基于FPGA的智能误码测试仪

基于FPGA的智能误码测试仪（2篇）

1.基于FPGA的智能误码测试仪 篇一

伪随机码 (或称伪随机序列) 是模仿随机序列的随机特性而产生的一种码字, 也称为伪噪声码或伪噪声序列。伪随机序列在数字通信中分为许多种, 而在通信工程中, 因为它常采用二进制伪随机序列, 所以在序列中有“0”和“1”两种状态。

在通信过程中, 各种原因都有可能造成误码形式的出现, 比如机器故障、传播问题、信道干扰等因素都可能造成系统性能恶化甚至造成通信中断。判决电路对数字通信接收系统是不可缺少的, 有以下几种原因可能造成判决错误:①电平的偏移;②抽样时刻偏移;③叠加噪声。

误码检测器, 又称之为误码仪。由多种形式可以组成一个误码仪, 而它的工作过程可以分为以下几个方面:①以相同相位的本地码作为比较标准, 生成与发送码组相同的码型;②将本地与接收的两组码组逐个进行比较, 然后输出误码脉冲信号;③对误码脉冲信号进行统计, 并给出相应的误码率。

二、误码检测器设计

误码检测器也就是逐位比较型误码检测器, 其基本原理是将发送端和接收端的两组类型相同的序列进行分析, 经过同步处理之后, 把逐个码元进行比较, 假如出现误码, 则两列码序列中本来相同的码元就会变得不同;通过这些差异, 在位同步时钟的控制下通过异或门逐个码元进行比较, 然后把结果通过计数器发送到可以显示的电路中进行显示。

在时钟的控制下, 伪随机序列是可以进行移位的, 若原来的和接收到的伪码序列不同步, 则不可以实现两种序列的正确比较;所以首先要从接收序列中抽取出位同步信号。停扣时钟电路的功能是当序列对应位状态不一致的时候, 也就是状态不同步时, 同步和保护电路输出一个控制信号, 然后通过停扣时钟电路扣除一个时钟脉冲。通过这种方法经过停扣时钟电路的时钟信号来触发本地伪码发生器, 也就相当于本地伪码序列延迟一个时钟周期, 也就是说, 本地序列可以等待一个时钟周期;同步与保护电路其中的一个功能是同步控制作用, 另一个是在系统状态同步后, 一旦出现误码或不同步的情况, 就设置一定的失锁保护时间, 以保证系统同步的稳定性, 而不是马上进行同步捕获。

三、误码检测器模块仿真

在误码检测器设计工作结束之后, 我们需要对其进行模块仿真。误码检测器设计的主要原理就是采用四位移位寄存器来对接收序列进行移位和串/并变换。

主要的工作过程为:①等待时钟“CLK”的上升沿触发, 然后接收从“inp”端输入的m序列;②按顺序进行移位:inp→A3→A2→A1→A0;③分别把A3, A2, A1, A0的数据对应输出到B3, B2, B1, B0端, 完成串并变换。④A0端获取Q端的信号并作为移位4位后的串行m序列信号。

本文中m序列的生成原理为:当load标志位的值为1时, 信号发生器向移位寄存器置初值;当标志位的值为0时, 根据反馈信号发生器进行移位, 并按照规律生成伪随机的m序列信号。

在设计误码统计和门限检测模块时, 根据时钟节拍, 分别对误码脉冲和时钟脉冲进行计数, 并进行比较。根据公式计算误码率, 若误码率高于30%, 则认为误码率很高, 两序列状态不同步, 需要将门限检测器的值设为0, 并开始同步搜索;反之, 若误码率较低, 则认为检测到的是真正的序列误码, 将门限检测器的值设为1, 并无需同步搜索, 此时可以得到时序仿真波形。

系统中采用连“1”计数器模块与输出控制电路对系统进行控制。对状态比较器连“1”状态的输出进行计数, 当数值与预设值一致时, 系统控制“并行输入与状态控制”电路, 将各并行输出设为“0”, 计数器输出设为“1”, 表示状态已同步;反之, 若计数器的输出始终为“0”, 则状态不同步。

摘要：随着人们生活水平的提高和生产力的发展, 计算机现代技术的发展也越来越快。VHDL语言的出现和ASIC的应用进入了一个新的阶段, 现代通信技术也随之发展起来。本文基于误码检测原理和M序列产生的原理, 通过VHDL硬件描述语言, 实现了一种简单的逐位比较型误码检测器的设计以及各功能模块的仿真。

关键词：误码检测器,FPGA,M序列

参考文献

[1]邢建平.VHDL程序设计教程[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[2]刘睿强, 童贞理, 尹洪剑.Verilog HDL数字系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社, 2011.

2.基于FPGA的智能误码测试仪 篇二

关键词：测试系统；考核模式；考试改革；线性代数

考试是督促学生自觉地学习、检查教与学两方面效果的重要方式和手段，也是对学习行为的一种行之有效的导向措施，当然也是区分、发现、选拔人才经常采用的方法。在信息技术条件下如何更有效地发挥考试的功能，是当代教育工作者亟待解决的一个重要课题。我们在这方面做了一些探索。

一、目前的现状

目前大学课程的考核方式有以下三种：(1)平时成绩+期末考试成绩：(2)平时成绩+课程小论文+期末考试成绩：(3)平时成绩+实践成绩+期末考试成绩。平时成绩主要包括上课的出勤率、作业的完成情况、期中考试成绩等，期末考试一般为出卷笔试，可以为闭卷也可以为开卷。平时成绩所占的比重一般为20％(无期中考试)或30％(有期中考试)，期末考试成绩所占比重一般都在50％以上。在课程考核中设置平时成绩的目的就是督促学生平时自觉地学习，期末考试是为了检查教师的教和学生的学这两方面的效果。

上述三种考核方式都含有平时成绩和期末考试成绩，并且所占的权重也最大。因此这三种考核方式都存在以下两方面的缺点：(1)平时成绩的评定有很大的主观性，不能很好地反映学生平时的学习情况，因而不能很好的起到督促学生自觉地学习的目的。有些学生为了做到不缺勤，可以按时到教室来，但来了后不是睡觉就是看其他无关的书，更有甚者玩手机；有些学生平时的作业都是抄别人的，这样他们的平时成绩也会很高，这使得在考核中设置平时成绩的目的落空了。(2)期末考试也存在很多弊端，有些平时根本没有学习的学生，为了过关就想尽各种办法作弊；相当一部分学生平时学习松懈、考前突击准备，这样虽然有些也能通过考试，但他们考完后什么也没学到；现在有些学校为了控制不及格率，要求教师降低试卷的难度，考前复习时缩小复习范围：由于目前的考核方式中期末考试占有很大的比重，基本上是“一锤定音”式的，给学生造成很大的压力，对发挥失常、因为一些特殊原因不能参加考试的学生没有补救的机会。为了克服这些缺点，有些教师做了一些尝试，比如根据课程的特点增加课程小论文，加强实践环节的考核等。但像高等数学、线性代数和概率论与数理统计等这样的公共基础课，目前主要还是以“平时成绩+期末考试成绩”为主的考核方式，其考核方式改革成为一个瓶颈，因此这类课程的考核方式的改革必须寻找新的途径。利用教育技术和信息技术进行考核方式的改革无疑是一个值得去探索的新途径。

二、基于线性代数智能在线测试系统的考试模式

我们的考核方式改革依赖于线性代数智能在线测试系统的功能，为此需对线性代数智能在线测试系统的功能作一简介。

1线性代数智能在线测试系统的功能

本系统以同济四版《线性代数》教材为蓝本进行构架，共六套测试题，分别为第一章行列式、第二章矩阵及其运算、第三章矩阵的初等变换与线性方程组、第四章向量组的线性相关性、第五章相似矩阵及二次型和综合测试题。每套测试题有三种题型：判断题、填空题、计算题，每种题型有5道试题，每套测试题共15道试题。判断题主要测试基本概念、基本方法和主要的结论；填空题主要测试基本方法和重要的结论，计算量较小；计算题主要测试知识的综合运用能力，计算量较大。每道试题均有完整的解答过程。

本系统具有以下功能和特点：

(1)强大的统计功能。系统能统计当前注册用户数，当前在线人数：查询每个人每章的测试成绩和所用时间：查询每个班级每章的测试成绩和每个知识点的得分情况并计算出相应的平均成绩；能计算每个人所有章节的测试成绩的加权平均成绩，并打印输出，教师可把该成绩以一定的比率记入总评成绩。借助这个功能，任课教师可即时了解全班每个学生的学习情况，全班整体学习情况；院系领导可方便地全面掌握所有教师的教学情况和所有学生的学习情况。

(2)不需试题库的支持。本系统中没有现成的试题和解答，所有试题和解答都是由计算机现场生成。从理论上讲，本系统中有无穷道试题。在一般的试题库系统中，试题和解答都是由人工完成后再输入计算机，系统对试题和解答只起组织和管理作用，系统出完试卷后，其任务也就结束了，而本系统能对考试进行全程控制。

(3)题型丰富。系统中每套测试题有三种题型：判断题、填空题、计算题。判断题主要测试基本概念、基本方法和主要的结论；填空题主要测试基本方法和重要的结论，其中的计算题的计算量较小；计算题主要测试知识的综合运用能力，计算量较大。而‘般的测试系统只有客观题(判断题、选择题)没有主观题，所以很难达到测试的目标。

(4)每个人每次的试题均不相同，参加测试的所有人的试题各不相同，但所有人的试题难度相同，这样一可以做到公平，使测试成绩具有可比性，二可以避免作弊。这是目前任何其他测试系统所不能做到的。由于每个人每次的试题均不相同，所以每章的测试一个人可以反复做多次，直到满意为止。年轻人好胜心强，表现在学习上一是挑战自我，__二是超过同学。本系统的这一功能就为学生提供了一个挑战自我和超过同学的平台。一个学生如果第一次测试只得了50分，他通过学习后，再测试一次得了70分，这样他就会有一种战胜自我的满足感，也获得了学习的自信心，从而产生取得更高分的欲望。而一般的网络课程中的测试系统，试题是固定不变的，每次的试题完全相同，学生做了一次后就不想再做第二次，因而无法做到这一点。

(5)系统能进行自动评卷，并进行分析，指出各知识点的掌握情况。在一般的试题库系统中，阅卷和统计分析工作只能由人工来完成，因此在一次考试的出卷、阅卷、登分和各种统计分析等环节中，计算机只能完成出卷的工作，这使得考试的大量工作还得由人工来完成，这正是目前的考核方式中，不能让学生申请多次考试的原因。而借助本系统可轻松地完成一次考试。

(6)系统能对参加测试的所有人的测试情况进行综合分析，指出全班同学对该章各知识点的掌握情况，这样教师就可及时掌握全班的学习情况，为教师的教学提供参考。

(7)系统能记录每人每次测试的成绩，教师可把这些测试成绩作为平时成绩的主要依据。

(8)学生提交成绩后，可点击每道试题后的“解答”按钮，查看该题的解答过程。在每道题的解答过程之前，系统给出了该题所涉及的所有知识点，以及本题所用到的知识点，因而学生在这里可实现自主学习。

2基于测试系统的考核模式