专利名称：一种模拟光信号误码的装置和方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体来说是涉及一种模拟光信号误码的装置和方法，以对通信系统进行性能测试。
背景技术：
目前的许多通信系统经常要用光信号来进行通信，在此类系统中，经常需要验证光信号在传输过程中引入的误码对整个系统产生的影响。因光信号在进行传输时，有可能因为色散、光功率衰减、发送功率波动、接收灵敏度波动、光信号收发时钟不同步、光传输介质受到干扰破坏等因素而产生误码，而且在非理想环境下误码是不可避免的。因此在设计此类的通信系统时，需要验证系统在不同光传输误码率下的表现以及系统能够容忍的最大的光传输误码率。
而现有技术是通过利用光衰减器增加衰减、增加长距离光传输介质、人为增加干扰，如反复快速的插拔光传输介质连接器，利用光开关进行反复开关等方法进行近似的模拟来实现的。
显然，上述现有技术的使用很不方便，存在很多不足，主要包括1、由于不同光收发模块间的差异，光传输误码率与光衰减量、光传输介质长度并无明确的对应关系，需要模拟误码时并不知道需要多大的衰减量和光传输介质长度，无法模拟出指定的误码率；2、由于光收发模块发射功率和接收灵敏度会随时间、环境温度、供电电压等因素发生波动，即使对同一光模块增加相同的衰减所模拟出的误码率也不是一个确定值；3、由于现有的光衰减器的衰减量很难做到微调，光传输介质长度更加难以调整，在模拟误码时误码率无法做到微调；4、用人工插拔光传输介质或光开关对光传输介质的通断进行控制由于响应速度慢，只能模拟大量的突发误码，对误码率同样无法控制。
技术内容针对上述情形，本发明提出了一种模拟光信号误码的装置和方法，能够高效、精确、稳定、方便地对通信系统进行传输误码影响的验证测试。
为了实现上述目的，本发明首先提供了一种模拟光信号误码的装置，该装置包括光电转换模块，用于接收光信号并将其转换为数字信号；时钟提取模块用于提取与数字信号速率相同的时钟信号；多路误码产生模块，用于产生包含测试所需误码的数字信号；电光转换模块，用于将数字信号转换为光信号；光信号进入该光电转换模块被转换为数字信号后，进入该时钟提取模块以提取与数字信号速率相同的时钟信号，由该光电转换模块输出的数字信号和由该时钟提取模块输出的时钟信号同时进入所述的多路误码产生模块，生成包含测试所需误码的数字信号，该数字信号由所述的电光转换模块转换为光信号，并输出。
上述装置还进一步包括串/并转换模块，用于将高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号；时钟分频模块，用于将时钟信号分频为与并行数字信号速率相同的时钟信号；并/串转换模块，用于将低速率的并行数字信号还原为高速率的串行数字信号；由所述的光电转换模块输出的数字信号进入该串/并转换模块进行数字信号的转换，而由所述的时钟提取模块提取出的时钟信号进入该时钟分频模块进行时钟信号的分频，转换后的数字信号和时钟信号进入所述的多路误码产生模块，由其输出的包含测试所需误码的数字信号和时钟信号进入该并/串转换模块进行数字信号和时钟信号的频率恢复，恢复后的数字信号进入电光转换模块以转换成光信号输出。
所述的多路误码产生模块由若干个单路误码产生模块组成，而单路误码产生模块是由异或门、伪随机数产生器、比较器、误码率设定器组成，由该伪随机数产生器产生的伪随机数序列和该误码率设定器设定的误码率同时进入所述的比较器进行比较，由该比较器产生的比较结果和数字信号值进入异或门进行异或运算，所生成结果作为数字信号输出。
本发明同时也提出了一种模拟光信号误码的方法，包含以下步骤a、接收光信号，将其转换为数字信号；b、提取与数字信号速率相同的时钟信号；c、在时钟信号的控制下，按所设定的误码率对数字信号进行干扰以产生包含测试所需误码的数字信号；d、将所产生的包含测试所需误码的数字信号转换为光信号，并输出。
在所述步骤b和所述步骤c之间还包括步骤bcbc、判断数字信号的速率，如果该速率较低时，转至步骤c，否则，将高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号，同时将提取的与该串行数字信号速率相同的时钟信号转换为与并行数字信号速率相同的时钟信号；在所述步骤c和步骤d之间还包括步骤cdcd、如果步骤bc中判断数字信号的速率较低时，转至步骤d，否则，将所产生的包含测试所需误码的数字信号由低速率的并行数字信号转换为高速率的串行数字信号。
所述步骤bc中被转换后的并行数字信号的速率变为原串行数字信号速率与并行数据线宽度的比值，被转换后的时钟信号的频率变为原时钟信号频率与并行数据线宽度的比值，所述步骤cd中被转换后的串行数字信号的速率变为原并行数字信号速率与并行数据线宽度的乘积。
所述步骤c具体包含如下步骤c1、产生伪随机数序列和设定测试所需误码率设定值；c2、将二者进行比较；c3、将数字信号值与比较结果进行异或运算以产生包含测试所需误码的数字信号。
所述步骤c2中比较的方法是采用，如果所述伪随机数序列小于或等于所述误码率设定值，则比较结果为1，否则比较结果为0。
采用本发明所述的技术方案，不仅能够完成光信号误码的模拟以测试通信系统的性能，且使所模拟的误码率可以精确的设定；可模拟的误码率范围大，从0到100％；模拟的误码率不会因环境的影响而改变；使得测试效率大大提高；降低了测试的成本。
下面结合
及具体实现方式详细介绍本发明。
图1为本发明实施例所述的一种模拟光信号误码的装置的总体框图；图2为本发明实施例所述的一种模拟光信号误码的装置中单路误码产生模块的结构框图；图3为本发明实施例所述的一种模拟光信号误码的方法流程图；图4为本发明实施例中所述的一种模拟光信号误码的方法中步骤三的流程图。
具体实现方式如图1所示为本发明实施例模拟光信号误码的装置，其组成包括光电转换模块1，用于接收光信号并将其转换为二进制的数字信号；串/并转换模块2，用于将高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号；时钟提取模块3，用于提取与串行数字信号速率相同的时钟信号；时钟分频模块4，用于将时钟信号分频为与并行数字信号速率相同的时钟信号；多路误码产生模块5，用于产生包含测试所需误码的数字信号；并/串转换模块6，用于将低速率的并行数字信号还原为高速率的串行数字信号；电光转换模块7，用于将数字信号转换为光信号，并输出。
其中，所述的多路误码产生模块5由n个单路误码产生模块51组成，而单路误码产生模块51是由异或门511、伪随机数产生器512、比较器513、误码率设定器514组成，如图2所示。
假设本实施例中所采用的并行数据线宽度为n，所接收的光信号速率为f。
本实施例用于对光纤通信系统如千兆以太网进行传输误码影响的验证测试，其接于为光纤通信系统输入光信号的光纤上。本实施例所述的一种模拟光信号误码的方法包含以下步骤一、接收光信号，将其转换为数字信号。
通过所述的光电转换模块1接收光纤上的光信号并将其转换为串行数字信号，此时被转换后的串行数字信号的速率为f。
二、提取与数字信号速率相同的时钟信号。
时钟提取模块3对由光电转换模块1输出的数字信号进行时钟信号的提取。
三、判断数字信号的速率，如果该速率较低时，转至步骤四，否则，将高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号，同时将提取的与该串行数字信号速率相同的时钟信号转换为与并行数字信号速率相同的时钟信号。
串/并转换模块2将接收的高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号，其速率变为原串行数字信号速率与并行数据线宽度的比值，即f/n；时钟分频模块4负责将由时钟提取模块3提取出的时钟信号的频率转换为原时钟信号频率与并行数据线宽度的比值，即f/n。
四、在时钟信号的控制下，按所设定的误码率对数字信号进行干扰以产生包含测试所需误码的数字信号。具体分为以下三步1、产生伪随机数序列和设定测试所需误码率设定值；在时钟信号的控制下，多路误码产生模块5中的各单路误码产生模块51分别同步处理各并行数字信号位，由各单路误码产生模块51中的伪随机数产生器511生成一速率为f/n，范围在1到2^x-1之间的伪随机数序列A，其中x为伪随机数序列的位数，对误码率设定器512设定一误码率值B。
2、将二者进行比较；由比较器513获得伪随机数序列A和误码率值B，并对二者进行比较，若A≤B，则测试结果C＝1，否则C＝0。
3、将数字信号值与比较结果进行异或运算以产生包含测试所需误码的数字信号。
数字信号值和由比较器513产生的比较结果进入异或门514进行异或运算，当C＝0时，异或门514的输出等于输入，当C＝1时，异或门514的输出与输入相反。
异或门514输出的数字信号的误码率R＝B/(2^x-1)×100％，改变B的大小就可以改变误码率R，误码率符合正态分布，当B＝0时，R＝0；当B＝2^x-1时，R＝100％。
五、如果步骤三中判断数字信号的速率较低时，转至步骤六，否则，将所产生的包含测试所需误码的数字信号由低速率的并行数字信号转换为高速率的串行数字信号。
并/串转换模块6将由多路误码产生模块5生成的包含测试所需误码的数字信号由低速率的并行数字信号转换为高速率的串行数字信号，其速率变为原并行数字信号速率与并行数据线宽度的乘积，即还原为f。
六、将所产生的包含测试所需误码的数字信号转换为光信号，并输出。
电光转换模块7将由多路误码产生模块5产生的包含测试所需误码的数字信号转换为光信号，并输出至光纤通信系统，以供测试其性能使用。
本实施例在实际应用中接于通信系统的输入端，以对输入的光信号进行干扰产生误码，以验证测试通信系统在不同光传输误码率下的表现以及系统能够容忍的最大的光传输误码率。若接收到的光信号频率较低时，可省略其中的串/并转换模块、时钟分频模块和并/串转换模块。
权利要求
1.一种模拟光信号误码的装置，其特征在于，该装置包括光电转换模块，用于接收光信号并将其转换为数字信号；时钟提取模块用于提取与数字信号速率相同的时钟信号；多路误码产生模块，用于产生包含测试所需误码的数字信号；电光转换模块，用于将数字信号转换为光信号；光信号进入该光电转换模块被转换为数字信号后，进入该时钟提取模块以提取与数字信号速率相同的时钟信号，由该光电转换模块输出的数字信号和由该时钟提取模块输出的时钟信号同时进入所述的多路误码产生模块，生成包含测试所需误码的数字信号，该数字信号由所述的电光转换模块转换为光信号，并输出。
2.如权利要求1所述的一种模拟光信号误码的装置，其特征在于，该装置还进一步包括有串/并转换模块，用于将高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号；时钟分频模块，用于将时钟信号分频为与并行数字信号速率相同的时钟信号；并/串转换模块，用于将低速率的并行数字信号还原为高速率的串行数字信号；由所述的光电转换模块输出的数字信号进入该串/并转换模块进行数字信号的转换，而由所述的时钟提取模块提取出的时钟信号进入该时钟分频模块进行时钟信号的分频，转换后的数字信号和时钟信号进入所述的多路误码产生模块，由其输出的包含测试所需误码的数字信号和时钟信号进入该并/串转换模块进行数字信号和时钟信号的频率恢复，恢复后的数字信号进入电光转换模块转换成光信号输出。
3.如权利要求1或2所述的一种模拟光信号误码的装置，其特征在于，所述的多路误码产生模块由若干个单路误码产生模块组成。
4.如权利要求3所述的一种模拟光信号误码的装置，其特征在于，所述的单路误码产生模块由异或门、伪随机数产生器、比较器、误码率设定器组成，由该伪随机数产生器产生的伪随机数序列和由该误码率设定器设定的误码率进入所述的比较器进行比较，由该比较器产生的比较结果和数字信号值进入异或门进行异或运算，所生成的结果作为数字信号输出。
5.一种模拟光信号误码的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤a、接收光信号，将其转换为数字信号；b、提取与数字信号速率相同的时钟信号；c、在时钟信号的控制下，按所设定的误码率对数字信号进行干扰以产生包含测试所需误码的数字信号；d、将所产生的包含测试所需误码的数字信号转换为光信号，并输出。
6.如权利要求5所述的一种模拟光信号误码的方法，其特征在于，在所述步骤b和所述步骤c之间还包括步骤bcbc、判断数字信号的速率，如果该速率较低时，转至步骤c，否则，将高速率的串行数字信号转换为低速率的并行数字信号，同时将提取的与该串行数字信号速率相同的时钟信号转换为与并行数字信号速率相同的时钟信号；在所述步骤c和步骤d之间还包括步骤cdcd、如果步骤bc中判断数字信号的速率较低时，转至步骤d，否则，将所产生的包含测试所需误码的数字信号由低速率的并行数字信号转换为高速率的串行数字信号。
7.如权利要求6所述的一种模拟光信号误码的方法，其特征在于，所述步骤bc中被转换后的并行数字信号的速率变为原串行数字信号速率与并行数据线宽度的比值，被转换后的时钟信号的频率变为原时钟信号频率与并行数据线宽度的比值，所述步骤cd中被转换后的串行数字信号的速率变为原并行数字信号速率与并行数据线宽度的乘积。
8.如权利要求5所述的一种模拟光信号在光纤中传输误码的方法，其特征在于，所述步骤c具体包含如下步骤c1、产生伪随机数序列和设定测试所需误码率设定值；c2、将二者进行比较；c3、将数字信号值与比较结果进行异或运算以产生包含测试所需误码的数字信号。
9.如权利要求8所述的一种模拟光信号误码的方法，其特征在于，所述步骤c的步骤c2中将二者进行比较还包括，如果所述伪随机数序列小于或等于所述误码率设定值，则比较结果为1，否则比较结果为0。
全文摘要
本发明提出了一种模拟光信号误码的装置和方法，该装置包括光电转换模块，用于接收光信号并将其转换为二进制的数字信号；时钟提取模块用于提取与数字信号速率相同的时钟信号；多路误码产生模块，用于产生包含测试所需误码的数字信号；电光转换模块，用于将二进制的数字信号转换为光信号，并输出。本发明不仅能够完成光信号误码的模拟以测试通信系统的性能，且使得模拟的误码率可以精确的设定，可模拟的误码率范围大，且模拟的误码率不会因环境的影响而改变。
文档编号H03M13/00GK1531226SQ0310699
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月16日 优先权日2003年3月16日
发明者李小龙 申请人:华为技术有限公司