CN100417062C - 一种无线数字通信系统的误码检测方法及装置 - Google Patents

一种无线数字通信系统的误码检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无线数字通信系统的误码检测方法及装置，方法包括如下步骤：产生伪随机序列，用作测试数据；测试初始化，包括初始化误码计数器和环回被测无线通信系统中所需检测信道。发送测试序列，用于将伪随机序列通过已经被环回的所需检测信道，并持续一定时间；接收测试序列，用于接收原始伪随机测试序列和从环回信道上接收结果测试序列，并持续相同时间；比较测试序列，用于连续地将接收到的结果测试序列与原始伪随机测试序列进行逐比特的比较；误码结果统计，用于根据测试时间完成后的误码计数器的值，计算出相应的误码率。本发明算法简洁，装置结构简单，能对大规模(上千个)的信道进行检测，且在检测时，只占用很少的系统资源。

Description

一种无线数字通信系统的误码检测方法及装置
技术领域
本发明属于无线数字通信系统，具体涉及无线数字通信系统的误码检测方法及装置。
背景技术
在数字通信系统中误码检测是一种极为普遍的测试和定位问题的手段，尤其是在无线数字通信中，为了确定通信过程中所产生的误码，必须进行误码检测。目前的无线数字通信系统中没有误码测试功能，需要测试误码时，通常使用误码分析仪对其误码性能进行测量。误码分析仪虽然功能丰富，但是，价格昂贵、不易与某些系统接口适配，通常需要另加外部辅助长线驱动电路。
专利号为99812651.9的中国专利“在电信系统中为多个用户信道产生PN序列的发射机、接收机和方法”，基于时隙，使用PN序列发生器，状态寄存器，发射机和接收机，对多个用户信道进行误码检测。在其检测中始终要设置多个状态寄存器，当第i条信道检测开始时，将PN序列中，此时的状态信息存入第i个状态寄存器，当第i条信道检测结束时，得到PN序列中此时的状态信息，通过软件算法与第i个状态寄存器中内容的对比分析，即可反映出第i条信道的误码状态。这样，一个PN序列就可被用于多个用户信道的误码检测。但是它存在如下问题：
1.这样的方法只适用于小规模(几十个信道)的检测，当信道个数增加时，软件算法的复杂度大大增加，对不同信道的状态寄存器初始值也不同，以至于无法及时得出分析结果。
2.多个状态寄存器要消耗很多系统资源，而在无线数字通信系统中，系统资源往往是非常宝贵的，当面对大量信道(上千个)时，往往无法提供足够的系统资源。因此该方法不适于无线通信系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种适用于无线通信系统的的误码检测方法及装置，该方法算法简洁，该装置结构简单，能对大规模(上千个)的信道进行检测，且在检测时，只占用很少的系统资源。
为了达到本发明的发明目的，本发明公开了一种无线数字通信系统的误码检测方法，包括如下步骤：
(1)产生伪随机序列，用作测试数据；
(2)测试初始化，包括初始化误码计数器和环回被测无线通信系统中所需检测信道；
(3)发送测试序列，用于将伪随机序列通过已经被环回的所需检测信道，并持续一定时间；
(4)接收测试序列，用于接收原始伪随机测试序列和从环回信道上接收结果测试序列，并持续与步骤(3)相同长度的时间；
(5)比较测试序列，用于连续地将接收到的结果测试序列与原始伪随机测试序列进行逐比特的比较；
(6)误码结果统计，用于根据测试时间完成后的误码计数器的值，计算出相应的误码率。
所述伪随机序列为m序列。
所述m序列的级数为15。
步骤(3)中还包括判断误码计数器是否溢出。
步骤(5)所述逐比特的比较包括：
如果原始测试序列与结果测试序列某比特相同，则继续比较下一比特；
如果原始测试序列与结果测试序列某比特不相同，则误码计数器加1，并继续比较下一比特。
如果误码计数器溢出，误码计数器取其数据类型能达到的最大值来计算误码率。
本发明还公开了一种无线数字通信系统的误码检测装置，包括伪随机序列发生模块、发送端模块、接收端模块以及环回信道和误码计数器，其中，
伪随机序列发生模块，用于产生伪随机序列，作为测试数据；
发送端模块，用于发送测试序列，将伪随机序列通过已经被环回的所需检测信道；
接收端模块，用于接收原始测试序列和结果测试序列；
环回信道，用于原始测试序列和结果测试序列的传输；
比较模块，用于连续地将接收到的结果测试序列与原始测试序列进行逐比特的比较；
误码计数器，用于对测试时间内的误码进行计数。
实施本发明提供的方法，与误码仪及现有的误码测试方法相比，具有如下优点：采用模块化的组织结构，能很方便地与已有的无线通信系统进行集成，作为一个功能模块提供误码测试功能，而不再需要在维护工作中另外配置价格昂贵的误码分析仪；通过计数发送模块与接收模块之间测试序列的不同比特位来计算误码率，算法非常简洁；本方法中只使用到了一个误码计数器，占用无线通信系统的系统资源极少，即使在对多信道的测试中，也只需要反复使用该误码计数器即可，不会因为测试规模的扩大而需要额外的系统资源。
附图说明
图1是线性反馈移位寄存器的原理图；
图2是无线通信系统误码测试装置功能模块图；
图3是无线通信系统误码测试方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细介绍：
图1示出了产生m序列的线性反馈移位寄存器的原理，m序列的伪随机数是一种伪随机的确定序列，它是目前广泛应用的一种伪随机序列，m序列是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种二进制序列，在误码检测方面，它可以作为一种很好的随机信源。
表1示出了线性反馈移位寄存器级数序列表(见下页)，列出了不同级数(即不同个数)的线性反馈移位寄存器能产生的最长输出序列的特征多项式。其推算方法此处不赘述。考虑到m序列的周期和长度，本发明中选择了级数r＝15的m序列。
图2示出了m序列发生模块，发送端模块和接收端模块的之间的功能关系。图中，伪随机序列发生模块31，用于产生伪随机序列，作为测试数据；发送端模块32，用于发送测试序列，将伪随机序列通过已经被环回的所需检测信道进行发送；接收端模块34，从m序列发生模块得到与发送端模块发送的相同的原始m序列，并从环回信道接收到发送端模块发送过来的结果测试序列；环回信道33，用于原始测试序列和结果测试序列的传输；比较模块36，用于连续地将接收到的结果测试序列与原始测试序列进行逐比特的比较；误码计数器35，用于对测试时间内的误码进行计数。
表1
  r(级数)   最长输出序列   r(级数)   最长输出序列
  2   X2+X+1   12   X12+X6+X4+X+1
  3   X3+X+1   13   X13+X4+X3+X+1
  4   X4+X+1   14   X14+X10+X6+X+1
  5   X5+X2+1   15   X15+X+1
  6   X6+X+1   16   X16+X12+X3+X+1
  7   X7+X3+1   17   X17+X3+1
  8   X8+X4+X3+X2+1   18   X18+X7+1
  9   X9+X4+1   19   X19+X5+X2+X+1
  10   X10+X3+1   20   X20+X3+1
  11   X11+X2+1
图3示出了无线通信系统误码测试方法流程图，其中在本示例方法中m序列发生模块完成形式为215-1的测试序列的产生，只产生形式为215-1的测试序列。具体步骤如下：
步骤S41：构造伪随机序列发生模块；
无线数字通信系统的一个很重要前提是：原始的信源信号为0、1等概且相互独立的随机数字序列。因此，为使测试结果尽可能真实地反映系统的性能，采用伪随机序列(m序列)作为测试数据。m序列是一种线性反馈移位寄存器序列，其原理如图1所示。每级移位寄存器的输出被反馈系数Ci加权(Ci可以取1或0)，经模2加法运算再反馈到第一级。令第一级的输入为ak，根据反馈系数的取值不同，电路可以产生出各种具有不同特性的数字序列。对于一定的移位寄存器级数r，存在一些特殊的Ci取值，使得输出序列的周期达到最长，即为2r-1。这样的序列被称为最长线性反馈移位寄存器序列，即m序列。
步骤S42：测试初始化；
测试初始化包括初始化误码计数器和环回被测无线通信系统中所需检测信道。初始化误码计数器是使误码计数器(EC)清零，发送端模块在测试开始前完成误码计数器的清零操作。环回被测无线通信系统中所需检测信道是测试进行的一个必要条件。
步骤S43：判断误码计数器是否溢出，如果溢出，转步骤S51，否则转步骤S44；
步骤S44：发送测试序列；发送端模块调用m序列发生模块提供的接口，得到误码测试用的原始m序列，产生原始m序列测试数据。
步骤S45：发送端模块将m序列发送到已经被环回的信道。
步骤S44和步骤S45持续一定的测试时间，测试时间可以由用户选择，一般取2小时，12小时，24小时，48小时等整数时间。
步骤S46：接收测试序列；
在测试时间内，接收端模块从m序列发生模块得到与发送端模块发送的相同的原始m序列，并从环回信道接收到发送端模块发送过来的结果测试序列，该过程持续与步骤S44和步骤S45相同长度的测试时间。
步骤S47、S48、S49：比较测试序列；
将原始m序列和结果测试序列进行逐比特的比较，在逐比特比较时，如果二者相同则继续比较下一比特，如果二者不同则先使误码计数器(EC)加1再继续比较下一比特。
步骤S50：比较完毕判断是否到达测试时间，如时间已到进行步骤S52，如时间未到转步骤S43。
步骤S51：调用m序列发生模块提供的接口，通知m序列发生模块停止原始m序列的产生，然后停止误码测试。
步骤S52：测试结束，进行误码结果统计。
得到测试时间完成后的误码计数器(EC)值，根据该误码计数器(EC)的值，计算出相应的误码率，误码率的计算采用如下的公式：误码率＝误码计数器值/(被测试信道速率*测试时间)，被测试信道速率单位为“比特/秒”，测试时间单位为秒。
在测试时间段内的，误码计数器不清零。
在测试过程中，如果测试信道上的误码太多，导致误码计数器溢出，发送端模块停止误码测试，则计算误码率时误码计数器取其数据类型能达到的最大值。
上述内容仅为本发明的最佳实施方案，其并非用来限制本发明的具体实施方式，凡根据本方法的主要发明构思而进行的修改和变动，均应属于本发明权利要求书所要求的保护范围。

Claims (7)

1. 一种无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)伪随机序列发生模块产生伪随机序列，用作测试数据；
(2)测试初始化，包括初始化误码计数器和环回被测无线通信系统中所需检测信道；
(3)发送测试序列，用于将所述伪随机序列发生模块产生的伪随机序列通过已经被环回的所需检测信道，并持续一定时间，得到结果测试序列；
(4)接收测试序列，用于接收所述伪随机序列发生模块产生的伪随机序列和从环回信道上接收结果测试序列，并持续与步骤(3)相同长度的时间；
(5)比较测试序列，用于连续地将接收到的结果测试序列与所述伪随机序列发生模块产生的伪随机测试序列进行逐比特的比较；
(6)误码结果统计，用于根据测试时间完成后的误码计数器的值，计算出相应的误码率。
2. 如权利要求1所述的无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，所述伪随机序列为m序列。
3. 如权利要求2所述的无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，所述m序列的级数为15。
4. 如权利要求1所述的无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中还包括判断误码计数器是否溢出，如果溢出，则停止伪随机序列的产生，然后停止误码测试。
5. 如权利要求1所述的无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，所述步骤(5)逐比特的比较包括：
如果原始测试序列与结果测试序列某比特相同，则继续比较下一比特；
如果原始测试序列与结果测试序列某比特不相同，则误码计数器加1，并继续比较下一比特。
6. 如权利要求1所述的无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，误码率的计算采用如下的公式：误码率＝误码计数器值/(被测试信道速率*测试时间)，被测试信道速率单位为“比特/秒”，测试时间单位为秒。
7. 如权利要求1所述的无线数字通信系统的误码检测方法，其特征在于，如果误码计数器溢出，误码计数器取其数据类型能达到的最大值来计算误码率。
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