基于HHT算法的定时抖动研究

摘要

在通信传输速度越来越快的背景下，抖动对于高速串行通信系统的评估和设计工作具有越来越重要的理论和工程意义。在以往抖动研究基础上，对抖动分解和分析理论的深入研究将更加科学的认识和消除抖动，从而降低误码率，保证通信质量。经验模态分解（EMD）方法以及希尔伯特黄（HHT）时频分析方法是近年来涌现出来的在信号处理领域中的新技术之一。由于其在信号处理上的很多优点和潜力，所以本文尝试把HHT方法应用到抖动分析和分解当中，在提取抖动特征以及能精确的分解抖动方面提供了一种新的路径，并在前人工作的基础上做了一些理论上的探索和应用上的扩展。本文的主要工作如下：
　　 （1）阐述了抖动的概念，抖动的定义，抖动的分类以及抖动的来源，抖动和误码率以及抖动相位噪声的关系。并且介绍了抖动函数和抖动噪声模型以及抖动成分的统计特征模型的定义。对抖动分析的方法以及应用做了总结并分别作了仿真并指出各自的优点和缺点。然后概述了目前比较适用的抖动测量方法等。
　　 （2）详细描述了经验模态分解（EMD）的过程和特点，并且与小波变换，短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布等方法进行了对比，得出了HHT时频分析方法的高分辨和自适应强的特性。对用HHT时频方法对抖动分析提出和验证了理论上的可能和应用前景。此外还论述和总结了 Tailfit算法和FFT算法在抖动分解分解方面的应用和不足。
　　 （3）重点研究了HHT应用于抖动分解和分析的方法，提出了新方法和理论，首先使用HHT时频分析方法提取了抖动的特征，比较清晰的观测到确定性抖动的频率和幅度调制关系。然后使用EMD分解方法直接对总抖动做了分解的尝试，接着提出了HHT谱滤波这一新方法在抖动分解中的应用，将其与几种传统的抖动分解方法相比较，得出新方法的优势和不足。最后通过分析了一组实验抖动数据，验证了其分析实际抖动中的应用。

目录

文摘

英文文摘

图目录

缩略词表

第一章 绪论

1.1 论文的研究背景和选题意义

1.2 抖动研究的起因与发展应用

1.3 论文选题及结构

第二章 抖动特征理论概述

2.1 抖动的定义和概述

2.2 抖动的三种测量定义

2.2.1 周期抖动(Period Jitter)

2.2.2 周期间抖动(Cycle-to-cycle Jitter)

2.2.3 时间间隔误差(Time Interval Errer,TIE)

2.2.4 三者之间的区别和联系

2.3 抖动函数的概念

2.4.1 随机性抖动(RJ)

2.4.2 确定性抖动(DJ)

2.4.3 周期性抖动(PJ)

2.4.4 占空比失真抖动(DCD)

2.4.5 码间干扰抖动(ISI)

2.4.6 有界不相关抖动(BUJ)

2.4.7 总抖动(TJ)

2.5 本章小结

第三章 抖动的分析和测量

3.1 抖动和误码率的关系

3.1.1 抖动预算

3.1.2 误码率(BER)和浴盆曲线

3.1.3 抖动和误码率(BER)数学关系

3.2 抖动和相位噪声

3.3 抖动的分析技术

3.3.1 直方图分析

3.3.2 时域分析

3.3.3频域分析

3.3.4 眼图分析

3.4 抖动的采集和测量

3.4.1 相噪测量法

3.4.2 简单相干法

3.4.3 时间间隔测量方法

3.5 本章小结

第四章 HHT时频分析及其在故障诊断中的应用

4.1 EMD分解原理和步骤

4.1.1 瞬时频率

4.1.2 固有模态函数

4.1.3 EMD分解步骤

4.2 HHT时频谱

4.3 HHT时频分析

4.4 HHT时频分析在故障诊断中的应用

4.4.1 奇异信号的HHT时频分析

4.4.2 HHT时频分析在脉冲故障诊断中的应用

4.5 本章小结

第五章 基于HHT的定时抖动分解和分析

5.1 传统的抖动分解方法

5.1.1 Tailfit分解算法

5.1.2 FFT分解算法

5.1.3 两种传统方法的不足

5.2 HHT时频分析分解和分析DJ

5.2.1 HHT算法对不同频率DJ的分解和分析

5.2.2 HHT算法对调频和调幅抖动的分析

5.3 HHT时频谱中分解和分析TJ

5.3.1 EMD算法分解总抖动

5.3.2 HHT谱滤波方法分解总抖动

5.4 HHT时频分析提取实际抖动数据特征

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果