講到串擾,基礎的串擾知識比如串擾是由電場耦合和磁場耦合的共同結果啊,從串擾影響的方向來分有FEXT和NEXT這些小P就都不說了。當小P在學習一篇PCIe 5.0連接器一致性的paper里出現了ICN的字樣。
那么ICN到底是什么,度娘搜到的解釋是Integrated Crosstalk Noise,集成串擾噪聲,但度娘也就到此為止了,沒有其他更進一步的解釋了,很無語。于是又找了很多的paper,發現ICN的來源應該是IEEE 802.3。
小P找來了IEEE 802.3的協議學習,關于ICN的描述在802.3 section6里。在40GBASE-CR4和100GBASE-CR10標準下對ICN進行了定義。
ICN是結合了測試插損,用于約束多個串擾源對單一接收器的干擾的時域要求。串擾噪聲的有效值(RMS)是通過一個接收濾波函數(85-28和85-29)的輸出和多通道的串擾傳遞函數(85-30和85-31)進行表征。
最終單個接收器的ICN要求是FEXT和NEXT的能量求和,見公式(85-32)。
(85-28和85-29)兩個公式,其實就是近端串擾(NEXT)和遠端串擾(FEXT)的能量頻譜分布公式(Power Weighting Function, PWF),小P參考其他paper,把A^2/fb從W(f)中摘了出去。這個是個固定的常數,不影響公式曲線的分布,如下圖所示,頻率越高能量占比越小。
以上參數都是可以從前面的規范表格中獲取。
然后小P再對(85-30和85-31)兩個公式進行解讀。這兩個公式其實就是一個公式,只是一個表征的是遠端串擾一個是近端串擾。其中公式中的MDNEXT_loss和MDFEXT_loss如下兩個公式所得。MD就是multiple disturber的縮寫,翻譯過來就是多通道近端串擾損耗和多通道遠端串擾損耗。
以上就是802.3中關于串擾和ICN的描述,往下則是小P自己的理解記錄了。
針對CR4和CR10,其實分別就是4lane和10lane,每lane上傳輸的信號速率為10Gbps。CR4的NEXT的干擾通道數是4,FEXT的干擾通道數是3(自身作為victim)。而CR10的NEXT通道是10,FEXT通道是9。當然數學公式都是一樣的,僅是參數的區別,所以我們只選擇匯總成以下兩個公式進行解讀。
MDXT_loss其實等同于我們平時說的PSXT,也就是多通道串擾的平方和,其中的NLi(f)就是每個通道對victim串擾的頻域s參數在對應頻點f的值。小P把公式推導了一下(這突然就有在學校上課老師給講公式推導的感覺了)。
當推導到這一步的時候,就很明顯可以看出來是一個Power Sum。再把MDXT_loss代入到ICN公式中,可得
這個公式寫到這一步以后,小P就覺得就好像明白了ICN到底是怎么來的了。咱們把這個公式拆成一部分一部分來理解。
1、多通道串擾比值Ri平方和
Ri表示的是每個aggressor對victim串擾耦合比值,因此這個平方和表示的就是所有關注的aggressor通道對victim的串擾集合(注意這個是平方和,能量和的概念)。單位為1。
2、能量頻譜
W(f)就是前面咱們講到的PWF(f),能量頻譜分布系數。單位為1。
3、單位頻率內的平均能量
A是電壓幅值,平方可以認為是無損的總能量,fb是信號的波特率。兩個相除后,單位為V^2/Hz。
4、單位頻率寬度以及求和
delta_f就是在求和計算中我們的頻率的step,從關注的最低頻率fmin到波特率fb的求和個數以及單位頻率寬度。單位為Hz。當然,這里的常數系數2,小P還沒想明白。哪位明白人可以給小P講解一下,小P不勝感激。
上述4個部分的計算結果單位已經是
因此,再開個平方根,那么單位就是V,也就是我們的ICN噪聲。
以上公式需要注意一點,可以分開計算NEXT和FEXT的ICN噪聲,然后再通過前面公式(85-32)的平方和開根號計算得出總的ICN。也可以在計算多通道串擾比值平方和的時候,就把NEXT和FEXT一起求平方和,然后通過ICN公式直接計算得出總的ICN噪聲。
于是乎,小P也就搞明白ICN到底是個什么玩意兒了,ICN就是通過頻域的S參數反推得到的被關注的單個通道收到的串擾總和的時域幅值。在2018 DesignCon的一篇paper里,也有這樣的解釋:
ICN provides a time domain representation of a channel characterized in the frequency domain using S-parameters.
Chien-Ping Kao, Brent Rothermel, Jeremy Stephens
關于ICN的學習記錄暫時就寫到這里,其實ICN衍生出來還有一個定義ccICN(component contribution ICN)。這個ccICN小P覺得另外再開一篇推文來記錄會更清晰。
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