Application of Channel Artist in Channel Simulation

一、关于通道仿真

通道仿真应用于对高速串行和并行通信链路中线性通道的快速信号完整性分析。在典型通信信道中，ChannelArtist通道模拟器能够在大约一分钟内处理百万位模式，从而可以准确分析眼图属性，包括眼图密度、眼高、眼宽。通道模拟器考虑了ISI、随即抖动、串扰、编码、均衡和信号完整性设计人员感兴趣的其他影响。它专为以下类型的系统构架服务：

图1

通道是一个任意的、线性的、分层的SerDes电路。它通常由集总 RLC 元件、Touchstone S参数文件、传输线、多层库模型、SPICE网表、W元件和类似的电路元件组成。

1、Tx端模拟发射机：包括生成PRBS波形、设置信号的调制方式、加重、抖动等。ChannelArtist通道模拟器提供单端和差分设置的专用Tx模型。

2、XTLK 1和XTLK N模拟串扰发射机：同一个信道仿真中可以模拟多个串扰。ChannelArtist中的信道模拟器可以同时对同步串扰和随机串扰进行仿真。

3、Rx模拟接收机：与Tx相同，Rx端考虑接收端串扰、FFE、DFE、CTLE等均衡器的影响。

在ChannelArtist中，ChannelSim组件支持两种分析模式，分别为bit by bit瞬态分析和statistical统计分析。

二、通道仿真的具体描述

ChannelArtist中信道模拟器依靠通道的线性和时不变特性来实现快速仿真和高吞吐量。 要理解信道仿真的原理，我们首先考虑输入NRZ脉冲的系统响应：

图2

在保证信道线性时不变的前提下，任意bit位的系统函数由单个脉冲响应的叠加给出：

上式中的是位持续时间即UI。

下图中给出码型10101000的响应和脉冲叠加：

图3

正如预期，瞬态仿真结果与单个脉冲叠加得到的波形完美匹配。

在通道仿真中，脉冲响应是由两个阶跃响应叠加生成。输入的阶跃信号的上升沿和下降沿由指定的抖动分量进行调制。

由此，我们可以推断出，通道仿真由两步组成：

1、阶跃表征：在表征阶跃信号阶段，通道模拟器调用ChannelArtist瞬态/卷积引擎来准确计算系统的阶跃响应。模拟器自动检测阶跃响应持续时间，并考虑发送端和接收端均衡器的影响。

2、脉冲叠加：在这个阶段，模拟器将单个脉冲叠加，并将输出信号传递给眼图探针进行进一步处理。模拟器对电路中的每个眼图探针和每个串扰驱动器重复进行此步骤。

三、 通道仿真在ChannelArtist中的应用实例

图4

在ChannelArtist中搭建通道仿真的电路图如上，可以看到图中包含通道仿真的主要组件：Tx发射器、Rx接收器、通道模拟器和眼图探针。

1、双击Tx发射器，进入编辑界面，用户可以自行设置激励种类、频率、上升沿和下降沿时间、加重参数以及抖动。

2、双击Rx接收器，进入编辑界面，用户可以定义不同类型均衡器的参数，如FFE、DFE和CTLE以及抖动参数。

3、双击眼图探针，用户可以设置输出信息，包括BER、眼图、浴盆曲线等。

4、双击ChannelSim，用户可以选择bit by bit或者statistical分析模式，以及多边响应、时间分辨率、电压分辨率等参数。

下面给出图4电路图生成眼图：

图5

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