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技术文章

DVB-C测试关头目标和测试仪器挑选

      近两年取海内数字电视客户技术交流历程中,我们发明因为海内数字电视起步较晚,部份客户对一些技能观点呈现曲解,从而招致失误,现将我们常常碰见的成绩罗列以下,但愿能对大师正在此后的妨碍判定和测试装备挑选时供给帮忙。 

一、平均功率取峰值电平完整差别

峰值电平正在模仿电视广播时用于表征频道旌旗灯号电平强弱。

模仿电视信号是单极性、不对称的,即电视信号有一个牢固玄色参考电平,比玄色明的旌旗灯号处在玄色电平线一边,同步脉冲处在另一边。单极性调制载波,有两种方法,正极性调制指亮度增添时载波幅度增大,同步脉冲始终对应发射功率最小值;②背极性调制指亮度增添时载波幅度减小,同步脉冲对应发射功率最大值。背极性调制因为具有受滋扰小等长处,我国和天下大多数国度皆接纳背极性调制。

丈量模仿电视信号电平,利用频谱阐发仪正在划定带宽/300KHz对旌旗灯号同步脉冲的峰值电平举行丈量,并以此作为鉴别旌旗灯号强弱的尺度。由于这里集中了旌旗灯号正在频道内的次要能量(超越98%),以是能够以为对载波同步脉冲的丈量可代表旌旗灯号正在丈量频道内的电平值。

正在工程保护历程中,海内凡是利用模仿电视场强仪丈量频道电平强弱,丈量时场强仪的接纳通道调谐于图象载波频次,场强仪的RBW带宽为300kHz,因为图象载波电平随图象内容的变革而变革,以是场强仪接纳峰值连结采样的办法丈量图象载波峰值电平,经过换算可近似表征频道电平的强弱。

平均功率正在数字电视播送时用于表征频道旌旗灯号功率强弱,也称信道功率,取模仿电视峰值电平观点和丈量本领完整差别。

数字调制旌旗灯号近似噪声,旌旗灯号正在调制到射频载波前被举行了随机化处置。一个数字载波旌旗灯号,无论是可调制了数据,正在频域察看时普通是不异的。而正在频域中察看凡是也阐明不了调制方法是QPSK16QAM64QAM。。。。。。,只能表征旌旗灯号幅度、频次、平展度、频谱再生等信息。因为数字信号以噪声情势呈现,但它更像随机参加到频域测试装备中的一组组脉冲,以是接纳平均功率断定旌旗灯号强弱。数字电视旌旗灯号平均功率不随调制内容的变革而变,平均功率和最大呼应没有干系。

数字电视频道平均功率和带宽有关,带宽越宽信道平均功率越下。模仿电视场强仪只对RBW带宽300kHz内的窄带峰值旌旗灯号举行采样,完整不克不及表征正在宽带(如数字电视8MHz)内的能量,仅当该数字频道的带内平展度相称好时能够近似换算。

我们正在海内举行技术交流和测试中发明,因为有线网络的所利用调制器、电缆、讨论、放大器、分支分配器和网络保护其实不完整令人满意,数字电视频道带内平展度相称好,各类带内频谱外形皆有呈现,用模仿场强仪所丈量的窄带300kHz峰值电平去换算数字频道的宽带(8MHz)平均功率,完整不可信,也不能评价旌旗灯号的黑白。必需接纳具有平均功率功效的装备去举行旌旗灯号评价,如德力DS2130Q/DS2008Q/1883Q误码测试仪、DS1191/A/B QAM阐发仪、DS8831Q有线电视综合测试仪。

 两、为什么64QAM数字频道平均功率要调剂为比模仿频道电平低10dB

64QAM调制,凡是倡议其数字频道平均功率要调剂为比同体系的模仿频道峰值电平低10dB;对256QAM要低6dB。发生如许的要求,是基于两个缘故原由:

数字信号抗干扰能力强,对载噪比要求比模仿旌旗灯号低,以是数字电视旌旗灯号可用比模仿旌旗灯号低很多的幅度举行传送,如许每一个数字频道的传送功率低落,全部通带内总传送功率便低落,支线放大器的整体输入功率便会低落,是以正在同一个线路中能够传送比本来更多旌旗灯号,更多内容。

②另一个主要原因是:凡是64QAM调制的数字频道,其频道内统计峰值电平比平均功率下约10dB256QAM下约6dB。为防止放大器失真,发生互调干扰,滋扰其他频道旌旗灯号,必要使数字频道的峰值电平调剂到同模仿频道的峰值电平不异巨细的水平,如许64QAM数字频道平均功率同比模仿频道峰值电平便低10dB。上面具体表明这个技能观点:

RF旌旗灯号正在传输历程中,大概呈现超越平均功率的更高峰值电平,要想得到这些无规律的峰值幅度,必需对局部时间内的功率举行丈量,以得到统计峰值电平,进而获得统计峰值电安然平静平均功率的比值,即峰值-平均值比。

正在有较低的峰值-平均值比的调制情势中,偶尔的峰值电平只发生较低功率。是以即便呈现偶尔下幅度峰值电平,也不会发生混乱的放大器互调失真,放大器不需要良多功率余量来承受这些下幅度的峰值电平。

以是恒定幅度的调制包络旌旗灯号,为进步输出功率放大器的工作效率,能够使放大器事情正在靠近饱和且正在功率输出端不需要抵偿的形态。因为旌旗灯号功率是恒定的,功率会不竭传送给负载,其峰值功率即是平均功率。

对功率不竭变革的RF旌旗灯号,其峰值功率取平均功率便差别。峰值-平均值比值越低,旌旗灯号就越靠近1dB紧缩点的电平,正在这个电平上可以驱动放大器且不会发生分外互调失真。对有很大的峰值-平均值比的旌旗灯号,为不发生分外失真,放大器要有很大余量来放大这些偶尔的峰值旌旗灯号。

QAM调制的调制包络黑白恒定幅度的,峰值的呈现工夫普通没有规律(QAM调制中峰值是由一个星座点到另一个星座点的调制偏移惹起),普通利用正在最大功率输出点抵偿机能杰出的线性放大器,如许放大器的功率余量年夜,工作效率会很低,但能够防止大量的频谱再生,大多数频谱再生是互调失真的另一种情势,会发生附加无用旌旗灯号,对其他频道形成滋扰。

    1 数字信号的峰值幅度和均匀幅度

凡是环境下,因为有线网络上放大器的事情形态是根据模仿频道的峰值电平选配和调剂的,假如让数字频道的平均功率和模仿频道的峰值电平事情正在不异电平值,那么数字信号的峰值电平旌旗灯号正在进入放大器时大概惹起放大器失真,形成这些峰值旌旗灯号的增益紧缩,惹起频谱再生,发生互调干扰产品,滋扰别的频道的旌旗灯号。以是凡是倡议数字频道平均功率要调剂为比同体系的模仿频道峰值电平低10dB,对256QAM要低6dB

固然这个10dB6dB的数值是正在凡是环境下统计得出的,因为海内网络环境千差万别,正在实践工程保护中,精确丈量必要利用的仪器要具有:平均功率丈量功效,而且要求具有快速频谱扫描和频谱峰值曲线连结本领,以丈量正在8MHz带宽内的峰值电平。明显,平凡场强仪只能正在窄带300KHz内举行峰值电平丈量,不具有快速频谱扫描本领,即便能测平均功率,也不能满意利用。倡议利用德力DS8831QDS1191等装备。

三、MERBER的干系

调制偏差率(MERModulation Error Ratio)的界说

正在模仿电视中我们常利用C/N去表征旌旗灯号质量,正在数字电视中,MER是表征数字信号质量的最重要目标,它正确标明数字信号正在调制和传输历程中所遭到的毁伤,也一定程度上阐明该旌旗灯号能否能被解调复原,和解调复原后旌旗灯号质量情况。

QAM调制旌旗灯号从前端输出,经各级网络传输、入户,其MER目标会渐渐恶化,MER的经历门限值对64QAM23.5dB,对256QAM28.5dB,低于此值,星座图将没法锁定。别的对网络差别部份的MER目标也存有一些经验值:64QAM时正在前端要求>38dB,分前端>36dB,光节点>34dB,用户端>26dB。以是要求利用QAM阐发仪对MER目标举行丈量。

2 MER的道理示意图

QAM阐发仪起首对被丈量数字调制旌旗灯号举行高速采样,将采样到旌旗灯号解调为差别相位格上的IQ两个矢量旌旗灯号,即相位、幅度信息,并将其矢量和位置点直观天刻画正在星座图上,对抱负的IQ旌旗灯号,其矢量和位置点应位于星座图响应相位格的正中间,但实践旌旗灯号取抱负旌旗灯号比拟皆有毛病,其矢量和位置点将会偏离响应相位格的中间位置,假如我们将IQ界说为星座图中抱负位置点的矢量数值,(δIδQ)界说为实践旌旗灯号取抱负旌旗灯号的偏差矢量,即相位偏差和幅度偏差,便可计算出响应相位格中间位置点到实践标记位置点的间隔,并按下式计算出MER的巨细。下式中N是一段时间内捕捉标记的点数,它普通比星座图中实践表现的点数多。

察看发明,正在滋扰小的时辰MER变革迟钝,跟着滋扰的增大,当呈现误码率时,MER变革很快。MER目标呈现毛病时,可间接观察星座图,差别的星座图表现表征了差别的滋扰范例,理解滋扰范例可间接查找出滋扰源或妨碍装备地点

BERBit Error Rate)的界说

界说:BER(比特误码率)是产生误码的数据位数取传输数据总位数之比

BER 凡是以科学计数法暗示,如误码率为3E-7暗示正在107次方个传送位中有3 个误码,此比率凡是接纳一个较小时段内传送数据的阐发成果来推估,越低的BER代表越好的旌旗灯号质量。

BER(Pre-FEC)纠错前误码率:FEC纠错算法能够检测出的实践毛病码数目。接收机能够经过纠错算法改正其中的一部分误码,纠错前误码率就是实践产生毛病的比特数和总传送比特数的比值。

BER(Post-FEC)纠错后误码率:FEC纠错算法按照本身的纠错本领,对接收到的部份毛病码举行改正后,没法被改正的毛病比特数取总传送比特数举行比力,获得纠错后误码率。

当旌旗灯号质量很好的环境下,纠错前取纠错后的误码率数值是不异的,但有必定滋扰存在的环境下,纠错前和纠错后的误码率便差别,纠错后误码率要更低。典范目标值为1E-09,对数字电视而言,这时候寓目结果明晰、流利;准无误码为BER2E-04,偶尔开端呈现部分马赛克,借能够寓目;临界BER1E-03,大量马赛克呈现,图象播放呈现断续BER大于1E-03完整不克不及寓目

虽然较差的BER 暗示旌旗灯号品格较差,但BER目标只具有参考代价,并不完全表征网络设备情况,由于BER 丈量侦测并统计每一个误码,成绩大概是由刹时的或突发噪声惹起。

MERBER之间的干系

MER是对叠加正在数字调制旌旗灯号上失真的对数丈量成果,受多种身分影响,包罗载噪比、突发脉冲、失真及IQ偏移量对旌旗灯号形成的毁伤。正在数字调制旌旗灯号中,突发脉冲、失真、IQ偏移量对旌旗灯号形成的毁伤十分相似。假如体系的MER减小,旌旗灯号遭到的毁伤便会变大,呈现误码的概率增添。

MER可为接收机对传输旌旗灯号举行精确解码的本领供给一个初期预警。当旌旗灯号质量低落时,MER将会减小。跟着噪声和滋扰的增大,MER渐渐低落,而BER仍连结稳定,只要当滋扰增添到一定程度,MER持续降落,BER才开端恶化。

3 滋扰旌旗灯号对MER、星座图和BER变革的影响

上图说了然MER、星座图和BER之间的相互关系。实践正在一个星座图中是不会同时呈现这几种环境的,这里是将四种差别环境综合在一起举行相互比较阐明。

第一个方框白色的点是MER的最好形态,所有的点险些皆集中正在抱负位置,BER丈量值很好;第二个方框绿色的点遭到一些噪声滋扰,滋扰比较小,以是根本皆环抱正在抱负中间位置四周,属于比力好的MERBER仍稳定;第三个方框的蓝色点遭到的滋扰比较大,各个点无法则的散落正在方框内,这时候MER的目标比力好;第四个方框遭到很大的滋扰,各个点不但散落正在本方框内,并且另有两个点曾经分开本方框所规定的范畴,BER恶化。

正在第一、两、三方框中的旌旗灯号有一个共同点,所有的点皆落在了本人地点方框所规定的范围内,按照数字电视旌旗灯号的讯断法则,只要正在讯断范围内(方框内)便不会呈现误码;只要第四个方框的点超越了规定的边界,这些点一旦进入别的星座点的范畴便被讯断为该星座点,如许便呈现了误码。那阐明为何正在必定滋扰旌旗灯号下MER的值正在降落,却没有呈现误码,直到MER降落到一定程度,才会呈现误码,BER的数值开端恶化。

四、MERS/N(疑噪比)取C/N载噪比

MERS/N

正在抱负形态下,假如旌旗灯号中呈现的有用毁伤仅仅是下斯噪声,MER可被S/N疑噪比表征,MER即是S/N。但实践利用中,因为传输旌旗灯号不但包罗下斯噪声,借包罗接纳星座图上全部别的不成校订的毁伤,包罗网络传输中引入噪声,潜入调制旌旗灯号中的幅度噪声、相位噪声、码间串扰和调制毁伤等。以是简朴天利用S/N去推算MER完整不可行。

S/N应按照解调后的星座图数据举行丈量。对星座图中的每标记,从其云状轨迹能够得出其统计漫衍。正在去除正交失真、幅度不均匀、原点位移偏差残留载波、非线性失真、相位颤动、持续波滋扰的影响以后,残剩的云状轨迹才能够以为是由下斯噪声惹起的,那残剩的云状轨迹也是计较疑噪比的底子。

4 差别失真参数之间的干系

C/NS/N

疑噪比(S/N)是指传输旌旗灯号平均功率取减性噪声的平均功率之比,载噪比(C/N)指曾经调制的旌旗灯号平均功率取减性噪声平均功率之比,它们皆以对数方法计较,单元dB

疑噪比取载噪比区分在于,载噪比中已调旌旗灯号的功率包罗传输旌旗灯号功率和调制载波功率,而疑噪比中仅包罗传输旌旗灯号功率。是以对同一个传输体系而言,载噪比要比疑噪比年夜,二者之间相差一个载波功率。固然载波功率取传输旌旗灯号功率比拟凡是是很小的,因此载噪比取疑噪比正在数值上非常靠近。正在调制传输体系中,普通接纳载噪比目标;而正在基带传输体系中,普通接纳疑噪比目标。以是,这里S/N次要形貌解调后旌旗灯号的疑噪比。

    DVB播送传输体系属于调制传输体系,是以接纳载噪比目标。载噪比代表噪声滋扰相对调制旌旗灯号而言的强弱水平。噪声滋扰的绝对强弱是出有意义的,由于差别传输体系的旌旗灯号平均功率差别,而载噪比则间接反映出调制旌旗灯号取噪声滋扰间的相对强弱干系。

五、怎样挑选数字电视测试仪器

畴前里的形貌能够看出,挑选一款良好的数字电视测试仪器,是提高工作效率,淘汰误判的关头。按重要性摆列,良好的数字电视测试装备应具有5个功效,功效越多,代价越贵,实践用户正在挑选时,应按照本人的实践需求和资金情况,举行组合设置。

     年夜静态的MER目标  那是表征数字信号质量最重要的目标,对网络的差别部份,MER目标有一些经验值:64QAM时正在前端要求>38dB,分前端>36dB,光节点>34dB,用户端>26dB。测试仪器的MER目标也应按响应要求举行挑选。

出格要留意的是,因为MER目标越年夜,阐明旌旗灯号质量越好。但作为测试仪器不但要丈量优良的旌旗灯号,对实践网络中恶化必要检验的旌旗灯号也该当可以精确丈量,以是挑选数字仪器,不但要看其最优MER目标是多少,还要重点观察正在各类实践网络环境下的实践测试准确度。

目前市场上已有客户购到只能测优良旌旗灯号的仪表,网络旌旗灯号质量稍好仪表便没法事情或毛病极大,严峻影响了网络保护事情。

     精确的平均功率丈量  平均功率反应了带内传输能量,过大或过小都市对传输质量发生影响。

以上两项功效相当于工程师一样平常利用的万用表,同时具有这两项功效的仪器今朝 被界说为数字电视丈量的入门级仪器。

     可缩放的星座图表现  星座图是数字信号调制质量最直观的图形表现,正在实践事情中,相当于工程师一样平常利用的示波器。观察仪器的星座图功效,不但要看仪器有没有这项功效,更紧张的是要看其设置的星座图功效能否可用。

星座图表现要求能多级缩放,而且察看屏幕要年夜,这样才能分明观察到星座点的位置,才有实践利用代价。今朝国内外遍及以为表现屏幕正在4吋以上察看星座图才有实际意义。

     快速的频谱阐发功效  因为旌旗灯号正在频域上传输,带内和带中的频谱漫衍和滋扰对旌旗灯号质量有间接影响,设置频谱功效能够精确察看旌旗灯号正在频域上的传输情况并捕获突发滋扰、噪声。对数字信号丈量,仪器所设置的频谱功效,按重要性摆列应观察能否满意以下前提:

测试静态能否满意要求

RBW接纳带宽能否多级切换,最小RBW必需到达30KHz或更小

频谱扫描速度能否充足快,可否捕获刹时滋扰或噪声

     间接寓目数字电视节目  正在现场丈量中,常常必要对数字电视节目图象和伴音质量举行直观检测,假如仪器能集成此项功效将大大便当事情。值得留意的是,正在挑选这项功效时,应思量因为各地CA前提接纳体系的差异性,测试仪器不一定能接纳局部频道。

参考文章:

1、 国际电信同盟《ITU-T J.83》尺度。

2、 Complete Wireless Design》作者:Cotter W.Saryre McGraw-Hill companies,Inc

DVB信道编解码取调制解调》作者:梅剑平、全子一
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