नेत्र आरेख: Difference between revisions
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Revision as of 19:20, 25 June 2023
दूरसंचार में, एक नेत्र पतिरूप, जिसे नेत्र आरेख के रूप में भी जाना जाता है, एक आस्टसीलस्कप डिस्प्ले है जिसमें एक रिसीवर से एक डिजिटल सिग्नल (इलेक्ट्रॉनिक्स) का दोहराव से नमूना लिया जाता है और ऊर्ध्वाधर इनपुट (वाई-अक्ष) पर लागू होता है, जबकि क्षैतिज स्वीप (एक्स-अक्ष) को ट्रिगर करने के लिए डेटा दर का उपयोग किया जाता है। इसे इसलिए कहा जाता है, क्योंकि कई प्रकार के कोडिंग के लिए, पतिरूप रेल की एक जोड़ी के बीच आँखों की एक श्रृंखला जैसा दिखता है। यह बेसबैंड पल्स-ट्रांसमिशन सिस्टम के प्रदर्शन पर चैनल शोर, फैलाव और इंटरसिंबल हस्तक्षेप के संयुक्त प्रभावों के मूल्यांकन के लिए एक उपकरण है। इस तकनीक का पहली बार द्वितीय विश्व युद्ध के SIGSALY सुरक्षित भाषण संचरण प्रणाली के साथ उपयोग किया गया था।
गणितीय दृष्टिकोण से, एक आंख का पतिरूप सिग्नल के संभाव्यता घनत्व फ़ंक्शन (पीडीएफ) का एक दृश्य है, मॉड्यूलर_अरिथमेटिक द यूनिट_इंटरवल_ (डेटा_ट्रांसमिशन) (यूआई)। दूसरे शब्दों में, यह यूआई की अवधि में प्रत्येक संभावित वोल्टेज पर सिग्नल होने की संभावना को दर्शाता है। आम तौर पर एक False_color#Pseudocolor PDF पर लागू किया जाता है ताकि छोटे चमक अंतर को कल्पना करना आसान हो सके।
प्रदर्शन का विश्लेषण करके कई सिस्टम प्रदर्शन माप प्राप्त किए जा सकते हैं। यदि सिग्नल बहुत लंबा है, बहुत छोटा है, सिस्टम क्लॉक के साथ खराब तरीके से सिंक्रोनाइज़ किया गया है, बहुत अधिक, बहुत कम, बहुत शोर (भौतिकी), या बदलने में बहुत धीमा है, या बहुत अधिक अंडरशूट या ओवरशूट (संकेत) है, तो इसे देखा जा सकता है नेत्र आरेख से। एक खुली आंख का पतिरूप न्यूनतम सिग्नल विरूपण से मेल खाता है। इंटरसिंबल हस्तक्षेप और शोर (भौतिकी) के कारण सिग्नल तरंग का विरूपण आंख पतिरूप के बंद होने के रूप में प्रकट होता है।[1][2][3]
गणना
स्रोत डेटा
एक नेत्र पतिरूप की गणना करने का पहला चरण सामान्य रूप से परिमाणित रूप में विश्लेषण किए जा रहे तरंग को प्राप्त करना है। यह एक प्रस्तावित डिजाइन की सिग्नल अखंडता का मूल्यांकन करने के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ के ऑसिलोस्कोप के साथ वास्तविक विद्युत प्रणाली को मापकर या इलेक्ट्रॉनिक सर्किट सिमुलेशन के साथ सिंथेटिक डेटा बनाकर किया जा सकता है। दो दृष्टिकोणों का एक संयोजन भी इस्तेमाल किया जा सकता है: एक मापा सिग्नल पर एक मनमाना सर्किट या ट्रांसमिशन_लाइन्स के प्रभावों का अनुकरण करना, शायद यह निर्धारित करने के लिए कि एक लंबी केबल से गुजरने के बाद भी एक सिग्नल समझदार होगा या नहीं। प्रति यूनिट अंतराल (यूआई) में नमूनों की संख्या बढ़ाने के लिए इस समय प्रक्षेप भी लागू किया जा सकता है और एक चिकनी, अंतर-मुक्त साजिश का उत्पादन किया जा सकता है जो अधिक दृष्टि से आकर्षक और समझने में आसान है।
स्लाइसिंग
अगला, UI के भीतर प्रत्येक नमूने की स्थिति निर्धारित की जानी चाहिए। सिग्नल की विशेषताओं और उपयोग किए जा रहे ऑसिलोस्कोप और सॉफ़्टवेयर की क्षमताओं के आधार पर ऐसा करने के लिए कई तरीके हैं। आंखों में घबराहट के सटीक दृश्य के लिए यह कदम गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है।
ट्रिगरिंग
टुकड़ा करने की एक बहुत ही सरल विधि ऑसिलोस्कोप डिस्प्ले को एक यूआई चौड़ा से थोड़ा अधिक सेट करना है, सिग्नल में बढ़ते और गिरने वाले दोनों किनारों पर ट्रिगर करना और प्रदर्शन दृढ़ता को सक्षम करना है ताकि सभी मापा तरंग एक ही प्लॉट में ढेर हो जाएं। यह लगभग किसी भी आस्टसीलस्कप (यहां तक कि पूरी तरह से एनालॉग वाले) पर संभव होने का लाभ है और शोर और समग्र सिग्नल आकार का अच्छा दृश्य प्रदान कर सकता है, लेकिन सिग्नल की जिटर सामग्री को पूरी तरह से नष्ट कर देता है क्योंकि उपकरण का ट्रिगर प्रत्येक यूआई को साजिश को फिर से सिंक्रनाइज़ करता है। . इस पद्धति के साथ दिखाई देने वाला एकमात्र कंपन ऑसिलोस्कोप का ही है, साथ ही साथ अत्यंत उच्च आवृत्ति वाला कंपन (यूआई से कम अवधि वाली आवृत्तियां) है।
फिक्स्ड रेट
सिग्नल में आई पतिरूप डिस्प्ले जिटर रखने का एक आसान तरीका सिग्नल की प्रतीक दर का अनुमान लगाना है (शायद समय की ज्ञात विंडो में शून्य क्रॉसिंग की औसत संख्या की गणना करके) और एक ऑसिलोस्कोप कैप्चर में कई यूआई प्राप्त करना। कैप्चर में पहला ज़ीरो क्रॉसिंग स्थित है और पहले UI की शुरुआत के रूप में घोषित किया गया है, और शेष तरंग को एक UI लंबे भाग में विभाजित किया गया है।
यह दृष्टिकोण स्थिर संकेतों के लिए पर्याप्त रूप से काम कर सकता है जिसमें समय के साथ प्रतीक दर बिल्कुल समान रहती है, हालांकि सिस्टम में अशुद्धियों का मतलब है कि कुछ बहाव अपरिहार्य है इसलिए व्यवहार में इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। कुछ प्रोटोकॉल में, जैसे कि SATA, प्रतीक दर जानबूझकर स्प्रेड_स्पेक्ट्रम_क्लॉकिंग#क्लॉक_सिग्नल_जेनरेशन के उपयोग से भिन्न होती है, इसलिए एक निश्चित दर मानने से आंख सिग्नल पर मौजूद वास्तविक जिटर को बढ़ा-चढ़ाकर पेश करेगी। (जबकि एक घड़ी पर स्प्रेड स्पेक्ट्रम मॉडुलन सख्त अर्थों में तकनीकी रूप से घबराना है, इन प्रणालियों के लिए रिसीवर मॉड्यूलेशन को ट्रैक करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। सिग्नल इंटीग्रिटी इंजीनियर के लिए रुचि का एकमात्र घबराहट मॉडुलन दर की तुलना में बहुत तेज है, जो रिसीवर नहीं कर सकता प्रभावी ढंग से ट्रैक करें।)
संदर्भ घड़ी
HDMI जैसे कुछ प्रोटोकॉल के साथ, एक संदर्भ घड़ी संकेत के साथ आपूर्ति की जाती है, या तो प्रतीक दर पर या कम (लेकिन सिंक्रनाइज़) आवृत्ति पर जिससे एक प्रतीक घड़ी का पुनर्निर्माण किया जा सकता है। चूंकि सिस्टम में वास्तविक रिसीवर डेटा का नमूना लेने के लिए संदर्भ घड़ी का उपयोग करता है, यूआई सीमाओं को निर्धारित करने के लिए इस घड़ी का उपयोग करने से आंख पतिरूप को सिग्नल को ईमानदारी से प्रदर्शित करने की अनुमति मिलती है क्योंकि रिसीवर इसे देखता है: सिग्नल और संदर्भ घड़ी के बीच केवल घबराहट प्रदर्शित होती है।
घड़ी की वसूली
अधिकांश हाई स्पीड सीरियल सिग्नल, जैसे कि PCIe , DisplayPort , और ईथरनेट के अधिकांश वेरिएंट, एक लाइन कोड का उपयोग करते हैं, जिसका उद्देश्य चरण बंद लूप के माध्यम से आसान क्लॉक रिकवरी की अनुमति देना है। चूंकि वास्तविक रिसीवर इसी तरह काम करता है, आंखों के पतिरूप के लिए डेटा को स्लाइस करने का सबसे सटीक तरीका सॉफ्टवेयर में समान विशेषताओं वाले पीएलएल को लागू करना है। सही पीएलएल कॉन्फिगरेशन आंखों को स्प्रेड स्पेक्ट्रम क्लॉकिंग के प्रभाव और प्रतीक दर में अन्य दीर्घकालिक भिन्नता को छिपाने की अनुमति देता है, जो अभी भी उच्च आवृत्ति जिटर प्रदर्शित करते हुए रिसीवर में त्रुटियों में योगदान नहीं करते हैं।
एकीकरण
नमूने तब एक द्वि-आयामी हिस्टोग्राम में जमा होते हैं, जिसमें एक्स अक्ष यूआई के भीतर समय का प्रतिनिधित्व करता है और वाई अक्ष वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करता है। यह प्रत्येक हिस्टोग्राम बिन में मान को सबसे बड़े बिन में मान से विभाजित करके फ़ीचर_स्केलिंग है। वितरण के विभिन्न हिस्सों पर जोर देने के लिए टोन मैपिंग, लॉगरिदमिक स्केलिंग, या अन्य गणितीय परिवर्तन लागू किए जा सकते हैं, और प्रदर्शन के लिए अंतिम आंख पर रंग ढाल लागू किया जाता है।
सिग्नल का सटीक प्रतिनिधित्व प्रदान करने के लिए बड़ी मात्रा में डेटा की आवश्यकता हो सकती है; एक नेत्र के पतिरूप के लिए अक्सर करोड़ों UI का उपयोग किया जाता है। नीचे दिए गए उदाहरण में, बारह हज़ार UI का उपयोग करने वाली नेत्र केवल नेत्र का मूल आकार दिखाती है, जबकि आठ मिलियन UI का उपयोग करने वाली नेत्र बढ़ते और गिरते किनारों पर कहीं अधिक बारीकियाँ दिखाती है।
- Eye pattern 2.png
1.25 Gbit/s सिग्नल के बारह हज़ार UI का आई पैटर्न
1.25 Gbit/s सिग्नल के आठ मिलियन UI (यूनिट अंतराल) का आई पैटर्न
मॉड्यूलेशन
बेसबैंड मॉड्यूलेशन का प्रत्येक रूप एक अनूठी उपस्थिति के साथ एक आंख पतिरूप का उत्पादन करता है।
एनआरजेड
w:नॉन-रिटर्न-टू-जीरो सिग्नल के आई पतिरूप में दो स्पष्ट रूप से अलग-अलग स्तर होने चाहिए, जिनके बीच सहज संक्रमण हो।
एमएलटी-3
W:MLT-3_encoding|MLT-3 सिग्नल के आई पतिरूप में तीन स्पष्ट रूप से अलग-अलग स्तर होने चाहिए (नाममात्र -1, 0, +1 नीचे से ऊपर तक)। 0 स्तर शून्य वोल्ट पर स्थित होना चाहिए और समग्र आकार क्षैतिज अक्ष के बारे में सममित होना चाहिए। +1 और -1 अवस्थाओं का आयाम समान होना चाहिए। 0 राज्य से +1 और -1 राज्यों में सहज संक्रमण होना चाहिए, हालांकि -1 से +1 राज्य में कोई सीधा संक्रमण नहीं होना चाहिए।
पीएएम
W:Pulse-amplitude_modulation सिग्नल के नेत्र पतिरूप में N स्पष्ट रूप से भिन्न स्तर होने चाहिए (PAM क्रम के आधार पर, उदाहरण के लिए PAM-4 के चार स्तर होने चाहिए)। समग्र आकार क्षैतिज अक्ष के बारे में सममित होना चाहिए और सभी स्तरों की दूरी एक समान होनी चाहिए।
पीएसके
बाइनरी चरण-शिफ्ट कुंजीयन सिस्टम का आई पैटर्न मल्टीपाथ इंटरफेरेंस (MI) प्रभाव जोड़ा गया
चैनल प्रभाव
एक कम्युनिकेशन चैनल के कई गुणों को आई पतिरूप में देखा जा सकता है।
जोर
सिग्नल पर लगाया गया बल (दूरसंचार) सिग्नल के प्रत्येक मान के लिए एक अतिरिक्त स्तर उत्पन्न करता है जो नाममात्र मान से अधिक (पूर्व-जोर के लिए) या कम (डी-जोर देने के लिए) होता है।
जोर देने वाले सिग्नल के लिए आंख का पतिरूप पहली नज़र में PAM सिग्नल के लिए गलत हो सकता है, हालांकि करीब निरीक्षण से कुछ प्रमुख अंतर सामने आते हैं। विशेष रूप से, एक जोरदार संकेत में कानूनी बदलाव का एक सीमित सेट होता है:
- मजबूत स्थिति से संबंधित कमजोर स्थिति (1-1 या 0-0 बिट पतिरूप)
- मजबूत स्थिति विपरीत मजबूत स्थिति (1-0-1 या 0-1-0 बिट पतिरूप का दूसरा संक्रमण)
- कमजोर स्थिति से विपरीत मजबूत स्थिति (1-1-0 या 0-0-1 बिट पतिरूप का दूसरा संक्रमण)
एक जोरदार संकेत कभी भी एक कमजोर स्थिति से संबंधित मजबूत स्थिति, एक कमजोर स्थिति से दूसरी कमजोर स्थिति में परिवर्तित नहीं होगा, या एक से अधिक यूआई के लिए एक ही मजबूत स्थिति में नहीं रहेगा। एक PAM सिग्नल में भी सामान्य रूप से समान दूरी वाले स्तर होते हैं जबकि बल दिए गए स्तर सामान्य रूप से नाममात्र सिग्नल स्तर के करीब होते हैं।
उच्च-आवृत्ति हानि
ढांकता हुआ नुकसान के कारण मुद्रित सर्किट बोर्ड के निशान और केबल का नुकसान आवृत्ति के साथ बढ़ता है, जिससे चैनल लो पास फिल्टर के रूप में व्यवहार करता है। इसका प्रभाव सिग्नल के उठने/गिराने के समय में वृद्धि है। यदि डेटा दर काफी अधिक है या चैनल पर्याप्त रूप से हानिपूर्ण है, तो सिग्नल 0-1-0 या 1-0-1 संक्रमण के दौरान अपने पूर्ण मूल्य तक भी नहीं पहुंच सकता है, और कई समान बिट्स के चलने के बाद ही स्थिर हो सकता है। इसका परिणाम आंख के लंबवत बंद होने में होता है।
नीचे दी गई छवि एक हानिकारक चैनल से गुजरने के बाद 1.25 Gbit/s NRZ सिग्नल दिखाती है - एक RG-188 समाक्षीय केबल जिसकी लंबाई लगभग 12 फीट (3.65 मीटर) है। इस चैनल की हानि डीसी पर 0.1 डीबी से 6 गीगाहर्ट्ज पर 9 डीबी तक काफी रैखिक फैशन में बढ़ रही है।
नेत्र के ऊपर और नीचे की पटरियाँ अंतिम वोल्टेज को दर्शाती हैं जो सिग्नल एक ही मान के साथ कई लगातार बिट्स के बाद पहुँचता है। चूंकि डीसी पर चैनल का न्यूनतम नुकसान होता है, अधिकतम सिग्नल आयाम काफी हद तक अप्रभावित रहता है। सिग्नल के बढ़ते किनारे (एक 0-1 पतिरूप) को देखते हुए हम देख सकते हैं कि सिग्नल लगभग -300 पीकोसैकन्ड के स्तर से शुरू होता है, लेकिन यूआई की अवधि में धीरे-धीरे बढ़ना जारी रहता है। लगभग +300 पीएस पर, सिग्नल या तो फिर से गिरना शुरू हो जाता है (0-1-0 पतिरूप) या धीरे-धीरे बढ़ना जारी रहता है (0-1-1 पतिरूप)।
जैसे-जैसे उच्च आवृत्ति के नुकसान बढ़ते हैं, आंख का समग्र आकार धीरे-धीरे एक साइनसॉइड (एक बार डेटा के उच्च आवृत्ति हार्मोनिक्स को समाप्त कर दिया जाता है) में गिरावट आती है और आयाम में कमी आती है।
प्रतिबाधा बेमेल
ट्रांसमिशन लाइन में स्टब्स, प्रतिबाधा बेमेल और अन्य दोष सिग्नल के किनारों में दोष के रूप में दिखाई देने वाले सिग्नल_रिफ्लेक्शन का कारण बन सकते हैं। एक से अधिक यूआई के साथ प्रतिबिंब अक्सर Intersymbol_interference|inter-symbol interaction (ISI) के कारण आंख को पूरी तरह से अपठनीय बना देते हैं, हालांकि कम देरी वाले प्रतिबिंबों को आंख के आकार में आसानी से देखा जा सकता है।
नीचे दी गई छवि में, लगभग एक इंच (25.4 मिमी) खुला सर्कुलेट स्टब लाइन में मौजूद है, जिससे प्रारंभिक कम-प्रतिबाधा प्रभाव (कम आयाम) होता है, जिसके बाद स्टब के अंत से लगभग 320 की देरी से सकारात्मक प्रतिबिंब होता है। पीएस या 0.4 यूआई। इसे स्पष्ट रूप से बढ़ते हुए किनारे में एक कदम के रूप में देखा जा सकता है जिसमें संकेत पूर्ण मूल्य के एक अंश तक बढ़ जाता है, स्टब की गोल यात्रा देरी के लिए स्तर बंद हो जाता है, फिर प्रतिबिंब आने पर अपने पूर्ण मूल्य तक बढ़ जाता है।
नीचे दी गई छवि में, उसी स्टब के अंत में तीन इंच की अतिरिक्त केबल जोड़ी गई है। समान चरण मौजूद है लेकिन अब चार गुना लंबा है, लगभग 1280 पीएस या 1.6 यूआई पर प्रतिबिंब उत्पन्न करता है। यह अत्यधिक ISI उत्पन्न करता है (चूंकि प्रत्येक UI का प्रतिबिंब बाद के UI के दौरान आता है) जो आंख को पूरी तरह से बंद कर देता है।
माप
नेत्र आरेख से कई माप प्राप्त किए जा सकते हैं:[4] आयाम माप
- नेत्र का आयाम
- आंखों को पार करने का आयाम
- आंखों को पार करने का प्रतिशत
- आंखों की ऊंचाई
- आंखों का स्तर
- आंखों का सिग्नल-टू-शोर अनुपात
- गुणवत्ता कारक
- खड़ी आंख खोलना
समय माप
- नियतात्मक घबराहट
- आंखों को पार करने का समय
- आंखों में देरी
- आंख गिरने का समय
- नेत्र उठने का समय
- आंखों की चौड़ाई
- क्षैतिज आंख खोलना
- पीक-टू-पीक जिटर
- रैंडम जिटर
- आरएमएस जिटर
- सीआरसी घबराना
- कुल घबराना
मापन की व्याख्या करना
| नेत्र-आरेख लक्षण | What it measures |
|---|---|
| आँख खोलना (ऊँचाई, शिखर से शिखर) | संकेत में योज्य रव |
| आँख अतिलंघन/अवक्रमण | distortion due to interruptions in the signal path |
| आँख विस्तार | Timing synchronization & jitter effects |
| आँख संवरक | Intersymbol interference, additive noise |
यह भी देखें
टिप्पणियाँ
- ↑ Christopher M. Miller "High-Speed Digital Transmitter Characterization Using Eye Diagram Analysis". 1266 Hewlett-Packard Journal 45(1994) Aug., No,4 Archived 2021-01-26 at the Wayback Machine, pp. 29-37.
- ↑ File:PD-icon.svg This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).
- ↑ John G Proakis, Digital Communications 3rd ed, 2001
- ↑ "Matlab's help file description of how to use the Eye Diagram Functions in the Communications Toolbox".
संदर्भ
- "HP E4543A Q Factor and Eye Contours Application Software Operating Manual" (PDF). 1999. Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.
- "Agilent 71501D Eye-Diagram Analysis User's Guide" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.
बाहरी संबंध
- Ruckerbauer, Hermann. "An Eye is Born". YouTube. Gives an example video of construction of an आँख pattern
- Understanding Data आँख Diagram Methodology for Analyzing High Speed Digital Signals
