À mesure que les vitesses de transmission numérique augmentent, les concepteurs utilisent diverses techniques pour améliorer le rapport signal/bruit à la sortie du récepteur. L'une de ces techniques est le schéma DFE (Decision Feedback Equalizer), couramment utilisé dans les circuits sérialiseur-désérialiseur (SerDes) à grande vitesse pour atténuer les effets du bruit et de la distorsion du canal. Le schéma DFE s'appuie sur des décisions concernant les niveaux des symboles précédents (haut/bas) pour corriger le symbole actuel. Cela permet au DFE de prendre en compte la distorsion du symbole actuel provoquée par les symboles précédents.
Cependant, une propagation d'erreur DFE peut se produire lorsque les signaux de rétroaction sont incorrects. Voici quelques-unes des situations qui contribuent à la propagation des erreurs DFE. Les circuits DFE fonctionnent en utilisant une rétroaction pour égaliser le signal reçu, mais cette rétroaction peut également amplifier le bruit et la distorsion du signal. Dans certains cas, le feedback peut exagérer certaines fréquences, entraînant une augmentation du bruit à ces fréquences et une augmentation du taux d'erreur sur les bits (BER). Le mécanisme s'appuie également sur un timing précis pour prendre des décisions concernant les données entrantes. S'il y a des erreurs de synchronisation dans la boucle de rétroaction, ces erreurs peuvent se propager et provoquer des erreurs supplémentaires dans les données reçues. Une distorsion non linéaire dans le canal de transmission peut également amener les circuits DFE à prendre des décisions incorrectes concernant les données reçues. Ces erreurs peuvent ensuite se propager dans la boucle de rétroaction et provoquer des erreurs supplémentaires dans les données. À mesure que le système DFE prend des décisions basées sur des décisions antérieures, les erreurs dans la boucle de rétroaction s'accumulent au fil du temps.
Comme indiqué ci-dessus, la propagation des erreurs DFE peut entraîner une augmentation du BER et une réduction de l'intégrité du signal. L’augmentation du BER entraîne à son tour des erreurs de données et une réduction des performances du système. Une intégrité réduite du signal entraîne une augmentation de la gigue et une réduction de la hauteur des yeux, entraînant des erreurs dans la transmission des données. En conséquence, la propagation des erreurs DFE peut avoir un impact significatif sur les performances des circuits SerDes à grande vitesse et doit être soigneusement gérée pour garantir une transmission de données fiable.
Mais les méthodes de simulation statistique existantes ne peuvent pas correctement prendre en compte le retour DFE, et les simulations dans le domaine temporel deviennent peu pratiques pour de faibles probabilités d'erreur. Un livre blanc de Siemens EDA présente un solveur statistique qui peut trouver le taux d'erreur sur les bits ou le taux d'erreur sur les symboles en présence d'erreurs DFE isolées et en rafale. Le solveur peut prendre en compte avec précision la gigue de transmission et de réception, les agresseurs de diaphonie, le bruit et d'autres déficiences, et est utile pour choisir des schémas et des paramètres de correction d'erreur directe (FEC). Le document définit les éléments de base essentiels du solveur statistique, y compris les principaux éléments de l'analyse statistique, le terme de convolution pour le retour DFE, la matrice de probabilité d'erreur de symbole et le flux pour trouver les métriques BER/SER. Il discute également de l'utilisation d'un processus d'itération modifié pour trouver la distribution de probabilité des groupes d'erreurs de symboles et présente les résultats expérimentaux du solveur statistique.
Voici quelques extraits du livre blanc.
Construire un œil statistique qui inclut les erreurs DFE
La méthode est considérée comme une chaîne de Markov avec un opérateur de transition défini par une fonction qui transforme les probabilités d'erreur connues en nouvelles matrices d'erreur mesurées à partir du diagramme de l'œil. Le processus consiste à créer un diagramme statistique de l’œil à partir duquel les probabilités d’erreur sont calculées. Les itérations se poursuivent jusqu'à ce que les matrices de probabilité d'erreur deviennent égales à la précision de la machine. Les itérations sont cohérentes et convergent vers la même solution quels que soient les paramètres initiaux. Deux exemples sont donnés pour illustrer la convergence des itérations avec solveur statistique dans la boucle. Le premier exemple est la simulation d'une liaison 200GBASE-CR4, tandis que le second est le canal CEI VSR avec 4 taps DFE.
Choix des paramètres FEC
La taille du FEC nécessaire pour corriger les groupes d'erreurs peut être déterminée en analysant la distribution des paramètres de probabilité des groupes d'erreurs trouvés à partir d'une simulation statistique.
Les simulations avec FEC démontrent l'importance de connaître les distributions d'erreurs en rafale pour le choix approprié des paramètres FEC tout en minimisant la latence induite par la FEC. Les résultats de l'analyse statistique peuvent être fiables à des fins d'optimisation des paramètres FEC pour une grande variété de canaux.
Résumé
Le livre blanc présente une nouvelle méthode de simulation statistique qui prend en compte l'effet de la propagation des erreurs DFE dans les liaisons SerDes. Les vitesses de simulation sont suffisantes pour faire de cette approche une partie courante du processus de conception qui nécessite des évaluations de conformité de plusieurs canaux et une optimisation des paramètres FEC. Vous pouvez télécharger l’intégralité du livre blanc à partir d’ici.
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