디지털 전송 속도가 증가함에 따라 설계자는 수신기 출력에서 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 다양한 기술을 사용합니다. 그러한 기술 중 하나는 채널 잡음 및 왜곡의 영향을 완화하기 위해 고속 SerDes(직렬 변환기-역직렬 변환기) 회로에 일반적으로 사용되는 DFE(결정 피드백 이퀄라이저) 방식입니다. DFE 방식은 현재 기호를 수정하기 위해 이전 기호 수준(높음/낮음)에 대한 결정에 의존합니다. 이를 통해 DFE는 이전 기호로 인해 발생한 현재 기호의 왜곡을 설명할 수 있습니다.
그러나 피드백 신호가 올바르지 않으면 DFE 오류 전파가 발생할 수 있습니다. 다음은 DFE 오류 전파에 기여하는 몇 가지 상황입니다. DFE 회로는 피드백을 사용하여 수신된 신호를 균등화하는 방식으로 작동하지만 이 피드백은 신호의 잡음과 왜곡을 증폭시킬 수도 있습니다. 어떤 경우에는 피드백이 특정 주파수를 과도하게 강조하여 해당 주파수에서 잡음이 증가하고 BER(비트 오류율)이 증가할 수 있습니다. 메커니즘은 또한 들어오는 데이터에 대한 결정을 내리기 위해 정확한 타이밍에 의존합니다. 피드백 루프에 타이밍 오류가 있는 경우 이러한 오류가 전파되어 수신된 데이터에 추가 오류가 발생할 수 있습니다. 전송 채널의 비선형 왜곡으로 인해 DFE 회로가 수신된 데이터에 대해 잘못된 결정을 내릴 수도 있습니다. 이러한 오류는 피드백 루프를 통해 전파되어 데이터에 추가 오류를 일으킬 수 있습니다. DFE 방식은 이전 결정을 기반으로 결정을 내리기 때문에 피드백 루프의 오류는 시간이 지남에 따라 누적됩니다.
위에서 언급한 것처럼 DFE 오류 전파는 BER을 증가시키고 신호 무결성을 감소시킬 수 있습니다. BER이 증가하면 데이터 오류가 발생하고 시스템 성능이 저하됩니다. 신호 무결성이 감소하면 지터가 증가하고 눈 높이가 감소하여 데이터 전송 오류가 발생합니다. 결과적으로 DFE 오류 전파는 고속 SerDes 회로의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 안정적인 데이터 전송을 보장하려면 주의 깊게 관리해야 합니다.
그러나 기존 통계 시뮬레이션 방법은 DFE 피드백을 제대로 고려할 수 없으며 시간 영역 시뮬레이션은 오류 확률이 낮기 때문에 실용적이지 않습니다. Siemens EDA의 백서는 통계적 해결사를 제시합니다. 격리 및 버스트 DFE 오류가 있는 경우 비트 오류 비율 또는 기호 오류 비율을 찾을 수 있습니다. 솔버는 전송 및 수신 지터, 누화 공격자, 잡음 및 기타 손상을 정확하게 고려할 수 있으며 FEC(순방향 오류 수정) 방식 및 매개변수를 선택하는 데 유용합니다. 이 논문에서는 통계 분석의 주요 요소, DFE 피드백을 위한 컨벌루션 항, 기호 오류 확률 매트릭스, BER/SER 측정항목을 찾는 흐름을 포함하여 통계 솔버의 필수 구성 요소를 정의합니다. 또한 기호 오류 그룹의 확률 분포를 찾기 위해 수정된 반복 프로세스를 사용하는 방법을 논의하고 통계 솔버의 실험 결과를 제시합니다.
다음은 백서에서 일부 발췌한 내용입니다.
DFE 오류를 포함하는 통계적 눈 구축
이 방법은 알려진 오류 확률을 아이 다이어그램에서 측정된 새로운 오류 행렬로 변환하는 함수로 정의된 전이 연산자가 있는 마르코프 체인으로 간주됩니다. 이 프로세스에는 오류 확률이 계산되는 통계적 아이 다이어그램 작성이 포함됩니다. 오류 확률 행렬이 기계 정밀도와 같아질 때까지 반복이 계속됩니다. 반복은 일관되며 초기 설정에 관계없이 동일한 솔루션으로 수렴됩니다. 루프에서 통계적 솔버를 사용한 반복의 수렴을 설명하기 위해 두 가지 예가 제공됩니다. 첫 번째 예는 200GBASE-CR4 링크의 시뮬레이션이고, 두 번째 예는 4탭 DFE가 있는 CEI VSR 채널입니다.
FEC 매개변수 선택
통계 시뮬레이션을 통해 찾은 오류 그룹의 확률 매개변수 분포를 분석하여 오류 그룹을 수정하는 데 필요한 FEC의 크기를 결정할 수 있습니다.
FEC를 사용한 시뮬레이션은 FEC로 인한 대기 시간을 최소로 유지하면서 FEC 매개변수를 적절하게 선택하기 위해 버스트 오류 분포를 아는 것이 중요함을 보여줍니다. 다양한 채널에 대한 FEC 매개변수 최적화를 위해 통계 분석 결과를 활용할 수 있습니다.
요약
백서는 SerDes 링크에서 DFE 오류 전파의 영향을 고려하는 새로운 통계 시뮬레이션 방법을 제시합니다. 시뮬레이션 속도는 이 접근 방식을 다중 채널 적합성 평가 및 FEC 매개변수 최적화가 필요한 설계 프로세스의 일상적인 부분으로 만들기에 충분합니다. 여기에서 전체 백서를 다운로드할 수 있습니다.
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- 출처: https://semiwiki.com/eda/327574-mitigating-the-effects-of-dfe-error-propagation-on-high-speed-serdes-links/
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