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基于Ｅ１接口的简易误码仪的设计与实现

[摘要]本文针对传统误码测试仪的不足，提出了基于E1接口的简易
误码仪的设计与实现，以及其特点与优点，它是一种新型的简易误码仪，

使用方便且成本低廉。

[关键词]误码率误码测试仪FPGAE1

当今社会风云万变，掌握了就是掌握了财富，因此通信无疑成为人们
生活中不可或缺的部分。而在某些敏感部门，如邮政储蓄、银行、保险、
税务、军事，航空航天等，传输的可靠性就显得犹为重要，在数字通信系
统传输过程中，无论是设备故障，还是传播衰落、码间的干扰、邻近波道
干扰等，都可能造成系统性能变差，信息内容改变，甚至造成通信中断，
而其结果都是可以通过码元差错的形式表现出来的。误码测试仪就是通过
检测数据传输系统的误码性能指标，对其系统传输质量进行评估，并反映

数据传输设备和其信道工作质量的一个重要设备。

在目前的相关领域，需要检测通信系统的可靠性时，通常用的都是传
统误码检测仪，它多为国外产品，虽然检测内容丰富，结果直观，但价格
比较昂贵，操作复杂，维修困难，而国内产品又有待于改进，这都给测试

工作带来了诸多不便。另一方面，在电信传输系统中基于E1（2M）单元
的传输链路应用非常广泛，我国电信传输网就是以E1作为标准。此外，
它还普遍应用于DDN数据业务、ISDN综合业务，同时也是GSM移动通信
网络接口及Abi接口的标准。在互联网宽带接入技术中，E1也是一种常
用的接口方式，相应配套的E1传输设备产品种类的数量也很多，因而对
E1传输误码仪的需求量也非常大。此外，FPGA核心控制技术在通信系统
中的已经相当成熟，这使得基于E1接口FPGA简易误码仪的开发成为现实。
该测试仪的优点主要是实现了单程测试，即发射机和接受机处于异地。它
结合FPGA及单片机的结构特点进行编程，在2Mb/基带速率上实现位同步

和码同步，用户可以在LCD显示模块上直观的了解信道的误码情况。

一、概述

误码测试仪对线路误码测试的方法很多，但是不管使用何种测试仪，
其测试的原理是一样的，都有一套收发电路。通常误码仪可以分为两个模
块：发送模块和接受模块。发送模块将序列信号发送到待测通信信道中，
再由接收模块接收，并与原始序列信号相比较，便可得到信道误码情况。
而我们要设计的为一套发送设备和接受设备分处两地的系统，如果采用固
定序列，就不能反映实际情况。因为在实际测试信道误码情况时，测量结
果是由发送端发出的信号特性的统计结果所确定的，在数字信道系统中，
固定序列是以二进制0，1形式传输的，0，1在信道中是等概率随机出现，
所以测量误码率最理想的测试序列应该是随机序列。这样才能保证测试结

果的普遍性和正确性，所以发送模块的发送序列确定为伪随机序列。

另一个问题就是：接收模块接收到的序列应与哪个序列相比较，才能
更好的保证测试结果的正确性？如果将接收到的序列与发送端发出的序列
相比较，这就只能将发送端与接收端放在同一位置，利用双向信道将接收
到的序列再转回发送端来比较，这显然不能实现设计目的中的异地传接。
因此，方案可以确定：首先，由发送模块发出标准的数据信号，这个标准

的数据信号就是伪随机序列，通常采用m序列，使其通过待测通信系统构
成的信道；接收端采用同样的m序列产生器，并从收到的码流中提取位同
步信号；将收到的数据流与本地产生的数据流逐位比较，并进行误码统计；
根据误码码元数和接收到的总码元数，计算出相应误码率，并输出误码显

示。

误码仪的简易框图如下图所示。
二、系统介绍

本误码仪是基于2Mb/基带端口的在线测试设备，它的系统组成主要

可以分为两个部分：发送模块和接收模块。现对这两个部分做概括的分析。

1.发送模块

首先，我们要解决序列的产生问题，发送部分实质上是一个测试码产
生器，它要产生一个序列信号，用于检测信道质量。传统的通信理论里，
原始信源信号为0，1等概率且相互独立的随机数字序列。同样，实际数
字通信系统的设计，也是基于这个原理。为了使测试结果尽可能真实地反
映系统的性能，发送端需要采用某种序列作为测试数据，这种数据序列最
重要的特征就是具有近似于随机信号的性能，也可以说具有与噪声相似的
性能。但是，真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。所以，只
能产生一种周期性的脉冲信号来近似随机噪声的性能，即伪随机序列。本

方案中采用的伪随机序列是m序列，这是由带线性反馈的移位寄存器产生
的周期最长的一种序列。虽然是周期信号，但它具有类似于随机信号的自

相关特性。

其次，要解决m随机序列的时序控制问题，由于我们要检测的是E1
接口信道的传输误码情况，故在发送端就需要一个频率为2.048MHz的时
钟，用以控制产生的2.048Mb/的m随机序列的输入，并插入帧同步码，
然后将插入帧