光模块误码仪工作原理

易飞扬

光通信因其传输损耗低、信息容量大、传输速率快等优点正成为通信技术的核心力量，光模块的应用也越来越广泛。传输速率的加快，高速光通信系统中由于衰减、色散等问题会产生误码现象，准确有效的测量光模块的误码率至关重要。那么，误码仪的工作原理是怎样的呢？

误码测试原理

误码测试的对象一般是指数字传输系统，可以理解为数字信息传输的信道，将码型发生器与被测对象的输入端相连，被测对象的输出端与误码检测器相连，就构成了误码测试结构的基本框图

数字传输系统误码测试原理图

图中的实际测试中，码型发生器和误码检测器经常集成在一起，组成了误码测试仪的重要部分。误码发生器生成一段连续测试码元序列，编码以后送到被测试系统的输入端，信号在通过被测系统信道以后被误码测试仪的误码检测器接收并解码，得到含有误码的测试码元序列。把接收端的测试码元序列与发送端的测试信号逐码进行对比，如果某一位码元不一致，则误码计数加一。统计一段时间内的误码个数，记录存储，计算这段时间内的误码率，分析并显示测试误码的结果，这就是误码测试仪的工作原理。

误码率（BER）=在平均间隔内计读的出错位数/在平均间隔内被传输的总位数

误码测试仪的工作原理框图

为了对数字系统进行误码率测量，通常采用测试码型激励输入端。一般测试码型采用伪随机二进制序列（PRBS），主要有PRBS7、PRBS9、PRBS21、PRBS23和PRBS31。

伪随机序列

伪随机序列（PRBS）是误码测试系统中最常用的测试码，之所以叫伪随机序列， 是因为这种二进制序列具有近似于随机信号的特征，和噪声有着相似的性能。但它又不是真正的随机序列，实际上它是确定的，一段PRBS码是具有最大码长且周期重复的。

PRBS信号是由PRBS码型发生器生成的。PRBS发生器通常是由线性反馈移位寄存器和异或电路组成。如下图是PRBS7的码型发生器，其初始值是0000001，本原多项式是X6+X7+1。即将寄存器的第6位和第7位做异或运算后，输入到寄存器的第1位，寄存器的第7位同时也是PRBS7发生器的输出。

在图中可以看到，PRBS7最长是127bit（27-1）， 理论上来说，7bit的2进制码，一共会有27个不同组合。但是如果码流全部为‘0’的时候，经过异或运算，输入到寄存器第一位的值还是0， 这样移位寄存器将会一直输出为零，移位寄存器被死锁。所以PRBS码流不能全部为零。另外，PRBS7 码流中最长的连续‘1’个数为7个，最长的连续‘0’个数为6个。127bit的连续码流中，一共有64个‘1’，63个‘0’。

同理，PRBSn的码长为2n-1bits，其中包括2n-1个‘1’和2n-1-1个‘0’。

一些常用的PRBS码的本原多项式如下：

PRBS7 = X6+X7+1

PRBS9 = X9+X5+1

PRBS21= X21+X19+1

PRBS23 = X23+X18+1

PRBS31 = X31+X28+1

针对PAM4误码测试中，还会采用到PRBSQ码型测试，PRBSQ码型是由对应的连续的PRBS的NRZ码型序列每相邻2个bit编码组成。

资料来源《一款PAM4误码测试仪的设计与实现》