Aeroflex Fastbit
误码率分析仪 – 无线数字通讯测试设备
大多数工程技术人员对于术语“误码率”（BERT）及相关测试非常熟悉。误码率测试本质上就是输出一个已知的数据位流给被测设备，然后捕获并分析以被测设备返回的数据流。为了使不同仪器有相同的测试结果，常常应用一种特别的伪随机序列，这是一种源于通讯行业定义的标准。
几个不同于BERT测试的仪表进入了各种技术领域，用于测量相关系统或部件的性能。如协议分析仪，是一种专用的测试手段，不具有通用性，但可以简捷而有效地测试误码率。
而且，工程师们设计无线系统时，需要一雒快速、精确的方法模拟基本的无线通讯通道干扰（如噪声和衰减）并验证所设计的产品在这种餮境下的性能。评价一套独特的无线系统是非常复杂的工作，而如果把所有当今使用的数字调制方案都考虑上就更复杂了。
对于无线系统，不但需要测试误码长度，而且要关注什么样的背景噪声造成了如此多的误码。因此，无线测试通常要求评价误码率与不同水平的模拟背景噪声对应联系，噪声由Eb/No(每位能量比噪声密度)或者‘bit SNR’(即位信噪比) 表示。
应用AWGN（附加白高斯噪声）到无线设备中，可以产生表示‘BER – Eb/No’曲线：通常叫瀑布曲线（water curves）。瀑布曲线表示了误码率BER与不断降低的背景噪声之间的关系。瀑布曲线图是最终测试结果，是比较无线系统性能的重要因素。
负责任的工程师，他们最直接的目标是有效地产生测试结果，并进行可信的比较。因此，理解噪声干扰的可能分怖可以有效地执行测试工作。简单地说，他可以在可接受的测试时间和期望的置信水平和精度水平之间作出选择。当测试完成，测试的置信度和精度可应用到瀑布曲线，因此这条曲线可用于可信的定量比较。
这篇文章，通过分析此类测试所面对的问题，详细描述了当今测试的需求，同时阐述了Fastbit FB100A误码率测试仪和FB200A噪声发生和通道干扰模拟器作为测试测量仪器的重要性能。
一个通讯通道模型
误码率测试和FB100A仪表
Aeroflex用于无线数据通讯测试的Fastbit系列产品是理想的仪表，用于工作在通用无线通讯领域的研发工程师，无论他们是设计或评价各种不同数字调制方式，还是设计各种不同调制器和接收机。不论是哪种情况，他们都会感到很多便利之处，因为这一产品同时支持串行和并行通讯、可编写4M字节数据字流、附加4M字节可编写的内存用于打包数据或框架结构数据。
FB100A为研发工程师设计，它不适用于低端误码测试和野外协议分析验证。FB100A中包含的功能，如测试‘包裹’和‘框架’误码的测试能力、用于定义和分析长序列的大内存空间，使得它不能与低端的BER测试设备进行价格上的竞争。FB100A的‘可编程’能力使得它对研发工程师非常有价值，因为它不被限定在某一特定协议。FB100A并不是设计用来替代某一特用试验室协议分析仪，也不能替代昂贵的、高速（Gbs）的（例如SONET系统开发实验室所需的）误码测试。FB100A
可提供100Mbs的串行数据流和高达160Mbs的并行数据流。因此FB100A是那些需要灵活性和高性能但预算紧张的实验室工程师们的理想选择。
多数低端误码测试仪只把数据流发生器作为从属功能，即使有内存也很小-只能用于PRBS（伪随机码）串行数据流的产生和分析。多数协议分析仪正如它的名字-只能产生和分析某一特定的序列。FB100A在这方面提供了杰出的性能，无论用户自定义的序列，还是仪器提供的各种标准PRBS序列，它的INSTALOKTM同步技术可提供数据位流的快速同步和误码分析。
FB100A独有的INSTALOKTM技术包含了快速的两步处理，无论PRBS数据流是否被植入框架结构的有效载荷，都可提供特殊框架结构头部同步和快速PRBS数据流同步。而且，PRBS数据流将在第一个框架结构头部终点（即第一框架有效载荷的起点）开始，在框架结构有效载荷终点终止，使得下一框架结构头部无缝地连续发射，然后在这一框架的有效载荷部分继续以上次终止点传送PRBS序列。这样，完整的PRBS序列可以在框架结构中被传送，完全没有早期的BER测试中的限制。因此，实现了简单的设置和测试，避免了其它仪器遇到的复杂问题，如设计和加装外部逻辑电路或子系统等。
FB100A的INSTALOKTM技术另一个独有的功能是它提供‘字’（字节宽度的信息）和‘字块’误码率测试。当‘字’代表框架结构头部，在头部中的所有位都被忽略，所以可以模拟协议中框架结构头部masking功能。在并行数据传输中，‘字’的每一位可以被编程并看作一个单独的通道，误码测试可针对‘字’或8个通道中的任意一个。因此，无论被分析的数据是数据位流、字节宽度的‘字’、‘字块’还是框架和框架结构头部，都可进行全面和精确的误码率测试。
FB100A(除数据和时钟端口及其补码外)还有两个‘端口’或‘通道’。这些额外的端口可用作一个或两个附加控制线，即‘框架结构同步’通道及其补码；或单端‘框架结构’同步信道及附加单端‘框架结构数据有效’指标同步控制线。这些附加的端口可用于测试在设计中包含这些控制线的简单数据接收机，避免增加前期的硬件投入。
FB100A的另一项重要性能是仪表的内部数据发生器和数据分析仪可以用作单独的仪表。发生器产生的数据可以不同于分析仪分析的数据。当需要分析从被测设备（而不是FB100A）发出的信号时，这是一个重要的工具。这一性能是因为FB100A中发生器和分析仪分别使用了单独的4M字节内存。对于多功能的‘控制线’功能，FB100A数据发生器携有附加的4M字节可编程内存，用于独有的框架结构同步序列。
最后，FB100A在物理层方面的多功能性为用户提供了逻辑接口界面的多种不同选择。串行通讯方式中，标准输出提供TTL和ECL，或TTL和PECL逻辑电平。并行通讯方式，用户可购买各种‘POD’选件，包括了字节宽度的数据和控制线。这些并行‘POD’ 通过FB100A标准物理逻辑接口提供用户设备的连接。接口包括：使用SPI（同频串行接口）的MPEG，ASI（异步串行接口），或RS422，还有更为通用的串行数据传输，如RS232、RS449和HSSI，包含如TTL和LVDS逻辑电平。
当加入开始提到的通用数据发生器和协议分析仪等设备的功能，FB100A的上述性能使得简单的BERT测试设备可以成为了功能强大的通讯分析工具。
AWGN和高斯概率分析
理论上，你可以测量无限长时间得到精确的误码率测试结果。然而，实际上你需要相对短的时间进行测试。因此，真实的BER统治可能明显高于或低于你的测试结果。
实际测试中，工程师使用误码仪得到误码率测试结果，但这一结果只是概率统计中的一个样本。要评价系统误码率，还需要确定它的精度范围以及这个精度范围的置信度（概率）。还有一种情况：经过一段时间的测试，没有出现误码，这时如何评价误码率？能否说这套系统是零误码率的系统？
通过加入已知统计概率的权重到系统中，你可以通过已知的概率分怖描述误码的发生。使用概率分怖，你可以简单地用可信度水平和实际精度估算描述单个测试。这种方法可以在可接受的不确定度下，在短时间内得到可重覆的测试结果。
通过概率统计计算，我们建立了置信度水平（confidence level）、期望精度（target accuracy）、理论误码率（lowest BER of concern）,以及所需测试时间之间的关系。对相应参数进行设定，可以得到我们所需的测试结果。对于零误码率测试，通过计算可以得到可信的误码率上限制线（Max BER线），用来评价系统的误码率。
瀑布曲线和测试所需时间估算
通常，测试结果呈现为瀑布曲线，显示误码率与下降的背景噪声的关系。一些瀑布曲线是给定调制方式最低可达到的理论限制线。这些理论瀑布曲线提供了估算测试时间的起点。你所测试的误码率将等于或高于这一水平。使用实际信号，测试的误码率会接近理论线，或明显高于。通过一些初始的测试，你可以测试这一误码率，如果必要，作一条新的曲线代表期望的误码率。
对于曲线中你所希望测试的每个点，将理论或期望误码率代入等式作为实际的误码率，你可以精确的估算测试时间。你可以检查这些估算值，确定哪些点最花时间。同样，置信度可设定为固定值，通过调整目标精度和可信的误码率上限制线，你可以控制估算时间，从而测试时间可以设置为****状态。
这种估算的工作，使得测试的结果可靠，满足测试的要求，而不浪费测试时间。当测试试结束，你可以对测试工作进行分析。你可把计算的精度应用于每一误码率测量，找到误码率上控制线应用于每一次误码测试。你可以把这些测试应用到测试结果的瀑布曲线，可以进行更可靠和定量的比较。
仪表FB2000A独有的测试界面，可以在单个测试或一组测试前，对精度、置信度和测试时间进行调整。图2显示了这一界面 – 直观的方式可以通过图形化界面选择或输入。
在无线数据通讯测试中建立置信度
对于无线系统，测试中置信度和精度在某种程序上难于理解。然而，通过在测试前花时间进行这些估算，在测试后进行分析，你将减少全部的测试时间，测试结果将更可靠且定量化。
在所有测试前，确定关于置信度和精度所有参数。决定误码率限制。此时，你不需要测量任何Eb/No值的最低误码率。应用这些Eb/No测试点确定测试时间估算值。
接下来，根据能接受的测试结果，调整置信度、精度和误码率限制线，填入测试计划。然后，使用这些参数计算结束测试的标准。这个标准被表示为每一Eb/No测试点要求的误码数量和无误码位数。
当测试结束时，可把置信度和精度应用到测量中进行瀑布曲线测试结果的可靠性分析。
FB100A和FB2000A仪器提供Windows NT的图形化界面控制和图形窗口，自动显示误码率-时间曲线图，包括指标功能和附加多种蚀统表格数据结果。此外，当FB100A和FB2000A两个仪表结合在下起，误码率 – Eb/No测试被简化。独有的绘图程序提供一体的测试和测试结果显示（见图3，一种典型的瀑布曲线绘制图，来源于Fastbit 100和2000A仪表）。