(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が一定である周期波形信号である第一の送信データパターンの信号と、ランダム波形信号である第二の送信データパターンの信号を測定対象に送信する信号送信部と、
前記測定対象へ送信した前記第一の送信データパターンの信号に対して当該測定対象より返された受信波の信号からランダムジッタを算出し、前記測定対象へ送信した前記第二の送信データパターンの信号に対して当該測定対象より返された受信波の信号に含まれるトータルジッタから前記算出したランダムジッタの分布に基づいてデターミニスティックジッタを分離する信号受信部とを備えたジッタ分離装置。
【請求項２】
前記第一の送信データパターンは、単一周波数で構成される正弦波または余弦波であることを特徴とする請求項１記載のジッタ分離装置。
【請求項３】
前記第一の送信データパターンの信号は、単一周期のパルス信号であることを特徴とする請求項１記載のジッタ分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号の伝送品質を測定する装置に関し、正確にランダムジッタ（ＲＪ：Ｒａｎｄｏｍ  Ｊｉｔｔｅｒ）とデターミニスティックジッタ（ＤＪ：Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  Ｊｉｔｔｅｒ）を分離することによって、任意のビットエラーレート（ＢＥＲ：Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）におけるトータルジッタ（ＴＪ）を求めるジッタ分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル信号の伝送において、理想的な信号は図４の点線のような矩形波となる。しかし実際に伝送路を通った信号は、図４の２つの実線のように信号に歪みが生じることが普通である。
【０００３】
このような信号の歪みを評価するために、オシロスコープのような測定装置を使って、アイパターンやトータルジッタの測定を行っている。ジッタの評価においては、例えば図５のようなバスタブ曲線を使って、ビットエラーレート毎のトータルジッタを求める方法がよく知られている。このバスタブ曲線は、縦軸がビットエラーレート（ＢＥＲ）、横軸がトータルジッタを示すグラフであり、実線が規定値５００を示している。低ビットエラーレートにおけるトータルジッタを求めるためにビットエラーレートを模擬するビット数分測定するのは時間がかかるため、短時間測定した後にバスタブ曲線を使って低ビットエラーレートでのジッタを算出する方法がよく用いられる。
【０００４】
トータルジッタ（ＴＪ）は、図６のように複数のジッタ成分に分かれており、大きく分けてランダムジッタ（ＲＪ）とデターミニスティックジッタ（ＤＪ）の２つに分けられる。ランダムジッタは熱雑音などの外的要因によって発生するジッタで、Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｐｅａｋは無限に広がる性質を持ち、その広がりは正規分布となる。一方、デターミニスティックジッタは伝送路の周波数特性やデータパターンなど様々な成分の集合体であり、Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ｐｅａｋは有限となる。すなわち、デターミニスティックジッタは、正規分布ではなく広がりに限界がある。
【０００５】
全てのジッタ成分を完全にモデル化することは不可能である。そこで、これを簡略化したモデルとして、Ｄｕａｌ−Ｄｉｒａｃ（デュアルディラック）モデルが使用されることが多い。Ｄｕａｌ−Ｄｉｒａｃモデルは、
ＴＪ（ＢＥＲ）＝Ｎ（ＢＥＲ）×ＲＪ＋ＤＪ
という式で表され、トータルジッタ（ＴＪ）を構成する成分が正規分布を元にしたランダムジッタ（ＲＪ）と、デターミニスティックジッタ（ＤＪ）とから構成され、Ｎはビットエラーレート（ＢＥＲ）の関数であり、ビットエラーレートが小さくなるほどＮが小さくなる。よく使われるＢＥＲ＝１０−１２の場合はＮ＝１４．１となり、ランダムジッタとデターミニスティックジッタの分離がうまくいかないと、トータルジッタに大きな誤差がでてしまう。
【０００６】
ランダムジッタとデターミニスティックジッタを分離する方法としては、オシロスコープなどの測定装置で取得したデータを演算によって分離する方法などが知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。また任意のデータパターンを入力し、アイパターンやジッタを表示する装置も開示されている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９２７４９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４７８８７号公報
【特許文献３】特開２００７−２８６０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の方法では、例えばスペクトラム法では、ジッタスペクトラムからデターミニスティックジッタを最初に算出し残りをランダムジッタとするが、デターミニスティックジッタを算出するには全周波数領域にわたってスペクトルとして認識される必要がある。したがって閾値を設けた場合はデターミニスティックジッタが過小評価される。また、スペクトラム法では、デターミニスティックジッタは周期性のジッタが前提で行われるが、実際の計測などでデターミニスティックジッタが周期性を持たない場合、ランダムジッタとして計測されてしまう。さらに、ヒストグラムの形状から分離する場合、裾野部分は１つのランダムジッタであることが期待されるが、実際は中間部分のランダムジッタの影響も入ってくるため、推定が困難となる。このように、従来では、トータルジッタからデターミニスティックジッタを分離する場合に高い精度を得るのが困難であるという問題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、トータルジッタからデターミニスティックジッタを高い精度で分離することのできるジッタ分離装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るジッタ分離装置は、周波数が一定である周期波形信号である第一の送信データパターンの信号と、ランダム波形信号である第二の送信データパターンの信号を測定対象に送信する信号送信部と、測定対象へ送信した第一の送信データパターンの信号に対して測定対象より返された受信波の信号からランダムジッタを算出し、測定対象へ送信した第二の送信データパターンの信号に対して測定対象より返された受信波の信号に含まれるトータルジッタから算出したランダムジッタの分布に基づいてデターミニスティックジッタを分離する信号受信部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のジッタ分離装置は、測定対象へ送信した第一の送信データパターンの信号に対して測定対象より返された受信波の信号からランダムジッタを算出し、測定対象へ送信した第二の送信データパターンの信号に対して測定対象より返された受信波の信号に含まれるトータルジッタから、算出したランダムジッタの分布に基づいてデターミニスティックジッタを分離するようにしたので、トータルジッタからデターミニスティックジッタを高い精度で分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１によるジッタ分離装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるジッタ分離装置の周期波形信号送信時の結果を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるジッタ分離装置のランダム波形信号送信時の結果を示す説明図である。
【図４】デジタル信号伝送における理想的な信号と実際の信号とを示す説明図である。
【図５】バスタブ曲線を示す説明図である。
【図６】トータルジッタの各成分を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるジッタ分離装置を示す構成図である。
図１に示すジッタ分離装置１は、信号送信部１０、信号受信部２０、送信用ケーブル３０、受信用ケーブル３１から構成される。
【００１４】
信号送信部１０は、周期波形を出力する第一の送信データパターン出力部１１、ランダム波形を出力する第二の送信データパターン出力部１２からなり、信号送信部１０の第一の送信データパターン出力部１１、第二の送信データパターン出力部１２から出力されたパターンは送信用ケーブル３０を通して測定対象１００に送信する。信号受信部２０は、受信用ケーブル３１を介して測定対象１００から出たパターンを受信し、ジッタ解析を行う。以下、ジッタ分離装置１の信号送信部１０、信号受信部２０の動作を説明する。
【００１５】
最初に、信号送信部１０の第一の送信データパターン出力部１１から周期波形の信号を出力して送信し、伝送路を介して信号受信部２０で信号を受信する。
【００１６】
図２は、周期波形信号送信時の結果を示した図である。周期波形として、ここでは正弦波を送信している。周期波形は周波数が一定であり、デターミニスティックジッタの原因となる周波数特性の影響を受けないため、図２（ａ）のアイパターンで示すように受信端で観測されるトータルジッタに含まれるデターミニスティックジッタが非常に少なく、この場合にはトータルジッタ＝ランダムジッタとみなすことができるため、ランダムジッタを高精度に求められる。図２（ｂ）のトータルジッタ分布に示すように、ランダムジッタは正規分布となり、正規分布は次式（１）で表すことができる。
0006381452.tif 000002
【００１７】
この式（１）で、トータルジッタ分布の最大強度の時間を正規分布の平均μとし、そこから標準偏差σを変えていき、例えば最小二乗誤差などの誤差が最小となる標準偏差σをランダムジッタの標準偏差σＲＤとする。またランダムジッタ分布の縦軸は回数であり、正規分布の縦軸は確率であるため、最大値を合わせることも必要となる。
【００１８】
次に、信号送信部１０の第二の送信データパターン出力部１２からランダム波形の信号を出力して送信し、受信用ケーブル３１を介して信号受信部２０で信号を受信する。
【００１９】
図３は、ランダム波形信号送信時の結果を示した図である。信号受信部２０で観測すると、図３（ａ）のアイパターンのようなデターミニスティックジッタとランダムジッタが含まれた波形が得られるため、そこからデターミニスティックジッタを求める。デターミニスティックジッタの計算では、既にランダムジッタの標準偏差σＲＤが分かっているため、図３（ｂ）のトータルジッタ分布のように、両端の分布をフィッティングさせるようにランダムジッタの正規分布の平均値σと強度を変えてフィッティングをする。左端のフィッティングは平均値σ以下の領域で誤差が最少になるようにフィッティングを行い、右端のフィッティングは平均値σ以上の領域で誤差が最少になるようにフィッティングを行う。両端でのフィッティング後に、両端の正規分布の平均値σの差をデターミニスティックジッタとする。
【００２０】
このように、ランダムジッタ（ＲＪ）、デターミニスティックジッタ（ＤＪ）を算出後、Ｄｕａｌ−Ｄｉｒａｃモデル等のジッタモデルに当てはめることによって、ビットエラーレート（ＢＥＲ）毎のトータルジッタ（ＴＪ）を算出できる。例えば、次式（２）のように表せるＤｕａｌ−Ｄｉｒａｃモデルを適用して算出する。
ＴＪ（ＢＥＲ）＝Ｎ（ＢＥＲ）×ＲＪ＋ＤＪ        （２）
【００２１】
このように実施の形態１では、デターミニスティックジッタの原因となる周波数特性の影響を受けない周期波形の信号を測定対象に送信して返された受信波に含まれるランダムジッタを算出しておき、ランダム波形の信号を測定対象に送信して返された受信波に含まれるトータルジッタからランダムジッタの分布に基づいてデターミニスティックジッタを分離するようにしたので、トータルジッタをランダムジッタとデターミニスティックジッタに高い精度で分離することができる。
【００２２】
また、実施の形態１では、周波数特性が悪い伝送路を信号が通った場合でも、ランダムジッタを正確に算出し、ビットエラーレートによらずランダムジッタとデターミニスティックジッタの分離が高精度に行えるので、伝送品質を正しく測定できる装置が得られる。
【００２３】
なお、上記例では、ジッタ分離装置１において、第一の送信データパターン出力部１１から送信する周期波形を単一周波数の正弦波（図２（ａ）参照）として説明したが、単一周波数の余弦波であってもよい。
【００２４】
以上説明したように、実施の形態１のジッタ分離装置によれば、第一および第二の送信データパターンの伝送波形の信号を測定対象に送信する信号送信部と、測定対象へ送信した第一の送信データパターンの信号に対して測定対象より返された受信波の信号からランダムジッタを算出し、測定対象へ送信した第二の送信データパターンの信号に対して測定対象より返された受信波の信号に含まれるトータルジッタから、前記の算出したランダムジッタの分布に基づいてデターミニスティックジッタを分離する信号受信部とを備えたので、トータルジッタからデターミニスティックジッタを高い精度で分離することができる。
【００２５】
また、実施の形態１のジッタ分離装置によれば、第一の送信データパターンの信号は、一定の周期で同一形状の波形を繰り返す周期信号であり、第二の送信データパターンの信号は、ランダムビットパターンのランダム信号としたので、周波数特性が悪い伝送路を信号が通った場合でも、ランダムジッタを正確に算出し、ビットエラーレートによらずランダムジッタとデターミニスティックジッタの分離が高精度に行え、伝送品質を正しく測定することができる。
【００２６】
また、実施の形態１のジッタ分離装置によれば、第一の送信データパターンは、単一周波数で構成される正弦波または余弦波としたので、ランダムジッタを正確に算出し、ビットエラーレートによらずランダムジッタとデターミニスティックジッタの分離を高精度に行うことができる。
【００２７】
実施の形態２．
先に説明した実施の形態１では、ジッタ分離装置１において、第一の送信データパターン出力部１１から測定対象に送信する信号の周期波形を単一周波数の正弦波または余弦波とした。この実施の形態２では、ジッタ分離装置１において、第一の送信データパターン出力部１１から測定対象に送信する信号の周期波形を単一周期のパルス波とする。
【００２８】
このように、周期波形として単一周期のパルス波を測定対象に送信した場合でも、単一周波数の周期波形の信号を測定対象に送信した実施の形態１の場合と同様に、デターミニスティックジッタの原因となる周波数特性の影響を受けないため、トータルジッタに含まれるデターミニスティックジッタが非常に少なく、トータルジッタをランダムジッタとみなすことができる。
【００２９】
よって、ランダムジッタを算出した後は、実施の形態１の場合と同様に、ランダム波形データを測定対象に送信し、ランダムジッタの分布に基づいてトータルジッタに含まれるデターミニスティックジッタを分離することができる。
【００３０】
このように実施の形態２では、周期波形の信号として単一周期のパルス波を測定対象に送信して返された受信波に含まれるランダムジッタを算出しておき、ランダム波形の信号を測定対象に送信して返された受信波に含まれるトータルジッタからランダムジッタの分布に基づいてデターミニスティックジッタを分離するようにしたので、トータルジッタをランダムジッタとデターミニスティックジッタに高い精度で分離することができる。
【００３１】
また、実施の形態２では、実施の形態１と同様に、周波数特性が悪い伝送路を信号が通った場合でもランダムジッタを正確に算出し、ビットエラーレートによらずランダムジッタとデターミニスティックジッタの分離が高精度に行えるので、伝送品質を正しく測定できる装置が得られる。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態２のジッタ分離装置によれば、第一の送信データパターンの信号を単一周期のパルス信号としたので、ランダムジッタを正確に算出し、ビットエラーレートによらずランダムジッタとデターミニスティックジッタの分離を高精度に行うことができる。
【００３３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ジッタ分離装置、１０  信号送信部、１１  第一の送信データパターン出力部、１２  第二の送信データパターン出力部、２０  信号受信部、３０  送信用ケーブル、３１  受信用ケーブル、１００  測定対象。
【図１】
0006381452.tif 000003
【図２】
0006381452.tif 000004
【図３】
0006381452.tif 000005
【図４】
0006381452.tif 000006
【図５】
0006381452.tif 000007
【図６】
0006381452.tif 000008