為啥眼圖測試/誤碼率/抖動容限測試都離不開PRBS？

PRBS定義

二進制序列指的是，a₀, ..... , a_N-1的N bit的序列，其中 a_j∈{0，1}，j=0, 1, ..., N-1。

一個二進制序列中，包含m=∑a_j個1, 以及N-M個0。

如果一個二進制序列的自相關函數

只有兩個值

且

那么，將這個二進制序列稱為偽隨機二進制序列pseudo-random binary sequence (PRBS)。c稱作PRBS的占空比（duty cycle)，這個和時序信號里的占空比的定義類似。

PRBS被稱為“偽隨機”的，是因為實際上它是確定的。它看上去是隨機的原因是，a_j的值和序列中其它碼值無關，和真實的隨機序列類似。

如果每Nbit就重復一下的話，偽隨機碼PRBS碼可以擴展到無窮位碼長。相對而言，大部分隨機碼流的碼長本質上是無窮長的（不重復），比如放射性信號的衰減或者白噪聲。N 位最大碼長的偽隨機碼，一般都是由線性反饋移位寄存器產生的。偽隨機碼的占空比一般都是1/2，并且，一個k位長度的寄存器，產生的偽隨機碼的碼長為N=2^K-1。偽隨機碼被廣泛應用在無線/有線通訊，密碼學，仿真，光譜分析法等。

PRBS的生成方法

PRBS信號是由PRBS碼形發生器生成的。PRBS發生器通常是由線性反饋移位寄存器（linear feedback shift registers，LFSR）和異或電路組成。如下圖1是PRBS7的碼形發生器，其初始值是0000001，本原多項式是X⁶+X⁷+1。即將寄存器的第6位和第7位做異或運算后，輸入到寄存器的第1位，寄存器的第7位同時也是PRBS7發生器的輸出。

在圖一中可以看到，PRBS7最長是127bit(2⁷-1)， 理論上來說，7bit的2進制碼，一共會有2⁷個不同組合，但是，如果碼流全部為‘0’的時候，經過異或運算，輸入到寄存器第一位的值還是0， 這樣移位寄存器將會一直輸出為零，移位寄存器被死鎖。所以PRBS碼流不能全部為零。另外，PRBS7 碼流中最長的連續‘1’個數為7個，最長的連續‘0’個數為6個。127bit的連續碼流中，一共有64個‘1’，63個‘0’。

同理，PRBSn的碼長為2ⁿ-1 bits，其中包括2^n-1個‘1’，2^n-1-1個‘0’。

一些常用的PRBS碼的本原多項式如下：

PRBS7 =X⁶+X⁷+1

PRBS9 = X⁹+X⁵+1

PRBS11 = X¹¹+X⁹+1

PRBS15 =X¹⁵+X¹⁴+1

PRBS20 = X²⁰+X³+1

PRBS23 =X²³+X¹⁸+1

PRBS31 =X³¹+X²⁸+1

PRBS作用

串行總線的物理層測試通常分為發射機測試和接收機測試，又稱為TX測試和RX測試。發射機測試通常包括眼圖、抖動、信號波形、幅度、上升下降時間等測試項目，接收機測試通常包括誤碼率、抖動容限、接收機靈敏度等測試項目。對于眼圖測試、誤碼率和抖動容限測試，最常用的測試碼是PRBS，主要有PRBS7、PRBS15、PRBS23和PRBS31。

PRBS7是目前10Gbps以下的串行總線中最常用的測試碼型，在ITU-TV.29規范中規定。PRBS7屬于短偽隨機碼型，與8b10b NRZ編碼的數據流很相似，所以，在PCIe、SATA、XAUI、1000BASE-LX、FC、SAS等采用8b10b編碼的串行總線中，PRBS7是最常用的測試碼型，支持這些總線的芯片通常都可以輸出PRBS7測試碼型，用于眼圖、抖動或誤碼率測量。

PRBS7的碼流中最長的連1為7個，最長的連0為6個；而8b10b編碼中最長的連1為5，最長的連0也是5；因此，相比8b10b編碼，PRBS7可以產生的較低頻率的碼型。使用PRBS7作為驅動源，在同一信道（比如背板上20inch長走線）上傳輸到接收端后得到眼圖和抖動，都比8b10b編碼的作為驅動源時的結果稍差些。這樣，PRBS7作為8b10b編碼的串行總線的測試碼型，留出了一定的設計余量。

10GBASE-KR標準里特別標注了推薦的測試碼形為PRBS11。