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BER की फुल फॉर्म Bit Error Rate होती है. BER को हिंदी में बिट त्रुटि दर कहते है. यह एक त्रुटि है जो सभी संचार चैनल में डेटा स्ट्रीम के स्वीकृत बिट्स की संख्या में परिवर्तन के कारण होती है. बिट्स में ये परिवर्तन कुछ त्रुटियों के कारण होते हैं, जो शोर संकेत, तरंगों का हस्तक्षेप, परिवर्तन, या बिट सिंक्रनाइज़ेशन त्रुटियों के कारण होते हैं.
उदाहरण के लिए: मान लीजिए कि संचरित बिट का एक आदेश
101011101
बिट्स का क्रम, जो रिसीवर द्वारा स्वीकार किया जाता है, हैं
111010110
इस उदाहरण में, यह देखा जाना स्पष्ट है कि, बिट त्रुटियों की कुल संख्या 4 है, जो बिट्स के क्रम के दूसरे, छठे, आठवें और नौवें स्थान पर है, जहां 0, 1, 0 और 1 को बदल दिया जाता है. 1, 0, 1 और 0.
बिट त्रुटि दर को बिट्स की कुल संख्या और इकाई समय के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है. बिट त्रुटि अनुपात, जो बीईआर भी है, को परिवर्तित बिट्स की कुल संख्या और बिट त्रुटि दर के अध्ययन की अवधि में प्रेषित बिट्स की कुल संख्या के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है. दिए गए उदाहरण में, बिट त्रुटियों की कुल संख्या 4 है और प्रेषित बिट की कुल संख्या 9 है, इसलिए, बिट त्रुटि अनुपात की परिभाषा के अनुसार, बिट त्रुटि अनुपात 9 से 4 विभाजित के बराबर है, जो कि 0.44 है या प्रतिशत में 44% है.
बिट त्रुटि दर परीक्षण संक्षिप्त रूप में BERT को डिजिटल संचार के सर्किट के लिए पहले से ही निर्धारित तनाव पैटर्न का उपयोग करके बिट त्रुटि दर के परीक्षण की तकनीक के रूप में परिभाषित किया गया है. इन तनाव पैटर्न में उत्पन्न शून्य और तार्किक लोगों का एक क्रम शामिल होता है, जो परीक्षण पैटर्न के जनरेटर द्वारा सभी पूर्व निर्धारित हैं. BERT तनाव के कुछ व्यापक उपयोग किए गए पैटर्न हैं:-
PRBS
QRSS (अर्ध यादृच्छिक संकेत स्रोत)
1: 7
वैकल्पिक 0s और 1s
ब्रिजेट
न्यूनतम अधिकतम
बहुपतत
सभी शून्य
बिट त्रुटि दर परीक्षण तकनीक का उपयोग करके बिट त्रुटि दर का परीक्षण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरण को बिट त्रुटि दर परीक्षक के रूप में जाना जाता है. इस बिट त्रुटि दर परीक्षक में पैटर्न जनरेटर, त्रुटि डिटेक्टर, घड़ी सिग्नल जनरेटर, डिजिटल संचार विश्लेषक, विद्युत-ऑप्टिकल कनवर्टर और ऑप्टिकल-विद्युत कनवर्टर शामिल हैं.
बिट त्रुटि दर, BER का उपयोग डेटा चैनलों के प्रदर्शन को चिह्नित करने में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर के रूप में किया जाता है. रेडियो / वायरलेस लिंक या वायर्ड दूरसंचार लिंक पर एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर डेटा संचारित करते समय, महत्वपूर्ण पैरामीटर यह है कि दूरस्थ छोर पर दिखाई देने वाले डेटा में कितनी त्रुटियां दिखाई देंगी. इस तरह की बिट त्रुटि दर के रूप में, बीईआर फाइबर ऑप्टिक लिंक से एडीएसएल, वाई-फाई, सेलुलर संचार, आईओटी लिंक और कई और सभी चीजों पर लागू होता है. यहां तक कि उन्होंने सोचा था कि डेटा लिंक बहुत भिन्न प्रकार की प्रौद्योगिकी का उपयोग कर सकते हैं, बिट त्रुटि दर के मूल्यांकन की मूल बातें बिल्कुल समान हैं.
जब डेटा एक डेटा लिंक पर प्रसारित होता है, तो सिस्टम में त्रुटियों की शुरुआत होने की संभावना होती है. यदि त्रुटियों को डेटा में पेश किया जाता है, तो सिस्टम की अखंडता से समझौता किया जा सकता है. नतीजतन, सिस्टम के प्रदर्शन का आकलन करना आवश्यक है, और बिट त्रुटि दर, बीईआर, एक आदर्श तरीका प्रदान करता है जिसमें यह हासिल किया जा सकता है.
मूल्यांकन के कई अन्य रूपों के विपरीत, बिट त्रुटि दर, BER ट्रांसमीटर, रिसीवर और दोनों के बीच के माध्यम सहित एक प्रणाली के अंत प्रदर्शन के पूर्ण अंत का आकलन करता है. इस तरह, बिट त्रुटि दर, बीईआर घटक भागों के परीक्षण के बजाय ऑपरेशन में एक प्रणाली के वास्तविक प्रदर्शन को सक्षम बनाता है और उम्मीद करता है कि वे जगह में संतोषजनक ढंग से काम करेंगे.
जैसा कि नाम से पता चलता है, बिट त्रुटि दर को उस दर के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर ट्रांसमिशन सिस्टम में त्रुटियां होती हैं. इसे सीधे बिट्स की संख्या में उल्लिखित त्रुटियों में अनुवादित किया जा सकता है. बिट त्रुटि दर की परिभाषा को एक सरल सूत्र में अनुवादित किया जा सकता है -
यदि ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच का माध्यम अच्छा है और शोर अनुपात का संकेत अधिक है, तो बिट त्रुटि दर बहुत छोटी होगी - संभवतः महत्वहीन और समग्र प्रणाली पर कोई ध्यान देने योग्य प्रभाव नहीं होगा हालांकि अगर शोर का पता लगाया जा सकता है, तो वहाँ है मौका है कि बिट त्रुटि दर पर विचार करने की आवश्यकता होगी.
एक डाटा चैनल के खराब होने का मुख्य कारण और संबंधित बिट त्रुटि दर, बीईआर शोर है और प्रसार पथ (जहां रेडियो सिग्नल पथ का उपयोग किया जाता है) में परिवर्तन होता है. दोनों प्रभावों में उनके लिए एक यादृच्छिक तत्व है, एक गाऊसी संभावना समारोह के बाद शोर जबकि प्रसार मॉडल एक रेले मॉडल का अनुसरण करता है. इसका अर्थ है कि चैनल विशेषताओं का विश्लेषण आमतौर पर सांख्यिकीय विश्लेषण तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है.
फाइबर ऑप्टिक सिस्टम के लिए, लिंक बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटकों में खामियों के कारण मुख्य रूप से त्रुटियां होती हैं. इनमें ऑप्टिकल ड्राइवर, रिसीवर, कनेक्टर्स और स्वयं फाइबर शामिल हैं. बिट त्रुटियों को ऑप्टिकल फैलाव और क्षीणन के परिणामस्वरूप भी पेश किया जा सकता है. इसके अलावा ऑप्टिकल रिसीवर में भी शोर को पेश किया जा सकता है. आमतौर पर ये फोटोडायोड और एम्पलीफायर हो सकते हैं जिन्हें बहुत छोटे परिवर्तनों का जवाब देने की आवश्यकता होती है और परिणामस्वरूप उच्च शोर स्तर मौजूद हो सकते हैं.
बिट त्रुटियों के लिए एक और योगदान कारक किसी भी चरण घबराना है जो सिस्टम में मौजूद हो सकता है क्योंकि यह डेटा के नमूने को बदल सकता है.
शोर अनुपात और ईबी / सिग्नल के लिए सिग्नल ऐसे पैरामीटर हैं जो रेडियो लिंक और रेडियो संचार प्रणालियों के साथ अधिक जुड़े हुए हैं. इसके संदर्भ में, बिट त्रुटि दर, BER, को त्रुटि या POE की संभावना के संदर्भ में भी परिभाषित किया जा सकता है. यह निर्धारित करते हैं तीन अन्य चर का उपयोग किया जाता है. वे एरर फंक्शन, एरफ, एक बिट में ऊर्जा, ईबी और शोर पावर स्पेक्ट्रल घनत्व (जो 1 हर्ट्ज बैंडविड्थ में शोर शक्ति है), नहीं.
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि त्रुटि फ़ंक्शन के लिए प्रत्येक भिन्न प्रकार के मॉड्यूलेशन का अपना मूल्य है. ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक प्रकार का मॉड्यूलेशन शोर की उपस्थिति में अलग तरह से करता है. विशेष रूप से, उच्च आदेश मॉडुलन योजनाएं जैसे 64QAM, आदि जो उच्च डेटा दरों को ले जाने में सक्षम हैं, शोर की उपस्थिति में उतनी मजबूत नहीं हैं. लोअर ऑर्डर मॉड्यूलेशन फॉर्मेट (जैसे बीपीएसके, क्यूपीएसके, आदि) कम डेटा दरों की पेशकश करते हैं लेकिन अधिक मजबूत होते हैं.
प्रति बिट ऊर्जा, ईबी, वाहक दर को बिट दर से विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है और जूल के आयामों के साथ ऊर्जा का एक माप है. हर्ट्ज़ प्रति एक शक्ति नहीं है और इसलिए इसमें शक्ति के आयाम (सेकंड प्रति जूल) सेकंड से विभाजित हैं. अनुपात के आयामों को देखते हुए Eb/No सभी आयामों को एक आयाम रहित अनुपात देने के लिए रद्द कर देते हैं. यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि POE Eb/No के समानुपाती है और शोर अनुपात का संकेत है. त्रुटि की संभावना के संदर्भ में बिट त्रुटि दर को परिभाषित करना संभव है.
POE=12 (1−erf)EbNo−−−√
कहा पे -
erf = एरर फंक्शन
इब = एक बिट में ऊर्जा
नहीं = पावर वर्णक्रमीय घनत्व (1 हर्ट्ज बैंडविड्थ में शोर).
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ईबी / नो, शोर अनुपात के संकेत का एक रूप है.
प्रति बिट ऊर्जा, ईबी को वाहक दर को बिट दर से विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है. एक ऊर्जा उपाय के रूप में, ईबी में जूल की इकाई है. कोई बिजली की माप नहीं है (सेकंड प्रति जूल) प्रति हर्ट्ज (सेकंड), और परिणामस्वरूप ईबी / नो एक आयाम रहित शब्द है और इसे केवल अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सकता है.
यह Eb / No का उपयोग करके देखा जा सकता है कि बिट त्रुटि दर, BER कई कारकों से प्रभावित हो सकता है. जिन चरों को नियंत्रित किया जा सकता है, उनमें हेरफेर करके, आवश्यक प्रदर्शन स्तर प्रदान करने के लिए एक प्रणाली का अनुकूलन करना संभव है. यह आमतौर पर डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम के डिज़ाइन चरणों में किया जाता है ताकि प्रदर्शन मापदंडों को प्रारंभिक डिज़ाइन अवधारणा चरणों में समायोजित किया जा सके.
व्यवधान: एक प्रणाली में मौजूद हस्तक्षेप स्तर आम तौर पर बाहरी कारकों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और सिस्टम डिज़ाइन द्वारा परिवर्तित नहीं किए जा सकते हैं. हालांकि सिस्टम की बैंडविड्थ को सेट करना संभव है. बैंडविड्थ को कम करके हस्तक्षेप के स्तर को कम किया जा सकता है. हालांकि बैंडविड्थ को कम करने से डेटा थ्रूपुट को सीमित किया जा सकता है.
ट्रांसमीटर पावर बढ़ाएं: सिस्टम के पावर लेवल को बढ़ाना भी संभव है ताकि प्रति बिट पावर बढ़े. यह अन्य उपयोगकर्ताओं के हस्तक्षेप स्तरों और पावर एम्पलीफायर और समग्र बिजली की खपत और बैटरी जीवन, आदि के आकार पर बिजली उत्पादन में वृद्धि के प्रभाव सहित कारकों के खिलाफ संतुलित किया जाना है.
बैंडविड्थ कम करें: बिट त्रुटि दर को कम करने के लिए अपनाया जा सकने वाला एक और तरीका बैंडविड्थ को कम करना है. शोर का निम्न स्तर प्राप्त होगा और इसलिए शोर अनुपात का संकेत बेहतर होगा. इसके परिणामस्वरूप डेटा थ्रूपुट प्राप्य की कमी होती है.
लोअर ऑर्डर मॉड्यूलेशन: लोअर ऑर्डर मॉड्यूलेशन योजनाओं का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यह डेटा थ्रूपुट की कीमत पर है.
संतोषजनक बिट त्रुटि दर प्राप्त करने के लिए सभी उपलब्ध कारकों को संतुलित करना आवश्यक है. आम तौर पर सभी आवश्यकताओं को प्राप्त करना संभव नहीं है और कुछ ट्रेड-ऑफ की आवश्यकता होती है. हालांकि, आदर्श रूप से जो आवश्यक है, उसके नीचे एक बिट त्रुटि दर के साथ, त्रुटि सुधार के स्तर के संदर्भ में आगे व्यापार-बंद भी किया जा सकता है जो डेटा में प्रेषित किए जा रहे हैं. यद्यपि अधिक अनावश्यक डेटा को त्रुटि सुधार के उच्च स्तर के साथ भेजा जाना है, लेकिन इससे होने वाली किसी भी बिट त्रुटियों के प्रभाव को कम करने में मदद मिल सकती है, जिससे समग्र बिट त्रुटि दर में सुधार होता है.
बिट त्रुटि दर, BER पैरामीटर को अक्सर कई संचार प्रणालियों के लिए उद्धृत किया जाता है और यह एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जिसका उपयोग यह निर्धारित करने में किया जाता है कि लिंक पैरामीटर का उपयोग किस प्रकार किया जाना चाहिए, पावर से मॉड्यूलेशन प्रकार तक सब कुछ.
बिट त्रुटि दर परीक्षण के पीछे मूल अवधारणा काफी सीधी है. संचार चैनल के माध्यम से एक डेटा स्ट्रीम भेजा जाता है, चाहे एक रेडियो लिंक, एक फाइबर ऑप्टिक लिंक या जो भी हो, और परिणामस्वरूप डेटा स्ट्रीम की तुलना मूल के साथ की जाती है. कोई भी परिवर्तन डेटा त्रुटियों के रूप में नोट किया जाता है और लॉग किया जाता है. इस जानकारी का उपयोग करके थोड़ी त्रुटि दर निर्धारित की जा सकती है.
BER=ErrorsTotal Number of Bits
बिट त्रुटि दर परीक्षण की मूल अवधारणा सीधी है, लेकिन वास्तविक कार्यान्वयन के लिए थोड़ा अधिक विचार की आवश्यकता है, और उतना सरल नहीं है. कई मुद्दों पर ध्यान देने की जरूरत है. चूंकि डेटा त्रुटियां एक यादृच्छिक फैशन में होती हैं, इसलिए सामान्य डेटा का उपयोग करके सटीक रीडिंग प्राप्त करने से पहले इसमें कुछ समय लग सकता है. माप के लिए आवश्यक समय को कम करने के लिए, छद्म आयामी डेटा अनुक्रम का उपयोग किया जा सकता है.
एक छद्म यादृच्छिक अनुक्रम का उपयोग करने के कारण का विस्तार करने के लिए एक विशिष्ट डेटा लिंक का उदाहरण लें. त्रुटियों की संख्या का एक सरल माप करने के लिए, एक त्रुटि डिटेक्टर का उपयोग करना संभव है जो संचरित और प्राप्त डेटा की तुलना करता है और फिर त्रुटियों की संख्या को गिनता है. यदि 1012 बिट्स भेजते समय एक त्रुटि पाई गई थी, तो एक पहला अनुमान हो सकता है कि 1012 में त्रुटि दर 1 है, लेकिन किसी भी त्रुटि की यादृच्छिक प्रकृति को देखते हुए ऐसा नहीं है. सिद्धांत रूप में वास्तविक त्रुटि दर को साबित करने के लिए अनंत संख्या में बिट्स भेजे जाने चाहिए, लेकिन यह स्पष्ट रूप से संभव नहीं है.
चूंकि त्रुटि दर गिरती है इसलिए माप के लिए अधिक समय लगता है अगर सटीकता की कोई डिग्री हासिल की जानी है. गीगाबिट ईथरनेट के लिए जो 10 ^ 12 में 1 से कम की त्रुटि दर को निर्दिष्ट करता है, 10 ^ 12 बिट डेटा को प्रसारित करने के लिए लिया गया समय 13.33 मिनट है. बिट त्रुटि दर के विश्वास का उचित स्तर प्राप्त करने के लिए यह डेटा की लगभग 100 गुना राशि भेजना बुद्धिमानी होगी. इसमें 1333 मिनट या लगभग 22.2 घंटे लगेंगे.
यह स्पष्ट रूप से सुविधाजनक नहीं है कि यह लंबे समय तक माप ले. तेजी से माप बनाने में सहायता करने के लिए, गणितीय तकनीकों को लागू किया जाता है और परीक्षण में प्रेषित डेटा को यथासंभव यादृच्छिक बनाया जाता है - एक छद्म आयामी कोड का उपयोग किया जाता है जो बिट त्रुटि दर परीक्षक के भीतर उत्पन्न होता है. यह तब भी आवश्यक समय को कम करने में मदद करता है जबकि अभी भी सटीक माप किए जा रहे हैं.
एक छद्म यादृच्छिक डेटा स्रोत का उपयोग करने के अलावा, ट्रांसमिशन पथ का अनुकरण करना अक्सर आवश्यक होता है. इस तरह प्रयोगशाला में एक दूसरे के करीब ट्रांसमीटर और रिसीवर के साथ बीईआर परीक्षण किया जा सकता है. ट्रांसमिशन पथ का अनुकरण करने के लिए "मध्यम" सेट करना आवश्यक है जो उपयोग किए जाने वाले वास्तविक डेटा ट्रांसमिशन पथ का प्रतिनिधि है. एक रेडियो प्रसारण के संदर्भ में, इसमें शोर और प्रसार लुप्त होती है.
शोर: रेडियो पथ में शोर कई स्रोतों से आता है. यह या तो बाहरी रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स सिस्टम में उत्पन्न हो सकता है और शोर के रूप में आता है, या यह आंतरिक रूप से उत्पन्न हो सकता है, मुख्य रूप से रिसीवर के सामने के अंत में शोर के रूप में. रिसीवर शोर मौजूद होगा चाहे सिस्टम नकली या वास्तविक वातावरण में हो. शेष शोर को सिम्युलेट किया जा सकता है और शोर डायोड जनरेटर का उपयोग करके रिसीवर को पेश किया जा सकता है.
रेडियो संचार प्रणालियों के लिए लुप्त होती विशेषताएँ: किसी चैनल की लुप्त होती विशेषताएँ वास्तव में केवल रेडियो आधारित प्रणालियों पर लागू होती हैं. ट्रांसमिशन पथ की वास्तविक जीवन विशेषताओं को यथासंभव यथार्थवादी बनाना बहुत महत्वपूर्ण है. संकेतों के साथ लगातार कई कारकों के परिणामस्वरूप यह एक अनुकरण करने के लिए आवश्यक है. एक रेडियो लिंक के लिए इसे प्राप्त करने के लिए एक लुप्त होती सिम्युलेटर का उपयोग करना आवश्यक है जो सिग्नल में Rayleigh लुप्त होती विशेषताओं को जोड़ता है. एक परिष्कृत लुप्त होती सिम्युलेटर भी बदलती पथ स्थितियों का अनुकरण करने के लिए चर समय देरी के साथ कई चैनलों का उपयोग कर सकता है. हालांकि लुप्त होती सिमुलेटर परीक्षण उपकरण के जटिल आइटम हैं, वे प्रयोगशाला में बिट त्रुटि दर, बीईआर के परीक्षण के लिए एक यथार्थवादी माध्यम देने में सक्षम हैं.
प्रयोगशाला में रेडियो सिस्टम पर बीईआर का परीक्षण करते समय मुख्य सावधानियों में से एक यह सुनिश्चित करना है कि प्रेषित सिग्नल में से कोई भी सीधे रिसीवर में लीक न हो और लुप्त होती सिम्युलेटर से गुजरने से बचा जाए. यदि ट्रांसमीटर शक्ति अपेक्षाकृत अधिक है, तो स्क्रीनिंग के पर्याप्त स्तर देना मुश्किल है और कुछ परीक्षण वैध नहीं हो सकते हैं. यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत ध्यान रखा जाना चाहिए कि सभी सिग्नल लुप्त होती सिम्युलेटर के माध्यम से यात्रा करते हैं. स्क्रीनिंग के उल्लेखनीय स्तरों की आवश्यकता हो सकती है. कुछ अवसरों में स्क्रीन वाले कमरों का उपयोग किया गया है.
बिट त्रुटि दर परीक्षण किसी भी संचार या दूरसंचार डेटा लिंक के लिए परीक्षण का एक महत्वपूर्ण रूप है. यह अपने प्रदर्शन के संदर्भ में सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक को निर्धारित करता है. खराब लिंक की जरूरत पड़ने पर अक्सर बिट त्रुटि दर परीक्षक परीक्षण उपकरणों के अन्य मदों के साथ मुकदमा दायर किया जाता है. रेडियो सिस्टम के लिए, चैनल फ़ेडिंग सिमुलेटर, आदि के साथ बिट त्रुटि दर परीक्षक का उपयोग किया जा सकता है.