数字电视系统中的关键RF测量.docx

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1、数字电视系统中的关键RF测量在各种不同类型的数字电视（DTV）传输系统中，为了自始至终提供可靠的高质 量的服务，最重要的就是必须关注那些对系统的完整性可能有所影响的各种因 素。本应用文章介绍了这些关键的RF测量参数，它有助于我们在觉察到服务 水准和图象质量降低之前就能检测出系统中的潜在问题。当信号在传输通道中出现噪声、失真和受到干扰时，现代数字有线系统、卫星 或地面系统的表现特性完全不同于传统的模拟电视。现在的电视收看用户已经 习惯于模拟电视的接收方式，如果接收的图象质量较差，通常是调整一下室外 天线，这样接收的图象就可能要好一些。即便是图象质量仍然很差，但如果节 目的内容足够吸引人，那么，只

2、要还有声音，观众仍会继续收看。DTV可不这样简单。一旦接收的信号中断，要恢复信号的通路并非总是奏效。 产生的原因可能是MPEG SI或PSIP表中出现错误，或者仅仅是由于RF功率在 数字工作门限电平以下或在“崩溃” （cliff）点电平以下。而RF中的问题又 可能由以下原因所引起：卫星碟形天线或低噪声变频器小盒（LNB）中的故障；地 面RF信号的反射；信道噪声性能太差；信号传输通道中的干扰；有线放大器 或调制器损坏等。为了解决DTV信号的接收问题，可以有两种解决方法。一种解决方案是使机顶 盒接收机对劣化的信号不再敏感，但对工作人员来说更好的解决方案是始终保 持清晰、高质量的RF信号。为此，泰克

3、公司提出了关键RF测量的解决方案，在这种解决方案中，集MPEG 实时监视与记录功能于一体，这就是MTM400监视器。从经济上考虑，可以将 MTM400配置在传输链路中的各监测点上，从下行链路和编码处理，通过复用和 再复用，直至经由上行链路、前端和发射机站点的最终传送。用MTM400来进行这项工作，工作人员只需投资其它专用RF测试设备费用的若 干分之一，即可完成关键的RF测量。通过基于Web的遥控设置，可在整个传输链路中的相应信号层面上进行正确的RF测量，这样的测量既经济、又高 效。关键RF测量参数RF信号强度接受到的信号有多强星座图表征链路和调制器性能MER (调制误差比)信号劣化的早期指不参

4、数，它为信号功率与误差矢量 功率的比值，以dB表示EVM (矢量幅度误差)EVM的测量与MER类似,它是RMS误差矢量幅度与最大 符号幅度的比值，以百分比表示BER (误码率)BER用来表征前向误码校正(FEC)的误码纠错量。BER =己校正的比特/所发送的全部比特TEF (传输错误标志)TEF用于指示FEC无法校正所有的传输错误。TEF也称为“未校正的里德索罗门分组码计数”BER或误码率误码率是错误比特与全部传送比特之比。在早期的DTV监视接收机中，误码率 作为数字信号质量的唯一测量值。误码率的测量简单易行，因为它通常可由调 谐解码器芯片组提供且容易进行测量。不过，调谐器的输出BER通常是在

5、前向 误码校正(FEC)之后，最好是在FEC(“前维特比”)之前来测量BER。这样，通 过测量BER可以反映出FEC的校正能力。在维特比去交织之后，采用里德一索 罗门(Reed-Solomon, R-S)解码可以校正错误比特以在输出端获取准无误码 (quasi error-free)信号。如果传输系统的工作状况远离信号崩溃点，这种运行状态是合适的。这时，只 有很少的数据错误发生，前维特比(pre-Viterbi)误码率接近为零。如果传输系 统工作在崩溃点边缘附近，则前维特比BER就会逐渐增加，后维特比(post- Viterbi)BER的变化就比较徒峭，后FEC(在RS之后)就非常徒峭。因此，

6、FEC能够对崩溃点的徒峭程度产生影响。这样，非常灵敏的误码率测量 的确会产生告警信号，但对于要采取的校正而言，通常又显得太迟。对于被传送信号质量的定量测试和运行记录而言，显示BER仍然是有用的。BER 通常用来记录长时间的系统运行状态。最好是用来识别周期性损伤、瞬态损 伤。BER的测量值常常用工程记数法来表示，并标明为瞬时码率和平均码率。典型的目标误码率为：1E-09,准无差错的误码率为2E-04；临界误码率为1E- 03；当误码率大于1E-03时则处于传输服务允许值之外。如何改善BER 通过MERTR101 290标准是用来描述DVB系统的测量准则。在标准中，调制误差比（MER） 指的是被接

7、收信号的单个“品质因数”（figure of merit） o MER往往作为接收 机对传送信号能够正确解码的早期指示。事实上，MER是用来比较接收符号（用 来代表调制过程中的一个数字值）的实际位置与其理想位置的差值。当信号逐渐 变差时，被接收符号的实际位置离其理想位置愈来愈远，这时测得的MER数值 也会渐渐减小。一直到最后，该符号不能被正确解码，误码率上升，这时就处 于门限状态即崩溃点。前维持比BER与MER的关系（校准开启）rr UJ gMLR (tin;1.80匚 021 60E 021JIOE-O2120E-02I .OOE 026.UUE-U34.00E 037 nnFcs13 2V

8、 21 22 23 24 2b 26 U 幽 2O.OOE-HX,微俄册频网图1. 64-QAM接收机的MER测量曲线图1是将MER接收机与一测试调制器相连接时所测得的曲线。连接妥当后，逐 渐引入噪声，同时记录MER和前维特比BER的数值。在没有引入噪声时，MER 的起始值为35dB,而BER接近为零。随着噪声的增加，MER值逐渐降低，而 BER却保持恒定。当MER降低至26dB附近时，BER才开始攀升，说明崩溃点就 在此值附近。因此，MER可用来指示系统在崩溃点之前的早期劣化渐变过程。MER的重要性泰克公司设备能够测量非常高的极限MER值（在QAM系统中，极限MER的典型 值为39dB）,因

9、此，如果下游MER的缩减因子（安全余量）是已知的，或者可 在用户点（或其附近）测出MER的安全余量，那么，位于前端调制器处的监视 设备通过测量MER即可提供信号劣化的早期指示。当MER下降至24dB （64- QAM） 或30dB （256-QAM）时，通用机顶盒就不能正确解调。至于其它的一般测 量设备，只能给出较低的极限MER测量值，因此也就不能用于信号劣化的早期 告警。对于数字有线（QAM）前端，典型的MER值为35dB至37dB。而在模拟有线系统 中，典型的MER值为45dB。模拟系统和数字系统的MER差值为10dB,在数字 分配系统中，MER值在35dB左右。EVM （误差矢量幅度）E

10、VM的测量与MER有些相似，但表示方法有所不同。EVM是误差矢量的RMS幅度 与最大符号幅度之比，并以百分比来表示。信号损伤增加时，EVM增加；信号 损伤降低时,EVM减小。图2.通过测量MER和EVM,能在BER迅速攀升和接收信号中断之前预测出系 统的安全余量。MER和EVM可以相互导出。EVM是IQ （同相轴和正交轴）星座图中被检测载波 与理论上的理想着陆点（landingpoint,参见图3）之间的距离，即为“误差 信号矢量”与“最大信号幅度”的比值，并用RMS百分比数值来表示。EVM是 按照TR 101 290的附件部分作出的定义。泰克公司的MTM400,既可以测量 MER,也可以测量EVM。正交相位轴同相轴目标符号误差矢量传送符号图3.误差矢量。射频网90度图4. QAM调制器。