Bit Fehler Rate Definition & Tutorial Enthält:
BER grundlagen BER prüfung
Bit Fehler Rate, BER ist verwendet als ein wichtiger parameter in charakterisierung der leistung von daten kanäle.
Bei der Übertragung von Daten von einem Punkt zu einem anderen, entweder über eine Funk- / Funkverbindung oder eine kabelgebundene Telekommunikationsverbindung, ist der Schlüsselparameter, wie viele Fehler in den Daten erscheinen, die am entfernten Ende erscheinen.
Als solche Bit Fehler Rate, BER ist anwendbar auf alles von fiber optic links, zu ADSL, Wi-Fi, cellular kommunikation, IoT links und viele mehr.
Auch wenn die Datenverbindungen sehr unterschiedliche Technologien verwenden können, sind die Grundlagen der Bewertung der Bitfehlerrate genau gleich.
Bitfehlerrate, BER basics
Wenn Daten über eine Datenverbindung übertragen werden, besteht die Möglichkeit, dass Fehler in das System eingeführt werden. Wenn Fehler in die Daten eingeführt werden, kann die Integrität des Systems beeinträchtigt werden. Infolgedessen ist es notwendig, die Leistung des Systems zu bewerten, und die Bitfehlerrate BER bietet eine ideale Möglichkeit, dies zu erreichen.
Im Gegensatz zu vielen anderen Formen der Beurteilung, Bitfehlerrate, BER bewertet das volle Ende Leistung eines Systems einschließlich des Senders zu beenden, Empfänger und das Medium zwischen den beiden. Auf diese Weise ermöglicht die Bitfehlerrate, BER, die tatsächliche Leistung eines Systems im Betrieb zu testen, anstatt die Komponenten zu testen und zu hoffen, dass sie zufriedenstellend funktionieren, wenn sie vorhanden sind.
Bitfehlerrate BER Definition
Wie der Name schon sagt, ist eine Bitfehlerrate definiert als die Rate, mit der Fehler in einem Übertragungssystem auftreten. Dies kann direkt in die Anzahl der Fehler übersetzt werden, die in einer Zeichenfolge einer angegebenen Anzahl von Bits auftreten. Die Definition der Bitfehlerrate kann in eine einfache Formel übersetzt werden:
Wenn das Medium zwischen Sender und Empfänger gut ist und das Signal-Rausch-Verhältnis hoch ist, ist die Bitfehlerrate sehr gering – möglicherweise unbedeutend und hat keinen merklichen Einfluss auf das Gesamtsystem.
Die Hauptgründe für die Verschlechterung eines Datenkanals und die entsprechende Bitfehlerrate, BER ist Rauschen und Änderungen an dem Ausbreitungspfad (wo Funksignalpfade verwendet werden). Beide Effekte haben ein zufälliges Element, wobei das Rauschen einer Gaußschen Wahrscheinlichkeitsfunktion folgt, während das Ausbreitungsmodell einem Rayleigh-Modell folgt. Dies bedeutet, dass die Analyse der Kanaleigenschaften normalerweise unter Verwendung statistischer Analysetechniken durchgeführt wird.
Bei Glasfasersystemen resultieren Bitfehler hauptsächlich aus Unvollkommenheiten in den Komponenten, die zur Herstellung der Verbindung verwendet werden. Dazu gehören der optische Treiber, Empfänger, Anschlüsse und die Faser selbst. Bitfehler können auch als Folge von optischer Dispersion und Dämpfung, die vorhanden sein können, eingeführt werden. Auch Rauschen kann in den optischen Empfänger selbst eingebracht werden. Typischerweise können dies Photodioden und Verstärker sein, die auf sehr kleine Änderungen reagieren müssen und infolgedessen hohe Rauschpegel vorhanden sein können.
Ein weiterer Faktor für Bitfehler ist ein Phasenjitter, der im System vorhanden sein kann, da dies die Abtastung der Daten verändern kann.
BER und Eb / No
Signal-Rausch-Verhältnisse und Eb / No-Werte sind Parameter, die eher mit Funkverbindungen und Funkkommunikationssystemen verbunden sind. Dabei kann die Bitfehlerrate, BER, auch über die Fehlerwahrscheinlichkeit oder POE definiert werden. Um dies zu bestimmen, werden drei weitere Variablen verwendet. Sie sind die Fehlerfunktion, erf, die Energie in einem Bit, Eb, und die Rauschleistungsspektraldichte (die die Rauschleistung in einer Bandbreite von 1 Hz ist), Nr.
Es ist zu beachten, dass jede andere Modulationsart ihren eigenen Wert für die Fehlerfunktion hat. Dies liegt daran, dass jede Art von Modulation in Gegenwart von Rauschen unterschiedlich funktioniert. Insbesondere Modulationsschemata höherer Ordnung (z.B. 64QAM usw.), die höhere Datenraten übertragen können, sind bei Rauschen nicht so robust. Modulationsformate niedrigerer Ordnung (z.B. BPSK, QPSK, etc.) bieten niedrigere Datenraten, sind aber robuster.
Die Energie pro Bit, Eb, kann durch Division der Trägerleistung durch die Bitrate bestimmt werden und ist ein Maß für die Energie mit den Abmessungen von Joule. Nein ist eine Leistung pro Hertz und daher hat dies die Dimensionen der Leistung (Joule pro Sekunde) geteilt durch Sekunden). Betrachtet man die Dimensionen des Verhältnisses Eb / No, heben sich alle Dimensionen auf, um ein dimensionsloses Verhältnis zu erhalten. Es ist wichtig zu beachten, dass POE proportional zu Eb / No ist und eine Form des Signal-Rausch-Verhältnisses darstellt.
Es ist möglich, die Bitfehlerrate in Form einer Fehlerwahrscheinlichkeit zu definieren.
Wobei:
erf = Fehlerfunktion
Eb = Energie in einem Bit
No = Leistungsspektraldichte (Rauschen in 1 Hz Bandbreite).
Es ist wichtig zu beachten, dass Eb / No eine Form des Signal-Rausch-Verhältnisses ist.
Die Energie pro Bit, Eb kann durch Division der Trägerleistung durch die Bitrate bestimmt werden. Als Energiemaß hat Eb die Einheit Joule. Nein ist ein Maß für die Leistung (Joule pro Sekunde) pro Hz (Sekunden), und infolgedessen ist Eb / No ein dimensionsloser Term und kann einfach als Verhältnis ausgedrückt werden.
Faktoren, die die Bitfehlerrate beeinflussen, BER
Aus der Verwendung von Eb / No ist ersichtlich, dass die Bitfehlerrate, BER kann durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst werden. Durch die Manipulation der Variablen, die gesteuert werden können, ist es möglich, ein System zu optimieren, um die erforderlichen Leistungsniveaus bereitzustellen. Dies wird normalerweise in den Entwurfsphasen eines Datenübertragungssystems vorgenommen, so dass die Leistungsparameter in den ersten Entwurfskonzeptionsphasen angepasst werden können.
- Interferenz: Die in einem System vorhandenen Interferenzpegel werden im Allgemeinen durch externe Faktoren festgelegt und können nicht durch das Systemdesign geändert werden. Es ist jedoch möglich, die Bandbreite des Systems einzustellen. Durch die Reduzierung der Bandbreite kann der Störpegel reduziert werden. Die Reduzierung der Bandbreite begrenzt jedoch den erreichbaren Datendurchsatz.
- Senderleistung erhöhen: Es ist auch möglich, den Leistungspegel des Systems zu erhöhen, so dass die Leistung pro Bit erhöht wird. Dies muss gegen Faktoren wie die Interferenzpegel für andere Benutzer und die Auswirkungen der Erhöhung der Ausgangsleistung auf die Größe des Leistungsverstärkers und den Gesamtstromverbrauch und die Akkulaufzeit usw. abgewogen werden.
- Bandbreite reduzieren: Ein weiterer Ansatz zur Reduzierung der Bitfehlerrate ist die Reduzierung der Bandbreite. Es werden geringere Rauschpegel empfangen und daher verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis. Dies führt wiederum zu einer Verringerung des erreichbaren Datendurchsatzes.
- Modulation niedrigerer Ordnung: Modulationsschemata niedrigerer Ordnung können verwendet werden, dies geht jedoch zu Lasten des Datendurchsatzes.
Es ist notwendig, alle verfügbaren Faktoren auszugleichen, um eine zufriedenstellende Bitfehlerrate zu erreichen. Normalerweise ist es nicht möglich, alle Anforderungen zu erfüllen, und es sind einige Kompromisse erforderlich. Allerdings können auch bei einer Bitfehlerrate unterhalb der idealerweise erforderlichen Bitrate weitere Kompromisse hinsichtlich der in die zu übertragenden Daten eingebrachten Fehlerkorrekturniveaus getroffen werden. Obwohl mehr redundante Daten mit höherer Fehlerkorrektur gesendet werden müssen, kann dies dazu beitragen, die Auswirkungen auftretender Bitfehler zu maskieren und dadurch die Gesamtbitfehlerrate zu verbessern.
Der Parameter Bitfehlerrate, BER, wird häufig für viele Kommunikationssysteme angegeben und ist ein Schlüsselparameter, der bei der Bestimmung der zu verwendenden Verbindungsparameter verwendet wird, von der Leistung bis zum Modulationstyp.
Weitere wichtige Radiothemen:
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