仿真設(shè)計(jì)之常用編碼方式_PRBS

最近在進(jìn)行信號(hào)完整性仿真的仿真時(shí)，被人問(wèn)到的碼型是什么樣子，一下子就有點(diǎn)懵了。發(fā)現(xiàn)自己的盲區(qū)有多了一塊，碼型是什么東西？所以上網(wǎng)收集整合了一些資料，發(fā)現(xiàn)這些東西都是平常自己用到的，只不過(guò)是沒(méi)有在意。下面簡(jiǎn)單介紹一下PRBS：

一、PRBS偽隨機(jī)二進(jìn)制序列

PRBS：Pseudo Random Binary Signal 也就是我們常說(shuō)的偽隨機(jī)碼，在DDR的仿真中可以經(jīng)常被用到。

PRBS 碼具有“隨機(jī)”特性，是因?yàn)樵?PRBS 碼流中，二進(jìn)制數(shù)“ 0 ” 和“ 1 ” 是隨機(jī)出現(xiàn)的，但是它又和真正意義上的隨機(jī)碼不同，這種“隨機(jī)”特性只是局部的，即在周期內(nèi)部，“0”和“1”是隨機(jī)出現(xiàn)的(碼流生成函數(shù)與初始碼確定后，碼流的順序也是固定的)，但各個(gè)周期中的碼流卻是完全相同的，所以我們稱(chēng)其為“”偽隨機(jī)碼。PRBS 碼的周期長(zhǎng)度與其階數(shù)有關(guān)，常用的階數(shù)有 3、7 、 9 、 11 、 15 、 20 、 23 、 31 ，也就是我們常說(shuō)的 PRBS7 、 PRBS9 、 PRBS11 、 PRBS15 、 PRBS20 、 PRBS23 、 PRBS31 。對(duì)于 n 階 PRBS 碼，每個(gè)周期的序列長(zhǎng)度為 2^n-1 ，在每個(gè)周期內(nèi)，“ 0 ” 和“ 1 ” 是隨機(jī)分布的，并且“ 1” 的個(gè)數(shù)較“ 0 ” 的個(gè)數(shù)多一個(gè)，連“ 1 ” 的最大數(shù)目為 n ，連“ 0 ” 的最大數(shù)目為 n-1( 反轉(zhuǎn)后就是 n-1 個(gè)連“ 1 ” 和 n 個(gè)連“ 0 ” ) 。

在對(duì)高速信號(hào)鏈路進(jìn)行誤碼測(cè)試時(shí)，基本上都是利用 PRBS 碼流來(lái)模擬真實(shí)的線(xiàn)網(wǎng)碼流環(huán)境，因?yàn)樵诰€(xiàn)網(wǎng)中，所有的數(shù)據(jù)都是隨機(jī)出現(xiàn)的，沒(méi)有任何規(guī)律可言，而 PRBS 碼流在一定程度上具有這種“隨機(jī)數(shù)據(jù)”特性，二進(jìn)制“ 0 ”和“ 1 ”隨機(jī)出現(xiàn)，其頻譜特征與白噪聲非常接近(白噪聲或白噪音，是一種功率波長(zhǎng)譜密度為常數(shù)的隨機(jī)信號(hào)或隨機(jī)過(guò)程。

相對(duì)的，其他不具有這一性質(zhì)的噪聲信號(hào)被稱(chēng)為有色噪聲。理想的白噪聲具有無(wú)限帶寬，因而其能量是無(wú)限大，這在現(xiàn)實(shí)世界是不可能存在的。實(shí)際上，我們常常將有限帶寬的平整訊號(hào)視為白噪音，因?yàn)檫@讓我們?cè)跀?shù)學(xué)分析上更加方便)。

PRBS 碼流的階數(shù)越高，其包含的碼型就越豐富，就越接近真實(shí)的線(xiàn)網(wǎng)環(huán)境，測(cè)試的結(jié)果就越準(zhǔn)確。

下面是prbs3的簡(jiǎn)單示意，當(dāng)然其中還涉及到了移位寄存器和運(yùn)算器等循環(huán)，本文重要是簡(jiǎn)單介紹PRBS，其中的內(nèi)部原理大家可以自己研究一下：

二、仿真中的應(yīng)用

1.在我接觸到的DDR4中的信號(hào)完整性的仿真中，經(jīng)常是要查看數(shù)據(jù)和地址等相關(guān)的眼圖是否滿(mǎn)足要求，所以會(huì)在SystemSI中進(jìn)行模板搭建，然后添加激勵(lì)設(shè)置，每個(gè)不同的平臺(tái)要求不一樣，有的是要求跑256bit，有的是1000bit，但是這些碼型都是PRBS，如下：

2.下面ADS仿真中用到的PRBS設(shè)置，整個(gè)屬于激勵(lì)源，不僅可以使用于DDR仿真，也可以用于其他數(shù)據(jù)模擬使用：