專利名稱：具有期望概率的視頻峰抖動(dòng)的測(cè)量和顯示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抖動(dòng)的測(cè)量(jitter measurement ),并且更特別涉及 包括串行數(shù)字接口 (SDI)視頻的視頻抖動(dòng)測(cè)量。
背景技術(shù)：
與串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相關(guān)的抖動(dòng)影響了依靠串行數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送或 接收的系統(tǒng)的性能。當(dāng)信號(hào)速度提高時(shí)，在精確發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的過程 中，抖動(dòng)的影響提高了故障的概率?，F(xiàn)在視頻越來越多地以串行數(shù)字格 式進(jìn)行傳輸，并且數(shù)據(jù)率持續(xù)提高，其使能夠?qū)Χ秳?dòng)進(jìn)行精確的測(cè)量和 表征變得日益重要。
電影電視工程師學(xué)會(huì)(SMPTE)頒布了與要求對(duì)峰到峰抖動(dòng)進(jìn)行限制 的SDI有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。為了確保符合此項(xiàng)和其它標(biāo)準(zhǔn)，需要抖動(dòng)測(cè)量設(shè)備。 當(dāng)前的SDI抖動(dòng)測(cè)量設(shè)備使用簡(jiǎn)單的正負(fù)峰值檢測(cè)器對(duì)正抖動(dòng)和負(fù)抖動(dòng) 進(jìn)行測(cè)量。這些峰值檢測(cè)器提供出某段時(shí)間間隔內(nèi)最大的峰值。不幸的 是并沒有官方的或?qū)嶋H上的此時(shí)間間隔的標(biāo)準(zhǔn)值。此外，甚至沒有對(duì)指 示最大峰值的適當(dāng)時(shí)間間隔或時(shí)間窗口的建議參考。也沒有制定好的規(guī) 范對(duì)特定的時(shí)間窗口進(jìn)行判定。相應(yīng)地，峰值測(cè)量設(shè)備的制造者簡(jiǎn)單地 使用時(shí)間間隔或等同數(shù)量的采樣，使其設(shè)備得以產(chǎn)生大約每秒更新一次 的抖動(dòng)峰到峰讀出。抖動(dòng)總是存在隨機(jī)抖動(dòng)的成分，其典型地具有無限 制的峰值抖動(dòng)范圍。由于這種隨機(jī)的抖動(dòng)，檢測(cè)窗口越長(zhǎng)，或采樣尺寸 越大，則測(cè)量出更大的最大峰值抖動(dòng)值的概率越高。 一般來講，檢測(cè)窗 口越長(zhǎng)，則測(cè)量系統(tǒng)提供的最大峰值抖動(dòng)值越大?，F(xiàn)在的一些SDI視頻 源中，確定性的抖動(dòng)得到了顯著的減少，從而在不同制造者生產(chǎn)的設(shè)備 之間，無限制的隨機(jī)抖動(dòng)能夠造成峰到峰測(cè)量的顯著差別。通常是，一 臺(tái)抖動(dòng)測(cè)量?jī)x器報(bào)告峰到峰抖動(dòng)低于SMPTE規(guī)定限制，而另 一臺(tái)儀器卻 報(bào)告相同的源高于SMPTE限制，并且因此不符合規(guī)定，而這僅僅因?yàn)樵诒鹊?一 臺(tái)儀器更長(zhǎng)的時(shí)間間隔或記錄長(zhǎng)度上檢測(cè)最大抖動(dòng)峰值。
由于隨機(jī)抖動(dòng)的存在，使得任何測(cè)量實(shí)際上自然都是可能的，僅僅 選取任何特定峰值檢測(cè)窗口將依然無法恰當(dāng)?shù)亟鉀Q此問題。需要一種測(cè) 量的系統(tǒng)和方法，把發(fā)生概率與指定的峰到峰抖動(dòng)值相關(guān)聯(lián)。 一種更加
全面的特征抖動(dòng)測(cè)量方法還將提供更好的抖動(dòng)測(cè)量與誤碼率(BER)或比 特誤碼概率之間的關(guān)系，它是一種與只滿足最小標(biāo)準(zhǔn)抖動(dòng)限制的SDI接 收器相關(guān)的普通測(cè)量。隨著適當(dāng)?shù)恼追椒ǖ慕?，視頻標(biāo)準(zhǔn)的主體不 僅能夠規(guī)定峰到峰抖動(dòng)的限制，而且能夠規(guī)定相關(guān)的概率，這將使不同 制造者的測(cè)量系統(tǒng)得以對(duì)同 一信號(hào)返回 一致的抖動(dòng)值。
下面將對(duì)現(xiàn)有解決方案的細(xì)節(jié)和改進(jìn)進(jìn)行更加詳細(xì)的論述。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，提出 一種對(duì)與相關(guān)概率有關(guān)的峰和峰到峰抖動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的 系統(tǒng)和方法。對(duì)本系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式進(jìn)4亍優(yōu)4匕，4吏其與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn) 視頻SDI抖動(dòng)測(cè)量信號(hào)處理一同工作，并且替代峰檢測(cè)器。
一種抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括直方圖硬件，以直方圖的形式存儲(chǔ)抖動(dòng) 數(shù)據(jù)；抖動(dòng)分析器，基于所述的直方圖數(shù)據(jù)和提供的概率值確定峰抖動(dòng) 值。所述的直方圖硬件使足夠的、大量的數(shù)據(jù)得以累加進(jìn)直方圖，使其 可以基于概率進(jìn)行抖動(dòng)的計(jì)算。在某些實(shí)施方式中，所述的直方圖硬件 從時(shí)鐘恢復(fù)電路獲取抖動(dòng)數(shù)據(jù)。在其它的實(shí)施方式中，抖動(dòng)數(shù)據(jù)基于眼 圖案采樣器。
一種基于由所述的直方圖硬件提供的數(shù)據(jù)計(jì)算峰抖動(dòng)值的方法。對(duì) 累積分布函數(shù)(CDF)和互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)陣列進(jìn)行計(jì)算?；诟?率值，通過把所述的CCDF陣列與所述的概率值進(jìn)行比較，并且確定所 述CCDF陣列上小于所述概率值的點(diǎn)，從而確定正抖動(dòng)峰。之后，例如 以UI為單位，提供所述的CCDF陣列上小于所述扭無率值的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的抖 動(dòng)值作為正峰值。同樣地，基于所述的CDF陣列，從而確定負(fù)抖動(dòng)峰。
還提供一種顯示，其在眼圖案圖上疊加動(dòng)態(tài)抖動(dòng)限制標(biāo)記，用于指 示對(duì)應(yīng)概率值的各自的抖動(dòng)峰。
本申i青只于美國(guó)臨時(shí)才示題為"New, Fast, Jitter Algorithm for Plotting Video PP Jitter Associated with Expected Probability", 由Daniel G. Baker、 Barry A. McKibben、 Evan Albright、 Michael S.0verton、 Gregory L. Hoffman和Daniel H. Wolaver于2005年8月 29日申請(qǐng)，申請(qǐng)編號(hào)為60/712,303，要求優(yōu)先權(quán)益，其在此以引用的 方式并入本文中。


圖1是執(zhí)行本方法的系統(tǒng)的方框圖。
圖2是示出附加的系統(tǒng)細(xì)節(jié)的方框圖。
圖3是示出基于恢復(fù)時(shí)鐘的抖動(dòng)直方圖電路的方框圖。
圖4是闡述在通信中操作硬件控制器和抖動(dòng)分析器的流程圖。
圖5是包括基于概率值、具有動(dòng)態(tài)抖動(dòng)指示的眼圖和浴盆曲線的顯
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)10，其包括與抖動(dòng)分析器14進(jìn)行數(shù)據(jù) 通信的抖動(dòng)直方圖(histogram)硬件12。抖動(dòng)直方圖硬件12能夠在存 儲(chǔ)器中建立直方圖16。抖動(dòng)面元(jetterbin)與測(cè)量的抖動(dòng)值(時(shí)間 -間隔-誤差)相對(duì)應(yīng)，而計(jì)數(shù)與已檢測(cè)的抖動(dòng)面元對(duì)應(yīng)的抖動(dòng)值的數(shù)量 相對(duì)應(yīng)。抖動(dòng)分析器14能夠基于相關(guān)聯(lián)的概率產(chǎn)生抖動(dòng)測(cè)量值或抖動(dòng) 值顯示18。在本系統(tǒng)和方法的一種實(shí)施方式中，抖動(dòng)直方圖硬件12持 續(xù)運(yùn)行選擇的輸入信號(hào)，實(shí)時(shí)地建立直方圖。所述的直方圖可以通過從 恢復(fù)時(shí)鐘、或/和串行信號(hào)的眼-采樣器、或一些確定串行數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換 的時(shí)間-間隔-誤差的其它裝置中，對(duì)時(shí)間-間隔-誤差進(jìn)行檢測(cè)產(chǎn)生。在 另一種實(shí)施方式中，如有必要，則直方圖硬件12會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行重新調(diào) 整(rescale)。例如，若所述的直方圖具有32比特的深度(面元所能 達(dá)到的)或接近32比特的極限，則整個(gè)直方圖可以除以2，對(duì)其重新調(diào) 整使額外的抖動(dòng)值得以計(jì)數(shù)。如需要，則抖動(dòng)分析器14周期性地從抖 動(dòng)直方圖硬件12中讀取所述的直方圖數(shù)據(jù)，更新抖動(dòng)的顯示值或抖動(dòng) 的圖形顯示(例如浴盆曲線)。
如圖2所示，對(duì)NRZI編碼的串行數(shù)字^L頻進(jìn)行測(cè)量。抖動(dòng)測(cè)量系 統(tǒng)10所示的實(shí)施方式產(chǎn)生包含在恢復(fù)時(shí)鐘中的抖動(dòng)的第一個(gè)直方圖 20,和從眼圖案釆樣24中取得的第二個(gè)直方圖22。為了產(chǎn)生基于恢復(fù) 時(shí)鐘的第一個(gè)直方圖20，時(shí)鐘恢復(fù)電路26對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行恢復(fù)，抖動(dòng)檢波器(demodulator )28為第一個(gè)直方圖20提供基于恢復(fù)時(shí)鐘的抖動(dòng)數(shù)據(jù)。 示出了精密的(低抖動(dòng))鎖相環(huán)(PLL) 30與抖動(dòng)檢波器28和眼圖案采 樣器24進(jìn)行連接。精密PLL 30在預(yù)選和標(biāo)準(zhǔn)的帶寬中跟蹤低頻抖動(dòng)， 借以按照測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的要求去除抖動(dòng)的那些低頻成分。抖動(dòng)分析器14能 夠選擇任意一個(gè)直方圖，提供相應(yīng)的抖動(dòng)測(cè)量結(jié)果。相應(yīng)地，所述的抖 動(dòng)分析器將能夠提供基于第一直方圖20 (其基于恢復(fù)時(shí)鐘)或者第二直 方圖22 (其從眼圖案采樣器中得出)的抖動(dòng)分析。在一些實(shí)施方式中， 抖動(dòng)分析器可以對(duì)由用戶選擇的每個(gè)直方圖提供結(jié)果。
圖3圖解說明了基于恢復(fù)時(shí)鐘的抖動(dòng)直方圖硬件12的另一種實(shí)現(xiàn)。 把NRZI串行數(shù)據(jù)輸入具有相位檢測(cè)器32和振蕩器34的PLL 30 (其充 當(dāng)抖動(dòng)檢波器)。還在相位檢測(cè)器32和振蕩器34之間的反饋通路中提 供誤差放大濾波器。在這個(gè)例子中，通過PLL 30把NRZI串行數(shù)據(jù)邊緣 檢波成模擬抖動(dòng)信號(hào)，PLL 30有效地去除了低于PLL帶寬的抖動(dòng)頻譜成 分，從而PLL 30還提供了一些高通濾波作用。之后，模擬到數(shù)字(A/D) 轉(zhuǎn)換器38從所述的抖動(dòng)信號(hào)中產(chǎn)生離散的抖動(dòng)數(shù)據(jù)采樣。 一些抖動(dòng)測(cè) 量標(biāo)準(zhǔn)(諸如IEEE Std 1521-2003 )要求三階的高通濾波器(HPF)，去 除抖動(dòng)的低頻或漂移(wander)成分。為了遵從這些標(biāo)準(zhǔn)，可以要求附加 的才莫擬HPF或數(shù)字HPF濾波器。圖3示出了可選的HPF40。在一些實(shí)施 方式中，對(duì)NRZI串行數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡(equal ize),對(duì)依賴于頻率的損耗
(例如由同軸電纜傳輸引起的損耗)進(jìn)行補(bǔ)償。所述的抖動(dòng)數(shù)據(jù)采樣輸 入到控制器42,并且寫入存儲(chǔ)直方圖數(shù)據(jù)的RAM 44中。抖動(dòng)分析器14
(圖3中并未示出)能夠?qū)λ龅闹狈綀D數(shù)據(jù)進(jìn)行存取。示出了時(shí)鐘信 號(hào)(CLK) 46。所述的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)每個(gè)抖動(dòng)采樣產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘。所述的時(shí) 鐘信號(hào)可以由振蕩器34生成(雖然并未示出內(nèi)部連接)，但是只有當(dāng) 發(fā)生了 NRZI輸入轉(zhuǎn)換時(shí)才開啟，以便使A/D得以對(duì)抖動(dòng)檢波器的輸出 進(jìn)行采樣。采樣的間隔并不需要恒定。在另一可選實(shí)施方式中，例如使 用另外的時(shí)鐘恢復(fù)電路，由NRZI信號(hào)產(chǎn)生所述的時(shí)鐘信號(hào)。
圖4提供了對(duì)控制電路42實(shí)施方式的處理流程進(jìn)行圖解說明的流 程圖，連同對(duì)抖動(dòng)分析器14實(shí)施方式的處理流程進(jìn)行圖解說明的流程 圖。如在步驟50所規(guī)定的，當(dāng)接收到抖動(dòng)數(shù)據(jù)采樣時(shí)，則控制器42對(duì) RAM中的直方圖進(jìn)^亍更新。每個(gè)RAM地址都與直方圖的面元相對(duì)應(yīng)。面 元的數(shù)量應(yīng)當(dāng)適應(yīng)抖動(dòng)數(shù)據(jù)值所需的范圍和分辨率。例如，可以選擇1024 x 32比特的直方圖。在這種情況下，所提供的抖動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有可 比較的可用時(shí)間值范圍，其最好持續(xù)至少一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘間隔。例如，若 所述的直方圖具有1024個(gè)面元(從0至1023 )，則A/D轉(zhuǎn)換器38可以 提供具有值在-512和511之間的抖動(dòng)數(shù)據(jù)，其與具有1/1024單位時(shí)鐘 間隔分辨率的一個(gè)完整時(shí)鐘間隔相對(duì)應(yīng)。之后，RAM地址將等于抖動(dòng)數(shù) 據(jù)值加512,因此-512的抖動(dòng)數(shù)據(jù)值將引起計(jì)數(shù)被寫入面元0,而511 的抖動(dòng)數(shù)據(jù)值將引起計(jì)數(shù)寫入面元1023。每次，與RAM地址相對(duì)應(yīng)，接 收抖動(dòng)數(shù)據(jù)采樣，其值存儲(chǔ)在增量為1的地址中。在可選實(shí)施方式中， 其中附加的RAM用于提供更多的面元，相應(yīng)地，所述的抖動(dòng)數(shù)據(jù)值將成 比例增加。
在步驟52中，所述的控制器確定是否有必要重新調(diào)整所述的直方 圖。例如，若RAM中存儲(chǔ)的特定面元值達(dá)到了最大的允許值，或者在預(yù) 定的公差內(nèi)接近了最大的允許值，則所述的直方圖可能需要重新調(diào)整。 在我們當(dāng)前的例子中，若任何RAM地址值等于能夠作為32比特二進(jìn)制 值存儲(chǔ)的最大值，則將指示重新調(diào)整操作。若并不需要進(jìn)行重新調(diào)整， 則過程繼續(xù)。若指示重新調(diào)整，則步驟54通過每個(gè)RAM地址，并且4巴 其中的值除以2,其能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的二進(jìn)制移位。重復(fù)此過程，直到如 步驟60所指示到達(dá)最后的地址。 一旦最后的地址完成重新調(diào)整，則步 驟50繼續(xù)更新所述的直方圖。在可選實(shí)施方式中，抖動(dòng)分析器14通過 對(duì)所述的直方圖數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并且使其標(biāo)準(zhǔn)化或把所述的數(shù)據(jù)除以期 望數(shù)然后寫回到RAM,能夠?qū)χ匦抡{(diào)整操作進(jìn)行控制。在另一實(shí)施方式 中，還可以提供復(fù)位，使用所述的抖動(dòng)分析器通過R/W操作復(fù)位所述的 面元值，或者在控制器42中進(jìn)行復(fù)位操作。
在步驟62中，控制器42確定是否從抖動(dòng)分析器14接收到了讀/寫 (R/W)請(qǐng)求。若沒有，其返回步驟50,繼續(xù)更新所述的直方圖。若抖動(dòng) 分析器14正在輪詢(poll)所述的直方圖，例如，如步驟64所提供的， 控制器42將提供與直方圖面元相關(guān)聯(lián)的值，作為基于與抖動(dòng)分析器14 所請(qǐng)求的地址相對(duì)應(yīng)的RAM地址的數(shù)據(jù)。在步驟66中，所述的控制器 確定R/W操作是否完成。若沒有，則返回步驟64;否則返回步驟50, 繼續(xù)更新所述的直方圖。在短時(shí)間內(nèi)，抖動(dòng)分析器正在讀取RAM或正在 對(duì)RAM進(jìn)行重新調(diào)整，沒有抖動(dòng)數(shù)據(jù)會(huì)加入所述的直方圖，然而這表示 可忽略的數(shù)據(jù)損失。直方圖硬件12能夠獨(dú)立地建立抖動(dòng)直方圖，而不需要從抖動(dòng)分析
器14輸入。抖動(dòng)分析器14只需要周期性地輪詢所述的直方圖數(shù)據(jù)，以 便生成測(cè)量輸出。典型地，抖動(dòng)分析器14將會(huì)大約一秒更新一次結(jié)果 顯示，盡管其能夠按期望的頻率更新得更多或更少。所述的直方圖硬件 將能夠接收大量的抖動(dòng)數(shù)據(jù)采樣，并且在那期間建立或更新所述的直方 圖。在一些實(shí)施方式中，RAM44可以以雙端口 RAM的方式加以實(shí)現(xiàn)，4吏 所述的抖動(dòng)分析器得以獲得所述的直方圖數(shù)據(jù)，而并不干擾直方圖更新 過程。
抖動(dòng)分析器14實(shí)施方式的基本過程流程在步驟110中提供了對(duì)抖 動(dòng)值范圍的定義。在一種實(shí)施方式中，抖動(dòng)值的范圍與用時(shí)鐘單位間隔 (UI)表達(dá)的直方圖硬件陣列范圍相對(duì)應(yīng)。抖動(dòng)值范圍能夠以測(cè)試儀器內(nèi) 固定值的方式加以提供?；蛘?，如果直方圖硬件12能夠調(diào)整所述的抖 動(dòng)數(shù)據(jù)值，從而適合直方圖面元的可用數(shù)量，那么抖動(dòng)值的范圍能夠通 過用戶輸入加以選擇。
之后，如步驟120所提供，將抖動(dòng)值的范圍與所述直方圖硬件的直 方圖面元相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，這將對(duì)應(yīng)于把直方圖面元的存儲(chǔ) 器地址與以UI為單位的抖動(dòng)值相關(guān)聯(lián)。再者，此關(guān)聯(lián)能夠提供作為測(cè) 試儀器的固定參數(shù)。或者，在軟件內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)聯(lián)表。為了達(dá)到圖解說 明的目的，抖動(dòng)分析器的實(shí)現(xiàn)方面設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)為整數(shù)微處理器上的軟 件。
例如，若4牛動(dòng)值的范圍，即Jmax至Jmin,定義為/人Jmin = -1. 0 UI 至Jmax = +1. 0 UI,圍繞0的2 UI范圍，其能夠以毫UI (milliUI) 為單位，表達(dá)為-1000 mUI至+1000 mlll，使用查找表能夠提供所述硬件 直方圖內(nèi)的面元位置與抖動(dòng)值之間的關(guān)聯(lián)。在整數(shù)處理器實(shí)現(xiàn)的情況 下，以下代碼建立1024 mUI的值，使mlll值得以與1024個(gè)面元相關(guān)聯(lián)。
Private Sub Create亂UT()
'Span from -999 mUI to+1000 mUI, where mUI is m訓(xùn)UI Fori = 1 To 1024
UILUT(i -1) - lnt(2000 * i /1024) -1000
Nexti End Sub注意本示例實(shí)際提供了從-999 mUI至+1000 mUI的抖動(dòng)值范圍， 其是期望-1000 mUI至+100G mUI的適合的近似。
步驟114中，抖動(dòng)分析器14從所述的直方圖硬件中獲取直方圖數(shù) 據(jù)。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)抖動(dòng)分析器14進(jìn)行輪詢時(shí)，從所述的直方 圖硬件中傳送全部的直方圖數(shù)據(jù)。在另一實(shí)施方式中，從需要執(zhí)行計(jì)算 的直方圖硬件請(qǐng)求個(gè)別直方圖值。
步驟116中，所述的抖動(dòng)分析器計(jì)算累積分布函數(shù)(CDF)。典型地， CDF由概率密度函數(shù)(PDF)確定，其與直方圖數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化形式相對(duì)應(yīng)。 如在此所用的，術(shù)語(yǔ)"累積分布函數(shù)(CDF)"既指基于PDF的標(biāo)準(zhǔn)化CDF 也指基于非標(biāo)準(zhǔn)化直方圖數(shù)據(jù)的非標(biāo)準(zhǔn)化形式。若使用非標(biāo)準(zhǔn)化CDF, 則在隨后的計(jì)算中可能需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在所述抖動(dòng)分析器的實(shí) 施方式中，非標(biāo)準(zhǔn)化CDF生成為基于所述直方圖數(shù)據(jù)的陣列。
同樣地，步驟118中，所述的抖動(dòng)分析器計(jì)算互補(bǔ)累積分布函數(shù) (CCDF)。再次，典型地，CCDF由概率密度函數(shù)(PDF)確定，其與直方圖 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化形式相對(duì)應(yīng)。由于CCDF與CDF有關(guān)，因此其能夠由步驟 116中所計(jì)算的CDF計(jì)算出來。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)"互補(bǔ)累積分布 函數(shù)(CCDF)"既指標(biāo)準(zhǔn)化CCDF也指基于非標(biāo)準(zhǔn)化直方圖數(shù)據(jù)或步驟116 提供的非標(biāo)準(zhǔn)化CDF的非標(biāo)準(zhǔn)化形式。若使用非標(biāo)準(zhǔn)化CCDF,則在隨后 的計(jì)算中可能需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在所述抖動(dòng)分析器的實(shí)施方式 中，非標(biāo)準(zhǔn)化CCDF生成為基于所述直方圖數(shù)據(jù)的陣列。
在所述的抖動(dòng)分析器計(jì)算非標(biāo)準(zhǔn)化CDF和CCDF陣列的實(shí)施方式中， 還對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)量值進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)量值與CDF最后的值相對(duì)應(yīng)。 在另一實(shí)施方式中，如可選的步驟120所示，還可以對(duì)零均值 (zero-mean)抖動(dòng)的RMS值或方差(Ji tVar)進(jìn)行計(jì)算，其中RMS值等 于方差(variance)的平方根(RMS = V^^)。以下代碼提供了非標(biāo)準(zhǔn)化 CDF、 CCDF以及用于標(biāo)準(zhǔn)化的SUMPDF值和可選的方差值(JitVar)，其 可以用于計(jì)算RMS。Private Sub HistoProc()Dim Sum(1023) As DoubleCDF(O)-Histogram (0)Sum(O) = (Abs(UILUT(O))A 2) * Histogram(O)Forn = 1To1023CDF(n) - CDF(n -1> + Histogram(n)Sum(n) - Sum(n -1> + (Abs(UIL,)) A2) * Histogram(n)NextnSumPDF-CDF(1023) For n - 1 To 1024GCDF(n -1) - SumPDF - CDF<n -1) N欲tn漁r = Int(Sum(1023) / SumPDF) End Sub一旦計(jì)算出了非標(biāo)準(zhǔn)化CDF和CCDF值的陣列，標(biāo)準(zhǔn)化值(在本例 中為SUMPDF)也一起計(jì)算出來。正抖動(dòng)(Jpos)和負(fù)抖動(dòng)(Jneg)峰的抖動(dòng) 值可以相對(duì)于概率指數(shù)進(jìn)行確定。步驟130,選擇概率。在所述抖動(dòng)分析器的實(shí)施方式中，由用戶—— 例如在用戶界面上使用數(shù)據(jù)條目(entry)區(qū)域選擇概率，對(duì)概率指數(shù) 進(jìn)行選擇?；蛘?，由系統(tǒng)——例如為確保符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)地選擇概率 指數(shù)。在另一實(shí)施方式中，概率值選擇為值而不是僅規(guī)定概率指數(shù)。步驟132,基于所述的概率值確定正抖動(dòng)峰(Jpos或JitPos )和負(fù) 抖動(dòng)峰(Jneg或JitNeg)。在所述抖動(dòng)分析器的實(shí)施方式中，對(duì)基于 所選擇的概率指數(shù)(Prob)的概率進(jìn)行調(diào)整(scale),以匹配非標(biāo)準(zhǔn)化 CDF和CCDF陣列的比例(scale)。在另一可選實(shí)施方式中，能夠?qū)DF 和CCDF陣列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，使得后續(xù)的操作不再需要比例系數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)化 系數(shù)。在一種實(shí)施方式中，正抖動(dòng)峰確定為CCDF值剛好小于所述的概 率值的UI值。例如，為了使用如上所述的CCDF陣列對(duì)正抖動(dòng)峰進(jìn)行確 定，對(duì)CCDF陣列進(jìn)行掃描，確定CCDF值小于對(duì)應(yīng)的概率值(Po)的索引 (index)。抖動(dòng)峰為與所述索引對(duì)應(yīng)的UI值。同樣地，負(fù)抖動(dòng)峰確定 為CDF值剛好小于所述的概率值的UI值。因此，通過對(duì)CDF陣列進(jìn)行 掃描，確定CDF值剛好低于概率值Po的索引，確定負(fù)抖動(dòng)峰。以下例子提供了對(duì)CCDF和CDF進(jìn)行掃描以分別確定正抖動(dòng)峰和負(fù)抖動(dòng)峰的方 法。從0至索引范圍的末端(1023)對(duì)CCDF陣列進(jìn)行掃描，直到得到4氐 于概率值(Po)的值。之后，把得到的索引(n)用于提供相應(yīng)的UI值，其 使用本實(shí)現(xiàn)中的查找表加以實(shí)現(xiàn)。在可選的實(shí)現(xiàn)中，將能夠基于索引值 直接計(jì)算UI。在另一實(shí)施方式中，將能夠不使用索引直接計(jì)算UI值。 同樣地，在此例中，從陣列的末端(1 023)至0對(duì)CDF陣列進(jìn)行掃描，直 到CDF值剛好小于所述的概率值。再次，通過取得索引值(n)對(duì)應(yīng)的UI 值，確定負(fù)抖動(dòng)峰。
<formula>formula see original document page 12</formula>
通過取得正抖動(dòng)峰與負(fù)抖動(dòng)峰之間的差可以較容易地確定峰到峰抖 動(dòng)。上述示例設(shè)計(jì)為在整數(shù)處理器上運(yùn)行，其中索引值(n)提供了共同 的索引，其通常由所述的硬件直方圖提供，并在所述的直方圖中通常是 一致的，在UI查找表中提供UI值，并且基于所述的直方圖、CDF和CCDF 計(jì)算陣列。如在此所圖解說明的，對(duì)CDF和CCDF的整個(gè)范圍進(jìn)行掃描。 在另 一實(shí)施方式中，通過只對(duì)一部分陣列進(jìn)行掃描就能夠?qū)崿F(xiàn)相同或相 似的結(jié)果，例如從中間開始(在零時(shí)間間隔誤差的抖動(dòng)值)并且以適當(dāng) 的方向進(jìn)行掃描。這可以加速處理，并且對(duì)于所選擇的0和-1之間的斗既 率指數(shù)(Prob),防止對(duì)JitPos得到負(fù)值和對(duì)JitNeg得到正值。當(dāng)所述 的抖動(dòng)直方圖發(fā)生扭曲(skewed),使得平均值與中值不同(由于此前所述的高通濾波，典型地為零)時(shí)，可能發(fā)生此情況。抖動(dòng)中值與CDF = 0. 5的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
一旦步驟132完成，處理返回到步驟II4,其獲取新的直方圖數(shù)據(jù)。 或者，處理可能返回到步驟110,并且抖動(dòng)值的范圍能夠重定義，從頭 到尾開始整個(gè)處理。
此外，或者在一些實(shí)例中，如步驟140所提供的，抖動(dòng)峰能夠在整 個(gè)概率值的范圍內(nèi)確定，而不是對(duì)單個(gè)的概率值確定抖動(dòng)峰。不是正抖 動(dòng)峰和負(fù)抖動(dòng)峰的單獨(dú)值，而是正抖動(dòng)峰和負(fù)抖動(dòng)峰的陣列分別在整個(gè) 預(yù)定的概率值范圍內(nèi)被計(jì)算。在所述抖動(dòng)分析器的實(shí)施方式中，對(duì)于在 概率值范圍內(nèi)所選擇的每個(gè)概率值，對(duì)CCDF和CDF進(jìn)行掃描，分別確 定正和負(fù)的抖動(dòng)峰，并且產(chǎn)生在整個(gè)概率范圍內(nèi)的抖動(dòng)峰陣列。以類似 以上所述的方式，對(duì)每個(gè)概率值可以執(zhí)行實(shí)際的掃描過程。以下示例4戈 碼產(chǎn)生正抖動(dòng)峰(Ji tPosPeak)和負(fù)抖動(dòng)峰值(Ji tNegPeak)的陣列。
Private Sub JitterPeakVals()
Dim CDFo<24) As Double, Temp As Double
Dim n As Integer
For k = 1 To 25 'provides for 24 prabab川ty values
Temp = ProbLUT(k -1) y (10 A12)' use LUT to obtain probability
CDFo(k -1) = Temp * SumPDF ' provided scaled probability value
Nextk
Fork-1丁o25 n = 0
Do U柳(CCDF(n) < CDFo(k -") Or (n > 1022) nsn +1 Loop
JitPosPeak(k -1> - UILUT(n) n = 1023
Do關(guān)(CDF(n) < CDFo<k -1 Or <n < 1) n = r>* 1 Loop
JitNegP的k(k- 1) = UILUT(n) Nextk
End Sub示例代碼創(chuàng)建了與24個(gè)概率指數(shù)相對(duì)應(yīng)的正抖動(dòng)峰和負(fù)抖動(dòng)峰的 陣列。；阮率查找表(ProbLUT)用于獲取扭克率值。例如，使用以下的查找
表能夠提供對(duì)于從大約0至-12 —半增量的概率指數(shù)。
Private Sub Cr的teProbLUT() Equation: ProbLUT(n)- 10A( ProbExp(n〉 + 12)
'assign the 64-bit fixed, pre-computed probabilities to the array
ProbLUT(O) = 500034534877# 'Prob exponent = -.301 rather than 0
ProbLUT(1) - 316227766017# 'Prob exponent - -.5,
ProbLUT(2) = 100000000000# 'Prob exponent - -1,
ProbLUT(3) - 31622776602# 'Prob exponent - -1.5,
ProbLUT(4) = 10000000000# 'and so on...
ProbLUT(5) - 3162277660#
ProbLUT(6) -1000000000#
ProbLUT(7>-316227766#
ProbLUT(8) = 100000000#
PrabLUT(9> = 31622777#
ProbLUT(10)-10000000沐
ProbLUT(11)-3162278#
ProbLUT(12) -1000000#
PcobLUT(13)-316228弁
PrabLUT(14> = 100000#
PC0bLUT(15> = 31623#
ProbLUT(16〉 = 10000#
ProbLUT(17)-3162#
ProbLUT(18) = 1000#
ProbLUT(19) = 316#
ProbLUT<20> -100#
ProbLUT(21> = 32# ProbLUT(22) 10# ProbLUT(23) - 3# ProbLUT(24>-1# End Sub
因?yàn)楸臼纠荚趦H使用整數(shù)處理加以實(shí)現(xiàn)，所以示例概率查找表中
的值以整數(shù)(而不是以實(shí)數(shù)或浮點(diǎn))的形式進(jìn)行輸入。注意使用接近 于零的值(O. 5 = 10 A -0.301),而不是使用零的概率指數(shù)。這樣就避免了可能與使用零相關(guān)聯(lián)的問題，并且改進(jìn)了概率VS抖動(dòng)顯示的總體 外觀。
步驟142中，整個(gè)概率范圍內(nèi)的抖動(dòng)峰值陣列用于提供圖表(plot)
或概率vs抖動(dòng)峰的顯示?？梢砸岳缭∨枨€圖表的形式對(duì)得到的圖
表或顯示加以呈現(xiàn)，其如圖5中條目200所示，其顯示了概率是以UI 為單位抖動(dòng)的函數(shù)。浴盆曲線通常以比特誤碼率(BER)vs抖動(dòng)(以UI為 單位)的形式進(jìn)行標(biāo)記?？梢砸訳I值乘以時(shí)鐘周期代替時(shí)間單位對(duì)水 平軸(x軸)加以表達(dá)。使用BER是基于以下假設(shè)若信號(hào)采樣中的抖 動(dòng)超過圖中x軸(時(shí)間軸)的特定值，則接收器中將會(huì)發(fā)生比特誤碼。 其發(fā)生的概率是平均BER (錯(cuò)誤比特與非錯(cuò)誤比特的比率)
一旦基于測(cè)量信號(hào)直方圖，為概率范圍計(jì)算了正和負(fù)抖動(dòng)峰陣列， 則能夠產(chǎn)生浴盆曲線顯示200，如圖5所示。在此顯示的實(shí)施方式中，
對(duì)計(jì)算的抖動(dòng)峰閾值或接收器調(diào)節(jié)(receiver accomodation)-對(duì)于
所選的BER或概率——進(jìn)行指示的光標(biāo)(cursor)疊加所述的顯示上。 如此例中所示，顯示了對(duì)所選的概率進(jìn)行指示的線202,連同對(duì)應(yīng)的負(fù) 抖動(dòng)峰位置指示符204和正抖動(dòng)峰位置指示符206。在所示的顯示200 示例中，用戶輸入框208設(shè)置成允許選擇概率指數(shù)。
圖5還包括眼圖顯示300，其配有動(dòng)態(tài)的抖動(dòng)限制標(biāo)記302。標(biāo)記 302的兩端304和306分別與負(fù)抖動(dòng)峰和正抖動(dòng)峰的位置相對(duì)應(yīng)。標(biāo)記 302的長(zhǎng)度將基于所述直方圖硬件提供的變化的直方圖，隨著抖動(dòng)峰值 的變化而變化。如圖5所示，抖動(dòng)圖顯示300和浴盆曲線顯示200作為 結(jié)合的顯示一起給出，所述的抖動(dòng)圖顯示位于浴盆曲線顯示的下方，并 且為了使兩個(gè)顯示之間的關(guān)系更容易辨別進(jìn)行了調(diào)整(sca 1 e)。眼圖顯 示300中/人310至312的眼間隔進(jìn)^f亍了調(diào)整(scale) , 4吏其對(duì)應(yīng)于浴盆 曲線顯示200中所示的^v 0至1 UI的尺寸。相應(yīng)地，負(fù)"l牛動(dòng)峰標(biāo)記304 和正抖動(dòng)峰標(biāo)記306與顯示200中相應(yīng)的位置指示符204和206同樣的 比例(scale)。在可選的實(shí)施方式中，眼圖顯示300位于顯示200的 上方。盡管兩個(gè)顯示在圖5中同時(shí)示出，在其它的實(shí)施方式中，顯示200 和300的任何一個(gè)都可以單獨(dú)顯示。眼圖顯示300還為所選的和無率示出 幅度限制320。同樣地，所述的幅度限制將從眼間隔中部信號(hào)電平的硬 件直方圖中產(chǎn)生。還示出了第二用戶輸入框318。在一種實(shí)施方式中， 所述的兩個(gè)框?qū)⑦M(jìn)行鏈接，以包含同樣的概率指數(shù)值，并且為用戶方便提供冗余。或者，只提供單個(gè)的用戶輸入框。此外，或者改為可以在圖
5所示顯示區(qū)域之外提供用戶條目域。
以上闡述了基于硬件直方圖，對(duì)抖動(dòng)峰值與概率的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行確 定的系統(tǒng)和方法。在一些諸如通過標(biāo)準(zhǔn)建立了規(guī)定的抖動(dòng)峰值的應(yīng)用 中，其有助于從直方圖中為所選的抖動(dòng)峰值或峰到峰值確定概率值或概
率指數(shù)。通過使用CDF和CCDF陣列，以UI為單位的所選的正抖動(dòng)峰閾 值和所選的負(fù)抖動(dòng)峰閾值、會(huì)超過各個(gè)閾值的概率或概率指數(shù)都可以進(jìn) 行計(jì)算。作為一級(jí)近似，正和負(fù)抖動(dòng)閾值能夠設(shè)置為相等，但相反。然 而，通常同一概率并不會(huì)產(chǎn)生相等的正和負(fù)峰。相應(yīng)地，在一些實(shí)施方 式中，所述的過程可以迭代運(yùn)行，直到為與期望的峰到峰抖動(dòng)閾值相對(duì) 應(yīng)的正和負(fù)抖動(dòng)值發(fā)現(xiàn)了適當(dāng)?shù)母怕手怠?br> 以上所述的系統(tǒng)和方法使用了硬件系統(tǒng)，以比使用基于軟件的直方 圖系統(tǒng)能夠更快地構(gòu)建直方圖。此數(shù)據(jù)率使本系統(tǒng)能夠以及時(shí)的方式構(gòu) 建直方圖。以上所述的抖動(dòng)分析器系統(tǒng)能夠使用軟件(諸如所述的與整 數(shù)處理器一同使用的軟件)加以實(shí)現(xiàn)。由于用戶顯示僅需要以每秒一次 的級(jí)別進(jìn)行更新，因此現(xiàn)代的運(yùn)行軟件的處理器都是足夠的。在可選實(shí) 施方式中，抖動(dòng)分析器或抖動(dòng)分析器的一部分使用硬件加以實(shí)現(xiàn)。所述 的硬件可以是專用電路，或者是進(jìn)行編碼運(yùn)行所述方法的現(xiàn)場(chǎng)可編程門 陣列(FPGA)處理器核。盡管以上示例設(shè)計(jì)成運(yùn)行在整數(shù)處理器上，但也 可以使用浮點(diǎn)處理器，其軟件進(jìn)行修改以利用附加的處理能力。例如， 浮點(diǎn)處理器可以減少使用查找表實(shí)現(xiàn)本方法方面的需求或愿望。
對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說顯而易見的是，可以對(duì)本發(fā)明以 上所述實(shí)施方式的細(xì)節(jié)進(jìn)行許多改變，而不會(huì)脫離其涵蓋的原理。因此， 本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由以下權(quán)利要求加以確定。
權(quán)利要求
1.一種抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括直方圖硬件，其將抖動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為直方圖；和抖動(dòng)分析器，該抖動(dòng)分析器連接到所述直方圖硬件，以獲取抖動(dòng)數(shù)據(jù)的直方圖，基于所述的直方圖計(jì)算CDF和CCDF，并且基于概率值確定抖動(dòng)值。
2. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的直方圖硬件進(jìn)一步 包括時(shí)鐘恢復(fù)電路，以基于從串行視頻信號(hào)恢復(fù)的時(shí)鐘提供所述抖動(dòng)數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求2的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中串行視頻信號(hào)為NRZI信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的直方圖硬件進(jìn)一步 包括眼圖案采樣，以基于串行視頻信號(hào)提供所述抖動(dòng)數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的抖動(dòng)分析器包括運(yùn) 行在整數(shù)處理器上的軟件。
6. 如權(quán)利要求l的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的抖動(dòng)分析器使用FPGA 實(shí)現(xiàn)。
7. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的抖動(dòng)分析器包括運(yùn) 行軟件的浮點(diǎn)處理器。
8. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括具備疊加于眼圖 上的動(dòng)態(tài)抖動(dòng)限制標(biāo)記的顯示，其中所述的動(dòng)態(tài)抖動(dòng)限制標(biāo)記具有與基 于概率值獲取的正抖動(dòng)值相對(duì)應(yīng)的第一端和與基于概率值的負(fù)抖動(dòng)值 相對(duì)應(yīng)的第二端。
9. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的抖動(dòng)分析器基于概 率范圍提供抖動(dòng)值陣列，并且所述的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一步包括作為抖動(dòng) 值的函數(shù)的概率值的顯示。
10. 如權(quán)利要求1的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的抖動(dòng)分析器基于概 率范圍提供抖動(dòng)值陣列，并且所述的抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一 步包括作為抖動(dòng) 值的函數(shù)的BER值的顯示。
11. 一種進(jìn)行抖動(dòng)測(cè)量的方法，其包括.-在直方圖硬件中創(chuàng)建抖動(dòng)值的直方圖； 把所述的直方圖從直方圖硬件傳輸?shù)蕉秳?dòng)分析器； 計(jì)算累積分布函數(shù)(CDF);計(jì)算互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF);和基于所選的概率值以及累積分布函數(shù)或互補(bǔ)累積分布函數(shù)確定抖 動(dòng)峰。
12. 如權(quán)利要求11的方法，其中確定抖動(dòng)峰包括通過基于達(dá)到所 選的概率，對(duì)小于或等于概率值的CCDF值進(jìn)行識(shí)別，以確定正抖動(dòng)峰， 并且返回相應(yīng)的4牛動(dòng)值。
13. 如權(quán)利要求12的方法，其中通過對(duì)CCDF值的陣列進(jìn)行掃描， 直到發(fā)現(xiàn)小于概率值的CCDF值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CCDF值的識(shí)別。
14. 如權(quán)利要求11的方法，其中確定抖動(dòng)峰包括通過基于達(dá)到所 選的概率，對(duì)CDF進(jìn)行掃描，直到CDF值低于概率值，以確定負(fù)抖動(dòng)峰， 并且返回相應(yīng)的纟牛動(dòng)值。
15. 如權(quán)利要求14的方法，其中通過對(duì)CDF值的陣列進(jìn)行掃描， 直到發(fā)現(xiàn)小于概率值的CDF值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CDF值的識(shí)別。
16. 如權(quán)利要求11的方法，其進(jìn)一步包括確定整個(gè)概率范圍內(nèi)的 正抖動(dòng)值和負(fù)抖動(dòng)值，并且生成概率對(duì)抖動(dòng)值的圖表。
17. 如權(quán)利要求11的方法，其進(jìn)一步包括基于所選的概率確定正 抖動(dòng)值和負(fù)抖動(dòng)值，并且生成具有動(dòng)態(tài)抖動(dòng)限制標(biāo)記的眼圖，其一端與 正抖動(dòng)值相對(duì)應(yīng)而另 一端與負(fù)抖動(dòng)值相對(duì)應(yīng)。
18. —種抖動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括 存儲(chǔ)抖動(dòng)數(shù)據(jù)的硬件直方圖；把所述的硬件直方圖傳輸?shù)蕉秳?dòng)分析器的裝置； 基于所述的硬件直方圖，在抖動(dòng)分析器中計(jì)算累積分布函數(shù)陣列的 裝置；基于所述的硬件直方圖，在抖動(dòng)分析器中計(jì)算互補(bǔ)累積分布函數(shù)陣 列的裝置；基于概率值和互補(bǔ)累積分布函數(shù)陣列，在抖動(dòng)分析器中確定正抖動(dòng) 峰的裝置；基于概率值和累積分布函數(shù)陣列，在抖動(dòng)分析器中確定負(fù)抖動(dòng)峰的 裝置；和顯示正抖動(dòng)峰和負(fù)抖動(dòng)峰的裝置。
全文摘要
一種用于在直方圖硬件內(nèi)生成抖動(dòng)峰值直方圖的系統(tǒng)和方法。之后，把所述的直方圖傳輸?shù)蕉秳?dòng)分析器，該抖動(dòng)分析器以專用硬件的方式或運(yùn)行于通用處理器上的軟件的方式加以實(shí)現(xiàn)。所述的抖動(dòng)分析器根據(jù)所述的直方圖計(jì)算累積分布函數(shù)(CDF)陣列和互補(bǔ)累積分布函數(shù)(CCDF)陣列，并且根據(jù)概率值確定峰抖動(dòng)值。
文檔編號(hào)H04N17/00GK101300599SQ200680040570
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者B·A·麥基本, D·G·巴克 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司