Зертханалық жұмыс №2 Телекоммуникация жүйесіндегі джиттер: негізгі түсініктер, әдістері және өлшеу әдістері

Мақсаты: джиттер түсінігімен, оның сипаттамаларымен танысу және джиттерді өлшеу әдістері мен тәсілдері туралы жалпымәлімет алу.

Әдістемелік нұсқау:

Джи́ттер (англ. jitter — дірілдеу) — таралатын сигналдың керексіз фазалық және/немесе кездейсоқ жиіліктік ауытқулары. Берілген генератордың тұрақсыздығы, уақыт аралығында тарату сызығының параметрлері өзгергенде және бір сигналдың жиіліктік құрамаларының әртүрлі тарату жылдамдығы нәтижесінде пайда болады.

Интервалды бірлік (UI)

Интервалды бірлік деп (UI, unit interval) мәліметтер жиіліктеріне кері пропорционал уақыт аралығын айтады. Бұл термин джиттерді зерттегенде жиі қолданылады.

Джиттердің максималды және минималды мәндер арасындағы қашықтық джиттер амплитудасыдеп аталады және бірлік интервалмен есептелінеді (Unit Interval, UI). Бір UI тактілік жиіліктің бір периодына сәйкес келеді.

1 UI = 1/(1 фреймдегі импульстар саны * f) (2.1)

UI AES3 стандарттағы джиттердің бірнеше спецификациясында қолданылады (екіканалды цифрлы аудионы тарату интерфейсі үшін Audio Engineering Society ұауымдастығының стандарты), нәтижесінде семплировканың жиіліктері мен әртүрлі мәліметтер үшін спецификация бойынша қатынаулары пропорционалды түрде масштабтайды.

Мысалы, жиілігі 96 кГц үшін секундтағы UI ұзындығы 48 кГц-тегі UI-ға қарағанда жартысына аз. Джиттер бойынша тарату және қабылдау талабы сол пропорцияларда қалады.

Символаралық интерференция

2 графикте АES3 форматты 1-1-1-ден 0-0-0-ге дейін алғашқы үш битте әртүрлі мәліметтер бар сигналдың нұсқалары көрсетілген. Мәліметтер екі фазалы маркировка атты (bi-phase mark), және де манчестерлік код немесе әр келесі бит алдында міндетті түрде деңгей ауыстырылуы және «1» жағдайда деңгейдің екі ретті ауыстырылатын жиілікті-модульденген кодалау (Manchester code, FM code) ретінде танымал.

Сигналдың әрбір бөлек жақтық (боковой довеск) жолаққа қатынасы, дБ:

R_{singlesideband} = 20 log₁₀ ( Jω_i/4 ) [дБ] (2.2)

Джиттердің синусоидалы компоненттер әсерінің нәтижесі осындай болады. Фурье анализін қолдана отырып, күрделірек сигналдар синусоидалы компоненталарға жіктеліп, осы вормула қолданылуы мүмкін.

Ыңғайлылығы үшін теңдеуді қателер қосындысын анықтау үшін екі жақ жолақтың деңгейлерін қосумен түрлендіруге болады, ол үшін наносекундтағы джиттер J_n деңгейінің rms мәнін және кГц-те f_i жиілікті қолдану арқылы аламыз:

R_{doublesideband} = 20 log₁₀ ( J_n f_i) - 104 дБ (2.3)

2.1- сурет.AES3 сигналының символаралық бөгеуілдері Қара түспен: 1-1-1, Сұр түспен: 1-1-0, Көк түспен: 1-0-0 Көгілдір түспен: 0-1-0 Пунктирлі көкпен: 0-0-0

2.2- сурет. Кабель бойынша өткен модельдеуден кейінгі Джиттер тестінің (J-test) спектрі.

Джиттер мәні туралы көріністі 2.3- суреттен қарастыруға болады.

2.3 -сурет. 500 метр ұзындығы бар кабельдегі әртүрлі алмасу жылдамындағы джиттер

2.4 -суретінде джиттерді есептеу теңдеуі көрсетілген. Интрвалды бірлік деп мәліметтерді тарату жиілігіне кері пропорционалды уақыт аралығын айтады. Максималды уақыттың ығысуы немесе джиттер амплитудасы – уақыт бойынша ығысудың максималды мәні.

2.4- сурет. Джиттер (Jitter) и және оның өлшенуі

Тапсырма №1

UI интервалдық бірлігін анықтау керек және әртүрлі жиіліктердегі алынған нәтижелерді салыстыру керек, егер келесі мәліметтер белгілі болса: UI берілген кодтау сұлбасында минималды номиналды уақыттық интервал ретінде анықталады. AES3 стандартындағы сигнал үшін мәліметтерді нұсқа бойынша берілген жиіліктермен таратқан кезде келесі шарт берілген: 32 бит субфреймде және 64 бит фреймде, демек екіфазалы модуляцияны кодтау үшін қолданудан кейін 1 фреймге 128 импульс беріледі.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
f1,кГц	36	23	56	42	34	37	67	49	53	31	45	78	57	32	47
f1,кГц	72	46	112	84	68	74	134	98	106	62	90	156	114	64	94

2.1-кесте

Тапсырма №1 бойынаша нұсқалар

Тапсырма №2

Сигналдың символаралық интерференциясының графигін құру керек, егер нұсқа бойынша келесі мәліметтер берілген болса:

2.2-кесте

AES3 сигналының символаралық бөгеуілдері бойынша нұсқа

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1 сигнал	001	010	000	010	011	001	111	110	101	010	111	001	010	000	010
2 сигнал	110	100	101	111	000	010	001	010	111	100	001	010	111	101	100
3 сигнал	101	111	011	100	110	101	011	011	001	101	010	101	100	011	111

Тапсырма №3

2.2-сурет бойынша сигналдың әрбір бөлек жағына (боковой довеск) қатынасын анықтау керек:

R_{singlesideband} = 20 log₁₀ ( Jω_i/4 ) [дБ]

Ыңғайлылық үшін осы теңдеуді жалпы қателерді табу үшін екі жақтық жолақтың қосындысын және наносекундтағы J_n джиттер деңгейінің rms және кГц-те f_i жиілікті мәнін қолдану арқылы келесі теңдеуді аламыз:

R_{doublesideband} = 20 log₁₀ ( J_n f_i) - 104 дБ

2.3-кесте

Кабель бойынша өткен модельдеуден кейінгі Джиттер тестінің (J-test) спектрі нұсқаулары

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
f,kHz	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

Тапсырма №4

Нұсқа бойынша джиттерді есептеу, оның графигін салу және оның 500 метр ұзындықты кабельдің әртүрлі алмасу жылдамдығындағы шамасы туралы жалпы көрінісін көрсету (2.4-сурет).

2.4-кесте

Джиттер (Jitter) и және оның өлшену нұсқаулары

№	Макс. уақыт ығысуы, нс	Интервалды бірлік	Сигнал жылдамдығы
1	12	56	500
2	20	64	600
3	31	75	700
4	40	84	800
5	24	55	900
6	11	60	1000
7	23	89	1500
8	36	95	1600
9	15	78	1700
10	30	80	1800
11	14	96	1900
12	24	84	2000
13	40	100	2500
14	36	99	2600
15	23	95	3500

Бақылау сұрақтары:

1. Джиттер дегеніміз не?

2. Джиттердің классификациясы: түрлері және олардың пайда болу себептері қандай?

3. Джиттердің вандерден қандай айрмашылығы бар?

4. Интервалдық бірлік дегеніміз не?

5. Джиттер қалай өлшенеді?

Қолданылатын әдебиеттер тізімі:

1. Қ.И.Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ 050719 «Радиотехника, электроника және телекоммуникация» мамандығына студенттеріне арналған «Телекоммуникация жүйесіндегі өлшеу әдістері мен құралдары» пәнінің оқу-әдістемелік кешені.

2. Бакланов И.Г. Технология измерений в современных телекоммуникациях. – М; Эко- Тренз, 1997.

3. Контроль качества в телекоммуникационных системах связи. Под редакцией Иванова А.Б. Компания САЙРУС Системс, 2001.

4. Интернет.