高速突發(fā)模式誤碼測試儀的FPGA實(shí)現方案

摘要：突發(fā)模式誤碼測試儀與一般連續誤碼測試儀不同，其接收端在誤碼比對前要實(shí)現在十幾位內，對具有相位跳變特點(diǎn)的信號進(jìn)行時(shí)鐘提取和數據恢復，并且在誤碼比對時(shí)須濾除前導碼和定界符，僅對有效數據進(jìn)行誤碼統計。本文提出一種基于FPGA實(shí)現的高速突發(fā)模式誤碼測試儀設計方案，并介紹該方案的總體設計過(guò)程，以及FPGA中主要功能邏輯模塊的工作原理和控制系統的設計。該測試儀應用于1．25 GHz GPON系統突發(fā)式光接收模塊的誤碼測試中，具有較好的性能和實(shí)際意義。
關(guān)鍵詞：突發(fā)模式；誤碼測試儀；時(shí)鐘相位對齊；高速串行收發(fā)器

引言
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )PON以其獨特的優(yōu)勢在網(wǎng)絡(luò )中已經(jīng)規?；貞?。由于GPON系統在現有PON系統中帶寬利用率最高，系統成本最低，且具有全業(yè)務(wù)支持能力，因此其前景被普遍看好，成為眾多電信運營(yíng)商和設備制造商推崇的寬帶接入技術(shù)。
在GPON中，下行數據是以廣播形式發(fā)送的，上行數據由多個(gè)用戶(hù)終端按時(shí)分多址的方式發(fā)送的數據包組成。因傳輸路徑不同，各數據包有不同衰減，不同數據包相位間存在跳變，數據包中存在長(cháng)連“1”、“0”，這些因素的影響使得OLT突發(fā)接收模塊接收的信號是特殊的突發(fā)光信號。對于上行的突發(fā)信號，OLT突發(fā)接收模塊不僅要從中恢復出幅值相等的信號，而且要消除相位突變，即完成時(shí)鐘和相位的對齊，因此OLT輸出的信號應該為幅值相等且時(shí)鐘和相位對齊的電信號。本突發(fā)模式誤碼測試儀的作用是，準確地判斷被測的OLT突發(fā)接收模塊的完成幅值恢復響應時(shí)間和其可靠性。

1 突發(fā)模式誤碼測試原理
與一般連續誤碼測試儀相同的是，突發(fā)誤碼測試儀也由發(fā)送和接收兩部分組成。發(fā)送部分發(fā)送可預知的信號作為測試信號來(lái)模擬實(shí)際信道中傳輸信號，并將該信號送到待測設備中；接收部分產(chǎn)生與發(fā)送部分相同的信號，用以和接收的信號逐位比對，并統計誤碼數和誤碼率。
與一般連續誤碼測試儀不同的是，突發(fā)誤碼測試儀發(fā)送部分發(fā)送的測試信號要模擬突發(fā)信號，即具有相位突變和幅度不均衡的特點(diǎn)。此外，接收部分要從接收到的可能存在相位跳變信號中準確地提取時(shí)鐘和恢復數據。
根據突發(fā)誤碼測試儀的特點(diǎn)，其總體設計框圖如圖1所示。

突發(fā)接收模塊(BMRx)是要測試的模塊。突發(fā)誤碼測試儀用FPGA邏輯來(lái)實(shí)現兩路時(shí)分復用(TDMA)數據的輸出，兩路數據先分別通過(guò)光可變衰減器不同幅度的衰減后，再經(jīng)過(guò)不同長(cháng)度的光纖的時(shí)延，最后經(jīng)過(guò)光合路器合為1路信號輸出。光合路器的輸出數據近乎于實(shí)際GPON中的上行突發(fā)信號，且假定信號在經(jīng)過(guò)這些路徑后沒(méi)有出現誤碼。模擬的突發(fā)信號在經(jīng)過(guò)待測突發(fā)接收模塊后，經(jīng)過(guò)包分離電路提取1路包數據(ON-U#1或ONU#2)，該路包數據最后經(jīng)過(guò)突發(fā)模式時(shí)鐘數據恢復芯片提取出時(shí)鐘和4路并行數據。FPGA將提取的時(shí)鐘作為誤碼比對的源時(shí)鐘，并將4路并行數據重構造后與本地產(chǎn)生的數據進(jìn)行比對，統計誤碼。