高速突發(fā)模式誤碼測試儀的FPGA實現(xiàn)方案

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

引言
無源光網(wǎng)絡(luò)PON以其獨特的優(yōu)勢在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)規(guī)?；貞?yīng)用。由于GPON系統(tǒng)在現(xiàn)有PON系統(tǒng)中帶寬利用率最高，系統(tǒng)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，成為眾多電信運營商和設(shè)備制造商推崇的寬帶接入技術(shù)。
在GPON中，下行數(shù)據(jù)是以廣播形式發(fā)送的，上行數(shù)據(jù)由多個用戶終端按時分多址的方式發(fā)送的數(shù)據(jù)包組成。因傳輸路徑不同，各數(shù)據(jù)包有不同衰減，不同數(shù)據(jù)包相位間存在跳變，數(shù)據(jù)包中存在長連“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，即完成時鐘和相位的對齊，因此OLT輸出的信號應(yīng)該為幅值相等且時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(yīng)時間和其可靠性。

1 突發(fā)模式誤碼測試原理
與一般連續(xù)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模擬實際信道中傳輸信號，并將該信號送到待測設(shè)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(tǒng)計誤碼數(shù)和誤碼率。
與一般連續(xù)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。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鐘和恢復數(shù)據(jù)。
根據(jù)突發(fā)誤碼測試儀的特點，其總體設(shè)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邏輯來實現(xiàn)兩路時分復用(TDMA)數(shù)據(jù)的輸出，兩路數(shù)據(jù)先分別通過光可變衰減器不同幅度的衰減后，再經(jīng)過不同長度的光纖的時延，最后經(jīng)過光合路器合為1路信號輸出。光合路器的輸出數(shù)據(jù)近乎于實際GPON中的上行突發(fā)信號，且假定信號在經(jīng)過這些路徑后沒有出現(xiàn)誤碼。模擬的突發(fā)信號在經(jīng)過待測突發(fā)接收模塊后，經(jīng)過包分離電路提取1路包數(shù)據(jù)(ON-U#1或ONU#2)，該路包數(shù)據(jù)最后經(jīng)過突發(fā)模式時鐘數(shù)據(jù)恢復芯片提取出時鐘和4路并行數(shù)據(jù)。FPGA將提取的時鐘作為誤碼比對的源時鐘，并將4路并行數(shù)據(jù)重構(gòu)造后與本地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行比對，統(tǒng)計誤碼。