Анализ глазковых диаграмм
В цифровых коммуникациях глазковая диаграмма обеспечивает визуальное указание на то, как шум может повлиять на производительность системы.
Используйте блок Eye Diagram Scope, чтобы изучить глазковую диаграмму сигналов.
Можно получить следующие измерения на глазковую диаграмму:
Амплитудные измерения
Амплитуда глаза
Амплитуда пересечения глаз
Процент пересечения глаз
Высота глаз
Уровень глаз
ОСШ глаз
Коэффициент качества
Вертикальное Открытие Глаз
Измерения времени
Детерминированный джиттер
Время пересечения глаз
Задержка глаза
Время спада глаз
Время нарастания глаз
Ширина глаза
Горизонтальное Открытие Глаз
Дрожание «пик-пик»
Случайное дрожание
Дрожание RMS
Общее дрожание
Измерения предполагают, что объект глазковой диаграммы имеет действительные данные. Действительная глазковая диаграмма имеет две различные точки пересечения глаз и два разных уровня глаз.
Детерминированный джиттер, горизонтальное открытие глаз, коэффициент качества, случайный джиттер и вертикальные измерения открытия глаз используют алгоритм двойного Дирака. Джиттер - это отклонение временного события сигнала от его предполагаемого (идеального) вхождения во времени [1]. Джиттер может быть представлен с помощью модели dual-Dirac. Модель dual-Dirac принимает, что дрожь имеет два компонента: детерминированный дрожь (DJ) и случайный дрожь (RJ). DJ PDF содержит две дельта-функции, одну в мкл и одну в мкР. RJ PDF принят Гауссовым с нулем среднего и отклонением
Total Jitter (TJ) PDF является сверткой этих двух PDF, которая состоит из двух Гауссовых кривых с отклонением, и средними значениями
Модель dual-Dirac описана в [5] более подробно. Амплитуда двух функций Дирака может быть неодинаковой. В таком случае метод анализа оценивает эти амплитуды,
Амплитудные измерения
Можно использовать вертикальную гистограмму, чтобы получить различные амплитудные измерения. Для сложных сигналов измерения выполняются как на синфазной, так и на квадратурных компонентах, если не указано иное.
Примечание
Для амплитудных измерений, по меньшей мере, один интервал на вертикальную гистограмму должен достигать 10 ударов перед измерением, обеспечивая более высокую точность.
Амплитуда глаза (EyeAmplitude)
Амплитуда глаза, измеренная в модулях (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 является различием этих двух значений.
Амплитуда пересечения глаз (EyeCrossingLevel)
Амплитуды пересечения глаз - это амплитудные уровни, при которых происходят пересечения глаз, измеренные в модулях амплитуды (AU). Метод анализа вычисляет это значение с помощью среднего значения вертикальной гистограммы во времени пересечения [3].
Следующий рисунок показывает вертикальную гистограмму во время первого пересечения глаз.
Процент пересечения глаз (EyeOpeningVer)
Процент пересечения глаз - это положение уровней пересечения глаз в процентах от амплитуды глаза.
Высота глаза (EyeHeight)
Высота глаза, измеренная в модулях амплитуды (AU), определяется как расстояние 3в 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 глаза является различием двух точек 3,. Точка 3, определяется как точка, которая является тремя стандартными отклонениями от среднего значения PDF.
Уровень глаз (EyeLevel)
Уровень глаза - это уровень амплитуды, используемый для представления бит данных, измеренных в модулях (AU).
Для идеального сигнала NRZ существует два уровня глаз: + A и -A. Метод анализа вычисляет уровни глаз путем оценки среднего значения вертикальной гистограммы в окне вокруг EyeDelay, которое также является 50% точкой между временами пересечения глаз [3]. Ширина этого окна определяется свойством EyeLevelBoundary объекта настройки измерения глаза .
Метод анализа вычисляет среднее значение всех вертикальных гистограмм в контурах уровня глаза. Средние вертикальные гистограммы показывают два различных PDF, по одному для каждого уровня глаза.
ОСШ глаз (EyeSNR)
Отношение сигнал-шум глаза к шуму определяется как отношение амплитуды глаза к сумме стандартных отклонений двух уровней глаза. Его можно выразить как:
ОСШ =
где L 1 и L 0 представляют уровни глаз 1 и 0, соответственно, и
Для сигнала NRZ уровень 1 глаза соответствует высокому уровню, а уровень 0 глаза соответствует низкому уровню.
Коэффициент качества (QualityFactor)
Метод анализа вычисляет коэффициент качества так же, как ОСШ глаза. Однако вместо использования среднего и стандартного значений отклонения вертикальной гистограммы для L1 и Для получения дополнительной информации см. раздел dual-Dirac в разделе [2].
Вертикальное открытие глаз (EyeOpeningVer)
Вертикальное Открытие Глаза определяется как вертикальное расстояние между двумя точками на вертикальной гистограмме в EyeDelay, которое соответствует значению BER, заданному свойством BERThreshold объекта настройки измерения глаза. Метод анализа вычисляет это измерение с учетом случайных и детерминированных компонентов с помощью двойной модели Дирака [5] (см. Раздел Двойного Дирака). Типичное значение BER для измерений открытия глаза составляет 10-12, что приблизительно соответствует точке 7, принимающей Гауссово распределение.
Измерения времени
Можно использовать горизонтальную гистограмму глазковой диаграммы, чтобы получить множество временных измерений.
Примечание
Для временных измерений, по крайней мере, один интервал на горизонтальную гистограмму должен достигать 10 ударов перед выполнением измерения.
Детерминированный джиттер (JitterDeterministic)
Детерминированный Джиттер является детерминированным компонентом джиттера. Вы вычисляете его с помощью среднего значения хвоста, которое оценивается с помощью метода dual-Dirac следующим образом [5]:
Ди-джей = μ <reservedrangesplaceholder1> - μ <reservedrangesplaceholder0>
где, в L и, R, являются средними значениями, возвращаемыми алгоритмом двойного Дирака.
Время пересечения глаз (EyeCrossingTime)
Время пересечения глаз вычисляется как среднее значение горизонтальной гистограммы для каждой точки пересечения, вокруг опорного уровня амплитуды. Это значение измеряется в секундах. Среднее значение всех горизонтальных PDF вычисляется в области, заданной свойством CrossingBandWith объекта настройки измерения глаза.
Область от - A total * BW до + A total * BW, где A total - общий диапазон амплитуд глазной диаграммы ( т.е. A total = A max - A min) и BW - ширина полосы пересечения.
Поскольку этот пример принимает два символа на трассировку, среднее значение PDF в этой области указывает, что существует две точки пересечения.
Примечание
Когда измерение времени пересечения глаз попадает в интервал [-0.5/Fs, 0) секунд, измерение времени оборачивается в конец глазной диаграммы, т.е. измерение оборачивается на 2 * Ts секунд (где Ts - время символа). Для случая комплексного сигнала метод анализа выдает предупреждение, если измерение времени пересечения синфазной ветви оборачивается, в то время как измерение квадратурной ветви нет (или наоборот).
Чтобы избежать переноса во времени или предупреждения, добавьте половину символа длительности задержку к текущему значению в свойстве MeasurementDelay объекта глазковой диаграммы. Эта дополнительная задержка меняет положение глаза в приблизительном центре возможностей.
Задержка глаза (EyeDelay)
Задержка глаза - это расстояние от середины глаза до начала времени, измеренное в секундах. Метод анализа вычисляет это расстояние с помощью времени пересечения. Для симметричного сигнала EyeDelay также является лучшей точкой дискретизации.
Время спада глаз (EyeFallTime)
Время спада глаз - это среднее время между высокими и низкими пороговыми значениями, заданными свойством AmplitudeThreshold объекта настройки измерения глаза. Вычисляют время спада от 10% до 90% амплитуды глаза.
Время нарастания глаз (EyeRiseTime)
Время нарастания глаза - это среднее время между низкими и высокими пороговыми значениями, заданными свойством AmplitudeThreshold объекта настройки измерения глаза. Время нарастания вычисляется от 10% до 90% амплитуды глаза.
Ширина глаза (EyeWidth)
Ширина Глаза (Eye Width) - горизонтальное расстояние между двумя точками, которое представляет собой три стандартных отклонения (3 Значение для измерений ширины глаза составляет секунды.
Горизонтальное открытие глаз (EyeOpeningHor)
Горизонтальное Открытие Глаза - это горизонтальное расстояние между двумя точками на горизонтальной гистограмме, которое соответствует BER значению, заданному свойством BERThreshold объекта настройки измерения глаза. Измерение взятия со значением амплитуды, заданным ReferenceAmplitude свойство объекта настройки измерения глаза. Он вычисляется с учетом случайных и детерминированных компонентов с помощью двухдираковой модели [5] (см. Раздел Dual Dirac).
Типичное BER значение для измерений открытия глаза составляет 10-12, что приблизительно соответствует точке 7, принимающей Гауссово распределение.
Дрожание «пик-пик» (JitterP2P)
Peak-To-Peak Jitter - это различие между крайними точками данных гистограммы.
Случайное дрожание (JitterRandom)
Случайное дрожание определяется как неограниченный компонент Гауссова дрожания. Метод анализа вычисляет его с помощью стандартного отклонения хвоста, оцененного с помощью метода двойного Дирака следующим образом [5]:
RJ = (Q L + Q R) *
где
и
BER - коэффициент битовой ошибки, при котором вычисляется случайное дрожание. Это определяется свойством BERThreshold объекта настройки измерения глаза.
Джиттер RMS (JitterRMS)
RMS Jitter - стандартное отклонение джиттера, вычисленное из горизонтальной гистограммы.
Общее дрожание (JitterTotal)
Total Jitter - это сумма случайного дрожания и детерминированного дрожания [5].
Ссылки
[1] Nelson Ou, et al., Models for the Design and Test of Gbps-Speed Serial Interconnects, IEEE Design & Test of Computers, pp. 302-313, июль-август 2004.
[2] Прикладное программное обеспечение HP E4543A Q-фактора и контуров глаз, Руководство по эксплуатации, http://agilent.com
[3] Анализ агилентных 71501D глазковых диаграмм, Руководство пользователя, http://www.agilent.com
[4] 4] Guy Foster, Measurement Brief: Designing Sampling Scope Jitter Histograms, White Paper, SyntheSys Research, Inc., Июль 2005 года.
[5] Анализ дрожания: двухдираковая модель, RJ/DJ и Q-шкала, белая книга, Agilent Technologies, декабрь 2004, http://www.agilent.com