SNDR

Bild 1: Ein hochgenaues PAM4-Signal, geliefert von einem Bitfehlerratentester M8040A und analysiert mit einem Infiniium-Oszilloskop DSAZ634A. Keysight

Ein grundsätzliches Problem bei der Charak­te­ri­sie­rung von Signalen mit mehrpegeliger Modulation hängt damit zusammen, dass das Ampli­tuden­rauschen einen stärkeren Einfluss auf das BER-Limit haben kann als herkömm­liches Phasen­rauschen (Jitter). Das erkennt man deutlich an dem in Bild 2 gezeigten PAM4-Signal, das eine rela­tiv geringe Kanal­dämpfung von ledig­lich 15 dB erfahren hat. Die Augenöffnung ähnelt einer flachen Scheibe. Das bedeutet, dass in diesem Fall das vertikale Rauschen (hier als Sigma-e bezeich­net) die Bitfehlerrate stärker beein­flusst als der Jitter. Diese vertikale Augenverengung lässt sich weit­gehend kompensieren. Aktu­elle Daten­kom­mu­ni­ka­tions­stan­dards schreiben üblicher­weise eine adaptive Refe­renz­entzerrung vor, die den nega­tiven Einfluss der Kanal­dämpfung auf die Signal­qualität verringert.

Die mit Charak­te­ri­sie­rung und Test des Physical Layers befassten Fachleute haben im Laufe von Jahrzehnten die Methoden zur Zerlegung von Jitter in seine Bestand­teile (zufällig, deterministisch, periodisch und be­grenzt-unkorreliert) immer weiter perfektioniert. Ent­wick­ler haben heute Mess­geräte zur Hand, die die genaue Zusammensetzung des Jitters anzeigen und es ihnen ermög­lichen, anhand dieser Daten informierte Design-Entscheidungen zu treffen. Diese Tools ermög­lichen es, den Ursachen von Problemen auf den Grund zu gehen, und beschleu­ni­gen das Physical-Layer-Debug­ging und PHY-Konfor­mi­täts­tests signi­fi­kant.

SNDR

Bild 2: Augendiagramm eines PAM4-Signals nach Durchlaufen eines Kanals mit einer Dämpfung von 15 dB (maximal zulässige Dämpfung laut 802.3cd-Interim-Spezifikation: 33 dB). Keysight

Aktu­elle Tools zur Charak­te­ri­sie­rung von Rauschen und Inter­ferenzen (Bild 3) bieten zuver­lässige Methoden zur Dekompostion der Rausch­kom­po­nenten und ermög­lichen es Ent­wick­lern, geeignete Abhilfemaßnahmen zu ergreifen, wenn das­ Zufalls­rauschen (RN), periodische Inter­ferenzen (PN) oder deterministische Inter­ferenzen (DI) die zuläs­sigen Grenzwerte überschreitet.

Weil Interferenz-/Rauschanalysen im Hinblick auf die BER-Grenzwerte in den aktu­ellen Stan­dards für Hoch­leistungs-Kommu­ni­ka­tions­systeme eine wichtige Rolle spielen, muss man sorg­fältig prüfen, ob die bisher zur Analyse der Signalkonformität ver­wen­deten Mess­geräte den neuen Anfor­de­rungen genügen. Angesichts der engen Rausch­grenzwerte aufkommender Stan­dards sind ins­beson­dere das Eigen­rauschen, die Erfas­sungs­band­breite und der Dyna­mik­bereich der ver­wen­deten Mess­geräte wichtige Aspekte bei der Charakte­ri­sie­rung des Physical Layers.

100G-Standards und IEEE-Spezi­fi­ka­tionen

Die im IEEE-802.3cd-Stan­dard festgelegten elek­trischen Spezi­fi­ka­tionen für 50, 100 und 200 GAUI (Gbit/s Attachment Unit Interface), geben einen Vorgeschmack auf die zu erwartenden mess­technischen Anforderungen. Wie man Bild 4 entnehmen kann, hat das IEEE zahl­reiche Signalqualitätsparameter zu sieben grundlegenden Signalisierungseigenschaften zusammengefügt. Dieser Artikel konzentriert sich haupt­sächlich auf das SNDR (Signal-to-Noise-und-Distortion Ratio), weil bei solchen Messungen das Eigen­rauschen der verwen­deten Mess­geräte beson­ders stark zum Tragen kommt.

Thema auf der nachsten Seite: SNDR-Spezifikationen.

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