用误码率测试仪测试驱动FEC代码

2015-05-22 17:12:05   来源:ednchina   

关键字: 误码率  测试仪  驱动FEC代码

每一位工程师都具备制定标准的潜能,所需要的只是你对这项工作有兴趣并乐意把时间花在这项工作上。
  纠错技术是设计现代数字通信系统的重要环节。也许,选择一种会大大降低设计速度并增加设计复杂度的纠错码并非难事,但结果往往却会令人失望。而选择合适的又是很高效的纠错码也很容易--但要使用合适的测试仪器来帮忙。
  FEC(前向纠错)是许多现代数字通信系统的重要组成部分,它能将其他情况下无法使用的链路变成切实可用的系统。从DVD到移动电话,从电视到磁盘机,纠错技术都是一个数学奇迹,应用得当,能收到劣材成器的效果。图1是一个使用FEC编码和解码的通信信道的简化图。

使用FEC编码和解码的通信信道的简化图

图 1  在一个采用前向纠错的通信信道中,系统在发送前修改数据,以增加减小数据和未检测出的差错一起被接收的可能性。为了恢复原始数据,接收机需要完成与发送端相反的过程。
  在数字通信期间纠正误码的方法各不相同,从简单的误码检测机制到非实时纠错、实时现场纠错,不一而足。从中选用哪种纠错方法,取决于系统需求以及预期误码的统计数据。而对纠正偶然随机单个误码的需求,你可以选择一种不适合于少而短的多位突发差错的纠错方法。一个个很长的突发差错事 件,可能需要一种不同的纠错方法,而这种方法需要大量缓存并且可能引入无法接受的等待时间。你在选定有效的纠错方法时必须进行权衡,这就要求你了解或者预期系统性能需求和应用性能需求。
  在设计纠错方法之前,你必须完全了解系统中发生的典型误码类型。获得这些资讯的最好办法是收集不同典型情况下的误码统计数据。以前,误码统计数据只有平均误码率,使人无法深入了解纠错方法的设计情况。位误码率测试仪能捕获检测到的误码的确切的位的位置,为你选择纠正方法提供所需的精确统计数据。有助于你做出抉择的统计数据实例有:
  ●  分别测量位误码率和猝发脉冲误码率; 
  ●  不同猝发脉冲长度的概率分布;
  ●  包含不同误码数量的数据块总数;
  ●  误码之间的无误码间隔分布。 
  如果你使用这些统计数据以及系统要求,则这些测量就可为你做出明智的设计抉择提供必要的数据。
  例如,常用于存储器阵列的汉明码(Hamming),非常适合于纠正短码字中的高概率随机单位差错。将维特比栅格检测器作为子集的最大似然码,可以减少由白噪声引起的单位差错。磁带驱动器和软盘驱动器使用的法尔(Fire)码,能够对长度小于7位~15位的少量单猝发脉冲差错进行快速有效的纠正。从CD-ROM至深空通信系统等各种设备使用的乘积阵列RS (Reed-Solomon)码,能高效地纠正潜在的长突发脉冲差错,但却要使用大容量缓存器,并会延长处理等待时间。
  采用先增加数据,然后删除的方法 
  纠错码的数学原理所依据的是这样一个概念,亦即在发送的消息上增加一些信息,使得接收到有误码消息的可能性比接收到正确消息的可能性更小。通常,你可以将增加了FEC信息的消息看作一个码字。有时,FEC信息只是添加在消息的末尾(例如CRC、奇偶校验以及校验和)。有时,FEC信息与消息卷积在一起形成一个全新的消息(例如维特比码和8位/10位码)。
  由于所选用的纠错方法决定了FEC解码器的复杂性,因此对纠错类型的抉择错了,就会大大增加系统设计的复杂性,大大增加系统设计工作量。复杂性决定固有等待时间、处理需求、误检误纠正概率以及误码传播模式。例如,软盘驱动器可以使用固件以及简单的硬件CRC误码检测器来纠正单扇区小突发差错。当检测器发现CRC差错时,读取速度就降低,软件便接用CRC计算结果进行小量的纠错。这种方法很有效,因为误码很少,该系统又没有实时要求。另一方面,数字录像带播放机不能暂停重放来纠正误码,在这种情况下,播放机必须实时纠错。纠错方法的选择必须反映实际的误码统计数据。
  识别并记录一个信道中检测到的误码的确切位的位置,就能使误码率测试仪轻而易举地模拟所提议的纠错方法。最简单的例子就是一种RS型信息组代码。RS信息组代码构成许多最常用的FEC系统的基础,其中包括卫星广播、水下光纤、数字磁带记录以及深空通信。这代码把2T个系统开销符号附加在长度为k个符号的消息上,生成总长度为kn=k+2T个符号的消息。这一代码有时被称为RS(n,k)码。无论出错符号位于消息中的什么位置,它都能纠正T个出错符号。
  例如,DVB(数位视频B)卫星广播用的MPEG-2数据,使用一个30~90Mbps RS(204,188)码,足以纠正8个字节符号误码。检测器对接收到的每个由204字节组成的信息组进行实时解码。只要误码少于8个字节误码,检测器就能纠正所有误码并提供完美的视频信号。如果误码多于8个字节,则误码检测器无法纠正误码,从而出现图像问题。
  对误码进行分类与计数
  为了了解一个个码字中误码的数量,位误码测试仪的分析功能 将根据用户定义的纠错参数,对检测到误码位的确切位置进行分类和计数。例如在DVB MPEG-2数据中,误码可以在204字节边界上累计。凡在204字节信息组内的误码数量小于或等于八个字节时,你就可以根据进一步的误码分析和计数进行纠错,因为有一个纠错器原本会纠正这些误码。这类分析仅在误码率超过每204字节信息组8字节误码时才对误码进行计数,再计算出纠错后的误码率(表1)。

仅在误码率超过每204字节信息组8字节误码时才对误码进行计数
  符号大小是使用误码率测试仪执行这类分析之前必须定义的第一个参数,通常为8~10位。这类分析的其他部分忽略个别误码,只关注符号差错。当一个符号中有一个或多个误码时,误码率测试仪就认为该符号出错。该测试仪知道数据流中所有码错的确切位置后,就能很容易地计算出符号差错的统计数字。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0522/article_11870.html
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