時鐘抖動解秘——高速鏈路時鐘抖動規(guī)范基礎(chǔ)知識分享
摘要: 用于在更遠(yuǎn)距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)囊恍?biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn),。來自各行業(yè)的工程師們組成了各種委員會和標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu),根據(jù)其開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)(數(shù)據(jù)吞吐量和通信距離)確定抖動預(yù)算,;同時還要考慮到組成通信鏈路的模塊的局限性,。
Abstract:
Key words :
用于在更遠(yuǎn)距離對日益增長的海量數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)囊恍?biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)。來自各行業(yè)的工程師們組成了各種委員會和標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu),,根據(jù)其開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)(數(shù)據(jù)吞吐量和通信距離)確定抖動預(yù)算,;同時還要考慮到組成通信鏈路的模塊的局限性。
圖1通信鏈路—抖動組件
圖1 顯示了集成有一個嵌入式時鐘的典型高速通信鏈路,。每個子系統(tǒng)(時鐘,、發(fā)送器、通道和接收機)都會對整體抖動預(yù)算的增加產(chǎn)生影響,。子系統(tǒng)抖動包括一個決定性 (DJ) 組件和一個隨機組件 (RJ),,如圖1 所示。為了實現(xiàn)可接受的通信效果,,必須滿足下列條件:
方程式 1
其中:TJSYS 是總抖動,,而 1UI 為1個單位時間間隔(1 比特時間)
總抖動 (TJ) 包括每個子系統(tǒng)決定性抖動和隨機抖動的和。由于隨機抖動自身的屬性,,進行這種求和時需要特別注意,。隨機抖動呈現(xiàn)高斯(隨機)分布,并且無邊界,。因此,,隨機抖動可表示為一個 RMS 值,并且在規(guī)定測量/整合帶寬范圍內(nèi)對其進行估算,。例如,,圖1 所示接收機的抖動測量帶寬便為 f2 - f1(參見圖2)。這是因為接收機鎖相環(huán)路 (PLL) 追蹤 f1 以下的抖動(從而排斥它),,而發(fā)射 PLL 的頻率上限為 f2,。從接收機的角度來看,使鏈路性能降低的隨機抖動降至這些限制之間,。
圖2高速通信鏈路—隨機抖動測量帶寬
由于隨機抖動是隨機過程產(chǎn)生的結(jié)果,,系統(tǒng)總隨機抖動的計算需要進行方和根 (RSS) 計算,如方程式2所示:
方程式2
決定性抖動源和的計算很簡單:
方程式 3
最后,,可對系統(tǒng)總抖動進行估算,,由此可以實現(xiàn)鏈路預(yù)算;但是,,還需要做更多的工作,。這種計算涉及統(tǒng)計數(shù)學(xué),。需要用到一種被稱之為 Q 因數(shù)的參數(shù)(參見表 1)。Q 因數(shù)的大小具體取決于誤碼率 (BER),,同時還要根據(jù)鏈路性能/可靠性目標(biāo)來選擇,。由于隨機抖動的無邊界屬性,(最終)會出現(xiàn)誤碼,。例如,,10-8 的 BER 意味著,每發(fā)送 100,000,000 比特便會有一個比特被錯誤解釋?,F(xiàn)代的通信系統(tǒng)通常會要求一個達到或者超過 10-12 以上的 BER,。
系統(tǒng)總抖動(以及鏈路預(yù)算)可使用方程式 4 計算得到:
方程式4
例如,10-14 的 BER 時,,總抖動為:
方程式 5
表1Q 因數(shù)和誤碼率
本文討論了構(gòu)成總抖動預(yù)算的一些參數(shù),。下一次,我們將探討時鐘,,并研究隨機抖動和相位噪聲之間的關(guān)系,。
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