[发明专利]基于频谱分析的串行数据抖动测量设备和方法

说明书

                              发明领域

本发明总体上涉及抖动测量领域，具体来说，涉及在用实时数字存储示波器进行测试的过程中，测量信号中的抖动设备和方法。

本申请要求来自序列号为60/298,582，标题为“串行数字抖动分析：用频谱方法分解抖动”，由Ward等人于2001年6月15日提交，并且指定给与与本申请相同的代理人的美国临时申请的优先权。

                            发明背景

抖动是本领域众所周知的术语，用于指信号中某一事件的理想定时的偏差。抖动导致数据位序列中的有效边缘与它们的理想位置不一致。在现代串行数字通信系统中，串行数据的时钟通常不随着数据一起发送，因此抖动可能引起接收端的数据错误。因此，在实验中确定可能出现在信号中的抖动的量和类型是非常重要的。关于这一点，注意到抖动包括两种不同的类型，即确定性抖动(DJ)和随机抖动(RJ)。随机抖动(RJ)在振幅上无界并且假设为高斯型。相反，确定性抖动不是随机的，振幅有界，并且包括码间干扰(ISI)、占空比畸变(DCD)以及周期性抖动(PJ)等。注意，码间干扰(ISI)在本领域中还称为数据相关抖动(DDJ)。

ISI是由时间差引起的数据相关确定性抖动，该时间差是当从不同的地点按照位序列(即符号)开始时，一个信号到达接收器阈值所需要的时间差。DCD是在类似时钟的位序列中逻辑“1”脉冲的平均脉冲宽度与逻辑“0”脉冲的平均脉冲宽度相比较的差值。PJ的特征是边缘转换次数以与数据速率无关的频率周期性变化。所测量的每个时序数据符号转换的时间点与标称的符号转换时间之间的带有符号的差异称做时间间隔误差(TIE)。

在串行数据通信链中，RJ和DJ进行不同的积累。如果可以得到表示这两种抖动各自的特征的参数，则可以对位误差率(BER)进行估算。因此，期望能够测量这两种抖动。遗憾的是，由于两种抖动总的相互混在一起并且表现为“总抖动”，人们不能简单地选择测量两种抖动中的一种。在估算它们的参数之前，必须将两类抖动分开。

美国专利No.6,356,850 B1(Wistrup等人)披露了一种基于使用解除保险系统(arming system)的时间间隔分析器(TLA)的抖动分离和参数估算的设备和方法。遗憾的是，利用解除保险系统的TLA不适用于结合进没有解除保险系统的示波器。因此，现有的示波器只能显示总抖动。需要解决用示波器测量RJ和DJ的问题。

                             发明概述

基于频谱分析的抖动分离设备和方法，利用确定性抖动和随机抖动的频谱特性，分离确定性抖动和随机抖动。确定性抖动表现出一种脉冲频谱，而随机抖动表现出一种宽而平的频谱。对信号的时域直方图和频域直方图进行研究，从而获得抖动的分量。根据抖动分离的结果执行位误差率估算。

                      附图说明

图1为本发明的实施例的图形描述；

图2示出了用于测量数据时间间隔误差(TIE)的程序；

图3示出了有助于理解图2的程序的波形；

图4示出了有助于理解本发明的一个波形和三条曲线；

图5为示出了的根据本发明的分离DJ/RJ的流程图；

图6示出了总抖动(TJ)频谱中的DJ和RJ的不同特性；

图7示出了DJ和RJ的频谱；

图8为示出了根据本发明的ISI、DCD和PJ分离流程图；

图9为示出了根据本发明计算位误差率(BER)的流程图；

图10示出了对一组TIE测量值的规一化直方图与按照本发明再现的规一化直方图之间的比较；以及

图11为有助于理解本发明的浴盆曲线的图形。

                         实施例详述

在典型的抖动测量顺序中，采集波形并且将其存储在数字存储示波器的存储器中。从波形中可以测出总抖动。最有可能估算的抖动测量是时钟或数据的时间间隔误差(TIE)，因此，第一个处理步骤是测量TIE。然后，希望将DJ与RJ分离，并且如果可能，将DJ分解为它的ISI、DCD和PJ分量。一旦知道了单独的DJ和RJ分量，则可以得到所谓的“浴盆曲线”。从浴盆曲线中，可以直接读出对应于给定的眼图张开度的位误差率。在图1中以图形的形式描述了这一系列步骤。