发射机均衡器抽头提取制造技术

一种测试和测量仪器，具有：一个或多个输入端口，用于将仪器连接到被测设备(DUT)；一个或多个处理器，被配置为执行代码以使一个或多个处理器：通过输入端口从DUT接收均衡波形和非均衡波形，而不知道对应于这些波形的数字模式，并且不从这些波形提取数字模式；在时间上对准非均衡波形和均衡波形，以产生对准的非均衡波形和对准的均衡波形；并使用对准的均衡波形和对准的非均衡波形来确定均衡器抽头值。形和对准的非均衡波形来确定均衡器抽头值。形和对准的非均衡波形来确定均衡器抽头值。

【技术实现步骤摘要】
发射机均衡器抽头提取
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求2022年5月13日提交的题为“TRANSMITTER EQUALIZER TAP EXTRACTION”的美国临时申请号63/341,989的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。


[0003]本公开涉及测试和测量系统，并且更特别地涉及数字通信系统中提取发射机均衡器抽头值的技术。

技术介绍

[0004]在数字通信系统中，当信号速度增加时，发射机(Tx)和接收机(Rx)中的均衡器被广泛用于改善系统性能。例如，如表1中所示，对于各代快速外设组件互连(PCIE)系统，随着发射速度从32GT/s增加到64GT/s，Tx前馈均衡器(FFE)抽头的数量从Gen 5(第5代)的3个增加到Gen6(第6代)的4个。此外，信号调制方案从Gen 6之前各代中的NRZ(不归零)改变为Gen 6中的PAM4(脉冲幅度调制4级)。
[0005]表1.PCIE Tx FFE
[0006] 发射速度Tx FFE抽头的数量信号调制Gen532GT/s3NRZGen664GT/s(32GBaud)4PAM4
[0007]PCIE Gen6 Tx FFE结构在图1中示出，具有主指针抽头c0、一个后指针抽头c
+1
和两个前指针抽头c
‑1、c
‑2。
[0008]图2示出了Tx FFE对模式波形的影响。FFE抽头确定了四个值：去加重、预拍摄1、预拍摄2、增强。如果可以测量脉冲高度V
a
、V
b
、V
c1
、V
c2
、V
d
，则可以计算出这四个值。四个Tx FFE抽头可以从去加重、预拍摄1、预拍摄2、增强的四个计算值导出。图2中所示的四个方程提供了求解Tx FFE抽头的充分条件。
[0009]然而，PCIE Gen6信令的高频性质使得准确测量单个单位间隔(UI)脉冲高度不切实际。随着信号达到更高的速度，在更高的频率下由更高的插入损耗引起的减损(诸如符号间干扰)可能增加得如此之多，以至于单个UI脉冲不能稳定在单个UI内，因此，不能测量没有减损影响的脉冲高度。
[0010]为了避免脉冲高度测量的限制，可以使用图3中所示的方法。示波器或其他测试和测量设备在发射机均衡器打开和不打开的情况下，从发射机被测设备(DUT)捕获模式波形，在一个或多个处理器中操作的后处理软件在发射机均衡器打开和不打开的情况下提取阶跃响应波形。发射机可以设置为使发射机均衡器打开或不打开。发射机均衡器抽头可以通过使测量的均衡阶跃响应波形和重构的均衡阶跃响应波形之间的均方误差(MSE)最小化的最佳拟合来获得。重构的均衡阶跃响应波形是发射机均衡器在发射机均衡器关闭的情况下应用于阶跃响应波形。该方法的其他变型也使用均方误差方法，但是可以使用提取的脉冲
响应，而不是使用提取的阶跃响应。在任一情况下，系统具有模式信息，或者系统可以从波形提取模式信息。
附图说明
[0011]图1示出了PCIE Gen6发射机FFE结构的示图。
[0012]图2示出了发射机FFE对波形的影响的示图。
[0013]图3示出了发射机FFE测量的示图。
[0014]图4示出了具有数字模式输入和模式波形作为输出的线性系统的示图。
[0015]图5示出了在模式检测的情况下FFE提取的示图。
[0016]图6示出了应用于非均衡波形的发射机均衡器的示图。
[0017]图7示出了无模式知识的谱域均衡器抽头提取的实施例。
[0018]图8示出了两个波形之间的互相关函数图表。
[0019]图9示出了对准的波形图表。
[0020]图10示出了波形预期比率和构造的频谱比率的图表。
[0021]图11示出了使用一个实施例提取的发射机FFE抽头的示图。
[0022]图12示出了使用另一实施例提取的发射机FFE抽头。
[0023]图13示出了使用另一实施例提取的发射机FFE抽头的示图。
[0024]图14示出了测试和测量仪器的实施例。
具体实施方式
[0025]这里的实施例涉及从输入波形数据提取均衡器抽头。这些实施例在不知道由波形所表示的数字模式并且不使用模式检测的情况下实现了这一点。这减轻了在尝试检测遭受显著减损的模式的情况下可能出现的任何问题。
[0026]上面描述的方法依赖于与模式波形相对应的数字模式的知识。数字模式对于NRZ信号可以是比特0，1序列，并且对于PAM4信号可以是符号0，1，2，3序列。如图4中所示，如果数字模式已知，则可以从模式波形提取阶跃响应或脉冲响应。图4中的中间框表示线性系统，它可以等效地由冲激响应、阶跃响应或脉冲响应来表示。
[0027]如果数字模式未知，那么该过程需要从模式波形检测模式。图5示出了这个工作流程的一个示例。然而，当测量的模式波形具有显著的减损时，数字模式的正确检测可能是不可行的。数字模式检测中的误差影响基于检测到的数字模式的阶跃响应或脉冲响应提取的准确度，从而导致当基于阶跃响应或脉冲响应提取FFE抽头时，发射机均衡器抽头值的准确度较低。
[0028]这里的实施例提供了可以在无模式检测的情况下从波形提取均衡器抽头的方法。当从波形准确检测数字模式不可行时，所描述的方法可以在不涉及模式检测的情况下提取抽头，所述模式检测诸如图5中所示的那样。
[0029]如图6中所示，由实时示波器或等效时间采样示波器获取的两个波形通过发射机均衡器彼此相关。
[0030]这里的实施例可以将发射机均衡器的频域传递函数导出为均衡波形频谱和非均衡波形频谱之间的比率。如图7中所示，在不知道数字模式的情况下提取Tx FFE抽头。图7示
出了一种确定FFE抽头的方法，而不知道数字模式并且不需要如在先前的方法中那样提取它。该实施例使用短快速傅立叶变换(FFT)来分析两个信号的频谱，以提取FFE抽头。
[0031]示波器或其他测试和测量仪器获取非均衡波形和均衡波形。作为示例，测试和测量仪器可以包括实时示波器或等效的采样示波器。然后，仪器对与单位间隔同步的波形进行重新采样。例如，重新采样可以具有每单位间隔32个或更多个样本。这个过程可以使用一个或两个软件和硬件时钟恢复。
[0032]该过程然后运行互相关以对准两个波形。图8示出了互相关函数。由圈起来的点标识的峰值位置指示两个波形之间的水平偏移。图9示出了图9中所示的对准波形的一部分。在该示例中，波形表示一对53.125GBaud PAM4光学信号。53.125GBaud速率是信号的符号速率。
[0033]该过程选择窗口大小，例如40个UI。该过程遍历模式波形，对于每一步，取出均值，然后应用窗口函数(例如Tukey窗口)。然后，该过程运行短FFT来取得两个波形的波形频谱。
[0034]利用波形频谱，可以计算均衡波形频谱和非均衡波形频谱的比率。该过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测试和测量仪器，包括：一个或多个输入端口，用于将仪器连接到被测设备(DUT)；一个或多个处理器，被配置为执行代码以使所述一个或多个处理器：通过输入端口从DUT接收均衡波形和非均衡波形，而不知道对应于这些波形的数字模式，并且不从这些波形提取所述数字模式，在时间上对准非均衡波形和均衡波形，以产生对准的非均衡波形和对准的均衡波形，以及使用对准的均衡波形和对准的非均衡波形来确定均衡器抽头值。2.根据权利要求1所述的仪器，其中使所述一个或多个处理器对准非均衡波形和均衡波形的代码使所述一个或多个处理器：与单位间隔同步地对非均衡波形和均衡波形进行重新采样，以产生重新采样的非均衡波形和重新采样的均衡波形；对重新采样的非均衡波形和重新采样的均衡波形进行互相关，以确定水平偏移；和使用所述水平偏移来产生对准的非均衡波形和对准的均衡波形。3.根据权利要求1所述的仪器，其中使所述一个或多个处理器使用对准的非均衡波形和对准的均衡波形来确定均衡器抽头值的代码进一步包括使所述一个或多个处理器进行以下操作的代码：将对准的非均衡波形和对准的均衡波形转换成频谱，以产生非均衡波形频谱和均衡波形频谱；找到非均衡波形频谱与均衡波形频谱的平均频谱比率；在从Nyquist频率到符号速率频率的范围内修正平均频谱比率，以产生修正的频谱；使用快速傅立叶逆变换将修正的频谱转换到时域，以产生时域冲激响应；和从所述时域冲激响应提取均衡器抽头值。4.根据权利要求3所述的仪器，其中使所述一个或多个处理器转换对准的非均衡波形和对准的均衡波形的代码进一步包括使所述一个或多个处理器进行以下操作的代码：以单位间隔选择一定数量的窗口大小；遍历对准的非均衡波形和对准的均衡波形，并移除每一步的均值；应用窗口函数；和执行短快速傅立叶变换以获取非均衡波形和均衡波形的频谱。5.根据权利要求3所述的仪器，其中使所述一个或多个处理器找到平均频谱比率的代码包括使所述一个或多个处理器进行以下操作的代码：计算均衡波形频谱与非均衡波形频谱的频谱比率；遍历波形，以计算每一步的频谱比率；和找到关于所有步骤的频谱比率的平均值，以产生平均频谱比率。6.根据权利要求3所述的仪器，其中使所述一个或多个处理器修正频谱比率的代码包括使所述一个或多个处理器基于初始低频点的数量确定修正的DC值并重构从Nyquist频率到符号速率频率的频谱比率的代码。7.根据权利要求6所述的仪器，其中所述一个或多个处理器进一步被配置为执行使所述一个或多个处理器在从DC到符号速率的频率范围内在多个符号速率上重复频率响应点
的代码。8.根据权利要求6所述的仪器，其中使所述一个或多个处理器重构频谱比率的代码包括使所述一个或多个处理器使用DC和Nyquist频率之间具有较高信噪比的数据点来替换Nyquist频率和符号速率频率之间的较低信噪比的数据点的代码。9.根据权利要求6所述的仪器，其中使一个或多个处理器重构频谱比率的代码包括使所述一个或多个处理器镜像DC和Nyquist频率之间的比率以构造Nyquist频率与符号...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈侃，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：