sistem komunikasi II

Posted: May 10, 2011 in sistem komunikasi

Bit error rate


Bit error rate atau Bit error ratio biasa disingkat dengan BER, merupakan sejumlah bit digital bernilai tinggi pada jaringan transmisi yang ditafsirkan sebagai keadaan rendah atau sebaliknya, kemudian dibagi dengan sejumlah bit yang diterima atau dikirim atau diproses selama beberapa periode yang telah ditetapkan.

Sebagai contoh, diasumsikan berikut ini urutan bit yang ditransmisikan:

0 1 1 0 0 0 1 0 1 1,

dan pada alat penerima akan menterjemahkan urutan bit sebagai berikut:

0 0 1 0 1 0 1 0 0 1,

Maka BER pada kasus ini ada 3 kesalahan penafsiran bit (yang digaris bawah) kemudian sebagai nilai BER yang dihasilkan adalah nilai kesalahan ini dibagi dengan sejumlah bit yang kirim yaitu 10 bit, sehingga didapatkan 0.3 atau 30%.

Kesalahan bit e probabilitas p adalah nilai harapan dari BER. BER ini dapat dianggap sebagai estimasi perkiraan probabilitas kesalahan bit.  Perkiraan ini cukup akurat untuk interval waktu yang lama dipelajari dan sejumlah besar kesalahan bit.

Packet tingkat kesalahan

Kesalahan paket rate (PER) adalah jumlah paket data yang ditransfer tidak benar dibagi dengan jumlah paket yang ditransfer. Sebuah paket diasumsikan tidak benar jika paling tidak satu bit tidak benar. Nilai harapan PER yang dilambangkan paket probabilitas kesalahan p p, yang untuk panjang paket data bit N dapat dinyatakan sebagai:

p p = 1 − (1 − p e ) N , p p = 1 – (1 – e p) N,

asumsi bahwa kesalahan sedikit yang independen satu sama lain Untuk probabilitas kesalahan bit yang kecil, ini adalah sekitar:

Faktor-faktor yang mempengaruhi BER

Dalam sistem komunikasi, BER sisi penerima mungkin akan terpengaruh oleh saluran transmisi noise , interferensi , distorsi , sinkronisasi bit masalah, redaman , nirkabel multipath fading , dll

BER ini dapat ditingkatkan dengan memilih kekuatan sinyal yang kuat (kecuali ini menyebabkan lintas-talk dan kesalahan sedikit lebih), dengan memilih lambat dan kuat modulasi atau skema line coding skema, dan dengan menerapkan pengkodean kanal skema seperti berlebihan maju koreksi kesalahan kode .

BER transmisi adalah jumlah bit yang salah terdeteksi sebelum koreksi kesalahan, dibagi dengan jumlah bit yang ditransfer (termasuk kode kesalahan berlebihan). BER informasi, kira-kira sama dengan probabilitas kesalahan decoding, adalah jumlah bit decode yang tetap salah setelah koreksi kesalahan, dibagi dengan jumlah bit diterjemahkan (informasi yang berguna). Biasanya BER transmisi lebih besar dari BER informasi. BER informasi dipengaruhi oleh kekuatan kode kesalahan koreksi ke depan.

Analisis BER

BER mungkin dianalisa dengan menggunakan simulasi komputer stokastik. Jika transmisi sederhana saluran model dan sumber data model diasumsikan, BER juga dapat dihitung secara analitik. Sebuah contoh dari model sumber data adalah Bernoulli sumber.

Contoh seperti model saluran sederhana adalah:

Sebuah skenario terburuk adalah saluran-benar acak, di mana kebisingan benar-benar mendominasi selama sinyal berguna. Hal ini menghasilkan BER transmisi sebesar 50% (dengan ketentuan bahwa suatu Bernoulli biner sumber data dan kanal simetris biner diasumsikan, lihat di bawah).

Ket gambar di atas:

Bit-error rate kurva untuk BPSK , QPSK , 8-PSK dan 16-PSK, AWGN channel.

Ket gambar di samping

BER perbandingan antara BPSK dan -encoded BPSK diferensial dengan abu-abu-coding yang beroperasi di white noise.

Dalam saluran bising, BER sering dinyatakan sebagai fungsi dari dinormalisasi -to-noise rasio carrier mengukur dinotasikan Eb/N0 , (energi per bit terhadap noise rasio kepadatan spektral daya), atau Es/N0 (energi per simbol modulasi untuk kepadatan spektral noise).

Misalnya, dalam kasus QPSK modulasi dan kanal AWGN, BER sebagai fungsi dari Eb/N0 diberikan oleh: B E R = 1 / 2 r e c f (E b / N 0 / q r s t (2 )).

Orang biasanya plot BER kurva untuk menggambarkan fungsionalitas dari sistem komunikasi digital.. Dalam komunikasi optik, BER (dB) vs Diterima Power (dBm) biasanya digunakan, sedangkan dalam komunikasi nirkabel, BER (dB) vs SNR (dB) digunakan.

Mengukur rasio kesalahan bit membantu orang memilih yang sesuai depan koreksi kesalahan kode. Karena kode seperti yang paling benar hanya sedikit-membalik, tetapi tidak dengan bit-bit insersi atau delesi, yang jarak Hamming metrik adalah cara yang tepat untuk mengukur jumlah kesalahan bit. Banyak FEC coders juga terus mengukur BER saat ini.

Sebuah cara yang lebih umum untuk mengukur jumlah kesalahan bit adalah jarak Levenshtein. Jarak pengukuran Levenshtein lebih tepat untuk mengukur kinerja kanal mentah sebelum sinkronisasi frame , dan bila menggunakan kode koreksi kesalahan yang dirancang untuk memperbaiki bit-bit sisipan dan penghapusan, seperti Marker Kode dan Watermark Kode.

Rumus Matematika

BER adalah kemungkinan salah tafsir sedikit karena w kebisingan listrik (t). Considering a bipolar NRZ transmission, we have Menimbang transmisi NRZ bipolar, kami telah

x 1 (t) = A w + (t) untuk “1” dan x 0 (t) = – A + w (t) untuk “0”. Setiap x 1 (t) dan x 0 (t) memiliki periode T.

Mengetahui bahwa kebisingan memiliki densitas spektral bilateral , ,

x 1 (t)

dan x 0 (t) . .

Kembali ke BER, kita memiliki kemungkinan salah tafsir bit p e = p (0 | 1) p 1 + p (1 | 0) p 0.

dan

dimana λ adalah ambang keputusan, set ke 0 jika p 1 = p 0 = 0,5.

Kita dapat menggunakan energi rata-rata dari sinyal E = A 2 T untuk menemukan ekspresi terakhir:

±§ ± §

Bit Error Rate Test

Bert atau Bit Error Rate uji adalah metode pengujian untuk sirkuit komunikasi digital yang menggunakan pola stres yang telah ditentukan yang terdiri dari urutan yang logis dan nol yang dihasilkan oleh pseudorandom biner sequencer .

Sebuah Bert biasanya terdiri dari generator pola uji dan penerima yang dapat diatur dengan pola yang sama. Mereka dapat digunakan di pasang, dengan satu di kedua ujung link transmisi, atau tunggal pada salah satu ujungnya dengan loopback pada akhir remote. Bert biasanya berdiri sendiri khusus instrumen, namun dapat Personal Computer berbasis. Dalam penggunaan, jumlah kesalahan, jika ada, dihitung dan disajikan sebagai perbandingan seperti 1 dalam 1.000.000, atau 1 di 1e06.

Jenis-jenis pola stres Bert

  • PRBS (Pseudo Random urutan biner) – Sebuah pseudorandom biner sequencer N Bits. Pola urutan ini digunakan untuk mengukur jitter dan masker mata TX-Data di optik data link dan listrik.
  • QRSS (Kuasi Random Signal Source) – Sebuah biner sequencer pseudorandom yang menghasilkan setiap kombinasi dari kata-bit 20, berulang setiap 1.048.575 bit, dan menekan angka nol berturut-turut tidak lebih dari 14. Ini berisi urutan high-density, low-density urutan, dan urutan bahwa perubahan dari rendah ke tinggi dan sebaliknya. Pola ini juga merupakan pola standar yang digunakan untuk mengukur jitter.
  • 3 dalam 24 – Pola berisi string terpanjang dari nol berturut-turut (15) dengan kepadatan yang terendah (12,5%). Pola ini secara bersamaan yang menekankan densitas minimum dan jumlah maksimum nol berturut-turut. Para D4 format frame dari 3 dalam 24 dapat menyebabkan D4 Kuning Alarm untuk sirkit frame tergantung pada jajaran dari satu bit untuk bingkai.
  • Ini hanya memiliki satu pun dalam urutan mengulangi 8-bit. Pola ini menekankan kepadatan yang minimum sebesar 12,5% dan harus digunakan saat fasilitas pengujian ditetapkan untuk B8ZS coding sebagai 3 di 24 meningkat 29,5% pola konversinya ke B8ZS .
  • Min / Max – Pola perubahan urutan cepat dari kepadatan rendah kepadatan tinggi. Kebanyakan berguna ketika menekankan repeater’s Albo fitur.
  • Semua Ones (atau Markus) – Sebuah pola terdiri dari satu-satunya. Pola ini menyebabkan repeater untuk mengkonsumsi jumlah maksimum kekuasaan. Jika DC untuk pengulang diatur dengan benar, repeater tidak akan kesulitan transmisi urutan yang panjang. Pola ini harus digunakan bila pengukuran peraturan span kekuasaan. Suatu yang semua pola dibingkai digunakan untuk menunjukkan suatu AIS (juga dikenal sebagai alarm Blue).
  • Semua Zero – Sebuah pola terdiri dari nol saja. Hal ini efektif dalam menemukan peralatan misoptioned untuk AMI , seperti serat / input radio multiplex kecepatan rendah.
  • Bolak 0s dan 1s – Sebuah pola yang disusun oleh dan nol.
  • 2 di 8 – Pola berisi maksimum empat nol berturut-turut. Tidak akan memanggil B8ZS urutan delapan nol karena berturut-turut yang diperlukan untuk menyebabkan B8ZS substitusi. Pola ini efektif dalam menemukan peralatan misoptioned untuk B8ZS .
  • BridgetapJembatan keran dalam rentang yang dapat dideteksi dengan menggunakan sejumlah pola uji dengan berbagai orang dan kepadatan nol. Tes ini menghasilkan pola uji 21 dan berlangsung selama 15 menit. Jika kesalahan sinyal terjadi, span mungkin memiliki satu atau lebih keran jembatan. Pola ini hanya efektif untuk T1 rentang yang mengirimkan sinyal mentah. Modulasi yang digunakan pada HDSL mencakup meniadakan Bridgetap ‘pola kemampuan untuk menemukan keran jembatan.
  • Multipat – Tes ini menghasilkan 5 tes pola yang digunakan umumnya untuk memungkinkan DS1 pengujian span tanpa harus memilih setiap pola tes secara individual. Pola: Semua Ones, 1:7, 2 di 8, 3 di 24, dan QRSS.
  • T1-DALY dan 55 oktet – Setiap pola-pola ini mengandung lima puluh lima (55), oktet delapan bit data secara berurutan bahwa perubahan cepat antara kepadatan rendah dan tinggi. Pola ini digunakan terutama untuk menekankan sirkuit Albo dan equalizer tetapi mereka juga akan menekankan pemulihan waktu. 55 octet memiliki lima belas (15) nol berturut-turut dan hanya dapat digunakan dibingkai tanpa melanggar persyaratan yang density. Untuk sinyal berbingkai, pola T1-DALY harus digunakan. Kedua pola akan memaksa B8ZS kode di sirkuit optioned untuk B8ZS.

Bit Error Rate Tester

Bit Error Rate Tester (Bert), als dikenal sebagai Bit Error Ratio Tester atau Bit Error Rate Solusi Test (Betts) adalah suatu peralatan pengujian elektronik. Hal ini digunakan untuk menguji kualitas sinyal transmisi komponen tunggal atau sistem lengkap.

Blok bangunan utama dari sebuah Bit Error Rate Tester adalah:

  • Pola Generator , yang mentransmisikan pola tes didefinisikan sebagai DUT atau sistem uji
  • Error Detector terhubung ke sistem DUT atau tes, untuk menghitung kesalahan yang dihasilkan oleh DUT atau sistem uji
  • Jam untuk sinkronisasi generator pola dan detektor kesalahan
  • Komunikasi Penganalisa adalah opsional untuk menampilkan sinyal yang ditransmisikan atau diterima
  • Listrik-Optical converter dan konverter Optik-listrik untuk pengujian sinyal komunikasi optik.

 

Signal-to-noise rasio

Signal -to noise rasio (sering disingkat SNR atau S / N) adalah ukuran yang digunakan dalam ilmu dan rekayasa untuk mengukur berapa banyak sinyal telah rusak oleh kebisingan . Hal ini didefinisikan sebagai rasio dari daya sinyal terhadap daya noise merusak sinyal. ebuah rasio yang lebih tinggi dari 1:1 menunjukkan sinyal lebih dari kebisingan. Sementara SNR sering dikutip untuk sinyal-sinyal listrik, dapat diterapkan untuk setiap bentuk sinyal (seperti tingkat isotop dalam inti es atau biokimia isyarat antara sel-sel).

Dalam istilah teknis yang kurang, sinyal-to-noise rasio membandingkan tingkat sinyal yang diinginkan (seperti musik) dengan tingkat kebisingan latar belakang. Semakin tinggi rasio, kebisingan yang kurang menonjol latar belakang.

“Sinyal-untuk rasio-noise” kadang-kadang digunakan secara informal untuk merujuk pada rasio informasi yang berguna untuk data palsu atau tidak relevan dalam percakapan atau pertukaran. Misalnya, dalam forum diskusi online dan komunitas online lainnya, off-topik posting dan spam dianggap sebagai “noise” yang mengganggu dengan “sinyal” dari diskusi yang sesuai.

Definisi

Signal-to noise rasio didefinisikan sebagai kekuatan rasio antara sinyal (informasi yang berarti) dan latar belakang noise (sinyal yang tidak diinginkan):

dimana P adalah daya rata-rata. Baik kekuatan sinyal dan kebisingan harus diukur pada titik yang sama atau setara dalam sistem, dan dalam sistem yang sama bandwidth . Jika sinyal dan kebisingan diukur di sama impedansi , maka SNR dapat diperoleh dengan menghitung kuadrat dari amplitudo rasio:

di mana A adalah root mean square (RMS) amplitudo (misalnya, tegangan RMS). Karena banyak sinyal yang sangat luas memiliki dynamic range , SNRs sering dinyatakan dengan menggunakan logaritmik desibel skala. Dalam desibel, SNR didefinisikan sebagai

yang dipersamakan dapat ditulis menggunakan rasio amplitudo sebagai

Konsep rasio signal-to-noise dan dynamic range berkaitan erat. Dynamic range mengukur perbandingan antara-kuat un distorsi sinyal pada saluran dan sinyal discernable minimum, yang untuk sebagian besar tujuan adalah tingkat kebisingan. SNR mengukur perbandingan antara tingkat sinyal sewenang-wenang (tidak perlu sinyal yang paling kuat mungkin) dan kebisingan. Pengukuran sinyal-to noise rasio-memerlukan pemilihan atau referensi sinyal representatif. Dalam teknik audio , sinyal referensi biasanya adalah gelombang sinus pada standar nominal atau tingkat keselarasan , seperti 1 kHz pada +4 DBU (1,228 V RMS).

SNR biasanya diambil untuk menunjukkan rasio signal-to-noise rata-rata, karena ada kemungkinan bahwa (dekat) sesaat sinyal-to-noise rasio akan jauh berbeda. Konsep ini dapat dipahami sebagai normalisasi tingkat kebisingan untuk 1 (0 dB) dan mengukur sejauh mana sinyal ‘menonjol’.

 

Definisi Alternatif

Definisi alternatif SNR sebagai kebalikan dari koefisien variasi , yaitu, rasio rata-rata untuk deviasi standar dari suatu sinyal atau pengukuran:

dimana μ adalah sinyal mean atau nilai yang diharapkan dan σ adalah deviasi standar dari kebisingan, atau perkiraan daripadanya. Perhatikan bahwa seperti definisi alternatif hanya berguna untuk variabel yang selalu positif (seperti jumlah foton dan pencahayaan ). Oleh karena itu umumnya digunakan dalam pengolahan citra, dimana SNR dari suatu gambar biasanya dihitung sebagai rasio dari rata nilai piksel dengan standar deviasi dari nilai-nilai piksel atas lingkungan yang diberikan . Kadang-kadang SNR didefinisikan sebagai kuadrat dari definisi alternatif di atas.

Rose kriteria (bernama setelah Albert Rose ) menyatakan bahwa SNR minimal 5 diperlukan untuk dapat membedakan fitur gambar di% kepastian 100. Sebuah SNR kurang dari 5 berarti kurang dari 100% kepastian dalam detil gambar mengidentifikasi.

Namun alternatif lain, spesifik dan definisi yang sangat berbeda SNR digunakan untuk menandai sensitivitas sistem pencitraan, lihat perbandingan sinyal terhadap noise  .

langkah-langkah terkait adalah ” rasio kontras “dan”-to-noise rasio kontras “.

SNR Meningkatkan dalam praktek

Perekaman suara dari analisis termogravimetri perangkat yang buruk terisolasi dari sudut pandang mekanis; tengah kurva menunjukkan suara lebih rendah, karena aktivitas manusia di sekitarnya yang lebih rendah di malam hari.

Semua pengukuran nyata merasa terganggu oleh kebisingan. Hal ini meliputi bising elektronik, tetapi juga dapat termasuk peristiwa eksternal yang mempengaruhi fenomena diukur – angin, getaran, tarikan gravitasi bulan, variasi suhu, variasi kelembaban, dll tergantung pada apa yang diukur dan sensitivitas perangkat. Hal ini sering mungkin untuk mengurangi kebisingan dengan mengendalikan lingkungan. Jika tidak, ketika karakteristik kebisingan dikenal dan berbeda dari sinyal, adalah mungkin untuk menyaring atau untuk memproses sinyal. Ketika sinyal konstan atau periodik dan kebisingan adalah acak, adalah mungkin untuk meningkatkan SNR dengan rata-rata pengukuran.

Sinyal Digital

Ketika pengukuran adalah digital, jumlah bit yang digunakan untuk mewakili pengukuran menentukan maksimum yang mungkin signal-to-noise rasio. Hal ini karena mungkin minimum noise level adalah kesalahan yang disebabkan oleh kuantisasi dari sinyal, kadang-kadang disebut kebisingan Kuantisasi . Tingkat kebisingan adalah non-linear dan sinyal-tergantung; perhitungan yang berbeda ada untuk model sinyal yang berbeda. Kebisingan kuantisasi dimodelkan sebagai sinyal analog kesalahan dijumlahkan dengan sinyal sebelum kuantisasi (“noise aditif”).

Ini SNR maksimum teoritis mengasumsikan sinyal input yang sempurna. Jika sinyal input sudah bising (seperti yang biasanya terjadi), kebisingan sinyal mungkin lebih besar dari kebisingan kuantisasiReal -ke-digital converter analog juga memiliki sumber-sumber lain dari kebisingan yang selanjutnya menurunkan SNR dibandingkan dengan maksimum teoritis dari kebisingan kuantisasi ideal, termasuk penambahan sengaja gentar .

Meskipun Tingkat kebisingan di suatu sistem digital yang dapat dinyatakan dengan menggunakan SNR, lebih umum untuk menggunakan E b / N o , energi per bit per kerapatan spektral daya noise.

Kesalahan modulasi rasio (MER) adalah ukuran dari SNR dalam termodulasi sinyal digital.

titik tetap

Untuk-bit bilangan bulat n dengan jarak yang sama antara tingkat kuantisasi ( kuantisasi seragam ) dengan rentang dinamis (DR) juga ditentukan.

Dengan asumsi distribusi seragam nilai sinyal input, kebisingan kuantisasi merupakan sinyal-acak terdistribusi seragam dengan-ke-puncak amplitudo puncak satu level kuantisasi, membuat rasio amplitudo 2 n / 1. Rumusnya adalah maka:

Hubungan ini adalah asal dari pernyataan seperti ” 16-bit audio memiliki jangkauan dinamis 96 dB “. Setiap bit ekstra kuantisasi meningkatkan rentang dinamis oleh sekitar 6 dB.

Dengan asumsi skala penuh gelombang sinus sinyal (yaitu, quantizer ini dirancang sedemikian rupa sehingga memiliki minimal sama dan nilai-nilai maksimum sebagai sinyal input), kebisingan kuantisasi mendekati sebuah gelombang gigi gergaji dengan-ke-puncak amplitudo puncak satu tingkat kuantisasi dan distribusi seragam. In this case, the SNR is approximately Dalam hal ini, SNR kira-kira

Floating point

Floating-point nomor menyediakan cara untuk trade off-to-noise rasio sinyal untuk peningkatan dalam jangkauan dinamis. Untuk n bit bilangan floating-point, dengan bit nm pada mantissa m bit dan dalam eksponen :

Perhatikan bahwa rentang dinamis jauh lebih besar dari fixed-point, tetapi dengan biaya yang lebih buruk rasio signal-to-noise. Hal ini membuat floating-point lebih baik dalam situasi di mana rentang dinamis yang besar atau tidak terduga. Implementasi Fixed-point’s sederhana dapat digunakan dengan tidak merugikan kualitas sinyal dalam sistem di mana dynamic range kurang dari 6.02m. Dinamika berbagai macam sangat floating-point dapat posisi yang kurang menguntungkan, karena memerlukan lebih banyak pemikiran dalam algoritma perancangan.

Optik SNR

Optical sinyal memiliki frekuensi pembawa, yang jauh lebih tinggi daripada frekuensi modulasi (sekitar 200 THz dan lebih). Dengan cara ini bandwidth kebisingan meliputi bandwidth yang jauh lebih lebar dari sinyal itu sendiri. Pengaruh sinyal yang dihasilkan bergantung terutama pada penyaringan kebisingan. Untuk menggambarkan kualitas sinyal tanpa receiver memperhitungkan SNR optik (OSNR) digunakan. OSNR adalah perbandingan antara daya sinyal dan daya kebisingan di bandwidth seperti yang diberikan. Umumnya lebar pita referensi 0,1 nm digunakan. Bandwidth ini independen dari format modulasi, frekuensi dan penerima. Sebagai contoh sebuah OSNR dari 20dB/0.1nm bisa diberikan, bahkan sinyal 40 Gb DPSK tidak akan masuk dalam bandwidth ini. OSNR diukur dengan Optical Spectrum Analyzer

 

 

 

SISTEM KOMUNIKASI

BER & SNR

( Bit Error Rate & Signal to Noise Rasio )

diajukan sebagai salah satu tugas mata kukiah Sinyal & Sistem Digital

 

 

                   PENYUSUN                                 

Feri Rakhmat S                           208701023

Irfan Nurhadiansyah             208701031

 

TEKNIK ELEKTRO

 

FAKULTAS SAINS & TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI BANDUNG

2010

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s