Jitter - Jitter

"Wander" omdirigerer her. For andre anvendelser, se Wander (disambiguation) og Jitter (disambiguation) .

I elektronik og telekommunikation , jitter er afvigelsen fra sande periodicitet en formentlig periodisk signal , ofte i forhold til en reference clock-signal . I applikationer til gendannelse af ur kaldes det timing jitter . Jitter er en væsentlig og normalt uønsket faktor i designet af næsten alle kommunikationslink .

Jitter kan kvantificeres i de samme termer som alle tidsvarierende signaler, f.eks. Rod-middelkvadrat (RMS) eller forskydning fra top til top . Som andre tidsvarierende signaler kan jitter også udtrykkes i spektral densitet .

Jitterperiode er intervallet mellem to gange med maksimal effekt (eller minimal effekt) af en signalkarakteristik, der varierer regelmæssigt med tiden. Jitterfrekvens , den mere hyppigt citerede figur, er dens inverse. ITU-T G.810 klassificerer jitterfrekvenser under 10 Hz som vandring og frekvenser ved eller over 10 Hz som jitter.

Rystelser kan være forårsaget af elektromagnetisk interferens og krydstale med bærere af andre signaler. Jitter kan få en skærm til at flimre, påvirke processors ydeevne på pc'er, indføre klik eller andre uønskede effekter i lydsignaler og forårsage tab af transmitterede data mellem netværksenheder. Mængden af ​​acceptabel jitter afhænger af den berørte applikation.

Metrics

For ur jitter, der er tre almindeligt anvendte målinger:

Absolut jitter
Den absolutte forskel i placeringen af ​​et urkant fra hvor det ideelt set ville være.
Periode jitter (aka cyklus jitter )
Forskellen mellem en hvilken som helst urperiode og den ideelle eller gennemsnitlige urperiode. Periodejitter har tendens til at være vigtig i synkrone kredsløb, såsom maskiner med digital tilstand, hvor den fejlfri drift af kredsløbet er begrænset af den kortest mulige tidsperiode (gennemsnitlig periode minus maksimal cyklusjitter), og ydelsen af ​​kredsløbet er indstillet af gennemsnitlig urperiode. Derfor har synkrone kredsløb fordel af at minimere period jitter, så den korteste urperiode nærmer sig den gennemsnitlige urperiode.
Cyklus-til-cyklus jitter
Forskellen i varighed af to tilstødende urperioder. Det kan være vigtigt for nogle typer urgenereringskredsløb, der bruges i mikroprocessorer og RAM- grænseflader.

I telekommunikation er den enhed, der anvendes til de ovennævnte jittertyper, normalt enhedsintervallet (UI), der kvantificerer jitteren i form af en brøkdel af transmissionsenhedsperioden. Denne enhed er nyttig, fordi den skalerer med urfrekvensen og således gør det muligt at sammenligne relativt langsomme forbindelser som T1 med højhastighedsinternet-backbone-links såsom OC-192 . Absolutte enheder såsom picosekunder er mere almindelige i mikroprocessorapplikationer. Enheder af grader og radianer bruges også.

Image
I normalfordelingen udgør en standardafvigelse fra gennemsnittet (mørkeblå) ca. 68% af sættet, mens to standardafvigelser fra gennemsnittet (mellemstore og mørkeblå) tegner sig for ca. 95% og tre standardafvigelser (lys, medium, og mørkeblå) tegner sig for ca. 99,7%.

Hvis jitter har en Gaussisk fordeling , kvantificeres den normalt ved hjælp af standardafvigelsen for denne distribution. Dette oversættes til en RMS-måling for en nul-middelfordeling. Ofte er jitterfordeling betydeligt ikke-Gaussisk. Dette kan forekomme, hvis jitteren skyldes eksterne kilder som f.eks. Strømforsyningsstøj. I disse tilfælde kan peak-to-peak målinger være mere nyttige. Der er gjort en stor indsats for meningsfuldt at kvantificere distributioner, der hverken er gaussiske eller har et meningsfuldt spidsniveau. Alle har mangler, men de fleste har tendens til at være gode nok til ingeniørarbejde. Bemærk, at referencepunktet for jitter typisk er defineret således, at den gennemsnitlige jitter er 0.

I computernetværk , kan jitter henvise til pakketab forsinkelsesvariation , variationen ( statistisk spredning ) i forsinkelsen af pakkerne .

Typer

En af de største forskelle mellem tilfældig og deterministisk jitter er, at deterministisk jitter er afgrænset, og tilfældig jitter er ubegrænset.

Tilfældig jitter

Random Jitter, også kaldet Gaussian jitter, er uforudsigelig elektronisk tidsstøj. Tilfældig jitter følger typisk en normalfordeling som følge af termisk støj i et elektrisk kredsløb eller på grund af den centrale grænsesætning . Den centrale grænsesætning siger, at den sammensatte effekt af mange ukorrelerede støjkilder, uanset fordelinger, nærmer sig en normalfordeling.

Deterministisk jitter

Deterministisk jitter er en type ur eller datasignaljitter, der er forudsigelig og reproducerbar. Top-til-peak-værdien for denne jitter er afgrænset, og grænserne kan let observeres og forudsiges. Deterministisk jitter har en kendt ikke-normal fordeling. Deterministisk jitter kan enten være korreleret med datastrømmen ( dataafhængig jitter ) eller ukorreleret til datastrømmen (afgrænset ukorreleret jitter). Eksempler på dataafhængig jitter er driftscyklusafhængig jitter (også kendt som driftscyklusforvrængning) og intersymbolinterferens .

Total jitter

n BER
6.4 10 −10
6.7 10 −11
7 10 −12
7.3 10 −13
7.6 10 −14

Total jitter ( T ) er kombinationen af ​​tilfældig jitter ( R ) og deterministisk jitter ( D ) og beregnes i sammenhæng til en krævet bitfejlrate (BER) for systemet:

T = D peak-to-peak + 2 nR rms ,

hvor værdien af n er baseret på den BER, der kræves af linket.

En almindelig BER, der anvendes i kommunikationsstandarder såsom Ethernet, er 10 −12 .

Eksempler

Sampling jitter

Ved analog-til-digital og digital-til-analog-konvertering af signaler antages sampling normalt at være periodisk med en fast periode - tiden mellem hver to prøver er den samme. Hvis der er jitter til stede på uret til analog-til-digital-konverteren eller en digital-til-analog-konverter , varierer tiden mellem prøverne, og der opstår øjeblikkelig signalfejl. Fejlen er proportional med svinghastigheden for det ønskede signal og den absolutte værdi af urfejlen. Effekten af ​​jitter på signalet afhænger af jitterens art. Tilfældig jitter har tendens til at tilføje bredbåndsstøj, mens periodisk jitter har tendens til at tilføje vildfarne spektrale komponenter, "fugle". Under nogle forhold kan mindre end en nanosekund af jitter reducere den effektive bitopløsning af en konverter med en Nyquist-frekvens på 22 kHz til 14 bit.

Sampling jitter er en vigtig overvejelse i højfrekvent signalkonvertering, eller hvor urets signal er specielt udsat for interferens.

I digitale antennearrangementer er ADC- og DAC- jitters de vigtige faktorer, der bestemmer nøjagtigheden for estimering af ankomstretningen og dybden af ​​undertrykkelse af jammere.

Pakkejitter i computernetværk

I sammenhæng med computernetværk er pakkejitter eller pakkeforsinkelsesvariation (PDV) variationen i latenstid målt i variabiliteten over tid af ende-til-slut-forsinkelse på tværs af et netværk. Et netværk med konstant forsinkelse har ingen pakkejitter. Pakkejitter udtrykkes som et gennemsnit af afvigelsen fra netværkets gennemsnitlige forsinkelse. PDV er en vigtig servicefaktor i vurderingen af ​​netværksydelse.

Transmission af en trafikudbrud med en høj hastighed efterfulgt af et interval eller en periode med transmission med lavere eller nul hastighed kan også ses som en form for jitter, da den repræsenterer en afvigelse fra den gennemsnitlige transmissionshastighed. I modsætning til jitter forårsaget af variation i latenstid kan transmission i burst imidlertid ses som et ønskeligt træk, f.eks. I transmissioner med variabel bithastighed .

Video og billed jitter

Video- eller billedjitter opstår, når de vandrette linjer i videobillederammer forskydes tilfældigt på grund af korruption af synkroniseringssignaler eller elektromagnetisk interferens under videotransmission. Modelbaseret nedslående undersøgelse er udført inden for rammerne af digital billed- og videorestaurering.

Testning

Jitter i seriel busarkitekturer måles ved hjælp af øjenmønstre . Der er standarder for jittermåling i serielle busarkitekturer. Standarderne dækker jittertolerance , jitteroverføringsfunktion og jittergenerering , hvor de krævede værdier for disse attributter varierer mellem forskellige applikationer. Hvor det er relevant, kræves kompatible systemer for at overholde disse standarder.

Test for jitter og dens måling er af voksende betydning for elektronikingeniører på grund af øgede urfrekvenser i digitale elektroniske kredsløb for at opnå højere enhedsydelse. Højere urfrekvenser har forholdsmæssigt mindre øjenåbninger og påfører således jitter større stramninger. For eksempel, moderne computer bundkort har serielle bus arkitekturer med øjet åbninger af 160 picosekunder eller mindre. Dette er ekstremt lille sammenlignet med parallelle busarkitekturer med tilsvarende ydelse, som kan have øjenåbninger i størrelsesordenen 1000 picosekunder .

Jitter måles og evalueres på forskellige måder afhængigt af typen af ​​kredsløb, der testes. I alle tilfælde er målet med jittermåling at kontrollere, at jitteren ikke forstyrrer den normale drift af kredsløbet.

Test af enhedens ydeevne for jittertolerance kan involvere injektion af jitter i elektroniske komponenter med specialiseret testudstyr.

En mindre direkte tilgang - hvor analoge bølgeformer digitaliseres og den resulterende datastrøm analyseres - anvendes ved måling af pixeljitter i frame grabbers .

Afbødning

Anti-jitter kredsløb

Anti-jitter kredsløb (AJCs) er en klasse af elektroniske kredsløb designet til at reducere niveauet af jitter i et ur signal. AJC'er fungerer ved at genindstille outputimpulserne, så de retter sig tættere på et idealiseret ur. De bruges i vid udstrækning i ur- og datagendannelseskredsløb i digital kommunikation såvel som til dataprøvetagningssystemer som analog-til-digital-konverter og digital-til-analog-konverter . Eksempler på anti-jitter kredsløb inkluderer faselåst sløjfe og forsinket låst sløjfe .

Jitter buffere

Jitterbuffere eller de-jitterbuffere er buffere, der bruges til at modvirke jitter, der er introduceret ved kø i pakkeomskiftede netværk for at sikre kontinuerlig afspilning af en lyd- eller videomediestrøm , der transmitteres over netværket. Den maksimale jitter, der kan modvirkes af en de-jitter-buffer, er lig med den indførte bufferforsinkelse, før afspilningen af ​​mediestrømmen startes. I sammenhæng med pakkeomskiftede netværk foretrækkes ofte udtrykket pakkeforsinkelse frem for jitter .

Nogle systemer bruger sofistikerede forsinkelsesoptimale de-jitter-buffere, der er i stand til at tilpasse buffringsforsinkelsen til skiftende netværksegenskaber. Tilpasningslogikken er baseret på jitterestimater beregnet ud fra mediepakkernes ankomstegenskaber. Justeringer forbundet med adaptiv de-jittering involverer indførelse af diskontinuiteter i medieafspilningen, som kan være synlige for lytteren eller seeren. Adaptiv de-jittering udføres normalt til lydafspilninger, der inkluderer stemmeaktivitetsregistrering, der gør det muligt at justere længderne af stilhedsperioderne, hvilket minimerer den perceptuelle virkning af tilpasningen.

Dejitterizer

En dejitterizer er en enhed, der reducerer jitter i et digitalt signal . En dejitterizer består normalt af en elastisk buffer , hvor signalet midlertidigt lagres og derefter transmitteres igen med en hastighed baseret på gennemsnitshastigheden for det indgående signal. En dejitterizer er muligvis ikke effektiv til at fjerne lavfrekvent jitter (vandring).

Filtrering og nedbrydning

Et filter kan designes for at minimere effekten af ​​sampling jitter.

Rystesignal kan nedbrydes til Intrinsic Mode-funktioner (IMF'er), som yderligere kan anvendes til filtrering eller nedtrykning.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links