(57)【要約】【課題】信号のジッター特性を高精度で測定する。【解決手段】本発明は、複数ビットの反復ビットシーケンスを有する信号のジッター特性を決定する方法に関し、この方法は、ビットパターン内の第１の遷移に対する第１のサンプリング位置(102,104,106)にサンプリングポイントを設定し、ビットシーケンスの複数の繰り返しに対して、設定されたサンプリングポイントにおいて閾値とディジタル信号との比較結果にディジタル値の組を割り当て(S3)、割り当てたディジタル値の合計に基づいて分布値を決定し、サンプリングポイントをある時間増分だけシフトし(S4)、サンプリングポイントが第２のサンプリング位置に到達するまで分布値の決定を繰り返し、決定された分布値からサンプリングポイントに対する分布関数を決定し、分布関数を用いてジッター特性を決定することを含む。【選択図】図１
2007121302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のビットの反復ビットシーケンスを有するデジタル信号のジッター特性を決定する方法において、
（ａ）前記ビットパターン内の第１遷移に対する第１サンプリング位置（１０２、１０４、１０６）にサンプリングポイントを設定するステップと、
（ｂ）前記ビットシーケンスの複数の反復について、閾値と前記デジタル信号との比較結果にデジタル値の組を割り当てるステップ（Ｓ３）と、
（ｃ）割り当てられたデジタル値の合計に基づいて分布値を決定するステップと、
（ｄ）前記サンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるステップ（Ｓ４）と、
（ｅ）前記サンプリングポイントが第２サンプリング位置に到達するまで、ステップ（ａ）〜（ｄ）を繰り返し反復するステップと、
（ｆ）前記分布値から、前記サンプリングポイントに対する分布関数を決定するステップと、
（ｇ）前記分布関数を使用することによって前記ジッター特性を決定するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記ビットシーケンス内において複数の更なるサンプリング位置を設定するステップと、
前記更なるサンプリング位置のそれぞれについて、前記ステップ（ｆ）に従って分布関数を決定するステップと、
それぞれの分布関数について、定義された閾値（好ましくは、ビット振幅の５０％におけるもの）との交差ポイントを決定するステップと、
それぞれの交差ポイントについて、対応する理想的な遷移時点に対する時間偏差値を決定するステップであって、前記理想的な遷移時点は、前記ビットレートにしたがうある時間距離だけ均等に離隔していることからなる、ステップと、
前記時間値を評価するステップ
を更に含む、請求項１の方法。
【請求項３】
前記決定された時間偏差値から最も遅い時間値と最も早い時間値を識別するステップと、
前記最大時間差と最小時間差の間の絶対差を取得することによってデータ依存ジッター（DDJ）を決定するステップ
を更に含む、請求項２の方法。
【請求項４】
すべての立ち上がり遷移の最も遅い時間値と最も早い時間値を識別し、これらから第１絶対時間差を決定するステップと、
すべての立下り遷移の最も遅い時間値と最も早い時間値を識別し、これらから第２絶対時間差を決定するステップと、
前記第１絶対時間差と前記第２絶対時間差のうちの最大値を決定することにより、シンボル間干渉値（ISI）を決定するステップ
を更に含む、請求項２又は３の方法。
【請求項５】
すべての立ち上がり遷移の時間値の第１平均値を識別するステップと、
すべての立下り遷移の時間値の第２平均値を識別するステップと、
前記第１平均値及び前記第２平均値の絶対差を決定することにより、デューティサイクル歪値（DCD）を決定するステップ
を更に含む、請求項１〜４のいずれかの方法。
【請求項６】
前記サンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるステップは、遅延が段階的に増分される可変遅延要素によって実行される、請求項１〜５のいずれかの方法。
【請求項７】
前記サンプリングポイントをシフトさせるステップは、前記ビットレートの既定された何分の一かのサンプリングレートで前記信号をサンプリングすることによって実行される、請求項１〜６のいずれかの方法。
【請求項８】
それぞれのサンプルは、キャプチャメモリ内に保存され、前記分布関数の前記決定は、すべてのサンプルを取得した後に実行される、請求項１〜７のいずれかの方法。
【請求項９】
前記割り当てられた値を、前記第１サンプリング位置に対応する前記デジタル信号の既知のビット値と比較し、
前記分布値を取得するべく、いくつかの反復との関連においていくつかのビット差のビット誤り率（BER）を決定する、請求項１〜８のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記交差ポイントは、該交差ポイントが最尤遷移ポイントと関連するように、５０％のBERと関連するように選択される、請求項２の方法。
【請求項１１】
複数のサンプリングポイントを複数のサンプリング位置（好ましくは、理想的な遷移ポイント）において設定するステップと、
前記ビットシーケンスの複数の繰り返しについて、ある閾値と前記デジタル信号との比較結果に対してデジタル値の組を割り当てるステップと、
それぞれのサンプリングポイントについて、前記それぞれの割り当てられたデジタル値の合計に基づいてワンショット値を決定し、前記ステップ（ｆ）において決定された前記分布関数を前記ワンショット値にそれぞれあてはめるステップと、
それぞれの前記ワンショット値と一定の値（好ましくは、５０％のBER値）の間の時間差を求めることにより、時間偏差値を決定するステップ
を更に含む、請求項１の方法。
【請求項１２】
前記分布関数が時間軸に関して引き伸ばされるように、決定されたランダムジッター（例えば、擬似雑音信号）を、デジタル信号又はサンプリングクロックのいずれかに対して追加する、請求項１〜１１のいずれかの方法。
【請求項１３】
それぞれのサンプリングポイントは、前記信号の遷移に自動的に整列させることにより設定される、請求項１〜１２のいずれかの方法。
【請求項１４】
コンピュータなどのデータ処理システム上で動作するときに、請求項１〜１３のいずれかの方法を実行する、データ保持媒体上に保存されるのが好ましいソフトウェアプログラム又はプロダクト。
【請求項１５】
複数のビットの反復ビットシーケンスを有する信号（１００）のジッター特性を決定するために前記信号を処理する回路（１０）において、
前記ビットシーケンス内の第１遷移に対する第１サンプリング位置（１０２、１０４、１０６）において、サンプリングポイントを設定するように構成されたサンプリングポイント設定手段（１６）と、
前記ビットシーケンスの複数の繰り返しについて、前記設定されたサンプリングポイントにおける複数のサンプルにおいて、閾値と前記デジタル信号との比較結果にデジタル値の組を割り当てる（Ｓ３）よう構成されたサンプリング手段（１８）と、
前記サンプリングポイントが第２サンプリング位置に到達するまで、前記サンプリングポイントをある時間増分だけ反復的にシフトさせる（Ｓ４）よう構成されたサンプリングポイントシフト手段（２０）と、
前記割り当てられたデジタル値の合計に基づいて分布値を決定し、前記分布値から、前記サンプリングポイントに対する分布関数を決定し、前記分布関数を適用することによって前記ジッター特性を決定するよう構成された処理手段（１４）
を備える、回路。
【請求項１６】
ビットのシーケンスを有する入力信号を受信するよう構成された少なくとも１つのチャネル（５２）を備える、信号を評価する試験装置（５０）において、
請求項１５記載の少なくとも１つの回路と、
前記受信した入力信号のジッター特性の分布を表示するよう構成された表示手段（５４）
を備える、試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号のジッター特性を判定するための信号の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジッターは、デジタル通信システム内におけるビット誤りの主要な原因である。ジッターとは、例えば、損失の多い伝送チャネルによって引き起こされる信号の遅延などの、事前に規定されている信号のコースからの信号のタイミングの逸脱を意味している。ビット誤りは、デジタル通信システムのレシーバが、受信ビットストリーム内において、論理１の代わりに論理０を検出した場合に（又は、この逆の場合に）発生する。デジタル通信システム内におけるビット誤りの尺度が、ビット誤り率（Bit Error Ratio：BER）である。
【０００３】
具体的には、BERは、デジタルデータを含んでいる受信信号の品質によって左右される。デジタル通信システムのレシーバは、既定のサンプリングレートによって受信信号をサンプリングするよう構成されている。しかしながら、受信信号のジッターによって、受信信号と共に伝送されたディジタルデータのサンプリングに誤りが生じてビット誤りが発生する場合がある。
【０００４】
トータルジッター（Total Jitter：TJ）の理論的なモデルにおいては、ランダムジッター（Random Jitter：RJ）とデターミニスティックジッター（Deterministic Jitter：DJ）を区別している。RJは、熱及び雑音の影響によって発生する。従って、これは、境界を有しておらず、ガウスの確率密度関数によって表現可能である。RJとは対照的に、DJは、境界を有している（即ち、明確な振幅の限度を有しており、本質的にピークツーピーク値である）。DJは、周期的ジッター（Periodic Jitter：PJ）、有界非相関ジッター（Bounded Uncorrelated Jitter：BUJ）、及びデータ依存ジッター（Data Dependent Jitter：DDJ）に更に区別される。
【０００５】
DDJは、ビットパターンの関数であり、デューティサイクル歪（Duty Cycle Distortion：DCD）とシンボル間干渉（Inter-Symbol Interference：ISI）に更に区別される。ISIは、通常、長い及び短いビットサイクルによって引き起こされ、帯域幅制限又は伝送路内の損失に起因しており、DCDは、差動入力間の電圧オフセットとシステム内の遷移時点間の差によって発生する。
【０００６】
これまでのところ、非特許文献１に記述されている「Real Time or Sampling Scope」を使用したジッターの分解が知られている（この資料は、http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-3206EN.pdfというURLにより、インターネット上において入手可能である）。
【０００７】
ビット誤り率テスタ（Bit Error Ratio Tester：BERT）の最新技術においては、BERTスキャン法を使用してRJとDJを分離している。このようなBERTを使用し、所謂最適化BERTスキャン法を使用することにより、TJを計測することも可能であろう。
【非特許文献１】「Jitter Analysis: The dual-Dirac Model, RJ/DJ，and Q-Scale」-White Paper
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
信号のジッター特性を判定するべく、改善された信号処理を提供することが本発明の一つの目的である。この目的は、独立請求項によって解決されており、好適な実施形態は、従属請求項に示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、信号の最も可能性の高い遷移ポイント（以下、最尤遷移ポイントという）を判定することにより、ジッターを判定するべく信号を処理することができる。「最尤遷移ポイント」という用語は、信号のすべての遷移について同一の条件によって判定される信号の既定のサンプル又は遷移のサンプリングポイントを意味している。通常、最尤遷移ポイントは、例えば、特定のビット誤り率（BER）（例えば、約５０％のBER）などの既定の値を有する信号の遷移のサンプリングポイントである。次いで、判定された最尤遷移ポイントを使用し、ジッター（特に、データ依存ジッター）について信号を分析することができる。本発明による最尤遷移ポイントの判定により、相対的に低い演算コストで、ジッターについて信号を分析可能である（具体的には、ジッター分析が可能なデジタル通信アナライザと同様に、DDJ、ISI、及びDCDを算出することができる）。従って、本発明は、ジッター分析が可能なデジタル通信アナライザとは異なる計測原理を具備するビット誤り率テスタ（BERT）内において有利に適用可能である。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、ビットパターン内の第１遷移に対する第１サンプリング位置においてサンプリングポイントを設定し、設定したサンプリングポイントにおいてビットシーケンスの複数の反復についてサンプルを取得し、それぞれのサンプルを閾値と比較し、デジタル値をそれぞれの比較結果に割り当てることにより、複数ビットの反復ビットシーケンスを有するデジタル信号のジッター特性を判定する。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、デジタル値を割り当てるステップは、信号をある閾値と比較して、２つのレベルを有する比較信号を生成するステップであって、これにより、比較信号は、閾値が信号より大きい場合には第１レベルを有し、そうでない場合には第２レベルを有することからなる、ステップと、比較信号をサンプリングするべく信号の遷移においてサンプリングポイントを設定するステップと、設定したサンプリングポイントにおいてパターンのいくつかの反復についてサンプルを取得し、これにより、デジタル値の組を取得するステップと、を有する。
【００１２】
本発明の更なる実施形態によれば、デジタル値を割り当てるステップは、設定したサンプリングポイントにおいてパターンのいくつかの反復について複数のサンプルを取得するステップと、それぞれのサンプルを閾値と比較することにより、それぞれの取得したサンプルについてデジタル値を判定するステップと、デジタル値をそれぞれの比較結果に割り当て、これにより、デジタル値の組を取得するステップと、を有する。
【００１３】
更なる実施形態においては、割り当てられたデジタル値の合計に基づいて分布値を判定するステップは、サンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるステップと、サンプリングポイントが第２サンプリング位置に到達するまでデジタル値の組の導出を繰り返し反復するステップと、分布値からサンプリングポイントにおける分布関数を判定するステップと、分布関数を使用してジッター特性を判定するステップと、を有する。
【００１４】
一実施形態においては、割り当てられたデジタル値を遷移ポイントに関係するデジタル信号の既知のビットと比較し、差の発生の数をカウントし、この数をいくつかの反復に関係付けることにより、分布値を判定する（同じ結果は、割り当てられたビットの合計をそれぞれ取得し、対応する既知のビットの値に反復の数を乗じたものを減算することによっても、あるいは、割り当てられたビットの合計をそれぞれ取得し、対応する既知のビットの値を現在し、これに反復の数を乗じることによっても取得可能であろう）。以下においては、この比率をビット誤り率（BER）とも呼ぶ。
【００１５】
更なる実施形態においては、割り当てられた値を合計し、その合計を反復の数に関係付けることにより、分布値を単純に判定する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、反復的なビットパターンを有する信号のジッターを判定するための信号処理が提供されるが、この信号処理は、
（ａ）信号をサンプリングするべく信号の遷移においてサンプリングポイントを設定するステップと、
（ｂ）設定したサンプリングポイントにおいてパターンのいくつかの反復についてサンプルを取得し、それぞれのサンプルをある閾値と比較することによってそれぞれの取得されたサンプルについてデジタル値を判定し、デジタル値をそれぞれの比較結果に割り当てるステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）において取得したサンプルからある値を算出するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）において算出した値によって信号のサンプリングされた遷移の最尤遷移ポイントを判定するステップ
を含む。
【００１７】
本発明の更なる実施形態によれば、ステップ（ｄ）は、
（ｄ１１）サンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるステップと、
（ｄ１２）サンプリングポイントが信号の遷移にわたってシフトされるまでステップ（ｂ）〜（ｄ１１）を繰り返し反復するステップと、
（ｄ１３）サンプリングされた遷移についてサンプリングポイントにおける取得サンプルの分布関数を判定するステップと、
（ｄ１４）分布の既定値を有するサンプリングポイントの時間位置を判定することにより、最尤遷移ポイントについて、判定された分布を分析するステップ
を含む。この実施形態によれば、信号の遷移を「スキャン」し、シフトされたサンプリングポイント（即ち、時間）にわたるそのサンプルの分布を判定する。この結果、最尤遷移ポイントを高精度で判定可能である。
【００１８】
本発明の更なる実施形態によれば、ステップ（ｂ）〜（ｄ１１）を繰り返し反復するステップは、サンプリングポイントが１ビットだけシフトされるまで継続可能である。例えば、反復ステップは、取得されたサンプルのBERが約１００％である場合に停止可能である。次いで、サンプリングポイントを遷移上において後続又は次のビット内にシフトさせる。
【００１９】
本発明の更なる実施形態によれば、サンプリングポイントを時間増分だけシフトさせるステップは、ステップ（ｄ１１）において遅延が増分される遅延要素によって実行可能である。通常、遅延要素の遅延は、ステップ（ｂ）〜（ｄ１１）のすべての反復において、サンプリングポイントの時間シフトに対応する既定の一定の遅延時間だけ、増分される。
【００２０】
本発明の代替実施形態によれば、サンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるステップは、信号データレートの既定された何分の一かのサンプリングデータレートで信号をサンプリングすることによって実行可能である。これは、コヒーレントサンプリングとして知られているものであり、コヒーレントサンプリング法ほどには正確でなく、且つ、調節が更に困難である遅延要素を回避することができる。又、遅延要素の遅延を調節するステップには、ある程度の時間を必要とするが、コヒーレントサンプリング法の場合には、これは不要である。
【００２１】
本発明の更なる実施形態によれば、それぞれのサンプルをキャプチャメモリ内に保存することが可能であり、サンプルの取得ステップの後に、サンプリングされた遷移についてサンプリングポイントにわたってステップ（ｃ）において算出された値の分布を判定することができる。この実施形態によれば、取得したサンプルのポスト処理（後処理）が実行される。従って、処理ステップによるサンプリングの遅延が発生しない。取得したサンプルは、ポスト処理のためにキャプチャメモリ内に保存されるだけである。
【００２２】
本発明の代替実施形態によれば、ビット誤りカウンタを使用することにより、サンプリングされた遷移についてサンプリングポイントにわたってステップ（ｃ）において算出された値の分布を算出することができる。この実施形態によれば、取得したサンプルは、信号のサンプリングステップにおいて処理される。
【００２３】
本発明の代替実施形態によれば、ステップ（ｄ）は、
（ｄ２１）信号の遷移の典型的な分布上において、ステップ（ｃ）において算出された値の時間位置を判定するステップと、
（ｄ２２）ステップ（ｄ２１）において判定された位置に応じて、分布の既定の値を有するサンプリングポイントの時間位置を判定することによって最尤遷移ポイントを判定するステップ
を含むことができる。この方法によれば、最尤遷移ポイントの高速判定が可能であり、必要なメモリが減少する。前述の実施形態に従って遷移を完全に「スキャン」する方法とは対照的に、最尤遷移ポイントを「ワンショット」（即ち、少なくとも１つの取得サンプル）によって算出しているため、この方法による最尤遷移ポイントの判定精度は、より低いものになりうる。これは、最尤遷移ポイントの近似値に似ている。
【００２４】
本発明の更なる実施形態によれば、本方法は、
（ｄ）信号の少なくとも２つの異なる遷移について最尤遷移ポイントを判定するステップと、
（ｅ）ステップ（ｄ）において判定された最尤遷移ポイントの分布を分析することによってデータ依存ジッターについて信号を分析するステップ
を更に含む。少なくとも２つ（又は、更に多くの数）の最尤遷移ポイントにより、データ依存ジッターについて（特に、信号内に含まれているデータ非依存ジッターからデータ依存ジッターを分離するべく）、信号を分析することができる。
【００２５】
本発明の更なる実施形態によれば、ステップ（ｅ）において、立ち上がりエッジ遷移の最尤遷移ポイントの最早（すなわち一番進んでいる）のものと立下りエッジ遷移の最尤遷移ポイントの最後（すなわち一番遅れている）のものとの間の差を算出することにより、信号のデータ依存ジッターを分析することができる。
【００２６】
本発明の更なる実施形態によれば、ステップ（ｅ）において、信号の立ち上がりエッジ遷移の最尤遷移ポイントの時間の平均値と、信号の立下りエッジ遷移の最尤遷移ポイントの時間の平均値との間の差を算出することにより、信号のデューティサイクル歪ジッターが分析される。
【００２７】
本発明の更なる実施形態によれば、ステップ（ｅ）において、信号の立ち上がりエッジ遷移からの最早の最尤遷移ポイントと最後の最尤遷移ポイントの間の時間の差と、信号の立下りエッジ遷移からの最早の最尤遷移ポイントと最後の最尤遷移ポイントの間の時間の差のうちのより大きなものを判定することにより、信号のシンボル間干渉ジッターを分析することができる。
【００２８】
本発明の更なる実施形態によれば、各サンプリングポイントを信号の遷移と自動的に整列させることにより、各サンプリングポイントを設定することができる。
【００２９】
本発明の更なる実施形態によれば、ステップ（ｃ）において、サンプルのビット誤り率（BER）を算出するか、又は取得したサンプルを合計することにより、サンプルから値を算出することができる。BERを算出することにより、分布は、取得したサンプルの誤り分布（誤り分布を誤差分布ともいう。以下同じ）に対応し、取得したサンプルを合計することにより、分布は、データ分布に似る。
【００３０】
本発明の更なる実施形態によれば、最尤遷移ポイントは、約５０％のBERを有するサンプリングポイントとして定義可能である。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、コンピュータなどのデータ処理システム上で実行されるときに、本方法の前述の実施形態のいずれかを実行するソフトウェアプログラム又はソフトウェア製品（データキャリア上に保存されるのが好ましい）が提供される。
【００３２】
本発明の更なる実施形態によれば、前述の実施形態のいずれかによる方法に従って反復ビットパターンを有する信号のジッターを判定するべく信号を処理する装置が提供されるが、この装置は、
信号をサンプリングするべく信号の遷移においてサンプリングポイントを設定し、設定したサンプリングポイントにおいてパターンのいくつかの反復についてサンプルを取得し、それぞれのサンプルをある閾値と比較することによってそれぞれの取得したサンプルについてデジタル値を判定し、デジタル値をそれぞれの比較結果に割り当てるように構成されたサンプリング手段と、
サンプリング手段によって取得したサンプルの値を算出し、算出した値によって信号のサンプリングされた遷移の最尤遷移ポイントを判定するように構成された処理手段
を備える。
【００３３】
本発明の更なる実施形態によれば、サンプリング手段は、サンプリングポイントを設定するよう構成されたサンプリングポイント設定手段と、サンプリングポイント設定手段によって設定されたサンプリングポイントにおいてサンプルを取得し、取得したサンプルを保持するよう構成されたサンプリング及び保持手段と、サンプリングポイント設定手段によって設定されたサンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるよう構成されたサンプリングポイントシフト手段を備えることができる。
【００３４】
本発明の更なる実施形態によれば、サンプリングポイントシフト手段は、１つ又は複数の時間増分だけサンプリングパルスを遅延させるよう構成された可変遅延時間を有する遅延要素と、遅延要素の遅延時間を設定するよう構成された遅延制御手段を備えることができる。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、ビット誤り率テスタなどの信号のデータ依存ジッターを判定するべく信号を処理する試験装置が提供されるが、この装置は、ビットのストリームを含む入力信号を受信するよう構成された少なくとも１つのチャネルと、信号のデータ依存ジッターを判定するべく信号を処理する装置の前述の実施形態の中の少なくとも１つと、受信した入力信号のジッターの分布を表示する表示手段を備える。
【００３６】
本発明の実施形態は、１つ又は複数の適切なソフトウェアプログラムによって部分的又は全体的に実施又はサポート可能であり、これらのソフトウェアプログラムは、任意の種類のデータ保持媒体（データキャリア）に保存又はそれによって提供可能であり、且つ、任意の適切なデータ処理ユニット内において（又は、これによって）実行可能である。ソフトウェアプログラム又はルーチンは、好ましくは、本発明の実施形態によるピン電子回路を制御するコンピュータに適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施形態のその他の目的及び付随する利点の多くについては、添付の図面との関連において、実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することにより、容易且つ十分に理解されよう。実質的に又は機能的に等価又は類似の特徴については、同一の参照符号によって示している。
【００３８】
簡潔に要約すれば、ジッター分析能力を提供するべく、BERT内に適用される本発明によるデータ依存ジッター計測のためのアルゴリズムの一実施形態は、
反復ビットパターンを有する信号からｎ×パターン長のビットをキャプチャするステップと、
キャプチャしたビットをBERTの誤りキャプチャメモリにアップロードするステップと、
それぞれのビットごとにBERを算出するステップと、
サンプリングポイントをシフトさせるステップと、
サンプリングポイントが１ビットだけシフトされるまで、以上のステップを反復するステップ
を含む。
【００３９】
誤りキャプチャメモリの代わりに、キャプチャメモリを使用することも可能であり、それぞれのビットのBERを判定するためのビット比較は、ポスト処理において実行可能である。以下、本発明による方法の一実施形態を実施するための上記簡潔に要約された基本的なアルゴリズムの実施形態について詳細に説明する。
【００４０】
図１は、ビットの反復パターンを含む信号のデータ依存ジッターを判定するべく信号を処理する一方法のフローチャートを示しており、これは、ビット誤り率テスタ（BERT）内のソフトウェアプログラムとして実施可能である。このソフトウェアプログラムを使用することにより、BERTが受信した信号を分析することができる。
【００４１】
ステップＳ１において、Ｋ２８．５パターンなどの、例えば、２０ビットの反復的なパターンを含む信号を受信する。その他の好適なパターンは、周波数成分の多くの変形を含む（従って、試験目的に使用可能な）擬似ランダムビットシーケンスである。
【００４２】
ステップＳ２において、それぞれのビットの遷移が発生する前に、反復パターンの２０ビットのそれぞれごとに、サンプリングポイントを設定する。遷移に関してサンプリングポイントを最適に設定するべく、まず、自動アライメント（自動位置合わせ）により、これらを設定することができる。これらは、ジッターの影響を含む遷移を完全にサンプリングできるように、遷移が発生する前に設定する必要がある。
【００４３】
ステップＳ３において、ステップＳ２において設定されたそれぞれのサンプリングポイントにおいて、１０００個のサンプルを取得する。この結果、受信信号のビットの反復パターンの１０００個の周期のスナップショットが、同一のサンプリングポイントにおいて取得される。更に、それぞれのサンプルをある閾値と比較し、異なるデジタル値をそれぞれの比較結果に割り当てることにより、それぞれの取得したサンプルごとに、デジタル値を判定する。例えば、それぞれのサンプルを、論理ＨＩＧＨ（すなわち論理高）と論理ＬＯＷ（すなわち論理低）の電圧レベルの間に位置する既定の電圧レベルと比較することができる。サンプルが既定の電圧レベルを上回っている場合には、論理ＨＩＧＨをデジタル値として比較結果に割り当てる（電圧レベルを上回っていない場合はこの逆）。デジタル値は、BERTのキャプチャメモリ内に保存可能である。閾値は、論理ＨＩＧＨ及び論理ＬＯＷの電圧レベルの平均値に対して可能な限り正確に一致している必要があることに留意されたい。閾値が平均値から逸脱していると、分析結果にDCDが含まれる場合がある。
【００４４】
後続のステップＳ４において、サンプリングポイントを既定の時間増分だけシフトさせる。これは、既定の時間増分を実施する遅延要素を使用することによって実行可能である。既定の時間増分は、遷移に対するサンプリングポイントのシフトの粒度に依存しうる。例えば、それぞれの遷移を１００回にわたってサンプリングすることができるが、これは、既定の時間増分が、遷移に対するそれぞれのサンプリングポイントのシフト全体の１００分の１であることを意味している。全体のシフトが１ビットの時間周期に対応している場合には、時間増分をビット時間周期の１００分の１とすることができる。
【００４５】
ステップＳ５において、サンプリングポイントが信号の遷移にわたって既にシフト済みであるかどうかをチェックする。このチェックは、サンプリングポイントのシフトの数をカウンタによってカウントし、カウントをサンプリングポイントのシフトの既定数と比較することにより実行可能である。又、これは、メモリ内に保存されている反復パターンを有するパターンの最後のサンプルを、１ビットだけシフトされた予測値と比較することによっても実行可能である。この比較は、論理ＸＯＲ関数によって実行可能である。結果的に得られたパターンが論理ＨＩＧＨのみを含んでいる場合には、サンプリングポイントは、既に信号の遷移にわたって（または遷移に対して）シフト済みである。当然のことながら、この方法は、遷移が発生する場合（即ち、論理ＬＯＷの後に論理１が続く（又は、この逆の場合））にのみ、機能する。
【００４６】
サンプリングポイントが信号の遷移に対してまだシフトされていない場合には、ソフトウェアプログラムルーチンは、ステップＳ３にジャンプして戻る。次いで、シフトされたサンプリングポイントにおいて、受信信号内に含まれている反復パターンの１０００個の周期について更なるサンプルを取得し、それらのデジタル値を判定し、キャプチャメモリ内に保存する。この結果、信号遷移が「スキャン」されるまでステップＳ３及びＳ４を反復することにより、サンプリングされた信号遷移又はビットのそれぞれごとに、１０００サンプル×サンプリングポイントのシフトの数のサンプルが取得される。キャプチャメモリ内に保存されているサンプルの合計数は、ビットの反復パターンのそれぞれの周期から取得されたサンプル数に、反復パターンのサンプリングされた周期数を乗算し、これにサンプリングポイントのシフト数を乗算したものである。例えば、反復パターンの１０００周期をサンプリングする場合には、それぞれの周期から２０サンプルが取得され、且つ、サンプリングポイントの１００回のシフトが実行され、合計で１０００×２０×１００＝２００００００サンプルがキャプチャメモリ内に保存されることになる。キャプチャメモリに加えて、誤りチャプチャメモリを提供することも可能であり、この誤りキャプチャメモリ内には、それぞれのサンプルごとに、ビットサンプルが予測ビットに一致しているかどうかを示すフラグが保存される。
【００４７】
後続のステップＳ６において、それぞれの取得サンプルに割り当てられたデジタル値がビットの予測値に一致しているかどうかを判定することにより、サンプリングポイントにおける取得サンプルの、各遷移又はビットごとの誤り分布をそれぞれ算出する。詳しくは、ビットの反復パターンを、予測値と共にメモリ内に読み込む。次いで、反復パターンのそれぞれのサンプリングされた周期の保存されているデジタル値を予測値と比較し、反復パターンのビットのそれぞれごとに、サンプリングポイントに応じたビット誤り率（BER）を判定する。
【００４８】
図２は、１０個の連続的なサンプリングポイントＳＰ１〜ＳＰ１０においてサンプリングされるビット遷移の一例を示している。それぞれの取得されたサンプルごとにデジタル値を判定するための閾値Ｔｈも示されている。この図示の例においては、サンプリングポイントＳＰ１〜ＳＰ５において取得されたサンプルに対して、デジタル値として論理ＨＩＧＨが割り当てられており、サンプリングポイントＳＰ６〜ＳＰ１０において取得されたサンプルに対しては、デジタル値として論理ＬＯＷが割り当てられている。それぞれのサンプリングポイントにおいて１つのサンプルのみが取得されることに留意されたい。従って、BERは、サンプリングポイントＳＰ１〜ＳＰ５において取得されたものの場合には「０」であり、サンプリングポイントＳＰ６〜ＳＰ１０において取得されたサンプルの場合には「１」である。従って、サンプリングポイントに応じたBER（誤り分布）は、サンプリングポイントＳＰ５における「０」からＳＰ６における「１」への遷移を有するステップ関数である。サンプリングポイントのそれぞれにおいて更に多くのサンプルを取得すると、それぞれ、サンプリングポイントに対するBER又は誤り分布のコース（推移）は、ジッターの影響のために更に滑らかとなり、「Ｓ」に似たものになる。
【００４９】
図３は、各サンプリングポイントにおいて更に多くのサンプルを取得した場合の、サンプリングポイント（時間ｔｓ）おけるBERの典型的なコース（推移）又はΔのジッター分布を有する論理ＨＩＧＨ（論理高）から論理ＬＯＷ（論理低）へのビットの遷移の誤り分布をそれぞれ示している。BERのコースは、「Ｓ」に似ており、「０」から「１」への滑らかな遷移を有している。BERが約「０．５」の値を有しているサンプリングポイント又は時間ｔｓは、遷移が発生する確率が最も高い場所である。又、これは、図３の下の図に示されているように、BERの微分係数ｄBER／ｄｔを構築することによって生成可能なジッター分布の最大値でもある。誤り分布の精度及び分解能は、それぞれのサンプリングポイントにおいて取得するサンプル数と、サンプリングポイントを遷移に対してシフトさせる粒度（細かさ）に左右されることに留意されたい。より多くのサンプルを取得するほど、サンプリングポイントのシフトの粒度（細かさ）が微細になり、精度が高くなるほど、誤り分布又はデータ分布の分解能が微細になる。
【００５０】
図１のステップＳ７に進み、ビットの最尤遷移のサンプリングポイントについて、それぞれ、各遷移又はビットの誤り分布を分析する。これは、（図３の１つの遷移によって示されているように）誤り分布の約５０％の値を有するサンプリングポイントを判定することによって行われる。例えば、サンプリングポイントは、約５０％の値に最も近接しているそれぞれの遷移のサンプリングポイント数から特定される。特定されたサンプリングポイントに対応する時点は、遷移が発生する確率が最も高い時点を表している。最尤遷移は、通常、誤り又はデータ分布が、その５０％の閾値を有している時点において発生する（以下、これを最尤遷移ポイントと呼ぶ）。但し、これは、どこにおいても自動的に減算される一定のオフセットを単に意味しているため、例えば、誤り分布の約２５％の値を有するサンプリングポイントなどの、最尤遷移ポイントとして定義された任意の他のサンプリングポイントを求めることも可能である。
【００５１】
最後に、ステップＳ８において、ステップＳ７において得られた最尤遷移ポイントの分布を分析することにより、信号及び各遷移又はビットのデータ依存ジッターをそれぞれ判定する。図５に示されている図を参照して、最尤遷移ポイントの分布を分析するプロセスについて更に詳細に説明する。
【００５２】
図５の上の図は、ビットの反復パターンを含む信号の全体的なデータ依存ジッター（DDJ）を判定する方法を示している。この図においては、ステップＳ７において分析される誤り分布の最尤遷移ポイント（以下、これを簡潔に、「誤り分布の平均値」とも呼ぶ）は、ビットの立ち上がりエッジの場合には、交差Ｘによって、ビットの立下りエッジの場合には、円Ｏによってマーキングされている。図の右手には、立ち上がりエッジの平均値の分布と立下りエッジの平均値の分布が示されている。この結果、最早のエッジに対する最尤遷移ポイントの時点と最後のエッジに対する最尤遷移ポイントの時点の間の差を算出することにより、DDＪを判定することができる。
【００５３】
図５の中間の図には、デューティサイクル歪（DCD）ジッターを判定する方法が示されている。DCDは、平均立ち上がりエッジのDDJ値の絶対値から平均立下りエッジのDDJ値を減算し、これをビットレートの周期によって除算したものとして算出される。詳しくは、信号のビットの立ち上がり遷移からの最尤遷移ポイントの平均値の時点と信号のビットの立下り遷移からの最尤遷移ポイントの平均値の時点の間の差を算出する。次いで、算出した差をビットレートの周期によって除算する。
【００５４】
最後に、図５の下の図は、シンボル間干渉（ISI）ジッターを求める方法を示している。ISIは、立ち上がりエッジのDDJ又は立下りエッジのDDJのうちのより大きなものとして算出される。これは、ビットの反復パターンを含む受信及び処理された信号のアイダイアグラムの交差領域の最も狭いポイントにおいて合計DDJを計測することに等しい。詳しくは、ISIを得るべく、信号のビットの立ち上がり遷移からの最早のエッジに対する最尤遷移ポイントの時点と最後のエッジに対する最尤遷移ポイントの時点の差と、信号のビットの立下り遷移からの最早のエッジに対する最尤遷移ポイントの時点と最後のエッジに対する最尤遷移ポイントの時点の間の差のうちのより大きなものを算出する。尚、図中、ISI＝max（ISI1、ISI2）は、ISI1とISI2の大きい方をISIとすることを意味する。
【００５５】
図４は、例えば、ＧＢ／ｓの範囲のビットレートといった高ビットレートの信号を計測及び分析するための試験装置５０の一実施形態を示している。このような試験装置５０は、受信信号のBERを分析するべく機能するビット誤り率テスタ（BERT）であってよい。試験装置５０は、ビットのストリームを含む入力信号を受信するべく構成されたいくつかのチャネル５２を有している。更に、これは、信号のデータ依存ジッターを判定するべく信号を処理するいくつかの装置１０と、受信入力信号のジッターの分布を表示するためのＴＦＴモニタなどの表示手段５４を備える。又、装置５０は、パーソナルコンピュータボードなどの処理手段（図示されてはいない）と、試験装置の動作を制御するべくデータを入力するための入力手段（図示されてはいない）を備える。
【００５６】
装置１０のそれぞれは、サンプリングポイントを設定するべく構成されたサンプリングポイント設定手段１６と、サンプリングポイント設定手段１６によって設定されたサンプリングポイントにおいてサンプルを取得し、取得したサンプルを保持するべく構成されたサンプリング及び保持手段１８と、サンプリングポイント設定手段１６によって設定されたサンプリングポイントをある時間増分だけシフトさせるべく構成されたサンプリングポイントシフト手段２０とを含むサンプリング手段１２を備える。サンプリングポイントシフト手段２０は、１つ又は複数の時間増分だけサンプリングパルスを遅延させるべく構成された可変遅延時間を有する遅延要素２２と、遅延要素の遅延時間を設定するべく構成された遅延制御手段２４を備える。
【００５７】
サンプリング手段１２は、処理手段１４と通信するが、この処理手段は、それぞれの取得されたサンプルに割り当てられたデジタル値がビットの予測値に一致しているかどうかを判定することによってサンプリングポイントにわたって取得されたサンプルの誤り分布を算出し、約５０％の値又は任意の他の事前に設定された誤り分布の値を有するサンプリングポイントを判定することによってビットの最尤遷移のサンプリングポイントの誤り分布を分析し、誤り分布を分析することによって信号のデータ依存ジッターを判定するべく構成されている。
【００５８】
次に、図６を参照して、反復ビットパターンを有する信号のジッターを判定するべく信号を処理するための更なる方法について説明する。この方法は、本発明の更なる実施形態を実施する１つのアルゴリズムに基づいたものである。このアルゴリズムの基礎となっているアイデアは、コストがかかる多数のキャプチャ計測（停止し、キャプチャメモリをアップロードし、キャプチャメモリをチェックし、再開するなど）を回避するというものである。この代わりに、例えば、すべての他の遷移のビットをマスキングによって除去し、BERカウンタを使用することにより、１つの遷移における誤り分布のみを計測する。このように計測した誤り分布は、最尤遷移ポイントを判定するためのパターン誤り分布として機能する。
【００５９】
この方法は、停止／開始ステップを必要としておらず、この結果、非常に深いBERレベルに対する計測を実行することができる。１つの遷移の詳細な計測の後に、その最尤遷移ポイントを判定するために必要とされるのは、その他の遷移の１つのサンプリングポイントにおけるサンプルのみである。通常、サンプルを取得するためのサンプリングポイントは、計測対象の遷移の略中間に配置される。次いで、可能な限り多くの又は必要な数のビットでもってキャプチャ計測を実行する。その後、サンプリングポイントにおける遷移のBERを算出する。最後に、１つのサンプリングポイントにおいてのみ計測された遷移の最尤遷移ポイントの位置を判定するべく、パターン誤り分布を使用することにより、詳細に計測された１つの遷移からの個々の遷移の逸脱（偏差）を検出する。
【００６０】
遷移に対してサンプリングポイントをシフトさせることによって遷移を完全に「スキャン」することなく、単に、１つのサンプリングポイントにおける遷移からサンプルを取得し、詳細に計測されたパターン誤り分布との関係において計測された遷移の最尤遷移ポイントの位置を判定することにより、信号内の遷移の最尤遷移のポイントを判定することができるため、この方法は、「ワンショット」法と呼ぶことができる。典型的な誤り分布は、１つの遷移を「スキャン」すること、例えば、すべての他の遷移の予測ビットをマスキングによって除去することにより求めることができる。この方法の利点は、非常に深いBERレベルに対する計測を実行することができるという点にある。以下、この方法について詳細に説明する。
【００６１】
図６の一番上の図（ａ）には、反復ビットパターン「．．．０１０１．．．」を有する電気信号１００が示されている。信号１００は、デジタル伝送システムの出力信号であってよく、数ＧＢ／ｓの範囲のビットレートを有することができる。従って、ジッターが、受信信号１００内に含まれているビットパターンの判定に大きな影響を与えることになる。図からわかるように、信号の立ち上がりエッジ１０２及び１０６と立下りエッジ１０４がジッターを含んでいる。信号内に含まれているビットの論理値を判定するべく、それぞれのビットをサンプリングし、サンプルを電気的な閾値１０８と比較する。
【００６２】
次に、それぞれのサンプリングポイントごとに、そのサンプリングポイントにおいて取得されたサンプルからBERを値として算出可能である。サンプリングポイントにわたって算出されたBERは、信号の更なる分析のための分布として使用可能である。図（ｂ）は、それぞれ、遷移１０２、１０４、及び１０６のそれぞれの誤り分布１００、１１２、及び１１４を示しており、これらは、前述のように求めることができる。誤り閾値（誤差閾値ともいう。以下同じ）は、それぞれの遷移１０２、１０４、及び１０６の最尤遷移ポイントを決定するべく、０．５として（または０．５において）選択されている。但し、前述のように、誤り閾値は、０．２５や０．３３などの別のポイントにおいて選択することも可能である。
【００６３】
それぞれのサンプリングポイントにおいてBERを計算し、それぞれのビットについての誤り分布を求める代わりに、それぞれのサンプリングポイントにおける取得サンプルを合計することができる。サンプリングポイントにわたって合計された値は、それぞれのビットのデータ分布を表している。ジッターについて信号を更に分析するべく、データ分布を誤り分布として使用することができる。図（ｃ）には、算出値の代替分布として、正規化されたデータ分布１１８が示されている。図（ｄ）は、それぞれ、遷移１０２、１０４、及び１０６の最尤遷移ポイント１２２、１２４、及び１２６を示している。
【００６４】
図（ｂ）の参照符号１１０、１１２、又は１１４などの少なくとも１つの典型的な誤り分布のコースが判明している場合には、遷移の１つのサンプルを取得し、誤り又はデータ分布のコース上のサンプルの位置を判定することにより、ジッターを有する遷移の最尤遷移ポイントを判定することができる。いくつかのシフトされたサンプリングポイントによって遷移を「スキャン」する方法とは対照的に、１つの遷移から１つのサンプルのみを取得しているため、これは「ワンショット」法と呼ばれる。図（ｅ）は、典型的な誤り分布による「ワンショット」法を示しており、それぞれの遷移１０２、１０４、及び１０６から１つのサンプルのみを取得している。次いで、図（ｅ）に示されているように、典型的な誤り分布上のサンプルの位置を求める。典型的な誤り分布上におけるそれぞれの取得サンプル１２８、１３０、及び１３２の位置から、それぞれの遷移１０２、１０４、及び１０６の最尤遷移ポイントを算出することができる。
【００６５】
「ワンショット」法は、典型的な誤り分布のコースの勾配がそれほど急ではない場合にのみ（換言すれば、最尤遷移ポイントを算出するのに十分にフラットなものである場合にのみ）、正確な結果を提供することに留意されたい。約０．０又は約１．０のBERがサンプリングポイントにおいて計測された場合には、典型的な誤り分布の幅だけ、サンプリングポイントを、それぞれ、左又は右にシフトすることができる。このシフトは、「ワンショット」法が正確な結果を提供するように、計測された０．０又は１．０とはそれぞれ異なるBERが得られる限り、反復可能である。当然のことながら、これは、典型的な誤り分布の代わりに典型的なデータ分布を使用することによっても実行可能である。
【００６６】
サンプリングポイントのシフトを行って遷移を「スキャン」し、「スキャン」した遷移から多数のサンプルを取得する前述の方法と比べて、「ワンショット」法を適用することにより、必要なメモリ量が減少する。但し、典型的な誤り分布パターンを用いて最尤遷移ポイントをある程度近似しているため、「ワンショット」法は、「スキャン」法ほどには、正確ではない可能性がある。例えば、遷移の真の誤り分布が、最尤遷移ポイントの計算に使用される誤り分布パターンと大きく異なっている場合には、算出された最尤遷移ポイントは、真の最尤遷移ポイントから逸脱する可能性があり、この結果、分析対象の信号内のジッターの判定精度が低下する。
【００６７】
本発明は、複数ビットの反復ビットシーケンスを有する信号のジッター特性を決定する方法に関し、この方法は、ビットパターン内の第１の遷移に対する第１のサンプリング位置(102,104,106)にサンプリングポイントを設定し、ビットシーケンスの複数の繰り返しに対して、設定されたサンプリングポイントにおいて閾値とディジタル信号との比較結果にディジタル値の組を割り当て(S3)、割り当てたディジタル値の合計に基づいて分布値を決定し、サンプリングポイントをある時間増分だけシフトし(S4)、サンプリングポイントが第２のサンプリング位置に到達するまで分布値の決定を繰り返し、決定された分布値からサンプリングポイントに対する分布関数を決定し、分布関数を用いてジッター特性を決定することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に従って信号のデータ依存ジッターを判定するべく信号を処理する方法の一実施形態のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による信号遷移と、その信号遷移に対するサンプリングポイントのシフト様子を示す。
【図３】３つのグラフからなり、それぞれのグラフは、信号遷移、BERの典型的な誤り分布、及び、本発明の一実施形態によって算出された誤り分布の典型的な微分を示す。
【図４】本発明に従って信号のデータ依存ジッターを判定するべく信号を処理するいくつかの装置を含む試験装置の一実施形態を示す。
【図５】３つのグラフからなり、ビットの反復パターンを含む信号から取得されたサンプル、BERの誤り分布の微分、BERの誤り分布の微分を分析することによる様々なタイプのデータ依存ジッターの決定を示す。
【図６】本発明による典型的な信号のコースと信号の処理の一例を示す。
【符号の説明】
【００６９】
１０  回路（または装置）
１４  処理手段
１６  サンプリングポイント設定手段
１８  サンプリング（及び保持）手段
２０  サンプリングポイントシフト手段
５０  試験装置
５２  チャネル
５４  表示手段
１００  信号
１０２、１０４、１０６  遷移（またはサンプリング）位置
【図１】
2007121302.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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