Джиттер - "отклонение показательных участков сигнала от их требуемого положения во времени", проще говоря, насколько раньше или позже сигнал меняет состояние относительно правильного момента перехода.
Джиттер вызывается амплитудным и фазовым шумом, как внутреннего, так и внешнего происхождения. Джиттер разделяют на две основные категории: случайный (random jitter – RJ) и регулярный (deterministic jitter – DJ).
Случайный джиттер обусловлен шумовыми процессами, происходящими во всех полупроводниках и компонентах. Этот джиттер подчиняется распределению Гаусса и характеризуется статистическими величинами: средним значением и среднеквадратическим отклонением. Источники случайного джиттер:
- тепловой шум (thermal noise) - связан с потоком электронов в проводниках и растет с увеличением полосы пропускания, температуры и теплового сопротивления;
- дробовый шум (shot noise) - шум электронов и дырок в полупроводниках, который увеличивается в зависимости от тока смещения и измеряемой полосы частот;
- шум мерцания (flicker noise) – шум, спектр которого обратно пропорционален частоте, т.н. розовый шум.
Регулярный джиттер вызывается действующими на сигнал процессами, происходящими в системном оборудовании, а также, может появиться при определенных способах представления передаваемых данных. Системный джиттер зависит от характеристик цифровой системы. Примеры источников системного джиттера:
- перекрестные помехи от излучаемых или передаваемых сигналов;
- влияние дисперсии при распространении сигнала;
- рассогласование сопротивлений.
Регулярный джиттер достигает своих максимальных значений в определенные временные интервалы и характеризуется амплитудным значением.
Общий джиттер сигнала состоит из детерминированной и случайной компонент. Детерминированная компонента подсчитывается путем сложения максимальных величин задержек и опережений, вносимых всеми источниками детерминированного (регулярного) джиттера. Случайная компонента вычисляется определением функции Гаусса
Глазковая диаграмма – это суммарный вид всех битовых периодов измеряемого сигнала, наложенных друг на друга.
Рис. Глазковая диаграмма.
Способы повышения достоверности передаваемых данных:
- Репликация (уменьшает емкость, увеличивает достоверность передаваемого сигнала на высокоскоростных линиях)
- Использование дифференциальных пар (дифференциальные сигналы - передача одинаковой информации по двум проводам с разностью фаз равной 180 градусов). Достоинства:
- Защищенность от шума. Любой шум, наводящийся на один из проводников, будет в такой же мере наводиться и на другой проводник. Поскольку одинаковый шум в этом случае будет присутствовать в обоих сигналах, то этот шум устраняется в разностном (дифференциальном) сигнале.
- Нечувствительность к опорному напряжению. В дифференциальном сигнале всегда присутствует некоторый опорный уровень, позволяющий использовать его в случае, когда передатчик и приемник имеют различные общие напряжения питания (различные земли). Это также позволяет решить проблемы, связанные с нестабильностью напряжений общих выводов, и улучшить целостность сигналов.
- Уменьшение излучаемых электромагнитных помех. Такие помехи возникают, в основном, во время переключения сигнала из одного состояния в другое. Поскольку оба дифференциальных сигнала переключаются одновременно, но противофазно, то возникающие излучения взаимно компенсируются. Кроме того, каждый из дифференциальных сигналов обычно имеет небольшую амплитуду (примерно 0,4 В), поэтому уровень излучения также небольшой.
- Использование предыскажения сигнала (схемотехническое решение).
- Использование контроля четности (код Хемминга
- Блочное кодирование. Блочный код - в информатике тип канального кодирования. Он увеличивает избыточность сообщения так, чтобы в приемнике можно было расшифровать его с минимальной (теоретически нулевой) погрешностью, при условии, что скорость передачи информации (количество передаваемой информации в битах в секунду) не превысила бы канальную производительность.
- Свёрточный код — это корректирующий ошибки код, в котором на каждом такте работы кодера k символов входной полубесконечной последовательности преобразуются в n > k символов выходной, и в преобразовании также участвуют m предыдущих символов;
- Коды Рида-Соломона - недвоичные циклические коды, позволяющие исправлять ошибки в блоках данных. В настоящее время широко используется в системах восстановления данных с компакт-дисков, при создании архивов с информацией для восстановления в случае повреждений, в помехоустойчивом кодировании.
- Алгоритм Витерби - декодирование, основанное на принципе максимального правдоподобия. (каждый бит сверточного кода содержит информацию о многих битах, которые прошли до него)
