专利名称：波形比较量化方法
技术领域：
本发明涉及一种波形比较方法，尤其涉及一种波形比较量化方法。
背景技术：
在计算机及通信领域，仿真和测试的结果都是用波形来描述的。工程师往往 要对各种各样的波形进行比较和分析。传统的比较波形差别或相似程度的方法是不 专业的目测方法，而没有一个完善的量化方法来衡量波形的不同。特别是，不同的 工程师对同一波形会有不同的认识方法。目前，计算机尤其是通信领域，进行波形 比较的需求正日益增加，潜在的需求越来越多，客观上要求一种能够量化波形相似 或差别的方法。
发明内容
本发明的目的是解决波形比较中用数值衡量波形相似(或差别)程度的方法 空白，用量化波形差别的方法以及应用适当定义的关键参数来量化波形的相似(或 差别)程度，通过参数的取值来判断波形相似(或差别)程度，从而解决了这一问 题。DI (Differential Index)就是一组本发明的方法所定义的参数，应用这组参数， 工程师很容易判断出波形差别多少。
本发明提供了一种波形比较量化方法，该方法包括以下步骤(a)输入被比 较的波形；(b)确定波形比较范围；(c)输入波形平移基准点；(d)选择横向 比较或纵向比较；(e )执行所述横向比较或纵向比较，求解对应的参数；(f )根 据所述参数量化所述波形的相似度。
此外，上述方法在所述步骤(c )和(d )之间还可以包括(g )输入噪声阈值 NT或TNT的步骤。
在上述波形比较量化方法中，纵向比较包括以下步骤(h-l)判断是否平移， 如果不平移则转到步骤(h-3 ),如果平移则转到步骤(h-2 ) ; ( h-2 )平移一被 比较的波形；(h-3)计算纵向差别指数。其中，纵向差别指数包括 差别峰值DP:
DP = Maxte[Tstart,Te』(|W2(t + offset) - W!(t)l)
差别均值DA:
DA =-^-^-
DL ，
差别长度DL: 差别峰值指数DPI:
DP
DPI 一--x 1,/
斷^[7^齢1V^〗^("—Mi^r加仲T謂』WW
差别均值指数DAI:
画二-^-x 100《
舰&[&辨TW:两W—M加—r加^福^")
差别长度指数DLI:
DL! = :DL/|7^ - JWI X謂％ I 其中[Tstart, Tend]是所述波形比较范围，W,和W2是被比较的波形的纵坐标 值，offset是横向平移值，t是波形的横坐标值。
此外，在上述波形比较量化方法中，横向比较包括以下步骤(i)计算横向
差别指数。其中，横向差别指数包括
横向差别峰值TDP:
TDP = Max萍"叩肌(y) -
横向差别均值TDA:
TDA =-5-
横向差别长度TDL:
TDL = 2r=1,3,5,,..(Yi+i — W I
横向差别长度指数TDLI:
TDLI = TDL肌邵-》W| X謂％ I 其中[Ybot， Ytop]是所述波形比较范围，L和T2是被比较的波形的横坐标值， y是波形的纵坐标值。
应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性 的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部 分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。 附图中
图1示出了波形Wz和W!以及两者的偏移offset。
图2示出了图1所示的波形^平移后的情况。
图3示出了 W2经平移的波形及其比较窗口。
图4示出了 W2和Wl的差值的才莫值W0。
图5示出DPI-DAI图。
图6示出了一个横向波形比较的实例。
图7示出了根据本发明的波形比较量化方法的流程图。
具体实施例方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。
本发明的波形比较量化方法包括以下步骤输入被比较的波形，确定波形比 较范围，输入波形平移基准点，选择横向比较或纵向比较，执行所述横向比较或纵 向比较，求解对应的参数，根据所述参数量化所述波形的相似度。以下详述纵向和 横向波形比较方法。
纵向波形比较方法
如图l所示，假设有两条波形需要比较，即W1和W2。在比较W1和W2之 前，需要确定比较窗口，即比较的范围，以及确定是否平移W2之后再进行比 较。
DI是本发明提出的用于测量波形差别的参数。DI包含一组参数，它包括 差别峰值指数(Differential Peak Index (DPI))，差别均值指数(Differentia 1 Average Index (DAI)), 以及差另寸长度4旨凄史(Different ia 1 Length Index (DLI))。
1.差别峰值(Differential Peak (DP))和差别峰值指数(Different ial Peak Index (DPI))
差别峰值DP定义如下，
DP = Maxte[Tstart,Tend(lW2(t +offset)—Wi(t)l) (4. L "
其中，[Tstart， Tend]是用户定义的比较窗口。 DP能够表明两条波形在纵
向最大的不同。差别峰值指数定义为，
-x 100%
f— —■恥w
(4. 1. 2)
DPI =--tt x 100%
很明显地，DPI是DP相对于Wl的波形变化幅度的相对值。
2, 差别均值(Differential Average (DA)),差别长度(Different ia 1 Length (DL))和DAI及DLI
在定义DA之前，我们必须理解噪声阈值(Noise Threshold (NT))的概念。 当我们比较实际两条波形的时候，不论两条波形的误差值有多小，该误差值总 是存在的。大多数情况下，非常小的值是可以忽略的或者说其对比较两条波形 的差别没有显著的贡献。噪声阔值的存在能够让工程师把精力用于波形差别显 著的部分，而忽略差别微乎其微的部分。当比较两个电压波形时，我们推荐的 噪声阈值是0. 5 mV，用户可以修改这一设置。
1|1丄..3,5,.,,^+，说2(《+0//縱)-W丄(t頂dt
DA = ~~~^-^ 4.1,3
DL
DL = UW-Ts)| (4.1.4) 其中[Tb L]是WO (WO (t)HW2 (t+offset)-Wl (t) I)大于NT的从Tstart开 始的第一个区域。在[Tstart, Tend]范围中，总共有(N+l ) /2个WO大于NT的 区域。
DL是用于描述在比较窗口内有显著差别的区域(大于噪声阈值的区域)有
多长的指标。DA是指在DL区域内两波形的平均差别。DAI和DLI定义如下，
DAI 二--r x 100%
M^[^抓,r^WW一顧^[T加j^^w (4. l 5)
DLI = DL/『7Vnd — Rtertl x 100% I (4.1.6) 同样地，DAI和DLI分别是DA和DL的相对值。
3. 波形比4交方法实施 第一步计算平移量及平移波形
考虑图l的例子，其中横轴单位是纳秒，纵轴单位是伏特。用户应当自己 决定是否要平移波形。如果回答是，并根据用户提供的波形平移基准点计算时 间偏移量offset,并且将波形W2进行平移。(图2显示了波形平移后的结果， 此例的平移基准点设置为1. 32伏特)。如果回答否，Wl和W2都不会有变化。
在这里，我们选择进行平移。 第二步确定比较窗口
用户应当给出比较窗口。本例中，两个波形的时间范围是[O， 10],如图3 所示，用户定义的比较窗口是
。 第三步计算DI相关参数
通过使用本方法，用户能得到如图3的波形，该波形W0是W2经过平移之 后与W1相差的模值。根据DP, DA和DL的定义，其相应的值为，1.1V 5) 5ns， 0. 62V和4, 998ns。对于DPI, DAI和DLI,其相应的值为,33. 3%, 18. 8%和58. 8%。 图4示出了 W2和Wl的差值的模值WO的曲线，其中WO = |W2-Wl i。 图5示出了 DAI、 DPI的值与波形差别的关系。以数字通信领域为例，通 常情况下只需要考虑DPI和DAI就可以判断波形差别的情况。如图5所示，区 域A ( DPI和DAI都小于1 % )表示两条波形才及其相似，肉眼已难以分辨差别； 区域B ( DPI和DAI都小于5% )表示两条波形相似，在数字通信领域可以认为 没有差别；区域C(DAI小于5。/。， DPI大于5% )表示两条波形整体较为相似， 但在某些点后者的差别非常显著，通常是由于存在短时脉冲波形干扰(glitch) 或者突发噪声干扰；区域D (DPI和DAI都大于5% )在数字通信领域被认为两 条波形差别显著。
横向波形比较方法
如图6所示，假设有两条波形需要横向比较，即Wl和W2。在比较Wl和 W2之前，需要确定比较窗口，即比较的范围。在这里，比较范围是[Y-bot, Y_top]。
TDI (Timing Differential Index)就是本发明提出的用于测量4黄向波形差 别的参数。TDI包含一组参数，它包括横向差别峰值(Timing Differential Peak (TDP)),冲黄向差别均值(Timing Differential Average (TDA))，以及横向差 别长度(Timing Differential Length (TDL))。
1.才黄向差别峰值(Timing Differential Peak (TDP))
TDP定义为，
TDP = M認萍"呼]o,-咖|) (4, 2. d
其中，[Y —bot, Y-top]是用户定义的比较窗口 。 TDP能够描述两个波形之间 最大的横向差别。
2. 4黄向差别均^f直(Timing Differential Average (TDA)) ， 4黄向差别长度 (Timing Differential Length (TDL))及TDLI
在定义TDA之前，我们必须理解横向噪声阈值(Timing Noise Threshold (TNT))的概念。当我们比较实际两条波形的时候，不论两条波形的误差值有多 小，该误差值总是存在的。大多数情况下，非常小的值是可以忽略的或者说其 对比较两条波形的差别没有显著的贡献。横向噪声阈值的存在能够让工程师把 精力用于波形差别显著的部分，而忽略差别微乎其微的部分。当比较两个电压 随时间变化的波形时，我们推荐的横向噪声阈值是1 ps ，用户可以修改这一设 置。
<formula>formula see original document page 9</formula> (4.2.3)
其中，[Y,，Y2]是T0(T(HT2(y)-Tl(y))大于TNT的从Y_bot开始的第一个区
域。在[Y_bot， Y—top]范围中，总共有(N+l ) /2个TO大于TNT的区域。
TDL是用于描述在比较窗口内有显著差别的区域(大于横向噪声阈值的区
域)有多长的指标。TDA是指在TDL区域内两波形的平均差别。TDLI定义如下， TDLI = TDL肌p — U X ■% i (4. 2. 4)
TDL I是TDL的相对值。
3. 波形比较方法实施
如图6的一个实例，用户定义的比较窗口为0. 66V(Y —bot=0. 66V)到2. 64V (Y_top=2. 64V)之间。
通过使用本方法，用户能得到如图6右侧的波形，该波形TO是T2与Tl 相差的模值。根据TDP， TDL， TDLI和TDA的定义，其相应的值为，TDP=2S， TDL=1.98V, TDLK0(T/。和TDA=1. 2222S。也就是说，在比较窗口的最大横向差 别是2S，平均的横向差别是1. 2222S.
本发明实施例的流程
如图7所示，根据本发明一个实施例的方法包括以下步骤 (a)输入被比较的波形；(b)确定波形比较范围；(c)输入波形平移基准 点；(d )选择横向比较或纵向比较；(e )执行所述横向比较或纵向比较，求解对 应的参数；(f )根据所述参数量化所述波形的相似度。此外，在步骤(c )和(d )
之间还可以包括步骤(g )输入噪声阈值NT或TNT。
此外，上述步骤中，纵向比较包括(h-l)判断是否平移，如果不平移则转
到步骤(h-3 ),如果平移则转到步骤(h-2 ); ( h-2 )平移一被比较的波形；(h-3 )
计算纵向差别指数。
此外，上述步骤中，横向比较包括(i)计算横向差别指数。 本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和
变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要
求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
权利要求
1、一种波形比较量化方法，包括(a)输入被比较的波形；(b)确定波形比较范围；(c)输入波形平移基准点；(d)选择横向比较或纵向比较；(e)执行所述横向比较或纵向比较，求解对应的参数；(f)根据所述参数量化所述波形的相似度。
2、 如权利要求1所述的波形比较量化方法，其特征在于，所述步骤(b)或 者步骤(c)可以位于所述步骤(a)和(e)之间任何位置。
3、 如权利要求1所述的波形比较量化方法，其特征在于，在所述步骤(c) 和(d)之间还包括以下步骤(g )输入噪声阈值NT或横向噪声阈值TNT。
4、 如权利要求1所述的波形比较量化方法，其特征在于，所述纵向比较包括 (h-l)判断是否平移，如果不平移则转到步骤(h-3),如果平移则转到步骤(h-2 );(h-2)平移一被比较的波形； (h-3)计算纵向差别指数。
5、 如权利要求4所述的波形比较量化方法，其特征在于，所述纵向差别指数包括差别峰值DP:DP = Maxte[Tstart,TeDd(:|W2(t + offset) - Wi(t)|)差别均值DA:<formula>formula see original document page 3</formula>差别长度DL:差别峰值指数DPI DPI =差别均值指数DAI: DAI =<formula>formula see original document page 3</formula>M战统[^辨T^,")-Mi^(T加^T謂ed ^i(t)<formula>formula see original document page 3</formula>x 100%X 100%Max—r加wiwed ^ W—她^[r加^T柳』WW 差别长度指数DLI:DU = DL/|7^d - 7>tarf 1 X 100% I 其中[Tstart， Tend]是所述波形比较范围，和W2是被比较的波形的纵坐标 值，offset是横向平移值，t是波形的横坐标值。
6、如权利要求1所述的波形比较量化方法，其特征在于，所述横向比较包括: U)计算横向差别指数。
7、如权利要求6所述的波形比较量化方法，其特征在于，所述横向差别指数 包括横向差别峰值TDP:TDP = M認y印'胁&邵](l7U力—T\(》，)|)横向差别均值TDA:TDA =-^~5-横向差别长度TDL:TDL = i:f，".,- Y0 I横向差别长度指数TDLI:TDL! = TDL肌p — &ot| X 100% | 其中[Ybot, Ytop]是所述波形比较范围，L和T2是被比较的波形的横坐标值， y是波形的纵坐标值。
全文摘要
本发明提供了一种波形比较量化方法，该方法包括以下步骤(a)输入被比较的波形；(b)确定波形比较范围；(c)输入波形平移基准点；(d)选择横向比较或纵向比较；(e)执行所述横向比较或纵向比较，求解对应的参数；(f)根据所述参数量化所述波形的相似度。本发明用量化波形差别的方法以及应用适当定义的关键参数来量化波形的相似或差别程度，能通过参数的取值来判断波形相似或差别程度。
文档编号H04B17/00GK101383664SQ20071004559
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者张新军, 王力群 申请人:上海力恺软件有限公司