Bitfehlerraten

Bitfehlerrate (BER) ist eine Kennzahl in der digitalen Kommunikation, die angibt, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein übertragenes Bit fehlerhaft empfangen wird. Formal wird BER als Verhältnis der Anzahl der fehlerhaft empfangenen Bits zur Gesamtzahl der übertragenen Bits defini. In der Praxis wird BER aus langen Bitströmen oder aus Computersimulationen bestimmt, nach Demodulation und ggf. Dekodierung.

Die BER dient zur Beurteilung der Übertragungsqualität und hängt stark von Modulation, Fehlerkorrektur, Kanalmodell und dem Signal-Rausch-Verhältnis ab. Man unterscheidet typischerweise den uncodierten BER, der ohne Fehlerkorrektur gemessen wird, und den post-FEC BER, der nach dem Decoder verbleibende Fehler angibt. BER-Kurven gegen Eb/N0 ermöglichen den Vergleich verschiedener Systeme und Verfahren.

Für typische Kanäle lassen sich analytische Beziehungen ableiten. Im AWGN-Kanal mit BPSK-Modulation beträgt die Bitfehlerrate BER = Q(sqrt{2 Eb/N0}) = 0,5 erfc(sqrt{Eb/N0}). Bei anderen Modulationen wie QPSK oder M-ary-Modulationen gelten abgewandelte Formeln oder numerische Näherungen. In realen Systemen führen Mehrwegefading, Interferenz und Synchronisationsfehler zu erhöhten BERs; FEC-Schemata reduzieren die post-FEC BER erheblich, sodass stabile Datenübertragung auch bei belasteten Kanälen möglich wird.

Anwendung finden BER-Messungen in Funkverbindungen, Netzwerken und Datenspeichern. Sie dient als Qualitätsmaß, dient der Vergleich von Modulations- und Codierungsstrategien und wird sowohl in Messungen als auch in Simulationen verwendet, um Anforderungen an Zuverlässigkeit und Leistung festzulegen.