第七章 误码率的概率论

第七章误码率的概率论

7.1 介绍

作为数据传输超过中等，衰减，合并噪声，和抖动的来源的所有传输的比特，无论是在幅度和时间，接收曲解一些位值和他们错误地检测到这种程度的扭曲形状;也就是说，一些逻辑“的”逻辑“零”和“零”的逻辑“的一些逻辑检测。”在通信，误码传输的比特数的数量提供了一个度量性能通道，从发射到接收器。然而，这个度量需要澄清。例如，如果两个数据率是1和10 Gbit Mbit / s / s,10个错误在第二个意味着10/1,000,000(或10 - 5)和10/10,000,000,000(或10 - 9)错误。另外,10个错误1000000比特每秒传输意味着10错误为1 Mbit / s 率和100000错误以每秒10 Gbit / s的速度。

因此，这取决于性能限制设置为一个特定的应用，信道主要性能可能无法接收。因此，频率（或速度）比特的错误是非常关键的。虽然不可能预测如果某位将被接受或不正确的，它是可以预测的性能良好的信能通道的参数是众所周知的联系，以及统计行为（高斯，泊松噪声和抖动来源）。然后，发生错误位的频率和信号信噪比可以可靠地估计。我们已经无需定义所述的误比特率和误码率。它们是什么以及两者之间的区别是审查下一节。因此，一个传输信道模型。一个彻底的知识是需要的链接从发射机到接收机，包括传输介质和所有组成部分之间（图7.1），以及噪声的来源和抖动(包括线性和非线性得出交互)和激光和光电探测器的特点。

在前面的章节中，我们讨论了光源和接收器，介质损耗和增益，噪声和抖动。在本章中，我们的注意力都集中在这些有辱人格的来源如何影响一个二进制位的值改变，从“一”到“零”和“零”到“一。”我们估计错误的概率，并集成固态电路可以实现的，我们提供了一个估算方法，从而在每个端口的连续估计，并使繁琐的测量仪器只用于精密测试服务。

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图7.1信道模型从源到接收器之间的所有障碍，包括光纤损耗，非线性，主动/被动元件，和噪声和抖动来源。

误码率和光信号质量是模拟几个练习中使用的CD-ROM，伴随着这本书（这些演习的描述见附录B）。

7.2误比特率和误码率

在文献中，一遇到有些混乱的条件。第一个是误比特率，定义为所收到的比特错误在一个大型发送的比特数。另一方面是误比特率的比值定义为误比特的总比特传输在一个时间间隔。现在的条件，“比”本身是静态的，这并不意味着时间的条件，而“率”意味着时间。例如，10-11 性能目标误码率是指在100,000,000,000位，其中在1Gbit / s的100秒，待观察错误。与此相反，将采取相同的目标为40 Gbit / s的10-11位错误率2.5秒待观察。这一点是10-11本身并没有明确界定的性能度量除非比特率还指出，在这种情况下，误码率和误码率成为等同，因此，10-11指1位传输100,000,000,000位的错误的xGbit/ S，因此，误码率。正如我们已经讨论过，误码率的另一个后果是不同的时间间隔必须遵守的性能度量不同的比特率，如两个10和40 Gb / s的比特率（例如，10秒和2.5秒）。

另一个后果是，我们假设一个连续的数据流，如在同步通信。显然，在异步数据（数据包），可能有空闲时间（或闲置的数据包之间的数据包进行客户）或控制和维修数据。因此，误比特率的条件会更有意义，在这种情况下区分异步性质数据传输。在这种情况下，一个看起来把数据包计数总数和总错误位之比的计算。然而，即使在这种情况下的比特率的线（或传输介质）需要加以说明。*因此，虽然是一个很好的衡量信道误码率性能，这是表明了不表现在空闲时间，如果有突发错误，或者如果错误是随着时间正常分布。

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因此，一个已知的比特率，一个数字的计算误码位在很短的时间单位提供一个很好的衡量的误比特率（误码率）及其随时间变化。事实上，假设一个滑动时间窗口，通道的错误率和统计错误行为的更好的理解，比如误差分布和突发误码。事实上，大多数测量仪器的工作方式，使误比特率更有意义。

一个直接的方法来计算误码率是位错误检测和纠错码（EDC）的使用。然而，虽然经常因为其纠正功能使用的EDCs，他们也有自己的错误和局限性，他们需要长期的观测时间。在随后的章节中，我们将研究EDCs的。

在这一章中，我们审查的概率和统计错误位，我们估计的信噪比，品质因数，和奥伯。这些参数也很重要，不仅对整体质量信号，但也为表征的光学通道及其性能。

7.3定义

比特误差率的一个重要指标的性能表征传输通道。误码率性能指标适用于所有类型的传输媒体，渠道，和调制方法。媒体包括有线，大气，电离，几乎是免费的空间，和光纤。通道可以是单一，多频率，波长，时分多址，随机等。

调制方法包括电子，无线。光振幅调制，频移键控，相移键控，多层次的，和其他几个。因此，设备或电路所需的误比特率和通道特性为基础，复杂性，形式因素，精度，成本和服务或服务。

使用伪随机位序列（PRES）或位模式，由专门的工具生成的服务外的BER 测量。这样的伪随机模式最大序列长度为2N - 1，其中n是一个大的奇数（通常为21，虽然已指定其他长度）;随机性最大限度地减少数据扰频模式的干扰。在测量过程中的时间。根据测试通道服务中断。

在服务误码率测量使用错误检测/纠正（EDC）的已在实际数据流嵌入代码。这样的EDCs是循环冗余校验（CRC），奇偶校验，位交叉奇偶校验（BIP）观察。EDCs的检测在给的比特序列一个或多个错误。然而，EDCs的是能够检测和纠正的错误和自己的极限以上错误数量有限无法检测或更正;在后一类是突发错误超过EDC的限制。 EDCs的还需要长时间的误码率的计算时间。

估计误码率概率方法是另一种方法，可以用来服务，特别是在服务。这种方法，这将在本章进一步分析，提供定性的信噪比估计，Q因子，和误码率。我们将看到，这种方法估计通道性能 EDC的方法所需的时间相比在一段时间一。

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误码位在给定的比特序列，称为块，可以测量多种方式。标准提供了这些错误的几个定义：

·误码（电子束）是一块至少有一个错误位。

·误块率（误码率）是比块与至少一个位错误的总人数传输块在给定的时间间隔。小值，误块比与误比特率，对于具体的误差模型可以计算误码率的块差错率。

·误码秒（ES）是一秒钟的时间至少一个电子束。

·严重误码秒（SES）是一秒钟的时间，超过30%的块错误。

其中错误性能参数：

· 误码秒率（ESR），是在一个固定的测量时间间隔总可用时间秒ES比值。

· 严重差错秒率（SESR）是在一个固定的测量时间间隔总秒SES的比例。

标准还提供端到端的误差性能目标，充分说明这是超出我们的目的。这里的重点是认真考虑在所有类型的通信的误码率。

7.4光信噪比和光谱匹配

数额的光功率的噪声，混合与光功率信号指示信道传输特性。一个通道性能参数，在这种情况下使用的是比信号的均方根功率有效值噪声功率。这是被称为光信号噪声比（信噪比）。重要的是要注意到这两个光信号和噪声在这比需要分布在相同的频谱范围，而光学滤波器在接收机的需求相匹配的光谱范围的信号和噪声。噪声功率是成正比的滤波器带宽。噪声外光谱范围的信号和过滤器并不有助于信噪比的特定信号（图7.2）。当信号转换成电信号，然后这样条件的“光学”被丢弃，被认为是更通用的术语信号噪声比（SNR）。