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シミュレーション
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はじめに高速のシリアル伝送においては、伝送線路の伝送特性によって引き起こされる歪が重要な解析項目としてあげられます。伝送特性によって起こる波形歪については、Spiceを筆頭とする回路シミュレータを使って詳しく評価することができます。しかしながら、シミュレーションで得られた結果が、シリアル信号の伝送品質にどのように影響するかを推定するのは、その経験なしには容易ではありません。また、反射等の影響は信号によってその出方が変わるので、実際の信号を使ってシミュレーションを行いたいといった強い要望もあります。SDAでは、Spiceのシミュレーションと組み合わせた新しいシリアル・データ解析が実現できます。ここにその実例を示して解説します。
SDAのシリアル・データ・解析
Spiceシミュレーション
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| Spiceシミュレーションとシリアル･データ解析 上に示したように、DFP2を介してSpiceシミュレーションが実測波形に適用できる事が分かります。SDAのシリアル・データ解析機能を使えば、このシミュレーション結果の波形データを使って解析が容易に行えます。図7は、実際の現場で問題となった3.125Gbpsのシリアル信号を示しています。伝送線の容量が過多で反射が起きているとの予測があります。SDAのISIプロット機能を使い、パターンごとの波形を観測したものです。この図では、どの波形がどのパターンに相当するかが分かりやすいように、後から画像にビット・パターンを書き足している。パターン0110と1001のパターンが、大きく落ち込んでいる事が確認できます。そこで、図8に示したように、LとCによる反射が波形歪の要因と考えた回路を想定してみました。この伝送線路モデルを使って、先に示したSpiceシミュレーションを適用してみます。 |
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| 図9では、上に実際に取り込んだ3.125Gbpsの信号波形を示しています。送信端で捕捉した信号波形は、プリエンファシスを抑えてあり非常にきれいな波形となっています。その下では、この実測した信号に図8の回路モデルを適用した波形を示しています。エッジの部分でオーバーシュートするのがL成分による反射で、それに続く落ち込みがCによる反射に相当するものであり、想定した回路の反射の特徴がよく現れています。このようにSpiceシミュレーションの効果を個々の波形で確認できたので、SDMのシリアル・データ解析が行えるように2Mワードという比較的長いメモリを使って信号を捕捉し、同様の処理を行いました。問題の要因と推定した回路の妥当性を検証するため、図7と同様のISIプロットを取って表示したのが図10です。ここで示した例では、問題のシステムとは別の信号源を使ってシミュレーションを行っていたり、問題のシステムの伝送線の情報などが不足しているので、詳細なシミュレーションとはなっていません。しかしながら、1001や0110のパターンの落ち込み具合など特徴的な波形の歪や、ISIの出方などはうまく再現できています。この結果から、問題となったシステムの伝送系には、推定したようなLやC成分が付加されている可能性が高いということが分かります。 | |||||||||||||||
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| まとめ シミュレーションが発達している現在でも、実際の信号波形がシミュレーション結果と異なることが少なくありません。特に高速信号では想定外の要因が影響することが実測の重要性を高めています。一方、問題解決には実測した信号の解析結果から原因を抽出するという作業を進めなくてはなりません。この作業を効果的に行う手法として、実測結果とSpiceシミュレーション、およびSDAの持つシリアル・データ解析機能の融合を提案し、その有効性を示せたと確信します。 |
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なお、レクロイではここに紹介した簡易伝送路シミュレータ(CD-ROM)を無償で配布しています。ご希望の方は、
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