A medida que aumentan las velocidades de transmisión digital, los diseñadores utilizan diversas técnicas para mejorar la relación señal-ruido en la salida del receptor. Una de esas técnicas es el esquema de ecualizador de retroalimentación de decisión (DFE), comúnmente utilizado en circuitos serializador-deserializador (SerDes) de alta velocidad para mitigar los efectos del ruido y la distorsión del canal. El esquema DFE se basa en decisiones sobre los niveles de símbolos anteriores (alto/bajo) para corregir el símbolo actual. Esto permite al DFE tener en cuenta la distorsión en el símbolo actual causada por los símbolos anteriores.
Sin embargo, la propagación de errores del DFE puede ocurrir cuando las señales de retroalimentación son incorrectas. A continuación se detallan algunas de las situaciones que contribuyen a la propagación de errores de DFE. Los circuitos DFE funcionan utilizando retroalimentación para ecualizar la señal recibida, pero esta retroalimentación también puede amplificar el ruido y la distorsión en la señal. En algunos casos, la retroalimentación puede exagerar ciertas frecuencias, lo que genera un aumento del ruido en esas frecuencias y un aumento de la tasa de error de bits (BER). El mecanismo también se basa en una sincronización precisa para tomar decisiones sobre los datos entrantes. Si hay errores de sincronización en el circuito de retroalimentación, estos errores pueden propagarse y causar errores adicionales en los datos recibidos. La distorsión no lineal en el canal de transmisión también puede hacer que los circuitos DFE tomen decisiones incorrectas sobre los datos recibidos. Estos errores pueden luego propagarse a través del circuito de retroalimentación y provocar errores adicionales en los datos. A medida que el esquema DFE toma decisiones basadas en decisiones anteriores, los errores en el circuito de retroalimentación se acumulan con el tiempo.
Como se señaló anteriormente, la propagación de errores DFE puede provocar un aumento de la BER y una reducción de la integridad de la señal. El aumento de la BER, a su vez, provoca errores de datos y un rendimiento reducido del sistema. La integridad de la señal reducida da como resultado una mayor fluctuación y una altura ocular reducida, lo que genera errores en la transmisión de datos. Como resultado, la propagación de errores DFE puede afectar significativamente el rendimiento de los circuitos SerDes de alta velocidad y debe gestionarse con cuidado para garantizar una transmisión de datos confiable.
Pero los métodos de simulación estadística existentes no pueden considerar adecuadamente la retroalimentación DFE, y las simulaciones en el dominio del tiempo se vuelven poco prácticas para probabilidades de error bajas. Un documento técnico de Siemens EDA presenta un solucionador estadístico que puede encontrar la tasa de errores de bits o la tasa de errores de símbolos en presencia de errores DFE aislados y en ráfagas. El solucionador puede considerar con precisión la fluctuación de transmisión y recepción, los agresores de diafonía, el ruido y otros deterioros, y es útil para elegir esquemas y parámetros de corrección de errores directos (FEC). El documento define los componentes esenciales del solucionador estadístico, incluidos los elementos principales del análisis estadístico, el término de convolución para la retroalimentación DFE, la matriz de probabilidad de error de símbolo y el flujo para encontrar métricas BER/SER. También analiza el uso de un proceso de iteración modificado para encontrar la distribución de probabilidad de grupos de errores de símbolos y presenta resultados experimentales del solucionador estadístico.
Los siguientes son algunos extractos del documento técnico.
Construyendo un ojo estadístico que incluya errores DFE
El método se considera una cadena de Markov con un operador de transición definido por una función que transforma probabilidades de error conocidas en nuevas matrices de error medidas a partir del diagrama de ojo. El proceso implica construir un diagrama de ojo estadístico a partir del cual se calculan las probabilidades de error. Las iteraciones continúan hasta que las matrices de probabilidad de error se igualan hasta la precisión de la máquina. Las iteraciones son consistentes y convergen a la misma solución independientemente de la configuración inicial. Se dan dos ejemplos para ilustrar la convergencia de las iteraciones con el solucionador estadístico en el bucle. El primer ejemplo es la simulación de un enlace 200GBASE-CR4, mientras que el segundo es el canal CEI VSR con 4 taps DFE.
Elegir parámetros FEC
El tamaño de FEC necesario para corregir los grupos de errores se puede determinar analizando la distribución de los parámetros de probabilidad de los grupos de errores encontrados en la simulación estadística.
Las simulaciones con FEC demuestran la importancia de conocer las distribuciones de errores de ráfaga para la elección adecuada de los parámetros FEC manteniendo al mínimo la latencia inducida por FEC. Se puede confiar en los resultados del análisis estadístico para optimizar los parámetros FEC para una gran variedad de canales.
Resumen
El documento técnico presenta un novedoso método de simulación estadística que considera el efecto de la propagación de errores DFE en enlaces SerDes. Las velocidades de simulación son suficientes para hacer de este enfoque una parte rutinaria del proceso de diseño que requiere evaluaciones de cumplimiento de múltiples canales y optimización de parámetros FEC. Puede descargar el documento técnico completo desde aquí.
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