PAM4測試干貨滿(mǎn)滿(mǎn)，精通400G從這里起步！

  

      PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) 信號作為下一代數據中心中高速信號互聯(lián)的熱門(mén)信號傳輸技術(shù)，由于存在每符號2位，4符號電平和每UI 3眼圖，每個(gè)符號周期可以傳輸兩倍于NRZ的信息，被廣泛應用于200G/400G接口的電信號或光信號傳輸。

  PAM4信號為4電平脈沖幅度調制，可以顯示比傳統數字信號更多的bit邏輯信息，但其實(shí)另一方面在PAM4信號設計測試過(guò)程中遇到的挑戰則尤為嚴峻：

  比如PAM4信號對噪聲更敏感，同樣的系統噪聲，PAM4信號約有9.5dB的信噪比;
  比如在PAM4信號有16種切換狀態(tài)，因此會(huì )導致上、下眼圖在垂直方向上的不對稱(chēng)，進(jìn)一步導致在交叉點(diǎn)處和眼高的中間處測得的眼寬并不一樣，眼圖的非線(xiàn)性問(wèn)題也較易發(fā)生。
  比如PAM4信號的雖然降低了信號的符號率，但10dB以上的通道損耗還是會(huì )使得接收端信號眼圖完全閉合，因此，對于PAM4信號，發(fā)送端的預加重和接收端的信號均衡很重要。
  比如…………

  Keysight擁有PAM-4測試的最完整解決方案：從仿真到測試，從發(fā)送端到接收端，從物理層測試到測試結果的大數據分析，精確而快速的表征如 IEEE 802.3bj 所描述的 PAM-4 信號，并滿(mǎn)足 OIF-CEI-56G 和 IEEE 400G 等開(kāi)發(fā)標準所列出對未來(lái)的 PAM 信號測量需求。

  1.PAM4 發(fā)送端參數測試

  PAM4發(fā)射機的電氣參數測試可以使用實(shí)時(shí)示波器，也可以使用采樣示波器。對于IEEE定義的26.56G Baud信號來(lái)說(shuō)，其電氣參數測試建議使用至少33GHz帶寬的4階Bessel-Thomson濾波器頻響曲線(xiàn)的示波器。

  對于采樣示波器來(lái)說(shuō)，由于其頻響曲線(xiàn)接近4階Bessel-Thomson濾波器形狀，所以使用33GHz以上帶寬的示波器模塊即可;
  對于實(shí)時(shí)示波器來(lái)說(shuō)，通常采用磚墻式頻響，為了模擬出所需的頻響曲線(xiàn)會(huì )犧牲一部分帶寬，所以建議使用至少50GHz以上帶寬的示波器。

  下圖是可以用于PAM4信號測試的實(shí)時(shí)示波器及采樣示波器。

  在發(fā)送端測試中，我們需要關(guān)注的測試參數有消光比，光調制幅度測試， TDECQ發(fā)射機色散代價(jià)，線(xiàn)性度測試，抖動(dòng)測試等。

  2.PAM4 接收容限和誤碼率測試

  對于PAM4的接收端設備來(lái)說(shuō)，需要驗證其對于惡劣信號的容忍程度。所以接收端測試的主要目的就是產(chǎn)生一個(gè)精確可控的惡劣信號注入到接收端，然后通過(guò)誤碼率的變化來(lái)觀(guān)測其對于惡劣信號的容忍能力。

  下面這張圖是OIF CEI 4.0的Draft規范里，定義的對于56G-VSR-PAM-4的Module的接收容限測試方法。在這個(gè)測試里，如何產(chǎn)生用戶(hù)自定義或者PRBS31Q的PAM4信號、如何模擬發(fā)送端的預加重、如何注入不同的正弦抖動(dòng)以及隨機抖動(dòng)、如何模擬通道損耗、如何模擬相鄰通道造成的串擾，以及如何對一致性測試點(diǎn)處的信號進(jìn)行校準和修正，都是巨大的挑戰，要求使用的測量設備具備足夠高的靈活性和參數調整能力。

  為了應對這些挑戰，需要使用高性能的、可以支持靈活PAM4信號參數調整的誤碼儀。在進(jìn)行接收容限測試時(shí)，如果被測件有內部誤碼計數功能，可以通過(guò)內部誤碼計數讀出此時(shí)的誤碼率;如果沒(méi)有誤碼計數功能，可以把接收的數據環(huán)回后送回給誤碼儀的誤碼檢測模塊，從而直接進(jìn)行誤碼率判斷。

  更復雜的接收端容限測試除了要求線(xiàn)性度容限的測試，還要考慮在有抖動(dòng)、噪聲和碼間干擾存在的情況下接收端的接收能力。這就需要使用誤碼儀的信號發(fā)生器產(chǎn)生帶有抖動(dòng)、噪聲和碼間干擾的信號并注入到接收端，然后通過(guò)內部誤碼計數或者環(huán)回的方式來(lái)進(jìn)行誤碼統計。這種用于注入到接收端進(jìn)行容限測試的信號通常叫做壓力信號(Stress Signal)。

  Keysight N4917BSCA 光接收機測試解決方案為光接收機極限測試提供了一個(gè)完整、可重復的自動(dòng)化解決方案。

  與依照 IEEE 802.3bs 第 121 條和第 122 條進(jìn)行手動(dòng)校準相比，該方案為光極限眼圖提供了可重復的校準，能夠節省數小時(shí)的校準時(shí)間。N4917BSCA 解決方案軟件能夠控制和設置所有必需的儀器，用于校準、接收機靈敏度和抖動(dòng)容限測試。

  3.PLTS 物理層信號完整性測試

  如今，物理層結構越來(lái)越成為高速數字系統性能的瓶頸。在低數據速率時(shí)代，互連的電長(cháng)度較短。信號完整性通常主要與驅動(dòng)器和接收機相關(guān)。但是，當時(shí)鐘速度、總線(xiàn)速度和鏈路速度都超過(guò)千兆/秒時(shí)，物理層表征變得越來(lái)越重要。 當前數據設計人員面臨的另一項挑戰是：數字設計向差分拓撲發(fā)展的趨勢,他們必須對所有可能的工作模式進(jìn)行分析，才能對器 件性能有一個(gè)全面的了解。

  由于綜合使用時(shí)域和頻域分析變得越來(lái)越重要，因此對多個(gè)測試 系統的管理也變得越來(lái)越困難。是德科技的物理層測試系統(PLTS)專(zhuān)為信號完整性分析而設計，既能全面表征差分高速數字器件、又能使分析的域類(lèi)型和格式滿(mǎn)足測試人員 的要求。

  4.PAM4 信號仿真

  隨著(zhù)PAM4的應用越來(lái)越多，在之前的ADS版本中已經(jīng)有bit-by-bit的PAM4通道仿真方法，而在A(yíng)DS2017的新版本中，更是新增了統計仿真的方式。

  在PAM-4信號傳輸時(shí)，諸如抖動(dòng)、噪聲、信道丟失和符號間干擾(ISI)等會(huì )對正常傳輸的內容產(chǎn)生影響。此外，PAM-4的接收器體系結構為系統設計人員引入了很多新的概念，如：具有電壓閾值的Slicer輸出(用于確定已接收到的幅度電平);單個(gè)Slicer skew，multi-tap反饋均衡，時(shí)鐘和數據恢復等對真實(shí)PAM4設計的影響都需要在仿真設計之時(shí)考慮進(jìn)去。

  針對以上內容，小編為大家送上第一手關(guān)于PAM4的全套技術(shù)資料和測試驗證方案。讓Keysight專(zhuān)門(mén)負責數據中心應用的解決方案專(zhuān)家Steve Sekel、李凱等為您一解PAM4從仿真設計到測試驗證的“迷津”。

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  是德科技是一家領(lǐng)先的技術(shù)公司，致力于幫助工程、企業(yè)和服務(wù)提供商客戶(hù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)而將其電子產(chǎn)品以更低的成本、更快地推向市場(chǎng)。從設計仿真到原型驗證、再到生產(chǎn)測試以及網(wǎng)絡(luò )和云環(huán)境的優(yōu)化，是德科技提供了全方位電子信號測試與分析解決方案。我們的客戶(hù)遍及全球通信、航空航天與國防、汽車(chē)、能源、半導體和通用電子終端市場(chǎng)。2017 年 4 月，是德科技完成對 Ixia 的收購。Ixia 公司在網(wǎng)絡(luò )測試、可見(jiàn)性和安全解決方案領(lǐng)域具有十分雄厚的實(shí)力。更多信息，請訪(fǎng)問(wèn) www.keysight.com