JP2006003255A - Jitter measuring method and jitter measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、データ信号に含まれるジッタ成分のうち、データ信号のパターンに依存して発生するパターン依存性ジッタを測定するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring pattern-dependent jitter generated depending on a data signal pattern among jitter components included in a data signal.
データ伝送システムでは、そのデータ信号の位相の揺らぎ(ジッタ)が大きくなると、正常にデータ信号を伝達できなくなる。
このため、データ伝送システムやそれらを構成する機器のジッタ特性を予め測定しておく必要がある。
In a data transmission system, when the phase fluctuation (jitter) of the data signal increases, the data signal cannot be transmitted normally.
For this reason, it is necessary to measure in advance the jitter characteristics of the data transmission system and the devices constituting them.
データ信号のジッタを測定する一つの方法として、図7に示すように、データ信号を波形観測装置に入力してそのアイ(eye)パターンを表示させ、その表示されたアイパターンの立ち上がりと立ち下がりの交差部分の幅Wからデータ信号のジッタ量を把握する方法がある。 As one method for measuring the jitter of a data signal, as shown in FIG. 7, the data signal is input to a waveform observing apparatus to display its eye pattern, and the rising and falling edges of the displayed eye pattern are displayed. There is a method of grasping the jitter amount of the data signal from the width W of the crossing portion.
このようにデータ信号のアイパターンを観測してジッタを求める方法は、例えば、次の特許文献1に記載されている。
A method for obtaining the jitter by observing the eye pattern of the data signal in this way is described in, for example, the following
しかしながら、上記のように波形観測装置に表示されるアイパターンの幅Wに基づいてジッタを測定する方法では、データ信号のパターンに依存して発生するパターン依存性ジッタを把握することはできない。 However, in the method of measuring jitter based on the eye pattern width W displayed on the waveform observation apparatus as described above, it is impossible to grasp pattern-dependent jitter generated depending on the pattern of the data signal.
即ち、ジッタには、伝送するデータ信号のパターンに依存せず、機器自身の雑音や外来雑音等に起因して発生するランダムノイズ性または周期ノイズ性のもの(以下これらをノイズ性ジッタという)と、伝送するデータ信号のパターンに起因して発生するパターン依存性ジッタとがある。 That is, the jitter does not depend on the pattern of the data signal to be transmitted, and has random noise or periodic noise generated due to noise of the device itself or external noise (hereinafter referred to as noise jitter). And pattern-dependent jitter generated due to the pattern of the data signal to be transmitted.
パターン依存性ジッタは、測定対象のデータ伝送通過帯域が高い(数GHz)場合に、直流成分が通過できないために生じる波形歪み、データ信号のデューティサイクル歪み、伝送される信号周波数に対して、機器の周波数特性が十分でないことによって生じる波形歪み等に起因して発生するジッタである。 Pattern-dependent jitter is a device that has a waveform distortion, a data signal duty cycle distortion, and a transmitted signal frequency that are caused by the inability to pass a DC component when the data transmission passband to be measured is high (several GHz). This jitter is caused by waveform distortion caused by insufficient frequency characteristics.
このパターン依存性ジッタは、データ信号が擬似ランダムパターンのようにランダム性の強い場合には大きな問題にならないが、実際にデータ伝送で用いるデータ信号列、例えばSDHフレームやSONETフレームのように常に先頭位置にスクランブルされていない特定のパターンが存在するデータ信号の場合、そのフレーム間隔(例えば、125μs間隔)で大きなパターン依存性ジッタが発生する。 This pattern-dependent jitter does not pose a major problem when the data signal is highly random like a pseudo-random pattern, but it is always the head of a data signal sequence actually used for data transmission, such as an SDH frame or SONET frame. In the case of a data signal having a specific pattern that is not scrambled at a position, a large pattern-dependent jitter occurs at the frame interval (for example, 125 μs interval).
しかも、このフレーム間隔で発生するジッタの周波数は、SDHフレームやSONETフレームのジッタ測定で規定されている周波数帯域内に入ってしまうため、ノイズ性ジッタ成分と区別することができない。 In addition, the frequency of the jitter generated at this frame interval falls within the frequency band defined by the jitter measurement of the SDH frame and SONET frame, so that it cannot be distinguished from the noise jitter component.
また、上記のようにデータ信号のパターンに依存するジッタの測定では、データの位置とジッタとの関連性が把握できる必要があるが、上記したようなアイパターンの観測では、その関連性の正確な把握も困難である。 In addition, in the measurement of jitter depending on the pattern of the data signal as described above, it is necessary to be able to grasp the relationship between the position of the data and the jitter, but in the observation of the eye pattern as described above, the accuracy of the relationship is accurate. It is also difficult to grasp.
このため、パターン依存性ジッタを正確に把握できるジッタ測定装置およびジッタ測定方法の実現が強く望まれていた。 Therefore, it has been strongly desired to realize a jitter measuring apparatus and a jitter measuring method that can accurately grasp pattern-dependent jitter.
本発明は、この課題を解決して、パターン依存性ジッタを正確に把握できるジッタ測定方法およびジッタ測定装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve this problem and provide a jitter measuring method and a jitter measuring apparatus capable of accurately grasping pattern-dependent jitter.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1のジッタ測定方法は、
被測定データ信号からデータ信号のパターンに依存しないノイズ性ジッタ成分を抑圧した信号の波形情報を間隔一定の時系列データにより生成する段階(S1)と、
前記生成された波形情報からパターン依存性ジッタを含むクロック信号を再生する段階(S2)と、
前記再生されたクロック信号の位相変動成分を検出する段階(S3)と、
前記検出された位相変動成分に対して所定の帯域制限処理を行い、前記パターン依存性ジッタ成分を抽出する段階(S4)とを含んでいる。
In order to achieve the above object, a jitter measurement method according to
Generating waveform information of a signal in which a noisy jitter component independent of the pattern of the data signal is suppressed from the data signal to be measured from time-series data with a constant interval (S1);
Regenerating a clock signal including pattern dependent jitter from the generated waveform information (S2);
Detecting a phase fluctuation component of the regenerated clock signal (S3);
Performing a predetermined band limiting process on the detected phase fluctuation component and extracting the pattern-dependent jitter component (S4).
また、本発明の請求項2のジッタ測定装置は、
被測定データ信号からデータ信号のパターンに依存しないノイズ性ジッタ成分を抑圧した信号の波形情報を間隔一定の時系列データで生成する波形データ列生成部(21)と、
前記波形データ列生成部によって生成された波形情報からパターン依存性ジッタを含むクロック信号を再生するクロック再生手段(22)と、
前記クロック再生手段によって再生されたクロック信号の位相変動成分を検出する位相検波手段(23)と、
前記位相検波手段の出力信号に対して所定の帯域制限処理を行い、前記パターン依存性ジッタ成分を抽出する帯域制限手段(24)と、
前記帯域制限手段によって抽出された前記パターン依存性ジッタ成分に対する評価演算を行う評価演算部(25)とを備えている。
The jitter measuring apparatus according to
A waveform data string generation unit (21) for generating waveform information of a signal in which a noisy jitter component independent of a data signal pattern is suppressed from a data signal to be measured as time-series data with a constant interval;
A clock recovery means (22) for recovering a clock signal including pattern-dependent jitter from the waveform information generated by the waveform data string generator;
Phase detection means (23) for detecting a phase fluctuation component of the clock signal reproduced by the clock reproduction means;
A band limiting unit (24) for performing a predetermined band limiting process on the output signal of the phase detection unit and extracting the pattern-dependent jitter component;
An evaluation calculation unit (25) for performing an evaluation calculation on the pattern-dependent jitter component extracted by the band limiting unit.
また、本発明の請求項3のジッタ測定装置は、請求項2のジッタ測定装置において、
前記波形データ列生成部は、
前記被測定データ信号と、該被測定データ信号のビットレートに対応した周波数を有しジッタを含まない基準クロック信号とを受け、該基準クロック信号のレベルが所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、該基準タイミングに対する前記被測定データ信号のレベル遷移タイミングの時間差を、前記被測定データ信号の複数のパターン周期分求める時間差検出手段(21a)と、
前記時間差検出手段によって得られた時間差に基づいて、前記被測定データ信号のパターン周期内におけるレベル遷移タイミング毎の前記時間差の平均値をそれぞれ求める平均値算出手段(21c)と、
前記被測定データ信号と同一パターンで、前記各基準タイミングに対して前記平均値算出手段によって得られた前記時間差の平均値をもってレベル遷移する信号の波形情報を、一定間隔の時系列データとして生成するデータ列生成手段(21d)とを有している。
The jitter measuring apparatus according to
The waveform data string generator is
The reference timing is the timing at which the level of the reference clock signal changes in a predetermined direction upon receiving the data signal to be measured and a reference clock signal having a frequency corresponding to the bit rate of the data signal to be measured and including no jitter. A time difference detecting means (21a) for obtaining a time difference of the level transition timing of the measured data signal with respect to the reference timing for a plurality of pattern periods of the measured data signal;
An average value calculating means (21c) for respectively obtaining an average value of the time differences for each level transition timing within the pattern period of the data signal under measurement based on the time difference obtained by the time difference detecting means;
Generates waveform information of a signal having a level transition with an average value of the time difference obtained by the average value calculation means with respect to each reference timing in the same pattern as the data signal to be measured as time-series data at regular intervals. Data string generation means (21d).
また、本発明の請求項4のジッタ測定装置は、請求項2のジッタ測定装置において、
前記波形データ列生成部は、
前記被測定データ信号の波形情報を、複数のパターン周期分取得して平均化し、前記ノイズ性ジッタ成分を抑圧した信号の波形情報を生成することを特徴としている。
The jitter measuring apparatus according to
The waveform data string generator is
The waveform information of the data signal to be measured is acquired for a plurality of pattern periods, averaged, and waveform information of the signal in which the noise jitter component is suppressed is generated.
上記のように本発明のジッタ測定方法および装置は、被測定データ信号からパターンに依存しないノイズ性ジッタ成分を抑圧した信号の波形情報を間隔一定の時系列データにより生成し、その生成した波形情報からパターンに依存するジッタを含むクロック信号を再生し、再生したクロック信号の位相変動成分を検出し、その検出した位相変動成分に対して所定の帯域制限処理を行い、パターン依存性ジッタ成分を検出している。 As described above, the jitter measuring method and apparatus according to the present invention generates waveform information of a signal in which a noise-dependent jitter component independent of a pattern is suppressed from a data signal to be measured using time-series data with a constant interval, and the generated waveform information Reproduce a clock signal containing jitter that depends on the pattern from the signal, detect the phase fluctuation component of the recovered clock signal, perform a predetermined band limiting process on the detected phase fluctuation component, and detect the pattern-dependent jitter component is doing.
このため、従来のようなアイパターンの観測では不可能であった、SDH/SONET等のジッタ測定で規定されている帯域制限処理がなされたパターン依存性ジッタの測定を、正確に行うことができる。 For this reason, it is possible to accurately measure the pattern-dependent jitter that has been subjected to the band limiting process defined by the jitter measurement such as SDH / SONET, which is impossible with the conventional eye pattern observation. .
始めに本発明のジッタ測定方法の原理について説明する。
前記したように、データ信号のジッタ成分には、パターンに依存して発生するパターン依存性ジッタと、パターンに依存しないノイズ性ジッタとがあり、両ジッタにより、被測定データ信号のレベル遷移タイミング(つまり位相)が変動する。
First, the principle of the jitter measurement method of the present invention will be described.
As described above, the jitter component of the data signal includes pattern-dependent jitter that occurs depending on the pattern and noise-related jitter that does not depend on the pattern. Both jitters cause the level transition timing ( That is, the phase) varies.
この位相変動分からパターン依存性ジッタの成分を取り出すためには、ノイズ性ジッタの成分をできる限り抑圧する必要がある。 In order to extract a pattern-dependent jitter component from this phase variation, it is necessary to suppress the noise-related jitter component as much as possible.
ここで、各レベル遷移タイミングにおいて、ノイズ性ジッタによる位相変動量は、ある程度の時間をかけて平均化すれば、ほぼゼロまで抑圧することができるので、被測定データ信号のレベル遷移タイミングあるいは被測定データ信号の波形全体を、複数のパターン周期分平均化することで、ノイズ性ジッタの影響による位相変動をほぼ除去することができる。 Here, at each level transition timing, the amount of phase fluctuation due to noise jitter can be suppressed to almost zero if averaged over a certain amount of time, so the level transition timing of the data signal under measurement or the measurement target By averaging the entire waveform of the data signal for a plurality of pattern periods, phase fluctuations due to the effects of noise jitter can be substantially eliminated.
このようにしてノイズ性ジッタの影響が抑圧されたデータ信号の位相変動は、そのデータ信号のパターンに依存した成分であるから、その位相変動成分を抽出し、その抽出した位相変動成分に対して、所定の帯域制限特性をもつフィルタによってフィルタ処理することで、パターン依存性ジッタを定量的に求めることができる。 Since the phase fluctuation of the data signal in which the influence of the noise jitter is suppressed in this way is a component depending on the pattern of the data signal, the phase fluctuation component is extracted, and the phase fluctuation component is extracted from the extracted phase fluctuation component. The pattern-dependent jitter can be obtained quantitatively by performing filtering with a filter having a predetermined band limiting characteristic.
このフィルタ処理を行うためには、処理対象となる信号のサンプリング周期が一定である必要がある。しかし、測定対象となるデータ信号は一般的にNRZ形式であり、同一符号が連続する期間はレベル遷移が発生しない。したがって、同一符号が連続する期間内では、各ビットの位相変動量を得ることができず、フィルタに与えるデータのサンプリング周期がデータ符号によって変化してしまい、正しくフィルタ処理を行うことができない。 In order to perform this filtering process, the sampling period of the signal to be processed needs to be constant. However, the data signal to be measured is generally in NRZ format, and level transition does not occur during a period in which the same code continues. Therefore, the phase fluctuation amount of each bit cannot be obtained within a period in which the same code continues, and the sampling period of data applied to the filter changes depending on the data code, and thus the filtering process cannot be performed correctly.
そこで、本発明では、図1のフローチャートに示しているように、被測定データ信号に対する平均化を行ってノイズ性ジッタを抑圧したデータ信号の波形情報を、データ信号のビットレートに対応した周波数のクロック信号の周期より短い一定間隔の時系列データで生成し(S1)、その波形情報に対して広帯域なクロック再生処理(S2)を行って、パターン依存性ジッタを含むクロック信号を再生する。 Therefore, in the present invention, as shown in the flowchart of FIG. 1, the waveform information of the data signal obtained by averaging the measured data signal and suppressing the noise jitter is represented by the frequency corresponding to the bit rate of the data signal. A time-series data having a constant interval shorter than the cycle of the clock signal is generated (S1), and a wide-band clock recovery process (S2) is performed on the waveform information to recover a clock signal including pattern-dependent jitter.
そして、再生されたクロック信号を位相検波して各ビット位置の位相変動量を求め(S3)、その位相変動量に対してデータ信号のビットレートによって予め規定されているジッタ測定の帯域でフィルタ処理することで、ビット毎のパターン依存性ジッタを求め(S4)、そのジッタに対する評価演算を行い、その結果を出力する(S5)。 Then, the recovered clock signal is phase-detected to determine the phase fluctuation amount at each bit position (S3), and the phase fluctuation amount is subjected to filter processing in a jitter measurement band preliminarily defined by the bit rate of the data signal. As a result, a pattern-dependent jitter for each bit is obtained (S4), an evaluation operation is performed on the jitter, and the result is output (S5).
上記方法によれば、データ信号のビット毎の位相変動量を得ることができ、それに対するフィルタ処理によって被測定データ信号のパターン依存性ジッタを正確に測定することができる。 According to the above method, the phase fluctuation amount for each bit of the data signal can be obtained, and the pattern dependent jitter of the data signal to be measured can be accurately measured by the filtering process.
図2は、上記方法に基づく本発明のジッタ測定装置20の構成を示している。
このジッタ測定装置20は、測定対象から出力される所定周波数の基準クロック信号CKと、フレーム同期信号Sと、基準クロック信号CKに基づいて生成され、所定ビット数Nで1フレームが構成される所定パターンのNRZ形式の被測定データ信号Drとを受けて、その被測定データ信号Drのパターン依存性ジッタを測定するためのものである。
FIG. 2 shows the configuration of the jitter measuring apparatus 20 of the present invention based on the above method.
The jitter measuring device 20 is generated based on a reference clock signal CK having a predetermined frequency output from a measurement target, a frame synchronization signal S, and a reference clock signal CK, and a predetermined frame number N is used to form one frame. This is for receiving the pattern-measured data signal Dr in the NRZ format and measuring the pattern-dependent jitter of the measured data signal Dr.
なお、ここでは、1フレームを構成するNビットのデータ列全体を被測定データ信号Drとして説明するが、例えばビットレートが約2.5Gbpsや約10GbpsのSDH/SONETフレーム中のNビットのヘッダ部分のみを被測定データ信号Drとしてもよい。 Here, the entire N-bit data string constituting one frame is described as the measured data signal Dr. For example, an N-bit header portion in an SDH / SONET frame having a bit rate of about 2.5 Gbps or about 10 Gbps. Only the measured data signal Dr may be used.
また、基準クロック信号CKにはジッタが含まれないと仮定し、被測定データ信号Drを電気信号として説明する。 Further, assuming that the reference clock signal CK does not include jitter, the data signal Dr to be measured will be described as an electrical signal.
被測定データ信号Drは、基準クロック信号CKおよびフレーム同期信号Sとともに波形データ列生成部21に入力される。
The measured data signal Dr is input to the waveform
波形データ列生成部21は、図3に示すように、時間差検出手段21a、メモリ21b、平均値算出手段21cおよびデータ列生成手段21dとによって構成されている。
As shown in FIG. 3, the waveform data
時間差検出手段21aは、図4の(a)、(b)および(c)に示すフレーム同期信号S、基準クロック信号CKおよび被測定データ信号Drを受け、基準クロック信号CKのレベルが所定方向(例えば立ち上がり方向)に遷移するタイミングを基準タイミングtrとし、その基準タイミングtrと被測定データ信号Drの立ち上がりおよび立ち下がりのレベル遷移タイミングtiとの時間差T(i)を、所定分解能ΔTで複数のパターン周期分求めて、メモリ21bに記憶する。 The time difference detecting means 21a receives the frame synchronization signal S, the reference clock signal CK and the data signal Dr to be measured shown in FIGS. 4A, 4B and 4C, and the level of the reference clock signal CK is in a predetermined direction ( for example the timing of transitions in the rising direction) as a reference timing t r, the time difference T (i) between the reference timing t r and level transition timing t i of the rising and falling of the measured data signal Dr, a predetermined resolution ΔT A plurality of pattern periods are obtained and stored in the memory 21b.
なお、ここでは、基準クロック信号CKの毎回の立ち上がり(または立ち下がり)タイミングを基準タイミングtrとし、被測定データ信号Drの各レベル遷移タイミングtiと、そのレベル遷移タイミングにそれぞれ対応する基準タイミングとの差を時間差T(i)として求めるものとするが、基準クロック信号CKの1フレーム内におけるある一つ(例えば最初)の立ち上がり(または立ち下がり)タイミングを基準タイミングtrとし、その一つの基準タイミングtrと被測定データ信号Drの各レベル遷移タイミングtiとの差を時間差T(i)として求めてもよい。 Here, each time the rising (or falling) timing of the reference clock signal CK as a reference timing t r, and the level transition timings t i of the measured data signal Dr, the reference timing respectively corresponding to the level transition timing it is assumed to determine the difference as the time difference T (i) with, there is one in one frame of the reference clock signal CK (e.g., first) rising (or falling) timing as the reference timing t r, the one the difference may be determined as the time difference T (i) between each level transition timings t i of the reference timing t r and the measured data signal Dr.
上記分解能ΔTは、基準クロック信号CKの周期に比べて格段に短くなるように設定されている。例えば、被測定データ信号Drのビットレートが10Gbpsであれば、基準クロック信号CKの周期は100ps(ピコ秒)であり、これに対し分解能ΔTは、例えば0.1ps〜1psの値となる。 The resolution ΔT is set to be significantly shorter than the period of the reference clock signal CK. For example, if the bit rate of the data signal to be measured Dr is 10 Gbps, the cycle of the reference clock signal CK is 100 ps (picoseconds), while the resolution ΔT is a value of 0.1 ps to 1 ps, for example.
ただし、この分解能ΔTに対応した周波数1000〜10000GHzのクロックで時間差を計ることは現実的ではないので、フレーム同期信号Sをトリガ信号とし、被測定データ信号Drおよび基準クロック信号CKを、オフセット時間ΔTの等価時間サンプリング方式でサンプリングして、それらの波形情報を分解能ΔTで求め、求めた基準クロック信号の波形の立ち上がりタイミング(基準タイミング)と被測定データ信号波形の各レベル遷移タイミングとの時間差を複数のパターン周期分求めてメモリ21bに記憶する。 However, since it is not realistic to measure the time difference with a clock having a frequency of 1000 to 10000 GHz corresponding to the resolution ΔT, the frame synchronization signal S is used as a trigger signal, and the data signal Dr to be measured and the reference clock signal CK are set to an offset time ΔT. The waveform information is obtained with a resolution ΔT, and a plurality of time differences between the obtained rise timing (reference timing) of the reference clock signal waveform and each level transition timing of the measured data signal waveform are obtained. Are obtained and stored in the memory 21b.
平均値算出手段21cは、メモリ21bに記憶された時間差の値をパターン周期内の各レベル遷移タイミングについてそれぞれ平均化する。 The average value calculation means 21c averages the time difference values stored in the memory 21b for each level transition timing in the pattern period.
例えば、Nビットの被測定データ信号が1パターン周期内にP回レベル遷移するとし、mパターン周期分の時間差を得る場合、各パターン周期のレベル遷移タイミングの時間差T1(1)〜T1(P)、T2(1)〜T2(P)、…、Tm(1)〜Tm(P)の平均値(以下、時間差平均値という)Ta1〜TaPを次の演算でそれぞれ算出する。 For example, when an N-bit data signal to be measured is level-shifted P times within one pattern period and a time difference corresponding to m pattern periods is obtained, the time difference T1 (1) to T1 (P) of the level transition timing of each pattern period , T2 (1) to T2 (P),..., Tm (1) to Tm (P) average values (hereinafter referred to as time difference average values) Ta1 to TaP are respectively calculated by the following calculations.
Ta1={T1(1)+T2(1)+……+Tm(1)}/m
Ta2={T1(2)+T2(2)+……+Tm(2)}/m
…………
TaP={T1(P)+T2(P)+……+Tm(P)}/m
Ta1 = {T1 (1) + T2 (1) + ...... + Tm (1)} / m
Ta2 = {T1 (2) + T2 (2) + ...... + Tm (2)} / m
…………
TaP = {T1 (P) + T2 (P) + ...... + Tm (P)} / m
これらの時間差平均値Ta1〜TaPは、データ列生成手段21dに出力される。
データ列生成手段21dは、図5に示すように、予め指定されている被測定データ信号のパターンと同一パターンで、各基準タイミングtr(または前記した一つの基準タイミング)に対して時間差平均値Ta1〜TaPでレベル遷移するデータ列x(k)を前記ΔTの間隔で生成する。
These time difference average values Ta1 to TaP are output to the data string generation means 21d.
As shown in FIG. 5, the data string generation means 21d has the same pattern as the pattern of the data signal to be measured specified in advance, and the time difference average value for each reference timing tr (or the one reference timing described above). A data string x (k) whose level is changed between Ta1 and TaP is generated at intervals of ΔT.
この波形データは、レベル遷移タイミングを境界にして値0から値1または値1から値0に切り替わるデータ列であり、境界点の値のみ例えば0.5に設定する。
This waveform data is a data string that switches from a value 0 to a
このようにしてノイズ性ジッタによる位相変動分が抑圧され、パターン依存性ジッタによる位相変動分のみを有する波形データ列x(k)は、クロック再生手段22に出力される。 In this way, the phase fluctuation due to noise jitter is suppressed, and the waveform data string x (k) having only the phase fluctuation due to pattern dependent jitter is output to the clock recovery means 22.
クロック再生手段22は、波形データ列生成部21から出力される波形データ列に対して広帯域なクロック再生処理を行い、パターン依存性ジッタを含むクロック信号CKjを再生する。
The clock recovery means 22 performs a broadband clock recovery process on the waveform data string output from the waveform
このクロック再生手段22は、例えば図6に示すように、波形データ列x(k)を遅延器22aにより基準クロック信号CKの1/2周期分遅延し、その遅延した波形データ列x(k)′と元の波形データ列x(k)とを排他的論理和(EX−OR)回路22bに入力して、両者が不一致のとき1、一致しているとき0のデータに変換させる。 For example, as shown in FIG. 6, the clock recovery means 22 delays the waveform data string x (k) by ½ period of the reference clock signal CK by the delay unit 22a, and the delayed waveform data string x (k). 'And the original waveform data string x (k) are input to an exclusive OR (EX-OR) circuit 22b, and converted into data of 1 when the two do not match and 0 when they match.
この処理により、例えばNRZ形式の1のビットデータは1、0のデータ、即ち、クロック信号の周波数と等しい周波数の信号に変換されることになる。 By this process, for example, 1-bit data in the NRZ format is converted into 1 and 0 data, that is, a signal having a frequency equal to the frequency of the clock signal.
排他的論理和回路22bの出力y(k)はフィルタ22cに入力される。フィルタ22cは、信号y(k)に対して、中心周波数がクロック周波数、通過帯域幅がジッタ測定帯域の例えば4倍程度のフィルタリング処理を行う。例えば、クロック周波数10GHz、ジッタ測定帯域の上限が80MHzであれば、10GHz±320MHzの帯域制限処理を行う。
The output y (k) of the exclusive OR circuit 22b is input to the
フィルタ22cからほぼ正弦波状に出力される信号y(k)′は、波形整形回路22dにより矩形波のクロック信号CKjに整形されて、位相検波手段23に出力される。
The signal y (k) ′ output from the
なお、クロック再生手段22は、上記のようにデータ信号を2逓倍してフィルタリングする方式だけでなく、データ信号に位相を合わせるようにVCOの周波数および位相をフィードバック制御するPLL回路で構成してもよい。 Note that the clock recovery means 22 is not limited to the method of filtering the data signal by doubling the data as described above, but may be configured by a PLL circuit that feedback-controls the frequency and phase of the VCO so as to match the phase of the data signal. Good.
位相検波手段23は、クロック再生手段22から出力されるクロック信号CKjの位相変動を検出する。
The
この検出は、1パターン周期分のクロック信号CKjの立ち上がり(立ち下がりでもよい)の各タイミングと、被測定データ信号Drのビットレートに対応した基準タイミングとの時間差j(1)〜j(N)を検出する。 In this detection, a time difference j (1) to j (N) between each timing of rising (or falling) of the clock signal CKj for one pattern period and a reference timing corresponding to the bit rate of the measured data signal Dr. Is detected.
帯域制限手段24は、位相検波手段23によって得られた時間差データj(1)〜j(N)に対して、ビットレートによって規定されている帯域制限処理を行い、ジッタ成分Jを抽出する。
The
この帯域制限手段24は、例えばITU−T O.172勧告等で規定されているジッタ測定帯域を与えるデジタル構成のHPFおよびLPFにより構成されており、前記したSDH/SONETで、ビットレートが約2.5Gbpsの場合、5kHz〜20MHz、12kHz〜20MHz、1MHz〜20MHzのいずれかの帯域制限処理を行う。また、ビットレートが約10Gbpsの場合、20kHz〜80MHz、50kHz〜80MHz、4MHz〜80MHzのいずれかの帯域制限処理を行う。
This
この帯域制限手段24に入力される時間差データは、クロック周期毎に一定間隔で得られるもので、欠落がないので、上記した規定の帯域制限処理を正しく行うことができ、正確なジッタを検出することができる。
The time difference data input to the
なお、上記したクロック再生手段22によるクロック再生処理、位相検波手段23による位相変動検出処理および帯域制限手段24による帯域制限処理の高速な処理は、ΔT間隔のデータ列x(k)に対する演算処理(ソフトウェア処理)で等価的に実現される。 Note that the high-speed processing of the clock recovery processing by the clock recovery means 22, the phase fluctuation detection processing by the phase detection means 23, and the band limitation processing by the band limitation means 24 described above is an arithmetic processing (ΔT interval data string x (k) Software processing).
この帯域制限処理によって得られたパターン依存性ジッタは、SDH/SONET等で規定されているジッタ測定帯域における評価が可能である。 The pattern-dependent jitter obtained by this band limiting process can be evaluated in the jitter measurement band defined by SDH / SONET or the like.
評価演算部25は、例えば、帯域制限手段24から出力されるジッタ信号列Jの負ピーク値から正のピーク値までの大きさ(p−p値)あるいは実効値(rms)の値を計算して、これをパターン依存性ジッタの測定結果Jdpとして図示しない表示部やプリンタあるいは外部装置に出力する。
The
なお、この測定結果は、上記のように位相差を時間の単位で表したもののほかに、UI(ユニットインターバル)の単位に換算して出力してもよい。 The measurement result may be output after being converted into a unit of UI (unit interval) in addition to the phase difference expressed in units of time as described above.
このように実施形態のジッタ測定装置20および測定方法では、被測定データ信号に対する平均化処理によりノイズ性ジッタ成分が抑圧されたデータ信号の波形情報を生成し、この波形に対して広帯域なクロック再生処理を行い、その再生されたクロック信号の位相検波処理をすることで、被測定データ信号のパターン周期内の全ビットについて位相変化のデータを求め、その位相変化情報に対して規定の帯域制限処理を行うことで、パターン依存性ジッタを測定している。 As described above, in the jitter measuring apparatus 20 and the measuring method according to the embodiment, the waveform information of the data signal in which the noise jitter component is suppressed by the averaging process on the data signal to be measured is generated, and the wideband clock reproduction is performed on the waveform. Processing and phase detection processing of the recovered clock signal to obtain phase change data for all bits in the pattern period of the data signal to be measured, and a prescribed band limiting process for the phase change information Is used to measure pattern-dependent jitter.
このため、従来のようなアイパターンの観測では不可能であったパターン依存性ジッタのみを正確に測定することができる。 For this reason, it is possible to accurately measure only pattern-dependent jitter, which was impossible with conventional eye pattern observation.
また、帯域制限処理されたパターン依存性ジッタは、被測定データ信号のパターン周期内の全ビット位置について得られるので、ビット位置とパターン依存性ジッタとの関連を容易に把握できる。 Further, since the pattern-dependent jitter subjected to the band limitation process can be obtained for all the bit positions in the pattern period of the data signal to be measured, the relationship between the bit position and the pattern-dependent jitter can be easily grasped.
前記実施形態の波形データ列生成部21は、ノイズ性ジッタが抑圧されたデータ信号の波形を生成するために、ジッタのない基準クロック信号CKの例えば立ち上がりと、被測定データ信号の各レベル遷移タイミングとの時間差を求めてこれを複数のパターン周期分平均化し、その平均化された時間差でレベル遷移するデータ信号列を擬似的に生成していたが、波形データ列生成部21が、被測定データ信号の波形情報を複数のパターン周期分所得して、その波形全体、即ち時間軸と振幅軸を含めて平均化処理を行うことで、ノイズ性ジッタが抑圧されたデータ信号の波形を生成し、これをクロック再生手段22に出力してもよい。
In order to generate the waveform of the data signal in which the noise jitter is suppressed, the waveform data
また、前記した波形データ列生成部21の構成要件のうち、少なくとも時間差検出手段21a、メモリ21bおよび平均値算出手段21cは、既成のデジタルサンプリングオシロスコープのサンプリングおよび演算機能を用いて構成することが可能である。
Of the constituent elements of the waveform data
また、上記したように波形情報全体を平均化することで、ノイズ性ジッタが抑圧されたデータ信号の波形を生成する場合には、デジタルサンプリングオシロスコープの波形平均化モードを用いることでより簡易にデータを取得することができる。 In addition, when the waveform of a data signal with suppressed noise jitter is generated by averaging the entire waveform information as described above, the data averaging can be simplified by using the waveform averaging mode of the digital sampling oscilloscope. Can be obtained.
また、前記説明では、入力信号が電気信号の場合で説明したが、光信号の場合、光電変換器によって電気信号に変換して入力すればよく、また、前記したように、デジタルサンプリングオシロスコープには、光信号に対し高速な光サンプリングパルスで等価時間サンプリングを行うものが実現されており、そのような光対応のデジタルサンプリングオシロスコープを用いることで、上記ジッタ測定装置を容易に構成することができる。 In the above description, the case where the input signal is an electrical signal has been described. However, in the case of an optical signal, it may be converted into an electrical signal by a photoelectric converter and input as described above. A device that performs equivalent time sampling with respect to an optical signal with a high-speed optical sampling pulse has been realized. By using such an optical-compatible digital sampling oscilloscope, the jitter measuring apparatus can be easily configured.
20……ジッタ測定装置、21……波形データ列生成部、21a……時間差検出手段、21b……メモリ、21c……平均値算出手段、21d……データ列生成手段、22……クロック再生手段、23……位相検波手段、24……帯域制限手段、25……評価演算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Jitter measuring device, 21 ... Waveform data sequence generation part, 21a ... Time difference detection means, 21b ... Memory, 21c ... Average value calculation means, 21d ... Data sequence generation means, 22 ... Clock reproduction means , 23... Phase detection means, 24... Band limiting means, 25.
Claims (4)
前記生成された波形情報からパターン依存性ジッタを含むクロック信号を再生する段階(S2)と、
前記再生されたクロック信号の位相変動成分を検出する段階(S3)と、
前記検出された位相変動成分に対して所定の帯域制限処理を行い、前記パターン依存性ジッタ成分を抽出する段階(S4)とを含むジッタ測定方法。 Generating waveform information of a signal in which a noisy jitter component independent of the pattern of the data signal is suppressed from the data signal to be measured from time-series data with a constant interval (S1);
Regenerating a clock signal including pattern dependent jitter from the generated waveform information (S2);
Detecting a phase fluctuation component of the regenerated clock signal (S3);
A jitter measurement method comprising: performing a predetermined band limiting process on the detected phase fluctuation component and extracting the pattern-dependent jitter component (S4).
前記波形データ列生成部によって生成された波形情報からパターン依存性ジッタを含むクロック信号を再生するクロック再生手段(22)と、
前記クロック再生手段によって再生されたクロック信号の位相変動成分を検出する位相検波手段(23)と、
前記位相検波手段の出力信号に対して所定の帯域制限処理を行い、前記パターン依存性ジッタ成分を抽出する帯域制限手段(24)と、
前記帯域制限手段によって抽出された前記パターン依存性ジッタ成分に対する評価演算を行う評価演算部(25)とを備えたジッタ測定装置。 A waveform data string generation unit (21) for generating waveform information of a signal in which a noisy jitter component independent of a data signal pattern is suppressed from a data signal to be measured as time-series data with a constant interval;
A clock recovery means (22) for recovering a clock signal including pattern-dependent jitter from the waveform information generated by the waveform data string generator;
Phase detection means (23) for detecting a phase fluctuation component of the clock signal reproduced by the clock reproduction means;
A band limiting unit (24) for performing a predetermined band limiting process on the output signal of the phase detection unit and extracting the pattern-dependent jitter component;
A jitter measurement apparatus comprising: an evaluation calculation unit (25) that performs an evaluation calculation on the pattern-dependent jitter component extracted by the band limiting unit.
前記被測定データ信号と、該被測定データ信号のビットレートに対応した周波数を有しジッタを含まない基準クロック信号とを受け、該基準クロック信号のレベルが所定方向に遷移するタイミングを基準タイミングとし、該基準タイミングに対する前記被測定データ信号のレベル遷移タイミングの時間差を、前記被測定データ信号の複数のパターン周期分求める時間差検出手段(21a)と、
前記時間差検出手段によって得られた時間差に基づいて、前記被測定データ信号のパターン周期内におけるレベル遷移タイミング毎の前記時間差の平均値をそれぞれ求める平均値算出手段(21c)と、
前記被測定データ信号と同一パターンで、前記各基準タイミングに対して前記平均値算出手段によって得られた前記時間差の平均値をもってレベル遷移する信号の波形情報を、一定間隔の時系列データとして生成するデータ列生成手段(21d)とを有していることを特徴とする請求項2記載のジッタ測定装置。 The waveform data string generator is
The reference timing is the timing at which the level of the reference clock signal changes in a predetermined direction upon receiving the data signal to be measured and a reference clock signal having a frequency corresponding to the bit rate of the data signal to be measured and including no jitter. A time difference detecting means (21a) for obtaining a time difference of the level transition timing of the measured data signal with respect to the reference timing for a plurality of pattern periods of the measured data signal;
An average value calculating means (21c) for respectively obtaining an average value of the time differences for each level transition timing within the pattern period of the data signal under measurement based on the time difference obtained by the time difference detecting means;
Generates waveform information of a signal having a level transition with an average value of the time difference obtained by the average value calculation means with respect to each reference timing in the same pattern as the data signal to be measured as time-series data at regular intervals. 3. The jitter measuring apparatus according to claim 2, further comprising a data string generating means (21d).
前記被測定データ信号の波形情報を、複数のパターン周期分取得して平均化し、前記ノイズ性ジッタ成分を抑圧した信号の波形情報を生成することを特徴とする請求項2記載のジッタ測定装置。 The waveform data string generator is
3. The jitter measuring apparatus according to claim 2, wherein the waveform information of the data signal under measurement is acquired for a plurality of pattern periods and averaged to generate waveform information of the signal in which the noise jitter component is suppressed.
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