光模塊誤碼儀工作原理

  光模塊誤碼儀工作原理

  光通信因其傳輸損耗低、信息容量大、傳輸速率快等優點正成為通信技術的核心力量，光模塊的應用也越來越廣泛。傳輸速率的加快，高速光通信系統中由于衰減、色散等問題會產生誤碼現象，準確有效的測量光模塊的誤碼率至關重要。那么，誤碼儀的工作原理是怎樣的呢?

  誤碼測試原理

  誤碼測試的對象一般是指數字傳輸系統，可以理解為數字信息傳輸的信道，將碼型發生器與被測對象的輸入端相連，被測對象的輸出端與誤碼檢測器相連，就構成了誤碼測試結構的基本框圖

  數字傳輸系統誤碼測試原理圖

  圖中的實際測試中，碼型發生器和誤碼檢測器經常集成在一起，組成了誤碼測試儀的重要部分。誤碼發生器生成一段連續測試碼元序列，編碼以后送到被測試系統的輸入端，信號在通過被測系統信道以后被誤碼測試儀的誤碼檢測器接收并解碼，得到含有誤碼的測試碼元序列。把接收端的測試碼元序列與發送端的測試信號逐碼進行對比，如果某一位碼元不一致，則誤碼計數加一。統計一段時間內的誤碼個數，記錄存儲，計算這段時間內的誤碼率，分析并顯示測試誤碼的結果，這就是誤碼測試儀的工作原理。

  誤碼率(BER)=在平均間隔內計讀的出錯位數/在平均間隔內被傳輸的總位數

  誤碼測試儀的工作原理框圖

  為了對數字系統進行誤碼率測量，通常采用測試碼型激勵輸入端。一般測試碼型采用偽隨機二進制序列(PRBS)，主要有PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31。

  偽隨機序列

  偽隨機序列(PRBS)是誤碼測試系統中最常用的測試碼，之所以叫偽隨機序列， 是因為這種二進制序列具有近似于隨機信號的特征，和噪聲有著相似的性能。但它又不是真正的隨機序列，實際上它是確定的，一段PRBS碼是具有最大碼長且周期重復的。

  PRBS信號是由PRBS碼型發生器生成的。PRBS發生器通常是由線性反饋移位寄存器和異或電路組成。如下圖是PRBS7的碼型發生器，其初始值是0000001，本原多項式是X6+X7+1。即將寄存器的第6位和第7位做異或運算后，輸入到寄存器的第1位，寄存器的第7位同時也是PRBS7發生器的輸出。

  在圖中可以看到，PRBS7最長是127bit(27-1)， 理論上來說，7bit的2進制碼，一共會有27個不同組合。但是如果碼流全部為‘0’的時候，經過異或運算，輸入到寄存器第一位的值還是0， 這樣移位寄存器將會一直輸出為零，移位寄存器被死鎖。所以PRBS碼流不能全部為零。另外，PRBS7 碼流中最長的連續‘1’個數為7個，最長的連續‘0’個數為6個。127bit的連續碼流中，一共有64個‘1’，63個‘0’。

  同理，PRBSn的碼長為2n-1bits，其中包括2n-1個‘1’和2n-1-1個‘0’。

  一些常用的PRBS碼的本原多項式如下：

  PRBS7 = X6+X7+1

  PRBS9 = X9+X5+1

  PRBS21= X21+X19+1

  PRBS23 = X23+X18+1

  PRBS31 = X31+X28+1

  針對PAM4誤碼測試中，還會采用到PRBSQ碼型測試，PRBSQ碼型是由對應的連續的PRBS的NRZ碼型序列每相鄰2個bit編碼組成。

  資料來源《一款PAM4誤碼測試儀的設計與實現》

  易飛揚為滿足用戶對200G和400G高速光模塊產品功能測試的需求，推出了可對200G和400G光模塊進行云端編程的兩款便攜式誤碼儀。兩款產品均可支持50G PAM4和25G NRZ兩種調制模式。其中包括支持25G NRZ調制模式BERT碼型(PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31)，以及支持50G PAM4調制模式的BERT碼型(PRBSQ7、PRBSQ9、PRBSQ21、PRBSQ23和PRBSQ31)

  200G版支持200G QSFP56和200G QSFP-DD光模塊，向下兼容100G QSFP28;400G版支持400G QSFP-DD，向下兼容200G QSFP56、200G QSFP-DD和100G QSFP28光模塊。