नेत्र आरेख
दूरसंचार में, एक नेत्र प्रतिरूप, जिसे नेत्र आरेख के रूप में भी जाना जाता है, एक दोलनदर्शी डिस्प्ले है जिसमें एक प्राप्तकर्ता से एक डिजिटल संकेत (इलेक्ट्रॉनिक्स) के दोहराव से प्रारूप 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 ऐसा इसलिए कहा जाता है, क्योंकि कई प्रकार के कोडिंग के लिए, प्रतिरूप रेल एक जोड़ी के बीच आँखों की एक श्रृंखला जैसा दिखता है। यह बेसबैंड पल्स-संचार प्रणाली के प्रदर्शन पर चैनल ध्वनि, प्रसार और अंतर-प्रतीक 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 के प्रतिरूप संकेत के संभाव्यता घनत्व फलन (पीडीएफ) मॉड्यूलो यूनिट अंतराल (यूआई), का एक दृश्य है। दूसरे शब्दों में, यह यूआई की अवधि में प्रत्येक संभावित वोल्टेज पर संकेत होने की संभावना को दर्शाता है। आमतौर पर छोटे चमक अंतरों को देखने में आसान बनाने के लिए पीडीएफ पर एक रंग रैंप लगाया जाता है।
प्रदर्शन का विश्लेषण करके कई प्रदर्शन माप प्रणाली प्राप्त किए जा सकते हैं। यदि संकेत बहुत लंबा है, बहुत छोटा है, प्रणाली घड़ी के साथ अनुपयुक्त तरीके से समकालिक किया गया है, बहुत अधिक, बहुत कम, बहुत ध्वनि वाले, या बदलने में बहुत धीमा है, या बहुत अधिक अंडरशूट या ओवरशूट है, तो इसे नेत्र आरेख से देखा जा सकता है । एक खुली आंख का प्रतिरूप न्यूनतम संकेत विरूपण से मेल खाता है। अंतर-प्रतीक हस्तक्षेप और ध्वनि के कारण संकेत तरंग का विरूपण आंख प्रतिरूप के बंद होने के रूप में प्रकट होता है।[1][2][3]
गणना
स्रोत डेटा
नेत्र के प्रतिरूप की गणना करने का पहला चरण आम तौर पर परिमाणित रूप में विश्लेषण किए जा रहे तरंग को प्राप्त करना है। यह पर्याप्त बैंडविड्थ के दोलनदर्शी के साथ वास्तविक विद्युत प्रणाली को मापने या प्रस्तावित डिजाइन की संकेत अखंडता का मूल्यांकन करने के लिए परिपथ अनुरूपक के साथ सिंथेटिक डेटा बनाकर किया जा सकता है। दो दृष्टिकोणों का एक संयोजन भी उपयोग किया जा सकता है, एक मापे गए संकेत पर एक यादृच्छिक परिपथ या संचरण लाइन के प्रभावों का अनुकरण करना, संभवतया यह निर्धारित करने के लिए कि एक लंबी केबल से गुजरने के बाद भी एक संकेत समझ में आएगा या नहीं आएगा। प्रति यूनिट अंतराल (यूआई) में प्रतिरूपों की संख्या बढ़ाने और एक सहज, अंतराल-मुक्त प्लॉट तैयार करने के लिए इस समय प्रक्षेप भी लागू किया जा सकता है जो देखने में अधिक आकर्षक और समझने में आसान हो।
स्लाइस करना
अगले, यूआई के भीतर प्रत्येक प्रारूप की स्थिति निर्धारित की जानी चाहिए। संकेत की विशेषताओं और उपयोग किए जा रहे दोलनदर्शी और सॉफ़्टवेयर की क्षमताओं के आधार पर ऐसा करने के लिए कई तरीके हैं। आंखों में प्रकंपन के सटीक दृश्य के लिए यह चरण विचारणीय रूप में महत्वपूर्ण है।
प्रवर्तन
स्लाइस करने की एक बहुत ही स्पष्ट विधि यह है कि दोलनदर्शी डिस्प्ले को एक यूआई से कुछ अधिक चौड़ा सेट किया जाए, तथा संकेत में बढ़ते और गिरते दोनों किनारों पर ट्रिगर किया जाए, और डिस्प्ले दृढ़ता को सक्षम किया जाए ताकि सभी मापी गई तरंगें एक ही प्लॉट में "स्टैक" हो जाएं। इसका लाभ यह है कि यह लगभग किसी भी दोलनदर्शी (यहां तक कि पूर्ण प्रकार से समधर्मी वाले) पर भी संभव है और यह ध्वनि और समग्र सिग्नल आकार का अच्छा दृश्य प्रदान कर सकता है, लेकिन संकेत की प्रकंपन सामग्री को पूरी तरह से नष्ट कर देता है क्योंकि उपकरण का ट्रिगर प्रत्येक यूआई में प्लॉट को फिर से तुल्यकालीन करता है। इस विधि से दिखाई देने वाली एकमात्र प्रकंपन दोलनदर्शी की ही है, साथ ही अत्यधिक उच्च आवृत्ति वाली प्रकंपन (यूआई से कम अवधि वाली आवृत्तियाँ) भी है।
निर्धारित दर
संकेत में आंखों के प्रतिरूप को प्रदर्शित करने का एक आसान तरीका संकेत की प्रतीक दर का अनुमान लगाना (संभवतया समय की ज्ञात विंडो में शून्य पारण की औसत संख्या की गणना करके) और एक दोलनदर्शी अधिकृत में कई यूआई प्राप्त करना है। अधिकृत में पहला शून्य पारण स्थित है और पहले यूआई की शुरुआत के रूप में घोषित किया गया है, और तरंग के शेष भाग को एक यूआई लंबे टुकड़ों में विभाजित किया गया है।
यह दृष्टिकोण स्थिर संकेतों के लिए पर्याप्त रूप से काम कर सकता है जिसमें प्रतीक दर समय के साथ पूर्णतया समान रहती है, हालांकि प्रणाली में अशुद्धियों का अर्थ है कि कुछ बहाव अपरिहार्य है इसलिए व्यवहार में इसका उपयोग संभवतया ही कभी किया जाता है। कुछ प्रोटोकॉल में, जैसे कि SATA, प्रतीक दर को विस्तृत स्पेक्ट्रम समायोजन के उपयोग से अभिप्रायपूर्वक भिन्न किया जाता है, इसलिए एक निश्चित दर मानने से आंख संकेत पर उपस्थित वास्तविक प्रकंपन को बढ़ा-चढ़ाकर प्रस्तुत करती है। (जबकि एक घड़ी पर विस्तृत स्पेक्ट्रम मॉडुलन सख्त अर्थों में तकनीकी रूप से घबराना है, इन प्रणालियों के लिए प्राप्तकर्ता प्रतिरुपण को ट्रैक करने के लिए बनाए गए हैं। संकेत समग्रता इंजीनियर के लिए रुचि का एकमात्र प्रकंपन मॉडुलन दर की तुलना में बहुत तेज़ प्रकंपन है, जिसे प्राप्तकर्ता प्रभावी ढंग से ट्रैक नहीं कर सकता है।)
संदर्भ घड़ी
एचडीएमआई जैसे कुछ प्रोटोकॉल के साथ, संकेत के साथ एक संदर्भ घड़ी की आपूर्ति की जाती है, या तो प्रतीक दर पर या कम (लेकिन समकालिक) आवृत्ति पर जिससे एक प्रतीक घड़ी का पुनर्निर्माण किया जा सकता है। चूंकि प्रणाली में वास्तविक अभिग्राही डेटा का प्रारूप लेने के लिए संदर्भ घड़ी का उपयोग करता है, तथा यूआई सीमाओं को निर्धारित करने के लिए इस घड़ी का उपयोग करने से आंख प्रतिरूप संकेत को ईमानदारी से प्रदर्शित करने की अनुमति मिलती है क्योंकि प्राप्तकर्ता इसे देखता है, संकेत और संदर्भ घड़ी के बीच केवल प्रकंपन प्रदर्शित होता है।
घड़ी पुनर्प्राप्ति
सबसे तेज गति के सीरियल संकेत, जैसे कि PCIe, डिस्प्लेपोर्ट, और ईथरनेट के अधिकांश भिन्नरूप, एक लाइन कोड का उपयोग करते हैं, जिसका उद्देश्य पीएलएल के माध्यम से आसान घड़ी पुनर्प्राप्ति की अनुमति देना है। चूंकि वास्तविक प्राप्तकर्ता इसी प्रकार काम करता है, इसलिए आंखों के प्रतिरूप के लिए डेटा को स्लाइस करने का सबसे सटीक सॉफ्टवेयर में समान विशेषताओं वाले पीएलएल को लागू करना है। सही पीएलएल संरूपण आंखों को विस्तार स्पेक्ट्रम समायोजन के प्रभाव और प्रतीक दर में अन्य दीर्घकालिक भिन्नता को छिपाने की अनुमति देता है, जो अभी भी उच्च आवृत्ति प्रकंपन प्रदर्शित करते हुए प्राप्तकर्ता में त्रुटियों में योगदान नहीं करते हैं।
एकीकरण
फिर प्रतिरूपों को दो-आयामी हिस्टोग्राम में किया जाता है, जिसमें एक्स अक्ष यूआई के भीतर समय का निरूपण करता है और वाई अक्ष वोल्टेज का निरूपण करता है। फिर इसे प्रत्येक हिस्टोग्राम बिन में मान को सबसे बड़े बिन में मान से विभाजित करके सामान्यीकृत किया जाता है। वितरण के विभिन्न भागों पर बल देने के लिए टोन प्रतिचित्रण, लघुगणकीय मापक्रम, या अन्य गणितीय परिवर्तन लागू किए जा सकते हैं, और प्रदर्शन के लिए अंतिम आंख पर रंग प्रवणता लागू किए जाते है।
संकेत का सटीक निरूपण प्रदान करने के लिए बड़ी मात्रा में डेटा की आवश्यकता हो सकती है, एक नेत्र के प्रतिरूप के लिए अधिकतर करोड़ों यूआई का उपयोग किया जाता है। नीचे दिए गए उदाहरण में, बारह हज़ार यूआई का उपयोग करने वाली नेत्र केवल नेत्र के मूल आकार को दिखाती है, जबकि आठ मिलियन यूआई का उपयोग करने वाली नेत्र बढ़ते और गिरते किनारों पर कहीं अधिक बारीकियाँ दिखाती है।
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
प्रतिरुपण
बेसबैंड प्रतिरुपण का प्रत्येक रूप एक अद्वितीय उपस्थिति के साथ एक आंख प्रतिरूप का उत्पादन करता है।
एनआरजेड
एनआरजेड संकेत के नेत्र प्रतिरूप में दो स्पष्ट रूप से अलग-अलग स्तर होने चाहिए, और उनके मध्य सहज संक्रमण होना चाहिए।
एमएलटी-3
एमएलटी-3 संकेत के नेत्र प्रतिरूप 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 अवस्था से +1 और -1 अवस्थाओं में सहज संक्रमण होना चाहिए, हालांकि -1 से +1 अवस्था में कोई सीधा संक्रमण नहीं होना चाहिए।
पीएएम
पीएएम संकेत के नेत्र प्रतिरूप में N स्पष्ट रूप से भिन्न स्तर होने चाहिए (पीएएम क्रम के आधार पर, उदाहरण के लिए पीएएम-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
चैनल प्रभाव
एक चैनल के कई गुणों को नेत्रों के प्रतिरूप में देखा जा सकता है।
बल
संकेत पर लगाया गया बल संकेत के प्रत्येक मान के लिए एक अतिरिक्त स्तर उत्पन्न करता है जो नाममात्र मान से अधिक (पूर्व-बल के लिए) या कम (डी-बल देने के लिए) होता है।
बल देने वाले संकेतों के लिए आंख का प्रतिरूप पहली नज़र में पीएएम संकेत के लिए गलत हो सकता है, हालांकि समीप निरीक्षण से कुछ प्रमुख अंतर सामने आते हैं। विशेष रूप से, एक प्रबल संकेत में न्यायसंगत बदलाव का एक सीमित सेट होता है,
- सुदृढ़ स्थिति से संबंधित अदृढ़ स्थिति (1-1 या 0-0 बिट प्रतिरूप)
- सुदृढ़ स्थिति से विपरीत सुदृढ़ स्थिति (1-0-1 या 0-1-0 बिट प्रतिरूप का दूसरा संक्रमण)
- अदृढ़ स्थिति से विपरीत सुदृढ़ स्थिति (1-1-0 या 0-0-1 बिट प्रतिरूप का दूसरा संक्रमण)
एक प्रबल संकेत कभी भी एक अदृढ़ स्थिति से संबंधित सुदृढ़ स्थिति, एक अदृढ़ स्थिति से दूसरी अदृढ़ स्थिति में परिवर्तित नहीं होगा, या एक से अधिक यूआई के लिए एक ही सुदृढ़ स्थिति में नहीं रहेगा। एक पीएएम संकेत में भी सामान्य रूप से समान दूरी वाले स्तर होते हैं जबकि बल दिए गए स्तर सामान्य रूप से नाममात्र संकेत स्तर के समीप होते हैं।
उच्च-आवृत्ति हानि
परावैद्युत ह्रास के कारण मुद्रित परिपथ बोर्ड के चिह्न और केबल का ह्रास आवृत्ति के साथ बढ़ता है, जिससे कारण चैनल कम पास निस्यंदक के रूप में व्यवहार करते है। इसका प्रभाव संकेत के बढ़ने/घटने के समय में वृद्धि है। यदि डेटा दर काफी अधिक है या चैनल पर्याप्त रूप से हानिपूर्ण है, तो संकेत तेज़ 0-1-0 या 1-0-1 संक्रमण के दौरान भी अपने पूर्ण मूल्य तक नहीं पहुंच सकता है, और कई समान बिट्स के चलने के बाद ही स्थिर हो सकता है। इसके परिणामस्वरूप आंख लंबवत बंद हो जाती है।
नीचे दी गई छवि एक हानिकारक चैनल से गुजरने के बाद 1.25 Gbit/s NRZ संकेत दिखाती है - एक आरजी-188 समाक्षीय केबल जिसकी लंबाई लगभग 12 फीट (3.65 मीटर) है। इस चैनल में हानि डीसी पर 0.1 डीबी से 6 गीगाहर्ट्ज पर 9 डीबी तक काफी रैखिक तरीके में बढ़ रही है।
नेत्र के ऊपर और नीचे की पटरियाँ अंतिम वोल्टेज को दर्शाती हैं जो संकेत एक ही मान के साथ कई लगातार बिट्स के बाद पहुँचता है। चूंकि चैनल को डीसी पर न्यूनतम हानि होती है, इसलिए अधिकतम संकेत आयाम काफी हद तक अप्रभावित रहते हैं। संकेत के बढ़ते किनारे (एक 0-1 प्रतिरूप) को देखते हुए हम देख सकते हैं कि संकेत लगभग -300 पीकोसैकन्ड के स्तर से शुरू होता है, लेकिन यूआई की अवधि में धीरे-धीरे बढ़ता रहता है। लगभग +300 पीएस पर, संकेत या तो फिर से गिरना शुरू हो जाता है (0-1-0 प्रतिरूप) या धीरे-धीरे बढ़ता रहता है (0-1-1 प्रतिरूप)।
जैसे-जैसे उच्च आवृत्ति हानि बढ़ती है, आंख का समग्र आकार धीरे-धीरे एक साइनसॉइड (एक बार डेटा के उच्च आवृत्ति हार्मोनिक्स को समाप्त कर दिया जाता है) में बदल जाता है है और आयाम में कम हो जाता है।
प्रतिबाधा कुमेलन
संचरण लाइन में स्टब्स, प्रतिबाधा कुमेलन और अन्य दोष संकेत के किनारों में दोष के रूप में दिखाई देने वाले संकेत_प्रतिबिंब का कारण बन सकते हैं। एक यूआई से अधिक देरी वाले प्रतिबिंब अंतराप्रतीक व्यतिकरण (आईएसआई) 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) का विवृत परिपथ स्टब लाइन में उपस्थित है, जिससे प्रारंभिक कम-प्रतिबाधा प्रभाव (कम आयाम) होता है, जिसके बाद लगभग 320 पीएस या 0.4 यूआई की देरी के साथ स्टब के अंत से सकारात्मक प्रतिबिंब होता है। 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 उपस्थित है लेकिन अब चार गुना लंबा है, लगभग 1280 पीएस या 1.6 यूआई पर प्रतिबिंब उत्पन्न करता है। यह अत्यधिक आईएसआई उत्पन्न करता है (चूंकि प्रत्येक यूआई का प्रतिबिंब बाद के यूआई के दौरान आता है) जो आंख को पूर्ण प्रकार से बंद कर देता है।
माप
ऐसे कई माप हैं जो नेत्र आरेख से प्राप्त किए जा सकते हैं[4]
आयाम माप
- नेत्र आयाम
- आँख पार करने का आयाम
- आँख पार करने का प्रतिशत
- आंखों की ऊंचाई
- आंखों का स्तर
- आँख संकेत-से-रव अनुपात
- गुणवत्ता कारक
- ऊर्ध्वाधर आंख खोलना
समय माप
- निर्धारणात्मक प्रकंपन
- आंख प्रसंकरण का समय
- आंखों में देरी
- आंख गिरने का समय
- नेत्र उठने का समय
- आंखों की चौड़ाई
- क्षैतिज आंख खुलना
- शिखर से शिखर प्रकंपन
- यादृच्छिक प्रकंपन
- आरएमएस प्रकंपन
- सीआरसी प्रकंपन
- पूर्ण प्रकंपन
मापन की व्याख्या करना
| नेत्र-आरेख लक्षण | यह क्या मापता है |
|---|---|
| आँख खोलना (ऊँचाई, शिखर से शिखर) | संकेत में योज्य रव |
| आँख अतिलंघन/अवक्रमण | संकेत पथ में रुकावट के कारण विकृति |
| आँख विस्तार | समय तुल्यकालन एवं प्रकंपन प्रभाव |
| आँख संवरक | अंतराप्रतीक व्यतिकरण, योज्य रव |
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.
- ↑
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
