Misure con il BER tester

Marco Bertolini

Dipartimento di Ingegneriadell’Informazione

Università degli Studi di Parma

Laboratorio diTelecomunicazioni

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Sommario

BER

BER Tester

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La Bit Error Rate

La Bit Error Rate (BER) è il più diffuso parametro di qualità perl’analisi di sistemi di trasmissione digitali. La BER è definita come

BER =#bit errati

#bit trasmessi

e costituisce di fatto una stima della probabilità di errore introdottadal canale di trasmissione.

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Curve di BER (I)

Tipicamente, quando si confrontano due sistemi in ambito radio, simisurano le curve di BER in funzione del rapporto segnale rumore(SNR) Eb

N0. In ottica si misura più spesso l’Optical Signal to Noise

Ratio (OSNR), misurato su una banda di riferimento (es. 0.1 nm)e definito come

OSNR0.1 =Pavg

N0 ·BB = 0.1nm

La relazione tra SNR ed OSNR è

OSNR0.1 = SNR · R∆ν

dove R è la frequenza di segnalazione e ∆ν è la bandaequivalente a 0.1 nm intorno ai 1550 nm (12.5 GHz).

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Curve di BER (II)

12 14 16 18 2010

−15

10−10

10−5

OSNR [dB/0.1nm]

BE

R

Back to backAfter propagation

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Confronto fra sistemi

Esistono due misure per confrontare le curve di ber di due sistemi.La Q-factor penalty (QP) e la Sensitivity Penalty (SP).La SP è definita come

∆OSNR @ BER = 10−n

dove n è un valore intero (solitamente 3, 5 o 9).Al contrario la QP è definita come

∆Q @ OSNR = X dB

dove Q è il Q-factor, definito come

Q = 20 · log10(Q(BER)) Q = Q di Marcumdi ordine1

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SP e QP

12 14 16 18 2010

−15

10−10

10−5

OSNR [dB/0.1nm]

BE

R

Back to backAfter propagation

SP

QP

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Il BER tester

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Funzioni

Il BER tester (BERT) deve essere sostanzialmente in grado dicontare gli errori in una sequenza trasmessa. Quindi deveoccuparsi di generare una sequenza di bit e confrontarla conquella ricevuta, eventualmente riallineandole in caso di ritardo.Il BERT si compone dunque di due unità funzionali:

� Pulse Pattern Generator (PPG) che genera la sequenza� Error Detector (ED) che confronta i bit trasmessi e ricevuti

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Setup

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PPG

Il PPG come detto è in pratica un generatore di segnali binari adalta frequenza (10/40/60 GHz): tipicamente le sequenzetrasmesse sono

� 0 e 1 alternati� Pseudo Random Binary Sequences (PRBS)� Sequenze definite dall’utente

E’ inoltre possibile variare l’ampiezza dei segnali trasmessi.Il secondo output del PPG è un segnale di clock che può servireper la sincronizzazione con l’ED.

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PRBS

Una PRBS di ordine N è una sequenza di 2N −1 simboli checontiene tutte le possibili sequenze lunghe N tranne quella di tutti1.Ad esempio una PRBS di ordine 4 è

011001010000111

Se la memoria del canale è N, una PRBS di ordine N è in grado ditestare tutte le configurazioni del canale e quindi predirecorrettamente le prestazioni del sistema.

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ED

L’ED è la parte più complessa del BERT, poiché si deve occuparedi:

� Campionare il segnale e decidere a soglia� Recuperare la sincronia tra dati trasmessi e ricevuti� Contare gli errori

Così come per il PPG, questi compiti richiedono elettronica ad altafrequenza ed opportuni circuiti dedicati che li rendono dispositivimolto costosi.

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Campionamento e decisione

Sia l’istante di campionamento che la soglia di decisione sonoparametri modificabili dall’utente per diversi motivi

� Testare i margini di tolleranza ad un errore di istante/soglia� Adattarsi alla soglia ottima imposta dal canale (es. trasmissioni

con rumore ottico richiedono sogli più spostate verso gli zeri)� Correggere eventuali piccoli sfasamenti tra le sequenze

trasmesse e ricevute

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Clock Recovery

Nel caso la linea di trasmissione introduca un grande ritardo e nonsi abbia un riferimento per conoscere clock del segnale trasmesso(cosa che avviene nei sistemi reali), il clock deve essererecuperato a partire dai dati.

I BERT impiegano quindi un PLL (Phase Locked Loop) che siaggancia alla frequenza dei segnali trasmessi, eventualmentesintonizzabile su più frequenze.

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Funzioni avanzate

� Interfacce ottiche integrate� Misure a Burst� Misura del diagramma ad occhio� Misure di Jitter� Misura del diagramma “a bathtub”

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Eye Diagram

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Jitter

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Bathtub Diagram

UI = istante di campionamento/soglia di decisione normalizzati

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