神秘的TDECQ

2021-01-07 20:42:09 深圳市瑞普高電子有限公司 108

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TDECQ

全稱是Transmitter and Dispersion Eye Closure for PAM4 (發射機色散眼圖閉合代價)，它是衡量PAM4光信號質量的非常重要的一個參數。

名字中有眼圖，看起來好像很親切很熟悉，可是TDECQ還真跟眼圖沒啥關系。

由于IEEE802.3bs/cd規范里面對于PAM4光接口的指標取消了模板余量（Mask margin），即我們熟悉的眼圖測試，取而代之TDECQ變成了無論生產還是研發都必測的一個參數。

所以究竟什么是TDECQ？

這還要從它的“前世”說起，但在開篇之前，你還是要有一個初步的概念，文中提到的TDP, TDEC和TDECQ既然是彼此的前世今生，其實實質上還是一個東西即它們所代表的物理意義是一樣的，即兩種狀態下靈敏度的差值：理想參考發射機的靈敏度與被測發射機及光鏈路情況下的靈敏度差值。

TDECQ的“前世”——TDP和TDEC

為了更好的理解TDECQ的物理含義，我們要先回顧一下TDP和TDEC。

1.TDP

(Transmitter and Dispersion Penalty)

TDP 的官方稱呼和解釋是：

TDP（Transmitter and Dispersion Penalty發射機色散代價）最早出現于2002年發布的IEEE802.3ae中針對10GBase-SR/LR/ER的發射機指標規范中，后續的IEEE802.3的各章節規范包括100GBase-LR4/ER4等都延用了這一參數。

那為什么標準規范中一直有TDP這個參數，然而大家卻很少測試它甚至都很少聽說過它呢？

簡單回答這個問題的話，你可以理解為雖然TDP從物理含義上是最能直觀反映光發射機性能如何的一個參數，但從測試角度來看進行TDP測試的難度很大。

從NRZ信號到PAM4信號的轉變，絕不是簡單的量變，而是一個質的變化。

因為PAM4信號格式的特點，帶來了測試參數和測試方法的巨大變革，這里不再贅述PAM4的特點和測試挑戰，而聚焦于一個問題：以前NRZ時代大家常用的模板余量測試，在PAM4時代還適用嗎？不適用的話又如何替代？

這不是一個那么容易的問題，即使IEEE802.3協會也花了好幾年的時間才逐漸找到了答案并還在不斷完善之中。我們無需重復過往的摸索階段，只需要跟上時代的變化，了解它的最新進展情況即可。

首先在所有目前的公開標準規范中，一個共識是模板余量已經不再適合PAM4的測試，這時候在我們面前的這座大山，繞無可繞，只能翻過去，需要用新的參數來表征發射機的性能。

這個新的參數就是TDECQ (Transmitter and Dispersion Eye Closure for PAM4) 。

1.偉大的誕生

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為什么是TDECQ?

那是因為從物理上來說，衡量一個光發射機性能的最直接的參數就是前面提到的TDP，無論是NRZ的發射機還是PAM4的發射機?？磥鞹DP還是最受標準協會組織青睞的參數啊。為了以示區別，對于PAM4而言，就改名叫TDECQ了，Q是四電平Quaternary的首字母。所以TDECQ的物理含義和TDP一模一樣，就不再重復說明了。

TDECQ的計算方法呢？

顯然和前面的TDEC也是類似的。下圖7是IEEE802.3標準組織對于「TDECQ的測試框圖」：

圖7 IEEE802.3標準組織對于TDECQ的測試框圖

看起來是不是很眼熟？和TDEC的幾乎一樣。只不過：

? 對于單模信號而言，還是需要在鏈路中增加光纖以滿足損耗和色散的要求；

? 對于多模而言，就可以省去光纖了。

2.TDECQ的測試

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先回顧一下TDECQ的兩個測試前提：測試碼型和測試接收機。

IEEE802.3bs對于PAM4信號的測試碼型要求如表2：

表2 IEEE802.3bs對于PAM4信號的測試碼型要求

其中：

PRBS13Q
是由兩段PRBS13碼型進行格雷編碼（0-00，1-01，2-11，3-10）后得到的長度為8191的四電平碼型，可用來進行發射機的ER/OMA的測試；

PRBS31Q
同樣是由兩段PRBS31碼型進行格雷編碼（0-00，1-01，2-11，3-10）后得到的長度為2³¹-1 的四電平碼型，注意該碼型只用來進行PAM4系統靈敏度的測試；

SSPRQ (Short Stress Pattern Random Quaternary)
完全是人為構造的新的碼型，是從傳統的PRBS31碼型里面選取4段對于發射機壓力比較大的碼型進行拼接編碼而成，長度是2¹⁶-1，其好處是既可以對被測發射機施加足夠的壓力從而更加接近測試其在真實業務下的性能，又具有短碼型的特征，從而使得采樣示波器可以捕獲整個碼型進行均衡等信號處理了。SSPRQ是進行TDECQ測試的碼型。

對于PAM4光信號的測試（包括TDECQ等參數），IEEE802.3bs規范要求測試儀表的參考接收機必須滿足兩個要求：

a. 理想的四階貝塞爾-湯姆遜低通濾波頻響；

b. 該低通濾波頻響的3dB帶寬是被測信號符號率的一半(13.28GHz for 26.56GBaud, 26.56GHz for 53.125GBaud)。

注意：對于多模26.56GBaud PAM4光信號測試，帶寬變為11.2GHz。

測試碼型和測試接收機確定了以后，我們繼續來看「TDECQ的測試」。

TDECQ的測試里面，對于CDR的要求是環路帶寬4MHz, slope 20dB/dec, 1^storder, no peaking。