Какое минимальное количество битовых ошибок содержится в еs

^ Цель:изучить причины возникновения битовых ошибок при цифровой передаче сигнала

Характер битовых ошибок в цифровом канале

В цифровых системах передачи различные воздействия на цифровой канал приводят к снижению основного качественного параметра — параметра ошибки в цифровом канале. Причины возникновения ошибок имеют аналоговую природу, так как связаны с интерференцией, затуханием в линии и различными аддитивными шумами

^ Основные источники ошибок в цифровом канале:искажения в канале, наличие импульсных помех, аддитивный шум в канале,затухание в линии. Как видно из рисунка 11, наличие искажений в канале может быть связано как с затуханием, так и с отражением сигнала.

Рисунок 11 – Основные источники ошибок в цифровом канале

^ Первый источник шумов — физически разрушенный кабель (например, разбитая пара), слишком малое поперечное сечение, большая распределенная емкость в кабеле

^ Второй источник шумов —интерферирующие импульсы или импульсные помехи в канале.

Источниками ошибок могут явиться силовые кабели, проложенные в непосредственной близости от линии связи, нарушение обвязки кабелей, наличие сигнализации по постоянному току.

^ Третий источник шумов— наличие аддитивных шумов различной природы

Источниками ошибки здесь могут быть нарушения балансировки кабеля, параметра скручивания витой пары, интерференция с различными радиочастотными и СВЧ-сигналами, сигналы вызова, нарушения полярности кабеля (перепутанные жилы, короткое замыкание между жилами и т.д.) Высокий уровень шумов может привести к значительному увеличению параметра ошибки.

^ Четвертый источник шумов — затухание в кабелях и линиях передачи, причем не только высокий уровень затухания, но и его неравномерная характеристика, которая приводит к появлению субгармоник, вносящих дополнительный аддитивный шум.

^ Внутренние источники ошибок в ЦСП:

различные нестабильности во внутренних цепях синхронизации цифровых устройств, дрейф в системе внутренней синхронизации устройства;
нестабильности, связанные с измерением характеристик компонентов со временем;
перекрестные помехи в цепях устройств;
нарушения в работе эквалайзеров и в процессах, связанных с неравномерностью АЧХ;
повышение порога по шуму, связанное с изменением параметров модулей устройств со временем.

Внешние источники ошибок в ЦСП

перекрестные помехи в каналах передачи;
джиттер в системе передачи;
электромагнитная интерференция (от машин, флуоресцентных ламп и т.д.);
вариации питания устройств;
импульсные шумы в канале;
механические повреждения, воздействие вибрации, плохие контакты;
деградация качественных параметров среды передачи (электрического или оптического кабеля, радиочастотного канала и т.д.);
глобальные нарушения, связанные с разрушением канала цифровой передачи

^ Основные параметры, измеряемые в бинарном цифровом канале

1. AS — availability seconds время готовности канала (с) — вторичный параметр, равный разности между общей длительностью теста и временем неготовности канала.

^ 2. AS (%) — availability seconds относительное время готовности канала — параметр, характеризующий готовность канала, выраженный в процентах. В отличие от AS, AS (%) является первичным параметром и входит в число основных параметров рекомендации G.821.

^ 3. ВВЕ — background block error блок с фоновой ошибкой — блок с ошибками, не являющийся частью SES, применяется при анализе ошибок по блокам. Является важным параметром, вошедшим в рекомендацию ITU-T G.826.

^ 5. ЕВ — error block число ошибочных блоков — параметр, используемый при анализе канала на наличие блоковых ошибок. Подсчитывается только во время пребывания канала в состоянии готовности.

^ 6. BBER — background block error rate , коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками — отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему количеству блоков в течение времени готовности канала за исключением всех блоков в течении SES. Является важным параметром, вошедшим в рекомендацию ITU-T G.826.

4. BIT или BIT ERR- bit errors число ошибочных битов — параметр, используемый при анализе канала на наличие битовых ошибок. Подсчитывается только во время пребывания канала в состоянии готовности.

7. BER или RATE — bit error rate частота битовых ошибок, коэффициент ошибок по битам -основной параметр в системах цифровой передачи, равный отношению числа битовых ошибок к общему числу бит, переданных за время проведения теста по каналу, находящемуся в состоянии готовности. При обнаружении десяти последовательных секундных интервалов, сильно пораженных ошибками (SES), анализатор переключается на подсчет времени неготовности канала. Измерения параметра BER универсальны в том смысле, что не требуют наличия цикловой и сверхцикловой структуры в измеряемом потоке, однако требуют передачи специальной тестовой последовательности и могут быть проведены только в случае полного или частичного отключения цифрового канала от полезной нагрузки.

^ 8. BLER — block error rate частота блоковых ошибок, коэффициент ошибок по блокам — редко применяемый на практике параметр, равный отношению числа ошибочных блоков данных к общему числу переданных блоков. Под блоком понимается заданное количество битов. Ошибочным блоком считается блок, содержащий хотя бы один ошибочный бит. Его целесообразно измерять только в тех сетях передачи данных, где информация передается блоками фиксированного размера, а параметр BLER является важной характеристикой канала с учетом кадровой (цикловой) структуры передачи.

^ 9. CLKSLIP или SLIP — clock slips число тактовых проскальзываний — параметр, характеризующийся числом синхронных управляемых проскальзываний, появившихся с момента начала теста. Проскальзыванием называется повторение или исключение группы символов в синхронной или плезиохронной последовательности двоичных символов в результате различия между скоростями считывания и записи в буферной памяти. Поскольку проскальзывание ведет к потери части информации, что в свою очередь ведет к потери цикловой синхронизации, на практике используются эластичные управляемые буферы с возможностью управления проскальзываниями. В этом случае проскальзывания называются управляемыми

10. CRC ERR — CRC errors число ошибок CRC — параметр ошибки, измеренный с использованием циклового избыточного кода (CRC), распространенный параметр определения ошибок реально работающего канала без его отключения и без передачи тестовой последовательности. Необходимым условием измерения параметра CRC является наличие механизма формирования кода в аппаратуре передачи

^ 11.CRC RATE — CRC errors rate частота ошибок CRC — показывает среднюю частоту ошибок CRC.

12.DGRM — degraded minutes число минут деградации качества — несколько временных интервалов продолжительностью 60 с каждый, когда канал находится в состоянии готовности, но BER=10~6. Ошибки во время неготовности канала не считаются, а интервалы по 60 с в состоянии готовности канала, пораженные ошибками несколько раз, суммируются.

^ 13. DGRM (%) — degraded minutes процент минут деградации качества — число минут деградации качества, выраженное в процентах по отношению ко времени, прошедшему с момента начала тестирования.

14. EFS — error free seconds время, свободное от ошибок (с) — один из первичных параметров, входящих в рекомендации G.821 и М.2100/М.550. Отражает время, в течение которого сигнал был правильно синхронизирован, а ошибки отсутствовали, т.е. общее время пребывания канала в состоянии безошибочной работы.

15.EFS (%) — error free seconds процент времени, свободного от ошибок (с) — то же, что и предыдущий параметр, только выраженный в процентах по отношению к общему времени с момента начала тестирования.

^ 16. ES — errors seconds длительность поражения сигнала ошибками, количество секунд с ошибками (с) ~ параметр показывает интервал времени поражения всеми видами ошибок в канале, находящемся в состоянии готовности.

^ Организация измерений с отключением канала

Для организации измерений с отключением канала используется генератор и анализатор тестовой последовательности, подключенные к разным концам цифрового канала (рис.12). Между генератором и анализатором тестовой последовательности существует синхронизация по тестовой последовательности, т.е. процедура, в результате которой анализатор имеет возможность предсказания следующего значения каждого принимаемого бита.

В практике используются два типа тестовых последовательностей — фиксированные и псевдослучайные последовательности (ПСП, PRBS — Pseudorandom Binary Sequence).

Фиксированными последовательностями являются последовательности чередующихся повторяемых комбинаций битов.

Рисунок 12 — Генератор псевдослучайной последовательности

Лекция 8.

Источник

Шаблон: Требует улучшения

В цифровой передаче , количество битовых ошибок является количеством принятых бит одного потока данных над каналом связи , которые были изменены из — за шум , помехи , искажений или битой синхронизацию ошибок.

Коэффициент ошибок в битах ( КОБ ) является количество битовых ошибок в единицу времени. Коэффициент ошибок по битам (также КОБ ) является количество битовых ошибок , деленное на общее число переданных битов в течение изучаемого промежутка времени. Коэффициент битовых ошибок является безразмерный показатель производительности, часто выражается в процентах .

Бит вероятность ошибки р е это среднее значение коэффициента ошибок по битам. Коэффициент ошибок бит можно рассматривать как приближенную оценку вероятности битовой ошибки. Эта оценка является точной в течение длительного промежутка времени и большого количества битовых ошибок.

пример

В качестве примера, предположим, что этот переданный последовательность битов:

0 1 1 0 0 0 1 0 1 1

и следующий принятый бит последовательности:

0 0 1 0 1 0 1 0 0 1,

Количество битовых ошибок (подчеркнутые биты), в данном случае, 3. КОБ 3 неправильные биты, разделенные на 10 переданных битов, что приводит к КОБ 0,3 или 30%.

Коэффициент пакетных ошибок

Коэффициент пакетных ошибок (PER) это число неправильно принятых пакетов данных , деленное на общее число принятых пакетов. Пакет объявляется неправильным , если по крайней мере один бит является ошибочным. Ожидаемое значение PER обозначается пакеты вероятности ошибки р р , что для длины пакета данных из N бит может быть выражен как

если предположить, что битовые ошибки не зависят друг от друга. Для малых вероятностей ошибок по битам и больших пакетов данных, это примерно

Аналогичные измерения могут быть выполнены для передачи кадров , блоков или символов .

Факторы, влияющие на BER

В системе связи, сторона приемника КОБ может зависеть от канала передачи шума , помех , искажений , бит синхронизации проблем, затухание , беспроводной многолучевого замирания и т.д.

КОБ может быть улучшена за счет выбора сильный уровень сигнала (если это не вызывает перекрестных помех и более битовых ошибок), путем выбора медленной и надежной модуляции схемы или линейное кодирование схемы, и путем применения канального кодирования схемы , такие как избыточные прямой коррекции ошибок кодов ,

КОБ передачи является количество обнаруженных битов , которые являются неправильными до коррекции ошибок, разделенных на общее количество переданных битов ( в том числе избыточных кодов ошибок). Информация КОБ , примерно равна вероятности ошибки декодирования , это число декодированных битов , которые остаются неправильно после коррекции ошибок, деленное на общее число декодированных битов (полезная информация). Обычно BER передачи больше информации BER. Информация BER зависят от силы коды коррекции ошибок вперед.

Анализ BER

BER может быть оценена с помощью стохастического ( Монте — Карло ) , компьютерное моделирование. Если простая передача модель канала и источник данных модель предполагается, КОБ также может быть вычислен аналитический. Примером такой исходной модели данных является Бернулли источником.

Примеры простых моделей каналов , используемых в теории информации являются:

Двоичный симметричный канал (используется при анализе вероятности ошибки декодирования в случае не-пульсирующих битовых ошибок на канале передачи)
Аддитивный белый гауссовский шум (AWGN) канал без выцветания.

Сценарий наихудшего случая является совершенно случайным канал, где шум полностью доминирует над полезным сигналом. Это приводит к передаче BER 50% ( при условии , что Бернулли двоичного источника данных и двоичный симметричный канал , как предполагается, смотри ниже).

Кривые коэффициента битовых ошибок для BPSK , QPSK , 8-PSK и 16-PSK, AWGN канала.

В канале с шумом, КОБ часто выражаются в виде функции нормализованной несущих к шуму меры обозначается отношение Eb / N0 , (энергия на битое отношение спектральной плотности мощности шума к), или Es / N0 (энергия на символ модуляции для спектральная плотность шума).

Например, в случае QPSK модуляции и канал АБГШ, КОБ в зависимости от Eb / N0 определяется по формуле:
.

Люди, как правило, построить кривые BER для описания характеристик цифровой системы связи. В оптической связи, КОБ (дБ) в зависимости от мощности Полученное (дБм) обычно используется; в то время как в беспроводной связи, используется КОБ (дБ) в зависимости от SNR (дБ).

Измерение коэффициента битовых ошибок помогает людям выбрать соответствующую форвардные коррекции ошибок коды. Поскольку большинство таких кодов исправления только битовым переворачиваются, но не битовые вставок или делеций битовых, то расстояние Хэмминга метрика является подходящим способом для измерения количества битовых ошибок. Многие ПИО кодеры также непрерывно измерять ток BER.

Более общий способ измерения количества битовых ошибок является расстояние Левенштейна . Измерение расстояния Левенштейн является более подходящим для измерения сырой характеристики канала перед тем кадровой синхронизации , а также при использовании коррекции кодов ошибок , предназначенных для коррекции битовых вставок и делеций битовых, таких как коды и коды маркеров водяных знаков.

Математический проект

КОБ является вероятностью битовой неправильной интерпретации из — за электрический шум . Учитывая биполярный NRZ передачи, мы имеем

для «1» и для «0». Каждый из и имеет период .

Зная , что шум имеет двустороннюю спектральную плотность ,

является

и это .

Возвращаясь к BER, у нас есть вероятность битовой неправильной интерпретации .

а также

где находится порог решения, устанавливается в 0 , когда .

Мы можем использовать среднюю энергию сигнала , чтобы найти окончательное выражение:

± §

Тест скорости битовых ошибок

БЕРТ или тест битовых ошибок представляет собой метод тестирования для цифровых схем связи , который использует заранее определенные шаблоны напряжения , состоящие из последовательности логических единиц и нулей , генерируемых с помощью генератора тестового шаблона.

БЕРТ , как правило , состоит из генератора тестового шаблона , и приемника , который может быть установлен в ту же схему. Они могут быть использованы в парах, с одной на каждом конце линии передачи, или по отдельности на одном конце с обратной петли на удаленном конце. Berts , как правило , автономные специализированные инструменты, но может быть персональным компьютером -На. При использовании, количество ошибок, если таковые имеются, подсчитывают и представлены в виде отношения , такие как 1 : 1000000, или 1 в 1e06.

Наиболее распространенные типы моделей БЕРТ напряжений

PRBS ( псевдослучайная двоичная последовательность ) — псевдослучайное двоичное секвенсер N битов. Эти модели последовательность используется для измерения джиттера и глаз маски TX-данные в электрических и оптических линиях передачи данных.
QRSS (квази источник случайного сигнала) — псевдослучайное двоичное секвенсор , который генерирует каждую комбинацию из 20-битового слова, повторяется каждые 1,048,575 слов, и подавляет последовательные нули , чтобы не более чем 14. Он не содержит последовательности с высокой плотностью, последовательностей с низкой плотностью, и последовательности , которые изменяются от низкого до высокого и наоборот. Эта модель также стандартная схема используется для измерения джиттера.
3 в 24 — шаблон содержит самую длинную цепочку последовательных нулей (15) с самой низкой плотностью из них (12,5%). Эта модель одновременно подчеркивает плотность минимальных единиц и максимальное количество последовательных нулей. Д4 формат кадра 3 в 24 может привести к D4 желтый сигнал тревоги для рамных схем в зависимости от выравнивания одного бита на кадр.
1: 7 — также упоминается как 1 в 8 . Она имеет только один один в качестве повторяющейся последовательности восемь бит. Эта модель подчеркивает плотность минимум одних 12,5% и должна быть использована при испытании объектов , установленные для B8ZS кодирования как 3 в 24 модели возрастает до 29,5% при преобразовании в B8ZS.
Мин / макс — шаблон быстрая последовательность изменяется от низкой плотности до высокой плотности. Наиболее полезным , когда подчеркивая ретранслятора ALBO функцию.
Все те (или знак) — шаблон состоит только из них. Эта картина заставляет ретранслятор потреблять максимальное количество энергии. Если DC ретранслятору регулируется должным образом, повторитель не будет иметь никаких проблем , передающие длинную последовательность из них. Этот шаблон следует использовать при измерении диапазона регулирования мощности. Неструктурированного шаблон все те , используется для обозначения АИС (также известный как голубой сигнал тревоги ).
Все нули — шаблон , состоящий из одних нулей. Он эффективен в поиске оборудования misoptioned для AMI , таких как волокно / радио мультиплексных входов низкоскоростных.
Переменный 0 и 1 — Шаблон , состоящий из чередующихся единиц и нулей.
2 в 8 — шаблон содержит максимум четырех последовательных нулей. Это не будет вызывать последовательность b8zs , потому что восемь последовательных нулей требуется , чтобы вызвать замену b8zs. Модель эффективна в поиске оборудования для misoptioned B8ZS.
Bridgetap — Мост краны в пределах диапазона может быть обнаружен с использованием ряда тестовых шаблонов с множеством единиц и нулей плотностей. Этот тест генерирует 21 тестовых шаблонов и работает в течение 15 минут. При возникновении ошибки сигнала, диапазон может иметь один или несколько мостов краны. Эта модель эффективна только для T1 пролетов , которые передают необработанный сигнал. Модуляция используется в HDSL пролетами сводит на нет способность Узоры bridgetap , чтобы раскрыть мостовые краны.
Multipat — Этот тест генерирует пять часто используемых тестовых шаблонов , чтобы позволить DS1 тестирование диапазона без необходимости выбора каждого тестового шаблона по отдельности. Шаблоны: все из них, 1: 7, 2 в 8, 3 в 24, и QRSS.
Т1-утраченныегодыздоровойжизнь и 55 ОКТЕТ — Каждая из этих моделей содержат пятьдесят пять (55), восемь битовые октеты данных в последовательности , которая быстро изменяется между низкой и высокой плотностью. Эти модели используются в основном , чтобы подчеркнуть ALBO и эквалайзер схемы , но они будут также стресс восстановления синхронизации. 55 ОКТЕТА имеет пятнадцать (15) последовательные нули и может быть использован только неструктурированным , не нарушая свои требования плотности. Для каркасных сигналов, схема Т1-ДАЛИ следует использовать. Обе модели заставит код b8zs в схемах опциях для B8ZS.

Тестер Уровень ошибок

Тестер битовых ошибок (БЕРТ), также известный как «бит коэффициент ошибок тестера»»или немного раствора тест коэффициента ошибок (Berts) является электронное контрольно — измерительное оборудование , используемое для проверки качества передачи сигнала отдельных компонентов или целых систем.

Основные строительные блоки BERT являются:

Шаблон генератор , который передает тестовый шаблон , определенный на DUT или тест — систему
Детектор ошибки подключен к DUT или тестовой системе, для подсчета ошибок, генерируемых DUT или тестовой системе
генератор тактовых сигналов для синхронизации генератора шаблона и детектора ошибок
Цифровой анализатор связи является необязательным для отображения передаваемого или принимаемого сигнала
Электрический-оптический преобразователь и оптико-электрический преобразователь для тестирования оптических сигналов связи

Смотрите также

пакет ошибок
Ошибочный второй
Витерби Rate Error

внешняя ссылка

QPSK BER для канала АБГША — онлайн эксперимент