Aeroflex Fastbit
誤碼率分析儀 – 無綫數字通訊測試設備
大多數工程技術人員對於術語“誤碼率”（BERT）及相關測試非常熟悉。誤碼率測試本質上就是輸出一個已知的數據位流給被測設備，然後捕獲並分析以被測設備返回的數據流。為了使不同儀器有相同的測試結果，常常應用一種特别的偽隨機序列，這是一種源於通訊行業定義的標準。
幾個不同於BERT測試的儀表進入了各種技術領域，用於測量相關系統或部件的性能。如協議分析儀，是一種專用的測試手段，不具有通用性，但可以簡捷而有效地測試誤碼率。
而且，工程師們設計無綫系統時，需要一雒快速、精確的方法模擬基本的無綫通訊通道干擾（如噪聲和衰减）並驗證所設計的產品在這種餮境下的性能。評價一套獨特的無綫系統是非常復雜的工作，而如果把所有當今使用的數字調制方案都考慮上就更復雜了。
對於無綫系統，不但需要測試誤碼長度，而且要關注什麼樣的背景噪聲造成了如此多的誤碼。因此，無綫測試通常要求評價誤碼率與不同水平的模擬背景噪聲對應聯繫，噪聲由Eb/No(每位能量比噪聲密度)或者‘bit SNR’(即位信噪比) 表示。
應用AWGN（附加白高斯噪聲）到無綫設備中，可以產生表示‘BER – Eb/No’曲綫：通常叫瀑布曲綫（water curves）。瀑布曲綫表示了誤碼率BER與不斷降低的背景噪聲之間的關係。瀑布曲綫圖是最终測試结果，是比較無綫系統性能的重要因素。
負責任的工程師，他們最直接的目標是有效地產生測試結果，並進行可信的比較。因此，理解噪聲干擾的可能分怖可以有效地執行測試工作。簡單地說，他可以在可接受的測試時間和期望的置信水平和精度水平之間作出選擇。當測試完成，測試的置信度和精度可應用到瀑布曲綫，因此這條曲綫可用於可信的定量比較。
這篇文章，通過分析此類測試所面對的問題，詳細描述了當今測試的需求，同时闡述了Fastbit FB100A誤碼率測試儀和FB200A噪聲發生和通道干擾模擬器作為測試測量儀器的重要性能。
一個通訊通道模型
誤碼率測試和FB100A儀表
Aeroflex用於無綫數據通訊測試的Fastbit系列產品是理想的儀表，用於工作在通用無綫通訊領域的研發工程師，無論他們是設計或評價各種不同數字調制方式，還是設計各種不同調制器和接收機。不論是哪種情况，他們都會感到很多便利之處，因為這一產品同時支持串行和並行通訊、可编寫4M字節數據字流、附加4M字節可编寫的内存用於打包數據或框架結構數據。
FB100A為研發工程師設計，它不適用於低端誤碼測試和野外協議分析驗證。FB100A中包含的功能，如測試‘包裹’和‘框架’誤碼的測試能力、用於定義和分析長序列的大内存空間，使得它不能與低端的BER測試設備進行價格上的競爭。FB100A的‘可編程’能力使得它對研發工程師非常有價值，因為它不被限定在某一特定協議。FB100A並不是設計用來替代某一特用試驗室協議分析儀，也不能替代昂貴的、高速（Gbs）的（例如SONET系统開發實驗室所需的）誤碼測試。FB100A
可提供100Mbs的串行數據流和高達160Mbs的並行數據流。因此FB100A是那些需要靈活性和高性能但預算緊張的實驗室工程師們的理想選擇。
多數低端誤碼測試儀只把數據流發生器作為從屬功能，即使有内存也很小-只能用於PRBS（偽隨機碼）串行數據流的產生和分析。多數協議分析儀正如它的名字-只能產生和分析某一特定的序列。FB100A在這方面提供了傑出的性能，無論用户自定義的序列，還是儀器提供的各種標準PRBS序列，它的INSTALOKTM同步技術可提供數據位流的快速同步和誤碼分析。
FB100A獨有的INSTALOKTM技術包含了快速的兩步處理，無論PRBS數據流是否被植入框架結構的有效載荷，都可提供特殊框架結構頭部同步和快速PRBS數據流同步。而且，PRBS數據流將在第一個框架結構頭部終點（即第一框架有效載荷的起點）開始，在框架結構有效載荷終點終止，使得下一框架結構頭部無缝地連續發射，然後在這一框架的有效載荷部分繼續以上次终止點傳送PRBS序列。這樣，完整的PRBS序列可以在框架結構中被傳送，完全没有早期的BER測試中的限制。因此，實現了簡單的設置和測試，避免了其它儀器遇到的復雜問題，如設計和加裝外部邏輯電路或子系统等。
FB100A的INSTALOKTM技術另一個獨有的功能是它提供‘字’（字節寛度的信息）和‘字塊’誤碼率測試。當‘字’代表框架結構頭部，在頭部中的所有位都被忽略，所以可以模擬協議中框架結構頭部masking功能。在並行數據傳輸中，‘字’的每一位可以被編程並看作一個單獨的通道，誤碼測試可針對‘字’或8個通道中的任意一個。因此，無論被分析的數據是數據位流、字節寛度的‘字’、‘字塊’還是框架和框架結構頭部，都可進行全面和精確的誤碼率測試。
FB100A(除數據和時鐘端口及其補碼外)還有兩個‘端口’或‘通道’。這些額外的端口可用作一個或兩個附加控制綫，即‘框架結構同步’通道及其補碼；或單端‘框架結構’同步信道及附加單端‘框架結構數據有效’指標同步控制綫。這些附加的端口可用於測試在設計中包含這些控制綫的簡單數據接收機，避免增加前期的硬件投入。
FB100A的另一項重要性能是儀表的内部數據發生器和數據分析儀可以用作單獨的儀表。發生器產生的數據可以不同於分析儀分析的數據。當需要分析從被測設備（而不是FB100A）發出的信號時，這是一個重要的工具。這一性能是因為FB100A中發生器和分析儀分别使用了單獨的4M字節内存。對於多功能的‘控制綫’功能，FB100A數據發生器攜有附加的4M字節可編程内存，用於獨有的框架結構同步序列。
最後，FB100A在物理層方面的多功能性為用户提供了邏輯接口界面的多種不同選擇。串行通訊方式中，標準輸出提供TTL和ECL，或TTL和PECL邏輯電平。並行通訊方式，用户可購買各種‘POD’選件，包括了字節寛度的數據和控制綫。這些並行‘POD’ 通過FB100A標準物理邏輯接口提供用户設備的連接。接口包括：使用SPI（同頻串行接口）的MPEG，ASI（異步串行接口），或RS422，還有更為通用的串行數據傳輸，如RS232、RS449和HSSI，包含如TTL和LVDS邏輯電平。
當加入開始提到的通用數據發生器和協議分析儀等設備的功能，FB100A的上述性能使得簡單的BERT測試設備可以成為了功能强大的通訊分析工具。
AWGN和高斯概率分析
理論上，你可以測量無限長時間得到精確的誤碼率測試結果。然而，實際上你需要相對短的時間進行測試。因此，真實的BER統治可能明顯高於或低於你的測試結果。
實際測試中，工程師使用誤碼儀得到誤碼率測試結果，但這一結果只是概率統計中的一個樣本。要評價系統誤碼率，還需要確定它的精度範圍以及這個精度範圍的置信度（概率）。還有一種情況：經過一段時間的測試，没有出現誤碼，這時如何評價誤碼率？能否說這套系统是零誤碼率的系统？
通過加入已知統計概率的權重到系统中，你可以通過已知的概率分怖描述誤碼的發生。使用概率分怖，你可以簡單地用可信度水平和實際精度估算描述單個測試。這種方法可以在可接受的不確定度下，在短時間内得到可重覆的測試結果。
通過概率統計計算，我們建立了置信度水平（confidence level）、期望精度（target accuracy）、理論誤碼率（lowest BER of concern）,以及所需測試時間之間的關係。對相應參數進行設定，可以得到我們所需的測試結果。對於零誤碼率測試，通過計算可以得到可信的誤碼率上限制綫（Max BER綫），用來評價系統的誤碼率。
瀑布曲綫和測試所需時間估算
通常，測試結果呈現為瀑布曲綫，顯示誤碼率與下降的背景噪聲的關係。一些瀑布曲綫是给定調制方式最低可達到的理論限制綫。這些理論瀑布曲綫提供了估算測試時間的起點。你所測試的誤碼率將等於或高於這一水平。使用實際信號，測試的誤碼率會接近理論綫，或明顯高於。通過一些初始的測試，你可以測試這一誤碼率，如果必要，作一條新的曲綫代表期望的誤碼率。
對於曲綫中你所希望測試的每個點，將理論或期望誤碼率代入等式作為實際的誤碼率，你可以精確的估算測試時間。你可以檢查這些估算值，確定哪些點最花時間。同樣，置信度可設定為固定值，通過調整目標精度和可信的誤碼率上限制綫，你可以控制估算時間，從而測試時間可以設置為最佳狀態。
這種估算的工作，使得測試的結果可靠，滿足測試的要求，而不浪費測試時間。當測試試結束，你可以對測試工作進行分析。你可把計算的精度應用於每一誤碼率測量，找到誤碼率上控制綫應用於每一次誤碼測試。你可以把這些測試應用到測試結果的瀑布曲綫，可以進行更可靠和定量的比較。
儀表FB2000A獨有的測試界面，可以在單個測試或一组測試前，對精度、置信度和測試時間進行調整。圖2顯示了這一界面 – 直觀的方式可以通過圖形化界面選擇或輸入。
在無綫數據通訊測試中建立置信度
對於無綫系统，測試中置信度和精度在某種程序上難於理解。然而，通過在測試前花時間進行這些估算，在測試後進行分析，你將减少全部的測試時間，測試結果將更可靠且定量化。
在所有測試前，確定關於置信度和精度所有參數。决定誤碼率限制。此時，你不需要測量任何Eb/No值的最低誤碼率。應用這些Eb/No測試點確定測試時間估算值。
接下来，根據能接受的測試結果，調整置信度、精度和誤碼率限制綫，填入測試計劃。然後，使用這些參數計算結束測試的標準。這個標準被表示為每一Eb/No測試點要求的誤碼數量和無誤碼位數。
當測試結束時，可把置信度和精度應用到測量中進行瀑布曲綫測試結果的可靠性分析。
FB100A和FB2000A儀器提供Windows NT的圖形化界面控制和圖形窗口，自動顯示誤碼率-時間曲綫圖，包括指標功能和附加多種蝕統表格數據結果。此外，當FB100A和FB2000A兩個儀表結合在下起，誤碼率 – Eb/No測試被簡化。獨有的繪圖程序提供一體的測試和測試結果顯示（見圖3，一種典型的瀑布曲綫繪制圖，來源於Fastbit 100和2000A儀表）。