Джиттер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Джи́ттер (англ. jitter — дрожание) или фазовое дрожание цифрового сигнала данных[1] — нежелательные фазовые и/или частотные случайные отклонения передаваемого сигнала. Возникают вследствие нестабильности задающего генератора, изменений параметров линии передачи во времени и различной скорости распространения частотных составляющих одного и того же сигнала.

В цифровых системах проявляется в виде случайных быстрых (с частотой 10 Гц и более) изменений местоположения фронтов цифрового сигнала во времени, что приводит к рассинхронизации и, как следствие, искажению передаваемой информации. Например, если фронт имеет малую крутизну или «отстал» по времени, то цифровой сигнал как бы запаздывает, сдвигается относительно значащего момента времени — момента времени, в который происходит оценка сигнала.

Стандарт ITU-T G.810 называет изменение частоты на значение, не превышающее 10 Гц, словом «вандер» (англ. wander) — «блуждание».

Устранение джиттера — одна из основных проблем, возникающих при проектировании цифровой электроники, в частности, цифровых интерфейсов. Недостаточно аккуратный расчёт джиттера может привести к его накоплению при прохождении цифрового сигнала по тракту и, в конечном счёте, к неработоспособности устройства.

При цифровой записи звука джиттер вносит в сигнал искажения, подобные детонации — явлению, вызванному неравномерностью движения магнитной ленты в аналоговом магнитофоне вследствие несовершенства лентопротяжного механизма. Однако, вносимые цифровым джиттером искажения существенно заметнее искажений звука, вносимых детонацией. Видимо, это связано с большей «мягкостью» и «плавностью» детонационных искажений (можно сказать, «аналогового джиттера»), обусловленных эластичностью магнитной ленты и инерционностью механических элементов лентопротяжных механизмов.

В области телекоммуникаций джиттером называется первая производная задержки прохождения данных по времени.

На графике «амплитуда сигнала» (ось ординат (y)) — «время» (абсцисс (x), секунды) джиттер — сдвиг по фазе (в секундах) между идеальным и действительным сигналами.

Для наглядного представления джиттера строят график «сдвиг по фазе» (ось ординат, секунды) — «время» (ось абсцисс, секунды).

Причины возникновения джиттера[править | править вики-текст]

  • Задержки сигнала, вызванные его прохождением по через элементы цифровых микросхем.
  • Задержки сигнала и его затухание при прохождении по кабелям (например, по кабелям, соединяющим аудио технику).
  • Паразитные наводки.
  • Фазовые шумы петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) устройства, синхронизируемого внешним сигналом. Джиттер, вызываемый ФАПЧ, проявляется при прослушивании материала с записывающего устройства, синхронизируемого от воспроизводящего устройства.

Параметры[править | править вики-текст]

  • Амплитуда джиттера — смещение по времени идеального сигнала от действительного, секунды.
  • Частота джиттера — частота, с которой происходит изменение сдвига по фазе действительного сигнала от идеального, Гц.

Влияние джиттера на характеристики АЦП[править | править вики-текст]

Частота дискретизации АЦП обычно задаётся кварцевым генератором, а любой кварцевый генератор (особенно дешёвый) имеет ненулевые фазовые шумы. Таким образом, моменты времени получения отсчётов сигнала (дискретов, сэмплов (англ. sample — образец, проба)) расположены на временной оси не совсем равномерно. Это приводит к размыванию спектра сигнала и ухудшению отношения сигнал/шум.

Борьба с джиттером[править | править вики-текст]

При проектировании цифровых устройств следует максимально использовать передачу сигнала с регистра на регистр. Это позволяет применить простые методы расчёта передач цифровых сигналов (временны́е диаграммы).

В цифровой звукозаписи следует использовать высококачественные кварцевые генераторы с источниками питания, имеющими малые пульсации и шумы. Также, применение полностью цифровых студий позволяет свести влияние джиттера к минимуму. Такой студией может являться и персональный компьютер со звуковой платой, имеющей хороший АЦП, в случае хранения, редактирования и воспроизведения звука только в цифровом виде.

В области телекоммуникаций с джиттером и его последствиями борются с помощью буферной памяти, устройств ФАПЧ, применением специальных линейных кодов, созданием выделенных сетей тактовой синхронизации.

Джиттер в телекоммуникациях[править | править вики-текст]

В телекоммуникациях под джиттером часто понимается разброс минимального и максимального времени прохождения пакета IP от среднего времени прохождения пакета[2]. Например, посылается 100 пакетов IP. Минимальное время прохождения пакета IP — 395 мс, среднее — 400 мс, максимальное — 405 мс. В этом случае (405-400=5; 400-395=5) джиттер можно считать маленьким. Если же посылается 100 пакетов IP, и минимальное время прохождения пакета — 1 мс, среднее — 50 мс, максимальное — 100 мс, (100-50=50; 50-1=49) джиттер большой. Например, протокол VoIP очень чувствителен к джиттеру.

См. также: среднеквадратическое отклонение и дисперсия случайной величины.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. ГОСТ 17657-79: Передача данных. Термины и определения.
  2. RFC 3393. IP packet delay variation metric for IP performance metrics (IPPM). Ноябрь 2002 года.

Ссылки[править | править вики-текст]