仿真设计之常用编码方式_PRBS

最近在进行信号完整性仿真的仿真时，被人问到的码型是什么样子，一下子就有点懵了。发现自己的盲区有多了一块，码型是什么东西？所以上网收集整合了一些资料，发现这些东西都是平常自己用到的，只不过是没有在意。下面简单介绍一下PRBS：

一、PRBS伪随机二进制序列

PRBS：Pseudo Random Binary Signal 也就是我们常说的伪随机码，在DDR的仿真中可以经常被用到。

PRBS 码具有“随机”特性，是因为在 PRBS 码流中，二进制数“ 0 ” 和“ 1 ” 是随机出现的，但是它又和真正意义上的随机码不同，这种“随机”特性只是局部的，即在周期内部，“0”和“1”是随机出现的(码流生成函数与初始码确定后，码流的顺序也是固定的)，但各个周期中的码流却是完全相同的，所以我们称其为“”伪随机码。PRBS 码的周期长度与其阶数有关，常用的阶数有 3、7 、 9 、 11 、 15 、 20 、 23 、 31 ，也就是我们常说的 PRBS7 、 PRBS9 、 PRBS11 、 PRBS15 、 PRBS20 、 PRBS23 、 PRBS31 。对于 n 阶 PRBS 码，每个周期的序列长度为 2^n-1 ，在每个周期内，“ 0 ” 和“ 1 ” 是随机分布的，并且“ 1” 的个数较“ 0 ” 的个数多一个，连“ 1 ” 的最大数目为 n ，连“ 0 ” 的最大数目为 n-1( 反转后就是 n-1 个连“ 1 ” 和 n 个连“ 0 ” ) 。

在对高速信号链路进行误码测试时，基本上都是利用 PRBS 码流来模拟真实的线网码流环境，因为在线网中，所有的数据都是随机出现的，没有任何规律可言，而 PRBS 码流在一定程度上具有这种“随机数据”特性，二进制“ 0 ”和“ 1 ”随机出现，其频谱特征与白噪声非常接近(白噪声或白噪音，是一种功率波长谱密度为常数的随机信号或随机过程。

相对的，其他不具有这一性质的噪声信号被称为有色噪声。理想的白噪声具有无限带宽，因而其能量是无限大，这在现实世界是不可能存在的。实际上，我们常常将有限带宽的平整讯号视为白噪音，因为这让我们在数学分析上更加方便)。

PRBS 码流的阶数越高，其包含的码型就越丰富，就越接近真实的线网环境，测试的结果就越准确。

下面是prbs3的简单示意，当然其中还涉及到了移位寄存器和运算器等循环，本文重要是简单介绍PRBS，其中的内部原理大家可以自己研究一下：

二、仿真中的应用

1.在我接触到的DDR4中的信号完整性的仿真中，经常是要查看数据和地址等相关的眼图是否满足要求，所以会在SystemSI中进行模板搭建，然后添加激励设置，每个不同的平台要求不一样，有的是要求跑256bit，有的是1000bit，但是这些码型都是PRBS，如下：

2.下面ADS仿真中用到的PRBS设置，整个属于激励源，不仅可以使用于DDR仿真，也可以用于其他数据模拟使用：