是德科技比特误码率测试 (Bit Error Ratio Testers - BERT) 仪白皮书

数字调制系统误⽐特率（BER）测试的仿真设计及分析数字调制系统误⽐特率（BER）测试的仿真设计与分析⽬录⼀、概述 (2)⼆、课程设计要求及注意事项 (3)三、SystemView动态系统仿真软件 (4)1.SystemView系统的特点 (4)2.使⽤Systemview (4)四、数字调制系统BER测试的仿真设计与分析 (5)五、仿真系统组成及对应结果 (10)⼀、低频相⼲调制解调系统组成与分析 (10)⼆、⾼频相⼲调制解调系统BER测试仿真模型建⽴与分析 (12)三、⾼频差分相⼲调制解调BER测试仿真模型建⽴与分析 (16)四、⾼频差分与相⼲调制解调BER模型对⽐分析 (21)六、⼼得体会 (26)七、参考⽂献 (27)⼀、概述《通信原理》课程设计是通信⼯程、电⼦信息⼯程专业教学的重要的实践性环节之⼀，《通信原理》课程是通信、电⼦信息专业最重要的专业基础课，其内容⼏乎囊括了所有通信系统的基本框架，但由于在学习中有些内容未免抽象，⽽且不是每部分内容都有相应的硬件实验，为了使学⽣能够更进⼀步加深理解通信电路和通信系统原理及其应⽤，验证、消化和巩固其基本理论，增强对通信系统的感性认识，培养实际⼯作能⼒和从事科学研究的基本技能，在通信原理的理论教学结束后我们开设了《通信原理》课程设计这⼀实践环节。

Systemview是ELANIX公司推出的⼀个完整的动态系统设计、模拟和分析的可视化仿真平台。

从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到⼀般的系统数学模型建⽴等各个领域，Systemview 在友好⽽且功能齐全的窗⼝环境下，为⽤户提供了⼀个精密的嵌⼊式分析⼯具。

它作为⼀种强有⼒的基于个⼈计算机的动态通信系统仿真⼯具，可达到在不具备先进仪器的条件下也能完成复杂的通信系统设计与仿真的⽬的，特别适合于现代通信系统的设计、仿真和⽅案论证，尤其适合于⽆线电话、⽆绳电话、寻呼机、调制解调器、卫星通讯等通信系统；并可进⾏各种系统时域和频域分析、谱分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路（混合器、放⼤器、RLC电路、运放电路等）进⾏理论分析和失真分析。

HFTA-010.0：物理层性能：测试误码比(BER)本文最早发表于2004年9月的Lightwave Magazine, “Explaining those BER testing mysteries”。

所有数字通信系统物理层的根本功能是以最快的速度，在介质(例如，铜缆、光纤，以及自由空间等)上尽可能正确无误地传送数据。

因此，对物理层性能的两类基本测量包括数据被传送的速率(数据速率)，以及数据到达信宿时的完整性。

数据完整性的主要测量标准是误码比，即BER。

本文回顾电信和数据通信协议最普遍的BER要求，简要介绍用于测试BER性能的设备，以及怎样在测试时间和BER置信度上达到平衡。

1. BER规范数字通信系统的BER可以定义为任意比特通过系统传输后，接收时出现错误的概率，例如，发送“1”，接收到的却是“0”，反之亦然。

在实际测试中，系统传输一定数量的比特，对接收到的错误比特进行计数，从而测量BER。

接收到的错误比特数与传输的比特总数之比便是BER。

随着传输比特总数的增加，BER估算精度也随之提高。

极限情况下，发送的比特数接近无限时，BER 是对真实误码概率的最佳估算。

在某些材料中，BER是指误码率，而不是误码比。

真实系统中出现的大部分错误比特主要来自随机噪声，因此，它是随机出现的，而不是均匀分布的概率。

BER是通过对错误比特和传送比特之比进行估算而得到的。

出于这些原因，使用“比”来代替“率”更准确一些。

系统中被传输比特的不同排列顺序(例如，数据码型)，会导致出现不同的误码数量。

例如，含有长串连续同样数字(CID)的码型低频分量很大，可能会超出系统通带范围，导致信号出现确定性抖动和其他失真。

这些与码型有关的效应会增大或者减小误码出现的概率。

这意味着当使用不同的数据码型来测试BER时，有可能获得不同的结果。

码型相关效应的详细分析已经超出了本文的讨论范围，但是应对BER规范和测试结果与数据码型有关这一现象有足够的重视。

眼图详解关于眼图的基本知识1、眼图的作用数字信号的眼图可以体现数字信号的整体特征，能够很好地评估数字信号的质量，因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。

2、眼图的形成串行数据的传输由于通讯技术发展的需要，特别是以太网技术的爆炸式应用和发展，使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。

串行信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB 等，其传输信号类型时刻在增加。

相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下：1)信号线的数量减少，成本降低2)消除了并行数据之间传输的延迟问题3)时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了4)传输线的PCB 设计也更容易些5)信号完整性测试也更容易实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下：串行数据传输示例例如，比特率为3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G 比特，对应的一个单位间隔即为1UI。

1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。

现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对NRZ 码进行的。

由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。

眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。

另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。

眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示，简单地说，由于示波器具有余辉功能，只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积(如上图所示)，从而就形成了眼图。

目前，一般均可以用示波器观测到信号的眼图，其具体的操作方法为：将示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。

比特率容错全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：比特率容错是指在数字通信系统中，通过一定的技术手段，能够使数据传输在受到干扰或噪声影响时仍能保持较高的可靠性。

比特率容错技术在现代通信技术中起着至关重要的作用，它可以有效地提高数据传输的质量和稳定性，保证信息的完整性和可靠性，从而满足用户对高质量通信的需求。

比特率容错技术的核心思想是通过在数据传输过程中添加冗余信息，以应对干扰和信道噪声带来的误码问题。

冗余信息可以帮助接收端检测并纠正在传输过程中产生的错误，从而保证数据传输的准确性。

常用的比特率容错技术包括循环冗余校验（CRC）、海明码（Hamming Code）、纠错码（Error Correction Code）等。

循环冗余校验（CRC）是一种简单且高效的比特率容错技术，它通过对数据块添加一定长度的校验位，使接收端能够根据校验位的内容来检测是否有误码。

CRC技术能够检测大部分单比特错误，但不能修复数据传输中的错误。

海明码是一种更为复杂的比特率容错技术，它将数据块按照一定规则编码，使接收端可以根据编码规则来进行差错检测和纠正。

纠错码是一类较为复杂的比特率容错技术，它能够在数据传输过程中发现并纠正多个比特的错误。

纠错码可以通过在数据传输过程中添加冗余比特，使接收端能够在检测到错误时通过冗余信息来进行纠正。

常见的纠错码包括卷积码、LDPC码（Low-Density Parity-Check Code）等。

值得注意的是，比特率容错技术虽然可以提高数据传输的可靠性，但也会增加数据传输的复杂性和延迟。

在应用比特率容错技术时，需要根据实际需求和系统性能进行权衡和选择。

在设计和实现比特率容错技术时，还需要考虑到系统硬件、软件、算法等方面的兼容性和一致性，以确保系统的稳定性和性能。

第二篇示例：比特率容错是指在数字通信系统中，由于信道噪声、干扰或其他因素导致数据传输过程中出现比特错误时，系统能够通过一定的技术手段或算法来纠正或减小错误，保证数据传输的准确性和可靠性。

Keysight N4917BSCA光接收机极限测试解决方案，400 Gb/s 以太网— IEEE 802.3bs技术资料适用于 400GbE 光收发信机的完整光接收机极限测试解决方案，提供自动极限眼图校准和性能一致性测试目录适用于 400 Gb/s 以太网的光接收机极限测试 (03)200 GBASE-LR4/-FR4 光极限测试的典型装置 (04)200 GBASE-FR4/LR4/DR4、400 GBASE-FR8/LR8 光接收机极限测试面临的挑战 (05)N4917BSCA 用户界面 (08)N4917BSCA 功能特性 (11)N4917BSCA 要求 (11)配置指南 (12)是德科技相关文献 (18)适用于 400 Gb/s 以太网的光接收机极限测试以 IEEE 为代表的通信行业决定结合采用高频谱效率 PAM-4 调制方案与成熟的直接调制/直接检测技术，以较低成本满足数据中心内部和彼此之间稳步增长的带宽需求。

与 100 Gb 以太网光收发信机相比，摒弃传统的 NRZ 调制，转而采用 PAM-4 调制，可有效地使线路速率翻倍，同时保持 26.56125 Gbaud 的调制速度，从而可以继续使用部分现有的 100 G 元器件。

因此，为下一代 400 GBase 收发信机制定的一致性测试流程与 IEEE 802.3ba 标准 NRZ 100 GBASE 收发信机中采用的流程类似。

但两者之间也存在一些显著区别：–采用新的 TDECQ 参数来取代传统眼图模板分析，对发送/接收信号的质量进行表征。

–需要采用数字参考均衡器，在发射机性能测试或在接收机极限测试的极限信号校准期间计算各种信号参数。

–由于调制方案从传统的 NRZ 方案转换到 PAM4 方案，导致灵敏度显著下降，因此在标准定义的极限条件下或在典型使用期间，光收发信机预计会出现一些误码，同时正向误码校正（FEC ）通常在收发信机模块之外完成。

误码率误比特率
误码率和误比特率是衡量数字通信质量的两个重要指标。

在数字
通信中，如何准确地传递数据是非常重要的，因此这些指标是非常关
键的。

以下分步骤阐述这两个指标的含义和计算方法。

1. 误码率
误码率是描述数字通信信道传输数据中错误的频率。

通常以每比
特位（或每时隙）的错误数量来表示，误码率是在单位时间内发送的
二进制数据中发生错误的比率。

误码率是一个重要的指标，因为它告
诉我们在传输数据时有多少信息被失真或损坏。

计算误码率的公式是：错误比特数/发送比特数。

例如，如果在1000比特的数据中有10个比特被误传输，则误码
率为10/1000=0.01或1%。

2. 误比特率
误比特率是描述数字通信信道每个比特位中的错误数量。

它通常
表示为每秒有多少个比特受到误差的影响。

误比特率用于衡量数字信
号受到失真影响的程度。

在数字通信中，误比特率是一个极其重要的
指标，因为它告诉我们传输数据的质量。

计算误比特率的公式是：错误比特数/传输比特数 x 传输速率。

例如，如果在1秒钟内传输了1百万比特的数据，在这些比特中
有100个被误传输，则误比特率为100/1,000,000 x 1,000,000=100
比特/秒。

在数字通信中，误码率和误比特率都是非常重要的指标。

它们提
供了关于通信信道的质量以及传输数据的性能的信息。

在实际应用中，我们可以通过不断地优化通信系统来降低误码率和误比特率，以提高
数字通信系统的可靠性和性能。

第五部分误码测试5、1 误码特性一、基本概念：差错（Error误码）：在数字通信中，发送和接收序列的任何不一致都叫差错，在我国习惯上把差错称为误码。

比特差错(Bit Error)：发送和接收序列中对应的单个数字不一致就是比特差错，G.821建议中所用的术语“误码”就是指比特差错。

块差错(Block Error)：将一组码看成是一个整体，在其中有一个或多个比特差错，则称块差错。

G.826建议中所用的术语“误块”就是指块差错。

误码秒(ES)：在一秒时间周期有一个或多个比特差错，称为误码秒。

误块秒(ES)：在一秒时间周期有一个或多个误块，称为误块秒。

差错秒(ES)：误码秒和误块秒的统称。

严重误码秒、严重误块秒或严重差错秒(SES)：在误码秒、误块秒或差错秒中，有一部分差错量特别多，定义为SES。

二、误码机理：1、造成误码的主要内部机理有：●各种内部噪声源●色散引起的码间干扰●定位抖动产生的误码2、外部机理：主要是由一些具有突发性质的外部脉冲干扰源所引起，诸如外部电磁干扰、静电放电、设备故障、电源瞬态干扰和人为活动等。

这些脉冲干扰有可能超过系统固有的高信噪比门限造成突发误码。

5、2 误码性能指标：1、低于基群速率的数字连接的误码性能ITU-T G.821建议规范了用于语音业务或用作数据型业务载体信道的N⨯64kbit/s电路交换数字连接（1≤N≤24或32）的误码性能事件、参数和指标。

G.821定义以下事件：*误码秒（ES）：在一秒时间周期有1个或更多差错比特。

*严重误码秒（SES）：在一秒时间周期的差错比特比≥ 10-3。

G.821定义的误码性能参数有：*误码秒比（ESR）：在一个固定测试时间间隔上的可用时间内，ES与总秒数之比。

*严重误码秒比（SESR）：在一个固定测试时间间隔上的可用时间内，SES与总秒数之比。

G.821对64kbit/s全程27500km假设参考通道（HRP）端到端连接的性能指标见表1。