淺談數(shù)字通信系統(tǒng)中誤碼率的估計方法

成思豪

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術學院，天水 741025）

目前，信息化的數(shù)字通信系統(tǒng)中，常常被用作于測試和驗證設備的誤碼率指標，要想達到準確的測試結果，首要的是必須經(jīng)過多次的試驗，依據(jù)統(tǒng)計置信度的原理，通過對數(shù)字系統(tǒng)和元件的誤碼率的具體指標進行驗證，待結果符合規(guī)定標準時，即可進行精度和時間上的測量。

1 誤碼率規(guī)范

數(shù)字通信系統(tǒng)之中的誤碼率可以理解為任意的比特數(shù)據(jù)在接受之后所出現(xiàn)的錯誤概率估算。以發(fā)射“1”而收到“0”的回復的概率為例，在實際的操作過程中，對一定值的比特數(shù)據(jù)進行發(fā)送，借助系統(tǒng)被接收端接受之后，在接收端處所接收到的比特數(shù)量值和總共發(fā)送的比特數(shù)量之間的比值就是誤碼率。通常意義上，誤碼率估計值的質量會因為比特數(shù)的變大而進行變化。根據(jù)極限理論，一旦發(fā)送出去的比特數(shù)趨于無限狀態(tài)時，誤碼率就會出現(xiàn)真正出現(xiàn)錯誤概率的估計。比特流的順序不同在通過傳輸系統(tǒng)時，會有一定出現(xiàn)不同數(shù)量的比特誤差的概率。例如，一個包括連續(xù)的相同位的長串的碼型，很可能會存在大量的低頻分量，但是此低頻分量會有超出系統(tǒng)通頻帶的情況，間接能夠導致信號確定性的抖動和失真狀況，此類碼型所造成的有關影響會造成比特誤差狀況的概率，只不過是或低或高，需要用不同的碼型對誤碼率進行一系列的評估，但是出現(xiàn)不同結果的可能性很高，所以將特定碼型和誤碼率規(guī)格及其評估測試相聯(lián)系在一起的作用是很有價值的。

2 用置信度概念評估質量

在一個設計相對比較完整的系統(tǒng)中，誤碼率的性能會受到隨機噪聲以及不規(guī)律抖動的約束，而受到一定情況下的限制，比特錯誤的發(fā)生在正常情況下都是不規(guī)律的、隨機的、在預期之外的，比特錯誤有可能會聯(lián)系在一起也有可能相分離，在一定的情況之下，系統(tǒng)中的全部生命周期內部可能發(fā)生的錯誤值是一個不能進行準確運算的不確定變量。所以，在一個成功的誤碼率測試背后需要進行反復多次的測試，而且在測試中，相關人員必須要能接受與最佳測試結果相比稍有缺陷的結果。根據(jù)總傳輸比特數(shù)量的增長，相應的會帶動誤碼率評估質量的提升，對具體傳輸比特數(shù)值的數(shù)量，需要借助統(tǒng)計學中的置信度來對此問題進行解決。根據(jù)統(tǒng)計學，誤碼率的置信度可以理解為，當N 個正處于傳輸狀態(tài)中的比特中有可能會出現(xiàn)E 個錯誤，某個確定的比值R 的可能性會大于“真”誤碼率[1]。

3 加速測試效率

無論是擁有高置信度還是低誤碼率的測試都有可能持續(xù)很長時間，尤其是在慢數(shù)據(jù)速率的系統(tǒng)，例如，用一個622Mb/s 系統(tǒng)中的10-12誤碼率和置信度高達99%的測試，可以推算出一個4.61×1012個無誤碼數(shù)據(jù)，根據(jù)公式運算可以得出一個兩小時的測試時間，在兩個小時的時間基礎上還可以進行縮短，通常較為普遍的方式是在測試的過程中加入已知的一定數(shù)量的信噪比降低，在測試的結果中會得到大量的誤碼，促使誤碼率的狀況出現(xiàn)混亂，以此可以到達快速測量的目的。一旦明確信噪比和誤碼率之間的比值，就可以在變差的誤碼率測試結果中推算出估計的誤碼率。此方法的運用的基礎原理是假定系統(tǒng)中促成誤碼的關鍵原因是因為接收器輸入端的高斯噪聲。信噪比與誤碼率之間的聯(lián)系可以依據(jù)高斯統(tǒng)計學中推算出來，在大量的通信教材當中都有具體的方法，信噪比與誤碼率之間的聯(lián)系在現(xiàn)在還沒有具體的解析，只能依據(jù)數(shù)值積分的分析從而得出結論。在較為常用的計算方法是在表格軟件中運用標準正態(tài)分布函數(shù)NORMSDIST 進行求解運算，具體的信噪比和誤碼率之間的聯(lián)系可以根據(jù)BER=1-NORMSDIST（SNR/2）的公式進行運算[2]。

根據(jù)此例子還能用來對加速測試的解析，在此例子中，622Mb/s 系統(tǒng)10-12誤碼率和99%置信度測試要消耗兩個小時，在被測的通信系統(tǒng)中，依據(jù)信號通道的發(fā)送器和接收器的中間放置一個衰減器，因為在接收器的輸入端前信號衰弱，噪聲的關鍵性來源在于接收器的輸入端這一前提，所以只對信號進行減弱并沒有降低噪聲，造成信噪比值也被降低至了同種程度。在此例子中，運用14.3%的降低將信噪比從14降低至12，相對應的誤碼率也變?yōu)?0-9當誤碼率10-9降低99%的置信度會發(fā)送4.61×10-9比特，與原值相比較縮減了1000倍，僅僅需要7.41s，所以當衰減器僅僅只消耗7.41s 測試無誤碼，運用外推法，便可以確定衰減器被去掉之后，誤碼率將為10-12。采用減少信噪比之后，利用外推法縮減測試的時間是有代價的，會造成外推后的置信度降低，外推距離變大，置信度的降低變得越來越明顯。根據(jù)此案例，可以得出信噪比應被降低到盡可能小的狀態(tài)，方便達到一個具體的測試時間，并要及時明確外推法會減少置信度的現(xiàn)象。此外，在對其進行測量時，要對整個運算的過程及其的精準，四舍五入和測量等誤差被引入進行外推過程中會被放大。

4 結束語

本文采用將統(tǒng)計置信度引入到數(shù)字通信系統(tǒng)中誤碼率的測量中，能夠在精確精度和測試時間上進行運算，特別是誤碼率指標一般僅需要演算是否適合某項規(guī)定，整個過程不會過多對測量結果進行依賴，所以應用統(tǒng)計置信度對數(shù)字通信系統(tǒng)中誤碼率進行估計是比較適合的方法。