數(shù)字電視MER及星座圖剖析

數(shù)字電視MER及星座圖剖析數(shù)字電視MER及星座圖剖析向天明深圳市浩格電子儀器經(jīng)理、中國電子測量與儀器學(xué)會(huì)委員隨著數(shù)字電視的發(fā)展，人們越來越重視數(shù)字電視的質(zhì)量問題，數(shù)字電視質(zhì)量的好壞首先是數(shù)字電視信號(hào)的質(zhì)量，因此數(shù)字電視信號(hào)的分析、測試非常重要，本文重點(diǎn)對數(shù)字電視信號(hào)的MER及星座圖剖析。1、廣義噪聲無論是模擬電視信號(hào)或者數(shù)字電視信號(hào)，它在產(chǎn)生和傳輸過程中都會(huì)受到失真、噪聲、干擾等影響，不可能是非常理想的電視信號(hào)，這就要求我們對電視信號(hào)進(jìn)行測量、分析。在模擬電視信號(hào)中，這些失真、噪聲、干擾會(huì)直接影響電視的圖像或伴音。如噪聲會(huì)使電視圖像產(chǎn)生雪花，甚至不能收看節(jié)目；電源的交流會(huì)使圖像滾動(dòng)；二次差拍失真、三次差拍失真會(huì)使圖像產(chǎn)生垂直、傾斜或水平波紋等等。因此我們將這些影響電視質(zhì)量的因素，進(jìn)行必要的測試，并分別規(guī)定相應(yīng)的參數(shù)、限定在某一個(gè)數(shù)值上，進(jìn)行測試。即有載噪比（C/N）、亨聲、二次差拍失真（CSO）、三次差拍失真（CTB）等等測量參數(shù)。對于數(shù)字電視信號(hào)來說，由于它是將電視信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，在傳輸過程中是編碼的脈沖信號(hào)。那么上述的噪聲、電源干擾、失真（CSO、CTB等）都不直接影響電視信號(hào)的圖像，但當(dāng)它們達(dá)到足夠大的電平的時(shí)侯，會(huì)造成誤碼，使圖像有馬賽克或“斷線”收不到圖像。此外數(shù)字電視信號(hào)對相位噪聲較為敏感，而模擬電視幾乎不考慮這一因素。還得說明的是突發(fā)干擾信號(hào)，它的特點(diǎn)是信號(hào)幅度大，持速時(shí)間很短暫，就是一般儀器來觀察它都非常困難，這對于模擬電視來說雖然它有影響，但由于人的視覺的遲鈍，很難觀察出來，而對于數(shù)字電視信號(hào)來說，它便易于產(chǎn)生誤碼。我們常把它稱之為突發(fā)噪聲，這對數(shù)字電視影響非常大，必須嚴(yán)格測試。上述的這些影響電視信號(hào)質(zhì)量的信號(hào)，對于數(shù)字電視信號(hào)來說它是有害的，我們稱它為無用信號(hào)，或者把它們都看成噪聲信號(hào)來處理，筆者建議稱之為廣義噪聲。2、星座圖數(shù)字電視目前用得最多的是DVB標(biāo)準(zhǔn)，為分析方便起見，我們以DVB-C標(biāo)準(zhǔn)的有線數(shù)字電視信號(hào)為例。DVB-C采用如圖1所示的QAM調(diào)制方式，當(dāng)已經(jīng)過編碼、壓縮、復(fù)用的數(shù)字信號(hào)流，經(jīng)過串/并重組方框?qū)?shù)字信號(hào)流分成I和Q兩組，分別經(jīng)過量化，達(dá)到不同的直流電平階梯，再經(jīng)濾波，I、Q兩路信號(hào)經(jīng)同一本振混頻，但相位相差90°（Q路是Smωt，I路是Cosωt），兩路再經(jīng)混合器合成一個(gè)信號(hào)發(fā)射、傳輸。由此我們知道、兩路數(shù)字信號(hào)I、Q相位差90°，而量化后的I路信號(hào)電平幅度按量化等級(jí)，在I軸方向有數(shù)個(gè)相應(yīng)的位置，如量化8個(gè)等級(jí)則有8個(gè)位置，Q路也是如此。這樣一來，每一個(gè)數(shù)字電視信號(hào)會(huì)在一個(gè)坐標(biāo)圖上都有它相應(yīng)的位置，這就是圖2所示的星座圖。如I、Q各組量化4個(gè)等級(jí)，則有4×4=16個(gè)框的星座，量化8個(gè)等級(jí)則為64框的星座圖。圖1QAM調(diào)制器圖2星座圖

圖3性能良好的星座圖

圖4具有噪聲的星座圖

數(shù)字電視信號(hào)的每一個(gè)信號(hào)（稱之為符號(hào)），在星座圖上都有一個(gè)相應(yīng)的位置，如果這個(gè)符號(hào)是理想的，那么在其方框內(nèi)是一個(gè)小點(diǎn)，方框線即為相鄰符號(hào)的分界限，也稱之為“判斷門限”。數(shù)字電視信號(hào)總是伴隨著廣義噪聲而存在，那么，它每時(shí)每刻都是疊加有噪聲，因此方框中的符號(hào)不可能在其理想的框的中心，當(dāng)我們用儀器測試，如果是白噪聲的話，它每次的位置是不一樣，但都是分布在中心的位置附近，每次都取樣下來，則形成如云霧狀的園點(diǎn)，如圖3所示，是噪聲較小，性能良好的星座如圖。當(dāng)有一個(gè)突發(fā)入侵的脈沖信號(hào)，雖然它時(shí)間很短很短，但其幅度較大，因此使得該點(diǎn)的符號(hào)偏離中心很大，甚至跨過了“判斷門限”到了鄰近的符號(hào)框內(nèi)，這就造成了誤碼。一般來說這種概率是很少的，更多的情況是由于廣義噪聲的影響，它的位置在中心附近分布，如圖4所示。3、調(diào)制誤差率MER具有廣義噪聲的星座圖如圖5所示，我們在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測試，并按它的位置取樣，當(dāng)某一次符號(hào)點(diǎn)的位置與理想符號(hào)位置，在星座圖的I、Q坐標(biāo)分別為δI和δQ，而且取樣次數(shù)為j，即1～N次。那么我們可以得出如下公式，這就是調(diào)制誤差率MER。圖5廣義噪聲干擾的星座圖由此可知，調(diào)制誤差率MER是數(shù)字電視信號(hào)的理想符號(hào)功率與噪聲功率之比取對數(shù)。其單位是dB。關(guān)于調(diào)制誤差率MER，有以下問題值得討論。輸所謂通調(diào)制命誤差嗓率M晶ER誘是以枝數(shù)學(xué)環(huán)模型指來表鑼征數(shù)崇字電稍視信耐號(hào)的插噪聲燙狀態(tài)首，而困星座溜圖是聞以圖硬形來燭表征壩數(shù)字享電視市信號(hào)蔑的噪功聲狀委態(tài)，轎兩者刃是一善致的軟，只臺(tái)是描浴述方僚式不勺同而諒以。就有人枝稱M柄ER幸是與罩調(diào)制查器有換關(guān)的探參數(shù)薦，那救是不戲?qū)Φ膿?。?dāng)乖然，街調(diào)制網(wǎng)器也掌會(huì)產(chǎn)摸生噪秤聲，丸如I罩、Q奮兩路遠(yuǎn)電平址不平帳衡，暖相位抄不是援嚴(yán)格井的正捕交相份差9胞0°被等，燃在我五們看頃來它鬧只是梢廣義僑噪聲育中的賓一部印分，粘ME駁R更過重的拐還是園關(guān)于毯廣義暫噪聲騙。機(jī)ME損R不份是調(diào)處制誤也碼率低，是縣調(diào)制己誤差捐率。脂因?yàn)闈O它是想表征衛(wèi)數(shù)字餃電視冊信號(hào)演尚未贊誤碼蘋時(shí)的邊噪聲臭狀態(tài)腦，即案符號(hào)叮位置輝還在堅(jiān)自己淋相應(yīng)吳的框劍內(nèi)，央雖然栗有偏羅移，尤甚至若較大疑，但鋸尚未彩跨出鍬框外棟，此惑時(shí)并糞未誤艷碼，奮它可償以是偷處于水亞誤龜碼狀禽態(tài)。但表征晨誤碼貪狀態(tài)皆的是爐誤碼裙率B研ER殲，而么誤碼尿率是嘆誤碼嬌的次賠數(shù)與仔碼流銳傳輸鳴的總窮數(shù)之輪比，棒即是而說它寒是表握征數(shù)喂字電拘視信拾號(hào)誤盜碼的蝶概率兄?；?、篩解讀壓星座純圖寶如上繭所述忽，星音座圖再主要秧反映傻數(shù)字尚信號(hào)內(nèi)在尚旗未誤桿碼時(shí)槐的噪驅(qū)聲狀剃態(tài)。朗在每享一個(gè)緒瞬間撒，信沖號(hào)在倒方框絕內(nèi)都神有一局個(gè)相改應(yīng)的度位置翼，由泉于廣港義噪熔聲影修響，源它會(huì)效成為外一個(gè)憂離散尾的小矩云團(tuán)拆，由活于噪盆聲的臟性質(zhì)塵不一彩樣，糖其的你形狀甘就有弓區(qū)別癢，因悶此我鴉們在聚星座物圖測翁試時(shí)鞠可以雖根據(jù)南星座籠圖的嫩形狀甜分析計(jì)判斷病數(shù)字里電視巨系統(tǒng)目的噪衛(wèi)聲特階征和層來源蜂。摟圖6絡(luò)連續(xù)故噪聲差干擾伙的星經(jīng)座圖稿越順清植漿圖7贊相位督噪聲猜干擾態(tài)的星斧座圖向兩圖8郊?jí)嚎s再失真緩的星墻座圖耀蓄傻縮桐歪躺圖9泡有求入侵澡信號(hào)喜的星饞座圖鼻歉圖吊3是羊性能瓶良好艙的星厚座圖梁。即栽它的優(yōu)ME凱R大字于3晌2d蹄B，砌各種圖噪聲珠干擾梁都較尤小，襯是以遙白噪攻聲為道主。態(tài)圖4射是具泛有噪搭聲的陳星座遼圖。搞它的皇噪聲錘較大廉，在萌框內(nèi)飽比較沿離散堪。帶圖5新廣丘義噪址聲的罰干擾塊。由拼于這吵種噪牢聲是夠隨機(jī)莫的，飼經(jīng)多蒙次取辮樣，撕它在雷星座定圖方夫框內(nèi)遇形成狹小園矮形。俊圖6額為連耕續(xù)噪耳聲干構(gòu)擾。下這主麻要來殺源于柳系統(tǒng)罰內(nèi)的卷調(diào)制新產(chǎn)物象，外陰面的孩強(qiáng)烈傍干擾催，如注計(jì)算崗機(jī)，辱廣播向發(fā)射尼信號(hào)露等，說這些散干擾翼信號(hào)庫是連越續(xù)的息，它痛使得震星座概圖的志每個(gè)洲點(diǎn)成北中心屈空的診小園想圈圖鉗形，賴嚴(yán)重堆者形塌成一述個(gè)個(gè)扎小園罵環(huán)。訓(xùn)圖7避為相拜位噪趁聲干音擾。咬相位辛噪聲淹是表鹽征一笛段時(shí)俯間內(nèi)蹲信號(hào)蕉其相專位不吩穩(wěn)定染情況性。如沾振蕩廳器是木關(guān)于顆信號(hào)粘處理貪（如艙本地冊震蕩叫器）剛，這邁些相忽位不離穩(wěn)定思會(huì)影蘇響在要信號(hào)背上，墳信號(hào)魯處理肥設(shè)備漢內(nèi)的踏振蕩選器在模設(shè)計(jì)碌上是音只會(huì)顛對處鉗理的車信號(hào)繳增加遞非常海微小迎的相少位噪藥聲，稈然而背不良研的調(diào)擇制器鋒或處蛾理器睡可能蝦增加器非可收觀的秤相位斥噪聲職在信蒼號(hào)上扎。這腐時(shí)，陪我們慎可以鵝看到挖一個(gè)禁圍繞廟中心種旋轉(zhuǎn)貪的星甘座圖農(nóng)。勻圖8美為壓章縮失酒真引鄉(xiāng)入的練噪聲傻干擾女。由鼻于發(fā)逢射系鬧統(tǒng)，匠傳輸取設(shè)備耕的放課大器鵲，其烤信號(hào)甘幅度綢過大特而飽殘和，庭造成孫非線哲性失填真，蘿則形屋成如耐圖8腥所示趟的四葵個(gè)角速落被澡扭曲膏，四滿邊形侮成弓急形，鋸而不飼是正默常的軌四方山形狀警。停圖9蹦為有保入侵財(cái)信號(hào)破的星燭座圖皆。一騙般來庫說，高上述薯廣義爐噪聲鴉它的劇圖形惰大都她集中懇在中式心附恐近，愚由于刃某一嗎瞬間池有入隔侵信哭號(hào)，枝它會(huì)道較遠(yuǎn)浮離中束心，抱如圖擾9小煉園圖室，入星侵信嘉號(hào)偏沿離中座心較北遠(yuǎn)，薪也可飛能跳兔出本喊框，裂那就芝產(chǎn)生疾誤碼勸了。亭圖1敬0是資I、寨Q兩悲路電柳平不笛平衡菠的星電座圖宜，這梅與Q孝AM忠調(diào)制趴器有茫關(guān)。膚圖1從1是熱信號(hào)怠相位達(dá)錯(cuò)誤山引起來的星趕座圖春錯(cuò)位淺，引填起誤撓碼。病圖1梢0交I撒Q電慘平不膨平衡敢星座棍圖

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