加快誤碼率測(cè)試的置信度和精度估算方法

在無(wú)線系統(tǒng)誤碼率測(cè)試中，通過(guò)在測(cè)試前進(jìn)行置信度和精度估算，可以提高測(cè)試結(jié)果的可靠性并縮短測(cè)試時(shí)間，本文介紹加快誤碼率測(cè)試的置信度和精度估算方法。

大多數(shù)工程技術(shù)人員對(duì)于術(shù)語(yǔ)“誤碼率”(誤碼率)及相關(guān)測(cè)試非常熟悉。誤碼率測(cè)試本質(zhì)上就是輸出一個(gè)已知的數(shù)據(jù)位流給被測(cè)設(shè)備，然后捕獲并分析從被測(cè)設(shè)備返回的數(shù)據(jù)流。為了使不同儀器有相同的測(cè)試結(jié)果，常常應(yīng)用一種特別的偽隨機(jī)序列，這是一種源于通訊工業(yè)定義的標(biāo)準(zhǔn)。

在當(dāng)今通訊世界中，電話與諸如無(wú)線數(shù)據(jù)等其它工業(yè)普遍受到關(guān)注。無(wú)線通訊自身充滿變化，并包含了許多分支技術(shù)，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通訊、衛(wèi)星通訊、無(wú)線電頻率廣播和手機(jī)的“雙向”通訊。

幾個(gè)不同于誤碼率測(cè)試的儀表進(jìn)入了各種技術(shù)領(lǐng)域，用于測(cè)量相關(guān)系統(tǒng)或部件的性能。如協(xié)議分析儀，是一種專用的測(cè)試手段，不具有通用性，但可以簡(jiǎn)潔而有效地測(cè)試誤碼率。

而且，工程師們?cè)O(shè)計(jì)無(wú)線系統(tǒng)時(shí)，需要一種快速、精確的方法模擬基本的無(wú)線通訊通道干擾(如噪聲和衰減)并驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在這種環(huán)境下的性能。評(píng)價(jià)一套獨(dú)特的無(wú)線系統(tǒng)是非常復(fù)雜的工作，如果把所有當(dāng)今使用的數(shù)字調(diào)制方案都考慮上就尤其復(fù)雜。

對(duì)于無(wú)線系統(tǒng)，不但需要測(cè)試誤碼長(zhǎng)度，而且要關(guān)注什么樣的背景噪聲造成了如此多的誤碼。因此，無(wú)線測(cè)試通常要求評(píng)價(jià)誤碼率與不同水平的模擬背景噪聲對(duì)應(yīng)關(guān)系，噪聲由Eb/No(每位能量比噪聲密度)或者位信噪比表示。

應(yīng)用AWGN(附加白高斯噪聲)到無(wú)線設(shè)備中，可以產(chǎn)生表示“BER - Eb/No“曲線：通常叫瀑布曲線(water curves)。瀑布曲線表示了誤碼率BER與不斷降低的背景噪聲之間的關(guān)系。瀑布曲線圖是最終測(cè)試結(jié)果，是比較無(wú)線系統(tǒng)性能的重要因素。

負(fù)責(zé)任的工程師，他們最直接的目標(biāo)是有效地產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果，并進(jìn)行可信的比較。因此，理解噪聲干擾的可能分布可以有效地執(zhí)行測(cè)試工作。簡(jiǎn)單地說(shuō)，他可以在可接受的測(cè)試時(shí)間和期望的置信水平和精度水平之間作出折衷選擇。當(dāng)測(cè)試完成，測(cè)試的置信度和精度可應(yīng)用到瀑布曲線，因此這條曲線可用于可信的定量比較。

本文通過(guò)分析此類測(cè)試所面臨的問(wèn)題，詳細(xì)描述了當(dāng)今測(cè)試的需求，同時(shí)闡述了Fastbit FB100A誤碼率測(cè)試儀和FB200A噪聲發(fā)生和通道干擾模擬器作為測(cè)試測(cè)量?jī)x器的重要性能。

一個(gè)通訊通道模型

在所有實(shí)際案例中，無(wú)線通訊系統(tǒng)可以劃分為一些簡(jiǎn)單的模塊。我們給出這個(gè)模型的框圖，并解釋FB100A誤碼測(cè)試儀如何進(jìn)行測(cè)試。信息的來(lái)源是一個(gè)人在講話或是一串字符。傳感器將此信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)或處理器可處理的電信號(hào)。這種基本的形式就是位或二進(jìn)制數(shù)字。

顯然，一串未定義的數(shù)據(jù)流并不能代表信息的傳送。還需要一套規(guī)則，將基本的可識(shí)別語(yǔ)音詞匯或字符串轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的數(shù)據(jù)流。這是源編碼器的基本功能，也是通常無(wú)線通訊工程師工作的起點(diǎn)。

一旦工程師知道了信息的類別和形式(即信息源和源編碼的方法)，他就要估算傳送通道所傳送的信息可能受到損害以及損害的程度。這就是誤碼測(cè)試優(yōu)于其它測(cè)試方法的地方。簡(jiǎn)而言之，工程師的工作是為給定的通信通道的信息源測(cè)量誤碼或誤碼率，并為電路設(shè)計(jì)合適的編碼/解碼器和調(diào)制/解調(diào)器，或想辦法減少這些誤碼。

誤碼率測(cè)試和FB100A儀表

用于無(wú)線數(shù)據(jù)通訊測(cè)試的Fastbit系列產(chǎn)品支持串行和并行通訊、可編寫4M字節(jié)數(shù)據(jù)字流、附加4M字節(jié)可編寫的內(nèi)存用于打包數(shù)據(jù)或幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。 FB100A為研發(fā)工程師設(shè)計(jì)，它不適用于低端誤碼測(cè)試和野外協(xié)議分析驗(yàn)證。FB100A中中包含的功能，如測(cè)試包和幀誤碼的測(cè)試能力、用于定義和分析長(zhǎng)序列的大內(nèi)存空間，使得它不能與低端的BER測(cè)試設(shè)備進(jìn)行價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)。FB100A的可編程能力使得它對(duì)研發(fā)工程師非常有價(jià)值，因?yàn)樗槐幌薅ㄔ谀骋惶囟▍f(xié)議。FB100A并不是設(shè)計(jì)用來(lái)替代某一專用試驗(yàn)室協(xié)議分析儀，也不能替代昂貴的、高速(Gbs)的(例如SONET系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室所需的)誤碼測(cè)試。FB100A 可提供100Mbs的串行數(shù)據(jù)流和高達(dá)160Mbs的并行數(shù)據(jù)流。因此FB100A是那些需要靈活性和高性能但預(yù)算緊張的實(shí)驗(yàn)室工程師們的理想選擇。

多數(shù)低端誤碼測(cè)試儀只把數(shù)據(jù)流發(fā)生器作為從屬功能，即使有內(nèi)存也很小-只能用于PRBS(偽隨機(jī)碼)串行數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生和分析。多數(shù)協(xié)議分析儀正如它的名字- 只能產(chǎn)生和分析某一特定的序列。FB100A在這方面提供了杰出的性能，無(wú)論用戶自定義的序列，還是儀器提供的各種標(biāo)準(zhǔn)PRBS序列，它的 INSTALOK同步技術(shù)可提供數(shù)據(jù)位流的快速同步和誤碼分析。

FB100A獨(dú)有的INSTALOK技術(shù)包含了快速的兩步處理，無(wú)論P(yáng)RBS數(shù)據(jù)流是否被植入幀結(jié)構(gòu)的有效載荷，都可提供特殊幀結(jié)構(gòu)頭部同步和快速PRBS數(shù)據(jù)流同步。而且，PRBS數(shù)據(jù)流將在第一個(gè)幀結(jié)構(gòu)頭部終點(diǎn)(即第一幀有效載荷的起點(diǎn))開(kāi)始，在幀結(jié)構(gòu)有效載荷終點(diǎn)終止，使得下一幀結(jié)構(gòu)頭部無(wú)縫地連續(xù)發(fā)射，然后在這一幀的有效載荷部分繼續(xù)從上次終止點(diǎn)傳送 PRBS序列。這樣，完整的PRBS序列可以在幀結(jié)構(gòu)中被傳送，完全沒(méi)有早期的BER測(cè)試中的限制。因此，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的設(shè)置和測(cè)試，避免了其它儀器遇到的復(fù)雜問(wèn)題，如設(shè)計(jì)和加裝外部邏輯電路或子系統(tǒng)等。

FB100A的INSTALOK技術(shù)另一個(gè)獨(dú)有的功能是它提供字(字節(jié)寬度的信息)和字塊誤碼率測(cè)試。當(dāng)字代表幀結(jié)構(gòu)頭部，在頭部中的所有位都被忽略，從而可以模擬協(xié)議中幀結(jié)構(gòu)頭部masking功能。在并行數(shù)據(jù)傳輸中，字的每一位可以被編程并看作一個(gè)單獨(dú)的通道，誤碼測(cè)試可針對(duì)字或8個(gè)通道中的任意一個(gè)。因此，無(wú)論被分析的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)位流、字節(jié)寬度的字、字塊還是幀和幀結(jié)構(gòu)頭部，都可進(jìn)行全面和精確的誤碼率測(cè)試。