刘德华的日志

深入浅出谈高速串行信号测试（三）——误码率 (转)

已有 479 次阅读 2010-08-16 18:11 标签: 误码率串行深入浅出信号

大家好！之前做过两篇连载谈高速串行总线系统测试中的一些关键要点，介绍了眼图测试、时钟恢复、抖动测量以及抖动分类（请参考“深入浅出谈高速串行信号测试（一）、（二））。掌握了这些基本的概念，无论我们在系统设计，还是在系统测试中，都能把握一些关键点，确保我们的产品能在预定的时间内达到预期的要求。

假如我们从事的高速IC或者是高速IO的模组R&D，不仅要保证所提供的产品能够满足行业规范所规定的接口指标（例如输出电压摆幅、抖动、眼图等），还必须要保证客户购买我们的产品后所搭建的系统，具有足够的系统稳定性--即误码率要求。

误码率应该是系统指标最重要，而且是最直观的表征了。最初它诞生在通信系统测试中，反映了信道对信息的影响。对于高速串行总线系统中，它描述了信号在信道互联（走线、连接器、电缆等）中传输时，接收端收到的错误比特的概率。

BER=Received Error Bit Number / Total Transfered Bit Number

虽然定义很简单，但是里面包含了太多的内容。BER测试在Telecom领域中一直是重要的测试项目；在近几年，随着串行速率越来越快，在Datacom、PC，乃至嵌入式领域中，BER的概念也越来越重要。简单说BER测试包含了Tx、Rx以及对链路完整的、系统级的考察，是作为系统定标时的重要参数。

在“深入浅出谈高速串行信号测试（二）”中，我们重点探讨了抖动和噪声的测量和分析，其最终的目的就是为了对系统误码率的评估。这里之所以是“评估”，而不是“测量”，正是体现了示波器对BER测试的局限性。根据BER的定义可知，测试BER的仪器必须能够源源不断的产生测试bit，并且能够接收DUT送回的bit，比较发送和接收的bit是否一致，以确定错误bit的个数和出现的几率。误码率分析仪（BERT）是典型的测试BER的仪器。通常示波器仅能完成对DUT发出信号的采样，能够测试抖动、眼图，但无法直接测量BER（泰克拥有业内唯一能够提供误码检测功能的实时示波器，详情请参考上篇博文）。

传统的BERT在测试BER方面当仁不让，但是当DUT误码率没有达到要求时，工程师往往希望测试仪器提供一些调试的方向和信息。很遗憾，BERT没有办法做这些。例如信号完整性测试和分析、阻抗测量、协议相关分析等等，需要示波器等时域的仪器来测试。图1很形象的区分了BERT和示波器的功能以及应用场合。

图1：BERT和示波器的功能以及应用场合

哪里有需求，哪里就有市场。BERTScope系列产品就是融合了BERT和Scope的优点于一体的、高性能、高度集成、易于操作高速串行系统的测量、验证和调试工具。从名字上看，BERTScope能代替传统的BERT完成误码率的测试；并且还能实现示波器功能：分析眼图、抖动等高速串行总线的指标。更重要的是，BERTScope的示波器功能是建立在对每一个bit的采集之上的。也就是说BERTScope所进行的抖动、眼图测试时，会完全的将数据流中每一个bit的信息全部考虑其中。这样，作为示波器调试工具的延伸，BERTScope能够测量到更深样本条件下的抖动、分析更小概率的误码事件。

图2：抖动分析+误码率测试，轻松完成系统调试

随着数据率的不断提升，各种规范开始对系统误码率的要求从以前单纯对Tx的考量，逐渐演化为对Tx和Rx二者同时的考量。也就是说在Rx端接收容限的测试，在今后的高速串行总线系统中会越来越普及。BERTScope具有闭环测试的能力，码型发生部分可以生成最高26.5Gbps的码流，并且在码流中还能增加Rx端容限测试所需要的抖动。

图3：BERTScope内建的抖动、噪声发生功能。能够产生Rx容限测试的各种信号

特别对于信号速率大于6Gbps的Rx端容限测试，例如PCIE Gen3、10Gbase-KR等，BERTScope内建的Stress信号源产生各种抖动信号激励DUT；BERTScope还可以发送标准的协议码流将DUT在线设置为Loopback模式；同时BERT部分可以检测DUT误码率，决定DUT的不同抖动情形下BER是否符合标准要求。