CN100357935C - 泛用型抖动分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种泛用型抖动分析系统及方法，该泛用型抖动分析方法包括如下步骤：提供一抖动分析装置，打开一信号文件并识别该信号文件的类型；从该信号文件中撷取一个n位的差分信号；利用一最小偏移算法从该差分信号中找出一重建脉冲；利用该重建脉冲对差分信号进行抖动计算及分析；根据用户所选定的一图形功能函数式产生一抖动分析波形；最后输出该抖动分析波形。实施本发明，其可兼容不同类型的理论或实际信号文件，并为不同的信号提供相位抖动、周期抖动以及循环抖动三种不同定义的抖动分析模式进行抖动分析，并可选用多种抖动分析波形输出抖动分析结果。

Description

泛用型抖动分析系统及方法

【技术领域】

本发明是关于一种分析信号的系统及方法，特别是关于一种可针对不同规格类型信号进行抖动计算及分析的系统及方法。

【背景技术】

SDH/SONET提出了一整套通信传送网的标准协议，伴随着通信产品应用的发展及深入，该标准已成为现代通信网的重要基础之一。在SDH/SONET标准协议对应的ITU-T协议中，包含了对数字通信网中两项重要指针：抖动和漂移性能的规定。也就是说，相关应用芯片的设计参数必须保证在相关标准数值的范围之内，否则认为设计结果是不可被接受的。

抖动(Jitter)又称定时抖动，定义为数字信号在特定时刻相对于其理想时间位置短时间的、非累积性的偏离。其度量的单位有绝对时间单位(S)和相对时间单位(UI)两种，工程应用一般选择UI为一个抖动的相对度量单位。在通信系统中，抖动的产生主要来自高速电路及其接口部分，并且随着目前通信领域的资料流频率越来越高，集成电路设计中设法减少抖动的产生变得越来越困难。因此，采用减少线路系统中产生的抖动，减少通信数据传输的误码率(BER)等方式来保证整个通信系统基本性能。高速电路的设计中更应该考虑减少高速电路系统的抖动参数，以减少电路因抖动而产生的信号失真，从而影响通信系统的性能。一般地，减少线路系统抖动的基本对策有减少线路系统中单个模块产生的抖动，控制抖动传递函数的形状以及改变抖动积累方式的方法。

因此，抖动的测量及分析是工程人员在设计及测试集成电路及通信网络过程中不可缺少的步骤。关于抖动的测量及分析的支持技术曾揭露于2001年10月2日公告的美国第6,298,315号专利，其专利名称为“Method and Apparatus For Analyzing Measurements(分析测量的方法及装置)”。该专利是揭露了一种分析抖动信号一个分布的方法，该方法包含下列步骤：由一个资料源收集资料；基于该资料而建构一个直方图，使得该直方图定义一个抖动信号分布；及拟合该分布的尾端区域，其中，该分布的确定性的及随机的成份可被估计出。该专利还揭露了一种用以分析抖动信号一个分布的装置，该装置包含：一个测量机构，其用以收集资料；及一个分析单元，其可操作地连接于该测量机构，其用以收集由该测量机构而来的资料，基于该资料建构一个直方图，使得该直方图定义一个分布，并拟合该分布的尾端区域，其中，该分布的确定性的及随机的成份可被估计出。

再例如曾揭露于2002年3月12日公告的美国第6,356,850号专利，其专利名称为“Method and Apparatus For Jitter Analysis(用于抖动分析的方法及设备)”。该专利是揭露了一种在具有转换信号中分析抖动的方法，该抖动拥有随机成份及周期成份，包含的步骤为：获得多个间隔的测量点；产生对每个间隔的测量变动估计；将该变动估计从时间域转换至频率域；及决定抖动信号的随机成份及周期成份。该专利还揭露了一种制造文件，其包含可通过拥有存储器的计算机读出的程序储存媒体，此媒体实质编入一个或更多的指令的程序，其通过计算机来实施在拥有多个数据模型中分析抖动步骤的方法，该抖动拥有随机成份及周期成份，此方法包含的步骤为：测量数据模型的单位间隔；决定一配合模型；计算定义每个间隔测量的测量计划；获得多个间隔的测量点；产生对每个间隔的测量变动估计；将此变动估计从时间域转换至频率域；以及决定信号的随机成份及周期成份。

然而，上述技术不足之处在于信号文件多局限于仪器量测信号，同时存在信号文件格式无法兼容问题。此外，没有提供给分析人员选用多种抖动分析波形来输出抖动分析结果，从而对分析的结果无法进行分析比对。为克服上述先前技术的不足，本发明提供一种泛用型抖动分析系统及方法，其可对不同类型的信号进行抖动计算及分析，同时可兼容仿真输出格式与仪器量测结果，并可用多种抖动分析波形的方式输出抖动分析结果让分析人员对分析结果进行比对。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种泛用型抖动分析系统及方法，其可对不同类型的信号进行抖动计算及分析，并可用多种抖动分析波形的方式输出抖动分析结果。

为达成上述发明目的，本发明提供一种泛用型抖动分析系统，其可对多种信号进行抖动计算及分析，并以图形方式输出抖动分析结果，该系统包括：一计算机，该计算机包括一抖动分析装置及一存储器；所述的抖动分析装置包括：一文件识别模块，用于打开一信号文件以及识别该信号文件的类型；一模式定义模块，用于定义不同的分析模式，并识别该不同定义的抖动分析模式的对应参数；一脉冲重建模块，用于从所述的信号文件中撷取差分信号，并从该差分信号中找出一重建脉冲；一脉冲分析模块，用于根据该重建脉冲对所述的信号文件进行抖动计算及分析；一波形产生模块，用于根据上述定义的抖动分析模式产生一对应的抖动分析波形，并输出该抖动分析波形；所述的存储器，用于储存抖动分析装置中可执行的源程序代码及信号文件；以及一显示装置，用于显示所述的抖动分析波形。

本发明还提供一种泛用型抖动分析方法，其可对多种信号进行抖动计算及分析，并以图形方式输出抖动分析结果，该方法包括如下步骤：(a)打开一信号文件；(b)判断打开的信号文件的类型，所述的信号文件是为一种实际的仪器量测结果文件，或者为一种理论的信号仿真结果文件；(c)若该信号文件为仪器量测结果文件，则判断抖动分析模式是否为用户自订模式；若该信号文件为信号仿真结果文件，则先识别选定的信号观测节点，而后判断抖动分析模式是否为用户自订模式；(d)若抖动分析模式是用户自订模式，则识别用户设定的参数值；若抖动分析模式不是用户自订模式，则加载规格参数值；(e)从所述的信号文件中撷取差分信号，并执行一最小偏移算法从该差分信号中找出一重建脉冲；(d)所述的最小偏移算法自动选取一窗口长度，同时根据该窗口长度来计算重建脉冲的脉冲周期，所述的最小偏移算法满足：

φ＝median(X)，X＝{X₁，X₂，....X_n}，X_i＝S_i-iT及 $\min \underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}|S_i-\mathrm{\φ}-\mathrm{iT}|,$ 其中

“median(x)”为一个用于找出集合X＝{X₁，X₂，....X_n}的中位数的中位函数，“X_i”为第i个差分信号通过零时间点时与最接近重建脉冲的正向边沿差值，“S_i”为第i个差分信号的正向边沿值，“n”为分析窗口的长度，“T”为重建脉冲的脉冲周期；(f)利用脉冲周期及其幅度值对差分信号进行抖动计算及分析；(g)执行用户所选定的一图形功能函数式产生一抖动分析波形；(h)输出上述信号文件的抖动分析波形。

通过实施本发明，其可提供相位抖动、周期抖动以及循环抖动三种不同定义的抖动分析模式来对一理论信号或实际信号文件进行抖动分析，并可选用多种抖动分析波形输出抖动分析结果。

【附图说明】

图1是本发明泛用型抖动分析系统的硬件架构图。

图2是本发明泛用型抖动分析系统的抖动分析装置的模块图。

图3是本发明泛用型抖动分析方法的信息流图。

图4是本发明泛用型抖动分析方法的抖动计算及分析示意图。

图5、图6以及图7分别是本发明泛用型抖动分析方法的三种抖动分析模式示意图。

图8是本发明泛用型抖动分析方法的抖动分析窗口界面图。

图9是本发明泛用型抖动分析方法的流程图。

【实施方式】

如图1所示，是本发明泛用型抖动分析系统的硬件架构图。该泛用型抖动分析系统包括一计算机1及一显示装置2。计算机1包括一抖动分析装置11及一存储器12。该抖动分析装置11用于识别信号文件类型，定义不同的抖动分析模式，重建用于抖动分析的脉冲，基于重建脉冲对信号进行抖动计算及分析，以及根据已定义的分析模式产生对应的抖动分析波形，并输出抖动分析波形至显示装置2中。所述的信号文件是指一种信号仪器量测结果文件(*.csv)或者一种信号仿真结果文件(*.tr*或*.cur)。所述的抖动图形是指一种显示于显示装置2上的抖动分析结果输出的图形，例如眼图、浴缸曲线、统计图、时域及频域的抖动图。存储器12用于储存抖动分析装置11中可执行的源程序代码以及信号文件。

如图2所示，是本发明泛用型抖动分析系统的抖动分析装置的模块图。抖动分析装置11包括：一文件识别模块111，用于打开一信号文件以及识别该信号文件的类型；一模式定义模块112，用于提供相位抖动、周期抖动以及循环抖动三种不同定义的抖动分析模式，并识别不同定义的抖动分析模式的对应参数；一脉冲重建模块113，用于从信号文件中撷取一个n位的差分信号，并从该差分信号中找出一重建脉冲；一脉冲分析模块114，是用于基于重建脉冲对信号文件进行抖动计算及分析；以及一波形产生模块115，用于根据上述定义的抖动分析模式产生对应的抖动分析波形，并输出抖动分析波形至显示装置2中。

如图3所示，是本发明泛用型抖动分析方法的信息流图。计算机1读取储存在存储器12中的信号文件(*.tr*，*.cur或*.csv文文件)，文件识别模块111识别该信号文件的类型。一脉冲重建模块113从该信号文件中撷取一个n位的差分信号，并利用一最小偏移算法(Minimum Deviation Algorithm)从该n个位的差分信号中找出一个重建脉冲。该最小偏移算法是为一种脉冲重建算法(ClockRecovery Algorithm)。一脉冲分析模块114利用最小偏移算法对该差分信号进行抖动计算及分析，其具体算法及如何对差分信号进行抖动计算及分析将于下图(如图4所示)进行详细阐述。最后波形产生模块115产生该差分信号的抖动分析结果，并以抖动波形方式输出至显示装置2上。

如图4所示，是本发明泛用型抖动分析方法的抖动计算及分析示意图。脉冲重建模块113利用最小偏移算法找出一重建脉冲，假设该重建脉冲的周期为“T”，则其必须满足如下算法：φ＝median(X)，X＝{X₁，X₂，....X_n}，X_i＝S_i-iT及 $\min \underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}|S_i-\mathrm{\φ}-\mathrm{iT}|.$ 其中，“median(x)”为一中位函数，其用于找出集合X＝{X₁，X₂，....X_n}的中位数；“X_i”为差分信号通过零的时间点时与最接近重建脉冲的正向边沿差值；“n”为分析窗口的大小。利用该最小偏移算法找出满足上述条件的重建脉冲后，便可以通过该重建脉冲的周期“T”针对差分信号进行抖动的计算及分析。如图所示，差分信号正向边沿值可表示为“S₁S₂S₃S₄S₅”。利用该最小偏移算法找出第一重建脉冲，其差分信号通过零时间点时与最接近的第一重建脉冲的正向边沿差值分别为：X₁＝S₁-T₁，X₂＝S₂-2T₁，X₃＝S₃-4T₁，X₄＝S₄-5T₁及X₅＝S₂-6T₁，其中“T₁”表示第一重建脉冲的脉冲周期。而后利用该最小偏移算法找出第二重建脉冲，其差分信号通过零时间点时与最接近的第二重建脉冲的正向边沿差值分别为：Y₁＝S₁-T₂，Y₂＝S₂-4T₂，Y₃＝S₃-6T₂，Y₄＝S₄-8T₂及Y₅＝S₅-9T₂，其中“T₂”表示第二重建脉冲的脉冲周期。

如图5、图6以及图7所示，分别是本发明泛用型抖动分析方法的三种抖动分析模式示意图。该抖动分析装置11提供了相位抖动、周期抖动以及循环抖动三种不同定义的抖动分析模式对信号文件进行抖动分析。图5是相位抖动模式，“X1”与“X2”是为重建脉冲的正向边沿差值，其目标脉冲的信号切换的边缘值为“Y1”与“Y2”，其信号跳变关系如图所示。图6是周期抖动模式，“T”是为重建脉冲的周期，其目标脉冲的信号位宽度为“P1”与“P2”。图7是循环抖动模式，其为前一位“P1”与当前位“P2”以及后一位“P3”之间循环分析模式。

如图8所示，是本发明利用泛用型抖动分析方法的抖动分析窗口界面图。抖动分析窗口界面3包括一波形显示区域31、一命令控制区域32、一分析模式选择区域33及一模式参数显示区域34。波形显示区域31用于显示抖动分析结果输出的抖动分析波形，例如眼图、浴缸曲线、统计图、时域及频域的抖动波形等；命令控制区域32用于打开信号文件等命令，以及控制抖动分析过程；分析模式选择区域33是供用户选择抖动分析模式及其每一模式对应的基本参数，该抖动分析模式有相位抖动、周期抖动以及循环抖动三种不同定义的种类，其基本参数包括波形的频率、周期、幅度及宽度等基本属性值；模式参数显示区域34是用于显示用户选择的抖动分析模式种类、波形及设定的基本参数。

如图9所示，是本发明泛用型抖动分析方法的流程图。计算机1从存储器12中读取一信号文件，文件识别模块111判断打开的信号文件类型，其信号文件为一种仪器量测结果文件，或为一种信号仿真结果文件(步骤S100)。若该信号文件为仪器量测结果文件(*.csv)，则模式定义模块112判断分析模式是否为用户自订模式，其可能为相位抖动、周期抖动或循环抖动分析模式之一(步骤S102)；若该信号文件为信号仿真结果文件(*.tr*或*.cur)，则模式定义模块112先识别选定的信号观测节点(步骤S101)，而后转入步骤S102。若分析模式是用户自订模式，则模式定义模块112识别用户设定的参数(步骤S103)；若分析模式不是用户自订模式，则模式定义模块112加载规格参数(步骤S104)。脉冲重建模块113从该信号文件中撷取一n位的差分信号(步骤S105)，并执行最小偏移算法从该差分信号中找出一重建脉冲(步骤S106)。最小偏移算法自动选取一合适的窗口长度，同时根据该窗口长度来计算一脉冲周期T，其满足φ＝median(X)，X＝{X₁，X₂，....X_n}，X₁＝S₁-iT及 $\min \underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}|S_i-\mathrm{\φ}-\mathrm{iT}|$ 算法(步骤S107)。脉冲分析模块114利用脉冲周期“T”以及幅度值进行不同类型的差分信号的抖动计算及分析，其详细抖动计算及分析方法如上述图4所述(步骤S108)。波形产生模块115执行用户所选定的一图形功能函数式产生一抖动分析波形(步骤S109)。显示装置2将上述抖动分析波形输出信号文件的抖动分析结果，例如眼图、浴缸曲线、统计图、时域及频域的抖动波形等图形(步骤S110)。判断是否打开新的信号文件进行抖动计算及分析(步骤S111)。若打开新的信号文件，则流程转向步骤S100重新分析该新的信号文件；若没有打开新的信号文件，则结束抖动分析过程。

Claims (10)

1.一种泛用型抖动分析系统，其可对信号进行抖动计算及分析，并以图形方式输出抖动分析结果，其特征在于，该系统包括：

一计算机，该计算机包括一抖动分析装置以及一存储器；

所述的抖动分析装置包括：

一文件识别模块，用于打开一信号文件以及识别该信号文件的类型；

一模式定义模块，用于定义不同的分析模式，并识别该不同定义的抖动分析模式的对应参数；

一脉冲重建模块，用于从所述的信号文件中撷取差分信号，并从该差分信号中找出一重建脉冲；

一脉冲分析模块，用于根据该重建脉冲对所述的信号文件进行抖动计算及分析；以及

一波形产生模块，用于根据上述定义的抖动分析模式产生一对应的抖动分析波形，并输出该抖动分析波形；

所述的存储器是用于储存所述的抖动分析装置中可执行的源程序代码以及信号文件；

一显示装置，是用于显示所述的抖动分析波形。

2.如权利要求1所述的泛用型抖动分析系统，其特征在于，所述的泛用型抖动分析系统还包括一抖动分析窗口界面，其包括：

一波形显示区域，用于显示抖动分析结果输出的抖动波形；

一命令控制区域，用于打开所述的信号文件，以及控制抖动分析过程；

一分析模式选择区域，其提供用户选择抖动分析模式及其每一模式对应的基本参数；

一模式参数显示区域，用于显示用户选择的抖动分析模式种类及设置的基本参数。

3.一种泛用型抖动分析方法，其可对多种信号进行抖动计算及分析，并以图形方式输出抖动分析结果，其特征在于，该方法包括如下步骤：

打开一信号文件；

判断打开的信号文件的类型；

判断抖动分析模式是否为用户自订模式；

若抖动分析模式是用户自订模式，则识别用户设定的参数；

若抖动分析模式不是用户自订模式，则加载规格参数；

从所述的信号文件中撷取差分信号，并执行一最小偏移算法从该差分信号中找出一重建脉冲；

所述的最小偏移算法自动选取一窗口长度，同时根据该窗口长度来计算重建脉冲的脉冲周期，所述的最小偏移算法满足：φ＝median(X)，X＝{X₁，X₂，....X_n}，X₁＝S_i-iT及 $\min \underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}|S_i-\mathrm{\φ}-\mathrm{iT}|$ ，其中“median(x)”为一个用于找出集合X＝{X₁，X₂，....X_n}的中位数的中位函数，“X_i”为第i个差分信号通过零时间点时与最接近重建脉冲的正向边沿差值，“S_i”为第i个差分信号的正向边沿值，“n”为分析窗口的长度，“T”为重建脉冲的脉冲周期；

利用脉冲周期及其幅度值对差分信号进行抖动计算及分析；

执行一选定的图形功能函数式产生一抖动分析波形；

输出上述信号文件的抖动分析波形。

4.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的信号文件是为一种实际的仪器量测结果文件，或者为一种理论的信号仿真结果文件。

5.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的判断打开的信号文件的类型之步骤还包括一步骤：若该信号文件为仪器量测结果文件，则判断抖动分析模式是否为用户自订模式。

6.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的判断打开的信号文件的类型之步骤还包括一步骤：若该信号文件为信号仿真结果文件，则先识别选定的信号观测节点，而后判断抖动分析模式是否为用户自订模式。

7.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的输出抖动分析波形之步骤还包括一步骤：判断是否重新打开新的信号文件进行抖动计算及分析。

8.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的最小偏移算法为一种脉冲重建算法。

9.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的抖动分析波形可为一种眼图、浴缸曲线、统计图或时域及频域的抖动波形。

10.如权利要求3所述的泛用型抖动分析方法，其特征在于，所述的抖动分析可提供相位抖动、周期抖动以及循环抖动三种不同定义的抖动分析模式。

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