数字电视MER及星座图剖析

随着数字电视的发展，人们越来越重视数字电视的质量问题，数字电视质量的好坏首先是数字电视信号的质量，因此数字电视信号的分析、测试非常重要，本文重点对数字电视信号的MER及星座图剖析。

1、广义噪声

无论是模拟电视信号或者数字电视信号，它在产生和传输过程中都会受到失真、噪声、干扰等影响，不可能是非常理想的电视信号，这就要求我们对电视信号进行测量、分析。

在模拟电视信号中，这些失真、噪声、干扰会直接影响电视的图像或伴音。如噪声会使电视图像产生雪花，甚至不能收看节目；电源的交流会使图像滚动；二次差拍失真、三次差拍失真会使图像产生垂直、倾斜或水平波纹等等。因此我们将这些影响电视质量的因素，进行必要的测试，并分别规定相应的参数、限定在某一个数值上，进行测试。即有载噪比（C/N）、亨声、二次差拍失真（CSO）、三次差拍失真（CTB）等等测量参数。对于数字电视信号来说，由于它是将电视信号变成数字信号，在传输过程中是编码的脉冲信号。那么上述的噪声、电源干扰、失真（CSO、CTB等）都不直接影响电视信号的图像，但当它们达到足够大的电平的时侯，会造成误码，使图像有马赛克或"断线"收不到图像。此外数字电视信号对相位噪声较为敏感，而模拟电视几乎不考虑这一因素。

还得说明的是突发干扰信号，它的特点是信号幅度大，持速时间很短暂，就是一般仪器来观察它都非常困难，这对于模拟电视来说虽然它有影响，但由于人的视觉的迟钝，很难观察出来，而对于数字电视信号来说，它便易于产生误码。我们常把它称之为突发噪声，这对数字电视影响非常大，必须严格测试。

上述的这些影响电视信号质量的信号，对于数字电视信号来说它是有害的，我们称它为无用信号，或者把它们都看成噪声信号来处理，笔者建议称之为广义噪声。

2、星座图

数字电视目前用得最多的是DVB标准，为分析方便起见，我们以DVB-C标准的有线数字电视信号为例。DVB-C采用如图1所示的QAM调制方式，当已经过编码、压缩、复用的数字信号流，经过串/并重组方框将数字信号流分成I和Q两组，分别经过量化，达到不同的直流电平阶梯，再经滤波，I、Q两路信号经同一本振混频，但相位相差90°（Q路是Smωt， I路是Cosωt），两路再经混合器合成一个信号发射、传输。由此我们知道、两路数字信号I、Q相位差90°，而量化后的I路信号电平幅度按量化等级，在I轴方向有数个相应的位置，如量化8个等级则有8个位置，Q路也是如此。这样一来，每一个数字电视信号会在一个坐标图上都有它相应的位置，这就是图2所示的星座图。如I、Q各组量化4个等级，则有4×4=16个框的星座，量化8个等级则为64框的星座图。

图1 QAM调制器

图2 星座图

图3性能良好的星座图   图4具有噪声的星座图 

数字电视信号的每一个信号（称之为符号），在星座图上都有一个相应的位置，如果这个符号是理想的，那么在其方框内是一个小点，方框线即为相邻符号的分界限，也称之为"判断门限"。数字电视信号总是伴随着广义噪声而存在，那么，它每时每刻都是叠加有噪声，因此方框中的符号不可能在其理想的框的中心，当我们用仪器测试，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，每次都取样下来，则形成如云雾状的园点，如图3所示，是噪声较小，性能良好的星座如图。当有一个突发入侵的脉冲信号，虽然它时间很短很短，但其幅度较大，因此使得该点的符号偏离中心很大，甚至跨过了"判断门限"到了邻近的符号框内，这就造成了误码。一般来说这种概率是很少的，更多的情况是由于广义噪声的影响，它的位置在中心附近分布，如图4所示。

3、调制误差率MER

具有广义噪声的星座图如图5所示，我们在一个相当长的时间内进行测试，并按它的位置取样，当某一次符号点的位置与理想符号位置，在星座图的I、Q坐标分别为δI和δQ，而且取样次数为j，即1～N次。那么我们可以得出如下公式，这就是调制误差率MER。

图5广义噪声干扰的星座图

由此可知，调制误差率MER是数字电视信号的理想符号功率与噪声功率之比取对数。其单位是dB。

关于调制误差率MER，有以下问题值得讨论。

1.所谓调制误差率MER是以数学模型来表征数字电视信号的噪声状态，而星座图是以图形来表征数字电视信号的噪声状态，两者是一致的，只是描述方式不同而以。有人称MER是与调制器有关的参数，那是不对的。当然，调制器也会产生噪声，如I、Q两路电平不平衡，相位不是严格的正交相差90°等，在我们看来它只是广义噪声中的一部分，MER更