清除对PAM4 SER、BER的混淆

文章作者:兰塞姆·斯蒂芬斯

当我们从非归零(NRZ)转移到PAM4时，识别误码率(BER)和符号误码率(SER)之间的区别是很重要的。这听起来很简单，但在你的整个职业生涯中说“BER”之后，很容易犯明显的错误。在大多数情况下，如果你谈论的是波形和眼图，你想要SER，如果你谈论的是其他东西，停止说话，仔细听，并仔细检查。
如你所知，PAM4(4级脉冲幅度调制)在四个符号级中每个编码两个比特。灰色编码方案决定了哪些位对分配给哪些符号(见下面的五部分系列链接)，但当你分析眼图时，灰色编码并不相关。有三个瞳孔的PAM4眼图是相关的。
无论是水平抖动方向还是垂直噪声方向，我们都可以从PAM4的三个瞳孔中提取浴盆图。PAM4抖动浴盆图(图1)测量SER(x)，其中x是采样点的时延位置，噪声浴池图测量SER(V)，其中V是采样点的垂直位置电力系统电压和光学功率。很容易从SER浴盆图中提取与SER相关的眼高、眼宽和总抖动。

＊图1:基于PAM4信号的三个SER浴盆图

现在，看起来姗姗姗来的PAM4规范将系统EH(眼高)和EW(眼宽)定义为三个PAM4眼图的最小值:

电子战= min (EWLOW，EWMID，EWUPP）

和

嗯= min (EHLOW，EHMID，EHUPP）

在哪里低，中期,UPP指PAM4三只眼的下、中、上。EH6和EW6的最小允许值，其中6指的是SER = 1E-6，将根据应用程序指定。
目前发布的唯一PAM4系列数据标准，100gbe的100GBASE-KP4，以及(传闻中)延迟标准，需要一个共同的时间延迟中心来分析每个瞳孔。时滞中心定义为中瞳最宽水平开口的中点。这个定义适用于具有共同定时的符号识别电路(即电压切片)的接收器。随着速率的增长和PAM4的进化，预计接收器有三个独立的切片，三个眼睛中的每一个都有自己的中心。
除了通过将两个比特塞进一个符号周期来节省带宽外，PAM4还引入了FEC(前向纠错)来放松SER要求，这就是为什么他们规定了SER < 1E-6的最低要求，而不是NRZ的BER < 1E-12或1E-15。
较高的误差率使得示波器能够获得足够的数据来测量SER浴盆图和等高线。在过去，示波器必须推断出1E-12或1E-15的BERs来估计眼睛的开口。有些测试设备在提取浴池图和等高线之前对PAM4信号进行灰色解码，这意味着它们报告的是误码率而不是SER (图2）.

[EDNAOL 2016JUN06 TA 01Fig2]" src="https://images.contentful.com/7jb0g1eg08yi/59T5bTa1cWmi6aIquKKu2q/b55a21f2356f204953bb7891cab532f8/EDNAOL_2016JUN06_TA_01Fig2.jpg”/ > *图2:灰色编码/解码(图形版权Ransom Stephens)

SER-BER难题变得更糟了:大多数人(但不是所有人!)都需要联邦选举委员会。灰色解码后采用PAM4标准。也就是说，FEC纠正BER，而不是SER。符号错误可能意味着两个位都被错误识别，或者只是一对中的一个。对于我们将要使用的Grey编码方案，振幅噪声更有可能导致比特错误而不是抖动，但是如果不将符号解码为比特并与传输逻辑进行比较，就没有简单的方法来判断。
Reed-Solomon FEC能够纠正的误码数取决于误码的顺序。由于我们无法从错误的符号中破译错误的比特，因此几乎不可能从SER中预测fec后的误码率。
我希望很快就能写关于SER * FEC→BER困境的文章。如果你有结果，我可以报告，请给我一个通知(赎金[在]ransomsnotes。com]。