Освоение методов проектирования и тестирования PAM4

PAM4 имеет шестнадцать различных битовых переходов против четырёх, шесть нарастающих/спадающих фронтов против двух, и три диаграммы глаза, заключённые в диапазоне напряжений и единичном интервале, тогда как раньше была всего одна. PAM4 подвержена как минимум втрое большим проблемам отношения сигнал/шум по сравнению с PAM2-NRZ. Одна ошибка в символе может вызвать две битовые ошибки, особенно если виновником является джиттер. В дополнение к этим сложностям теперь необходимо учитывать наиболее слабое звено в цепи из трёх диаграмм глаза: коэффициент битовых ошибок (BER) будет определяться качеством наихудшей из них.

Для работы с PAM4 мы задействуем весь имеющийся инструментарий: дифференциальную сигнализацию, встроенную синхронизацию и восстановление тактового сигнала, а также эквализацию как на передатчике, так и на приёмнике. Дифференциальная сигнализация не изменяется; восстановление тактового сигнала усложняется из-за менее чётко выраженных фронтов; эквализация на передатчике — как многоотводный FFE, так и простое де-акцентирование — усложняется наличием четырёх уровней символов; эквализация приёмника CTLE не изменяется, однако DFE теперь необходимо обрабатывать четыре решения с обратной связью.

Три диаграммы глаза также означают три компаратора по напряжению. Первые пользователи будут применять общую синхронизацию для трёх компараторов; в дальнейших технологиях может использоваться независимая синхронизация. Относительные пропорции трёх диаграмм глаза порождают совершенно новую категорию проблем нелинейности. В настоящее время инженеры в разных лабораториях применяют собственные методы измерения временны́х и амплитудных нелинейностей. По мере развития технологии новые методы тестирования придут к единому знаменателю.

PAM4, возможно, создаёт столько же проблем, сколько решает, однако органы по стандартизации предоставили нам существенное преимущество: за счёт включения прямого исправления ошибок (FEC) требование к BER было ослаблено в 100 000 раз. Вместо того чтобы разрабатывать и тестировать системы с BER лучше 10⁻¹² или 10⁻¹⁵, разработки на основе PAM4 должны обеспечивать BER < 10⁻⁶. Смягчение требования к BER на физическом уровне даёт колоссальное преимущество при тестировании — и оно нам понадобится.

Для тестирования систем PAM2-NRZ при BER 10⁻¹² и ниже приходилось либо проводить испытания, занимавшие от 20 минут до часа, либо экстраполировать более быстрые измерения в глубокую область шума. Тогда как интерполяция является вполне обоснованным методом оценки значения между двумя измерениями, экстраполяция — это прыжок за пределы достоверности измерения. Требование BER < 10⁻⁶ позволяет оценить полное влияние шума и джиттера менее чем за минуту с помощью тестера коэффициента битовых ошибок (BERT) или осциллографа.

Руководство по тестированию и отладке PAM4

Переход от PAM2-NRZ к PAM4 — это фундаментальный сдвиг в нашей отрасли, который необходимо понять всем — и чем раньше, тем лучше. К счастью, всё подробно изложено в руководстве по применению «Сигнализация PAM4 в высокоскоростных последовательных технологиях: тестирование, анализ и отладка». Скачайте свой экземпляр сегодня!