抖動誤碼儀工作原理

抖動誤碼儀工作原理誤碼儀是常用的測試高速數(shù)字（包括光通信）器件和系統(tǒng)的儀器。圖1

傳統(tǒng)誤碼儀結(jié)構(gòu)框圖傳統(tǒng)誤碼儀由2大部分組成：

1）碼型發(fā)生器。

包括：時鐘源（可以采用內(nèi)時鐘或外時鐘），碼型產(chǎn)生組件（產(chǎn)生需要的碼型格式：PRBS或自定義等格式），信號調(diào)理前端（輸出電平控制等），時鐘信號前端（輸出時鐘電平控制等）。2）誤碼接收機：

包括：時鐘恢復(fù)電路（有的BERT沒有CDR），碼型判決電路（從信號中判斷出碼型數(shù)據(jù)），錯誤碼型檢測電路（判斷碼型數(shù)據(jù)是否正確），欲接收碼型產(chǎn)生電路（產(chǎn)生豫接收的碼型，作為參考），錯誤計數(shù)器等。為了對數(shù)字系統(tǒng)進行誤碼率測量，一般用測試碼型激勵輸入端。通常，測試碼型采用偽隨機二進制序列（PRBS），當(dāng)然也可用其他帶協(xié)議的激勵模式（用戶自定義模式）來考察性能極限。對于遠(yuǎn)程通信或數(shù)據(jù)通信傳輸系統(tǒng)，目的是仿真在正常工作條件下所經(jīng)歷的隨機通信量。采用真正隨機信號的問題是，誤碼檢測器沒有了解被傳輸?shù)膶嶋H位置的手段，因而沒有檢測誤碼的途徑。代之采用偽隨機信號，則意味著它具有真實隨機信號的幾何所有統(tǒng)計特性，看起來似乎就是被測項目，而實際上是完全確定的，因而可有誤碼檢測器所預(yù)測。為此，已對最大長度PRBS碼型的范圍作出了規(guī)定。在誤碼檢測器處，被測系統(tǒng)的輸出與本地產(chǎn)生的無誤碼參考碼型逐位進行比較，計算出誤碼率。任何被傳輸位的出錯概率既有統(tǒng)計性質(zhì)且必須如此處理：對在給定時段內(nèi)的出錯概率進行測量的任何作法可以用不同方式表示。最常用的表示方式為：

誤碼率（BER）=在平均間隔內(nèi)計讀的出錯位數(shù)/在平均間隔內(nèi)被傳輸?shù)目偽粩?shù)圖2

將碼型發(fā)生器與被測系統(tǒng)的輸入端相連，在輸出端連接誤碼檢測器顯然，結(jié)果具有長期平均誤碼率的統(tǒng)計特性，而誤碼率與總體中取出的樣本量有關(guān)。有三種計算BER的方法被普遍使用。第一種方法（常用在早期測試裝置中）只對時鐘周期技術(shù)，以提供時基或平均間隔。這很容易利用分立的邏輯十進制分頻器來實現(xiàn)。由于目前可以利用微處理器，故已使用更方便的選通周期。第二種方法，采用譬如說1秒鐘、1分鐘或1小時的定時選通周期，并有累積總數(shù)計算誤碼率。這種方法的優(yōu)點在于，它提供了與后面討論的誤碼性能判據(jù)一致的結(jié)果。第三種方法，通過對足夠多（通常為100或更多）的誤碼計數(shù)來確定選通周期，以便獲得可靠的統(tǒng)計結(jié)果。同樣，處理器也根據(jù)累積的總數(shù)來計算誤碼率。不過，在誤碼率之值很小的情況下，此法可能導(dǎo)致很長的選通周期。例如，一個以100Mbps運行的系統(tǒng)，當(dāng)誤碼率在10^-12時，為累積100次誤碼需要將近12天的時間。最常用的方法是選取固定的重復(fù)的重復(fù)周期后計算誤碼率的方法2。在這種情況下，結(jié)果中的方差將連續(xù)改變。因此，通常的做法是，若方差超出一般能接受的水平，便給出某類警告。最廣泛的接受水平為10%，即誤碼計數(shù)至少為100次誤碼。在實際的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，特別是利用無線傳播的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，誤碼率可能顯著地隨時間變化。在這種情況下，長期平均值值提供部分情況。通信工程師還關(guān)心被測系統(tǒng)性能下降到不能接受時所占的時間百分?jǐn)?shù)。這稱為“誤碼分析”或“誤碼性能”。測試碼型通常要在通信量仿真的PRBS與考察模式相關(guān)趨勢或臨界點時系統(tǒng)效應(yīng)的特殊模式之間進行選擇。利用PRBS時，選擇二進制序列以及所形成的頻譜特性和運行特性是重要的。這些特性可以歸納為：

1）序列長度（位）；

2）決定二進制運行特性的移位寄存器的反饋配置；

3）取決于位速率的頻譜譜線間隔。PRBS碼型已由CCITT針對數(shù)字傳輸系統(tǒng)的測試進行了標(biāo)準(zhǔn)化（建議0.151，0.152和0.153）。通常，工作速率越高，仿真實際數(shù)據(jù)通信量所需的序列越長。對于處于Gbit/s范圍的測試，目前測試設(shè)備能提供2^n-1序列長度?，F(xiàn)代的抖動誤碼儀在傳統(tǒng)的誤碼儀的基礎(chǔ)之上增加了抖動產(chǎn)生能力，能夠方便的進行接收靈敏度的測試。圖2是由傳統(tǒng)誤碼儀演進過來的抖動誤碼儀，它是把多種儀器集中在一起，并經(jīng)過校準(zhǔn)設(shè)計已達到產(chǎn)生較精確的抖動信號的目的。圖3

現(xiàn)代的抖動誤碼儀的演進從圖中可以看出：SJ和SSC由IQ調(diào)制器產(chǎn)生；PJ和BUJ由500ps或200ps可控延遲線產(chǎn)生；RJ由200ps可控延遲線產(chǎn)生。圖5是ISI抖動和正弦波干擾的產(chǎn)生電路，由單獨一塊可切換長度的傳輸線組成。圖4

抖動誤碼儀結(jié)構(gòu)框圖

圖5

ISI抖動和正弦波干擾產(chǎn)生原理框圖抖動誤碼儀用于抖動容限測試：為了測試抖動容限，需要儀器有產(chǎn)生抖動的能力，經(jīng)校準(zhǔn)的、集成的抖動產(chǎn)生能力一般要求為：

1.周期抖動，單音和雙音

2.正弦抖動

3.隨機抖動和在頻譜上分布的隨機抖動

4.有界不相關(guān)抖動

5.碼間干擾(ISI)

6.正弦干擾

7.SSC和剩余SSC

8.外部抖動注入：將外部信號源連接到延遲控制輸入端。使用者在儀器屏幕上可以輕松設(shè)置抖動類型和抖動幅度的組合，因此，可以設(shè)置用于接收機測試的眼圖閉合超過50%的經(jīng)校準(zhǔn)的“壓力眼圖”?？梢酝ㄟ^干擾通道注入額外抖動。它可增加ISI和差分/單端正弦干擾。自動抖動容限表征測試要根據(jù)要求選擇起始/終止頻率、步進、精度、BER水平、置信度對SJ在頻率上進行自動掃描。一般綠點表示接收機可以容忍的注入的抖動的位置。紅點表示超過BER設(shè)置門限的位置。通過選擇測試點，抖動設(shè)置條件可以被恢復(fù)用于進行更多的其它分析。這個一致性曲線可以顯示在測試結(jié)果的屏幕上，以便用戶立即判讀結(jié)果。該自動表征功能可以極大地節(jié)省編程時間。而自動抖動容限一致性測試可自動測試被測件與標(biāo)準(zhǔn)或用戶規(guī)定的接收機抖動容限曲線限制的符合性。許多常用的串行總線標(biāo)準(zhǔn)都定義了抖動容限曲線，如：SATA、光纖通道、FB-DIMM、10GbE/XAUI、CEI6/11G和XFP/XFI。合格/不合格