用誤碼率測試儀測試驅(qū)動FEC代碼
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糾錯技術(shù)是設(shè)計現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。也許，選擇一種會大大降低設(shè)計速度并增加設(shè)計復(fù)雜度的糾錯碼并非難事，但結(jié)果往往卻會令人失望。而選擇合適的又是很高效的糾錯碼也很容易--但要使用合適的測試儀器來幫忙。
FEC（前向糾錯）是許多現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分，它能將其他情況下無法使用的鏈路變成切實可用的系統(tǒng)。從DVD到移動電話，從電視到磁盤機，糾錯技術(shù)都是一個數(shù)學(xué)奇跡，應(yīng)用得當(dāng)，能收到劣材成器的效果。圖1是一個使用FEC編碼和解碼的通信信道的簡化圖。
圖 1 在一個采用前向糾錯的通信信道中，系統(tǒng)在發(fā)送前修改數(shù)據(jù)，以增加減小數(shù)據(jù)和未檢測出的差錯一起被接收的可能性。為了恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，接收機需要完成與發(fā)送端相反的過程。
在數(shù)字通信期間糾正誤碼的方法各不相同，從簡單的誤碼檢測機制到非實時糾錯、實時現(xiàn)場糾錯，不一而足。從中選用哪種糾錯方法，取決于系統(tǒng)需求以及預(yù)期誤碼的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。而對糾正偶然隨機單個誤碼的需求，你可以選擇一種不適合于少而短的多位突發(fā)差錯的糾錯方法。一個個很長的突發(fā)差錯事 件，可能需要一種不同的糾錯方法，而這種方法需要大量緩存并且可能引入無法接受的等待時間。你在選定有效的糾錯方法時必須進行權(quán)衡，這就要求你了解或者預(yù)期系統(tǒng)性能需求和應(yīng)用性能需求。
在設(shè)計糾錯方法之前，你必須完全了解系統(tǒng)中發(fā)生的典型誤碼類型。獲得這些資訊的最好辦法是收集不同典型情況下的誤碼統(tǒng)計數(shù)據(jù)。以前，誤碼統(tǒng)計數(shù)據(jù)只有平均誤碼率，使人無法深入了解糾錯方法的設(shè)計情況。位誤碼率測試儀能捕獲檢測到的誤碼的確切的位的位置，為你選擇糾正方法提供所需的精確統(tǒng)計數(shù)據(jù)。有助于你做出抉擇的統(tǒng)計數(shù)據(jù)實例有：
● 分別測量位誤碼率和猝發(fā)脈沖誤碼率；
● 不同猝發(fā)脈沖長度的概率分布；
● 包含不同誤碼數(shù)量的數(shù)據(jù)塊總數(shù)；
● 誤碼之間的無誤碼間隔分布。
如果你使用這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)要求，則這些測量就可為你做出明智的設(shè)計抉擇提供必要的數(shù)據(jù)。
例如，常用于存儲器陣列的漢明碼（Hamming），非常適合于糾正短碼字中的高概率隨機單位差錯。將維特比柵格檢測器作為子集的最大似然碼，可以減少由白噪聲引起的單位差錯。磁帶驅(qū)動器和軟盤驅(qū)動器使用的法爾（Fire）碼，能夠?qū)﹂L度小于7位~15位的少量單猝發(fā)脈沖差錯進行快速有效的糾正。從CD-ROM至深空通信系統(tǒng)等各種設(shè)備使用的乘積陣列RS (Reed-Solomon)碼，能高效地糾正潛在的長突發(fā)脈沖差錯，但卻要使用大容量緩存器，并會延長處理等待時間。
采用先增加數(shù)據(jù)，然后刪除的方法
糾錯碼的數(shù)學(xué)原理所依據(jù)的是這樣一個概念，亦即在發(fā)送的消息上增加一些信息，使得接收到有誤碼消息的可能性比接收到正確消息的可能性更小。通常，你可以將增加了FEC信息的消息看作一個碼字。有時，F(xiàn)EC信息只是添加在消息的末尾（例如CRC、奇偶校驗以及校驗和）。有時，F(xiàn)EC信息與消息卷積在一起形成一個全新的消息（例如維特比碼和8位/10位碼）。
由于所選用的糾錯方法決定了FEC解碼器的復(fù)雜性，因此對糾錯類型的抉擇錯了，就會大大增加系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，大大增加系統(tǒng)設(shè)計工作量。復(fù)雜性決定固有等待時間、處理需求、誤檢誤糾正概率以及誤碼傳播模式。例如，軟盤驅(qū)動器可以使用固件以及簡單的硬件CRC誤碼檢測器來糾正單扇區(qū)小突發(fā)差錯。當(dāng)檢測器發(fā)現(xiàn)CRC差錯時，讀取速度就降低，軟件便接用CRC計算結(jié)果進行小量的糾錯。這種方法很有效，因為誤碼很少，該系統(tǒng)又沒有實時要求。另一方面，數(shù)字錄像帶播放機不能暫停重放來糾正誤碼，在這種情況下，播放機必須實時糾錯。糾錯方法的選擇必須反映實際的誤碼統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
識別并記錄一個信道中檢測到的誤碼的確切位的位置，就能使誤碼率測試儀輕而易舉地模擬所提議的糾錯方法。最簡單的例子就是一種RS型信息組代碼。RS信息組代碼構(gòu)成許多最常用的FEC系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其中包括衛(wèi)星廣播、水下光纖、數(shù)字磁帶記錄以及深空通信。這代碼把2T個系統(tǒng)開銷符號附加在長度為k個符號的消息上，生成總長度為kn=k+2T個符號的消息。這一代碼有時被稱為RS(n,k)碼。無論出錯符號位于消息中的什么位置，它都能糾正T個出錯符號。
例如，DVB（數(shù)位視頻B）衛(wèi)星廣播用的MPEG-2數(shù)據(jù)，使用一個30~90Mbps RS(204,188)碼，足以糾正8個字節(jié)符號誤碼。檢測器對接收到的每個由204字節(jié)組成的信息組進行實時解碼。只要誤碼少于8個字節(jié)誤碼，檢測器就能糾正所有誤碼并提供完美的視頻信號。如果誤碼多于8個字節(jié)，則誤碼檢測器無法糾正誤碼，從而出現(xiàn)圖像問題。
對誤碼進行分類與計數(shù)
為了了解一個個碼字中誤碼的數(shù)量，位誤碼測試儀的分析功能 將根據(jù)用戶定義的糾錯參數(shù)，對檢測到誤碼位的確切位置進行分類和計數(shù)。例如在DVB MPEG-2數(shù)據(jù)中，誤碼可以在204字節(jié)邊界上累計。凡在204字節(jié)信息組內(nèi)的誤碼數(shù)量小于或等于八個字節(jié)時，你就可以根據(jù)進一步的誤碼分析和計數(shù)進行糾錯，因為有一個糾錯器原本會糾正這些誤碼。這類分析僅在誤碼率超過每204字節(jié)信息組8字節(jié)誤碼時才對誤碼進行計數(shù)，再計算出糾錯后的誤碼率（表1）。
符號大小是使用誤碼率測試儀執(zhí)行這類分析之前必須定義的第一個參數(shù)，通常為8~10位。這類分析的其他部分忽略個別誤碼，只關(guān)注符號差錯。當(dāng)一個符號中有一個或多個誤碼時，誤碼率測試儀就認為該符號出錯。該測試儀知道數(shù)據(jù)流中所有碼錯的確切位置后，就能很容易地計算出符號差錯的統(tǒng)計數(shù)字。
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