專利名稱：具有期望概率的視頻峰抖動的測量和顯示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抖動的測量(jitter measurement ),并且更特別涉及 包括串行數(shù)字接口 (SDI)視頻的視頻抖動測量。
背景技術(shù)：
與串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相關(guān)的抖動影響了依靠串行數(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)信號速度提高時，在精確發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的過程 中，抖動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秳舆M(jìn)行精確的測量和 表征變得日益重要。
電影電視工程師學(xué)會(SMPTE)頒布了與要求對峰到峰抖動進(jìn)行限制 的SDI有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。為了確保符合此項和其它標(biāo)準(zhǔn)，需要抖動測量設(shè)備。 當(dāng)前的SDI抖動測量設(shè)備使用簡單的正負(fù)峰值檢測器對正抖動和負(fù)抖動 進(jìn)行測量。這些峰值檢測器提供出某段時間間隔內(nèi)最大的峰值。不幸的 是并沒有官方的或?qū)嶋H上的此時間間隔的標(biāo)準(zhǔn)值。此外，甚至沒有對指 示最大峰值的適當(dāng)時間間隔或時間窗口的建議參考。也沒有制定好的規(guī) 范對特定的時間窗口進(jìn)行判定。相應(yīng)地，峰值測量設(shè)備的制造者簡單地 使用時間間隔或等同數(shù)量的采樣，使其設(shè)備得以產(chǎn)生大約每秒更新一次 的抖動峰到峰讀出。抖動總是存在隨機抖動的成分，其典型地具有無限 制的峰值抖動范圍。由于這種隨機的抖動，檢測窗口越長，或采樣尺寸 越大，則測量出更大的最大峰值抖動值的概率越高。 一般來講，檢測窗 口越長，則測量系統(tǒng)提供的最大峰值抖動值越大?，F(xiàn)在的一些SDI視頻 源中，確定性的抖動得到了顯著的減少，從而在不同制造者生產(chǎn)的設(shè)備 之間，無限制的隨機抖動能夠造成峰到峰測量的顯著差別。通常是，一 臺抖動測量儀器報告峰到峰抖動低于SMPTE規(guī)定限制，而另 一臺儀器卻 報告相同的源高于SMPTE限制，并且因此不符合規(guī)定，而這僅僅因為在比第 一 臺儀器更長的時間間隔或記錄長度上檢測最大抖動峰值。
由于隨機抖動的存在，使得任何測量實際上自然都是可能的，僅僅 選取任何特定峰值檢測窗口將依然無法恰當(dāng)?shù)亟鉀Q此問題。需要一種測 量的系統(tǒng)和方法，把發(fā)生概率與指定的峰到峰抖動值相關(guān)聯(lián)。 一種更加
全面的特征抖動測量方法還將提供更好的抖動測量與誤碼率(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)抖動限制的SDI接 收器相關(guān)的普通測量。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 制造者的測量系統(tǒng)得以對同 一信號返回 一致的抖動值。
下面將對現(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 一種對與相關(guān)概率有關(guān)的峰和峰到峰抖動進(jìn)行測量的 系統(tǒng)和方法。對本系統(tǒng)和方法的實施方式進(jìn)4亍優(yōu)4匕，4吏其與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn) 視頻SDI抖動測量信號處理一同工作，并且替代峰檢測器。
一種抖動測量系統(tǒng)，其包括直方圖硬件，以直方圖的形式存儲抖動 數(shù)據(jù)；抖動分析器，基于所述的直方圖數(shù)據(jù)和提供的概率值確定峰抖動 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)行抖動的計算。在某些實施方式中，所述的直方圖硬件 從時鐘恢復(fù)電路獲取抖動數(shù)據(jù)。在其它的實施方式中，抖動數(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)計算峰抖動值的方法。對 累積分布函數(shù)(CDF)和互補累積分布函數(shù)(CCDF)陣列進(jìn)行計算?；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，從而確定正抖動峰。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所對應(yīng)的抖 動值作為正峰值。同樣地，基于所述的CDF陣列，從而確定負(fù)抖動峰。
還提供一種顯示，其在眼圖案圖上疊加動態(tài)抖動限制標(biāo)記，用于指 示對應(yīng)概率值的各自的抖動峰。
本申i青只于美國臨時才示題為"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，申請編號為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)時鐘的抖動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分析器的流程圖。
圖5是包括基于概率值、具有動態(tài)抖動指示的眼圖和浴盆曲線的顯
具體實施例方式
如圖1所示的抖動測量系統(tǒng)10，其包括與抖動分析器14進(jìn)行數(shù)據(jù) 通信的抖動直方圖(histogram)硬件12。抖動直方圖硬件12能夠在存 儲器中建立直方圖16。抖動面元(jetterbin)與測量的抖動值(時間 -間隔-誤差)相對應(yīng)，而計數(shù)與已檢測的抖動面元對應(yīng)的抖動值的數(shù)量 相對應(yīng)。抖動分析器14能夠基于相關(guān)聯(lián)的概率產(chǎn)生抖動測量值或抖動 值顯示18。在本系統(tǒng)和方法的一種實施方式中，抖動直方圖硬件12持 續(xù)運行選擇的輸入信號，實時地建立直方圖。所述的直方圖可以通過從 恢復(fù)時鐘、或/和串行信號的眼-采樣器、或一些確定串行數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 的時間-間隔-誤差的其它裝置中，對時間-間隔-誤差進(jìn)行檢測產(chǎn)生。在 另一種實施方式中，如有必要，則直方圖硬件12會自動地進(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，則整個直方圖可以除以2，對其重新調(diào) 整使額外的抖動值得以計數(shù)。如需要，則抖動分析器14周期性地從抖 動直方圖硬件12中讀取所述的直方圖數(shù)據(jù)，更新抖動的顯示值或抖動 的圖形顯示(例如浴盆曲線)。
如圖2所示，對NRZI編碼的串行數(shù)字^L頻進(jìn)行測量。抖動測量系 統(tǒng)10所示的實施方式產(chǎn)生包含在恢復(fù)時鐘中的抖動的第一個直方圖 20,和從眼圖案釆樣24中取得的第二個直方圖22。為了產(chǎn)生基于恢復(fù) 時鐘的第一個直方圖20，時鐘恢復(fù)電路26對時鐘進(jìn)行恢復(fù)，抖動檢波器(demodulator )28為第一個直方圖20提供基于恢復(fù)時鐘的抖動數(shù)據(jù)。 示出了精密的(低抖動)鎖相環(huán)(PLL) 30與抖動檢波器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， 借以按照測量標(biāo)準(zhǔn)的要求去除抖動的那些低頻成分。抖動分析器14能 夠選擇任意一個直方圖，提供相應(yīng)的抖動測量結(jié)果。相應(yīng)地，所述的抖 動分析器將能夠提供基于第一直方圖20 (其基于恢復(fù)時鐘)或者第二直 方圖22 (其從眼圖案采樣器中得出)的抖動分析。在一些實施方式中， 抖動分析器可以對由用戶選擇的每個直方圖提供結(jié)果。
圖3圖解說明了基于恢復(fù)時鐘的抖動直方圖硬件12的另一種實現(xiàn)。 把NRZI串行數(shù)據(jù)輸入具有相位檢測器32和振蕩器34的PLL 30 (其充 當(dāng)抖動檢波器)。還在相位檢測器32和振蕩器34之間的反饋通路中提 供誤差放大濾波器。在這個例子中，通過PLL 30把NRZI串行數(shù)據(jù)邊緣 檢波成模擬抖動信號，PLL 30有效地去除了低于PLL帶寬的抖動頻譜成 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從所述的抖動信號中產(chǎn)生離散的抖動數(shù)據(jù)采樣。 一些抖動測 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。在一些實施 方式中，對NRZI串行數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡(equal ize),對依賴于頻率的損耗
(例如由同軸電纜傳輸引起的損耗)進(jìn)行補償。所述的抖動數(shù)據(jù)采樣輸 入到控制器42,并且寫入存儲直方圖數(shù)據(jù)的RAM 44中。抖動分析器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。示出了時鐘信 號(CLK) 46。所述的時鐘信號對每個抖動采樣產(chǎn)生一個時鐘。所述的時 鐘信號可以由振蕩器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)換時才開啟，以便使A/D得以對抖動檢波器的輸出 進(jìn)行采樣。采樣的間隔并不需要恒定。在另一可選實施方式中，例如使 用另外的時鐘恢復(fù)電路，由NRZI信號產(chǎn)生所述的時鐘信號。
圖4提供了對控制電路42實施方式的處理流程進(jìn)行圖解說明的流 程圖，連同對抖動分析器14實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)接收到抖動數(shù)據(jù)采樣時，則控制器42對 RAM中的直方圖進(jìn)^亍更新。每個RAM地址都與直方圖的面元相對應(yīng)。面 元的數(shù)量應(yīng)當(dāng)適應(yīng)抖動數(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，所提供的抖動數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有可 比較的可用時間值范圍，其最好持續(xù)至少一個數(shù)據(jù)時鐘間隔。例如，若 所述的直方圖具有1024個面元(從0至1023 )，則A/D轉(zhuǎn)換器38可以 提供具有值在-512和511之間的抖動數(shù)據(jù)，其與具有1/1024單位時鐘 間隔分辨率的一個完整時鐘間隔相對應(yīng)。之后，RAM地址將等于抖動數(shù) 據(jù)值加512,因此-512的抖動數(shù)據(jù)值將引起計數(shù)被寫入面元0,而511 的抖動數(shù)據(jù)值將引起計數(shù)寫入面元1023。每次，與RAM地址相對應(yīng)，接 收抖動數(shù)據(jù)采樣，其值存儲在增量為1的地址中。在可選實施方式中， 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RAM地址，并且4巴 其中的值除以2,其能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的二進(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。在可選實施方式中，抖動分析器14通過 對所述的直方圖數(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。在另一實施方式 中，還可以提供復(fù)位，使用所述的抖動分析器通過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確定是否從抖動分析器14接收到了讀/寫 (R/W)請求。若沒有，其返回步驟50,繼續(xù)更新所述的直方圖。若抖動 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，作為基于與抖動分析器14 所請求的地址相對應(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。在短時間內(nèi)，抖動分析器正在讀取RAM或正在 對RAM進(jìn)行重新調(diào)整，沒有抖動數(shù)據(jù)會加入所述的直方圖，然而這表示 可忽略的數(shù)據(jù)損失。直方圖硬件12能夠獨立地建立抖動直方圖，而不需要從抖動分析
器14輸入。抖動分析器14只需要周期性地輪詢所述的直方圖數(shù)據(jù)，以 便生成測量輸出。典型地，抖動分析器14將會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。在一些實施方式中，RAM44可以以雙端口 RAM的方式加以實現(xiàn)，4吏 所述的抖動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。
抖動分析器14實施方式的基本過程流程在步驟110中提供了對抖 動值范圍的定義。在一種實施方式中，抖動值的范圍與用時鐘單位間隔 (UI)表達(dá)的直方圖硬件陣列范圍相對應(yīng)。抖動值范圍能夠以測試儀器內(nèi) 固定值的方式加以提供?；蛘撸绻狈綀D硬件12能夠調(diào)整所述的抖 動數(shù)據(jù)值，從而適合直方圖面元的可用數(shù)量，那么抖動值的范圍能夠通 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)。在一些實施方式中，這將對應(yīng)于把直方圖面元的存儲 器地址與以UI為單位的抖動值相關(guān)聯(lián)。再者，此關(guān)聯(lián)能夠提供作為測 試儀器的固定參數(shù)?；蛘?，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，抖動分析器的實現(xiàn)方面設(shè)計成實現(xiàn)為整數(shù)微處理器上的軟 件。
例如，若4牛動值的范圍，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)的面元位置與抖動值之間的關(guān)聯(lián)。在整數(shù)處理器實現(xiàn)的情況 下，以下代碼建立1024 mUI的值，使mlll值得以與1024個面元相關(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注意本示例實際提供了從-999 mUI至+1000 mUI的抖動值范圍， 其是期望-1000 mUI至+100G mUI的適合的近似。
步驟114中，抖動分析器14從所述的直方圖硬件中獲取直方圖數(shù) 據(jù)。在一種實施方式中，當(dāng)抖動分析器14進(jìn)行輪詢時，從所述的直方 圖硬件中傳送全部的直方圖數(shù)據(jù)。在另一實施方式中，從需要執(zhí)行計算 的直方圖硬件請求個別直方圖值。
步驟116中，所述的抖動分析器計算累積分布函數(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)化形式相對應(yīng)。 如在此所用的，術(shù)語"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, 則在隨后的計算中可能需要對結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在所述抖動分析器的實 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，所述的抖動分析器計算互補累積分布函數(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)化形式相對應(yīng)。由于CCDF與CDF有關(guān)，因此其能夠由步驟 116中所計算的CDF計算出來。如在此所使用的，術(shù)語"互補累積分布 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 的計算中可能需要對結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。在所述抖動分析器的實施方式 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。
在所述的抖動分析器計算非標(biāo)準(zhǔn)化CDF和CCDF陣列的實施方式中， 還對標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)量值進(jìn)行計算。標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)量值與CDF最后的值相對應(yīng)。 在另一實施方式中，如可選的步驟120所示，還可以對零均值 (zero-mean)抖動的RMS值或方差(Ji tVar)進(jìn)行計算，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)也一起計算出來。正抖動(Jpos)和負(fù)抖動(Jneg)峰的抖動 值可以相對于概率指數(shù)進(jìn)行確定。步驟130,選擇概率。在所述抖動分析器的實施方式中，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，對概率指數(shù) 進(jìn)行選擇?；蛘?，由系統(tǒng)——例如為確保符合測試標(biāo)準(zhǔn)自動地選擇概率 指數(shù)。在另一實施方式中，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峰(Jpos或JitPos )和負(fù) 抖動峰(Jneg或JitNeg)。在所述抖動分析器的實施方式中，對基于 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)。在一種實施方式中，正抖動峰確定為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陣列對正抖動峰進(jìn)行確 定，對CCDF陣列進(jìn)行掃描，確定CCDF值小于對應(yīng)的概率值(Po)的索引 (index)。抖動峰為與所述索引對應(yīng)的UI值。同樣地，負(fù)抖動峰確定 為CDF值剛好小于所述的概率值的UI值。因此，通過對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)抖動峰。以下例子提供了對CCDF和CDF進(jìn)行掃描以分別確定正抖動峰和負(fù)抖動峰的方 法。從0至索引范圍的末端(1023)對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 使用本實現(xiàn)中的查找表加以實現(xiàn)。在可選的實現(xiàn)中，將能夠基于索引值 直接計算UI。在另一實施方式中，將能夠不使用索引直接計算UI值。 同樣地，在此例中，從陣列的末端(1 023)至0對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)對應(yīng)的UI 值，確定負(fù)抖動峰。
<formula>formula see original document page 12</formula>
通過取得正抖動峰與負(fù)抖動峰之間的差可以較容易地確定峰到峰抖 動。上述示例設(shè)計為在整數(shù)處理器上運行，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 計算陣列。如在此所圖解說明的，對CDF和CCDF的整個范圍進(jìn)行掃描。 在另 一實施方式中，通過只對一部分陣列進(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(在零時間間隔誤差的抖動值)并且以適當(dāng) 的方向進(jìn)行掃描。這可以加速處理，并且對于所選擇的0和-1之間的斗既 率指數(shù)(Prob),防止對JitPos得到負(fù)值和對JitNeg得到正值。當(dāng)所述 的抖動直方圖發(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，可能發(fā)生此情況。抖動中值與CDF = 0. 5的點相對應(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,并且抖動值的范圍能夠重定義，從頭 到尾開始整個處理。
此外，或者在一些實例中，如步驟140所提供的，抖動峰能夠在整 個概率值的范圍內(nèi)確定，而不是對單個的概率值確定抖動峰。不是正抖 動峰和負(fù)抖動峰的單獨值，而是正抖動峰和負(fù)抖動峰的陣列分別在整個 預(yù)定的概率值范圍內(nèi)被計算。在所述抖動分析器的實施方式中，對于在 概率值范圍內(nèi)所選擇的每個概率值，對CCDF和CDF進(jìn)行掃描，分別確 定正和負(fù)的抖動峰，并且產(chǎn)生在整個概率范圍內(nèi)的抖動峰陣列。以類似 以上所述的方式，對每個概率值可以執(zhí)行實際的掃描過程。以下示例4戈 碼產(chǎn)生正抖動峰(Ji tPosPeak)和負(fù)抖動峰值(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個概率指數(shù)相對應(yīng)的正抖動峰和負(fù)抖動峰的 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
因為本示例旨在僅使用整數(shù)處理加以實現(xiàn)，所以示例概率查找表中
的值以整數(shù)(而不是以實數(shù)或浮點)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抖動顯示的總體 外觀。
步驟142中，整個概率范圍內(nèi)的抖動峰值陣列用于提供圖表(plot)
或概率vs抖動峰的顯示?？梢砸岳缭∨枨€圖表的形式對得到的圖
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 為單位抖動的函數(shù)。浴盆曲線通常以比特誤碼率(BER)vs抖動(以UI為 單位)的形式進(jìn)行標(biāo)記?？梢砸訳I值乘以時鐘周期代替時間單位對水 平軸(x軸)加以表達(dá)。使用BER是基于以下假設(shè)若信號采樣中的抖 動超過圖中x軸(時間軸)的特定值，則接收器中將會發(fā)生比特誤碼。 其發(fā)生的概率是平均BER (錯誤比特與非錯誤比特的比率)
一旦基于測量信號直方圖，為概率范圍計算了正和負(fù)抖動峰陣列， 則能夠產(chǎn)生浴盆曲線顯示200，如圖5所示。在此顯示的實施方式中，
對計算的抖動峰閾值或接收器調(diào)節(jié)(receiver accomodation)-對于
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，顯示了對所選的概率進(jìn)行指示的線202,連同對應(yīng)的負(fù) 抖動峰位置指示符204和正抖動峰位置指示符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，其配有動態(tài)的抖動限制標(biāo)記302。標(biāo)記 302的兩端304和306分別與負(fù)抖動峰和正抖動峰的位置相對應(yīng)。標(biāo)記 302的長度將基于所述直方圖硬件提供的變化的直方圖，隨著抖動峰值 的變化而變化。如圖5所示，抖動圖顯示300和浴盆曲線顯示200作為 結(jié)合的顯示一起給出，所述的抖動圖顯示位于浴盆曲線顯示的下方，并 且為了使兩個顯示之間的關(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牛動峰標(biāo)記304 和正抖動峰標(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)。在可選的實施方式中，眼圖顯示300位于顯示200的 上方。盡管兩個顯示在圖5中同時示出，在其它的實施方式中，顯示200 和300的任何一個都可以單獨顯示。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。在一種實施方式中， 所述的兩個框?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?；蛘撸惶峁﹩蝹€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，對抖動峰值與概率的函數(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)定的抖動峰值的應(yīng)用 中，其有助于從直方圖中為所選的抖動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峰閾 值和所選的負(fù)抖動峰閾值、會超過各個閾值的概率或概率指數(shù)都可以進(jìn) 行計算。作為一級近似，正和負(fù)抖動閾值能夠設(shè)置為相等，但相反。然 而，通常同一概率并不會產(chǎn)生相等的正和負(fù)峰。相應(yīng)地，在一些實施方 式中，所述的過程可以迭代運行，直到為與期望的峰到峰抖動閾值相對 應(yīng)的正和負(fù)抖動值發(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)能夠以及時的方式構(gòu) 建直方圖。以上所述的抖動分析器系統(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)加以實現(xiàn)。由于用戶顯示僅需要以每秒一次 的級別進(jìn)行更新，因此現(xiàn)代的運行軟件的處理器都是足夠的。在可選實 施方式中，抖動分析器或抖動分析器的一部分使用硬件加以實現(xiàn)。所述 的硬件可以是專用電路，或者是進(jìn)行編碼運行所述方法的現(xiàn)場可編程門 陣列(FPGA)處理器核。盡管以上示例設(shè)計成運行在整數(shù)處理器上，但也 可以使用浮點處理器，其軟件進(jìn)行修改以利用附加的處理能力。例如， 浮點處理器可以減少使用查找表實現(xiàn)本方法方面的需求或愿望。
對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說顯而易見的是，可以對本發(fā)明以 上所述實施方式的細(xì)節(jié)進(jìn)行許多改變，而不會脫離其涵蓋的原理。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
1.一種抖動測量系統(tǒng)，其包括直方圖硬件，其將抖動數(shù)據(jù)存儲為直方圖；和抖動分析器，該抖動分析器連接到所述直方圖硬件，以獲取抖動數(shù)據(jù)的直方圖，基于所述的直方圖計算CDF和CCDF，并且基于概率值確定抖動值。
2. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(tǒng)，其中所述的直方圖硬件進(jìn)一步 包括時鐘恢復(fù)電路，以基于從串行視頻信號恢復(fù)的時鐘提供所述抖動數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求2的抖動測量系統(tǒng)，其中串行視頻信號為NRZI信號。
4. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(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提供所述抖動數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(tǒng)，其中所述的抖動分析器包括運 行在整數(shù)處理器上的軟件。
6. 如權(quán)利要求l的抖動測量系統(tǒng)，其中所述的抖動分析器使用FPGA 實現(xiàn)。
7. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(tǒng)，其中所述的抖動分析器包括運 行軟件的浮點處理器。
8. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括具備疊加于眼圖 上的動態(tài)抖動限制標(biāo)記的顯示，其中所述的動態(tài)抖動限制標(biāo)記具有與基 于概率值獲取的正抖動值相對應(yīng)的第一端和與基于概率值的負(fù)抖動值 相對應(yīng)的第二端。
9. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(tǒng)，其中所述的抖動分析器基于概 率范圍提供抖動值陣列，并且所述的抖動測量系統(tǒng)進(jìn)一步包括作為抖動 值的函數(shù)的概率值的顯示。
10. 如權(quán)利要求1的抖動測量系統(tǒng)，其中所述的抖動分析器基于概 率范圍提供抖動值陣列，并且所述的抖動測量系統(tǒng)進(jìn)一 步包括作為抖動 值的函數(shù)的BER值的顯示。
11. 一種進(jìn)行抖動測量的方法，其包括.-在直方圖硬件中創(chuàng)建抖動值的直方圖； 把所述的直方圖從直方圖硬件傳輸?shù)蕉秳臃治銎鳎?計算累積分布函數(shù)(CDF);計算互補累積分布函數(shù)(CCDF);和基于所選的概率值以及累積分布函數(shù)或互補累積分布函數(shù)確定抖 動峰。
12. 如權(quán)利要求11的方法，其中確定抖動峰包括通過基于達(dá)到所 選的概率，對小于或等于概率值的CCDF值進(jìn)行識別，以確定正抖動峰， 并且返回相應(yīng)的4牛動值。
13. 如權(quán)利要求12的方法，其中通過對CCDF值的陣列進(jìn)行掃描， 直到發(fā)現(xiàn)小于概率值的CCDF值，以實現(xiàn)對CCDF值的識別。
14. 如權(quán)利要求11的方法，其中確定抖動峰包括通過基于達(dá)到所 選的概率，對CDF進(jìn)行掃描，直到CDF值低于概率值，以確定負(fù)抖動峰， 并且返回相應(yīng)的纟牛動值。
15. 如權(quán)利要求14的方法，其中通過對CDF值的陣列進(jìn)行掃描， 直到發(fā)現(xiàn)小于概率值的CDF值，以實現(xiàn)對CDF值的識別。
16. 如權(quán)利要求11的方法，其進(jìn)一步包括確定整個概率范圍內(nèi)的 正抖動值和負(fù)抖動值，并且生成概率對抖動值的圖表。
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 抖動值和負(fù)抖動值，并且生成具有動態(tài)抖動限制標(biāo)記的眼圖，其一端與 正抖動值相對應(yīng)而另 一端與負(fù)抖動值相對應(yīng)。
18. —種抖動測量系統(tǒng)，其包括 存儲抖動數(shù)據(jù)的硬件直方圖；把所述的硬件直方圖傳輸?shù)蕉秳臃治銎鞯难b置； 基于所述的硬件直方圖，在抖動分析器中計算累積分布函數(shù)陣列的 裝置；基于所述的硬件直方圖，在抖動分析器中計算互補累積分布函數(shù)陣 列的裝置；基于概率值和互補累積分布函數(shù)陣列，在抖動分析器中確定正抖動 峰的裝置；基于概率值和累積分布函數(shù)陣列，在抖動分析器中確定負(fù)抖動峰的 裝置；和顯示正抖動峰和負(fù)抖動峰的裝置。
全文摘要
一種用于在直方圖硬件內(nèi)生成抖動峰值直方圖的系統(tǒng)和方法。之后，把所述的直方圖傳輸?shù)蕉秳臃治銎?，該抖動分析器以專用硬件的方式或運行于通用處理器上的軟件的方式加以實現(xiàn)。所述的抖動分析器根據(jù)所述的直方圖計算累積分布函數(shù)(CDF)陣列和互補累積分布函數(shù)(CCDF)陣列，并且根據(jù)概率值確定峰抖動值。
文檔編號H04N17/00GK101300599SQ200680040570
公開日2008年11月5日 申請日期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 申請人:特克特朗尼克公司