串扰度量和评估方法演进及其特性
从本文开始后面的一些文章将对高速互连部分进行分享。这里面涉及的东西很多，封装和PCB主要部分包含传输线、过孔、连接器、AC电容、BGA区域五大部分，TX和RX PHY内部包含均衡、抖动及其特性在其他系列分享这里不做展开。（
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要仿真这些无源器件，首先需要了解其怎样建模，有哪些指标来进行评估。本文主要聚焦在互连损伤的主要杀手之一 ——串扰。
影响高速串行链路性能的因素很多，串扰是其中一个主要因素。首先，我们回顾以太网和CEI（如ICR，ICN和COM）的串扰指标和评估方法的演变。然后，通过研究串扰噪声pdf，数据速率，信号/串扰相位关系，和PAM-n的依赖性之间的关系，我们阐明随机噪声可以扩展地用于模拟串扰的条件。这对于以太网的接收机干扰容限测试使用随机噪声而不是物理串扰是至关重要的。还讨论了随机噪声的有界性。
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Crosstalk基础知识
如图所示，有两种主要的串扰机制：一种是受害通道（我们主要感兴趣的特定串行链路）和邻近的攻击通道（串扰噪声源）之间的耦合，另一种是受害通道和攻击通道之间无意中共享的GND路径。
如图所示。在受害信道上引起的噪声向两个方向（发射器和接收器两者）传播。当受害方接收器在攻击方发射器的同一侧时，降低受害方链路性能的串扰噪声被称为近端Xtalk（NEXT）。当受扰方接收器位于干扰方发射器的相对侧时，串扰噪声被称为远端Xtalk（FEXT）。
容性耦合：近端和远端串扰，
感性耦合：近端和远端串扰，
2、非故意共享GND路径引起的串扰
为了传输差分信号，需要三种导电材料（例如三根金属线）：两种用于P和N信号，一种用于GND返回电流。虽然GND返回路径在低速信号传输中可能不是明确的，借用“地”作为GND路径，但对于阻抗控制的高频传输线设计来说，它是非常明确的。要求在PCB上的小空间中放置许多高速串行通道，因为没有充分注意GND路径设计，可能会出现设计问题，特别是在使用过孔/PTH的垂直过渡设计中，如图所示。当GND路径由多个差分对共享时，它们的GND返回电流会相互干扰，从而在两个通道上产生串扰噪声。
3、信噪比：SNR
如图所示，攻击者引起的串扰噪声叠加在受害信号上。根据干扰源信号和受干扰信号之间的相位或边沿时序关系，串扰导致时序抖动或电压噪声，或者两者的混合，如图所示。
当数据速率增加并且因此一个UI持续时间变得更短时，如上所述，区分抖动和噪声变得更难。然后，方便的是考虑“信号”并且仅考虑“噪声”，其包括如图所示的信号的任何扰动，以及如下所定义的它们的比率信噪比（SNR）。
4、频域串扰
虽然在时域中讨论串扰非常直观，但我们也需要在频域中研究它，主要是因为以下两个原因：一是因为在时域中研究串扰路径特性很困难，二是因为串扰路径的S参数模型最适合当前的高速链路性能仿真方法。下图示出了放置在附近的高速信号链路的示例。由于差分信令在每个TX/RX端需要2个端口，因此该示例的整个信道网络可以由12端口S参数网络来建模。
对于三个通道中间的受害者通道，有一条FEXT路径和一条NEXT路径，如图所示，它们可以分别用4端口S参数网络建模，可以从上述12端口S参数网络中提取，也可以分别直接获得。
频域串扰特性、插入损耗的例子如图所示。
Fig.10
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串扰指标在行业标准中的演变
如何评估和指定行业标准（IEEE 802.3和OIF-CEI ）中通过通道的串扰随着时间的推移而不断发展，以解决不断提高的数据传输速率。本节回顾了三种最新的方法（ICR、ICN和COM）。这里的讨论主要基于IEEE 802.3，而OIF-CEI 仅针对ICN提及，因为这两个标准本质上是相同的。
IEEE 802.3第69B.4.6.4条[1]中定义的插入损耗与串扰比（ICN）是一种简单的方法，考虑到SNR概念，可用于高达约1GBaud的链路。
然后，在IEEE 802.3第85.10.7条和第85A.8条中针对约10 GBaud链路引入了综合串扰噪声（ICN），除了信道频率响应之外，还考虑了干扰源的幅度、受害者RX频率特性等。
最新的是大约25 GBaud及以上的COM，它利用相对简单的时域仿真，并在IEEE 802.3条款93A.1中详细说明。由于COM使用“参考收发器”的概念，沿着新的更高性能的链路标准，新的更高性能的“参考收发器”模型一直被添加。
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插入损耗串扰比:ICR
插入损耗串扰比:ICR（Insertion Loss to Crosstalk Ratio: ICR）
信道串扰分析的第一步可以是绘制受干扰信道插入损耗沿着串扰信道频率响应，如图所示。
Fig.10.虽然ICR并不完全是SNR，而是如下所述的“信号功率传递函数”与“噪声功率传递函数”的比值，但它是了解串扰对链路性能影响的一种简单而有用的方法。受害者通道的差分传递函数（线性）和相应的插入损耗（dB）分别由[Eq.4]和[Eq.5]表示，其功率等效（线性）由[Eq.6]表示。串扰信道的功率传递函数由[等式7]和[等式8]表示。使用它们定义ICR，并且如[Eq.9]所示获得IEEE 802.3（69 B-18）描述的公式。
当存在多个NEXT和FEXT时，如[Eq.10]至[Eq.12]所示计算攻击源的功率和。然后，通过IEEE 802.3（69 B-17）[1]描述的公式[Eq.13]获得总差分串扰。然后，通过使用[Eq.9]中的该总体PSXT（f）计算ICR。
ICN和COM后面单独几篇再分享（欢迎持续关注）
参考文献：
[1]:
Masashi Shimanouchi, Intel Corporation
masashi.shimanouchi@intel.com
Hsinho Wu, Intel Corporation
hsinho.wu@intel.com
Mike Peng Li, Intel Corporation
peng.mike.li@intel.com
Evolution of Various Crosstalk Metrics and Evaluation Methods for High Speed Serial Link and Their Complementary Characteristics
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