误码率基础

误码率（Bit error rate, BER）是用于评估传输数字数据的系统的关键参数。

适用于误码率的系统包括无线数据链路，以及光纤数据系统、以太网或任何通过噪声、干扰和相位抖动可能导致数字信号退化的网络进行传输数据的系统。虽然这些系统的工作方式和误码率的影响方式有所不同，但误码率本身的基本原理仍然是相同的。

当数据通过数据链路传输时，存在误差被引入系统的可能性。如果在数据中引入错误，系统的完整性可能受到损害。因此，有必要对系统的性能进行评估，而误码率是实现这一目标的理想方法。

与许多其他评估方法不同，误码率评估系统的端到端性能，包括发射机、接收机和两者之间的传输介质。凭借这种方式，误码率使得运行中系统的实际性能可以被测试，而不是只测试系统组件部分并希望他们将在系统中运行正常。

误码率BER定义与基础

顾名思义，误码率被定义为传输系统中发生错误的比率。这可以直接转化成一个一定位数的字符串中出现的错误的个数。误码率的定义可以转化为一个简单的公式：

如果发射机和接收机之间的传输介质良好，信噪比很高，那么误码率将非常小，可能微不足道，对整个系统没有明显的影响，但是，如果可以检测到噪声，那么就有可能需要把误码率考虑进去。

数据信道的退化和对应的误码率的主要原因是，噪声和传播路径的变化（当使用无线传播路径时）。这两种影响对它们都有一个随机成分：当传播模型遵循瑞利模型时，遵循高斯概率函数的噪声。这意味着对信道特性的分析通常采用统计分析技术进行。

对于光纤系统，比特误差（误码）主要是由于构成链路的组件的缺陷所造成的。这些包括光驱动器、接收机、连接器和光纤本身。比特误差也可作为可能存在的光学色散和衰减的结果被引入。另外，光接收机本身也可能引入噪声。典型的可能是光电二极管（光探测器）和放大器，它们需要对非常小的变化作出响应，因此可能存在高噪声电平。

比特误差的另一个影响因素是系统中可能存在的任何相位抖动，因为这可能改变数据的采样。

误码率与Eb/No

信噪比SNR和Eb/No值是与无线链路和无线通信系统更相关的参数。在这方面，误码率BER，也可以定义为错误概率（probability of error）或POE。确定这一点，要使用其他三个变量。他们是误差函数--ERF，单个比特的能量--Eb，噪声功率谱密度（1Hz带宽时的噪声功率）-- No。

需要注意的是，每种不同类型的调制都有其自身的误差函数值。这是因为在噪声存在的情况下，每种调制方式都有不同的表现。特别是，能够实现更高数据速率的较高阶调制方式（如64QAM等）面对噪声存在的情况下鲁棒性不好。低阶调制方式（如BPSK、QPSK等）提供较低的数据速率，但鲁棒性较强。

每比特能量Eb，可以通过将载波功率除以比特率来确定，是以焦耳为尺寸对能量的度量。No是每赫兹功率，因此是功率（焦耳/秒）为尺寸除以秒。从尺寸比的角度来看Eb/No，所有尺寸都抵消了成为无量纲比。需要注意的是，POE与Eb/No成正比，是信噪比的一种形式。

影响误码率的因素

从使用Eb/No可以看出，误码率受多种因素的影响。通过操纵可以控制的变量，可以优化系统以提供所需的性能等级。这通常是在数据传输系统的设计阶段进行的，以便在初始设计概念阶段调整性能参数。

干扰：系统中存在的干扰电平一般由外部因素决定，不能通过系统设计改变。然而，设置系统的带宽是可能的。通过减少带宽可以降低干扰的水平。然而，减少带宽限制了可以实现的数据吞吐量。

增加发射机功率：也可以增加系统的功率电平，从而提高每比特的功率。这必须与包括对其他用户的干扰电平在内的因素相平衡，以及增加功率输出对功率放大器的大小和整体功耗和电池寿命等的影响。

低阶调制：可以使用低阶调制方案，但这是以牺牲数据吞吐量为代价的。

减少带宽：另一种可以用来降低误码率的方法是减少带宽。更低的噪声电平将被接收，因此信噪比将得到改善。这再次降低了可达到的数据吞吐量。

为了获得满意的误码率，必须平衡所有有效因素。通常不可能达到所有的要求，需要进行一些权衡。然而，即使误码率低于理想的要求，还可以在传输的数据中引入纠错级别。虽然需要发送更多的冗余数据并进行更高级别的纠错，但这有助于掩盖发生的任何比特错误的影响，从而提高整体误码率。

误码率BER是一个很好地标示了诸如无线或光纤系统等数据链路的性能的参数。在任何数据链路中感兴趣的主要参数之一是发生错误的数量，误码率是一个关键参数。对BER的了解还可以使链路的其他特性，如功率和带宽等进行定制，以获得所需的性能。

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