專(zhuān)利名稱(chēng)：超高速取樣測(cè)試誤碼的方法及其測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超高速通信系統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及對(duì)誤碼的測(cè)試方法及儀器的設(shè)計(jì)。
由于光纖技術(shù)、光電子技術(shù)和超高速電路技術(shù)的發(fā)展及當(dāng)代社會(huì)對(duì)大容量信息傳輸?shù)男枨螅磥?lái)的干線傳輸信道將以Gb/s量級(jí)的速率進(jìn)行信息傳輸與交換，并將成為國(guó)家信息網(wǎng)最主要的基礎(chǔ)設(shè)施。國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)組織(ITU)繼SDH數(shù)字同步系列STM-1(155Mb/s)，STM-4(622Mb/s)，STM-16(2.5Gb/s)之后，1993年在G707同步數(shù)字系列的等級(jí)中又增加了STM-64(10Gb/s)這個(gè)等級(jí)，說(shuō)明SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)迅速向更高速率方向發(fā)展的趨勢(shì)。
在超高速光纖通信系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)誤碼性能是最重要的系統(tǒng)性能指標(biāo)之一，誤碼測(cè)試儀是必不可少的關(guān)鍵儀器。
目前不少?lài)?guó)家已相繼研制出不同檔次的誤碼測(cè)試儀，其測(cè)試方法均是直接利用在所測(cè)系統(tǒng)的速率上進(jìn)行逐碼對(duì)比分析，進(jìn)行誤碼檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)。其中已廣泛應(yīng)用的是155Mb/s以下的誤碼測(cè)試儀，該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可以工作在四次群(140Mb/s)和STM-1(155Mb/s)的速率上，但無(wú)法工作到五次群(565Mb/s)和STM-4(622Mb/s)的速率以上。
近年來(lái)已相繼研制出可以工作在超高速光纖通信系統(tǒng)中的3Gb/s和10Gb/s的直接測(cè)量式的誤碼測(cè)試儀，該儀器所用芯片都必須工作在高速率上，實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大，成本高。
本發(fā)明的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種間接的誤碼測(cè)試方法并根據(jù)該方法設(shè)計(jì)出一種超高速取樣法誤碼測(cè)試儀，可利用已有的低速誤碼測(cè)試儀器測(cè)試超高速通信系統(tǒng)的誤碼特性，具有成本低、可靠性高、使用靈活、操作方便等特點(diǎn)，適合批量生產(chǎn)、普及應(yīng)用。
本發(fā)明所述的一種用于超高速通信系統(tǒng)中的超高速取樣測(cè)試誤碼的方法，包括以下步驟(1)利用系統(tǒng)輸入的高速正弦信號(hào)使m序列發(fā)生器產(chǎn)生高速的m序列和高速時(shí)鐘信號(hào)，m序列的長(zhǎng)度為2n-1，n為m序列發(fā)生器的級(jí)數(shù)；(2)將所說(shuō)的m序列送到被測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸，經(jīng)傳輸后的序列成為待測(cè)信號(hào)；(3)利用1∶N分路器將所述的m序列待測(cè)信號(hào)和高速時(shí)鐘信號(hào)同步分接成N路碼率為原碼率的1/N而序列圖案相同的低速m序列和為原碼率1/n的低速時(shí)鐘信號(hào)；(4)利用測(cè)試支路選擇器選出所說(shuō)低速m序列中的一路低速信號(hào)并與低速時(shí)鐘信號(hào)一起送到低速誤碼儀中進(jìn)行測(cè)試；(5)所說(shuō)被選中的低速信號(hào)支路的號(hào)碼通過(guò)支路指示器顯示出來(lái)。
上述的方法，還包括采用開(kāi)機(jī)強(qiáng)制置＂1＂和改變碼長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)制置＂1＂的方法來(lái)消除測(cè)試系統(tǒng)的全0閉鎖。
本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種采用上述方法的誤碼測(cè)試儀。如

圖1所示。它主要由m序列發(fā)生器，消全0電路，1∶N分路器，測(cè)試支路選擇器，支路指示器和低速誤碼儀幾個(gè)部分組成，其中低速誤碼儀為已有儀器。
m序列發(fā)生器利用輸入的高速正弦信號(hào)產(chǎn)生高速的m序列和高速時(shí)鐘信號(hào)CK，m序列的長(zhǎng)度為2n-1，n為m序列發(fā)生器的級(jí)數(shù)。將m序列送到被測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸，經(jīng)傳輸后的m序列成為待測(cè)信號(hào)，與m序列發(fā)生器產(chǎn)生的高速時(shí)鐘信號(hào)一起被送到1∶N分路器中，1∶N分路器將高速的m序列同步分接成N路碼率為原碼率1/N的而序列圖案相同的低速m序列，高速時(shí)鐘信號(hào)也同時(shí)被分頻為碼率為原碼率1/N的低速時(shí)鐘信號(hào)，然后由測(cè)試支路選擇器選出其中一路低速信號(hào)，與低速時(shí)鐘信號(hào)一起送到已有的低速誤碼儀中進(jìn)行測(cè)試。被選中的低速信號(hào)支路的號(hào)碼通過(guò)支路指示器顯示出來(lái)。
消全O電路與m序列發(fā)生器相連，當(dāng)儀器開(kāi)機(jī)時(shí)，或改變碼速率或碼長(zhǎng)時(shí)，強(qiáng)制置＂1＂，能消除m序列發(fā)生器全O閉鎖狀態(tài)，保證該儀器正常工作。
本發(fā)明利用了m序列的這樣一條性質(zhì)碼長(zhǎng)為2n-1的m序列，如果以間隔S＝2q(q為整數(shù))抽樣所得序列還是2n-1的m序列，只是與原序列有一定的相位超前，速率降為原來(lái)的1/S。例如，m序列發(fā)生器產(chǎn)生2.5Gb/s的215-1長(zhǎng)度的m序列，在分路器中以間隔16(24＝16)抽樣，得到的16路并行序列還是215-1的m序列，速率降為155Mb/s。
對(duì)于光纖通信系統(tǒng)或其它通信系統(tǒng)，其噪聲來(lái)源主要有兩種熱噪聲和量子噪聲。熱噪聲是滿足正態(tài)分布的，可以用高斯隨機(jī)過(guò)程來(lái)描述。而量子噪聲滿足泊松分布，經(jīng)過(guò)通信系統(tǒng)的信道之后，信道可用一線性時(shí)不變?yōu)V波器來(lái)等效，量子噪聲分布就成為一個(gè)過(guò)濾的泊松過(guò)程。隨機(jī)過(guò)程的理論分析已證明，高斯過(guò)程和過(guò)濾的泊松過(guò)程都是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，滿足各態(tài)歷經(jīng)性，其概率密度與時(shí)間無(wú)關(guān)。因此，由噪聲引起的誤碼產(chǎn)生的概率也與時(shí)間無(wú)關(guān)，誤碼的分布是滿足均勻分布的。這樣序列經(jīng)過(guò)抽樣后，得到的各個(gè)子序列的誤碼率，都與原序列相同。測(cè)出任何一個(gè)子序列的誤碼率，就等于測(cè)出了整個(gè)序列的誤碼率。
本發(fā)明所述方法利用低速誤碼測(cè)試儀器解決了超高速系統(tǒng)的誤碼測(cè)試問(wèn)題，其方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)試儀器成本低，操作方便靈活，適于廣泛推廣使用。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述儀器整體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的m序列發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)施例的消全O電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)施例的1∶16分路器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)施例的測(cè)試支路選擇器結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)陰提出一種超高速取樣誤碼測(cè)試儀實(shí)施例，它利用155Mb/s誤碼儀組成一個(gè)能測(cè)量2.5Gb/s系統(tǒng)的誤碼性能的測(cè)試儀。
本實(shí)施例包括m序列發(fā)生器，消全O電路，1∶16分路器，測(cè)試支路選擇器和測(cè)試支路顯示器各部分及一臺(tái)155Mb/s誤碼儀組成，下面結(jié)合圖2-5對(duì)各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
1、m序列發(fā)生器，如圖2所示m序列發(fā)生器是一個(gè)15級(jí)的移位寄存器，a14……，a1，a0分別是15個(gè)D觸發(fā)器的輸出信號(hào)并且按順序向右移位，a15是反饋信號(hào)，它由a14～a0中的兩個(gè)抽頭進(jìn)行模2和后得到。選擇不同的抽頭進(jìn)行模2和，可以得到不同的偽隨機(jī)碼序列，在三種特定的抽頭選擇下，可得到最長(zhǎng)的偽隨機(jī)碼序列，稱(chēng)為m序列。三種碼長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的反饋方程如下27-1a15＝a11○a8210-1a15＝a8○a5215-1a15＝a1○a0碼長(zhǎng)選擇器可以給出控制信號(hào)，在以上三種組合中選出一種，得到三種不同碼長(zhǎng)的高速m序列。
2、消全0電路m序列發(fā)生器中如果各D觸發(fā)器的狀態(tài)均為0，電路就處于全0閉鎖狀態(tài)，不能產(chǎn)生m序列，也就是說(shuō)這樣的電路沒(méi)有自啟動(dòng)功能。為了消除全0閉鎖，在電路中設(shè)置了開(kāi)機(jī)強(qiáng)制置“1”和改變碼長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)制置“1”兩種措施。在每次開(kāi)機(jī)時(shí)，它將第一個(gè)D觸發(fā)器置成1狀態(tài)，按照時(shí)鐘節(jié)拍移位，在置“1”信號(hào)變成低電平時(shí)，15個(gè)D觸發(fā)器都被置成1狀態(tài)，這樣m序列就能產(chǎn)生了。在有其它原因，如改變碼速率或碼長(zhǎng)時(shí)，有可能使正常運(yùn)行的m序列發(fā)生器進(jìn)入全0閉鎖狀態(tài)，因此將改變碼長(zhǎng)的高電平脈沖，同時(shí)也做為強(qiáng)制置“1”脈沖，當(dāng)每次改變碼率或碼長(zhǎng)時(shí)，都使m序列重新啟動(dòng)一次，這樣在開(kāi)機(jī)后的實(shí)際工作過(guò)程中也有一個(gè)消全0的措施，以保證m序列發(fā)生器始終處于正常運(yùn)行中。
消全0電路的結(jié)構(gòu)如圖3所示，在m序列發(fā)生器的置“1”端(S ET腳)，接有一個(gè)二輸入或門(mén)，分別接上開(kāi)機(jī)強(qiáng)制置“1”和改變碼長(zhǎng)強(qiáng)制置“1”信號(hào)。在開(kāi)機(jī)時(shí)，C1兩端的電壓為0，R是ECL10K系列芯片的內(nèi)部電阻，-5.2V電源通過(guò)R給C1充電，充電常數(shù)為τ1＝RC1，因此開(kāi)機(jī)后SET端能保持一段時(shí)間的高電平，給移位寄存器強(qiáng)制置“1”，當(dāng)C1兩端的電壓小于-1.6V時(shí)，SET端變成低電平，m序列發(fā)生器開(kāi)始正常運(yùn)行。C1充電完畢后，兩端的電壓為39/(50＋39)×(-5.2)＝-2.28V。關(guān)機(jī)時(shí)，C1通過(guò)R1放電，時(shí)間常數(shù)為τ2＝R1C1。R1的作用是加快C1的放電速度，縮短兩次開(kāi)機(jī)必須間隔的時(shí)間。在圖3中，G1門(mén)和G2門(mén)組成了一個(gè)上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)面板上的按鍵A按下時(shí)，在G1門(mén)的輸入端產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，在G2門(mén)的Q輸出端就能得到一個(gè)高電平脈沖，其寬度由時(shí)間常數(shù)τ3＝R2C2確定。當(dāng)時(shí)間常數(shù)τ3為1～3秒時(shí)，即可有效地消除由按鍵的抖動(dòng)造成的重復(fù)觸發(fā)。按鍵A是碼長(zhǎng)選擇鍵，由它產(chǎn)生的高電平脈沖就是碼長(zhǎng)選擇脈沖，把它也送到m序列發(fā)生器的SET腳，當(dāng)每改變一次碼長(zhǎng)時(shí)，同時(shí)對(duì)SET腳置一次“1”，m序列就重新啟動(dòng)一次。這樣就消除了開(kāi)機(jī)后因改變碼率和碼長(zhǎng)時(shí)可能產(chǎn)生的全“0”閉鎖狀態(tài)。
3、1∶16分路器如圖4所示，它由一個(gè)1∶16分路段和一個(gè)定時(shí)發(fā)生器組成。定時(shí)發(fā)生器是一個(gè)分頻器，它將輸入的高速時(shí)鐘信號(hào)分頻，產(chǎn)生二分頻，四分頻，八分頻，十六分頻的時(shí)鐘信號(hào)CK/2，CK/4，CK/8，CK/16。在1∶16分路段中，先用CK/2將輸入的高速m序列D1n做1∶2分路，得到兩路信號(hào)DATA1/2和DATA2/2，……，然后依次用CK/4和CK/8信號(hào)對(duì)以上信號(hào)繼續(xù)進(jìn)行分路，最后可以得到1/16碼率的低速時(shí)鐘和并行的16路低速信號(hào)。
整個(gè)分路器實(shí)際上完成如下功能假設(shè)高速的串行碼流是碼長(zhǎng)為2n-1的m序列A0，A1，A2，A3，……A16，A17，……A32，A33，……經(jīng)抽樣后，得到的并行碼流分別是Q0∶A0，A16，A32，……Q1∶A1，A17，A33，…….
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Q15∶A15，A31，A47，……速率均為串行碼速的1/16，并且都是2n-1的m序列，與串行碼流的序列圖案相同。
4、測(cè)試支路選擇器和測(cè)試支路顯示器如圖5所示測(cè)試支路選擇器有一個(gè)ECL的16選1選通門(mén)，接受1∶16分路器輸出的16路并行信號(hào)。選通門(mén)的四位地址碼由支路選擇電路產(chǎn)生，它是一個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，面板的按鍵每輸入一個(gè)高電平脈沖，其上升沿就使計(jì)數(shù)器的狀態(tài)按順序變化一次，這樣選通門(mén)所選擇的支路也就按順序改變。被選中的支路號(hào)碼同時(shí)由面板上發(fā)光二極管組成的測(cè)試支路顯示器顯示出來(lái)。由于電路板排版的關(guān)系和器件對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的延遲，各支路的時(shí)延有所不同，因此被選擇支路的低速信號(hào)再用一個(gè)D觸發(fā)器采樣后，再送到155Mb/s誤碼儀如(Anritsu的ME520B)中進(jìn)行測(cè)試。
本實(shí)施例可以測(cè)量2.5G/bs系統(tǒng)，如果將已有誤碼儀改為可測(cè)試622Mb/s的誤碼儀，在1∶16分路比下本實(shí)施例就可測(cè)量10Gb/s系統(tǒng)的誤碼；或利用可測(cè)試155Mb/s的誤碼儀，將分路比選為1∶64，本實(shí)施例也可測(cè)量10Gb/s系統(tǒng)的誤碼率。
本實(shí)施例的指標(biāo)1.工作速率0.01-2.5Gb/s2.適用碼型NRZ3.m序列長(zhǎng)度27-1，210-1，215-14.電平接口高速碼流是ECL50Ω低速碼流是ECL75Ω5.低速誤碼儀可測(cè)到155Mb/s6.電源AC220V，50Hz，0.5A
權(quán)利要求
1.一種用于超高速通信系統(tǒng)中的超高速取樣測(cè)試誤碼的方法，包括以下步驟(1)利用系統(tǒng)輸入的高速正弦信號(hào)使m序列發(fā)生器產(chǎn)生速度的m序列和高速時(shí)鐘信號(hào)，m序列的長(zhǎng)度為2n-1，n為m序列發(fā)生器的級(jí)數(shù)；(2)將所說(shuō)的m序列送到被測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸，經(jīng)傳輸后的序列成為待測(cè)信號(hào)；(3)利用1∶N分路器將所述的m序列待測(cè)信號(hào)和高速時(shí)鐘信號(hào)同步分接成N路碼率為原碼率的1/N而序列圖案相同的低速m序列和為原碼率1/n的低速時(shí)鐘信號(hào)；(4)利用測(cè)試支路選擇器選中所說(shuō)低速m序列中的一種低速信號(hào)并與低速時(shí)鐘信號(hào)一起送到低速誤碼儀中進(jìn)行測(cè)試；(5)所說(shuō)被選中的低速信號(hào)支路的號(hào)碼通過(guò)支路指示器顯示出來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括采用開(kāi)機(jī)強(qiáng)制置＂1＂和改變碼長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)制置＂1＂的方法來(lái)消除測(cè)試系統(tǒng)的全0閉鎖。
3.采用如權(quán)利要求1所述方法的誤碼測(cè)試儀，其特征在于由連接成一體的m序列發(fā)生器，消全O電路，1∶N分路器，測(cè)試支路選擇器，支路指示器及其相連的低速誤碼儀各部分所組成。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)試儀，其特征在于所說(shuō)的m序列發(fā)生器由15個(gè)D觸發(fā)器組成的15級(jí)移位寄存器，和分別給出三個(gè)控制信號(hào)的碼長(zhǎng)選擇器所組成，所說(shuō)的消全O電路由G1門(mén)和G2門(mén)組成的上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路和連接在所說(shuō)m序列發(fā)生器的SET腳與G2門(mén)之間的一個(gè)二輸入或門(mén)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求3或4所述的測(cè)試儀，其特征在于所說(shuō)的1∶N分路器由一個(gè)1∶16分路段和一個(gè)定時(shí)發(fā)生器組成，所說(shuō)的測(cè)試支路選擇器由一個(gè)ECL的16選1選通門(mén)，一個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器及一個(gè)D觸發(fā)器所組成，所說(shuō)的支路指示器由安裝在儀器面板上的多個(gè)發(fā)光二極管組成，所說(shuō)面板還包括多個(gè)功能鍵，所說(shuō)的低速誤碼儀為155Mb/s誤碼儀。
全文摘要
本發(fā)明屬于超高速通信系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出超高速取樣測(cè)試方法及其儀器。包括m序列發(fā)生器，消全0電路，1∶N分路器，測(cè)試支路選擇器，支路指示器和低速率誤碼儀幾個(gè)部分。具有成本低，可靠性高，使用靈活，操作方便等特點(diǎn)，適合批量生產(chǎn)，普及應(yīng)用。
文檔編號(hào)H04L1/20GK1115927SQ9411883
公開(kāi)日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月9日
發(fā)明者楊知行, 陽(yáng)輝, 柴燕杰 申請(qǐng)人:清華大學(xué)