Begi-diagrama

Begi-diagrama edo begi-eredua transmisio-loturen portaera aztertzeko erabiltzen den metodoa da. Komunikazio-lotura batean hedatzen diren pultsuen uhin-formak aztertzeko aukera ematen du, haien formak, desfaseak, zarata-mailak, seinaleen potentziak eta abar behatu ahal izateko eta, horrela, kanalaren distortsioa (ISI), zarataren edo interferentziaren gogortasuna eta hartzailearen sinkronismo-akatsak hautemateko.

Kontzeptua

Begi-diagramaren kontzeptua

Begi-diagrama grafiko mota bati dagokio. Grafiko horretan, bat eta zeroren konbinazio posibleak gainjartzen dira denbora-tarte edo bit-kopuru jakin batean. Loturak transmititzen dituen konbinazio horiei esker, komunikabideetan hedatzen diren pultsuen ezaugarriak lor daitezke, zuntz optikoaren, ardazkidearen, kable bihurrituaren, lotura satelitalen eta abarren bidez. Grafikoa osatzeko, osziloskopio batean iragazki hartzailearen irteeraren trazuak gainjartzen dira. Adibidez, 3 biteko sekuentzia batean 8 konbinazio posible daude, irudian ikus daitezkeenak. Ikus daitekeenez, 3 zero eta 3 bat jarraituko kateak ez dira kontuan hartzen; izan ere, beste konbinazioak gainjartzearen ondorioz, inplizituki zehaztuta geratzen dira.

Begi-diagramek hainbat seinaleren gainjartzea aldi berean irudikatzeko duten gaitasuna dela eta, balio anitzeko patroi gisa dira ezagun; izan ere, osziloskopio batean normalean neurtutako seinaleak ez bezala, denboraren ardatzeko puntu bakoitzak tentsio maila ugari ditu lotuta.

Pultsu-parametroak

Pultsu-parametroak

• Goiko/beheko gaintentsioa: 1 (goiko gaintentsioa) edo 0 (beheko gaintentsioa) mailako gehiegizko anplitude ehunekoa.
• Vamp: Pultsuaren anplitudea.
• Vmax: Anplitude maximoa
• Igoera/jaitsiera denbora: Lortzeko, lehenengo zero eta bat logikoen mailak kokatzen dira, ondoren pultsuaren gehienezko anplitudearen % 10 eta % 90 arteko denbora lortzen da (1 maila). Bi mailen arteko denbora igoera-denbora da. Era berean, jaitsiera-denbora lortzen da, pultsuaren jaitsiera-muturrean.
• Tarte unitarioa: ondoko bi seinale-trantsizioen arteko denbora.

Begi-parametroen analisia

Bi analisi mota daude. Lehenengoa, pultsuaren uhin-formaren ezaugarrien analisiari buruzkoa da batez ere. Bigarrena, berriz, begi-patroian zuzenean neurtutako maskara aurrez ezarritako maskara batekin alderatzean datza.

Pultsuaren uhin-formaren ezaugarrietatik abiatutako analisia

Begiaren funtsezko ezaugarriak

Hauek dira aztertu beharreko ezaugarriak: igoera-denbora, jaitsiera-denbora, goiko eta beheko gaintentsioa eta jitterra; horiek begiaren funtsezko lau ezaugarriei buruzkoak dira: zero logikoaren maila, bat logikoaren maila, anplitude gurutzaketa eta denbora gurutzaketa.

• Bat logikoaren maila: bat logikoaren mailaren batez besteko balioa neurtzeari dagokio. Izan ere, begi-diagramak metodo estatistikoak erabiltzen ditu eredua eraikitzeko; hau da, histograma bat sortzen da pultsuaren balio desberdinekin, eta, ondoren, pultsuaren zabaleraren eremu murriztutzat hartzen da, pultsu horren lehenengo mailaren batez bestekoa lortzeko.
• Zero logikoaren maila: zero logikoaren mailaren batez besteko balioa neurtzeari dagokio. Bat mailaren kasuan bezala, zero maila neurtzeko teknikak berdinak dira.
• Anplitude gurutzaketa: begiaren irekiera eta ondorengo itxiera gertatzen den tentsio-maila da.
• Denbora gurutzaketa: begia ireki eta ondoren ixten den denborari dagokio.
• Bit aldia: begiaren irekiera eta ixtearen arteko aldia. Anplitude gurutzaketarekin eta denbora gurutzaketarekin lortzen da.
• Jitter: Transmisio-kanal batean hedatzen den seinale digital baten posizio idealarekiko fase-desbideratze bati dagokio. Edozein komunikazio-sistematan guztiz nahi ez den efektua da, kanalean hainbat arazo sortzen dituelako, eta hori behar bezala tratatu ezean, estekaren kalitatea eta jarduna erabat kaltetu ditzake.

Maskara konparaketatik egindako analisia

Maskara kontzeptua

Aldez aurretik ezarritako maskarek berariazko eskualdeak definitzen dituzte begi-diagraman, eta horien barruan pultsuak edo uhinak ez dira sartu behar. Maskara horiek oso erabilgarriak dira, eta horien bidez seinaleetarako baimendu gabeko eremuak zehazten dira. Horrela, ezaugarri jakin batzuk betetzen dituzten loturen diseinu optimoa aurrez ezartzea lortzen da; izan ere, kanaletik hedatzen den seinale digitala eskualde horietan sartzen bada, argi eta garbi ikusten da transmisioan arazoak eta erroreak daudela.

Seinalearen propietateen analisia

PSK modulazio baten begi-diagrama.

Sinboloen arteko interferentzia (ISI) dagoenean, pultsuak Nyquisten irizpidea betetzen ez duenean, diagramak bertikalki ixteko joera izango du. Zaratarik gabeko akatsik gabeko transmisio baterako, begiak nolabaiteko irekitasun bertikala izan behar du (a), edo, bestela, interferentzia-seinaleak egongo dira erroreak eragingo dituzten sinboloen artean. Begia erabat itxita ez dagoenean, sinboloen arteko interferentziak zarata gehigarri onargarriaren balioa murriztuko du. Beraz, zenbat eta irekiera bertikal handiagoa izan, orduan eta immunitate handiagoa zarataren aurrean. Laginketa-une optimoa izango da begiaren irekidura bertikal handieneko puntua, baina hori ezin da inoiz modu zehatzean lortu sinkronismoa berreskuratzeko sistema praktiko baten bidez. Horregatik, begia horizontalki irekitzea (b) ere garrantzitsua da ikuspegi praktikotik. Malda zenbat eta handiagoa izan (c), sistemak hainbat eta sensibilitate handiagoa izango du sinkronismoa berreskuratzean egindako akatsekiko (erroreak laginketa-momentua kalkulatzean).

Modulazioak

Oinarri-banda modulazio mota bakoitzak itxura bakarra duen begi eredu bat sortzen du.

1,25 Gbit/s-ko NRZ seinale baten begi-diagrama

NRZ

NRZ seinale baten begi-diagrama bi maila argi eta garbi desberdinetan oinarritu behar da, haien arteko trantsizio leunekin.

MLT-3

125 Mbit/s-ko MLT-3 seinale baten begi-diagrama

MLT-3 seinale baten begi-diagraman bere hiru mailak argi desberdindu behar dira (nominalki -1, 0, +1 behetik gora). 0 maila zero voltetan kokatu behar da, eta forma orokorrak simetrikoa izan behar du ardatz horizontalarekiko.  +1 eta -1 egoerek zabalera bera izan behar dute. 0 egoeratik +1 eta -1 egoeretarako trantsizioak leunak izan behar dira; hala ere, ezin da -1 egoeratik +1 egoerarako trantsizio zuzenik egon.

PAM

PAM seinale baten begi-diagraman N mailak argi desberdindu behar dira (PAM ordenaren arabera, adibidez, PAM-4k lau maila izan behar ditu). Forma orokorrak simetrikoa izan behar du ardatz horizontalarekiko, eta maila guztien tarteak uniformeak izan behar dira.

PSK

Artikulu nagusia: Fasearen desplazamenduagatiko modulazioa

Kanalaren efektuak

Kanal baten ezaugarri asko ikus daitezke begi-diagraman.

Preenfasia

Seinale bati aplikatutako preenfasiak maila gehigarri bat sortzen du balio nominala baino handiagoa (preenfasirako) edo txikiagoa (desazentuaziorako) den seinalearen balio bakoitzerako.

Preenfasia duen seinale baten begi-diagrama PAM seinale batekin nahas daiteke lehen begiratuan; hala ere, hurbilagoko ikuskapen batek funtsezko desberdintasun batzuk erakusten ditu. Bereziki, nabarmendutako seinale batek lege-trantsizioen multzo mugatua du:

• Egoera indartsutik dagokion egoera ahulera (1-1 edo 0-0 bit-patroia)

• Egoera sendotik kontrako egoera indartsura (bit-patroi baten bigarren trantsizioa 1-0-1 edo 0-1-0)
• Egoera ahuletik kontrako egoera indartsura (bit-patroi baten bigarren trantsizioa 1-1-0 edo 0-0-1)

1,25 Gbps-ko NRZ seinale baten begi-diagrama, 6 dB-ko preenfasiarekin.

Nabarmendutako seinale bat ez da egoera ahul batetik egoera indartsu batera igaroko, ezta egoera ahul batetik beste egoera ahul batera, eta ez da egoera indartsu berean egongo erabiltzaile-interfaze batean baino gehiagotan ere ez. PAM seinale batek ere, normalean, tarte bereko mailak izaten ditu, eta nabarmendutako mailak, berriz, normalean seinale nominalaren mailatik gertuago egoten dira.

Maiztasun handiko galera

Zirkuitu inprimatuaren plakaren pisten eta kableen galera handitu egiten da maiztasunarekin, galera dielektrikoa dela eta. Horren ondorioz, kanalak behe-paseko iragazki gisa jokatzen du. Horren ondorioa seinalea igotzeko/jaisteko den denbora handitzea da.

Datuen abiadura nahiko altua bada edo kanalak galera nahikoak baditu, seinaleak bere balio osoa ez lortzea gerta daiteke 0-1-0 edo 1-0-1 trantsizio azkar batean eta, ondorioz, egonkortzea soilik hainbat bit berdinen exekuzioaren ondoren. Horren ondorioa da begia bertikalki ixtea.

Hurrengo irudiak 1,25 Gbit/s-ko NRZ seinale bat erakusten du, galera duen kanal batetik igaro ondoren: 12 oin inguruko (3,65 metro) luzera duen RG-188 kable ardazkide bat. Kanal horrek galera lineal samarra du, 0,1 dB-tik (CC) 9 dB-ra (6 GHz) arte.

1,25 Gbit/s-ko NRZ seinale baten begi-diagrama, galera duen kanal baten bidez.

Begiaren goiko eta beheko "errailek" seinalearen azken tentsioa erakusten dute, balio bera duten elkarren segidako biten ondoren. Kanalak korronte zuzenean gutxieneko galera duenez, seinalearen gehieneko anplitudeak ez du neurri handi batean eraginik. Seinalearen goranzko ertza ikustean (0-1 eredua), seinalea -300 ps inguruan egonkortzen hasi dela ikus dezakegu, baina pixkanaka handitzen jarraitzen du erabiltzailearen interfazeak irauten duen bitartean. +300 ps inguruan, seinalea berriro erortzen hasten da (patroi bat 0-1-0) edo astiro igotzen jarraitzen du (patroi bat 0-1-1).

Maiztasun handiko galerak handitzen direnean, begiaren forma orokorra gradualki degradatzen da, sinusoide bihurtu arte (datuen goi-maiztasuneko harmonikoak ezabatu ondoren, geratzen den guztia funtsezkoa da) eta anplitudea murrizten da.

Inpedantzien desorekak

Doikuntza-hodiak, inpedantzia-desorekek eta transmisio-lerro bateko beste akats batzuek ageriko islapenak eragin ditzakete seinalearen ertzetan. Sinboloen arteko interferentziek, askotan, begia guztiz irakurtezin bihurtzen dute; hala ere, atzerapen laburragoa dutenak erraz ikus daitezke begiaren forman.

1,25 Gbit/s-ko NRZ seinale baten begi-diagrama, hazbete bateko zati batekin.

Hurrengo irudian, lerroan zirkuitu ireki zati bat dago, gutxi gorabehera hazbete batekoa (25,4 mm), eta horrek inpedantzia txikiko hasierako efektua eragiten du (anplitude murriztua), eta ondoren islapen positiboa zatiaren muturretik, gutxi gorabehera 320 ps edo 0,4 UI atzerapenarekin. Hori argi ikus daiteke goranzko ertzean egiten den "urrats" gisa, non seinalea balio osoaren zati batera igotzen den, zatiaren joan-etorriko atzerapenean egonkortzen da eta, ondoren, islapena iristen denean bere balio osora handitzen da.

1,25 Gbit/s-ko NRZ seinale baten begi-diagrama, lau hazbeteko zati batekin.

Jarraian ageri den irudian, beste hiru hazbete kable gehitu zaizkio zati beraren muturrari. "Urrats" bera hor dago, baina orain lau aldiz luzeagoa da, eta gutxi gorabehera 1280 ps-ko edo 1,6 ps-ko islapenak sortzen ditu. Horrek muturreko ISIa bat sortzen du (IU bakoitzaren islapenak hurrengo IUan iristen baita), eta begia erabat ixten du.

Ikus, gainera

• Konstelazio-diagrama
• Seinalearen integritate
• Kosinu altxatuaren iragazki
• Azkentze-erlazio

Kanpo estekak

• Ruckerbauer, Hermann. "An Eye is Born". Youtube. Adibide bat ematen du begizko patroia eraikitzea.
• Understanding Data Eye Diagram Methodology for Analyzing High Speed Digital Signals

• Datuak: Q760290
• Multimedia: Eye diagrams / Q760290