微機在通信線路誤碼率測試中的應(yīng)用

1 通信線路誤碼率測試

1.1 測試原理及方法

　　在數(shù)字通信中，誤碼率是檢驗數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及其信道工作質(zhì)量的一個主要標(biāo)準(zhǔn)。實際應(yīng)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(diào)制解調(diào)器(MODEM)將收、發(fā)數(shù)據(jù)終端連接起來，從而實際應(yīng)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(dāng)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(shù)據(jù)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(fù)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(yán)重或接觸不良影響設(shè)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(shè)計了一種新的誤碼率測試方法應(yīng)用在我單位的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸不產(chǎn)生任何影響;當(dāng)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(shù)據(jù)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(fù)原狀，如圖3所示。

2.2 硬件設(shè)計

　　由于數(shù)據(jù)傳輸中心有多達30路通信信道，為了控制靈活方便，我們設(shè)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(shè)計成具有8路全雙工通道，支持包括雙同步傳輸方式在內(nèi)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(yīng)用中我們將系統(tǒng)設(shè)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(shè)計

2.3.1 應(yīng)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(yīng)這種具有多任務(wù)性質(zhì)的操作，在設(shè)計過程中模擬了Win32系統(tǒng)的多線程技術(shù)，將軟件設(shè)計成包含一個主線程和多個子線程。主線程負責(zé)系統(tǒng)的初始化、人機接口、記錄顯示及子線程的調(diào)度。各子線程獨立負責(zé)對某個信道進行誤碼率測試，其數(shù)目與被選擇要測試的信道數(shù)目相關(guān)。當(dāng)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(yīng)信道接駁到誤碼測試板中，同時切斷該信道與數(shù)據(jù)終端的連接;

　　·初始化誤碼測試板上相應(yīng)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(jié)果送主線程顯示、記錄，顯示的內(nèi)容包括信道名稱、測試時間、同步情況、誤碼計數(shù)和最終結(jié)果誤碼率;

　　·測試完成時由主線程將相應(yīng)通道復(fù)位，并將線路恢復(fù)到原始狀態(tài)。

2.3.2 511碼序列的產(chǎn)生

　　產(chǎn)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(shù)，產(chǎn)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?shù)氖前醇榷ùa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(shù)據(jù)(TxD、RxD)一同傳輸?shù)臅r鐘信號(TxC、RxC)來完成。

　　考慮到一個周期的511碼序列不是整數(shù)字節(jié)，為便于微機的處理，預(yù)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(nèi)。根據(jù)511碼產(chǎn)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(shè)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(shè)定發(fā)送緩沖區(qū)的地址、要發(fā)送的字節(jié)數(shù)，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(shè)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(yù)先生成的511字節(jié)碼序列對比，并計算出誤碼數(shù)。為了處理上的方便，對每個被測試接收信道設(shè)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(yīng)的接收緩沖區(qū)中(DMA接收)，非常高效，故設(shè)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(yīng)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(yīng)性。測試結(jié)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(shè)計的復(fù)雜性，又可以適應(yīng)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(shù)據(jù)傳輸不會造成任何影響，可靠性高。

　　為更好地適應(yīng)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(shù)，將該微機測試系統(tǒng)設(shè)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。