所有數(shù)字通信系統(tǒng)物理層的根本功能是以最快的速度，在介質(zhì)(例如，銅纜、光纖，以及自由空間等)上盡可能正確無(wú)誤地傳送數(shù)據(jù)。因此，對(duì)物理層性能的兩類(lèi)基本測(cè)量包括數(shù)據(jù)被傳送的速率(數(shù)據(jù)速率)，以及數(shù)據(jù)到達(dá)信宿時(shí)的完整性。數(shù)據(jù)完整性的主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是誤碼比，即BER。
本文回顧電信和數(shù)據(jù)通信協(xié)議最普遍的BER要求，簡(jiǎn)要介紹用于測(cè)試BER性能的設(shè)備，以及怎樣在測(cè)試時(shí)間和BER置信度上達(dá)到平衡。
1. BER規(guī)范
數(shù)字通信系統(tǒng)的BER可以定義為任意比特通過(guò)系統(tǒng)傳輸后，接收時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，例如，發(fā)送“1”，接收到的卻是“0”，反之亦然。在實(shí)際測(cè)試中，系統(tǒng)傳輸一定數(shù)量的比特，對(duì)接收到的錯(cuò)誤比特進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而測(cè)量BER。接收到的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)與傳輸?shù)谋忍乜倲?shù)之比便是BER。隨著傳輸比特總數(shù)的增加，BER估算精度也隨之提高。極限情況下，發(fā)送的比特?cái)?shù)接近無(wú)限時(shí)，BER是對(duì)真實(shí)誤碼概率的最佳估算。
在某些材料中，BER是指誤碼率，而不是誤碼比。真實(shí)系統(tǒng)中出現(xiàn)的大部分錯(cuò)誤比特主要來(lái)自隨機(jī)噪聲，因此，它是隨機(jī)出現(xiàn)的，而不是均勻分布的概率。BER是通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤比特和傳送比特之比進(jìn)行估算而得到的。出于這些原因，使用“比”來(lái)代替“率”更準(zhǔn)確一些。
系統(tǒng)中被傳輸比特的不同排列順序(例如，數(shù)據(jù)碼型)，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不同的誤碼數(shù)量。例如，含有長(zhǎng)串連續(xù)同樣數(shù)字(CID)的碼型低頻分量很大，可能會(huì)超出系統(tǒng)通帶范圍，導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)確定性抖動(dòng)和其他失真。這些與碼型有關(guān)的效應(yīng)會(huì)增大或者減小誤碼出現(xiàn)的概率。這意味著當(dāng)使用不同的數(shù)據(jù)碼型來(lái)測(cè)試BER時(shí)，有可能獲得不同的結(jié)果。碼型相關(guān)效應(yīng)的詳細(xì)分析已經(jīng)超出了本文的討論范圍，但是應(yīng)對(duì)BER規(guī)范和測(cè)試結(jié)果與數(shù)據(jù)碼型有關(guān)這一現(xiàn)象有足夠的重視。
大部分?jǐn)?shù)字通信協(xié)議要求BER性能要達(dá)到兩個(gè)級(jí)別之一。SONET等電信協(xié)議使用較長(zhǎng)的偽隨機(jī)碼，一般要求BER是每10個(gè)比特出現(xiàn)一個(gè)誤碼(即，BER = 1/1010 = 10-10)。而光纖通道和以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)通信協(xié)議通常使用較短的碼型，要求BER優(yōu)于10-12。在某些情況下，系統(tǒng)規(guī)范要求BER達(dá)到10-16，甚至更低。
需要指出的是，BER實(shí)際上是統(tǒng)計(jì)平均值，因此，它在足夠多的比特情況下才有意義。例如，在一組1010比特之內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)以上的誤碼，但是當(dāng)傳送的比特總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1010時(shí)，仍然會(huì)滿(mǎn)足10-10 BER規(guī)范。在后續(xù)的比特流中，如果每1010個(gè)比特誤碼數(shù)少于1個(gè)，就可能出現(xiàn)這種情況。或者，在一組1010比特中沒(méi)有誤碼，而在后續(xù)比特流中誤碼較多，仍有可能達(dá)不到10-10標(biāo)準(zhǔn)。考慮到這些例子，很明顯，規(guī)定BER優(yōu)于10-10的系統(tǒng)必須傳送遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于1010比特的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行測(cè)試，才能得到精確、可重復(fù)的測(cè)量結(jié)果。一個(gè)自然而又常見(jiàn)的問(wèn)題是“我需要在系統(tǒng)中傳送多少比特才能說(shuō)明BER是可信的？”第三節(jié)給出了這一問(wèn)題的答案。