BER和FER的关系.doc

收信机灵敏度是指收信机在满足一定的误码率性能条件下收信机输入端需输入的最小信号电平接收机在各种不同输入信号环境下的工作性能是由比特误码率来表示的接收误码率是指基站发送给一定电平的数据信号，接收到这个数据信号后对它进行解调还原，然后再发送给基站，基站接收到解调后与原来的数据信号进行比较，两则之差即为误码，用百分比表示为误码率衡量接收机误码性能主要有帧删除率（FER）、残余误码比特率（RBER）和误比特率（BER）三个参数当接收机中的误码检测功能指示一个帧中有错误时，该帧就被定义为删除帧删除率（FER）定义为被删除的帧数占接收帧总数之比对全速率话音信道来说，这通常是因为3比持的循环冗余校验（CRC）检验出错误或其它处理功能引起坏帧指示（BFI）产生的对信令信道，通常是由于法尔码（FIRE）或其它分组码检验出错误产生的对数据业务无帧删除率（FER）定义 残余误比特率（RBER）定义为在那些没有被声明为被删除帧中的误比特率即在那些检测为“好”的帧中错误比特的数目与“好”帧中传输的总比特数之比 误比特率（BER）定义为接收到的错误比特与所有发送的数据比特之比由于信道误码率的随机性，因此对收信机误码率的测量常采用统计测量法。

即时每—信道采取多次抽样测量，在—定的抽样测量数目下，每个测量得到的误码率在一定的测试误码限制范围内，则认为该信道的误码率达到规定的误码率要求 a. 帧擦除率(FER)：将接收机中误差检测功能指示出的差错帧定义为擦除帧，擦除帧数与总帧数之比定义为帧擦除率 b. 残余比特误码率(RBER)：RBER定义为未擦除帧中的比特误码率 c. 比特误码率(BER)：BER是指误码比特与发送的所有数据比特之比2.3.2.1 坏帧指示性能 全速率话音信道、半速率话音信道接收机的坏帧指示（BFI）性能就是测量接收机在DTX操作条件下的有效性它包括了TCH/FS、TCH/HS信道中3比特循环冗余校验（CRC）及DTX操作有关的其他处理功能的影响对BFI的测量是基于对输入为随机数据调制的载频上全速率话音信道（TCH/FS）、半速率话音信道（TCH/HS）中对没有被检测出的坏帧数目进行计数来实现的 当样本数等于规定的最小样本数时，若未检测出的BFI不超出以下给定的测试错误率极限时，则BFI性能可以接受 坏帧指示性能(BFI) 1．定义 坏帧指示(BFI)是MS在非连续发射(DTx)a’犬态下有效性的一种量度，它包括了TCH／FS中CR(：及所有与DTx操作有关的其他处理功能的影响。

用对输入为随机数据调制的载频上Tc}t／FS中统计出的未被检测出的坏帧数来度量BFI 在接收机中，对正常的语音传输和信令传输通常采用CRC来检验无线接口中的语音和信令错误当采用DTx操作时，在无语音发送至接收机时，同样需要这样的附加信息来检验传输错误因此，在DTx操作时，对语音信道采用语音解码器的BFI来检测语音传输错误，对控制信道采用“帧擦除标识”fFEI)来检测信令传输错误2．指标要求 当信息帧的最大样本数等于规定的82 ooo(不包括静寂描述帧sID)样本数时，若未检测出的BFI最大事件数不超出给定的200事件数，则BFI性能可以接受3．测试方法(1)具有天线接头的MS直接与SS连接2)SS建立与MS的通信(TC}I／FS的射频频道号在60～65之间，非跳频模式)，MS应答，在整个测试过程中，Ss以28dBgV的电平发送BCCH3)Ss指令：MS将其Rx语音信道译码器输出环回到Tx编码器输入，同时将BFI信息传给ss4)ss模拟一个处于DTx工作模式的基站子系统BSS o．在不发射信号期间，SS以19dB¨v的电平发射一个用随机数据调制的载频慢速随路控制信道(SACCH)以28dBgV的电平发射，携带有效信息的SID按正确时间间隔以28dBgv的电平发射，在SAC；Ct和SID帧发射期间，中止随机数据的发射。

5)SS持续发射TCH／FS信息帧的最大样本数，并检查MS环回信号的坏帧指示(BF’I)SS记录BFI未置1的帧数 本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营详细出处： - R&D大本营详细出处：   2007-6-4 12:41:49   来源：中国联通网站  周戈    摘要    由于市场竞争的加剧，网络质量成为移动运营商争夺用户的关键因素中国联通是双网并存，定性和定量地对比GSM网络和CDMA网络的关键指标并探讨其内在联系，不仅对现网的优化和评估具有重要意义，而且对即将建设的3G网络的评估也具有参考和指导意义本文对GSM和CDMA网络的关键指标及其内在关系进行了分析和推导，提出了正确分析网络质量的有效方法    1、BER(GSM)和FER(CDMA)的评估    1.1基本概念    图1所示是GSM和CDMA前向业务信道发送端处理过程接收处理是发送处理的逆过程，这里不再画出    BER(误码率)是GSM系统的语音质量指标，指接收端在完成解调和去交织后，进行信道解码之前的数据错误比特率GSM语音编码后每个20ms全速率语音块包含260bit，其中有78bit不重要，50bit最重要，132bit重要。

对50个最重要的比特加3个校验比特后再与132个重要比特以及4个尾比特一起进行速率为1/2、约束长度为5的卷积编码    FER(误帧率)是CDMA系统的语音质量指标，指接收端完成信道解码之后的20ms帧的误帧率CDMA语音编码的全速率业务信道(9600bit/s)的20ms帧中有172个信息比特，12个CRC校验比特，语音译码器通过CRC校验来判定该帧是否有误码，如果有误码则认为该帧为错误帧，应该删掉    GSM和CDMA业务信道的处理过程除了多址方式外，各个环节没有太大不同，以业务信道为例，都是20ms语音块，经过卷积编码、交织、多址(码分或时分)、调制，由于GMSK调制方式是QPSK的衍生方式，因此可以将QPSK的性能分析用于GMSK方式    图1 GSM和CDMA前向业务信道发送端处理过程    1.2分析思路    对于观察点不同的两个指标，我们可以先将观察点统一到信道解码之后的误帧率，即从GSM系统在一定BER的情况下推算出信道解码后相应的等效误帧率，再和CDMA的FER进行比较由于GSM语音编码的20ms全速率语音帧中有182个重要比特，CDMA的20ms语音帧中的171个信息比特都是重要比特，在假定两种语音编码方式没有重大质量差异的情况下(即每个20ms的帧出错后对CDMA和GSM的语音质量造成相同损害)，GSM的20ms语音帧中任意重要比特出错则认为出现了误帧，其误帧率可以等效于同等通话质量的CDMA的FER。

    1.3 GSM的等效误帧率的推导    对于未经纠错编码的QPSK系统，其误码率Pb和Eb/No的关系为    当输入数据的误码率比较低时，对于硬判决解码的卷积编码增益为    式中：R是卷积码的码率，d∞是卷积码的自由距离(也就是该编码的任意2个码字间的最小距离，这里的距离指2个码字间对应位上相异码元数)由于是从已经解调后的BER(即Pb)开始推导，因此可以使用硬判决算法对于GSM系统，采用的码率尺=1/2，约束长度=5，其d∞=7，因此编码增益Gp=2.43dB查阅卷积码的性能分析资料可知，解码后误码率(对数坐标)与Eb/No(dB)的关系曲线接近于直线，因此在一定范围内以直线去逼近该性能曲线(如图1所示)，具有工程合理性我们选择最贴近运营商关注范围的、BER为10-3和10-4的2个点来确定性能逼近直线，根据前面给出的公式可以计算出这2个点的坐标，并得出如下性能逼近直线    式中，P为解码后误码率(对数坐标)进而得出    得到信道解码后的误码率P解后，由于一帧有182个重要比特，可以得到GSM的等效误帧率为    进而可以计算给定GSM的BER(即Pb)所对应的信道解码后的等效FER。

图2是根据上述公式计算的Pb、P与Eb/No的关系曲线    图2 GSM在有无信道编码时的误码率和Eb/No的关系    图中，无信道编码(Pb)表示没有采用纠错编码的各种输入Eb/No下的误码率卷积码编码(P解)表示对于各种输入Eb/No采用了卷积编码经过解码后的误码率    1.4结论和应用    根据上述分析，我们计算了不同BER对应的等效FER，表1中列举了几个主要数据    表1 等效FER方法计算结果    参考文献[1]中使用通信系统通用的MOS分衡量标准，从语音质量感受的角度将BER和FER联系起来，主观MOS分采用ITU-TP.800和P.830建议，由不同的人分别对原始语音资料和经过系统处理后有衰减的语音资料进行主观感觉对比，得出MOS分，最后求平均值而客观MOS评价则采用ITU-TP.862建议提供的PESQ方法，由专门的仪器(如Agilent的VQT测试仪)或软件进行测试，表2所示为基于MOS分标准的FER(CDMA)和BER(GSM)之间的对应关系[1]    表2 基于MOS分标准的FER(CDMA)和BER(GSM)之间的对应关系    对比表1、表2可以发现，我们推导计算的结果与MOS评价方式的数据基本一致，克服了主观评价的主观性和偶然性。

应用本文给出的推导公式可以计算出任意BER所对应的FER值，因此能够更加全面和准确地评估GSM系统和CDMA系统的通话质量    2、C/I和Ec/Io的计算与应用    GSM系统中的C/I就是有用信号载波功率与干扰的比值，而CDMA中Ec/Io是扩频后的码片能量与扩频信号带宽内的高斯白噪声功率谱密度之比GSM系统中要求同频载干比C/I大于9dB，CDMA系统中要求Ec/Io大于-13dB它们与接收电平一起，成为反映无线覆盖的关键指标    2.1指标的计算    对于GSM：    基带信号速率尺为270.833kbit/s，信号带宽R为200kHz，因此解调后的处理增益为    用dB表示就是    GSM采用1/2速率、约束长度为5的卷积码，其d∞=7，假定其编码增益为Gc，所以在信道解码后其信噪比为    对于CDMA：    基带信号速率R为19.2kbit/s，信号带宽B为1.25MHz，因此经过解扩和解调后的处理增益为    用dB表示就是    CDMA采用1/2速率、约束长度为9的卷积码，其d∞=12由于编码增益与d∞成正比，因此其编码增益应为Gc+10lg(12/7)=Gc+2.34(dB)(因为CDMA编码增益是GSM编码增益的12/7倍，用dB表示就是10lg(12/7)。

所以在信道解码后看到的信噪比为    式中，Tc和ƒc分别为扩频后码片的周期和频率，Tc=1/ƒc    通过上面公式可以算出，在GSM网络和CDMA网络的输入C/I和Ec/Io的要求分别为9dB和-13dB时，在信道解码后(即语音译码前)的信噪比分别为7.7+Gc和7.44+。