引言
誤碼儀是評估信道性能的基本測量儀器。本文介紹的誤碼儀結(jié)合FPGA 的特點,采用全新的積分式鑒相結(jié)構(gòu),，提出了一種新的誤碼測試方法,，經(jīng)多次測試驗證，方案可行,，設(shè)計的系統(tǒng)穩(wěn)定,。本文設(shè)計的誤碼儀由兩部分組成：發(fā)信機(jī)和接收機(jī),。
1 發(fā)信機(jī)
發(fā)信機(jī)的主要功能是產(chǎn)生具有隨機(jī)特性的偽隨機(jī)m 序列，通過FPGA 由VHDL 編程實現(xiàn),。偽隨機(jī)序列產(chǎn)生原理如下：
圖1 偽隨機(jī)序列產(chǎn)生原理圖
其中,，ak-i是各移位寄存器的狀態(tài)，Ci對應(yīng)各寄存器的反饋系數(shù),，為1表示參與反饋,，為0不參與反饋。反饋函數(shù)為：
當(dāng)級數(shù)n 和反饋系數(shù)一旦確定,，則反饋移位寄存器的輸出序列確定了,，m序列的一個重要的性質(zhì)是：任一m序列的循環(huán)移位仍是一個m序列，序列長度為m = 2n-1 ,。
2 接收機(jī)
接收機(jī)主要由時鐘同步模塊,、狀態(tài)同步模塊組成，其功能框圖如圖2 所示,。
圖2 誤碼器接收機(jī)功能框圖
2.1 時鐘提取模塊
本單元所采用的時鐘提取方法是采用新的積分鑒相來實現(xiàn)的,，通過在一個時鐘周期內(nèi)對碼元進(jìn)行積分，判斷超前滯后,，從而極大
的降低了因干擾信號的出現(xiàn)導(dǎo)致誤調(diào)的可能性,。
時鐘提取的原理圖如下：
圖3 時鐘提取原理圖
（1）鑒相器
導(dǎo)前- 滯后型數(shù)字鑒相器的特點是,它輸出一個表示本地估算信號超前或滯后于輸入信號的量.如果本地估算信號超前于輸入信號,則輸出“超前脈沖”, 以便利用該“超前脈沖”控制本地估算信號的相位推后。反之,則輸出“滯后脈沖”,并使本地估算信號的相位前移. 導(dǎo)前- 滯后型數(shù)字鑒相器可分為微分型和積分型兩種.由于積分型導(dǎo)前- 滯后數(shù)字鑒相器,具有優(yōu)良的抗干擾性能. 因此本設(shè)計采用了積分型導(dǎo)前-滯后型數(shù)字鑒相器.
積分型導(dǎo)前-滯后型數(shù)字鑒相器中,，本地時鐘的上升沿為同相積分的清洗時刻,上升沿到來時,在本地高頻時鐘下,，同相計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)輸入碼元是“1”時,，每來一高頻脈沖計數(shù)器加1計數(shù)，當(dāng)輸入碼元是“0”時,，每來一高頻脈沖計數(shù)器減 1計數(shù),。當(dāng)下一上升沿到來時，將計數(shù)值輸出,，并清零計數(shù)器,，計數(shù)器在高頻脈沖下重新開始計數(shù).本地時鐘的下降沿為中相積分的清洗時刻,在下降沿到來時,在上述同樣的高頻時鐘下，中相積分計數(shù)器開始計數(shù),，當(dāng)碼元為“1”時,，計數(shù)器加1，當(dāng)碼元為“0”時,，計數(shù)器減1,。當(dāng)下一下降沿到來時，將計數(shù)值輸出,，同時對計數(shù)器清零,，重新計數(shù),。在準(zhǔn)確同步的情況下,同相積分的積分區(qū)間正好和接收的一個碼元寬度相重合,同相積分計數(shù)器輸出為± T(+T表示碼元為1，-T 表示碼元為0),，而中相積分器的輸出為0 或± T.在中相積分周期內(nèi)若碼元出現(xiàn)0→1或1→0變化,，則中相積分器輸出為0。在中相積分周期內(nèi),若碼元沒有翻轉(zhuǎn),碼元始終為“1”,，則中相積分計數(shù)器輸出為T,。
若碼元始終為“0”，則中相積分計數(shù)器輸出為-T,。若本地估算時鐘超前于輸入碼元,，當(dāng)同相積分計數(shù)器的輸出大于0，則隨后的中相積分計數(shù)器的輸出也大于0,，當(dāng)同相積分計數(shù)器的輸出小于0時,，則隨后的中相積分計數(shù)器的輸出也小于0。當(dāng)同相積分計數(shù)器輸出為+T或-T時,，隨后的中相積分計數(shù)器輸出也為+ T或-T 時,，表明是處于連“1”或連“0”狀態(tài)，則超前或滯后標(biāo)志都為0,。若本地估算時鐘滯后于輸入碼元,，當(dāng)同相積分計數(shù)器的輸出大于0，則隨后的中相積分計數(shù)器的輸出小于0,，當(dāng)同相積分計數(shù)器的輸出小于0時,，則隨后的中相積分計數(shù)器的輸出將大于0 。
當(dāng)下降沿到來時,，先檢測同相計數(shù)器的輸出,，當(dāng)為0時，如果中相計數(shù)器的輸出為0,，則表示還沒開始檢測,，就沒有超前滯后信息。如果中相計數(shù)器的輸出不為0,，則表示本地估算的時鐘剛好與待檢測的時鐘正交,，處于超前和滯后分界處，在這里對其做超前處理,。如果同相計數(shù)器的輸出不為0,，此時如果中相計數(shù)器的輸出為0，則表示剛好兩時鐘同步,，故沒有超前和滯后信息,。如果中相計數(shù)器的輸出為土20，即為整個碼元的長度,。則表示中相計數(shù)過程始終為“1”或“0”,，出現(xiàn)連“1”或連“0”狀態(tài),，為防止誤操作，同樣認(rèn)為沒有超前和滯后,。如果此時中相計數(shù)器的輸出不為0,，也不為整個碼元，則將同相計數(shù)器的輸出和中相計數(shù)器的輸出的符號位進(jìn)行異或,，即兩者符號相同表示超前,，符號不同表示滯后。
（2）雙相高頻時鐘源與?？劭刂齐娐?
雙相高頻時鐘源是形成兩路窄脈沖信號,，兩個窄脈沖信號剛好相差180 度。?？劭刂齐娐分饕商黹T和扣門組成,，當(dāng)來一個超前脈沖，加到扣門,，扣除一個晶體脈沖,，這樣分頻器的輸出脈沖相位就滯后了1/20周期。當(dāng)來一個滯后脈沖,，加到添門,，控制添門打開，加入一個晶體脈沖到或門,。由于加到添門的晶振信號與加到扣門的晶振信號的相位相差180度,，因此當(dāng)從添門加入一個晶振脈沖到或門時，相當(dāng)于在扣門輸出的晶振信號中間插入一個窄脈沖,，也就使分頻器輸入端添加了一個脈沖,，這樣分頻器的輸出相位就提前了1/20周期。從而實現(xiàn)位同步,。
2.2狀態(tài)同步模塊
狀態(tài)同步模塊主要包括逐位比較檢測模塊,、誤碼統(tǒng)計與門限檢測模塊、并行輸入與狀態(tài)控制模塊,、狀態(tài)并行比較模塊、連“1”狀態(tài)計數(shù)器模塊,。
(1)誤碼統(tǒng)計與門限檢測模塊:在時鐘的節(jié)拍下,，對誤碼脈沖計數(shù)，同時對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù),。若誤碼個數(shù)占時鐘個數(shù)的30% 以上,，則認(rèn)為誤碼率很高，說明系統(tǒng)兩序列的狀態(tài)不同步,，此時門限檢測器將輸出低電平,，需要進(jìn)行同步搜索,。若誤碼個數(shù)占的比例較低，則輸出高電平,，說明此時系統(tǒng)已狀態(tài)同步,，不再進(jìn)行同步搜索。
(2)并行輸入與狀態(tài)控制模塊:當(dāng)控制端為“0”時,，該模塊照原樣將兩組并行輸入信號送到輸出端,，為“1”時，將所有輸出信號置“0”,。這時狀態(tài)比較器的所有輸入信號都電位相同并輸出高電平,，以表示系統(tǒng)已同步，進(jìn)入同步保護(hù)狀態(tài),。
(3)連“1”狀態(tài)計數(shù)器模塊:該模塊的功能有兩個：一是對狀態(tài)比較器輸出的連“1”狀態(tài)進(jìn)行計數(shù),，當(dāng)計數(shù)器的計數(shù)量達(dá)到設(shè)置值時，計數(shù)器輸出為 “1”,，并控制“并行輸入與狀態(tài)
控制”電路,，使各并行輸出位置“0”。這樣,，狀態(tài)比較器的各輸入位都為“0”,，則其輸出為“1”，表示狀態(tài)已同步,；若狀態(tài)不同步,，則連“1”計數(shù)器的輸出始終為“0”。連“1”計數(shù)器的另一功能是當(dāng)其輸出為“1”時,，才使誤碼計數(shù)器進(jìn)行計數(shù),。若在整個系統(tǒng)已同步后，出現(xiàn)了狀態(tài)失步,，則通過誤碼統(tǒng)計與門限電路的輸出狀態(tài)控制連“1”計數(shù)器,。當(dāng)連“1”個數(shù)到達(dá)設(shè)定的個數(shù)時輸出為“1”，并送給并行輸入與狀態(tài)控制器,，使其輸出置為“0”,，以實現(xiàn)同步保護(hù)控制。
3 結(jié)束語
本文設(shè)計的誤碼儀的優(yōu)點是可以很方便的應(yīng)用于基帶傳輸信道的測試,，可準(zhǔn)確測量出基帶傳輸信道的傳輸誤碼,，且成本較低。