串扰学习笔记(1)

讲到串扰，基础的串扰知识比如串扰是由电场耦合和磁场耦合的共同结果啊，从串扰影响的方向来分有FEXT和NEXT这些小P就都不说了。当小P在学习一篇PCIe 5.0连接器一致性的paper里出现了ICN的字样。

那么ICN到底是什么，度娘搜到的解释是Integrated Crosstalk Noise，集成串扰噪声，但度娘也就到此为止了，没有其他更进一步的解释了，很无语。于是又找了很多的paper，发现ICN的来源应该是IEEE 802.3。

小P找来了IEEE 802.3的协议学习，关于ICN的描述在802.3 section6里。在40GBASE-CR4和100GBASE-CR10标准下对ICN进行了定义。

ICN是结合了测试插损，用于约束多个串扰源对单一接收器的干扰的时域要求。串扰噪声的有效值（RMS）是通过一个接收滤波函数（85-28和85-29）的输出和多通道的串扰传递函数（85-30和85-31）进行表征。

最终单个接收器的ICN要求是FEXT和NEXT的能量求和，见公式（85-32）。

（85-28和85-29）两个公式，其实就是近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的能量频谱分布公式（Power Weighting Function, PWF），小P参考其他paper，把A^2/fb从W(f)中摘了出去。这个是个固定的常数，不影响公式曲线的分布，如下图所示，频率越高能量占比越小。

以上参数都是可以从前面的规范表格中获取。

然后小P再对（85-30和85-31）两个公式进行解读。这两个公式其实就是一个公式，只是一个表征的是远端串扰一个是近端串扰。其中公式中的MDNEXT_loss和MDFEXT_loss如下两个公式所得。MD就是multiple disturber的缩写，翻译过来就是多通道近端串扰损耗和多通道远端串扰损耗。

以上就是802.3中关于串扰和ICN的描述，往下则是小P自己的理解记录了。

针对CR4和CR10，其实分别就是4lane和10lane，每lane上传输的信号速率为10Gbps。CR4的NEXT的干扰通道数是4，FEXT的干扰通道数是3（自身作为victim）。而CR10的NEXT通道是10，FEXT通道是9。当然数学公式都是一样的，仅是参数的区别，所以我们只选择汇总成以下两个公式进行解读。

MDXT_loss其实等同于我们平时说的PSXT，也就是多通道串扰的平方和，其中的NLi(f)就是每个通道对victim串扰的频域s参数在对应频点f的值。小P把公式推导了一下（这突然就有在学校上课老师给讲公式推导的感觉了）。

当推导到这一步的时候，就很明显可以看出来是一个Power Sum。再把MDXT_loss代入到ICN公式中，可得

这个公式写到这一步以后，小P就觉得就好像明白了ICN到底是怎么来的了。咱们把这个公式拆成一部分一部分来理解。

1、多通道串扰比值Ri平方和

Ri表示的是每个aggressor对victim串扰耦合比值，因此这个平方和表示的就是所有关注的aggressor通道对victim的串扰集合（注意这个是平方和，能量和的概念）。单位为1。

2、能量频谱

W(f)就是前面咱们讲到的PWF(f)，能量频谱分布系数。单位为1。

3、单位频率内的平均能量

A是电压幅值，平方可以认为是无损的总能量，fb是信号的波特率。两个相除后，单位为V^2/Hz。

4、单位频率宽度以及求和

delta_f就是在求和计算中我们的频率的step，从关注的最低频率fmin到波特率fb的求和个数以及单位频率宽度。单位为Hz。当然，这里的常数系数2，小P还没想明白。哪位明白人可以给小P讲解一下，小P不胜感激。

上述4个部分的计算结果单位已经是

因此，再开个平方根，那么单位就是V，也就是我们的ICN噪声。

以上公式需要注意一点，可以分开计算NEXT和FEXT的ICN噪声，然后再通过前面公式（85-32）的平方和开根号计算得出总的ICN。也可以在计算多通道串扰比值平方和的时候，就把NEXT和FEXT一起求平方和，然后通过ICN公式直接计算得出总的ICN噪声。

于是乎，小P也就搞明白ICN到底是个什么玩意儿了，ICN就是通过频域的S参数反推得到的被关注的单个通道收到的串扰总和的时域幅值。在2018 DesignCon的一篇paper里，也有这样的解释：

ICN provides a time domain representation of a channel characterized in the frequency domain using S-parameters.

Chien-Ping Kao, Brent Rothermel, Jeremy Stephens

关于ICN的学习记录暂时就写到这里，其实ICN衍生出来还有一个定义ccICN(component contribution ICN)。这个ccICN小P觉得另外再开一篇推文来记录会更清晰。