誤碼分析
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高速通訊量測大多可藉由以下幾種分析來(lái)完成，眼圖波罩(EyeDiagramMask)測試，抖動(dòng)(Jitter)分析測試，以及誤碼率測試等。上述幾項大多已在工業(yè)界已制定標準，或是在生產(chǎn)線(xiàn)上自訂相關(guān)測試項目，并可提供較方便快速的方法來(lái)規范其組件品質(zhì)能達到一定的水平。
一般說(shuō)來(lái)，眼圖波罩(EyeMask)測試大多使用一些高準確性的數字通信分析儀，如取樣示波器配備極高頻寬與極低抖動(dòng)時(shí)基，重復性與穩定性極佳的取樣模塊，這些示波器通常內建各式的量測波照眼圖(EyemaskTemplate)讓使用使更方便作分析與測試。
誤碼率的量測通常使用誤碼分析儀(BitErrorRateTester)，它包含PatternGenerator與ErrorDetector兩種設備，搭配類(lèi)隨機測試Pattern(PRBS)或使用者自定的測試Pattern來(lái)量測其誤碼率。這些待測物允許彈性的取樣延遲來(lái)調整Data與Clock的時(shí)間延遲(phase)，同樣的亦可調整電位的判斷水平(Threshold)，來(lái)達到最佳取樣點(diǎn)，也就是眼圖的中心位置。
在數據通訊中，抖動(dòng)分析是十分重要的一環(huán)，傳統的方式大多使用示波器或(TimeIntervalAnalyzerorSamplingScope),TIA乃估算邏輯訊號取樣時(shí)之判斷水平在特定誤碼率(如10E-12)時(shí)的機率密度函數，使能夠在合理的測量時(shí)間中滿(mǎn)足預定的高斯分布。
我們將看見(jiàn)，把所有這些功能結合在一個(gè)測量裝置，藉由眼圖及波罩測試，利用大量的量測數值并增加數據資料的收集速度，亦透過(guò)重要curvefitting的取樣點(diǎn)來(lái)增加抖動(dòng)量測時(shí)的準確度。
并非所有”all-in-one”的這類(lèi)量測設備皆具有技術(shù)上的優(yōu)勢，然而，若這類(lèi)儀器在其核心部分若能提供極高的準確度與有效率的取樣能力，就能具備最佳的技術(shù)優(yōu)勢，在這樣的情形下，每秒能取樣的有效點(diǎn)數愈多，處理的速度愈快，將得到愈準確的量測結果。
眼圖測試EyeDiagram
眼圖的產(chǎn)生大多都使用重復的取樣示波器，Trigger的利用與BitWindow相當，怎么說(shuō)呢，如果是觸發(fā)信號與Clock是成倍數關(guān)系,這樣的信號乃是一種適當的Triggersource。在A(yíng)rming的同時(shí),這些裝置等待下一個(gè)觸發(fā)事件并從觸發(fā)點(diǎn)至電壓數字化的同時(shí)，延遲一很精確的時(shí)間量。在完成內部的信號處理動(dòng)作后，取樣示波器將回復至Rearmed狀態(tài)，準備下一次的抓取電壓數字化的點(diǎn)與相同TimeDelay的取樣動(dòng)作。
一般而言，取樣示波器乃一直重復Arm-Trigger-Delay-Sample這些過(guò)程，一般而言，不得小于每秒100,000次。藉由在這BitInterval范圍內透過(guò)返復觀(guān)察的所有可能TimeDelay點(diǎn)，并繪出和累積在顯示屏幕上。在圖像乃是用二維統計柱狀圖來(lái)表示,Y軸表示訊號電壓,X軸表示取樣的TimeDelay,顏色密度在XY軸表示接收訊號取樣TimeDelay點(diǎn)數，在累積許多取樣點(diǎn)以后，圖形可表示在不同的TimeDelay下所有可能得到的電壓值。眼圖(EyeDiagram)可表示由一連續二進(jìn)制數據串的邏輯訊號在“1”與”0”變化時(shí)電壓圖。例如，等待約1秒鐘的時(shí)間，你可以得到約100,000取樣點(diǎn)，Figure1表示經(jīng)由一特殊的示波器所得到的眼圖。在數據傳輸系統中，所呈現的結果圖像會(huì )有”空洞”出現在每個(gè)bit-window中相對電壓與時(shí)間位置，而這個(gè)”空洞”就是我們所知的”Eye”。在這的區域中，數字接收器利用TimeDelay與電平中取得適當位置，以得到最佳的誤碼率。眼圖張的愈大，則表示這系統將有更多的Margin允許在特定的誤碼下，各種不同的Sampling點(diǎn)，反之，當眼圖張的愈小，Margin值就愈小，當然誤碼的表現將愈差。
當用于眼圖應用時(shí)，HighPerformance的誤碼率測試裝置與示波器有重要相似之處，誤碼率測試儀中之參考接收器使用bitClock(如Trigger)對接收到的資料做取樣動(dòng)作。取樣將發(fā)生于LogicalHigh當輸入訊號高于判斷電位時(shí)，當輸入訊號低于判斷電位時(shí)，則于LogicalLow。SamplingTime取決于輸入的Clock(或Trigger)再加上誤碼儀中特定的TimeDelay的部份，而結合這些方式，我們將可利用在BitInterval中各種不同的TimeDelay和判斷電壓位置量得相對的誤碼率。
使用全新技術(shù)，使的誤碼測試儀的接收端可產(chǎn)生二維的Histogram圖形來(lái)強化眼圖(EyeDiagram)分析功能，這項分析技術(shù)的特點(diǎn)在于使用示波器技術(shù)并利用極高的Sampling速度來(lái)處理高速訊號，并且這樣的Sampling技術(shù)乃利用改變判斷電壓準位與Delay的相對位置在誤碼測試的接收端搭配判斷電路(DecisionCircuit)與特定的接收硬件來(lái)分析取樣時(shí)所得之信息。(參考圖表二)
讓我們比較這兩種技術(shù)的Sampling速度，(1)使用示波器搭配每秒100,000次的Sampling并平均分布于水平顯示的圖點(diǎn)(Pixel)，換句話(huà)說(shuō)平均每行每秒約250個(gè)取樣點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，假設輸入一固定且不含噪聲之直流訊號，其每個(gè)圖點(diǎn)(Pixel)平均分布在每一行上，意思說(shuō)每個(gè)圖點(diǎn)(Pixel)位置每秒將可接收25個(gè)取樣點(diǎn)。
(2)以傳輸比率為基礎來(lái)決定Sampling的新方法乃一致地將所有的取樣分散給所有圖素(Pixel)。例如，當量測1.5Gb/s的訊號在400×250圖點(diǎn)(Pixel)約(100,000圖點(diǎn))，每個(gè)圖點(diǎn)(Pixel)每秒約可得到15,000bit取樣點(diǎn)，在這例子，考慮細微的處理能力每個(gè)圖點(diǎn)每秒約可累積超過(guò)10,000個(gè)取樣點(diǎn)，這樣大約是傳統眼圖(EyeDiagram)累積速度的40倍，愈高的傳輸訊號這種取樣的速度將與頻率呈線(xiàn)性化的增加，而傳統的市波器方市為固定的取樣速度與所接收的訊號頻率無(wú)關(guān)。
波罩(Mask)測試
波罩測試乃為一眼圖量測邏輯上Go或No-go的延伸，當進(jìn)行波罩測試時(shí)，需使用相對應的樣板(Template)，其描述眼圖的幾何區域，哪些在進(jìn)行電壓準位取樣時(shí)不能被發(fā)生，意思是當取樣點(diǎn)沒(méi)有落在所指定的幾何區間內，就無(wú)誤碼產(chǎn)生，波罩違反也就沒(méi)有發(fā)生。當輸入訊號中含有unbounded隨機噪聲在分布在bitTiming或電壓軸時(shí)，波罩測試就會(huì )失敗(因為高斯密度函數在電壓軸的噪聲和時(shí)間軸的抖動(dòng)訊號不可能完全為零)，透過(guò)選擇一定數量的Databit上完成測驗然而,波罩測試與訊號誤碼產(chǎn)生統計的關(guān)聯(lián)，因為波罩測試乃一種統計的方式，增加在量測時(shí)取樣速度轉換成更快且更準確的測試結果。
另一種采用新技術(shù)的誤碼儀可以不須使用示波器就可完成波罩測試，使用此種方式，誤碼測試接收端取樣點(diǎn)將慢慢增加移動(dòng)量圍繞在波罩四周，假如訊號違反波罩的邊界(Maskboundary)，則將分布在眼圖的上下或中間位置，就一般的case來(lái)說(shuō)，這些測試的達成必須利用已知的訊號來(lái)分析，由于大量差異對持續的取樣在誤碼儀與示波器中的不論在準確度與速度上，誤碼儀皆更勝一籌。
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