6.1.6. Методы вычисления параметров ошибок в цифровых каналах

Помимо технологии выбора тестовой последовательности и параметров измерений, которые могут значительно влиять на результаты измерений, рассмотрим еще один фактор, существенно влияющий на результаты измерений – способ подсчета результатов.

Как было рассмотрено выше, основными параметрами при измерении цифрового бинарного канала являются BIT ERR (количество ошибочных бит), BER (коэффициент ошибки по битам) и ES (количество секунд с ошибками). Все остальные параметры являются их производными. Выше описывалась технология подсчета BIT ERR. Рассмотрим теперь методы вычисления параметра BER и параметра ES.

1. Методы расчета параметра ber

Параметр BER считается основным параметром, измеряемым во всех цифровых каналах и системах. Известно, что параметр BER связан интегральным соотношением с функцией распределения вероятности возникновения ошибки в цифровом канале. Таким образом, параметр BER является наиболее распространенной статистической характеристикой качества канала. По отношению к измеряемым величинам он является вторичным и вычисляется на основании данных о количестве ошибок в принятой тестовой по­следовательности в период времени готовности канала (AS). Различают несколько способов расчета параметра BER по данным о количестве ошибок. Рассмотрим более подробно технологию подсчета ошибок.

Важным условием подсчета ошибок является наличие двух точек синхронизации измерений: 1-я точка, которая определяет начало измерения и 2-я точка – порог окончания измерения: время, при котором достигается заданный порог ошибки. В качестве порога окончания измерения принимается значение количества ошибочных бит равных 100. Выбор параметра BIT ERR = 100 основан на предположении нормального распределения возник­новения ошибок. В этом случае относительная погрешность измерений определяется так:

,

где N – количество принятых ошибок (BIT ERR).

Учитывая, что для большей части эксплуатационных измерений относительная погрешность в 10 % является вполне допустимой, в качестве границы интервала синхронизации может быть выбрано время с числом ошибок N = 100.

Таким образом, все время измерений разбивается на два интервала: от начала измерений до точки ERR = 100 и после этой точки. Соответственно различаются три метода подсчета BER, которые представлены на рисунке 6.8.

Рис.6.8. Методы подсчета ошибок параметра ВЕR

Первый метод основан на том, что подсчет ошибок и расчет отношения BER начинается после приема первых 100 ошибок. Тем самым гарантируется достаточно высокая точность измерения (лучше 10 %). Как недостаток следует отметить, что от начала измерения до получения результата необходимо некоторое (иногда достаточно большое) время.

Второй метод предполагает проведения подсчета ошибок и расчета BER сразу после начала измерения без привязки к количеству принятых битовых ошибок. В этом случае для обеспечения точности измерений, расчет должен проводиться после приема определенного количества бит (на рисунке обозначено 10⁶), а точность измерения определяется установленным пороговым значением количества принятых бит.

Обычно предполагается, что точность в этом случае на порядок хуже обратного значения количества принятых бит. Для примера, представленного на рисунке 6.8 точность измерения BER будет составлять 10^-5 (1,5610^-5). Особенностью данного метода является то, что он обеспечивает определенное время начала отображения результата измерений не связанное с количеством ошибок. С точки зрения алгоритма проведения эксплуатационных измерений по параметру ошибки, многие из которых носят иногда оценочный характер, такая методика подсчета является наиболее эффективной и получила широкое распространение.

Это связано с тем, что отношение вычисляется математически без указания точности измерений в каждый конкретный момент. Например, если прибор показывает BER = 10^-12, при общем коли-честве принятых битов 10⁸, то можно предположить, что значение измеренного параметра BER не хуже 10^-7, но не лучше чем 10^-8, поскольку этим значением ограничена точность измерения. В методе 1 такой ситуации не может возникнуть, поскольку измерение делается заведомо с точностью не менее 10 % .

Третий метод предусматривает вычисление BER точно после приема 100 ошибочных бит. Как видно, этот метод является модификацией 1-го метода. Он имеет недостатки по отображению результатов эксплуатационных измерений и затратам времени на ожидание результата. Данный метод в силу его простой реализации широко используется в некоторых типах тестеров.

Таким образом, наибольшее распространение в современной практике измерений получил и реализован во многих измерительных приборах второй метод, однако его применение затрудняет автоматический учет точности измерений, что является актуальным при проведении эксплуатационных измерений.