误码率测试系统开题报告书_通信电子-WiMAX技术.pdf

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1、-.word.zl.海 南 大 学 研究生学位论文开题报告 题 目：误码率测试系统 研究生：春霞 专 业：信息与通信工程 学 位 类 别：硕士 研 究 方 向：通信与信息系统 导 师：杜文才 大学研究生处制-.word.zl.开题报告要求 一、课题来源包括研究目的、意义、国外研究现状与开展趋势、是否为导师科研课题的一局部 二、研究容说明课题的具体研究容、独创及新颖之处、重点解决的问题、预期的研究成果 三、研究进展方案包括研究方法、技术方案、实验方法和步骤及其可行性,可能出现的技术问题及解决方法 四、现有条件包括已经做过的有关研究工作、本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件、已经获得或将要获

2、得的经费 五、指导教师评语、学科组审查意见 注：开题报告一式三份,一份送研究生处、一份存学院、一份导师处 研究生 春霞 导师 杜文才 专业 信 息 与 通 信 工程 研究方向 通信与信息系统 毕业时间 2015.07 导师课题名称 研究生课题名称 误码率测试系统 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送

3、研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.方案完成初稿时间 2014.12 方案定稿时间 2015.03 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的

4、仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.一、立题依据包括研究目的、意义、国外研究现状与开展趋势、是否为导师科研课题的一局部 1.1 研究目的与意义 在通信系统中，误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备。它用于对通信系统的可靠性检测中，是检验数据传

5、输质量的重要手段 1。随着通信和网络技术日新月异的开展，信息技术已成为全球的一个热门话题，使得如何确保先进复杂的通信网络以及网各种设备正常进展这一问题愈来愈为人们所重视，这也极大的推动了通信测试技术的开展。如何快速准确的检测到通信系统的误码率成为数据通信系统中重要的工作。网络维护人员经常会遇到通信线路连接不通，通信线路误码率高，通信数据接收不到，通信网络规程不匹配，通信网络设备连接不上等问题，这时一台手持式通信线路质量分析仪器误码仪成了网络维护人员不可或缺的设备，误码分析仪给工程实际应用带来了极大的便利，它具有丰富的测试接口和测试容，并能将结果直观、准确的显示出来 23。一般情况下，误码率测试

6、分为现场测试与实验室测试。然而，现场测试方法与传统的实验室测试方法均存在一定的局限性。现场测试在进展实地测试时，除消耗大量的人力物力、测试本钱高、效率低外，还需要借助多台待测设备与误码率测试仪。传统的实验室测试方法实施起来比拟复杂，需要借助多种通信仪器，并且进展屡次误码率测试才能完成 456。本文所要解决的问题就是设计一种快速，便捷的测试方法使得只需要一台待测设备且进展一次测试就能够得到误码率结果。在数字网中，数字端到端连接的每一个环节都可能给被传输的数字信号带来传输损伤。数字传输损伤是一个相当复杂的物理现象。终究如何表达这种物理现象，至今仍是研究课题。目前，ITU-T推荐用误码、抖动、漂移、

7、滑动、延时和帧失步等来表示数字传输损伤。随着数字通信和视频技术的开展，人们越来越重视传输信道的误码性能，并寻求各种信道抗干扰、降低误码的能力 7。影响误码的因素有：随机噪声,同波道干扰，临近波道干扰，衰落和多径干扰，收端载波相位抖动和定时相位抖动,发送功率放大器的非线性等等 8。本文所设计的误码率测试系统是利用伪随机二进制序列 PRBS来模拟数字信息并通过通信信道测试，然后比拟所接收到的数据和原始数据以测试是否有误码。该误码测试系统主要有两方面优点：一是可以对随机序列(本误码测试系统使用 m序列)进展误码插入，插入误码数可以人为控制，并据此测试数字通信系统的性能；二是测试结果可以通过 LED

8、直观地显示出来 9。该设计是一个关于误比特率测量系统的设计。在数字通信系统传输过程中，误码率是测试系统中一个最常用的参数。由于系统中存在噪声，干扰和失真，所以当二进制数据通过一个通信信道被发送时这些数据会被损坏，这会导致接收端接收到错误的数据。因此为了显示一个通信信道的性能，误码的个数需要被测量。误码率就是传输中误码数 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得

9、的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.与所传输总码数之比 10。由于比特(bit)是码元的最小单位，故在码流的每个码元是 lbit 时，误码率就是误比特率(简称 BER)。误码的产生是由于在信号传输中，衰变改变了信号的电压导致信号在传输中遭到破坏。噪音、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备

10、故障及其他因素都会导致误码比方传送的信号是 1，而接收到的是 0；反之亦然。一般来讲，这种错误非常小，通常用小数 0.001 来表示，也就是说只有大约 0.1%的错误。然而，各种不同规格的设备，均有严格的误码率定义，如通常视/音频双向光端机的误码率应该在：BER10E-9 1112。与传统的误码率测试系统所不同的是，该误码率测试仪除了实现基带序列的发送与接收功能外，还实现了射频信号的发送和接收，以及无线通信高斯白噪声信道的模拟 14。因此只需要用该误码率测试仪对待测设备进展一次测试，就能得出设备的误码率性能。1.2 国外研究现状与开展趋势 目前，全球尤其是北美与日本的机构和学者对误码率测试系统

11、的研究投入了巨大的热情也取得了重大的进步。近年来科研人员对误码率测试系统的研究重点主要集中在系统芯片的实现、标准制定、信道模型测量、调制解调、射频设计、容保护等方面 15。据国外资料报导，近年来国外通信测试仪器已成为电子测量仪器市场中开展最快的局部，它在整个电子测量仪器市场销售中所占份额己从百分之几猛增至 30左右；这种增长势头预计还要不断扩大 16。国外有关专家和企业家都对这一领域的开展极为重视，在他们看来，测试技术上不去必将成为严重制约通信技术开展的重要因素。一些大公司调集一批优秀通信专家和测试专家联手开发先进的测试仪器，并垄断市场。但我国情况极不乐观，目前国档次高一些的通信测试仪器绝大局

12、部仰求于国外，自己不但形不成一个像样的产业，也缺乏一个像样的规划，对问题严重性的认识也极其缺乏 1718。数字通信开场于 1937年提出的 PCM脉冲编码调制。随着数字通信以及数字网的开展,对于通信链路及网络的性能评估提出了更高的要求。误码性能测试作为数字通信的一个重要的综合性指标测试，广泛用于产品性能鉴定、通信电路的维护与检修以及长期运行中的质量监测测试,成为广阔工程技术人员高度重视和深入探讨的课题 4。针对不同的误码测试要求，相应的误码率测试系统也在不断的改良。1991年，Berber提出了使用固定长度的测试序列来测试误比特率的误码测试系统 19。1998年，Zwick介绍了一种对于二进制

13、频移键控 2FSK 调制，通过射线光学波传播模型的结果可以预测误码率 20。然而，Chen于 2009年指出随着收-发两端传输距离的增加，路径损耗也越大，从而导致接收端所接收到的比特能量也越低 21。参考文献：1 基于 FPGA 的误码率测试仪设计 2 颖，王春悦，蓉 数字通信原理与技术【M】邮电大学 1999 3 志刚，钱亚生 现代通信原理【M】清华大学 2005 4樊昌信等通信原理(第 5版)【M】国防工业 2001 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的

14、问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.5 Berber,S.(1991).Bit error rate measurement with predetermined confiden

15、ce.Electronics Letters,27(19),1205-1206,ISSN:1991-0750.6 Zwick,T.,Demmerle,F.,&Wiesbeck,W.(1998).Simulation and Measurement of Bit Error Rates for a 2FSK-System in Indoor Environments.Vehicular Technology Conference,1998.,(pp.649-652).7 Chen,Z.(2009).Bit-Error-Rate Analysis of UWB Radio Using BPSK M

16、odulation over Inter-Chip Radio Channels for Wireless Chip Area Networks.IEEE Transactions on Wireless munications,8(5),2379-2387,ISSN:1536-1276.8 安捷伦 MSTP测试解决方案【Z】Agilent Technologies 2003 9 ITUT Remendation G702 CCITT Remendation Series G【z】2001 10 ITUT Remendation G703 CCITT Remendation Series G【

17、z】2001 11 ITU-T Remendation G：826 End tO end error performance parameters andobjectives for international，constant bitrate digital paths and connections【Z】2002 12 黄进，钟立人智能误码测试仪【J】地震地磁观测与研究 2002年第 4期 36-39 13 王登 一种基于 FPGA 的误码性能测试方案【J】电子技术应用 2003第 5期 12-15 14 饶静 接入网误码检测的研究与实现【学位论文】理工大学硕士论文 理工大学 2005 1

18、5 陆大诠 随机过程及其应用【M】清华大学 2004 16 Yongquna Fan AVersatile High Speed Bit Error Rate Testing Scheme【J】IEEE0-7695-2093-6/04 2004 56-60 17 Mukherjee,N.(2011).Ring Generator:An Ultimate Linear Feedback Shift Register.puter,44(6),64-71,ISSN:0018-9162.18Lv,H.(2012).Generating of A Nonlinear Pseudorandom Seque

19、nce Using Linear Feedback Shift Register.2012 International Conference on ICT Convergence(ICTC),(pp.432-435).19 Knapp,H.(2005).100-Gb/s 27-1 and 54-Gb/s 211-1 PRBS generators in SiGe bipolar technology.IEEE Journal of Solid-State Circuits,40(10),2118-2125,ISSN:0018-9200.20 Chen,W.-Z.(2004).A paralle

20、l multi-pattern PRBS generator and BER tester for 40+Gbps Serdes applications.IEEE Asia-Pacific Conference on Advanced System Integrated Circuits,(pp.318-321).21胡汉才单片机原理及其接口技术【M】清华大学 1996 二、研究容说明课题的具体研究容、独创及新颖之处、重点解决的问题、预期的研究成果 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体

21、研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.2.1 研究容 针对在数字网中，数字端到端连接的每一个环节都可能给被传输的数字信号带来传输损伤。本论文主要研究的容

22、包括如何利用伪随机二进制序列 PRBS来模拟数字信息并通过通信信道测试和比拟所接收到的数据和原始数据以测试是否有误码。2.2 研究的创新点 本论文研究的创新点反映在提出利用伪随机二进制序列 PRBS来模拟数字信息以测试和比拟所接收到的数据和原始数据以测试是否有误码。2.3 拟解决的问题 线性反应移位存放器 Linear Feedback Shift Register，LFSR是测试电路中最根本的标准模块构造，它既可以作伪随机测试码产生器，也可以作为压缩测试结果数据的特征分析器。异或运算是最常见的单比特线性函数：对存放器的某些位进展异或操作后作为输入，再对存放器中的各比特进展整体移位。近年来，L

23、FSR 已经成为产生和处理伪随机序列最流行的设备了。利用 LFSR 产生伪随机序列是构建所需序列的根本方法。LFSR 就是给定前一状态的输出，然后将该输出的线性函数再用作输入的位移存放器。在如今的信息时代，由于伪随机序列是必需的信息资源之一，所以它已经被广泛应用于电信、加密、信息平安以及模拟和数字网络。由此所创立的伪随机序列在保护国家信息平安，提高通信系统的传输性能以及平安属性中发挥着至关重要的作用。m 序列是最长线性移位存放器序列的简称，是一种伪随机序列、伪噪声(PN)码或伪随机码，具有自相关函数的特性。带线性反应逻辑的移位存放器设定各级存放器的初始状态后，在时钟触发下，每次移位后各级存放器

24、的状态都会发生变化。观察其中一级存放器通常为末级的输出，随着移位时钟节拍的推移会产生一个序列，称为移位存放器序列。移位存放器序列是一种周期序列，其周期不但与移位存放器的级数有关，而且与线性反应逻辑有关。在一样级数情况下，采用不同的线性反应逻辑所得到的周期长度是不同的。此外还与移位存放器的初始状态有关。移位存放器会遍历除全 0 状态的所有可能的状态。2.4 预期研究成果 在国核心刊物或在国际会议上发表论文一篇 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究

25、成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.三、研究进展方案包括研究方法、技术方案、实验方法和步骤及其可行性、可能出现的技术问题及解决方法 3.1 研究方法(1)分析现有的误码率测试原理,设计伪随机二进

26、制序列 PRBS电路图；(2)分析现有的误码率测试系统,设计适合利用伪随机二进制序列 PRBS来模拟数字信息的误码率测试系统；(3)借助仿真工具仿真、分析数据，并搭建测试误码率。3.2 技术方案 1)设计并实现利用伪随机二进制序列 PRBS来模拟数字信息的误码率测试系统 利用 Proteus ISIS 软件仿真工具，进展设计包括测试码生成单元，误码测试单元和计数显示单元的误码率测试系统，并实现误码率测试系统的实验室测试。2)仿真 例如，为了确保电路图设计的正确性和不同条件下误码率的变化,要进展仿真。3.3 研究进度 2012.3.1 2012.3.31：进一步查阅了文献资料，深入理解了课题所需

27、的根底理论；2012.4.1 2012.10.30：设计电路图并进展仿真；2012.11.1 2013.5.31：制作 PCB 板并进展实验室操作；2013.6.1 2014.9.30：总结研究容，撰写初稿；2014.10.1 2015.3.31：定稿，论文整体完善。四、现有条件包括已经做过的有关研究工作、本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件、已经获得或获得的经费(1)大学信息科学技术学院具有一批性能良好的计算机、通信测试和仿真软件，奠定了完成论文的仪器设备和实验条件。(2)导师的自然科学基金可以支付完成论文所需的经费。信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目

28、的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信-.word.zl.指导教师评语：导师签名：年 月 日 学

29、科组审查意见：信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传

30、输质量的重要手段随着通信-.word.zl.学科组组长签名：年 月 日 信与信息系统导师杜文才大学研究生处制开题报告要求一课题来源包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部二研究容说明课题的具体研究容独创及新颖之处重点解决的问题预期的研究成果三研究进展 的有关研究工作本单位或外单位可供使用的仪器设备和实验条件已经获得或将要获得的经费五指导教师评语学科组审查意见注开题报告一式三份一份送研究生处一份存学院一份导师处专研究生春霞信息与通信工程导师课题名称研究 据包括研究目的意义国外研究现状与开展趋势是否为导师科研课题的一局部研究目的与意义在通信系统中误码测试仪是性能测试和故障诊断必不可少的设备它用于对通信系统的可靠性检测中是检验数据传输质量的重要手段随着通信