① 數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼產(chǎn)生原因

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號(hào)是以“1”和“0”的字符串形式傳輸?shù)模绻l(fā)送的信號(hào)是“1”，而接收到的信號(hào)卻是“0”，這就產(chǎn)生了“誤碼”。同理，如果發(fā)送的信號(hào)是“0”，而接收到的信號(hào)卻是“1”，也同樣產(chǎn)生了“誤碼”。對(duì)于NRZ編碼信號(hào)，其英文表達(dá)為 bit error，直譯為“比特誤碼”或“比特差錯(cuò)”。對(duì)于PAM4編碼信號(hào)，有兩種表達(dá)方式，其一和NRZ信號(hào)一樣，稱為bit error，其二是symbol error，直譯為“符號(hào)差錯(cuò)”或“符號(hào)誤碼”，一個(gè)符號(hào)攜帶兩個(gè)比特信息。

誤碼的產(chǎn)生是由于在信號(hào)傳輸中，衰變改變了信號(hào)的電壓，致使信號(hào)在傳輸中遭到破壞，產(chǎn)生誤碼。噪音、交流電或閃電造成的脈沖、傳輸設(shè)備故障及其他因素都會(huì)導(dǎo)致誤碼。由于種種原因，數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)。例如在傳輸過(guò)程中受到外界的干擾，或在通信系統(tǒng)內(nèi)部由于各個(gè)組成部分的質(zhì)量不夠理想而使傳送的信號(hào)發(fā)生畸變等。當(dāng)受到的干擾或信號(hào)畸變達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)。

常見的產(chǎn)生誤碼的因素：光功率過(guò)高或過(guò)低；光功率正常，但色散過(guò)大；光纖污染或連接器故障；設(shè)備問(wèn)題或設(shè)備周圍的電磁環(huán)境較差，設(shè)備供電的電源電壓波動(dòng)過(guò)大，設(shè)備所處環(huán)境溫度過(guò)高。造成誤碼的主要內(nèi)部機(jī)理有：(1)各種噪聲源；(2)色散引起的碼間干擾；(3)定位抖動(dòng)產(chǎn)生的誤碼；(4)復(fù)用器、交叉連接設(shè)備和交換機(jī)的誤碼。除此之外，主要是由一些具有突發(fā)性質(zhì)的脈沖干擾源決定的，諸如外部電磁干擾、靜電放電、設(shè)備故障、系統(tǒng)倒換、配線架接觸不良、電源瞬態(tài)干擾和人為活動(dòng)等等。

② 誤碼儀的構(gòu)成

在數(shù)字通信系統(tǒng)或串行傳輸鏈路中，無(wú)論是抖動(dòng)的測(cè)試還是干擾的分析，最終的性能評(píng)估都會(huì)落到誤碼性能測(cè)試上，誤碼的多少?zèng)Q定了數(shù)字傳輸系統(tǒng)或串行傳輸鏈路的質(zhì)量和對(duì)業(yè)務(wù)的影響，所以誤碼儀就是滿足誤碼測(cè)試需求的不二選擇。

傳統(tǒng)誤碼儀由2大部分組成：

1）碼型發(fā)生器：

包括：時(shí)鐘源（可以采用內(nèi)時(shí)鐘或外時(shí)鐘），碼型產(chǎn)生組件（產(chǎn)生需要的碼型：PRBS或自定義等），信號(hào)調(diào)理前端（輸出電平控制等），時(shí)鐘信號(hào)前端（輸出時(shí)鐘電平控制等）。

2）誤碼檢測(cè)器：

包括：時(shí)鐘恢復(fù)電路（有的誤碼儀沒有，此時(shí)需要外時(shí)鐘輸入），碼型判決電路（從信號(hào)中判斷出碼型數(shù)據(jù)），錯(cuò)誤碼型檢測(cè)電路（判斷碼型數(shù)據(jù)是否正確），碼型產(chǎn)生組件（產(chǎn)生與發(fā)送端相同的碼型，作為參考），誤碼計(jì)數(shù)器等。

以下是最簡(jiǎn)單的誤碼儀構(gòu)成示意圖：

圖1：誤碼儀構(gòu)成示意圖

現(xiàn)代的誤碼儀比傳統(tǒng)的誤碼儀要復(fù)雜的多，應(yīng)用更加廣泛，增加了抖動(dòng)注入、均衡、加重、差模/共模干擾插入、噪聲加入、格雷碼產(chǎn)生等功能，滿足各種標(biāo)準(zhǔn)的要求，產(chǎn)生壓力信號(hào)，模擬惡劣的傳輸環(huán)境，評(píng)估被測(cè)設(shè)備或系統(tǒng)的性能。這里不再展開，只關(guān)注基本的誤碼測(cè)試分析功能。

③ 誤碼檢測(cè)原理

在介紹誤碼檢測(cè)原理之前，先來(lái)了解幾個(gè)基礎(chǔ)概念。

NRZ 信號(hào)：這是一種用于表示 0 和 1 比特的線路編碼。正邏輯時(shí)，正電壓代表邏輯1，等效負(fù)電壓代表邏輯0。

四電平脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信號(hào)：這是一種使用脈沖幅度調(diào)制技術(shù)的線路編碼。PAM4信號(hào)有四個(gè)電壓電平，每個(gè)幅度電平分別對(duì)應(yīng)邏輯比特00、01、10和11。換言之，PAM4編碼的每個(gè)符號(hào)由2個(gè)比特組成，它們對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓電平，即幅度。

圖2：NRZ 和 PAM4信號(hào)

格雷碼：格雷碼也稱為反射二進(jìn)制碼，是連續(xù)符號(hào)相差一個(gè)二進(jìn)制比特的一種編碼碼型。在PAM4中，00、01、10和11是分別表示電平0、1、2和3〈表1）的二進(jìn)制比特序列。對(duì)于0、1、2和3電平，用格雷碼表示的相同符號(hào)為00、01、11和10。

表1：二進(jìn)制碼和格雷碼