Măsurarea jitterului este, probabil, una dintre cele mai dificile și mai interesante probleme ale comunicării digitale.
Jitterul de sincronizare, sau pur și simplu bruiajul, se numește modularea fazei parazitare a semnalului de ceas. Se poate de asemenea spune că bruiajul este abaterea momentelor de înclinare de la pozițiile lor ideale.
Prea mult jitter uneori cauzează erori suplimentare în semnalul digital sau chiar încalcă sincronizarea acestuia. Cauzele posibile sunt:
- modularea fazei parazitare în generatoarele de ceasuri;
- efectul de zgomot și interferența asupra circuitului de sincronizare din receptor;
- schimbați lungimea căii de transmisie;
- modificarea vitezei de propagare;
- Doppler trecerea de la obiecte în mișcare;
- primirea neregulată a informațiilor cronice etc.
Există multe tipuri de jitter care corespund unui număr atât de mare de posibile cauze.
Jitterul total (Total Jitter, TJ) constă în jitter aleator (Rand Jitter, RJ) și jitter sistematic (regulat) (Jitter Deterministic, DJ).
Randamentul jitter RJ are o funcție Gaussian densitate de probabilitate și este caracterizat de doi parametri: valoarea medie și abaterea medie pătrată a rădăcinii. Cu această funcție PDF, jitterul aleator poate avea o amplitudine arbitrar de mare.
Jitterul de acest tip este măsurat atât în amplitudinea UIp-p (mai precis, valorile "peak-peak"), cât și în valorile UIRMS rms. Pentru jitter cu o densitate de probabilitate Gaussiană similară zgomotului alb, UIp-p = (5 × 10) UIRMS. Pentru jitter sinusoidal, raportul dintre acești parametri este 2 = 2 = 2,83.
Jitterul sistematic DJ diferă de funcția de distribuție a densității de probabilitate Gaussian și de amplitudinea limitată și include un număr de jitter:
- Jitter periodic, PJ, denumit uneori SJ sinusoidal;
- în funcție de semnalul de informații (date) (Data Depending Jitter, DDJ);
- durata ciclului (Distorsiunea ciclului de funcționare, DCD);
- algoritmic (Jitter algoritmic, AJ).
Principalele cauze ale jitterului periodic PJ sunt interferențele de la posturile de radio locale sau de la comutarea în rețeaua de curent înalt. De asemenea, rezultă din funcționarea instabilă a sistemelor cu buclă blocată în fază (PLL).
Jitterul periodic poate fi descompus într-o serie Fourier și reprezentat ca un set de sinusoide, așa că uneori se numește sinusoidal. Prin definiție, jitterul periodic nu este corelat cu nici un semnal de date repetat periodic. Acest lucru este diferit de jitterul DDJ, care este discutat mai jos.
Jitterul, în funcție de semnalul de informație DDJ, rezultă din interferența intersymbol (Interferența intersymbol, ISI) a impulsurilor învecinate. Caracteristica acestor distorsiuni și, în consecință, a jitterului corespunzător va depinde de tipul specific al secvenței digitale.
Jitterul duratei ciclului caracterizează abaterea duratei impulsului de ceas de la valoarea sa nominală. În practică, acest lucru se manifestă în diferite durate ale biților zero și unici și este rezultatul unei înclinații diferite a muchiilor de frână și de urmărire ale impulsului de ceas.
Jitterul JJ algoritmic apare datorită caracteristicilor fundamentale ale unui anumit DSP. Deci, în DSP-urile plesiochronous, jitterul de egalizare digitală și timpul de așteptare (JS) este un exemplu de jitter algoritmic. Apare din cauza întârzierii variabile a operației de umplere bit atunci când multiplexarea și demultiplexarea fluxurilor digitale. Faptul este că decizia privind necesitatea alinierii poate fi luată oriunde în bucla, iar operația însăși este efectuată cu o întârziere variabilă și numai la un anumit punct din bucla. Mapping Jitter are exact aceeași natură atunci când alocă semnale PDH component (tributary) în module de transport sincron SONET / SDH utilizând operația de aliniere digitală.
În sistemele SONET / SDH, jitterul algoritmic al pointerului (Pointer Jitter) apare atunci când compensarea nediscriminatorie a rețelei este compensată de mecanismul Pointers. Când acest lucru are loc introducerea sau eliminarea unuia pointer octet (pointer offset), care indică apariția jitter cu amplitudinea intervalelor opt unități (Unitatea Interval, UI), fiecare dintre acestea fiind egal cu timpul necesar pentru a transmite un bit de informație.
Jitterul este caracterizat prin amplitudine și frecvență. Fluctuațiile unei faze cu o frecvență mai mare de 10 Hz sunt denumite jitter, iar fluctuațiile cu o frecvență de până la 10 Hz inclusiv sunt numite vandere. În literatura tehnică internă, bruiajul corespunde cu termenul "jitter fază" și cu "răsturnarea de fază" a frecvenței ceasului.
Distanța dintre valorile jitter maxim și minim este denumită amplitudinea jitterului și este măsurată în intervale de unități (Intervalul unității, interfața UI). Un UI corespunde unei perioade de ceas.
Măsurarea rătăcirii se face în unități absolute de timp și necesită o sursă exactă de frecvență a ceasului și durează destul de mult timp. Caracteristica de bază a unei rătăciri este o eroare de interval de timp (TIE) - o abatere (abatere) a frecvenței ceasului de la frecvența sursei de referință. TIE constituie baza de calcul a celorlalți doi parametri Wander: eroarea de timp maxim intervalul (eroare maximă tolerabilă Interval, MTIE) și deviația de timp (Time Abaterea, TDEV), primul dintre care este un criteriu pentru evaluarea pe termen lung, iar al doilea - ceas de stabilitate pe termen scurt. Curbele TDEV sunt utilizate pentru a estima parametrii generatorului.
Dacă sursa de ceas de referință nu este disponibilă, pentru a estima rătăcirea, se utilizează parametrul relativ (eroarea maximă de timp relativă maximă, MRTIE). În acest caz, offsetul de frecvență inevitabil este suprapus pe parametrul MTIE. Prin urmare, atunci când se măsoară MRTIE, decalajul de frecvență corespunzător este scăzut din rezultatul măsurătorilor MTIE.
Caracteristica comparativă a jitterului și rătăcirii este dată în tabelul 1.
Tabelul 1. Caracteristicile comparative ale jitterului și rătăcirii.
Fiecare dispozitiv digital se caracterizează printr-o funcție de transfer de jitter (JTF) sau câștig de jitter (Jitter Gain, JG) și este raportul jitter la ieșire până la jitter la intrare.
Funcția de transfer JTF este deosebit de importantă pentru o estimare a calității regeneratoarelor. Scopul acestor măsurători - evaluarea inserție regenerator câștig bruiaj, care nu ar trebui să fie mai mare decât valoarea admisibilă, și determinarea frecvenței de tăiere (Cut Off Frecventa, COF), din care atenuarea începe să facă regenerator bruiaj.
Formula funcției de transfer este: H (f) = 20 lg (Jitter de ieșire / Jitter de intrare), unde Jitterul de ieșire și jitterul de intrare reprezintă amplitudinile jitterului la ieșire și respectiv la intrare.
Un alt parametru important este așa-numita "tolerabilitate" a jitterului (Jitter Tolerance, JT). Caracterizează capacitatea dispozitivului testat de a absorbi bruiajul în funcție de frecvență.
Pentru toate tipurile de interfețe, sunt prevăzute modele de toleranță speciale în ierarhiile DSP, unde valorile admisibile de jitter și rătăcire la intrarea dispozitivului sunt limitate. Valoarea bruiajului permisă nu trebuie să genereze erori sau să încalce sincronizarea semnalului digital. Una dintre aceste șabloane pentru interfața de 2048 Kbit / s este prezentată în figură.
Ca semnal de încercare, pentru determinarea modelului de mai sus, este utilizată o secvență PRBS (215-1) pseudo-aleatoare cu modularea fazei printr-un semnal sinusoidal. Când găsiți jitterul măsurat în cadrul șablonului, dispozitivul corespunzător nu va introduce erori în semnalul digital. Rețineți că în axa stângă a ordinelor sunt unitățile absolute ale timpului în care se măsoară rătăcirea, iar în dreapta - intervalele unitare relative UI, care permit măsurarea jitterului.