JP7292826B2 - 試験測定システム、波形処理方法及びコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、試験測定システムの態様に関連するシステム及び方法に関し、特に、試験測定システムにおけるシンボル間干渉（Intersymbol Interference）を低減するためのフィルタを利用するシステム及び方法に関する。

試験測定システムは、例えば、被試験デバイス（ＤＵＴ）からの信号の入力を受けて、信号をサンプルし、その測定結果と処理された波形を表示し、その波形を例えば、アイ・ダイアグラムとして描画する。こうした測定値には、ジッタが含まれることがある。ジッタは、理想的できれいなシステム・クロック動作からの信号の時間的なずれ（偏差）である。長時間の信号は、その信号データの異なる区間を複数回重ねてトレースすることによって、いわゆるアイ・ダイアグラムの形式で、グラフ化又は描画できる。信号が、時間対振幅の観点からアイ・ダイアグラムで描画されると、ジッタは、信号中に水平方向の変動として現れる。

信号は、また、シンボル間干渉（ＩＳＩ）を含むことがある。ＩＳＩは、チャンネルの帯域制限のような物理的制約のために、現実の信号での変化が完璧でないために生じる。例えば、信号値の変化は、高速なシグナリングにおいては、相対的に速く生じることがある。しかし、こうした変化の後、信号が新しい状態に落ち着いても、リップルが後に残ることがある。ＩＳＩは、前の信号状態の変化によるリップルがその後も残り、後続の信号状態の変化に干渉するときに生じる。時間対振幅の観点からアイ・ダイアグラムで描画されると、ＩＳＩは、信号パターンに依存して、水平方向の変動と垂直方向の変動との組み合わせとして現れることがある。

特許第５９６５５８７号公報 特許第４７３７４５２号公報

「窓関数」の記事、特に「５ 窓関数の例」の中の「5.1.5 テューキー窓」の項、Wikipedia、［２０１８年３月１３日検索］、インターネット<https://ja.wikipedia.org/wiki/窓関数> 「Window function」の記事、特に「2 A list of window functions」の中の「2.6.5 Tukey window」、Tukey windowを表す数式、Wikipedia、［２０１８年３月１３日検索］、インターネット<https://en.wikipedia.org/wiki/Window_function> 「tukeywin テューキー (コサインテーパー) ウィンドウ」のドキュメンテーション、The MathWorks, Inc.、［２０１８年３月１３日検索］、インターネット<https://jp.mathworks.com/help/signal/ref/tukeywin.html>

ジッタは、一般に、ＩＳＩに関連して２つのカテゴリに分けられる。相関ジッタは、ＩＳＩが信号エッジのクロス時間を変化させる場合、ＩＳＩの影響によって生じる。非相関ジッタは、ＩＳＩではなくて、ＩＳＩと相関のないランダム・ジッタや周期ジッタのように、信号源によって生じるジッタである。ＩＳＩ相関ジッタは、ＩＳＩ非相関ジッタも生じさせることがある。非相関ジッタとＩＳＩジッタの両方は、信号中に水平方向の変動を生じさせるので、試験システムは、高速信号中のジッタの影響をＩＳＩの影響から分離できないことがある。

本発明の実施形態は、これら及びその他の課題に取り組むものである。

本発明の説明に有用な実施例を以下に提示する。その技術の実施形態には、以下に説明する実施例のいずれか１つ以上又は任意の組み合わせを含んでいても良い。

実施例１としては、試験測定システムがあり、入力信号を受ける入力ポートと、入力信号を表す波形用の波形メモリと、波形メモリに結合されたプロセッサとを有し、プロセッサは、波形から信号パルスを抽出し、信号パルスの形状に基づいて窓関数を選択し、信号パルスに窓関数を適用して、窓関数の窓（window）の外のシンボル間干渉（ＩＳＩ）を除去するよう構成される。

実施例２としては、実施例１の試験測定システムがあり、このとき、プロセッサは、窓関数を信号パルスに適用してターゲット・パルスを取得し、上記パルスと畳み込み積分されたときにターゲット・パルスを生じる線形イコライザを生成し、この線形イコライザを波形に適用することによって、窓関数を信号パルスに適用する。

実施例３としては、実施例１～２の試験測定システムがあり、このとき、窓関数は、ポイント毎の乗算を用いて信号パルスに適用される。

実施例４としては、実施例１～３の試験測定システムがあり、このとき、線形イコライザは、
ｈ_{オリジナル}＊ｈ_{イコライザ}＝ｈ_{ターゲット}
に従って生成され、このとき、ｈ_{オリジナル}は信号パルスを表し、ｈ_{イコライザ}は線形イコライザを表し、ｈ_{ターゲット}はターゲット・パルスを表し、＊は畳み込み積分演算子（convolution operator）を表す。

実施例５としては、実施例１～４の試験測定システムがあり、このとき、信号パルスは、線形パルス抽出によって波形から抽出される。

実施例６としては、実施例１～５の試験測定システムがあり、このとき、窓関数には、３ビット期間の長さが割り当てられる。

実施例７としては、実施例１～６の試験測定システムがあり、このとき、窓関数は、テューキー窓として選択される。

実施例８としては、方法があり、メモリから信号を表す波形を取得する処理と、プロセッサによって波形から信号パルスを抽出する処理と、プロセッサによって信号パルスの形状に基づいて窓関数を選択する処理と、窓関数の窓の外のシンボル間干渉（ＩＳＩ）を除去するために、プロセッサによって窓関数を信号パルスに適用する処理とを具えている。

実施例９としては、実施例８の方法があり、このとき、窓関数を信号パルスに適用してターゲット・パルスを取得し、上記信号パルスと畳み込み積分されたときにターゲット・パルスを生じる線形イコライザを生成し、この線形イコライザを波形に適用することによって、窓関数が信号パルスに適用される。

実施例１０としては、実施例９の方法があり、このとき、窓関数は、ポイント毎の乗算を用いて信号パルスに適用される。

実施例１１としては、実施例９～１０の方法があり、このとき、線形イコライザは、
ｈ_{オリジナル}＊ｈ_{イコライザ}＝ｈ_{ターゲット}
に従って生成され、このとき、ｈ_{オリジナル}は信号パルスを表し、ｈ_{イコライザ}は線形イコライザを表し、ｈ_{ターゲット}はターゲット・パルスを表し、＊は畳み込み積分演算子（convolution operator）を表す。

実施例１２としては、実施例８～１１の方法があり、このとき、信号パルスは、線形パルス抽出によって波形から抽出される。

実施例１３としては、実施例８～１２の方法があり、このとき、窓関数には、３ビット期間の長さが割り当てられる。

実施例１４としては、実施例８～１３の方法があり、このとき、窓関数は、テューキー窓として選択される。

実施例１５としては、非一時的コンピュータ可読媒体があり、試験測定システムのプロセッサによって実行されたときに、試験測定システムに、メモリから信号を表す波形を取得させ、波形から信号パルスを抽出させ、信号パルスの形状に基づいて窓関数を選択させ、窓関数の窓の外のシンボル間干渉（ＩＳＩ）を除去するために、窓関数を信号パルスに適用させる命令を含むコンピュータ・プログラム・プロダクトを記憶している。

実施例１６としては、実施例１５の非一時的コンピュータ可読媒体があり、このとき、窓関数を信号パルスに適用してターゲット・パルスを取得し、上記信号パルスと畳み込み積分されたときにターゲット・パルスを生じる線形イコライザを生成し、この線形イコライザを波形に適用することによって、窓関数が信号パルスに適用される。

実施例１７としては、実施例１６の非一時的コンピュータ可読媒体があり、このとき、窓関数は、ポイント毎の乗算を用いて信号パルスに適用される。

実施例１８としては、実施例１６～１７の非一時的コンピュータ可読媒体があり、このとき、線形イコライザは、
ｈ_{オリジナル}＊ｈ_{イコライザ}＝ｈ_{ターゲット}
に従って生成され、このとき、ｈ_{オリジナル}は信号パルスを表し、ｈ_{イコライザ}は線形イコライザを表し、ｈ_{ターゲット}はターゲット・パルスを表し、＊は畳み込み積分演算子（convolution operator）を表す。

実施例１９としては、実施例１５～１８の非一時的コンピュータ可読媒体があり、このとき、窓関数には、３ビット期間の長さが割り当てられる。

実施例２０としては、実施例１５～１９の非一時的コンピュータ可読媒体があり、このとき、窓関数は、テューキー窓として選択される。

本発明の実施形態の態様、特徴及び効果は、添付の図面を参照し、以下の実施形態の説明を読むことで明らかとなろう。

図１は、ＩＳＩを呈する例示的なパルス信号のグラフである。 図２は、ジッタ及びＩＳＩを呈するパルスを有する例示的な信号のグラフである。 図３は、パルス振幅変調４（ＰＡＭ４）に従って生成された例示的な信号のグラフである。 図４は、窓関数で緩和されたＩＳＩを有する信号パルスの例示的な信号のグラフである。 図５は、ＩＳＩイコライザを適用した後の例示的な信号のグラフである。 図６は、例示的なＩＳＩイコライザの周波数応答のグラフである。 図７は、ＩＳＩイコライザを生成するための例示的な試験測定システムのブロック図である。 図８は、ＩＳＩイコライザを生成して適用する例示的な方法のフローチャートである。 図９は、ＩＳＩイコライザを適用していない信号に関するアイ・ダイアグラムである。 図１０は、ＩＳＩイコライザを適用した信号に関するアイ・ダイアグラムである。

本発明は、命令に応じて、入力信号に対応する波形中のＩＳＩを緩和、即ち、低減、制限又は除去するよう構成された試験測定システムに関する。ＩＳＩが大幅に制限されると、ユーザは、非相関ジッタをより正確に測定できる。こうした機能は、パルス振幅変調４（ＰＡＭ４）のような複数の信号レベルを有する高速信号を試験する場合に、特に有用である。ノン・リターン・トゥ・ゼロ（ＮＲＺ）変調のような他の信号形式から、非相関ジッタを制限する場合にも有用である。ＩＳＩは、ＩＳＩイコライザを利用することによって緩和される。ＩＳＩイコライザは、線形イコライザであり、これは、ＩＳＩ制限フィルタとして機能する。ＩＳＩイコライザは、入力信号に対応する波形から、例えば、線形パルス抽出を利用して、パルスを抽出することによって生成される。次いで、窓関数が、そのパルスの形状に基づいて選択される。窓関数は、ターゲット・パルスの長さに対応するユニット・インターバル（ＵＩ）単位の幅を有するように選択される。次いで、この窓関数は、ポイント毎の乗算によって、パルスに適用されて、ターゲット・パルスを得る。このターゲット・パルスは、セトリングしていない（unsettled：沈静していない）振幅で、長さが短くなったもので、例えば、ターゲット・パルスのＩＳＩは、期間（duration:持続時間）について制限される。次いで、抽出されたパルスと畳み込み積分されるとターゲット・パルスを生成する線形イコライザを求めることによって、ＩＳＩイコライザが生成される。この線形イコライザは、最小平均二乗（Least Mean Square：ＬＭＳ）アルゴリズムを利用することによって求めても良い。得られたＩＳＩイコライザは、次いで、波形全体に渡って適用され、各パルスについて、ＩＳＩイコライザを生成するのに利用された窓関数の窓の外のＩＳＩが除去される。

図１は、ＩＳＩを呈する例示的なパルス信号のグラフ１００である。グラフ１００は、以下で記述する試験測定システム７００のような試験測定システムによって捕捉されるような入力信号を表す波形を描写している。グラフ１００は、ユニット・インターバル（ＵＩ）中の小さな区画で測定された、時間に対する電圧（Ｖ）の観点から信号を描写している。１ユニット・インターバルは、デジタル・データ伝送信号の状態変化間の最小時間インターバル（間隔）である。言い換えると、ＵＩは、デジタル信号の値が、第１のシンボルを表してから、第２のシンボルを表すように変化するのに必要な時間の長さである。グラフ１００は、入力信号に由来する単一の信号パルスを描いている。なお、パルスは、パルス応答と呼ぶこともあることに注意されたい。パルスには、プリ・カーソル１０１、メイン・カーソル１０３、そして、ポスト・カーソル１０５がある。図示されるように、パルスは、アナログ信号なので、単一のＵＩ中でも変化する。例えば、パルスは、１ＵＩにおけるハイ（high：高）の値から、２ＵＩまでにロー（low：低）の値へと変化する。メイン・カーソル１０３は、パルスの信号シンボル値を示す部分である。パルスのプリ・カーソル１０１は、前の値からメイン・カーソル１０３への値の変化を表すパルスの部分である。ポスト・カーソル１０５は、信号がメイン・カーソル１０３の後の安定した値へとセトリングして戻る時間を表すパルスの部分である。ポスト・カーソル１０５は、時間とともに小さくなる、いくつかの信号リップルを含む。別のパルスがメイン・カーソル１０３に続く場合では、ポスト・カーソル１０５のパルスが、プリ・カーソルの値や後続のパルスのメイン・カーソルさえも増加させる（又は、例えば、実施例によっては、低くさせる）こともある。ＩＳＩは、第１のパルスが、第２のパルスの値を、そのメイン・カーソルの前後で変化させる場合に生じる。グラフ１００で見られるように、高速シグナリングでは、各パルスが１つ又は複数の後続パルスを変化させることがあるので、大きなＩＳＩが生じることがある。ＩＳＩは、通信リンクのような媒体における変化によって起こるべくして起こる応答が原因となり得る。ＩＳＩは、通信リンクにおける不連続から生じるチャンネルの損失や反射も原因となり得る。

図２は、ジッタ及びＩＳＩを呈するパルスを有する例示的な信号のグラフ２００である。グラフ２００は、入力信号に由来する第１パルス２０１及び第２パルス２０３を、ＵＩ単位で、時間に対する電圧の関数として描写している。パルス２０１、２０３は、周期的な方式で伝送され、よって、周期的に正確に間隔があくはずである。しかし、第２パルス２０３は、第１パルス２０１から水平方向に、例えば、１ＵＩシフトしている。水平シフトの量を測定すれば、ジッタが示される。第１パルス２０１及び第２パルス２０３は、描かれているように、ＩＳＩを低減しようと試みて、２乗余弦（raised consine）形状を採用している。しかし、ジッタのために、第１パルス２０１のポスト・カーソルが、第２パルス２０３のメイン・カーソルの値を増加させている。具体的には、第２パルス２０３のメイン・カーソルは、０.５ＵＩで生じる。この時点で、第１パルス２０１のポスト・カーソルは、約０.０２Ｖであり、第２パルスの見かけ上の電圧は、同じ量だけ増加することになる。図２に示すように、ＩＳＩ及びジッタは、ジッタを除去することなくＩＳＩを除去するのが困難な形で、相互作用することがある。

上述のように、ユーザは、試験中、ある形式のジッタ測定のために、ＩＳＩの影響を緩和したいことがある。ジッタには、多くの原因があり得る。ＩＳＩは、ＩＳＩジッタの原因となることがある。更に、他の原因も、周期ジッタやランダム・ジッタのようなある形式の非相関ジッタを生じることがある。また、ノイズも、エッジのスロープによって、ジッタに変換されることがある。こうしたノイズは、トランスミッタ、隣接チャンネルからのクロス・トーク、オシロスコープのような測定装置に由来することがある。正確な測定を行うには、ジッタに影響する原因（sources）を検討すると良い。ＩＳＩを除去又は制限すると、ジッタの原因の特定が、大幅に容易になることがある。

図３は、パルス振幅変調４（ＰＡＭ４）に従って、時間に対する電圧の関数として、ＵＩ単位で生成された例示的な信号のグラフ３００である。多くの信号変調フォーマットが、２進法の体系で、ハイ（高）値（例えば、１）及びロー（低）値（例えば、ゼロ）を示すシンボルを採用している。ＰＡＭ４は、４つのレベル、第１値３０１、第２値３０３、第３値３０５及び第４値３０７を採用している。４つの値を利用することによって、単一のパルスで、１ビットだけなく、２ビットを信号で伝えることができる。示したこれら値は、グレイコードを採用しており、これによって、各レベルは、必ず、隣接する各レベルから１ビットのみが変化する。この仕組みを利用することによって、第３値３０５を第２値３０３と間違えるような、測定におけるエラーでも、２ビットの間違いではなくて、１ビットのみの間違いという結果を生じる。グラフ３００に示す信号は、理論上の信号であり、通信媒体の周波数応答、又は、対応する値間の調整時間は考慮していない。図からわかるように、ＰＡＭ４信号のレシーバは、複数の値のレベルを識別できなければならない。図１に示すパルスのような、実際のパルスのポスト・カーソルは、第１値３０１を第２値３０３へ押し上げたり、第２値３０３を第３値３０５へ押し上げたりする、などに十分な電圧を加えることがある。図２に示すようなジッタも、こうしたエラーを生じさせることがある。このように、ＩＳＩを除去又は制限することは、ＰＡＭ４信号の適切な動作を試験する場合に、特に有益なことがある。

図４は、窓関数４１１で緩和されたＩＳＩを有する信号パルス４１０の例示的な信号のグラフ４００である。グラフ４００は、ＵＩ単位で、時間に対する電圧の関数として、信号パルス４１０を描いている。信号パルス４１０は、入力信号をサンプリングして生成される任意の波形で良く、その形状は、通信媒体の周波数応答で決まる。上述のように、信号パルス４１０は、プリ・カーソル４０１、メイン・カーソル４０３及びポスト・カーソル４０５を含み、これらは、プリ・カーソル１０１、メイン・カーソル１０３及びポスト・カーソル１０５と夫々ほぼ同様である。窓関数４１１は、任意の数学的な関数であり、選択した区間（Interval）の外の値はゼロである。窓関数４１１は、任意の形状を取ることができ、２点破線で示されている。例として、窓関数４１１は、テューキー窓として描かれている。窓関数４１１は、信号パルス４１０と乗算できる。テューキー窓は、上部がフラットな窓関数であり、これによって、窓関数４１１を信号パルス４１０と乗算したときに、メイン・カーソル４０３の形状が保持される。

上述のように、窓関数４１１には、境界による区間（例えば、長さ）がある。これら境界を超えると、窓関数４１１の値は、ゼロに落ちる。窓関数４１１が、信号パルス４１０と乗算されると、信号パルス４１０の区間外の全ての部分は、ゼロと乗算されて、除去される。信号パルス４１０の残りの部分は、（例えば、テューキー窓のフラットな上部による）一定値と乗算され、これは、信号形状を歪ませることなく、信号パルス４１０をスケール調整（拡大又は縮小）する。続いて、信号パルス４１０の窓関数４１１の区間内の部分について、窓関数４１１の影響を補償するために、信号パルス４１０を再度スケール調整しても良い。しかし、信号パルス４１０の窓関数４１１の区間外の部分については、太線で示すように、除去される。プリ・カーソル４０１の部分及びポスト・カーソル４０５の大部分は、境界の外にあり、よって、信号パルスを窓関数と乗算したときに、除去される。これは、信号パルス４１０に由来するＩＳＩを制限する効果がある。

窓関数４１１は、信号パルス４１０の形状と長さに基づいて選択して良いことに注意されたい。例えば、信号パルス４１０は、線形パルス抽出によって抽出しても良い。窓関数４１１の長さは、信号パルス４１０の幅に基づいて設定しても良い。例としては、窓関数４１１を３ＵＩの幅として設定し、３ＵＩの境界の外のＩＳＩを排除しつつ、メイン・カーソルに加えて予期されるジッタをいくらか含むようにしても良い。これによって、３ＵＩの境界を越える全ての後続ビットに対して、信号パルス４１０がＩＳＩの影響を確実に与えないようになる。しかし、ジッタがほとんどない場合には、３ＵＩの境界を小さな個数（例えば、２ＵＩ）に調整しても良し、大きなジッタが存在する場合か、シンボル間の間隔がもっと大きい場合には、もっと大きな個数（例えば、４ＵＩ、５ＵＩなど）に調整しても良い。

図５は、窓関数４１１のような窓関数に従って決定しても良いＩＳＩイコライザを適用した後の例示的な信号のグラフ５００である。グラフ５００は、ＵＩ単位で、時間に対する電圧の関数として、第１パルス５０１及び第２パルス５０３を描いている。これらパルスの境を区別するため、第１パルス５０１は、標準的なレース・ウェイト（weight：重み付け）で描かれ、第２パルス５０３は、太線ウェイトで描かれている。第１パルス５０１は、時間的に第２パルス５０３に先行しており、また、パルス５０１及び５０３の両方は、ＩＳＩを生じるプリ・カーソル／ポスト・カーソルを除去するために、窓関数と乗算されている。図示されるように、第１パルス５０１は、第２パルス５０３に対する影響が、もしあるとしても制限され、その逆もまた同様である。このように、ＩＳＩは、窓関数を適用することによって制限（例えば、大幅に減少又は除去）される。

窓関数を適用することによって波形がイコライズされれば、ビット・シーケンスの限定的な長さを用いてジッタ測定が実行できる。更に、その結果は、ＩＳＩの影響を回避できる。例えば、窓関数から得られたターゲット・パルスが３ＵＩの長さの場合では、ジッタを決めるのに、４ビット長のシーケンスで十分なこともあろう。

図６は、窓関数４１１のような窓関数に従って決めることができる例示的なＩＳＩイコライザの周波数応答のグラフ６００である。グラフ６００は、ＩＳＩイコライザを適用した後の関数の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の変化の大きさ（magnitude：マグニチュード）を描いている。このＳＮＲの変化は、ギガ・ヘルツ（ＧＨｚ）単位の周波数に対するデジベル（ｄＢ）単位の大きさの変化として描かれている。図示のように、ＳＮＲの変化は、ＤＣから約１４ＧＨｚまで、ほぼゼロである。ＳＮＲの変化は、約２０ＧＨｚまでわずかに増加し、これを超えると、ＩＳＩイコライザは、ＳＮＲを大きく変化させる。結果として、本願で説明する例示的なＩＳＩイコライザは、約２０ＧＨｚまで信号ノイズを増加させることなく、ＩＳＩを制限するのに効果的である。２乗余弦法やＳパラメータ・ディエンベッドのようなＩＳＩを除去する他の方法は、２０ＧＨｚより下でＳＮＲを増加させることがあることに注意されたい。このように、ＩＳＩイコライザは、他のこのような機構よりも、ゼロから２０ＧＨｚのレンジにおいて、信号ノイズを増加させることなくＩＳＩを制限するのに、より効果的である。

図７は、窓関数４１１のような窓関数に基づいて生成されるＩＳＩイコライザのようなＩＳＩイコライザを生成するための例示的な試験測定システム７００のブロック図である。システム７００で生成されるＩＳＩイコライザは、グラフ６００で示されるような周波数応答を有するとしても良い。こうしたＩＳＩイコライザは、グラフ３００で示されるＰＡＭ４信号のような信号であって、グラフ１００や２００に示されるような信号パルスを含む信号に適用しても良い。こうしたＩＳＩイコライザは、グラフ５００に示すように、ＩＳＩを制限する。

試験測定システム７００は、ＩＳＩイコライザ７２２を生成して、波形データ（又は単に「波形」と呼ぶ）７６５に適用するよう構成されるオシロスコープ７２０を含む。ＩＳＩイコライザ７２２は、波形データ７６５に適用されて波形データ７６５のＩＳＩを制限（例えば、低減又は除去）し、正確なジッタ測定を支援できる任意の線形イコライザである。オシロスコープ７２０は、被試験デバイス（ＤＵＴ）７１０からの入力信号７６１を入力ポート７２７で受けて、Ａ／Ｄコンバータ７２５を利用して入力信号７６１をデジタル信号に変換し、このデジタル信号を波形データ７６５として波形メモリ７２３に蓄積するよう構成される。次いで、プロセッサ７２１は、ＩＳＩイコライザ７２２を生成して波形データ７６５に適用し、ＩＳＩを緩和する。得られる波形データ７６５は、制限されたＩＳＩを有し、エンド・ユーザに表示するために、表示装置７２９へも送られるようにしても良い。

ＤＵＴ７１０は、電気信号や光信号を使って伝達するよう構成される任意の信号源としても良い。例えば、ＤＵＴ７１０としては、電気的／光学的な伝送媒体を通じて、ＰＡＭ４信号のような信号を伝送するよう構成されたトランスミッタを含んでいても良い。ＤＵＴ７１０は、例えば、ＤＵＴ７１０が欠陥信号の伝送に関わっていると思われる場合の試験を目的としたり、新規設計されたＤＵＴ７１０のシグナリング精度を確認するために、オシロスコープ７２０に結合されても良い。場合によっては、入力信号７６１は、ＤＵＴ７１０内にあるようにして、信号プローブを使ってアクセスするようにしても良い。ＤＵＴ７１０は、ＤＵＴリンクを介してオシロスコープ７２０に接続されても良い。 例えば、ＤＵＴリンクは、電気伝導性ワイヤ、光ファイバ、信号プローブ、中間試験機器などを利用して、入力信号７６１をＤＵＴ７１０からオシロスコープ７２０へと伝送しても良い。

オシロスコープ７２０は、入力ポート７２７で入力信号７６１を受ける。入力ポート７２７は、例えば、信号プローブを受けるプラグのようなリンクを使って、ＤＵＴ７１０とインタフェースを持つように構成される。入力信号７６１は、時間に対して変動する量（例えば、電圧、電流など）を有する任意の連続的な信号である。オシロスコープ７２０には、更に、試験する信号を伝送する信号チャンネルがある。信号チャンネルは、入力ポート７２７から、オシロスコープ７２０のサンプリング回路へと伸びているとしても良い。また、オシロスコープ７２０には、信号チャンネルに沿って、Ａ／Ｄコンバータ７２５もある。Ａ／Ｄコンバータ７２５は、入力信号７６１をアナログ形式からデジタル形式へ（例えば、デジタル信号へ）と変換するよう構成される。Ａ／Ｄコンバータ７２５は、入力信号７６１を時間的に離散した複数時点においてサンプリングすることによって入力信号７６１をデジタル信号へ変換しても良く、これは、離散非連続信号を生じる。波形データ７６５は、時間的な離散時点間を補間することによって、デジタル信号表現として生成されても良い。

波形データ７６５は、更なる処理のために、波形メモリ７２３に記憶されても良い。波形メモリ７２３は、波形サンプルを記憶及び取り出すように構成された任意のメモリとすることができる。波形メモリ７２３は、Ａ／Ｄコンバータ７２５に結合され、デジタル信号を波形データ７６５として保存できる。波形メモリ７２３は、キャッシュ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ソリッド・ステート・ドライブなどで実現されても良い。波形メモリ７２３は、要求に応じて、波形データ７６５又はその一部分を、更なる処理のために、プロセッサ７２１へ転送しても良い。

プロセッサ７２１は、表示のために波形データ７６５を調整したり、波形データ７６５を所望のフォーマットに変換するように構成された任意の処理回路である。プロセッサ７２１は、ノイズ・フィルタ、補間回路、変換回路などの１つ又は複数の回路を使って実現されても良い。プロセッサ７２１は、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、汎用プロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はこれらの組み合わせで実現されても良い。プロセッサ７２１は、ＩＳＩイコライザ７２２を生成して波形データ７６５に適用し、信号ノイズやジッタに関する影響を最小としつつ、ＩＳＩを緩和するのに利用されても良い。プロセッサ７２１は、本願で説明する方法８００のような任意の方法を実現できる。

処理の後、得られた制限されたＩＳＩを有する波形データ７６５や関連するフィルタ、中間計算結果は、ユーザに表示するために、プロセッサ７２１から表示装置７２９へと送られる。表示装置７２９は、視覚的な形態で情報を出力するよう構成された任意の装置である。例えば、表示装置７２９としては、デジタル・ディスプレイ、陰極線管、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、プラズマ・スクリーン・ディスプレイなどを含んでも良い。表示装置７２９は、波形データ７６５を表示するための１つ以上のグラチクル（graticules）を含んでも良い。表示装置７２９は、オシロスコープ７２０中に含まれても良いし、オシロスコープ７２０からのデータを汎用コンピュータを介して受ける、独立した表示装置（例えば、モニタ）であっても良い。表示装置７２９は、時間領域の波形データ７６５、周波数領域の波形データ７６５、ジッタ測定値のような測定結果や任意の中間データを含む多種多様なデータを表示しても良い。オシロスコープ７２０は、当業者には理解されるように、信号の波形を捕捉して表示するための他の構成要素を含んでも良いことに注意すべきである。そのような構成要素は、明確化のために、示されていないことが理解されよう。

ここで、システム７００を使用してＩＳＩイコライザ７２２を生成して適用する処理を説明する。入力ポート７２７を使って入力信号７６１を受ける。次に、入力信号７６１は、Ａ／Ｄコンバータ７２５による入力信号を表す波形データ７６５に変換される。続いて、波形データ７６５は、波形メモリ７２３に記憶される。プロセッサ７２１は、波形データ７６５から信号パルス４１０のような信号パルスを抽出する。信号パルスは、線形パルス抽出のような処理によって波形データ７６５から抽出できる。線形パルス抽出は、多数のパルス及び信号値変化／パルス（例えば、ＰＡＭ４信号のような）を含む波形データ７６５から単一の信号パルスのパルス応答を抽出するメカニズムである。次に、プロセッサ７２１は、信号パルスの形状に基づいて窓関数４１１のような窓関数を選択する。上述のように、信号パルスのメイン・パルスの幅／長さに基づいて、窓関数に長さＮを割り当てても良く、ここでＮは、信号パルスのメイン・パルスの長さである。例えば、窓関数には、サンプリングするときに、入力信号７６５に適用される３タップ・トランスミッタ・イコライザに対応して、３ＵＩの初期設定（デフォルト）の長さが割り当てられても良い。３タップ・トランスミッタ・イコライザは、１プリ・カーソル・タップ、１メイン・カーソル・タップ及び１ポスト・カーソル・タップを有することがあり、よって、Ｎを３に設定しても良い。シンボル／ビットは、ＵＩ毎に値が変化することがあるので、こうした長さを３ビット期間と呼ぶこともできる。、ＩＳＩを一層除去したり、ジッタを少なめに排除するように、ユーザの入力によって、希望に応じて、窓関数の長さも変化させて良い。例えば、窓関数には、希望に応じて、２、４、６、７などのビット期間／ＵＩの長さが割り当てられても良い。窓関数は、信号パルスの形状に基づいて、及び／又は、ユーザの入力に基づいて、選択されても良い。例えば、ＩＳＩを制限するときに、もしユーザがパルスのメイン・カーソルの変更を回避したいなら、テューキー窓のような、ほぼ矩形の窓関数形状を選択しても良い。しかし、希望に応じて、他の多数の窓関数形状を利用しても良い。

次いで、プロセッサ７２１は、窓関数を波形データ７６５に適用して窓関数の窓の外のＩＳＩを除去しても良い。プロセッサ７２１は、マルチ・ステップ処理で窓関数を波形データ７６５に適用しても良い。プロセッサ７２１は、最初に、窓関数を信号パルスに適用してターゲット・パルスを得る。例えば、グラフ４００で示すように、ポイント毎の乗算を利用して、窓関数を信号パルスに適用しても良い。プロセッサ７２１は、次いで、抽出した信号パルスと畳み込み積分（convolution）をしたときにターゲット・パルスを生じるＩＳＩイコライザ７２２を生成する。続いて、プロセッサ７２１は、ＩＳＩイコライザ７２２を波形データ７６５の全体に適用しても良い。数学的に言えば、ＩＳＩイコライザ７２２は、以下の数式１に従って生成できる。

数式１
ｈ_{オリジナル}＊ｈ_{イコライザ}＝ｈ_{ターゲット}

ここで、ｈ_{オリジナル}は信号パルスを表し、ｈ_{イコライザ}は線形イコライザを表し、ｈ_{ターゲット}はターゲット・パルスを表し、＊は畳み込み積分演算子（convolution operator）を表す。数式１を解くことによって、特定の波形データ７６５に関するＩＳＩイコライザ７２２が生成される。例えば、数式は、最小平均二乗（Least Mean Squares：LMS）処理を利用して解くことができる。

プロセッサ７２１によってイコライザ処理した波形が得られれば、数を制限したビット・シーケンスを用いて、非相関ジッタ測定を実行できる。例えば、もしＮ＝３なら、非相関ジッタを正確に求めるのに、長さ４のビット・シーケンスを用いても良い。こうしたビット・シーケンスは、そのビット・シーケンスが２レベルの１ビットを有し、これに２レベルの２ビットが続く場合に利用しても良い。上述の処理は、ジッタを決定する他のアプローチに対して、いくつか有利な点がある。１例としては、ＩＳＩイコライザ７２２がＩＳＩを制限することで、ＩＳＩなしでジッタ測定を実行できることである。グラフ１００に示すように、ポスト・カーソルは、６ＵＩを超えることがあるので、他のアプローチでは、ＩＳＩの除去を保証できない。また、ＩＳＩイコライザ７２２は、Ｎ個のＵＩ内に信号パルスの形状を大部分保つ。比較して、２乗余弦アプローチやＳパラメータ・ディエンベッド・アプローチは、オリジナルのパルスに関係ないイコライザ処理ターゲットを利用することがある。結果として、オリジナル・パルスがイコライザ・ターゲットと異なる場合、こうしたイコライザは、波形を大幅に変更することがある。こうした他のイコライザのジッタに対する影響は、こうした影響が多くの要因に依存するので、定量化するのが難しい。このような他のアプローチの危険の１つは、ノイズを増加させ、エッジのスロープを変更することである。こうしたノイズは、エッジ・スロープによって、ジッタに変換される。例えば、２乗余弦イコライザには、その信号帯域幅内に上向きのスロープがあり、これは、デジタル信号が高い周波数ほど（例えば、２０ＧＨｚより上）エネルギーが少ない傾向にあるので、こうしたイコライザがＳＮＲを悪化させることを示す。比較して、ＩＳＩイコライザ７２２は、グラフ６００に示すように、比較的フラットな周波数応答を有し、よって、ＳＮＲに対する影響が小さい。

更に、ＩＳＩを最小化するのに、４レベル１ビットで、これに２レベル２ビットが続く６ビット長のシーケンスに対するジッタ測定を利用するアプローチに比較して、ＩＳＩイコライザ７２２の適用によって、より速いジッタ測定が可能になる。こうしたシーケンスは、擬似ランダム・バイナリ・シーケンス（ＰＲＢＳ１３Ｑ）データ・パターンとして知られる、ある電気通信（テレコミュニケーション）製品を試験するための標準化されたデータ・パターンから取られる。この例では、ＩＳＩイコライザ７２２によって、ジッタ測定において、単一の６ビット長シーケンスの代わりに、ＰＲＢＳ１３Ｑに由来するいくつかの４ビット長シーケンスを利用可能になる。ＰＲＢＳ１３Ｑは、上述のように、４レベル１ビットで、これに２レベル２ビットが続く６ビット長シーケンスよりも、４ビット長シーケンスをより多数利用する。ＰＲＢＳ１３Ｑデータ・パターンについては、ＩＳＩイコライザ７２２を適用した後、６ビット・シーケンスの代わりに、４ビット長シーケンスを利用することで、測定時間が３０倍低減する。これによって、ジッタ測定は、１時間の代わりに、２分で完了できるようになる。

図示するように、ＩＳＩ制限イコライザ（例えば、ＩＳＩイコライザ７２２）は、より正確なジッタ測定を提供する効果的なアプローチである。こうしたイコライザは、イコライザがＩＳＩを制限した後に、より短いビット・シーケンスの利用を可能にすることで、ジッタ測定の測定速度を改善する。これは、リアルタイム・オシロスコープにおいて、適切な時間で、正確なジッタ測定を行うことを可能にする。また、このアプローチは、イコライザ処理の後に、メイン・パルスの形状を保持する。

図８は、例えば、試験測定システム７００を用いてＩＳＩイコライザ７２２を生成して適用するような、ＩＳＩイコライザを生成して適用する例示的な方法８００のフローチャートである。ブロック８０１では、入力信号を表す波形を入力ポートから受けるか、メモリから取得する。波形は、上述のように、プロセッサによって利用されても良い。ブロック８０３では、パルス又はパルス応答が波形から抽出される。パルス／パルス応答は、プロセッサが、例えば、線形パルス抽出によって抽出しても良い。ブロック８０５では、パルスの長さＮが決定される。パルスの長さに基づいて、長さＮの窓関数が選択される。更に、パルス応答の形状に基づいて又はユーザ入力に基づいて、窓関数の形状が選択されても良い。上述のように、実施例によっては、３ビット期間（例えば、３ＵＩ）の長さが窓関数に割り当てられても良い。また、実施例によっては、窓関数は、テューキー窓として選択されても良い。ブロック８０９では、窓関数をパルス応答に適用して、ターゲット・パルスを得る。窓関数は、ポイント毎の乗算を利用することによって、信号パルスに適用されても良く、これは、窓関数の範囲の外の全ての値をゼロで乗算し、これによって、これらを除去する。ブロック８１１では、ＩＳＩイコライザ７２２のような線形イコライザが算出される。線形イコライザは、パルス応答と畳み込み積分されたときに、ターゲット・パルスを生じるフィルタである。線形イコライザは、上述のように、数式１に従ってＬＭＳ処理によって算出されても良い。ブロック８１３では、線形イコライザが波形に適用される。これは、窓関数に関連する窓の外のＩＳＩを除去する効果がある。

図９は、ＩＳＩイコライザを適用していない、入力信号７６１のような信号に関するアイ・ダイアグラム９００である。アイ・ダイアグラム９００は、入力信号中の様々なビット遷移パターンに関するプリ・カーソル９０１、メイン・カーソル９０３及びポスト・カーソル９０５を示し、これらの全ては、単一のグラフ上に温度マップとして重ねられている。プリ・カーソル９０１、メイン・カーソル９０３、ポスト・カーソル９０５は、プリ・カーソル１０１、メイン・カーソル１０３及びポスト・カーソル１０５と関連している。

図１０は、ＩＳＩイコライザ７２２のようなＩＳＩイコライザを適用した、入力信号７６１のような信号に関するアイ・ダイアグラム１０００である。アイ・ダイアグラム１０００は、グラフ９００とほぼ同様にして、入力信号中の様々なビット遷移パターンに関するプリ・カーソル１００１、メイン・カーソル１００３及びポスト・カーソル１００５を示す。グラフ９００をグラフ１０００に対して比較すればわかるように、ＩＳＩイコライザは、信号パルスのラインを細くし、これによって、メイン・カーソル９０３に対して、メイン・カーソル１００３中に、より広い暗い空間を形成する。このように、ＩＳＩイコライザは、パルスのメイン・カーソル周辺の信号の明瞭性を増加させる。更に、プリ・カーソル１００１及びポスト・カーソル１００３のラインは、プリ・カーソル９０１及びポスト・カーソル９０３よりも、大幅に薄く／窮屈になっている。これは、ＩＳＩイコライザを利用した場合、信号のプリ・カーソル及びポスト・カーソル部分に対するＩＳＩの影響が実質的に減少することを示している。このように、ＩＳＩイコライザは、信号から大幅な量のＩＳＩを除去し、これによって、非相関ジッタの測定を大幅に簡単に、そして、より正確にする。

本発明の実施例は、特に作成されたハードウェア、ファームウェア、デジタル・シグナル・プロセッサ又はプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作できる。本願における「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ及び専用ハードウェア・コントローラ等を意図する。本発明の態様は、１つ又は複数のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）又は他のデバイスによって実行される、１つ又は複数のプログラム・モジュールなどのコンピュータ利用可能なデータ及びコンピュータ実行可能な命令で実現できる。一般に、プログラム・モジュールとしては、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含み、これらは、コンピュータ又は他のデバイス内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを実行するか、又は、特定の抽象データ形式を実現する。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク、光ディスク、リムーバブル記憶媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶しても良い。当業者には理解されるように、プログラム・モジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせられるか又は分散されても良い。更に、こうした機能は、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのようなファームウェア又はハードウェア同等物において全体的又は一部を具体化できる。特定のデータ構造を使用して、本発明の１つ以上の態様をより効果的に実施することができ、そのようなデータ構造は、本願に記載されたコンピュータ実行可能命令及びコンピュータ使用可能データの範囲内と考えられる。

本願発明の態様は、様々な変更及び代替形態で動作する。特定の態様は、図面に例として示されており、詳細に説明した。しかしながら、本願に開示された実施例は、説明を明確にする目的で提示されており、明示的に限定されない限り、開示される一般的概念の範囲を本願に記載の具体例に限定することを意図していない。このように、本開示は、添付の図面及び特許請求の範囲に照らして、記載された態様のすべての変更、均等物及び代替物をカバーすることを意図している。

明細書における実施形態、態様、実施例などへの言及は、記載された項目が特定の特徴、構造又は特性を含み得ることを示す。しかしながら、開示される各態様は、そうした特定の特徴、構造又は特性を含んでいても良いし、必ずしも含んでいなくても良い。更に、このような言い回しは、特に明記しない限り、必ずしも同じ態様を指しているとは限らない。更に、特定の態様に関連して特定の特徴、構造又は特性が記載されている場合、そのような特徴、構造又は特性は、そのような特徴が他の開示された態様と明示的に関連して記載されているか否かに関わらず、そうした他の開示された態様と関連して使用しても良い。

開示された態様は、場合によっては、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの任意の組み合わせで実現されても良い。開示された態様は、１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る１つ又は複数のコンピュータ可読媒体によって運搬されるか又は記憶される命令として実現されても良い。そのような命令は、コンピュータ・プログラム・プロダクトと呼ぶことができる。本願で説明するコンピュータ可読媒体は、コンピューティング装置によってアクセス可能な任意の媒体を意味する。限定するものではないが、一例としては、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体を含むことができる。

コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報を記憶するために使用することができる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、コンピュータ記憶媒体としては、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ又はその他のメモリ技術、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）又はその他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又はその他の磁気記憶装置、及び任意の技術で実装された任意の他の揮発性又は不揮発性の取り外し可能又は取り外し不能の媒体を含んでいても良い。コンピュータ記憶媒体としては、信号そのもの及び信号伝送の一時的な形態は排除される。

通信媒体は、コンピュータ可読情報の通信に利用できる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、通信媒体には、電気、光、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、音又はその他の形式の信号の通信に適した同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、空気又は任意の他の媒体を含むことができる。

開示された主題の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。

加えて、本願の記述は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例の状況において開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例の状況においても利用できる。

また、本願において、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。

説明の都合上、本発明の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されるべきではない。

７００ 試験測定システム
７１０ 被試験デバイス（ＤＵＴ）
７２０ オシロスコープ
７２１ プロセッサ
７２２ ＩＳＩイコライザ
７２５ Ａ／Ｄコンバータ
７２７ 入力ポート
７２９ 表示装置
７６１ 入力信号
７６５ 波形データ

Claims (5)

1. 入力信号を受ける入力ポートと、
   上記入力信号を表す波形用の波形メモリと、
   該波形メモリに結合されたプロセッサと
   を具え、
   該プロセッサが、
   上記波形から信号パルスを抽出し、
   時間領域において、該信号パルスの形状に基づいて整数個のユニット・インターバルの幅を有する窓関数を選択し、
   上記信号パルスに上記窓関数を適用して、上記窓関数の窓の外のシンボル間干渉（ＩＳＩ）を除去するよう構成される
   試験測定システム。
2. 上記プロセッサは、
   上記窓関数を上記信号パルスに適用してターゲット・パルスを取得し、
   上記信号パルスと畳み込み積分されたときに上記ターゲット・パルスを生じる線形イコライザを生成し、
   該線形イコライザを上記波形に適用することによって、
   上記窓関数を上記信号パルスに適用する請求項１の試験測定システム。
3. メモリから信号を表す波形を取得する処理と、
   プロセッサによって上記波形から信号パルスを抽出する処理と、
   上記プロセッサによって時間領域において上記信号パルスの形状に基づいて整数個のユニット・インターバルの幅を有する窓関数を選択する処理と、
   上記窓関数の窓の外のシンボル間干渉（ＩＳＩ）を除去するために、上記プロセッサによって上記窓関数を上記信号パルスに適用する処理と
   を具える波形処理方法。
4. 上記窓関数を上記信号パルスに適用してターゲット・パルスを取得し、
   上記信号パルスと畳み込み積分されたときに上記ターゲット・パルスを生じる線形イコライザを生成し、
   該線形イコライザを上記波形に適用することによって、
   上記窓関数が上記信号パルスに適用される請求項３の波形処理方法。
5. 試験測定システムのプロセッサによって実行されたときに、上記試験測定システムに、請求項３又は４の方法を実行させるコンピュータ・プログラム。
   

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