Définition du Taux d’erreur binaire & Le tutoriel Comprend:
Bases du BER Test BER
Taux d’erreur binaire, le BER est utilisé comme paramètre important pour caractériser les performances des canaux de données.
Lors de la transmission de données d’un point à un autre, via une liaison radio / sans fil ou une liaison de télécommunication filaire, le paramètre clé est le nombre d’erreurs qui apparaîtront dans les données qui apparaissent à l’extrémité distante.
En tant que tel Taux d’erreur binaire, le BER est applicable à tout, des liaisons par fibre optique à l’ADSL, au Wi-Fi, aux communications cellulaires, aux liaisons IoT et bien d’autres.
Même si les liaisons de données peuvent utiliser des types de technologie très différents, les bases de l’évaluation du taux d’erreur binaire sont exactement les mêmes.
Taux d’erreur binaire, BER basics
Lorsque des données sont transmises via une liaison de données, il est possible que des erreurs soient introduites dans le système. Si des erreurs sont introduites dans les données, l’intégrité du système peut être compromise. En conséquence, il est nécessaire d’évaluer les performances du système, et le taux d’erreur binaire, BER, fournit un moyen idéal pour y parvenir.
Contrairement à de nombreuses autres formes d’évaluation, le taux d’erreur binaire, BER évalue les performances complètes d’un système, y compris l’émetteur, le récepteur et le support entre les deux. De cette façon, le taux d’erreur binaire, BER permet de tester les performances réelles d’un système en fonctionnement, plutôt que de tester les composants et d’espérer qu’ils fonctionneront de manière satisfaisante lorsqu’ils seront en place.
Taux d’erreur binaire Définition de BER
Comme son nom l’indique, un taux d’erreur binaire est défini comme le taux auquel des erreurs se produisent dans un système de transmission. Cela peut être directement traduit par le nombre d’erreurs qui se produisent dans une chaîne d’un nombre de bits indiqué. La définition du taux d’erreur binaire peut être traduite en une formule simple:
Si le milieu entre l’émetteur et le récepteur est bon et que le rapport signal sur bruit est élevé, le taux d’erreur binaire sera très faible – peut-être insignifiant et n’ayant aucun effet notable sur l’ensemble du système. Cependant, si du bruit peut être détecté, il est possible que le taux d’erreur binaire doive être pris en compte.
Les principales raisons de la dégradation d’un canal de données et du taux d’erreur binaire correspondant, BER est le bruit et les modifications du chemin de propagation (où des chemins de signal radio sont utilisés). Les deux effets ont un élément aléatoire, le bruit suivant une fonction de probabilité gaussienne tandis que le modèle de propagation suit un modèle de Rayleigh. Cela signifie que l’analyse des caractéristiques du canal est normalement effectuée à l’aide de techniques d’analyse statistique.
Pour les systèmes à fibre optique, les erreurs de bits résultent principalement d’imperfections dans les composants utilisés pour réaliser la liaison. Ceux-ci incluent le pilote optique, le récepteur, les connecteurs et la fibre elle-même. Des erreurs de bits peuvent également être introduites du fait de la dispersion optique et de l’atténuation qui peuvent être présentes. On peut également introduire du bruit dans le récepteur optique lui-même. Typiquement, il peut s’agir de photodiodes et d’amplificateurs qui doivent répondre à de très petites modifications et, par conséquent, il peut y avoir des niveaux de bruit élevés.
Un autre facteur contributif des erreurs de bits est toute gigue de phase qui peut être présente dans le système car cela peut modifier l’échantillonnage des données.
BER et Eb/No
Les rapports signal sur bruit et les chiffres Eb/No sont des paramètres plus associés aux liaisons radio et aux systèmes de communication radio. En ce sens, le taux d’erreur binaire, BER, peut également être défini en termes de probabilité d’erreur ou POE. Le déterminer, trois autres variables sont utilisées. Ce sont la fonction d’erreur, erf, l’énergie dans un bit, Eb et la densité spectrale de puissance de bruit (qui est la puissance de bruit dans une bande passante de 1 Hz), Non.
Il convient de noter que chaque type de modulation différent a sa propre valeur pour la fonction d’erreur. En effet, chaque type de modulation fonctionne différemment en présence de bruit. En particulier, les schémas de modulation d’ordre supérieur (par ex. 64QAM, etc.) qui sont capables de transporter des débits de données plus élevés ne sont pas aussi robustes en présence de bruit. Formats de modulation d’ordre inférieur (par exemple BPSK, QPSK, etc.) offrent des débits de données inférieurs mais sont plus robustes.
L’énergie par bit, Eb, peut être déterminée en divisant la puissance porteuse par le débit binaire et est une mesure d’énergie avec les dimensions des Joules. Non est une puissance par Hertz et donc cela a les dimensions de puissance (joules par seconde) divisées par secondes). En regardant les dimensions du rapport Eb / No, toutes les dimensions s’annulent pour donner un rapport sans dimension. Il est important de noter que le POE est proportionnel à Eb / No et constitue une forme de rapport signal sur bruit.
Il est possible de définir le taux d’erreur binaire en termes de probabilité d’erreur.
Où:
erf = fonction d’erreur
Eb = énergie dans un bit
No = densité spectrale de puissance (bruit dans une bande passante de 1 Hz).
Il est important de noter que Eb/ No est une forme de rapport signal sur bruit.
L’énergie par bit, Eb peut être déterminée en divisant la puissance porteuse par le débit binaire. En tant que mesure d’énergie, Eb a l’unité de Joules. No est une mesure de puissance (joules par seconde) par Hz (secondes), et par conséquent Eb / No est un terme sans dimension et peut être exprimé simplement comme un rapport.
Facteurs affectant le taux d’erreur binaire, BER
On peut voir en utilisant Eb / No, que le taux d’erreur binaire, BER peut être affecté par un certain nombre de facteurs. En manipulant les variables qui peuvent être contrôlées, il est possible d’optimiser un système pour fournir les niveaux de performance requis. Ceci est normalement entrepris dans les étapes de conception d’un système de transmission de données afin que les paramètres de performance puissent être ajustés aux étapes initiales du concept de conception.
- Interférence: Les niveaux d’interférence présents dans un système sont généralement définis par des facteurs externes et ne peuvent pas être modifiés par la conception du système. Cependant, il est possible de définir la bande passante du système. En réduisant la bande passante, le niveau d’interférence peut être réduit. Cependant, la réduction de la bande passante limite le débit de données qui peut être atteint.
- Augmenter la puissance de l’émetteur: Il est également possible d’augmenter le niveau de puissance du système de sorte que la puissance par bit soit augmentée. Cela doit être équilibré par rapport à des facteurs tels que les niveaux d’interférence avec les autres utilisateurs et l’impact de l’augmentation de la puissance de sortie sur la taille de l’amplificateur de puissance et la consommation d’énergie globale et la durée de vie de la batterie, etc.
- Réduire la bande passante: Une autre approche qui peut être adoptée pour réduire le taux d’erreur binaire consiste à réduire la bande passante. Des niveaux de bruit plus faibles seront reçus et, par conséquent, le rapport signal sur bruit s’améliorera. Là encore, il en résulte une réduction du débit de données réalisable.
- Modulation d’ordre inférieur: Des schémas de modulation d’ordre inférieur peuvent être utilisés, mais cela se fait au détriment du débit de données.
Il est nécessaire d’équilibrer tous les facteurs disponibles pour obtenir un taux d’erreur binaire satisfaisant. Normalement, il n’est pas possible d’atteindre toutes les exigences et certains compromis sont nécessaires. Cependant, même avec un taux d’erreur binaire inférieur à ce qui est idéalement requis, d’autres compromis peuvent être faits en termes de niveaux de correction d’erreur introduits dans les données transmises. Bien que plus de données redondantes doivent être envoyées avec des niveaux de correction d’erreur plus élevés, cela peut aider à masquer les effets des erreurs binaires qui se produisent, améliorant ainsi le taux d’erreur binaire global.
Le taux d’erreur binaire, paramètre BER est souvent cité pour de nombreux systèmes de communication et c’est un paramètre clé utilisé pour déterminer quels paramètres de liaison doivent être utilisés, de la puissance au type de modulation.
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