CN101442380B - 基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法，涉及误码率测试技术，为解决目前误码率测试方式不能对信道适时测试误码率、测试方式繁杂而提出，所采用的技术方案包括：解码时统计不符合编码规则的码组数，计算传输数据总量而确定误码率。本发明同时公开了一种实现上述方法的装置。本发明无需设置外部的误码测试仪，所计算的误码率为信道的实时误码率，直接反应了信道的传输质量，所测试的误码率参考价值较高。

Description

基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法与装置

技术领域

本发明涉及误码率测试技术，更确切地说是涉及基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法与装置。

背景技术

随着对信息流量需求的不断增长，传统的并行接口技术已经成为进一步提高数据传输速率的瓶颈。串行通信技术正在取代传统并行总线而成为高速接口技术的主流。

高速串行接口采用差分信号传输代替单端信号传输，从而增强了抗噪声、抗干扰能力，采用时钟和数据恢复技术代替同时传输数据和时钟，从而解决了限制数据传输速率的信号时钟偏移问题。因而，目前的通信领域中高速串行接口的应用越来越广泛。

传输系统中的串扰和噪声会对高速串行信号造成干扰。而干扰对数据信号产生什么样的影响，是确定数据信号编码方式首要考虑的因素，直接影响数据信号的传输质量。因此，对数据信号干扰程度的测试是传输系统的一个重要测试指标。干扰指标中，最主要的是误码率，测试测试误码率的主要工具是误码率测试仪。

图1为现有误码率测试系统的结构示意图，如图1所示，误码率测试系统包括有待测试信道11和误码测试仪10，待测试信道11由相应的数据端口互相连接而成。其中，误码测试仪10的数据输出接口连接到待测试信道11的发送接口，待测试信道11的输出接口连接到误码测试仪10的输入接口。现有的误码率测试方法是这样实现的：误码测试仪10通过数据输出接口发送一组已知的伪随机序列(PRBS，Pseudo Random Binary Sequence)，并在误码测试仪10的输入接口检测该伪随机序列数据，与原发送的伪随机序列的数据进行比照，记录出错的次数，从而计算出误码率。

现有的测试方法需要使用外部设备一误码测试仪来实现误码率的测试，在待测试信道距离足够长时，将误码测试仪的测试接口与待测试信道的接口连接将变得非常困难，基本无法实现测试。另外，上述的测试方法只能是通过PRBS来实现对信道误码率的测试，这与待测试信道的实时信道质量、实时误码率无法完成测试，所测试误码率的参考价值有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法与装置，以实现测试信道实时的误码率测试，测试开销较小。

一种基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法，包括：

解码时统计不符合编码规则的码组数，计算传输数据总量而确定误码率。

其中，所述高速串行接口编码方式为以下的一种：

8B10B编码方式、16B18B编码方式和64B66B编码方式。

其中，所述统计不符合编码规则的码组数，具体为：

以码组长度对待解码数据进行切分，将切分码组与编码规则库中编码组进行匹配，统计不匹配的码组数，即为不符合编码规则的码组数。

其中，所述统计不符合编码规则的码组数，具体为：

以码组长度对待解码数据进行切分，将切分码组中的高位码组、低位码组分别与编码规则库中的高位编码组、低位编码组进行匹配，统计高位码组或低位码组不匹配的码组数，即为不符合编码规则的码组数。

其中，所述统计不符合编码规则的码组数，具体为：

以码组长度对待解码数据进行切分，确定切分码组的游程长度，统计游程长度不在既定值组中的码组的数量，即为不符合编码规则的码组数。

其中，所述统计不符合编码规则的码组数，具体为：

以码组长度对待解码数据进行切分，分别确定切分码组中的高位码组、低位码组的游程长度，统计高位码组或低位码组游程长度不在既定值组中的码组的数量，即为不符合编码规则的码组数。

一种基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置，包括：

误码组数统计单元，用于在解码时统计不符合编码规则的码组数；

传输数据总量计算单元，用于计算传输数据的总量；以及

误码率确定单元，用于根据所述误码组数统计单元统计的误码组数及所述传输数据总量计算单元计算的数据总量而确定误码率。

其中，所述高速串行接口编码方式为以下的一种：

8B10B编码方式、16B18B编码方式和64B66B编码方式。

其中，所述误码组数统计单元包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

码组匹配模块，用于将切分码组与编码规则库中编码组进行匹配；以及

误码组数统计模块，用于统计所述码组匹配模块所确定不匹配的码组数。

其中，所述误码组数统计单元包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

高位码组匹配模块，用于将切分码组中的高位码组与编码规则库中高位编码组进行匹配；

低位码组匹配模块，用于将切分码组中的低位码组与编码规则库中低位编码组进行匹配；以及

误码组数统计模块，用于统计所述高位码组匹配模块或低位码组匹配模块所确定不匹配的码组数。

其中，所述误码组数统计单元包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

码组游程长度确定模块，用于确定切分码组的游程长度；

游程长度判断模块，用于判断所述码组游程长度确定模块所确定的游程长度是否在既定值组中；以及

误码组数统计模块，用于统计游程长度不在既定值组中的码组的数量。

其中，所述误码组数统计单元包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

高位码组游程长度确定模块，用于确定切分码组中高位码组的游程长度；

低位码组游程长度确定模块，用于确定切分码组中低位码组的游程长度；

游程长度判断模块，用于判断所述高位码组游程长度确定模块和低位码组游程长度确定模块所确定的游程长度是否分别在既定值组中；以及

误码组数统计模块，用于统计高位码组或低位码组游程长度不在既定值组中的码组的数量。

本发明利用高速串行接口编码的编码规则，解码数据时统计不符合编码规则的编码组，从而实现数据误码率的计算。本发明在数据接收端设置数据编码规则匹配算法，对不符合编码规则的码组进行统计，再对数据传输总量进行计算，即可计算出数据误码率。本发明无需设置外部的误码测试仪，所计算的误码率为信道的实时误码率，直接反应了信道的传输质量，所测试的误码率参考价值较高。

附图说明

图1为现有误码率测试系统的结构示意图；

图2为本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法的流程图；

图3为本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置的组成结构示意图；

图4为本发明误码组数统计单元的第一组成结构示意图；

图5为本发明误码组数统计单元的第二组成结构示意图；

图6为本发明误码组数统计单元的第三组成结构示意图；

图7为本发明误码组数统计单元的第四组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：目前信道的误码率多是通过误码测试仪进行测量，虽然在一定程度上实现了信道的误码率测试，但外设设备受信道距离的影响是比较明显的，所测试的误码率也仅是当时的信道质量指标，参考价值有限。针对上述情况，本发明充分利用高速串行接口编码的编码规则，解码数据时统计不符合编码规则的编码组，根据信道传输数据总量从而实现数据误码率的计算。本发明仅在数据接收端设置编码规则匹配算法即可实现对误码率的测试，而编码规则匹配算法同时也是解码过程中所需的，略加改动即可实现本发明的技术方案。本发明实现了信道误码率的实时测试，简单实用。以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

适用高速串行接口的编码方式中，8B10B是应用最广泛的编码技术，如可用于小型计算机系统专用接口(SCSI，Small Computer System Interface)、串行ATA(AT bus Attachment)、光纤链路、吉比特以太网、XAUI(10吉比特接口)、PCI Express总线、InfiniBand、串行RapidIO、HyperTransport总线以及IEEE1394b接口。

8B10B编码将8bit码字组合编码成10bit码字组合，使得“0”码元与“1”码元个数一致，达到直流均衡的目的。8B10B编码规则中，普通数据码字的编码称为D码。8810B编码还设计若干个特殊的编码称为K码，K码在串行码流中易于提取，可用于解码时的字节同步。所有D码和K码的一个完整集合可以称为8B10B编码的码集。在进行普通数据编码D码的发送过程中，随机或循环插入K码，数据接收端使用数据中的K码进行数据同步，从而实现对编码数据的解码。

关于8B10B编码，可参见天津大学2005年4月出版的《电路与系统学报》第10卷第2期“一种新的光纤通信8B10B编解码实现方法研究”(戴居丰、贺传峰、毛陆虹)和2005年11月出版的《国外电子元器件第19页“8B10B编解码的IP核设计”(叶雷、朱红)。

本发明的误码率测试方法的实现主要是基于8B10B编码而实现的。对于基于同一编码原理的16B18B编码方式及64B66B编码方式，本发明同样适用。

图2为本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法的流程图，如图2所示，本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法包括以下步骤：

步骤201：解码时统计不符合编码规则的码组数。本步骤是本发明的核心步骤，即实现对误码的码组进行统计。

以8B10B编码为例，其是将8bit的数据取高位的3位数据和低位的5位数据，分别进行3B4B、5B6B编码，从而完成8bit到10bit的编码。发送编码数据中周期或者非周期的插入K码数据。接收端检测到K码时完成字节同步，每接收到10bit串行码流后，对该10bit码字组进行译码。由于8B10B编码需要严格保证码字组的直流均衡，因而对于每一个高位的3位码字组及低位的5位码字组，其编码规则是确定的。解码时，接收端存储有待编码字组与编码码字组的对应关系表，即编码规则集，接收端对所接收到的待解码数据与编码规则集进行匹配，根据编码规则集中的对应关系进行解码。如果所接收的编码字组与编码规则集中的编码字组匹配，则所传输的数据是正确的，而如果不匹配，则该编码字组是错误的编码字组，统计这些不符合编码规则的编码字组。

本发明对编码字组的匹配方式有两种：整码字组匹配和高低码字组分别匹配。整码字组匹配即可将接收的数据按10bit进行切分，直接与编码规则集中的10bit编码字组集进行匹配，如果没有匹配的编码字组，则当前的待匹配编码字组错误，统计错误编码字组的数量。高低码字组分别匹配则将10bit的编码字组按原编码规则进行4bit和6bit的切分，与编码规则集中的4bit、6bit编码字组集分别进行匹配，高位编码字组和低位编码字组中任一个不匹配则当前的待匹配编码字组错误，统计错误编码字组的数量。

不符合编码规则的码组还可通过检测码字组的游程长度来确定。二元序列中，只有  “0”和“1”  两种符号，这些符号可连续出现，连“0”这一段称为“0”游程，连“1”这一段称为“1”游程。为了直流均衡的目的，8B10B编码对码字组的游程长度有严格限定，如果对所有可能编码字组的游程长度进行统计，形成相应的游程长度集，对于那些不符合游程长度集的编码字组，一定是错误的编码字组。

通过游程长度判断编码字组是否错误也有两种方式：整个编码字组游程长度判断方式或高低位编码字组游程长度判断方式。不仅整个编码字组有要求，高、低位编码字组游程长度各有要求，对所接收的数据按码字组长度(10bit)进行切分，确定每个切分码字组的游程长度，再与游程长度集进行匹配，若不在游程长度集中，则为错误编码字组。

对错误编码字组的统计，可通过计数器进行，或通过类似计数器的软件程序来实现。

步骤202：计算传输数据的总量。即计算出统计错误编码字组的时段传输信道总的数据传输量。可通过一个时钟来实现对传输数据总量的计算，利用数据传输速率与传输时段求积即为传输数据总量。某一测试周期T内，信道的传输速率W(bps)，T时段所传输的数据总量为：T×W。

步骤203：根据步骤201所统计的误码组数及步骤202所计算的传输数据总量确定误码率。某一测试周期T内，错误编码字组的数量为n，信道的传输速率W(bps)，则T时段内信道的误码率BER为：

BER＝n/(T×W)

本发明中，步骤201和步骤202并无执行上的先后顺序。本发明无需加设专门的误码率测试仪即可实现当前信道的误码率测试，虽然不能检测编码字组误码后迁徙为另一个编码字组的情形(概率比较小)，但仅在数据接收端设置相关的误码检测匹配算法即可实现实时的误码率测试，实现简单，不会占用较多的资源开销。本发明的误码率测试方法同样适合16B18B编码方式及64B66B编码方式。

图3为本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置的组成结构示意图，如图3所示，本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置包括误码组数统计单元30、传输数据总量计算单元31和误码率确定单元32，其中，误码组数统计单元30用于在解码时统计不符合编码规则的码组数。误码组数统计单元30根据数据的编码规则，对所接收数据进行切分后与编码规则集匹配或按编码的游程长度确定编码字组是否错误，统计这些错误的编码字组。传输数据总量计算单元31用于计算传输数据的总量，可利用信道的传输速率及测试时段来确定。误码率确定单元32用于根据误码组数统计单元30统计的误码组数及传输数据总量计算单元32计算的数据总量而确定误码率，某一测试周期T内，误码组数统计单元30所统计的错误编码字组的数量为n；信道的传输速率W(bps)，则传输数据总量计算单元31可通过T×W确定T时段所传输的数据总量，T时段内信道的误码率BER为：

BER＝n/(T×W)

本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置中高速串行接口编码方式为8B10B编码方式、16B18B编码方式和64B66B编码方式的其中一种。

图4为本发明误码组数统计单元的第一组成结构示意图，如图4所示，本发明误码组数统计单元30包括数据切分模块401、码组匹配模块402和误码组数统计模块403，其中，数据切分模块401用于以码组长度对待解码数据进行切分，对于待解码数据，同步后按编码字组长度进行切分，例如对于8B10B编码方式，需要将待解码数据按10bit的长度进行切。码组匹配模块402用于将数据切分模块401所切分码组与编码规则库中编码组进行匹配。误码组数统计模块402用于统计所述码组匹配模块所确定不匹配的码组数。

图5为本发明误码组数统计单元的第二组成结构示意图，如图5所示，本发明误码组数统计单元30包括数据切分模块501、高位码组匹配模块502、低位码组匹配模块503和误码组数统计模块504，其中，数据切分模块501用于以码组长度对待解码数据进行切分，其与图4中的数据切分模块401功能相同。高位码组匹配模块502用于将切分码组中的高位码组与编码规则库中高位编码组进行匹配。以8B10B编码为例，即将高4位的编码与编码规则库中高位编码组进行匹配。低位码组匹配模块503用于将切分码组中的低位码组与编码规则库中低位编码组进行匹配，以8B10B编码为例，即将低6位的编码与编码规则库中低位编码组进行匹配。误码组数统计模块504用于统计高位码组匹配模块502或低位码组匹配模块503所确定不匹配的码组数。

图6为本发明误码组数统计单元的第三组成结构示意图，如图6所示，本发明误码组数统计单元30包括数据切分模块601、码组游程长度确定模块602、游程长度判断模块603和误码组数统计模块604，其中，数据切分模块601用于以码组长度对待解码数据进行切分，与前述数据切分模块401、501功能相同。码组游程长度确定模块602用于确定切分码组的游程长度，即对编码字组中“0”“1”码字分布情况进行统计。游程长度判断模块603用于判断码组游程长度确定模块602所确定的游程长度是否在既定值组中，即判断待解码码组的游程长度是否在编码字组的游程长度集中。误码组数统计模块604用于统计游程长度不在既定值组中的码组的数量。

图7为本发明误码组数统计单元的第四组成结构示意图，如图7所示，本发明误码组数统计单元30包括数据切分模块701、高位码组游程长度确定模块702、低位码组游程长度确定模块703、游程长度判断模块704和误码组数统计模块705，其中，数据切分模块701用于以码组长度对待解码数据进行切分。高位码组游程长度确定模块702用于确定切分码组中高位码组的游程长度，即对编码字组中高位部分“0”“1”码字分布情况进行统计，以8B10B编码为例，即确定高4位码字“0”“1”的分布情况。低位码组游程长度确定模块703用于确定切分码组中低位码组的游程长度，即对编码字组中低位部分“0”“1”码字分布情况进行统计，以8B10B编码为例，即确定低6位码字“0”“1”的分布情况。游程长度判断模块704用于判断高位码组游程长度确定模块702和低位码组游程长度确定模块703所确定的游程长度是否分别在既定值组中，即判断高位码字组、低位码字组的游程长度是否分别与高位码字组的游程长度集、低位码字组的游程长度集匹配。误码组数统计模块705用于统计高位码组或低位码组游程长度不在既定值组中的码组的数量，与图6中误码组数统计模块604功能相同。

本发明图4至图7所示的误码组数统计单元，实现的功能是相当的，并且与本发明的误码测试方法中的步骤201所基于的思想是一致的。

本领域技术人员应当理解，本发明基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置中的各单元及模块的功能可通过相应的程序而实现，也可通过相关的电路而实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于高速串行接口编码方式的误码率测试方法，其特征在于，该方法包括：

解码时统计不符合编码规则的码组数，计算传输数据总量而确定误码率，

其中，所述统计不符合编码规则的码组数，具体为：

以码组长度对待解码数据进行切分，将切分码组与编码规则库中编码组进行匹配，统计不匹配的码组数，即为不符合编码规则的码组数，

BER＝n/(T×W)，其中，BER为所述误码率，n为错误编码字组的数量，T为测试周期，W为信道的传输速率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高速串行接口编码方式为以下的一种：

8B10B编码方式、16B18B编码方式和64B66B编码方式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述统计不符合编码规则的码组数，具体被替换为：

以码组长度对待解码数据进行切分，将切分码组中的高位码组、低位码组分别与编码规则库中的高位编码组、低位编码组进行匹配，统计高位码组或低位码组不匹配的码组数，即为不符合编码规则的码组数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述统计不符合编码规则的码组数，具体被替换为：

以码组长度对待解码数据进行切分，确定切分码组的游程长度，统计游程长度不在既定值组中的码组的数量，即为不符合编码规则的码组数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述统计不符合编码规则的码组数，具体被替换为：

以码组长度对待解码数据进行切分，分别确定切分码组中的高位码组、低位码组的游程长度，统计高位码组或低位码组游程长度不在既定值组中的码组的数量，即为不符合编码规则的码组数。

6.一种基于高速串行接口编码方式的误码率测试装置，其特征在于，该装置包括：

误码组数统计单元，用于在解码时统计不符合编码规则的码组数；

传输数据总量计算单元，用于计算传输数据的总量；以及

误码率确定单元，用于根据所述误码组数统计单元统计的误码组数及所述传输数据总量计算单元计算的数据总量而确定误码率，

其中，所述误码组数统计单元包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

码组匹配模块，用于将切分码组与编码规则库中编码组进行匹配；以及

误码组数统计模块，用于统计所述码组匹配模块所确定不匹配的码组数，

BER＝n/(T×W)，其中，BER为所述误码率，n为错误编码字组的数量，T为测试周期，W为信道的传输速率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述高速串行接口编码方式为以下的一种：

8B10B编码方式、16B18B编码方式和64B66B编码方式。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述误码组数统计单元被替换为包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

高位码组匹配模块，用于将切分码组中的高位码组与编码规则库中高位编码组进行匹配；

低位码组匹配模块，用于将切分码组中的低位码组与编码规则库中低位编码组进行匹配；以及

误码组数统计模块，用于统计所述高位码组匹配模块或低位码组匹配模块所确定不匹配的码组数。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述误码组数统计单元被替换为包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

码组游程长度确定模块，用于确定切分码组的游程长度；

游程长度判断模块，用于判断所述码组游程长度确定模块所确定的游程长度是否在既定值组中；以及

误码组数统计模块，用于统计游程长度不在既定值组中的码组的数量。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述误码组数统计单元被替换为包括：

数据切分模块，用于以码组长度对待解码数据进行切分；

高位码组游程长度确定模块，用于确定切分码组中高位码组的游程长度；

低位码组游程长度确定模块，用于确定切分码组中低位码组的游程长度；

游程长度判断模块，用于判断所述高位码组游程长度确定模块和低位码组游程长度确定模块所确定的游程长度是否分别在既定值组中；以及

误码组数统计模块，用于统计高位码组或低位码组游程长度不在既定值组中的码组的数量。

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