一种误码率提前判决方法和判决装置与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种误码率提前判决方法和判决装置。

背景技术：

接收机测试过程中误码率是一项关键指标，通常使用综测仪去模拟发送已知的数据，被测设备(例如移动终端或基站)接收到数据再发送给综测仪，综测仪对比数据流，统计出出错的数据，通过错误的比特数(或数据块)/总发送的比特数(或数据块)计算出误比特率(或误块率)。然而，即使测试大量的数据，也无法保证所测得的误码率完全正确，因为实际误码率意味着传输数据量无穷大时测得的结果，而这是不可能实现的，实际测试中针对的都是有限传输数据，因此，对误码率的判决结果必须有一定的容忍度。

earlypass/fail(提前判决通过/不通过)测试方法应用概率论和数量统计，在测试早期进行预判断，如果被测设备通过或不通过误码率测试的概率足够大时，则停止测试，并判断测试结果合格或不合格。在现有技术中，普遍采用卡方分布作为earlypass/fail的测量算法，通过统计显著性水平进行测试，在这种方法中，进行误码率判决的代入变量是错误的比特数，利用逆累积卡方分布函数以及置信度计算出归一化的误码率范围，然后与实际误码率进行比较，做出被测设备通过或者不通过的判决结果。

然而，现有的基于卡方分布的earlypass/fail算法设定的测试停止条件是误比特数的统计量，必须接收到误比特数，如果本身误码率极低，则有可能长时间也没达到停止条件，从而增加了测试时间。并且，如果由于某些测试条件引入波动，例如，多径衰落条件、生灭传播条件或者移动传播条件，影响了错误比特的统计独立性，例如，开始阶段出现大量误比特，很早的满足了测试判决条件，导致测试结果不准确。此外，现有的基于卡方分布的earlypass/fail方法，需要满足小概率出坏单元和大概率出好单元的条件，这对于一些情况存在不适用性，例如，在信噪比较高的情况下，往往较少出现误比特，现有算法将长时间无法达到停止条件，降低了测试效率。

因此，需要对现有的误码率提前判决方法进行改进，以兼顾判决效率和判决准确性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种误码率提前判决方法和判决装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种误码率提前判决方法。该方法包括以下步骤：

步骤1：当达到设定的测试停止条件时，统计实际的误码率ber；

步骤2：利用泊松分布来表征被测设备接收到的误码分布并计算获得在测试时间内期望的误码总数ne；

步骤3：基于所述期望的误码总数ne设置被测设备对于实际的误码率ber的提前判决门限。

在一个实施例中，在步骤3中，基于所述期望的误码总数ne和置信度设置提前判决门限。

在一个实施例中，基于所述期望的误码总数ne和置信度d将提前判决门限设置为：

若

ber＞qpois(1-d,ne)/ns

则判决被测设备测试不通过；

若

ber＜qpois(d，ne)/ns

则判决被测设备测试通过；

其中，qpois是累积泊松函数的逆函数，ns为测试时间内的码数总量，ne＝ber*ns，ber为期望的误码率，ne为测试时间内统计的误码数，置信度d＝p(x≤ne)。

在一个实施例中，将判决被测设备测试通过的门限qpois(d,ne)/ns乘以通过率改变因子m，其中，m为大于1的数。

在一个实施例中，在步骤1中，当测试的总码数超过阈值时作为设定的测试停止条件。

在一个实施例中，基于测试的误码率要求和置信度确定所述阈值。

在一个实施例中，所述阈值为无差错传输的总码数。

在一个实施例中，将所述阈值设置为：

其中，ber期望的误码率，b为置信度，ns无差错传输的总码数。

在一个实施例中，将基于置信度b计算出的无差错传输总码数的整数倍作为初步设定的测试停止条件；在达到所述初步设定的测试停止条件时，如果未能获得提前判决结果，则继续进行测试，每次增加1/ber的数量级作为后续的测试停止条件。

根据本发明的第二方面，提供一种基于泊松分布的误码率判决装置。该装置用于执行以下步骤：

当达到设定的测试停止条件时，统计实际的误码率ber；

利用泊松分布来表征被测设备接收到的误码分布并计算获得在测试时间内期望的误码总数ne；

基于所述期望的误码总数ne设置被测设备对于实际的误码率ber的提前判决门限。

与现有技术相比，本发明的优点在于：提出了基于泊松分布的earlypass/fail误码率判决方法，利用泊松分布计算判决门限，提高了判决准确度并减少了计算复杂度，并且，以实际测试的比特数作为测试停止条件，提高了判决效率，并具有更广泛的适用性。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1示出了根据本发明一个实施例的基于泊松分布的误码率提前判决方法的流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的基于泊松分布的earlypass/fail的判决结果示意图

图3示出了根据本发明一个实施例的无差错传输比特数与置信度的关系图；

图4示出了本发明实施例对于三种不同误码率的仿真效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

首先，需要说明的是，本发明所述的误码率包括误比特率、误块率等，为清楚起见，下文将以误比特率为例进行介绍，但应理解的是，本发明的思想同样适用于比特级别(即误比特率)、传输块级别(即误块率)以及其它级别(例如，误帧率等)。

根据本发明的一个实施例，提供了一种误码率提前判决方法，简言之，该方法利用泊松分布计算误码率的判决门限，提前做出被测设备通过或不通过的判决，其中，被测设备包括移动终端或基站等。具体地，参见图1，该方法包括以下步骤：

步骤s110，基于误比特发生具有统计独立性的特征，利用泊松分布的概率密度函数来表征误比特分布。

在误码率测试过程中，每个错误比特的发生都具有统计独立性，即对于每一个接收的比特发生错误的概率相等，泊松分布是描述某事件以固定强度λ，在单位时间内随机且独立地出现的次数的离散分布。在本发明中，利用泊松分布来表征被测设备接收的误比特分布并计算被测设备通过和不通过的提前判决标准。

已知泊松分布的概率密度函数为：

其中，参数λ是单位时间(或者单位面积)内随机事件的平均发生次数，k为统计出来的具体发生次数，p为发生的概率。

对于公式(1)，应用到误码率测试时，k代表测试时间内统计的误比特数ne，强度λ为测试时间内期望的误比特数，则λ＝ber*ns＝ne，其中，ber为期望的误比特率(或称系统要求的误比特率)，ns为测试比特总数，ne表示期望的误比特总数。

将λ＝ne代入到公式(1)，得到：

步骤s120，利用逆累积泊松函数确定误码率的判决门限。

在实际测试过程中，假定一个置信度d，通过牺牲判决结果的准确性来缩短检测时长，当置信度d足够大时，带来的收益远可以弥补极小几率误判的情况。

在一个实施例中，使用累积泊松函数的逆函数，根据置信度d、互补概率1-d以及测试过程中累加的总比特数ns设置被测设备通过或不通过的提前判决条件。

具体地，累积泊松函数表示为：

累积泊松函数的逆函数(或称逆累积泊松函数)表示为qpois(d，ne)，其表示在已知置信度d(p(x≤ne))和期望的误比特总数ne的情况下，利用逆累积泊松函数计算获得的误比特数。

假设在测试一段时间之后，实际测得的(ne表示实际测得的误比特数，ns表示测试的总比特数)，若

ber＞qpois(1-d，ne)/ns(4)

则判决不通过；

若

ber＜qpois(d,ne)/ns(5)

则判决通过。

其中，qpois(1-d,ne)/ns和qpois(d,ne)/ns表示计算获得的提前判决门限，为便于说明，在本文中，将qpois(1-d,ne)/ns称为判决上限，将qpois(d,ne)/ns称为判决下限，即当测得的ber大于判决上限时，提前判决不通过，当测得的ber小于判决下限时，提前判决通过。

在一个实施例中，将判决下限乘以一个因子能够将判决上下限逼近，以改变置信度区间，例如将qpois(d，ne)与一个m因子相乘，m为大于1的数，如取值为1.5。通过这种方式，能够将被测设备的提前判决的通过要求降低m倍。通过设置因子m能够合理的平衡测试时间和测试精确度的要求。

需要说明的是，在测试总比特数不高时，可能存在qpois(d,ne)/ns＜ber＜qpois(1-d,ne)/ns，在这种情况下，无法进行通过或不通过的判决，如果处在无法判决的区域，则继续测试。如果测试总比特数达到甚至超过测试要求，仍无法做出判决，则说明earlypass/fail方法不适用，若测试值已经达到测试极限，则强制判决。

步骤s130，基于置信度要求设置误码率测试的停止条件。

为了平均多径衰落条件、生灭传播条件或者移动传播条件等的改变带来的波动的影响，需要设置进行初步提前判决的条件。

在一个实施例中，设置一个最小测试时间作为测试停止，进行初步判决的条件，当达到最小测试时间后，才能做出earlypass/fail判决。通过这种方式，能够平均测试条件波动带来的影响。例如，仿真信号的突然消失或突然出现的动态传播环境。

在另一个实施例中，设置一个最小测试比特数作为测试停止，进行初步判决的条件，这是由于在单一测试过程中，数据传输速率不会改变，能够以最少测试比特数来代替最小测试时间。通过设置合适的最小测试比特数，能够及时有效的做出判决，如果设定的值偏小，则判断次数过多，影响效率，如果偏大，则导致不能及时做出判决，增加测试时间。在实际应用中，可根据对被测设备的误码率要求、判决效率要求等因素设置合理的最小测试比特数。

从极限理论来看，只有当发送的比特数趋于无穷大时，计算的误比特数才是真正准确的结果，但是在实际测试中，往往发送有限数量的比特数到接收端，则通过出错的比特数比上总比特数获取误比特率。随着发送比特数量的增大，则判决结果更准确。

在一个实施例中，基于系统规范要求的被测设备的误码率和置信度来设置最小测试比特数。

例如，系统要求误码率要优于10^-5，则测试的比特数需要远大于10⁵，所以也需要通过置信度来确定合理的最小测试比特数。假设一个置信度值为b，则利用统计学中的二项分布和泊松定理，得到：

其中，ns为测试的总比特数，ne为统计的误比特总数，ber为系统要求的被测设备的误比特率。

对于公式(6)，如果没有误码则第二项为零，通常都假设为零，以便于计算，即此时ns表示无差错传输的总比特数。假设求一个真误码率小于10^-5的系统且保证可信度为99％时，必须要有多少比特无差错的通过系统，代入公式(6)中，得到：

其中，ns表示无差错传输的总比特数，可见，随着置信度要求b的增高，所需要无差错传输的总比特数也增多。

通过分析公式(6)和公式(7)，可以发现即使将置信度提升到很高，无差错传输比特数也大致是误码率要求倒数的整数倍，所以，在一个实施例中，将置信度为99％时计算出的无差错传输比特数作为最小测试比特数，为了方便可以约为整数倍，例如，最小测试比特数设置为5*10⁵。在达到最小测试比特数后，未能判决出通过或不通过的结果时，需要继续进行测量，例如，每次增加1/ber的数量级测试比特数，直至判决出结果。

通过上述方式，设置最小测试比特数作为停止条件，当测试比特数达到最低要求后进行初判决，如果无法判决出结果，则继续测试一定数据量直到能判决出结果，这对于各种实际测试情况具有更广泛的适用性，例如，适用于低信噪比(误比特数较多)、高信噪比(误比特数较少)等多种情况，并且适用于误比特数突发的情况，例如，当在测试前期出现较多误比特数的情况等。

综上所述，本发明利用泊松分布进行误码率判决的方法，解决了现有技术中基于卡方分布的earlypass/fail算法在实际测试过程中要求被测设备小概率出坏单元和大概率出好单元的问题。并且，本发明以最小测试比特数作为停止条件，能够达到提前判决目的，相对于传统的根据统计误比特数作为停止条件，具有更广泛的适用性和更高的判决效率。

为了进一步验证本发明的效果，发明人进行了仿真实验。图2示出了根据本发明一个实施例的earlypass/fail的判决图，其中，示意的区域1表示继续测试区域，区域2表示提前判决通过区域，区域3表示提前判决不通过区域，区域4和区域5表示尝试判决区域，由图可知，通过设置提前判决门限qpois(1-d,ne)/ns和qpois(d,ne)/ns，能够控制提前判决通过或不通过的区域，以控制判决效率和判决准确度。

图3示出了根据本发明一个实施例的无差错传输比特数与置信度的关系图，其中，横坐标表示置信度(confidence)，纵坐标(amount)表示无差错传输比特数。可以看出，置信度越高，无差错传输比特数也越高，因此，本发明基于置信度设置最小测试比特数的方式，能够有效获得测试结果并尽量缩短测试时间。

图4示出了根据本发明实施例的三种不同误码率的仿真效果图，横坐标ne表示错误比特的数量，纵坐标表示归一化的ber，系统要求的ber＝1*10⁴，分别示出了实际测得的ber>ber，ber<ber，以及ber与ber接近(ber～ber)三种情况下提前判决的结果。可以看出，对于ber>ber，ber<ber两种情况，本发明的方法能够及时地做出被测设备通过或不通过的判决，例如，对于ber<ber，当ne约等于15时，即能够提前判决，对于ber>ber，当ne约等于30时，即能够提前判决。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。