浅析数字电视发射机测量指标

浅析数字电视发射机测量指标

随着数字电视快速发展，人们已经不仅仅单纯满足收看数字电视节目而是越来越重视数字电视的质量，数字电视质量的好坏很大程度取决于发射机指标是否达到正常标准。因此对数字电视发射机指标进行了解显得非常重要。

一、带肩比

带肩比是数字电视发射机重要指标之一，它是用来描述发射机功放的线性指标。数字发射机在一个8MHz射频带宽内，采用OFDM多载波的调制方式，载波信号经过放大器后在频道外的互调产物为连续频谱，这时频道外连续频谱在频道附近会产生“肩”部效应，这就是常说的带肩。带肩比是指：信号的中心频点功率值与偏离信号中心的载波外的某点功率的比值。每个电视频道采用8MHz带宽, 带肩比规定：信号频率中心的功率与偏离中心±4.2MHz处的功率比值。数字发射机采用OFDM多载波的调制方式，信号的峰均比非常高，对发射机功放的线性要求也就比较高，功放线性越好，带肩比也就越高，数字电视发射机实际测试过程中带肩比一般要求≥36dB。

数字电视发射机中，功放是其主要的非线性器件，其效率和线性是一对矛盾。通常为了提高功放效率，功放会表现出较强的非线性。这种非线性将会造成信号的畸变，使信号的输出频谱发生变化，产生带内、外干扰，反映在频谱上就是带肩比较差。要提高带肩比有功率回退和非线性校正两种办法。但是为了满足非线性失真指标，采用功率回退的办法，操作上不现实，功率回退会增加功放管数量，降低发射机的效率，发射机的性价比也就不高。目前较多的使用非线性校正技术来提高功放的线性指标。功放的非线性预校正技术包括前馈法、反馈法与预失真方法, 其中数字基带预失真由于其实现简单、灵活，是现在普遍采用的一种校正方式。

图一：-4.2MHz带肩图图二：+4.2MHz带肩图

二、调制误码率（MER）

MER是对叠加在数字调制信号上的失真的对数测量结果。MER受多种因素的影响，包括载噪比、突发脉冲、各种失真以及偏移量对信号造成的损伤。如果系统的MER减小，信号受到的损伤变大，出现误码的概率增加。

MER是测量数字电视的主要指标，它近似于基带信号的信噪比(S/N)，MER 的值越大代表系统越好，如果系统MER值越小，信号受到的损伤变大，误码率增加，图像将出现乱码现象，严重时会出现黑屏，数字电视发射机测试时MER

值必须要求大于32dB 。数字电视和模拟电视图像方面存在着很大的不同，当模拟电视和数字电视同时受到信号干扰的时候，随着噪声和干扰信号场强的增加，模拟电视的图像会渐渐恶化，由开始的清晰逐渐变为有雪花，慢慢雪花越来越多，最后到无法观看，存在着一个渐变的过程，但是数字电视信号则不同，数字电视信号有一定的抗干扰性，小的干扰可能不会引起数字信号出现差错，随着干扰信号逐渐增大，数字信号出现误码，由于有FEC 纠错编码机制，对少量的错误可以全部进行纠正，当出差错的数据超过一定的数量，超过了纠错编码的错误纠正能力，信号出现错误，图像便出现了马赛克，甚至马上不能观看图像。这些变化都是在一个门限处发生的，速度很快。这种特性称为数字信号的悬崖效应。如图所示。

比特误码率（BER ）：是发生误码的位数与传输的总位数之比。BER 一般用科学记数法表示，BER 越低越好。对于数字传输误码率(BER)应达到：数字电视发射机BER ≤10-8、、用户终端 BER ≤10-5。

上面例举了四种MER ，实际中在一个星座图中不会同时出现这几种情况，这里主要是进行对比分析。方框1红色的点是 MER 的最佳状态，所有的点几乎都集中在理想位置；方框2绿色的点受到一些噪声干扰，干扰比较小，所以基本都环绕在理想中心位置周围，属于比较好的 MER ；方框3的蓝色点受到的干扰比较大，各个点无规则的散落在方框内，这时 MER 的指标比较差；方框4受到很大的干扰，各个点不仅散落在本方框内，而且还有离开本方框所划定的范围。在前面三个方框中的信号有一个共同点，所有的点都落在了自己所在方框所划定的范围内，根据数字电视信号的判决规则，只要在判决范围内就不会出现误码；第四个方框的点超出了划定的界限，这些点一旦进入其它星座点的范围就被判决为该星座点，这样就出现了误码。这就是为什么在一定干扰信号下 MER 的值在下降，却没有出现误码，直到MER 下降到一定程度，才会出现误码，BER 的数值开始上升。

三、星座图

图

像质量 抗干扰能力

最佳的MER 较好的MER 较差的MER 出现误码的MER

在一个星座图中同相(I)和正交(Q)信号的结合表现为网格形状，星座图可以想象为带方框的数组，每个方框代表一个状态或符号。在理想的数据传输情形下每个被接收的传送码会落在它方框的中心点，但是在实际中，干扰信号与信号反射会让传输符号离开理论的中心点移往相邻方框的边界。相邻方框之间的分界线称为“判断门坎”，如果传送的信号被推挤到另外方框内，它会被错误的理解视为属于相邻方框的符号因此成为一个错误码。符号的干扰不足以推挤跨越门坎则被理解为属于正常的。

性能良好的星座图具有噪声的星座图

数字电视信号总是伴随着噪声而存在，因此方框中的符号不可能在其理想的框的中心，如果是白噪声的话，它每次的位置是不一样，但都是分布在中心的位置附近，则形成如云雾状的圆点，上面左图是噪声较小，性能良好的星座图。当有一个突发入侵的脉冲信号，虽然它时间很短，但其幅度较大，因此使得该点的符号偏离中心很大，右图是噪声较大的星座图。

部分星座图的解读

星座图在每一个瞬间，信号在方框内都有一个相应的位置，由于噪声影响，它会成为一个离散的小云团，同样由于噪声的性质不一样它的形状就有区别，因此我们在星座图测试时可以根据星座图的形状分析判断数字电视系统的噪声特征。

图1：连续噪声干扰的星座图图2：相位噪声干扰的星座图

图1为连续噪声干扰。这主要源自系统内的调制产物，外面的强烈干扰，如计算机，广播发射信号等，这些干扰信号是连续的，它使得星座图的每个点成中心空的小圆圈图形。

图2为相位噪声干扰。相位噪声是表征一段时间内信号其相位不稳定情况。这些相位不稳定会影响在信号上，信号处理设备内的振荡器在设计上是只会对处理的信号增加非常微小的相位噪声，然而不良的调制器或处理器可能增加非可观的相位噪声在信号上。

图3为压缩失真引入的噪声干扰。由于发射系统，传输设备的放大器，其信号幅度过大而饱和，造成非线性失真。

图4为有入侵信号的星座图。广义噪声它的图形大都集中在中心附近，由于某一瞬间有入侵信号，它会较远离中心，入侵信号偏离中心较远，也可能跳出本框，那就产生误码了。

工程建设维护部

肖孟尧

图

3：压缩失真干扰的星座图 图4：有入侵信号的星座图