Usuari:Mcapdevila/Jitter

S'anomena Jitter [dʒɪtɚ] (terme anglès per fluctuació) a la variabilitat temporal durant l'enviament de senyals digitals, una lleugera desviació de l'exactitud del senyal de rellotge (en anglès Clock ). El jitter sol considerar-se com un senyal de soroll no desitjat. En general s'anomena jitter a un canvi indesitjat i abrupte de la propietat d'un senyal. Això pot afectar tant a l'amplitud com a la freqüència i la situació de fase. El jitter és la primera conseqüència d'un retard del senyal. La representació espectral de les variacions temporals s'anomena soroll de fase.

En les telecomunicacions també s'anomena jitter a la variabilitat del temps d'execució dels paquets. Aquest efecte és especialment molest en aplicacions multimèdia en Internet com ràdio per Internet o telefonia IP, ja que provoca que alguns paquets arriben massa aviat o tard per poder lliurar-los a temps. L'efecte es pot reduir amb un buffer de dades de jitter, un buffer de dades, però a costa d'un temps d'execució més, una mica molest especialment en aplicacions de temps real com una conversa. Aquest efecte també és d'importància en els semiconductors de processos. Informacions crítiques del procés s'han d'enviar i rebre en un temps determinat. Si el jitter és massa gran, ja no es pot assegurar que les informacions crítiques de procés arribin a temps.

Avaluació

Mida mesurat del jitter.

Per avaluar el jitter en forma de valors de mesura hi ha diferents procediments. A l'àrea del processament digital de senyals, com ara àudio digital en el marc de AES3 o de senyals digitals de vídeo en el marc del Serial Digital Interface (SDI) s'expressa el jitter temporal com un mida relativa Unit Interval (UI). Un UI correspon a la durada d'un símbol. En el cas d'una transmissió binària això és el temps per a la transmissió d'un bit, tal com es mostra a la imatge contigua per una successió binària a manera d'exemple de "01.001 ". Les transicions entre dos bits diferents consecutius es mostren amb un flanc llimat en color blau clar. El jitter fa que el transcurs ideal del senyal (representat per la línia blava fosca) variï respecte al transcurs real del senyal en l'àrea del flanc.

Un jitter considerable provoca una interferència entre símbols més gran i per tant una ràtio d'error de bit major, que es representa amb una reducció de l'obertura horitzontal en el diagrama d'ulls. La desviació del moment ideal del flanc també pot ser expressat com una dada de temps absolut amb les dades relacionades amb la ràtio de símbols en UI. Valors absoluts freqüents com A _j o també de pic-a-pic tal com es mostren en el diagrama, mostren en transmissions digitals en sèrie en l'àrea de megabit i gigabit valors de 100 fs (femtosegon s) fins a uns 100 ps (picosegons). Per transmissions més ràpides són, segons el procediment, a vegades valors del jitter acceptables en l'àrea dels microsegons.

Les desviacions, la representació espectral s'anomena soroll de fase, es divideixen en parts de jitter diaris, determinístics i casuals. Les parts periòdiques es poden descriure en una oscil·lació bàsica, descrit en el diagrama amb la durada de temps T _j , a partir de la qual es dóna la major desviació de temps. A ella se li solapen parts espectrals més altes amb una amplitud menor i un jitter casual, el qual sospesar amb una intensitat diferent segons el motiu.

La freqüència de jitter f _j de l'oscil·lació bàsica es calcula així:

$F_{j}={\frac {1}{T_{j}}}$

Per a la recepció de fluxos de dades digitals i de la fixació temporal dels punts de mostreig és necessari un senyal que es autoajustable en el costat del receptor, la qual es dóna en diferents firmes, com ara el llaç de seguiment de fase. Aquells llaços de regulació poden equilibrar de forma directa parts espectrals del jitter que transcorren de forma lenta, és a dir, de baixa freqüència, mitjançant ajustaments posteriors del oscil·lador local, mentre que les parts del jitter d'alta freqüència es suprimeixen pel comportament de pas profund del filtre de llaç i així donar lloc a errors dels mostrejos.

Per tant, per a l'avaluació numèrica cal dividir les parts del jitter espectrals en les diferents parts espectrals i avaluar de forma independent o bé segons el procediment de transmissió fixar valors límit per a les diferents àrees de freqüència.

Les denominacions de les parts del jitter superiors no són homogènies en els diferents procediments de transmissió i en la literatura especialitzada. A tall d'exemple en el cas de transmissions de vídeo digitals (SDI) es coneix com jitter de temps a aquelles parts espectrals entre 10 Hz i 1 kHz (en el cas de SD-SDI, en l'estàndard SMPTE 259M) o bé entre 10 Hz i 100 kHz (HD-SDI, en l'estàndard SMPTE 292M). Aquestes parts del jitter es poden equilibrar per regla general de manera directa a través dels llaços de regulació. A les parts espectrals superiors se'ls anomena jitter d'alineament , ja que poden causar de forma directa errors de mostreig i no ser compensats per llaços de regulació de fases.

Tipus

El jitter es subdivideix en diferents tipus amb l'ajuda de models de jitter. En determinats sistemes de transmissió sorgeixen les següents parts amb diferents ponderacions:

• El jitter determinístic es divideix en 3 parts:
  • Parts periòdiques del jitter. La causa són típicament senyals de soroll externes que s'acoblen al sistema de transmissió.
  • Parts del jitter dependents de les dades. Aquestes parts depenen de les conseqüències de les dades enviades i són provocades per la interferència entre símbols.
  • Parts del jitter a partir de amplades dels polsos desiguals (en anglès Duty-Cycle-Jitter ). La causa són diferents inclinacions de les flancs durant flanc de senyal ascendent o descendent.
• Cal diferenciar el jitter casual (en anglès Random-Jitter ) de les parts del jitter determinístic, que sorgeix arran del soroll.

Sistemes digitals d'àudio

Un altre exemple de jitter són els errors que poden sorgir en convertir un senyal analògic en un de digital. Per al mostreig s'utilitza un determinat període d'oscil·lació, per exemple en el camp dels senyals d'àudio és 22,67 μs amb 44,1 kHz els valors d'amplitud són llegits.

També en els sistemes d'àudio digital segons la norma AES3 es divideix el jitter segons la distribució espectrals:

• Jitter d'interfície de baixa freqüència i
• jitter de mostreig d'alta freqüència

El jitter de mostreig es produeix en sistemes d'àudio digitals, entre altres, durant la conversió analògica-digital, implementadors asíncrons de ràtio de mostreig i durant la conversió digital-analògica.

Definicions matemàtiques

Jitter diari:

$J_{per}=T_{per}(1)-T_{0}$

On $T_{per}(1)$ és el període d'oscil·lació de la primera oscil·lació després de l'esdeveniment iniciador i $T_{0}$ el període d'oscil·lació ideal.

Jitter de cicle-a-cicle:

$J_{cc}=max(T_{per}(n)-T_{per}(n+1))$

Es esbrina la desviació màxima d'un període respecte al següent.

Jitter acumulat

$J_{ac}(n)=T_{per}(n)-n\cdot T_{0}$

En el cas d'un jitter acumulat, es relaciona el jitter amb un esdeveniment iniciador (ex. un flanc ascendent d'un senyal de rellotge). Com més lluny en el futur estigui el senyal de rellotge, major serà el desplaçament, quan el jitter no està repartit de manera uniforme.

Bibliografia addicional

• Dennis Derickson, Marcus Müller: Digital communications test and measurement. High-speed physical layer characterization . Prentice Hall, Upper Saddle River NJ 2007, ISBN 978-0-13-220910-6
• Julian Dunn: Jitter. Specification and Assessment in Digital Audio Equipment . 1992 (PDF)
• Dan Lavry: On Jitter . 1997 (PDF)
• Wolfgang Maiche: Digital Timing Measurements. From Scopes and Probes to Timing and Jitter . (= Frontiers in Electronic Testing; 33). Springer US, Berlin 2006, ISBN 0-387-31418-0
• Johann Christoph Scheytt: Takte-und Datenrückgewinnungsschaltungen mit automatischer Wahl der Bitrate für bitratenflexible Optische Übertragungssysteme . Dissertation, Ruhr-Universität Bochum 2000 (3Anbn% 3Ade% 3Ahbz% 3A294-1512 PDF)
• Mike Story: Timing Errors and Jitter . 1998 (PDF)
• John Watkinson: The Art of Digital Audio . 3. Auflage. FocalPress, Oxford u. a. 2001, ISBN 0-240-51587-0

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Mcapdevila/Jitter

• QoS QualityOf sevice VoIP