1 通信線路誤碼率測試

1.1 測試原理及方法

　　在數字通信中，誤碼率是檢驗數據傳輸設備及其信道工作質量的一個主要標準。實際應用中一般都采用本原多項式為1+X5+X9的m序列，其周期為29-1=511，即通常所說的511碼序列。511碼序列實際上是一個偽隨機碼序列，利用它進行通信線路誤碼率測試的原理如圖1所示。

在實際工作中一般采用誤碼率測試儀(以下稱誤碼儀)來測試通信線路的誤碼率。為解決遠距離傳輸造成的信號衰減，實際通信中常用兩臺調制解調器(MODEM)將收、發(fā)數據終端連接起來，從而實際應用中的誤碼率測試就有自測、環(huán)測和對測三種方式，如圖2所示。

圖中虛線均表示傳輸信道。

1.2 利用誤碼儀測試誤碼率存在的缺陷

　　當需要對某個信道進行誤碼率測試時，在通信的兩端要同時將數據終端的收發(fā)電纜拔下再連接到誤碼儀上，其弊端是顯而易見的:一是操作不方便，從開始測試到恢復線路狀態(tài)要對電纜進行兩次插拔，既費時又費事;二是同時對多路信道進行誤碼率測試時，必需具備多臺誤碼儀;三是多次插拔電纜會因電纜磨損嚴重或接觸不良影響設備工作的可靠性。

2 利用微機系統(tǒng)實現(xiàn)誤碼率的測試

2.1 實現(xiàn)原理

　　針對上述不利之處，我們設計了一種新的誤碼率測試方法應用在我單位的數據傳輸中心(30路通信信道)。新方法的原理是利用一臺微機，輔以自行開發(fā)的軟、硬件系統(tǒng)替代誤碼儀，對所有信道進行集中控制和測試。在測試系統(tǒng)不工作時它僅僅是掛接在通信信道上，對信道中的數據傳輸不產生任何影響;當要對某一個或幾個信道進行誤碼率測試時，在軟件的控制下切斷該信道與數據終端的連接，并將其接到測試系統(tǒng)，利用微機與對端的誤碼儀進行測試，完畢后由軟件將線路恢復原狀，如圖3所示。

2.2 硬件設計

　　由于數據傳輸中心有多達30路通信信道，為了控制靈活方便，我們設計了一塊外置式線路切換板和一塊基于ISA總線的控制板，以實現(xiàn)從32路全雙工通信信道中分組選擇1～8路進行誤碼率測試。分組方式為4個信道作為一組，每組中只能有一個信道被選中測試，最多時可以選中8個信道(一組一個)參加測試。為實現(xiàn)511碼序列的接收與發(fā)送，又購買了一塊基于ISA總線的誤碼測試板，該板被設計成具有8路全雙工通道，支持包括雙同步傳輸方式在內的多種通信協(xié)議;且板上具有時鐘控制電路，可以方便地實現(xiàn)測試碼速率的選擇。但在實際應用中我們將系統(tǒng)設計成外時鐘觸發(fā)的方式，即系統(tǒng)收發(fā)511碼序列的速率由MODEM的傳輸速率來確定，最大可支持到14.4Kbits/s的速率。如圖4所示。

2.3 軟件設計

2.3.1 應用程序介紹

　　目前使用的微機測試系統(tǒng)的軟件是用BC++3.1在DOS6平臺下開發(fā)的。由于多路信道的誤碼率測試具有隨機性，為適應這種具有多任務性質的操作，在設計過程中模擬了Win32系統(tǒng)的多線程技術，將軟件設計成包含一個主線程和多個子線程。主線程負責系統(tǒng)的初始化、人機接口、記錄顯示及子線程的調度。各子線程獨立負責對某個信道進行誤碼率測試，其數目與被選擇要測試的信道數目相關。當需要對某個信道測試誤碼率時，主線程執(zhí)行下列操作:

　　·通過控制板向線路切換板發(fā)送控制信息，將相應信道接駁到誤碼測試板中，同時切斷該信道與數據終端的連接;

　　·初始化誤碼測試板上相應通道的狀態(tài);

　　·創(chuàng)建一個子線程啟動511碼的發(fā)送、接收及對比，并開始計時顯示;

　　·子線程與主線程通信，實時地將測試的結果送主線程顯示、記錄，顯示的內容包括信道名稱、測試時間、同步情況、誤碼計數和最終結果誤碼率;

　　·測試完成時由主線程將相應通道復位，并將線路恢復到原始狀態(tài)。

2.3.2 511碼序列的產生

　　產生511碼序列的本原多項式為1+X5+X9，其初始值為任意9位非全“0”的二進制數，產生方法如圖5所示。

即位a0與位a5異或后作為下一位輸入值，如此循環(huán)511次，即得到一組511碼序列(一個周期)。

2.3.3 511碼序列的發(fā)送

　　由于在實際的誤碼率測試過程中，線路上傳輸的是按既定碼速率發(fā)送的持續(xù)等間隔511碼位流，即不允許在該位流中插入任何控制字符或比特位。每個比特位的同步依靠與數據(TxD、RxD)一同傳輸的時鐘信號(TxC、RxC)來完成。

　　考慮到一個周期的511碼序列不是整數字節(jié)，為便于微機的處理，預先生成8個周期即511個字節(jié)的碼序列，置于一個專門的發(fā)送緩沖區(qū)內。根據511碼產生原理可知，在一個8周期的碼序列中，任選一個相鄰的16位碼組，該碼組必是唯一的。由此，可從511字節(jié)的碼序列中任意選定一個16位碼組作為同步字符，并將誤碼測試板的通信協(xié)議設置成所支持的雙同步(16位同步字符)傳輸方式。511碼的發(fā)送主要依靠硬件來完成，軟件僅在初始化時設定發(fā)送緩沖區(qū)的地址、要發(fā)送的字節(jié)數，然后啟動加載發(fā)送;待第一個511字節(jié)的位流發(fā)送完畢后，由硬件自動加載持續(xù)發(fā)送，直到停止測試為止，從而實現(xiàn)511碼序列的持續(xù)不間斷發(fā)送。

2.3.4 511碼的接收與比對

　　在設定好雙同步工作方式后，利用2.3.3節(jié)中的16位同步字符對接收的位流進行同步。每同步一次即接收511字節(jié)的位流，然后與預先生成的511字節(jié)碼序列對比，并計算出誤碼數。為了處理上的方便，對每個被測試接收信道設置兩個接收緩沖區(qū)，長度各為511字節(jié)，交替接收處理。由于在同步后接收到的511字節(jié)位流是由硬件實現(xiàn)直接打入到相應的接收緩沖區(qū)中(DMA接收)，非常高效，故設置兩個接收緩沖區(qū)所增加的系統(tǒng)開銷相對而言是微不足道的。

2.4 應用效果

　　利用新的微機測試系統(tǒng)，我們在一個信道和多個信道的情況下，分別進行了自測、環(huán)測及與誤碼儀的對測，并在測試過程中人工加入干擾，以判斷系統(tǒng)的適應性。測試結果表明，采用新的誤碼率測試方法是完全可靠和可行的。

與用誤碼儀進行通信線路誤碼率測試的方法相比，本文中所述的方法有如下幾點優(yōu)越性:

　　·控制靈活方便，不再需要插拔電纜，簡化了操作;

　　·從32路通道中分組選擇1~8路進行測試的功能既降低了硬件設計的復雜性，又可以適應不同情況下的需要。選擇足夠通道的誤碼測試板，即可在通信的兩端實現(xiàn)高效率的誤碼率測試;

　　·測試誤碼率時，被測信道不會影響其它信道的正常工作。系統(tǒng)不工作時對所有信道的數據傳輸不會造成任何影響，可靠性高。

　　為更好地適應多路誤碼率測試的需求，可充分地利用WindowsNT和VC++的多線程技術，將該微機測試系統(tǒng)設計成在WindowsNT 4(工作站版)下運行，這樣既可提高測試系統(tǒng)的性能，又便于軟件的維護。