数字电视系统中的关键RF测量

R 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)

EVM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。

图3. 误差矢量。

图4. QAM 调制器。

传输系统的调制方式

在卫星、有线和地面数字电视传输系统中，信号的调制方式通常为正交调制，用已调制信号波形的相位和幅度来代表数据符号。在数字电视传输系统中，最常用的调制方式是正交幅度调制（QAM）。

例如，在广泛使用的地面数字调制方式中，COFDM 采用的是16-QAM 或64-QAM 调制方式，8VSB 使用的是8 列系统。在卫星数字系统中，所采用的数字调制方式是四相或正交相移键控（QPSK），它等效于4-QAM。QPSK 是一种非常可靠的调制方式，它已经使用很多年了。QPSK 也常用于分配馈送系统中，它可以有效地利用可用带宽，但需要较高的载噪比。

有线传输系统也是以QAM为基础，有着更多的调制方式，现在仍在开发之中。在有线系统中，增加了调制状态数（16-QAM、64-QAM、256-QAM 和1024-QAM），改善了频谱利用率。这样，在给定的带宽内，可以容纳更多的电视频道。

在美国的数字传输系统中，采用64-QAM 每秒可以传送27Mb的数据，这相当于在6MHz的带宽内可以传送6至10个SD 电视频道或1 个HD 电视频道。而256-QAM 的数据率为38.8Mbps，它等效于在6MHz 带宽内传送11 至20 个SD电视频道或两个HD电视频道。采用新的压缩技术，通过256-QAM调制方式可进一步增加到三个HD频道。在欧洲的数字传输系统中，使用256-QAM调制方式，8MHz 带宽内的数据率可达56 Mbps。

在ITU.J83 规范中，规定了三种区域性的QAM 有线标准，它们是：
·附录A －欧洲
·附录B －北美
·附录C －亚洲

在MTM400 中，备有RF 接口选项，可以测量上述的全部QAM调制标准，还可测量卫星数字传输应用中的QPSK调制方式。

图5. 数字传输系统中的调制方式

星座显示

数字调制系统的星座显示图形相当于矢量仪中的矢量显示，可用来表示QAM信号中的同相(I)分量和正交分量(Q)。符号是给定调制系统中传输信息的最小部分，一个符号在星座图中可描绘为一单个点。这些符号比特是通过复杂的代码转换过程由原始的MPEG-2传输流中导出的。这一转换过程包括了里德－索罗门编码、交织、随机化处理，北美地区的QAM和格形编码或QPSK系统中的卷积(维特比)编码。人们希望能对系统的传输提供防护并能纠正比特错误，抵御脉冲噪声，将传输能量平均地分布于整个频谱。解码器端所采取的处理方式与上述过程相反，应能恢复基本上无差错的比特流。由于采取了误码校正，仅对传输流进行检查并不能提供传输通道或调制器和处理放大器包含有错误的任何指示，使得系统靠近"数字崩溃点"。

一旦MPEG 码流中的传送错误标志(TEF) 作出报告，这时再采取校正措施常常是太迟了。

星座图

可以把星座图认为是一种数字信号"2 维眼图"的阵列，在星座图中标出了