сформированный блок констант к входному порту Noise.
Опуститесь в блок сквозной передачи с именем VGA.
Наведите курсор на существующий системный объект на серды. Системный объект VGA, включенный в набор инструментов SerDes.
В маске объекта системы выключите порт режима, чтобы принудительно включить блок.
Создайте параметр IBIS-AMI в диспетчере IBIS-AMI для блока VGA с именем Gain, используя изображенные атрибуты.
Подключите сформированное хранилище данных для чтения к входному порту усиления. Удалите запись в хранилище данных, поскольку она не будет использоваться, поскольку значение обновляется только в Init, а не во временном домене.
Адаптация VGA является простой, требуемый коэффициент усиления вычисляется в Init как отношение амплитуды целевого импульса к максимальному пиковому значению входного импульсного отклика. Тем не менее, требуемое усиление VGA может быть различным для различных установок CTLE, следовательно, усиление VGA должно оцениваться при каждой итерации общего алгоритма, описанного ранее.
Используемая модель АЦП является агностическим АЦП во времени, что означает, что каждая точка в моделировании квантуется, а не просто в момент дискретизации. Однако DFE и восстановление тактового сигнала по-прежнему будут использовать только выборки АЦП в момент выборки. Временной агностический АЦП позволяет генерировать эквивалентную форму сигнала, как видно на узле суммирования DFE: позволяя построить диаграмму сигнального глаза с репрезентативной высотой и шириной.
Переход в блок сквозного доступа с именем ADC
Укажите существующий системный объект на системный объект ADC.m в каталоге примера.
В маске объекта системы настройте время символа, интервал выборки и модуляцию с помощью системных переменных.
Опуститесь в блок сквозной передачи с именем Rx_FFE
Наведите курсор на существующий системный объект на серды. Системный объект FFE, включенный в набор инструментов SerDes.
На главной вкладке маски объекта системы отключите порт режима и отключите нормализацию отводов. На вкладке «Дополнительно» настройте параметры «Время символа» и «Интервал выборки» с помощью системных переменных.
Создайте структуру отводов в IBIS-AMI Manager для блока Rx_FFE с 3 отводами перед курсором, 17 отводами после курсора и изображенными атрибутами.
[zeros(1,3) 1 zeros(1,17)]
Подключите созданное хранилище данных для чтения к входному порту Tap Weights. Удалите запись в хранилище данных, поскольку она не будет использоваться.
Rx FFE работает на дискретизированных данных АЦП, а не на непрерывной форме сигнала. Однако во время статистической адаптации предполагается, что все точки формы сигнала, даже между выборками данных, доступны. Rx FFE адаптируется только в пользовательском коде Init; адаптации способствует обеспечиваемая функция FFE. Целью адаптации Rx FFE является управление выходной импульсной характеристикой, заданной входной импульсной характеристикой, так что выборки данных перед и после курсора приводятся к нулю. Это не означает, что импульсный отклик будет равен нулю, за исключением точки курсора. Скорее, во многом подобно сигналу синхронизации, ISI приводится только в нуль в точках выборки данных.
Поскольку Rx FFE воздействует на выбранные данные, первый шаг в процессе адаптации, в adaptFFE, должен принять фазу выборки данных для входного ответа пульса. Используемый подход жаден, предполагая, что мы можем форсировать выборку так, чтобы курсор приземлился на пике входящего импульсного отклика.
Так как за Rx FFE в подсистеме Rx следует DFE с 1 отводом, Rx FFE не нужно нуль форсировать курсор 1-го поста. Скорее, Rx FFE должен гарантировать, что 1-й пост-курсор попадает в диапазон выравнивания 1-отводного DFE. Заметим, что если пост Rx DFE не используется, то цель будет заключаться в том, чтобы нуль-форсировать все ISI перед и после курсора.
Учитывая теперь дискретизированную характеристику входного импульса, цель состоит в том, чтобы найти характеристику фильтра, которая приводит выборки данных до и после курсора к нулю, или в случае 1-й выборки после курсора в диапазон DFE. Эта задача оптимизации очень тесно связана с решением набора линейных уравнений, где нам нужно найти обратную матрицу. Эта матрица, которую необходимо инвертировать, представляет собой матрицу, состоящую из циклически сдвинутой входной дискретизированной импульсной характеристики. Эта инвертированная матрица затем умножается на требуемый выходной целевой импульсный отклик: [0, 0, 0, 1, bmax, 0, 0...] для случая 3-отводного предшественника Rx FFE, где 1 обозначает положение курсора, а bmax обозначает максимальный диапазон DFE. Требуемые коэффициенты FFE КИХ-фильтра являются произведением инвертированной, циклически сдвинутой матрицы «входной импульс-отклик» и желаемой выходной импульсной характеристики.
Адаптация DFECDR следует адаптации Rx FFE. DFECDR является стандартным блоком на панели инструментов SerDes, см. онлайн-документацию для блока DFECDR.
В этом примере используется фазовый детектор Alexander (bang-bang), а не фазовый детектор скорости передачи, который обычно используется в системах SerDes на основе ADC. Этот выбор моделирования упрощает пример, так как фазовый детектор скорости передачи будет взаимодействовать с адаптационной сходимостью. Системы SerDes на основе ADC должны бороться с взаимодействием между точкой блокировки CDR и адаптацией Rx FFE&DFE.
В этом примере адаптация подсистемы Rx выполняется в статистической области: включая совместную адаптацию CTLE, FFE и DFE для достижения наилучшего возможного BER, учитывая используемые настройки канала и Tx FFE. Оптимизированные настройки для CTLE и FFE останутся фиксированными во время моделирования временной области, в то время как DFE и CDR продолжают адаптироваться во время моделирования временной области.
Измените пользовательскую область пользовательского кода Init с помощью кода, предоставленного в примере. См. раздел Глобальная адаптация компонентов приемника с использованием метрик импульсного отклика для повышения производительности SerDes.
Нажмите кнопку «Обновить Init» в диалоговом окне «Init mask» для обновления кода на основе предыдущих шагов.
Нажмите кнопку «Показать Init» в диалоговом окне «Init mask» для открытия кода Init.
Копировать код в adcInitCustomUserCode.m в каталоге примеров.
edit adcInitCustomUserCode.mВставьте скопированный код непосредственно перед концом пользовательской области пользовательского кода. Убедитесь, что параметры AMI в верхней части пользовательской области сохранены. Не изменяйте код за пределами пользовательской области.
Алгоритм статистической адаптации обрабатывает импульсную характеристику через каждый из блоков подсистемы Rx и измеряет результирующий показатель импульсной характеристики. Поскольку это система на основе АЦП, используемый показатель качества представляет собой сигнал-шум (SNR), где термин шум также включает в себя остаточные ISI перед и после курсора.
В целом статистическая адаптация Rx будет осуществляться следующим образом:
Выбрана начальная настройка CTLE
Настройка VGA выбирается так, чтобы амплитуда импульса попадала в целевые пределы
Rx FFE автоматически настраивается так, что ISI в точках выборки данных минимизируется.
DFE приспособлен для удаления ISI после курсора.
Оценивают ОСШ в точках выборки данных.
Шаги, описанные выше, повторяются для каждой возможной установки CTLE, отслеживая значения SNR для каждой установки. Установка с самым высоким SNR выбирается в качестве глобальной точки адаптации.
Посетите диалоговое окно маски блока стимула и измените количество символов на 4000.
Перейдите на вкладку экспорта IBIS-AMI Manager и обновите биты игнорирования Rx до 2000. Эта и предыдущая модификации гарантируют, что адаптация во временной области имеет достаточно времени, чтобы сойтись. Большее количество символов и игнорирование времени даст более реалистичные результаты.
Запустите модель для моделирования системы SerDes на основе ADC.
В данном примере квантование АЦП по умолчанию установлено в 6b. Попробуйте изменить квантование АЦП на меньшую величину, посмотрите, как на форму глаза во временной области влияет сниженная точность АЦП.
В заключительной части этого примера используется пользовательская модель SerDes Simulink на основе ADC, а затем создается модель, совместимая с IBIS-AMI: включая исполняемые файлы модели, файлы IBIS и AMI.
Текущий стандарт IBIS AMI не имеет встроенной поддержки для SerDes на основе ADC. Текущий стандарт записывается для SerDes на основе среза, которые содержат узел сигнала, в котором наблюдается выровненная форма сигнала. В SerDes на основе среза этот узел существует внутри DFE прямо перед пробоотборником решений. В этом узле наблюдается непрерывная аналоговая форма сигнала, которая включает в себя эффект всех уравнивателей восходящего потока (таких как КТЛ) и выравнивание из-за DFE, как взвешенные отводы и подаваемые назад предыдущие решения. Такой суммирующий узел не существует в SerDes на основе АЦП из-за АЦП в системе. В реальной системе SerDes на основе АЦП АЦП доказывает вертикальный срез через глаз в момент выборки. Для эмуляции виртуального узла используется временной агностический АЦП. Этот АЦП квантует каждую точку во входящем аналоговом сигнале со скоростью имитации временного шага, т.е. 1/f-B/SPS, где SPS - количество выборок на символ, а fB - скорость передачи в бодах. Rx FFE также обрабатывает входной сигнал как непрерывный сигнал, а не как выборки. Однако Rx FFE применяет значения одиночного отвода для временных шагов моделирования SPS. DFE является запасом DFE из панели инструментов SerDes и написан для SerDes на основе среза. Эта сигнальная цепь позволяет имитатору целостности сигнала наблюдать виртуальный глаз в системе на основе АЦП.
Откройте вкладку Экспорт (Export) в диалоговом окне Диспетчер SerDes IBIS-AMI.
Убедитесь, что для параметров модели Tx и Rx AMI выбрана двойная модель. Это создаст исполняемые файлы модели, которые поддерживают как статистический (Init), так и анализ во временной области (GetWave).
Установите биты модели Tx, чтобы игнорировать значение 5, так как в Tx FFE есть три отвода.
Установите значение Bits модели Rx, равное 20000, чтобы обеспечить достаточное время для установки отводов DFE Rx во время моделирования временной области.
Задайте для параметра Модели экспорт как Tx и Rx, чтобы все файлы были выбраны для создания (IBIS-файл, AMI-файлы и DLL-файлы).
Нажмите кнопку Экспорт (Export), чтобы создать модели в целевой папке.
CTLE | DFECDR | FFE | SaturatingAmplifier | VGA