CN100468997C - 抖动图形产生装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种抖动图形产生装置及方法，该抖动图形产生装置包括：一抖动图形产生单元，用于从待测信号分离出瞬变信号与非瞬变信号，分别分析该两种信号的抖动情况，产生抖动分析结果资料，并利用不同的绘图功能函数根据抖动分析结果产生不同类型的抖动图形；一抖动图形显示单元，用于接收所述的抖动图形，并显示各种类型的抖动图形；一抖动分析报表产生单元，用于根据所述的抖动分析结果资料产生一规格化的抖动分析报表；一待测信号档案存储单元，用于储存所述的抖动图形产生单元中可执行的程序代码以及待测信号档案。实施本发明，其可针对不同类型信号档案中的信号进行抖动分析后产生眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图以及频域抖动图五种类型的抖动图形。

Description

抖动图形产生装置及方法

【技术领域】

本发明关于一种产生分析信号抖动图形的装置及方法，特别是关于一种针对不同规格类型的信号产生多种类型抖动图形的装置及方法。

【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的基本性能。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，而抖动分析后产生的抖动图形可为工程人员进一步分析抖动信号提供依据。关于抖动的测量、分析以及产生抖动图形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 ForAnalyzing 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，该分布的确定性的以及随机的信号成份可被估计出。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，该分布的确定性的信号以及随机的信号成份可被估计出。

然而，上述技术不足之处在于信号档案多局限于仪器量测信号，存在与仿真信号档案格式无法兼容问题。此外，没有提供工程人员选用不同种类型的抖动分析图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，本发明提供一种抖动图形产生装置及方法，其可将不同类型的信号分离出瞬变信号与非瞬变信号进行抖动计算及分析，同时可兼容仿真输出结果档案与仪器量测结果档案，并产生不同类型的抖动图形以供工程人员比对及分析抖动信号的抖动情况。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种抖动图形产生装置，其可将信号分离出瞬变信号与非瞬变信号进行抖动计算及分析，并产生不同类型的抖动图形以供分析信号的抖动情况。

本发明的另一目的在于提供一种抖动图形产生方法，其可将信号分离出瞬变信号与非瞬变信号进行抖动计算及分析，并产生不同类型的抖动图形以供分析信号的抖动情况。

为达成上述发明目的，本发明提供一种抖动图形产生装置，其可针对一待测信号档案中的信号经过抖动分析后产生眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图以及频域抖动图五种类型的抖动图形，该抖动图形产生装置包括：一抖动图形产生单元，其包括一抖动分析模块及一图形产生模块；该抖动分析模块是用于从待测信号档案中撷取待测信号，从待测信号中找出一重建时脉，并对该重建时脉进行抖动计算及分析，从而产生抖动分析结果资料并输出该抖动分析结果资料至抖动分析报表产生单元中；以及该图形产生模块是用于根据抖动分析结果资料产生抖动图形，输出抖动图形至抖动图形显示单元中；一抖动图形显示单元，是用于接收所述的抖动图形，并显示各种类型的抖动图形；一抖动分析报表产生单元，是用于根据所述的抖动分析结果资料产生一规格化的报表；一待测信号档案存储单元，是用于储存所述的抖动图形产生单元中可执行的程序代码以及待测信号档案。

本发明还提供一种抖动图形产生方法，其可针对一待测信号档案中的信号经过抖动分析后产生眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图以及频域抖动图的五种类型的抖动图形，该抖动图形产生方法包括如下步骤：(a)读取待测信号档案；(b)判断该待测信号档案的档案类型；若该待测信号档案为一种信号仪器量测结果档案，则加载抖动分析的规格参数；若该待测信号档案为一种信号仿真结果档案，则先识别信号仿真结果档案中被选定的观测节点，再加载抖动分析的规格参数；(c)根据该规格参数产生多种绘图功能函数，所述的绘图功能函数包括眼图功能函数、浴缸曲线功能函数、统计图功能函数、时域抖动图功能函数以及频域抖动图功能函数；(d)从该信号档案中撷取待测信号，并从该待测信号中分离出瞬变信号与非瞬变信号；(e)重建该待测信号的时脉，并对该重建时脉进行抖动计算及分析，产生抖动分析结果资料；(f)所述的绘图功能函数根据抖动分析结果资料产生多种类型的抖动图形；(g)接收抖动图形，并显示该抖动图形以供分析信号的抖动情况；(h)根据抖动分析结果资料生成一规格化的报表；(i)判断是否需要产生其它类型的抖动图形；若需要产生其它类型的抖动图形，则重新产生其它类型的抖动图形；若不需要产生其它类型的抖动图形，则结束产生抖动图形的流程。

通过实施本发明，其可将一理论信号或实际信号档案中的待测信号分离出瞬变信号和非瞬变信号后进行抖动计算及分析，并利用抖动分析结果资料产生不同类型的抖动图形或一种规格化的报表以供分析待测信号的抖动情况。

【附图说明】

图1是本发明抖动图形产生装置的硬件架构图。

图2是本发明抖动图形产生方法的信息流图。

图3是本发明抖动图形产生方法的眼图产生方法示意图。

图4是本发明抖动图形产生方法的浴缸曲线产生方法示意图。

图5是本发明抖动图形产生方法的统计图产生方法示意图。

图6是本发明抖动图形产生方法的时域及频域抖动图产生方法示意图。

图7是本发明抖动图形产生方法的流程图。

【实施方式】

如图1所示，是本发明抖动图形产生装置的硬件架构图。该抖动图形产生装置包括一抖动图形产生单元1、一抖动图形显示单元2、一抖动分析报表产生单元3以及一待测信号档案存储单元4。抖动图形产生单元1还包括一抖动分析模块11以及一图形产生模块12。其中，抖动分析模块11是用于从待测信号档案中撷取待测信号，从待测信号中找出一重建时脉，并对该重建时脉进行抖动计算及分析，从而产生抖动分析结果资料，并输出该抖动分析结果资料至抖动分析报表产生单元3中；图形产生模块12是用于根据抖动分析结果资料产生多种类型的抖动图形，输出该抖动图形至抖动图形显示单元2中。所述的抖动分析结果资料包含重建时脉的相位、周期及数值等信息。所述的待测信号档案是指一种信号仪器量测结果档案

(*.csv)或者一种信号仿真结果档案(*.tr*或*.cur)。所述的抖动图形是指一种抖动分析结果输出的图形，例如眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图以及频域抖动图。抖动图形显示单元2是用于接收抖动图形，并显示各种类型的抖动图形。抖动分析报表产生单元3是用于产生一规格化的抖动分析报表以展示抖动分析结果，为后续的抖动分析提供资料依据。所述的抖动分析报表是包含相对时间单位(UI)的平均值，抖动分布的中位数以及上述五种抖动图形，还包含待测信号是否符合抖动图形(如眼图等)规范等信息。待测信号档案存储单元4是用于储存抖动图形产生装置中可执行的程序代码以及待测信号档案的资料。

如图2所示，是本发明抖动图形产生方法的信息流图。抖动图形产生单元1读取存储于待测信号档案存储单元4中的待测信号档案(*.tr*，*.cur或*.csv档案)后，抖动分析模块11从该信号档案中撷取一个待测信号，利用一种时脉重建算法(Clock RecoveryAlgorithm)从该待测信号中找出一个重建时脉，并对该重建时脉进行抖动计算及分析，从而产生抖动分析结果资料；图形产生模块12根据抖动分析结果资料产生多种类型的抖动图形，例如眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图及频域抖动图。抖动图形显示单元2接收抖动图形并显示该抖动图形；或者抖动分析报表产生单元3接收抖动分析结果资料，并产生规格化的抖动分析结果报表。

如图3所示，是本发明抖动图形产生方法的眼图产生方法示意图。抖动图形产生单元1从信号档案撷取一个待测信号，先将该待测信号分离出瞬变信号与非瞬变信号，并以时脉重建算法得到的重建时脉为单位区间来划分该待测信号。所述的瞬变信号与非瞬变信号是指两相邻的信号传送数值码是否有变化，例如：若传送数值码为“00”或“11”，因前后数值码没有变化，则称该信号为非瞬变信号；反的，若传送数值码为“01”或“10”，因前后数值码发生变化，则称该信号为瞬变信号。如本图所示，对待测信号而言，取出其与“0”点的交点，从时脉重建算法中便可以得到一个重建时脉，以此重建时脉的宽度为单位区间(UI)，可以将两“0”点间的区域做划分。以本图为例，假设第一个“0”点的位置为5，第二个“0”点的位置为28，第三个“0”点的位置为89，第四个“0”点的位置为143，重建时脉的宽度为20，于是第一个区间可以划分出一个单位区间A，第二个区间可以划分出三个单位区间B、C及D，第三个区间可以划分出三个区间E、F及G。以瞬变信号与非瞬变信号的定义来看，可以发现A、B及E的前一个信号与后一个信号反相，故为瞬变信号，而C、D、F及G则为非瞬变信号。然后将非瞬变信号A、B及E所在信号的抖动进行合并，就可绘制出该信号的抖动在同一个UI范围内的眼图，即得到瞬变信号的眼图；同理将非瞬变信号C、D、F及G所在信号的抖动进行合并，就可绘制出该信号的抖动在同一个UI范围内的眼图，即得到非瞬变信号的眼图。

如图4所示，是本发明抖动图形产生方法的浴缸曲线产生方法示意图。从时脉重建的算法中，得到的还有信号相对于重建时脉的抖动，而浴缸曲线即是由此抖动的数据而绘制出来的。浴缸曲线为一种能将抖动在不同位元错误率(Bit Error Rate，简称BER)所造成的影响呈现出来的曲线。一般说来，抖动为一个高斯分布的函数，以统计的概念来看，位元错误率(BER)就相当于高斯分布的错误机率补码函数(Complement Error Function，简称erfc)，此函数与该高斯分布的标准差(σ)倍数有关，将标准差的倍数一一转换为单位区间的百分比，再对照其所对应的错误机率补码然后取对数值。对照本图所示，点A及B的值即可表示为“Log(erfc(σ))”，而点C及D的值即可表示为“Log(erfc(2σ))”，根据点A、B、C及D即可绘制出在单位区间(UI)内不同位元错误率(BER)对单位区间(UI)的关系图，即为一种浴缸曲线。

如图5所示，是本发明抖动图形产生方法的统计图产生方法示意图。统计图也是从时脉重建的算法中得到的还有信号相对于重建时脉的抖动信息而绘制出来的。统计图为一种能呈现抖动分布统计特性的图形，最主要是将抖动信息分布的范围切割成等长的单位区间(UI)，根据该单位区间(UI)中包含的抖动信息个数绘制出信号的统计图(本例采用直框图描述)，于该统计图中即可分析出抖动信号在该区间内发生的频率，即可分析出该区间内包含的抖动信号个数。

如图6所示，是本发明抖动图形产生方法的时域及频域抖动图产生方法示意图。时域抖动图即是针对得到的抖动信息，与其相对应的信号时间点而绘制出来的图形，从该图形中可以了解抖动信息在时脉重建算法中是否呈现出合理的趋势，从而分析信号抖动情况。如本图所示，假设第一个信号起始点为5，其对应的信号抖动为A；第二个信号起始点为11，其对应的信号抖动为B；第三个信号起始点为20，其对应的信号抖动为C，则可绘制出如本图所示的时域抖动图。频域抖动图即是将抖动信息进行一种傅立叶转换(FourierTransform)后，根据其所相对应的信号频率而绘制出来的图形，则可绘制出如本图所示的频域抖动图。根据该频域抖动图即可呈现出信号的抖动在频域上所表现出来的特性，从而了解信号的抖动情况。

如图7所示，是本发明抖动图形产生方法的流程图。抖动分析模块11从存储于待测信号档案存储单元4中读取待测信号档案(步骤S10)，该待测信号档案可能为一种信号仪器量测结果档案(*.csv)或者为一种信号仿真结果档案(*.tr*或*.cur)。抖动分析模块11判断该待测信号档案的档案类型(步骤S11)。若该待测信号档案为信号仿真结果档案(*.tr*或*.cur)，则抖动分析模块11识别信号仿真结果档案中被选定的观测节点，所述的观测节点是指在仿真模型中，所有的电子电路都可视为组件间的连结，连结两个或多个组件的那个连接点即称为节点，而在仿真过程中所产生的数值就储存这些所谓节点中(步骤S12)，而后转入步骤S13；若该待测信号档案为信号仪器量测结果档案(*.csv)，则抖动分析模块11加载抖动分析的规格参数，并根据该规格参数产生绘图功能函数，所述的绘图功能函数包括眼图功能函数、浴缸曲线功能函数、统计图功能函数、时域抖动图功能函数以及频域抖动图功能函数(步骤S13)。抖动分析模块11于该信号档案中撷取一待测信号，并从该待测信号中分离出瞬变信号与非瞬变信号，其具体分离方法如上述图3所述(步骤S14)。抖动分析模块11利用一种时脉重建算法从该待测信号中找出一个重建时脉，并利用一种最小偏移算法对该重建时脉进行抖动计算与分析，从而产生抖动图形与抖动分析结果资料，所述的抖动分析结果资料包含重建时脉的相位、周期及数值等信息(步骤S15)。图形产生模块12根据功能函数产生抖动图形，其可根据选择加载的绘图功能函数产生眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图或频域抖动图五种不同类型的抖动图形，其各种类型的抖动图形产生方法分别如上述图3至图6所述(步骤S16)。抖动图形显示单元2接收图形产生模块12产生的抖动图形，并显示各种抖动图形以供分析信号的抖动情况(步骤S17)，或者抖动分析报表产生单元3根据抖动分析模块11产生的抖动分析结果资料生成一规格化的报表，所述的抖动分析报表是包含相对时间单位(UI)的平均值，抖动分布的中位数以及上述五种抖动图形，还包含待测信号是否符合抖动图形(如眼图等)规范等信息(步骤S18)。最后抖动分析模块11判断是否需要产生其它类型的抖动图形(步骤S19)。若还需要产生其它类型的抖动图形，则流程转向步骤S13重新产生其它类型的抖动图形；若不需要产生其它类型的抖动图形，则结束抖动图形产生过程。

Claims (16)

1.一种抖动图形产生装置，其可对一待测信号档案中的信号经过抖动分析后产生抖动图形，其特征在于，该抖动图形产生装置包括:

一抖动图形产生单元，是用于从待测信号分离出瞬变信号与非瞬变信号，分别分析该两种信号的抖动情况，产生抖动分析结果资料，并利用不同的绘图功能函数根据抖动分析结果资料产生不同类型的抖动图形；

一抖动图形显示单元，是用于接收所述的抖动图形，并显示各种类型的抖动图形；

一抖动分析报表产生单元，是用于根据所述的抖动分析结果资料产生一规格化的抖动分析报表；

一待测信号档案存储单元，是用于储存所述的抖动图形产生单元中可执行的程序代码以及待测信号档案。

2.如权利要求1所述的抖动图形产生装置，其特征在于，所述的抖动图形产生单元包括一抖动分析模块，其用于利用一种时脉重建算法从所述的待测信号中找出一重建时脉，并基于该重建时脉分别分析瞬变信号与非瞬变信号的抖动情况，从而产生抖动分析结果资料。

3.如权利要求1所述的抖动图形产生装置，其特征在于，所述的抖动图形产生单元包括一图形产生模块，其用于利用所述的绘图功能函数根据抖动分析结果资料对待测信号产生不同类型的抖动图形。

4.如权利要求1所述的抖动图形产生装置，其特征在于，所述的待测信号是以信号档案形式存在的，该信号档案为一种信号仪器量测结果档案，或为一种信号仿真结果档案。

5.如权利要求1所述的抖动图形产生装置，其特征在于，所述的产生不同类型的抖动图形包括眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图以及频域抖动图五种类型的抖动图形。

6.一种抖动图形产生方法，其可对一待测信号档案中的信号经过抖动分析后产生抖动图形，其特征在于，该抖动图形产生方法包括如下步骤:

读取待测信号档案；

加载抖动分析的规格参数；

根据该规格参数产生绘图功能函数；

从该信号档案中撷取待测信号，并从该待测信号中分离出瞬变信号与非瞬变信号；

重建该待测信号的时脉，并基于该重建时脉分别分析瞬变信号与非瞬变信号的抖动情况，从而产生抖动分析结果资料；

绘图功能函数根据抖动分析结果资料产生不同类型的抖动图形；

接收抖动图形，并显示该抖动图形以供分析信号的抖动情况；

根据抖动分析结果资料产生规格化的报表；

判断是否需要产生其它类型的抖动图形。

7.如权利要求6所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的读取待测信号档案的步骤和加载抖动分析的规格参数的步骤还包括如下步骤:

判断该待测信号档案的档案类型；

若该待测信号档案为一种信号仪器量测结果档案，则加载抖动分析的规格参数；

若该待测信号档案为一种信号仿真结果档案，则先识别信号仿真结果档案中被选定的观测节点，再加载抖动分析的规格参数。

8.如权利要求6所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的判断是否需要产生其它类型的抖动图形的步骤包括如下步骤:

若需要产生其它类型的抖动图形，则重新执行所述加载抖动分析的规格参数的步骤至所述绘图功能函数根据抖动分析结果资料产生不同类型的抖动图形的步骤；

若不需要产生其它类型的抖动图形，则结束抖动图形产生流程。

9.如权利要求6所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的绘图功能函数包括眼图功能函数、浴缸曲线功能函数、统计图功能函数、时域抖动图功能函数以及频域抖动图功能函数。

10.如权利要求9所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的眼图功能函数将所述待测信号的各瞬变信号进行合并，绘制出该待测信号的抖动在同一个单位区间范围内的瞬变信号的眼图，同理将所述待测信号的非瞬变信号进行合并，绘制出该待测信号的抖动在同一个单位区间范围内的非瞬变信号的眼图。

11.如权利要求9所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的浴缸曲线功能函数计算出所述待测信号的高斯分布的标准差倍数所对应的位错误机率补码，然后计算其对数值，根据该对数值绘制出该待测信号在单位区间内不同位错误机率对单位区间的浴缸曲线。

12.如权利要求9所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的统计图功能函数将所述待测信号分布的范围切割成等长的单位区间，根据该单位区间中包含的抖动个数绘制出该待测信号的统计图。

13.如权利要求9所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的时域抖动图功能函数利用得到的抖动信息与其所相对应的信号时间点来绘制时域抖动图。

14.如权利要求9所述的抖动图形产生方法，所述的频域抖动图功能函数将得到的抖动信息进行傅立叶转换后，根据其所对应的信号频率来绘制频域抖动图。

15.如权利要求6所述的抖动图形产生方法，其特征在于，所述的抖动图形包括眼图、浴缸曲线、统计图、时域抖动图以及频域抖动图五种类型的抖动图形。

16.如权利要求15所述的抖动图形产生方法，其特征在于，根据瞬变信号与非瞬变信号分别产生瞬变眼图及非瞬变眼图。

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