專利名稱：大動態(tài)量程的誤碼率監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種提供了非線性測量響應(yīng)的誤碼率監(jiān)測器。
在常規(guī)的包含數(shù)據(jù)傳輸線路的數(shù)字通信系統(tǒng)中，經(jīng)常把沿線路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分成固定長度的數(shù)據(jù)塊。每個數(shù)據(jù)塊在包含需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)之外還包含一些額外的開銷信息。此開銷信息可以包含一些能夠用于確定與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)塊的估計誤碼計數(shù)的信息，例如一個簡單的奇偶校驗(yàn)比特、一個較為全面的比特交織碼字、或者一種復(fù)雜的編碼算法。
對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流的比特誤碼率的監(jiān)測是通過核對從關(guān)聯(lián)于該數(shù)據(jù)流的開銷信息中導(dǎo)出的差錯發(fā)生記錄來進(jìn)行的。這樣的誤碼率監(jiān)測是重要的，因?yàn)橄到y(tǒng)中能夠被用來傳送數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸線路是經(jīng)常在線路具有低誤碼率的基礎(chǔ)上以較高價出租給用戶的；而用戶經(jīng)常對測量誤碼率感興趣，以便確保他們沒有支付不必要的高價或者確保如果傳輸線路達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)他們可以得到一定的折扣。
絕大多數(shù)傳統(tǒng)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)是工作于在各自的數(shù)據(jù)流中每106個比特只有少于一個誤碼的相對較低的誤碼率的。然而有時能夠遇到其各自的數(shù)據(jù)流中每104個比特中出現(xiàn)一個誤碼的誤碼率。為了監(jiān)測這樣的誤碼，數(shù)據(jù)塊通常被分割成其大小在從100到1000比特的范圍；這一范圍被保持在較低數(shù)量的比特，是為了減少系統(tǒng)硬件復(fù)雜度并改善在高誤碼率(例如每104個比特中出現(xiàn)一個誤碼)時的誤碼監(jiān)測。
為了獲得對于比特誤碼率的可信的統(tǒng)計估計值，要對足夠大數(shù)量的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行塊差錯計數(shù)，以便產(chǎn)生數(shù)十個誤碼；對于100比特的塊，每106個比特一個誤碼的誤碼率平均起來對應(yīng)于每傳輸10000個塊出現(xiàn)一個誤碼。為了獲得對當(dāng)前誤碼率較好的統(tǒng)計估計值，必須要對300000個以上的塊進(jìn)行塊差錯計數(shù)以便產(chǎn)生數(shù)十個誤碼。
在實(shí)踐中，需要有能夠在從每104個比特一個誤碼到每1010個比特一個誤碼的大誤碼率范圍上提供適度精確的誤碼估計值的數(shù)字誤碼率監(jiān)測器。這樣的大量程對應(yīng)于從一到一百萬的范圍，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是單個傳統(tǒng)的誤碼率監(jiān)測器及其相關(guān)的檢測算法所能夠提供的。因此，為了對這樣大的量程進(jìn)行測量而改制的傳統(tǒng)的誤碼率監(jiān)測器包含一組數(shù)個監(jiān)測器單元，通常為監(jiān)測整個大量程的一個數(shù)量級的量程而分配一個單元。
發(fā)明人意識到設(shè)計一種能夠適應(yīng)于大誤碼率量程而又不用在其中包含多個監(jiān)測器單元的替代誤碼率監(jiān)測器是可能的，因此，相對于包含等效的傳統(tǒng)誤碼率監(jiān)測器的傳輸系統(tǒng)而言，包含這種替代型監(jiān)測器的傳輸系統(tǒng)能夠減少成本和復(fù)雜度。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，這里提供了一種用于測量數(shù)據(jù)流中誤碼發(fā)生率的誤碼率監(jiān)測器，該監(jiān)測器的特征在于它包含(a)用于接收數(shù)據(jù)流并對其進(jìn)行分析以識別誤碼何時發(fā)生于其中的誤碼檢測裝置；(b)用于對該檢測裝置所識別的誤碼進(jìn)行累計以提供累積誤碼計數(shù)的計數(shù)裝置；和(c)用于根據(jù)誤碼計數(shù)的數(shù)量以一定速率來減小誤碼計數(shù)的減量裝置，減量裝置能夠用于以一定的速率來減小誤碼計數(shù)，此速率相對于誤碼計數(shù)數(shù)量的增加而言其增長高于線性，由此，該誤碼計數(shù)提供了數(shù)據(jù)流中誤碼率的一種指示。
本發(fā)明提供了誤碼計數(shù)的增長相對于誤碼發(fā)生的增長低于線性的優(yōu)越性，從而為監(jiān)測器提供了增大了的測量量程。
較為有利的是，減量裝置減小誤碼計數(shù)的速率相對于誤碼計數(shù)數(shù)量的增加基本上是指數(shù)式的增加，從而相對于數(shù)據(jù)流中誤碼的發(fā)生而為監(jiān)測器提供了一種對誤碼計數(shù)基本上為對數(shù)式的響應(yīng)。基本上為對數(shù)式的響應(yīng)為本發(fā)明的監(jiān)測器提供了相對較大的動態(tài)量程的優(yōu)點(diǎn)；而傳統(tǒng)的監(jiān)測器通常提供線性的測量響應(yīng)。
優(yōu)選地，數(shù)據(jù)流是被劃分成數(shù)據(jù)塊的，每個塊都包含與其相關(guān)的開銷信息，這可以被誤碼檢測裝置用來確定塊中誤碼的發(fā)生。如此的分塊使得計數(shù)裝置和減量裝置能夠把時鐘校準(zhǔn)在根據(jù)誤碼檢測裝置接收數(shù)據(jù)塊的速率而決定的速率上。由此使得監(jiān)測器能夠應(yīng)付在檢測裝置中接收數(shù)據(jù)分組的變化速率，從而在考慮到這一變化速率的條件下來確定數(shù)據(jù)流中的誤碼率。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，檢測裝置、計數(shù)裝置和減量裝置是以執(zhí)行軟件的處理裝置的形式來實(shí)現(xiàn)的。如果監(jiān)測器是用在主要包含相互鏈接的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)中的話，那么這樣的監(jiān)測器實(shí)現(xiàn)方案是便捷的。
在采用硬件形式的本發(fā)明的另一種實(shí)施方案中，誤碼檢測裝置很容易包含一組能夠用于檢測數(shù)據(jù)流中的誤碼的邏輯門，計數(shù)裝置包含用于對檢測裝置所檢測到的誤碼進(jìn)行計數(shù)并提供計數(shù)輸出的加/減計數(shù)器，而減量裝置包含二進(jìn)制計數(shù)器和復(fù)用器來提供數(shù)據(jù)，用于根據(jù)計數(shù)輸出的數(shù)量而減小加/減計數(shù)器，從而使得計數(shù)輸出能夠指示數(shù)據(jù)流中的誤碼率。這樣的監(jiān)測器實(shí)現(xiàn)方案是相對比較簡單的并能夠被集成到單個集成電路中去。舉例來說，監(jiān)測器能夠這樣來實(shí)現(xiàn)加/減計數(shù)器是一個4比特的加/減計數(shù)器，二進(jìn)制計數(shù)器是一個16比特的二進(jìn)制計數(shù)器，而復(fù)用器是一個16比1的復(fù)用器。當(dāng)以這種方式來實(shí)現(xiàn)時，加/減計數(shù)器的計數(shù)輸出最好連接到復(fù)用器的地址輸入端來選擇二進(jìn)制計數(shù)器的計數(shù)輸出，用來產(chǎn)生用于減小加/減計數(shù)器的數(shù)據(jù)。
從第二個方面來看，本發(fā)明提供了一種包含能夠用來傳輸各種數(shù)據(jù)流的通信路徑的通信系統(tǒng)，其中一條或多條通信路徑各自包含一個根據(jù)本發(fā)明第一方面的用于監(jiān)測沿著該路徑上的誤碼率的監(jiān)測器。對本發(fā)明第一方面的監(jiān)測器的包含使得能夠?qū)β窂缴峡赡芤韵鄬^大誤碼率范圍發(fā)生的誤碼率進(jìn)行監(jiān)測。系統(tǒng)能夠方便地用于把數(shù)據(jù)流從那些與其相關(guān)聯(lián)的監(jiān)測器檢測到過高的誤碼率或誤碼發(fā)生的通信路徑上轉(zhuǎn)移開；這樣的操作能夠?yàn)橄到y(tǒng)的用戶提供更可靠的通信。
從第三個方面來看，本發(fā)明提供了一種采用根據(jù)本發(fā)明第一個方面的監(jiān)測器來測量數(shù)據(jù)流中誤碼發(fā)生的方法，該方法包含如下步驟(a)檢測數(shù)據(jù)流中誤碼的發(fā)生；(b)當(dāng)數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)誤碼的時候增加計數(shù)裝置中的累積誤碼計數(shù)；(c)以根據(jù)誤碼計數(shù)的數(shù)量而定的速率來減小誤碼計數(shù)；以及(d)重復(fù)步驟(a)到(c)直至完成對誤碼發(fā)生的監(jiān)測，而該誤碼計數(shù)則指示了數(shù)據(jù)流中的誤碼發(fā)生率。
現(xiàn)在將僅以示例的方式來對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，同時參考如下圖示，其中

圖1是本發(fā)明的第一種實(shí)施方案的電路配置；
圖2是顯示了類比于第一種實(shí)施方案的操作的響應(yīng)曲線圖；以及圖3是顯示了本發(fā)明的第二種實(shí)施方案的操作的流程圖。
現(xiàn)在參考附圖1，其中顯示了一種根據(jù)本發(fā)明的簡單的誤碼率監(jiān)測器的電路配置；電路配置用10來表示。配置10能夠運(yùn)行以生成一個4比特的誤碼計數(shù)結(jié)果，即“結(jié)果輸出代碼”，并具有216的誤碼計數(shù)量程，即42/3個數(shù)量級。對于更大的誤碼計數(shù)量程，可以對配置10進(jìn)行調(diào)整，使其計數(shù)器和寄存器具有更多的工作比特。
配置10包含接口邏輯單元20，4比特加/減計數(shù)器30、16比特二進(jìn)制計數(shù)器40、16比1的復(fù)用器50、兩比特移位寄存器60和與門70。計數(shù)器30、40、單元20、復(fù)用器50、寄存器60和門70相互連接從而構(gòu)成了配置10。
接口單元20包含輸入端IN(輸入)、輸出端OUT(輸出)和兩個別的輸出端ERROR(差錯)和BLOCK SYNC(塊同步)。對輸入端IN進(jìn)行連接，以便從與之相關(guān)的為配置10提供數(shù)據(jù)塊的通信系統(tǒng)(沒有顯示出來)接收數(shù)據(jù)流。
類似的，對輸出端OUT進(jìn)行連接，以便把數(shù)據(jù)流進(jìn)一步送回到系統(tǒng)中去。把輸出端ERROR連接到加/減計數(shù)器30的加計數(shù)輸入端UP(加)。此外，輸出端BLOCK SYNC分別連接到加/減計數(shù)器30、二進(jìn)制計數(shù)器40和移位寄存器60的時鐘輸入端CK。接口單元20包含一組相互連接的邏輯門，并從硬件上連線以便檢測數(shù)據(jù)流中的誤碼發(fā)生；對于邏輯設(shè)計領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，對單元20的設(shè)計是眾所周知的。
每次在輸入端IN接收到一個新的數(shù)據(jù)決的時候，接口單元20都能夠在其輸出端BLOCK SYNC產(chǎn)生一個脈沖。此外，對于每個數(shù)據(jù)塊，單元20也能夠檢查其相關(guān)聯(lián)的開銷信息并把此信息與數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而確定二者之間的奇偶校驗(yàn)。如果發(fā)生了奇偶校驗(yàn)錯誤，則單元20在輸出端ERROR產(chǎn)生一個脈沖。
加/減計數(shù)器包含了從Q0到Q3四個計數(shù)器輸出端，其中Q0是最低有效位輸出端而Q3是最高有效位輸出端。從Q0到Q3的輸出端提供此4比特計數(shù)結(jié)果，即“結(jié)果輸出代碼”，指示在接口單元20的輸入端IN上接收到的數(shù)據(jù)流中所發(fā)生的誤碼率從Q0到Q3的輸出端分別連接到復(fù)用器50對應(yīng)的從S0到S3的地址輸入端。此外二進(jìn)制計數(shù)器40包含從Q0到Q15的16個輸出端，它們分別連接到復(fù)用器單元50對應(yīng)的從D15到D0的輸入端；計數(shù)器40的Q0是最低有效位輸出端，并且比最高有效位輸出端Q15翻轉(zhuǎn)得更快。因此，當(dāng)配置10處于運(yùn)行中時，D15比D0翻轉(zhuǎn)得更快。
復(fù)用器50還包含復(fù)用輸出端Q。復(fù)用器50能夠根據(jù)計數(shù)器30提供給輸入端S0到S3的地址值而把輸入端D0到D15連接到Q。舉例來說，當(dāng)從S0到S3的輸入端都是邏輯0值時，把輸入端D0連接到輸出端Q。類似的，當(dāng)從S0到S3的輸入端都是邏輯1值時，把輸入端D15連接到輸出端Q。輸出端Q被連接到移位寄存器60的輸入端D。
移位寄存器60包含Q0和Q1兩個輸出端，其中Q0是最低有效位輸出端而Q1是最高有效位輸出端。Q0、Q1兩個輸出端被分別連接到與門70的第一個非反相輸入端和門70的反相輸入端。門70還包含輸出端P，此輸出端P對應(yīng)于P=Q0.[反相的Q1]，并連接到加/減計數(shù)器30的減輸入端DOWN。
當(dāng)其輸入端UP上出現(xiàn)邏輯1的數(shù)值而其時鐘輸入端CK上施加了時鐘脈沖時，加/減計數(shù)器30能夠進(jìn)行加計數(shù)。類似的，當(dāng)其輸入端DOWN上出現(xiàn)邏輯1的數(shù)值而其時鐘輸入端CK上施加了時鐘脈沖時，它能夠進(jìn)行減計數(shù)。加/減計數(shù)器30包含另外的邏輯，以便當(dāng)輸入端UP和DOWN上同時處于邏輯數(shù)值1的時候來阻止計數(shù)。此外，該邏輯還能夠阻止計數(shù)器30計數(shù)超過最大計數(shù)1111和低于最小計數(shù)0000。
下面將對配置10的操作進(jìn)行描述，此后將參考用水實(shí)施的配置10的類比來對它進(jìn)行進(jìn)一步的描述，其中水流是對配置10內(nèi)的誤碼計數(shù)的類比。
在附圖1中，運(yùn)行中的配置10在加/減計數(shù)器30中對從輸入端IN穿過接口邏輯單元20到輸出端OUT的數(shù)據(jù)流中發(fā)生的誤碼進(jìn)行累計。在對誤碼進(jìn)行累計的同時，也依靠二進(jìn)制計數(shù)器40、復(fù)用器50、寄存器60和門70的操作而隨著時間減小加/減計數(shù)器30。減小加/減計數(shù)器30的速率基本上是正比于存儲在加/減計數(shù)器中的數(shù)值而指數(shù)式增加的，而存儲在加/減計數(shù)器中的數(shù)值被表述為“結(jié)果輸出代碼”。結(jié)果是，該“結(jié)果輸出代碼”基本上是正比于接口邏輯單元20的輸出端ERROR處所呈現(xiàn)的誤碼率的對數(shù)值。此外，該“結(jié)果輸出代碼”也受到平均化作用的影響，當(dāng)“結(jié)果輸出代碼”的數(shù)值增加時，平均化作用的時間常數(shù)有效地變短了。
在效果上，加/減計數(shù)器30的功能就象一個積分器一樣對數(shù)據(jù)流中的誤碼發(fā)生進(jìn)行累積，而二進(jìn)制計數(shù)器40、復(fù)用器50、移位寄存器60和門70的功能就象一個使加/減計數(shù)器30的輸入端DOWN上的計數(shù)速率和它的輸入端UP的誤碼計數(shù)速率相匹配的反饋環(huán)路一樣。這樣的關(guān)系可以用等式1(式1)來進(jìn)行算術(shù)的表述R=∫Edt-∫Pdt+k0式1其中R=“結(jié)果輸出代碼”；E=輸送到加/減計數(shù)器30的輸入端UP的誤碼脈沖；P=來自門70的邏輯輸出；k0=根據(jù)R的初始值而確定的一個常數(shù)。
通過二進(jìn)制計數(shù)器40、復(fù)用器50、移位寄存器60和門70的工作，P通過等式2(式2)而聯(lián)系到加/減計數(shù)器30的輸出端RP=kaekbR]]>式2其中ka，kb=比例常數(shù)合并等式1和2得到等式3(式3)E=dR/dt+kaekbR]]>式3對于一種穩(wěn)態(tài)的情形，dR/dt=0，從而可以把等式3簡化成等式4(式4)R=(1kb)ln(Eka)]]>式4在等式3中，微分項(xiàng)dR/dt的出現(xiàn)意味著對于較高的E值，當(dāng)變化的發(fā)生對應(yīng)于較短的配置10的測量時間常數(shù)時，dR/dt也就越大。此外，等式4展現(xiàn)了配置的對數(shù)響應(yīng)，這說明了它對測量作用于接口單元20的數(shù)據(jù)流中的誤碼而言有相對較大的動態(tài)量程．盡管等式1到等式4是連續(xù)函數(shù)，配置10也提供了42/3個數(shù)量級的測量量程，而量程被細(xì)分為對應(yīng)于加/減計數(shù)器30的四個比特的16個離散的級別。
現(xiàn)在參照一個類比來對配置10的操作進(jìn)行進(jìn)一步的描述，該類比中用一個水桶來代表加/減計數(shù)器30。水桶由一個水平的圓底連接到周圍是垂直的壁的圓柱形來組成，其中圓柱形包含沿著與壁相交的垂直軸的間隔的一系列開孔，這些孔能夠用于從水桶中排水。
來自接口單元20的在其輸出端ERROR輸出的誤碼脈沖對應(yīng)于從水桶敞開的頂部開口倒入的水。在把水倒入水桶中時，在其中存儲起一些水，直到水的上液面到達(dá)了開孔而水開始從開孔中流出。這些開孔對應(yīng)于由二進(jìn)制計數(shù)器40、復(fù)用器50、移位寄存器60和門70所提供的動作，該動作就是減小加/減計數(shù)器30。
桶中水的液面指示了進(jìn)入水桶的水的流速。當(dāng)水以相對較慢的速度流入水桶時，其中所聚集的水從水桶底部附近區(qū)域的開孔流出；這一情形對應(yīng)于來自加/減計數(shù)器30的較慢的計數(shù)速率，譬如{S3,S2,S1,S0}={0,0,0,1}，這導(dǎo)致了復(fù)用器50的輸入端D1也即二進(jìn)制計數(shù)器40的輸出端Q14被選中用來產(chǎn)生用于減小加/減計數(shù)器30的輸出P。與之相反，當(dāng)水以相對較快的速度流入水桶時，其中所存儲的水從水桶底部附近區(qū)域的開孔流出，并且也從水桶中較高的開孔流出；這樣的情形對應(yīng)于來自加/減計數(shù)器30的較高的計數(shù)速率，譬如{S3,S2,S1,S0}={1,0,1,0}，這導(dǎo)致了復(fù)用器50的輸入端D10也因此即二進(jìn)制計數(shù)器40的輸出端Q5被選中用來產(chǎn)生用于減小加/減計數(shù)器30的輸出P。當(dāng)由于增加了注入水桶的水流速率而使水桶中的水變得越來越深時，相應(yīng)地，這些開孔中將會有更多的一些參與為從水桶中排水。
作為進(jìn)一步的細(xì)化，水桶壁上的開孔能夠按尺寸分成等級，從而使得靠近水桶底部區(qū)域的開孔占有相對較小的口徑，并且隨著趨近于水桶頂部區(qū)域，開孔的口徑逐步變大。事實(shí)上，可以安排這些開孔使其相關(guān)口徑沿著從水桶的底部區(qū)域到頂部區(qū)域以逼近指數(shù)的方式增長。當(dāng)采納了這樣的開孔直徑安排時，水桶中的水平面的高度將會與流入水桶的水流速度的對數(shù)基本上成正比；在類比中忽略了流水的湍流效果。
附圖2是描述了前述的水桶的操作的響應(yīng)圖，此圖用100來表示。圖100包含了對應(yīng)于注入水桶的水流速率的橫軸110，軸110在數(shù)值上從左向右增加。圖100還包含了豎軸120，它對應(yīng)于參與從水桶中排水的開孔，開孔1位于水桶的底部區(qū)域，而開孔6則位于開孔1上方，并向上接近水桶的頂部區(qū)域。階越曲線130指示了由軸120所確定的參與從水桶中排水的開孔和由軸110所確定的向水桶內(nèi)注水的速率間的關(guān)系。這樣一來，當(dāng)向水桶內(nèi)注水的速率為f0時，只有開孔1有排出的水流過。與此相反，當(dāng)向水桶內(nèi)注水的速率為f1時，從開孔1到開孔6都有排出的水流過。
從圖100可以看出，因?yàn)檠刂暗牡撞繀^(qū)域到其頂部區(qū)域，開孔是接近指數(shù)式來增加，而曲線130基本上是對數(shù)的形式。通過類比，由于在二進(jìn)制計數(shù)器40內(nèi)所造成的二進(jìn)制除法，配置10提供了類似的特性，此時誤碼率的繪制對應(yīng)于橫軸110，而“結(jié)果輸出代碼”的繪制對應(yīng)于豎軸120。
配置10是本發(fā)明的一種簡單的實(shí)施方案。在實(shí)踐中，可以用相應(yīng)的具有更多計數(shù)器比特的計數(shù)器代替加/減計數(shù)器30，用具有相應(yīng)的更多計數(shù)器比特的計數(shù)器代替二進(jìn)制計數(shù)器40，并且用相應(yīng)的能夠具有更多地址比特并能夠把更多的輸入端復(fù)用到輸出端Q的復(fù)用器來代替復(fù)用器50，從而對配置10進(jìn)行修改。
本發(fā)明的第二種實(shí)施方案是對應(yīng)于配置10的，但是做了修改，使得以一個相應(yīng)的8比特加/減計數(shù)器140來代替加/減計數(shù)器30，以一個相應(yīng)的32比1的復(fù)用器150來代替復(fù)用器50，以及以一個相應(yīng)的32比特的二進(jìn)制計數(shù)器160來代替16比特二進(jìn)制計數(shù)器40。在第二種實(shí)施方案中，只有加/減計數(shù)器140輸出的最高有效5比特被用在復(fù)用器150的地址輸入端來對其進(jìn)行控制。在此是出于清楚的目的而使用參考標(biāo)號140、150和160的，它們并未被包含在附圖2中。
附圖3包含了一個闡明了本發(fā)明的第二種實(shí)施方案的操作的流程圖，該流程圖用200來指示。圖200包含了對應(yīng)于第二種實(shí)施方案的接口單元20的操作的開始功能210和新幀功能220。圖200還包含了對應(yīng)于加/減計數(shù)器140的操作的增加功能230，符號A表示的是計數(shù)器140中的8比特計數(shù)而符號E表示的是接口單元20的輸出端ERROR所輸出的誤碼脈沖。圖200另外還包含了在第二種實(shí)施方案中通過把加/減計數(shù)器140的五個最高有效比特連接到復(fù)用器150的地址輸入端所實(shí)現(xiàn)的功能240；參數(shù)K等于A除以8。
圖200還包含了對應(yīng)于第二種實(shí)施方案中32比1復(fù)用器150的操作的分支功能250。此外，圖200包含了多個減量功能，譬如功能260，并行從功能250鏈接到功能210。從功能250選擇適當(dāng)分支到減量功能要依賴于參數(shù)K的值。如果參數(shù)K具有相對較高的數(shù)值，例如K=31，那么就選擇了一種相對較高的減小計數(shù)器140的速率，即減小8個計數(shù)。與此相對的，如果參數(shù)K具有相對較小的數(shù)值，譬如K=1，那么就選擇了一種相對較低的減小計數(shù)器140的速率，即減小2-27個計數(shù)。當(dāng)K=0時，計數(shù)器140就不再減小。在減量功能中所實(shí)行的分?jǐn)?shù)式的減小，即A←A-1/N，是通過數(shù)據(jù)流中每隔N個數(shù)據(jù)塊來減小計數(shù)器而進(jìn)行的。
本發(fā)明的第二種實(shí)施方案是根據(jù)圖200來操作的，當(dāng)穿過接口單元20的數(shù)據(jù)流中發(fā)生誤碼的時候就增加A，并根據(jù)由A的當(dāng)前數(shù)值所確定的速率來減小A，由此提供了A和E之間的對數(shù)關(guān)系，而A提供了數(shù)據(jù)流內(nèi)誤碼率的對數(shù)測量值。由于是對數(shù)測量，第二種實(shí)施方案能夠?yàn)閿?shù)據(jù)流中發(fā)生的誤碼提供231的大的動態(tài)測量量程；231的測量量程對應(yīng)于1比20億，比起傳統(tǒng)的誤碼率監(jiān)測器而言，這提供了一個顯著擴(kuò)大了的量程。此外，相對于許多傳統(tǒng)的誤碼率監(jiān)測器而言，上述的配置10和本發(fā)明的第二種實(shí)施方案描述了一種更為簡單的電路安排。
在形式上，圖200對應(yīng)于一種計算機(jī)算法的流程圖。發(fā)明人意識到，除了象附圖1中所示那樣以硬件來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，也有可能用能夠?qū)?shù)據(jù)流進(jìn)行采樣并從中確定每個數(shù)據(jù)塊的誤碼計數(shù)的高速微處理器的形式來予以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)本發(fā)明用微處理器中執(zhí)行的軟件來實(shí)現(xiàn)以便提供在相對大的動態(tài)量程上測量誤碼發(fā)生的技術(shù)效果時，配置中的計數(shù)器30和40、復(fù)用器50、移位寄存器60和與門70是利用微處理器內(nèi)的存儲器、寄存器和累加器來完成的。對本發(fā)明進(jìn)行這樣的軟件實(shí)現(xiàn)可以使得當(dāng)“結(jié)果輸出代碼”增加時，輸出P以除了指數(shù)關(guān)系之外的某種方式增加，譬如是“結(jié)果輸出代碼”的平方、立方或者四次方。然而，只有當(dāng)計數(shù)器40(或者其軟件等效模塊)減小的速率相對于“結(jié)果輸出代碼”的增加而言以超過線性的速率增加時，本發(fā)明才能夠提供其擴(kuò)大了動態(tài)量程的優(yōu)點(diǎn)。
可以理解，能夠在不脫離本發(fā)明的范疇的條件下對前面所述的本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行修改。舉例來說，能夠?qū)?shí)施方案中所用到的計數(shù)器和復(fù)用器的比特寬度(或者其軟件等效模塊)進(jìn)行變動，以便適合于特定的誤碼測量量程。此外，本發(fā)明的實(shí)施方案能夠以單片集成電路的形式予以實(shí)現(xiàn)，而這種電路能夠被包含到通信系統(tǒng)、無線鏈路、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及類似具有大量數(shù)據(jù)流過而需要進(jìn)行誤碼監(jiān)測的設(shè)備中去。譬如說，在包含了多條通信路徑的通信系統(tǒng)中，根據(jù)本發(fā)明的誤碼率監(jiān)測器能夠被用于每條路徑，以便對流過這些路徑的數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的誤碼率進(jìn)行監(jiān)測。如果這些路徑中的一條，也就是有可能出故障的路徑，表現(xiàn)出與其它路徑不一樣的誤碼率，那么系統(tǒng)可以選擇性的把數(shù)據(jù)流從這條有可能出了故障的路徑轉(zhuǎn)移到別的路徑上去，由此保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，并由此使系統(tǒng)的用戶獲得高標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)。
權(quán)利要求
1．一種用于測量數(shù)據(jù)流中誤碼發(fā)生率的誤碼率監(jiān)測器(10)，監(jiān)測器(10)的特征在于它包含(a)用于接收數(shù)據(jù)流并對其進(jìn)行分析以識別誤碼何時發(fā)生于其中的誤碼檢測裝置(20)；(b)用于對該檢測裝置所識別的誤碼進(jìn)行累計以提供累積誤碼計數(shù)的計數(shù)裝置(30)；和(c)用于根據(jù)誤碼計數(shù)的數(shù)量以一定速率來減小誤碼計數(shù)的減量裝置(40,50,60,70)，減量裝置(40,50,60,70)能夠用于以一定的速率來減小誤碼計數(shù)，此速率相對于誤碼計數(shù)的數(shù)量的增加而言其增長高于線性，由此，該誤碼計數(shù)提供了數(shù)據(jù)流中誤碼率的一種指示。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的監(jiān)測器(10)，其特征在于，其中減量裝置(40,50,60,70)減小誤碼計數(shù)的速率相對于誤碼計數(shù)數(shù)量的增加而言基本上是指數(shù)式地增長，由此為監(jiān)測器(10)提供了一種相對于數(shù)據(jù)流中所發(fā)生的誤碼而言基本上是對數(shù)式的響應(yīng)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的監(jiān)測器，其特征在于，其中數(shù)據(jù)流被分割成數(shù)據(jù)塊，每個決都包含與其相關(guān)的能夠被誤碼檢測裝置用來確定該塊中所發(fā)生的誤碼的開銷信息。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的監(jiān)測器，其特征在于，其中計數(shù)裝置(30)和減量裝置(40,50,60,70)是把時鐘校準(zhǔn)在根據(jù)誤碼檢測裝置(20)接收數(shù)據(jù)塊的速率而決定的速率上。
5．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的監(jiān)測器，其特征在于，其中檢測裝置(20)、計數(shù)裝置(30)和減量裝置(40,50,60,70)是以執(zhí)行軟件的處理裝置的形式來實(shí)現(xiàn)的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的監(jiān)測器(10)，其特征在于，其中誤碼監(jiān)測裝置(20)包含一組能夠用于檢測數(shù)據(jù)流中的誤碼的邏輯門，計數(shù)裝置(30)包含用于對檢測裝置(20)所檢測到的誤碼進(jìn)行計數(shù)并提供計數(shù)輸出的加/減計數(shù)器(30)，而減量裝置(40,50,60,70)包含二進(jìn)制計數(shù)器(40)和復(fù)用器(50)來提供數(shù)據(jù)，用于根據(jù)計數(shù)輸出的數(shù)量而減小加/減計數(shù)器(30)，從而使得計數(shù)輸出能夠指示數(shù)據(jù)流中的誤碼率。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的監(jiān)測器(10)，其特征在于，其中加/減計數(shù)器(30)是一個4比特加/減計數(shù)器，二進(jìn)制計數(shù)器(40)是一個16比特二進(jìn)制計數(shù)器，而復(fù)用器(50)是一個16比1的復(fù)用器。
8．根據(jù)權(quán)利要求6或7的監(jiān)測器(10)，其特征在于，其中加/減計數(shù)器(30)的計數(shù)輸出端連接到復(fù)用器(50)的地址輸入端來選擇二進(jìn)制計數(shù)器(40)的計數(shù)輸出，以便用于產(chǎn)生減小加/減計數(shù)器(30)的數(shù)據(jù)。
9．一種包含能夠用來傳輸各自數(shù)據(jù)流的通信路徑的通信系統(tǒng)，其中一條或多條通信路徑各自包含一個根據(jù)前面任意一項(xiàng)權(quán)利要求的用于監(jiān)測該路徑上的誤碼率的監(jiān)測器(10)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，能夠把數(shù)據(jù)流從那些其相關(guān)聯(lián)的監(jiān)測器檢測到過高的誤碼率或誤碼發(fā)生的通信路徑轉(zhuǎn)移開。
11．一種采用了根據(jù)權(quán)利要求1到8中任意一項(xiàng)的監(jiān)測器(10)來測量數(shù)據(jù)流中所發(fā)生的誤碼的方法，該方法包含如下步驟(a)檢測數(shù)據(jù)流中誤碼的發(fā)生；(b)當(dāng)數(shù)據(jù)流中發(fā)生誤碼時增加監(jiān)測器(10)的計數(shù)裝置(30)中的累積誤碼計數(shù)；(c)以根據(jù)誤碼計數(shù)的數(shù)量而定的速率來減小誤碼計數(shù)；以及(d)重復(fù)步驟(a)到(c)直至完成對誤碼發(fā)生的監(jiān)測，而該誤碼計數(shù)則指示了數(shù)據(jù)流中的誤碼發(fā)生率。
全文摘要
在此提供了一種包含了計數(shù)器(30)的誤碼率監(jiān)測器(10),其中計數(shù)器(30)在檢測到穿過與計數(shù)器(30)相連接的接口單元(20)的數(shù)據(jù)流中的誤碼時就增加。計數(shù)器(30)同時也以一個正比于此前保存在計數(shù)器(30)中的數(shù)值的指數(shù)值的速率減小。由此監(jiān)測器(10)利用儲存在計數(shù)器(30)中的數(shù)值提供了一種數(shù)據(jù)流中的誤碼率測量,該數(shù)值基本上是正比于數(shù)據(jù)流中的誤碼率的對數(shù)值的,由此為監(jiān)測器(10)提供了相對較大的誤碼率測量的動態(tài)量程。
文檔編號H04L1/20GK1306369SQ0013526
公開日2001年8月1日 申請日期2000年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月11日
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