С.А. Смагин г. Пенза, ПГУ
реклама
С.А. Смагин ОЦЕНКА ФАЗОВОГО ДЖИТТЕРА ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ НЕ СМЕЖНЫХ ИНТЕРВАЛОВ г. Пенза, ПГУ Согласно стандарту [1] определение помехи в канале передачи данных делятся на 2 категории: джиттер – высокочастотная составляющая и вандер – низкочастотная составляющая. В настоящее время с ростом скорости передачи информации все более актуальной становится выделение вандера. В работе предложен метод выделения низкочастотной компоненты помехи из реализации сигнала полученной в результате измерения параметров временных интервалов тактов передачи информации. [2] На рисунке 1 показан идеальный период информационного импульса по сравнению с импульсом с фазовым отклонением. Разница между этими двумя импульсами представляет собой ошибку временного интервала (TIE), которая является основой для всех измерений джиттера и вандера. Исходя из всего вышесказанного, фазовый джиттер J Ф можно определить как разницу между значением периода идеального импульса и измеренного значения периода сигнала. J Ф i = TРЕАЛ i − Т , где J Ф i - фазовый джиттер; TРЕАЛ i - значение периода i -го измерения; T - значение идеального периода. СИ T вх T вх T вх T вх T вх T вх T вх T вы х T вых T вых T вых T вых T вых T вы х T T реал Рисунок 1. Период идеального информационного импульса T , период импульса с фазовым отклонением TРЕАЛ . Интервальным джиттером называют отклонение периода одного периода информационного импульса TИМП от идеального значения периода T . Интервальным и фазовый джиттер связаны между собой следующим соотношением: J Ф = ∑ J ИНТ Не сложно вывести формулу расчета значений интервального джиттера из фазового джиттера. i −1 J ИНТ i = J Ф i − ∑ J ИНТ j =0 j При измерениях в каналах передачи данных из-за высокой скорости передачи данных очень сложно обеспечить измерение длины каждого информационного импульса. Применение нашла схема с измерениями смежных интервалов с пропусками. [5] Данная статья посвящена выделению джиттера при измерении не смежных интервалов. Возможности восстановления и дальнейшее использование модели джиттера, полученной при данном способе измерения, рассмотрена в [6]. СИ T вх T вх T вх T вх T вы х T вых T T реал T вых T вы х Рисунок 2 Структура измеряемых импульсов при измерении не смежных интервалов. Особенностью данного измерения является то, что на выходе измерения мы получаем мгновенный джиттер. J i = T − TИМП i , где TИМП i - период i -го информационного импульса; T - длина идеального импульса.[2,3] Полученный в результате обработки данных джиттер необходимо разложить системный и случайный джиттер. Для такого выделения системного джиттера предполагается использовать аппарат «Гусеница», к достоинствам которого можно отнести адаптивность метода к исследуемым данным и минимальный объем исходных данных, необходимых для построения модели [4]. Для построения модели описывающей исходный сигнал, необходимо выполнить интерполяцию значений джиттера для всех тактовых интервалах. Возможны следующие варианты: интерполяция измеренных значений на пропущенные интервалы с последующей фильтрации; фильтрация полученного ряда измерений с последующей интерполяцией. i N Пусть Fi = T0 + 0.1sin( P * 2π * ) + δ ., где T0 = 10 - период идеального импульса; P - количество измеренных периодов; N - число измерений в эксперименте; i - номер измерения, 1 ≤ i ≤ N ; δ - белый шум с M = 0 , D = 0.2 . На рисунке 3 а приведен график полученного временного ряда, содержавшего интерполированные значения на пропущенных интервалах; б – временной ряд единичных измерений без интерполяции. а б Рисунок 3. Графики значений временного ряда. а) ряд данных интерполированных на пропущенные интервалы до фильтрации; б) ряд данных не интерполированных на пропущенные интервалы до фильтрации Проведя фильтрацию Гусеницей, мы получаем следующие значения первых 2-х главных компонент (Таблица 1.). Ниже приведены графики восстановленный значений функций рисунок [4]. Оставшаяся часть ряда представляет собой белый шум. Этот вопрос был рассмотрен мною в моей работе [5]. б) а) Длина окна L = 32 в) г) Длина окна L = 64 е) д) Длина окна L = 128 Рисунок 2.4.12. Графики восстановленных значений при различных способах формирования исходных данных. Левый столбец способ 1, правый – способ 2. Таблица 1. Значения Главных компонент гусеницы при восстановлении сигнала. №,L 32 а 64 б а 128 б а б 1 21,481 8,759 15,112 7,194 8,735 6,139 2 11,260 8,574 6,887 7,093 8,532 6,032 СКО 0,007593 0,002374 0,003863 0,00126 0,002404 0,00051 Сравнивая оба эти способа обработки полученного сигнала можно сказать, что при первом способе вместе с полезным сигналом интерполируется белый шум, что негативно сказывается на результатах обработки данных с помощью Гусеницы и приводит к значительным ошибкам в восстановлении сигнала. Данные ошибки можно уменьшить, увеличив длину окна «Гусеницы» и вычислительную мощность системы, которая занимается обработкой сигнала. В связи с этим предпочтительным является второй вариант обработки данных, при котором сначала отсекается «белый шум», а потом полученные данные интерполируются на пропущенные интервалы. Также к плюсам второго варианта обработки данных можно отнести то, что для получения данных аналогичных первому способу обработки необходима гусеница с меньшей длиной окна, а следовательно для получения результата необходимо затрачивать меньшие вычислительные мощности по сравнения с первым способом обработки данных. Список литературы. 1. Бакланов И. Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. Москва: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998, 140 с. 2. Дятлов Л.Е., Коннов Н.Н., Гурин Е.И. Измерение джиттера цифровых систем передачи // Труды V Международной научно-технической конференции "Новые информационные технологии и системы" - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. 3. Гурин Е. И. Построение быстродействующих высокоточных преобразователей временных интервалов с использованием ускоренной нониусной интерполяции // Автометрия, 1999. N 3 4. Голяндина Н.Э. Метод «гусеница» - SSA: анализ временных рядов: // Учеб. Пособие. СПб., 2004 5. Н.Н Коннов, С.А. Смагин Выделение неслучайных компонент джиттера с использованием алгоритма «Гусеница». // Новые информационные технологии и системы: Труды VIII Международной научно-технической конференции. – Пенза, ПГУ, 2008 г. С. 197 – 200 6. С.А. Смагин Выделение фазовых искажений сигнала в каналах чтения/записи НМД. // Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании. – Рязань, РГРУ, 2009 г. с. 379-381.
