技術(shù)

數(shù)字電視系統(tǒng)中的關(guān)鍵RF測量

2013-08-06 來源：微波射頻網(wǎng) 字號：大中小

傳輸系統(tǒng)的調(diào)制方式

在衛(wèi)星、有線和地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中，信號的調(diào)制方式通常為正交調(diào)制，用已調(diào)制信號波形的相位和幅度來代表數(shù)據(jù)符號。在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中，最常用的調(diào)制方式是正交幅度調(diào)制（QAM）。

例如，在廣泛使用的地面數(shù)字調(diào)制方式中，COFDM 采用的是16-QAM 或64-QAM 調(diào)制方式，8VSB 使用的是8 列系統(tǒng)。在衛(wèi)星數(shù)字系統(tǒng)中，所采用的數(shù)字調(diào)制方式是四相或正交相移鍵控（QPSK），它等效于4-QAM。QPSK 是一種非?？煽康恼{(diào)制方式，它已經(jīng)使用很多年了。QPSK 也常用于分配饋送系統(tǒng)中，它可以有效地利用可用帶寬，但需要較高的載噪比。

有線傳輸系統(tǒng)也是以QAM為基礎(chǔ)，有著更多的調(diào)制方式，現(xiàn)在仍在開發(fā)之中。在有線系統(tǒng)中，增加了調(diào)制狀態(tài)數(shù)（16-QAM、64-QAM、256-QAM 和1024-QAM），改善了頻譜利用率。這樣，在給定的帶寬內(nèi)，可以容納更多的電視頻道。

在美國的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，采用64-QAM 每秒可以傳送27Mb的數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于在6MHz的帶寬內(nèi)可以傳送6至10個SD 電視頻道或1 個HD 電視頻道。而256-QAM 的數(shù)據(jù)率為38.8Mbps，它等效于在6MHz 帶寬內(nèi)傳送11 至20 個SD電視頻道或兩個HD電視頻道。采用新的壓縮技術(shù)，通過256-QAM調(diào)制方式可進(jìn)一步增加到三個HD頻道。在歐洲的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，使用256-QAM調(diào)制方式，8MHz 帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)率可達(dá)56 Mbps。

在ITU.J83 規(guī)范中，規(guī)定了三種區(qū)域性的QAM 有線標(biāo)準(zhǔn)，它們是：
·附錄A －歐洲
·附錄B －北美
·附錄C －亞洲

在MTM400 中，備有RF 接口選項(xiàng)，可以測量上述的全部QAM調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)，還可測量衛(wèi)星數(shù)字傳輸應(yīng)用中的QPSK調(diào)制方式。

圖5. 數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的調(diào)制方式

星座顯示

數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的星座顯示圖形相當(dāng)于矢量儀中的矢量顯示，可用來表示QAM信號中的同相(I)分量和正交分量(Q)。符號是給定調(diào)制系統(tǒng)中傳輸信息的最小部分，一個符號在星座圖中可描繪為一單個點(diǎn)。這些符號比特是通過復(fù)雜的代碼轉(zhuǎn)換過程由原始的MPEG-2傳輸流中導(dǎo)出的。這一轉(zhuǎn)換過程包括了里德－索羅門編碼、交織、隨機(jī)化處理，北美地區(qū)的QAM和格形編碼或QPSK系統(tǒng)中的卷積(維特比)編碼。人們希望能對系統(tǒng)的傳輸提供防護(hù)并能糾正比特錯誤，抵御脈沖噪聲，將傳輸能量平均地分布于整個頻譜。解碼器端所采取的處理方式與上述過程相反，應(yīng)能恢復(fù)基本上無差錯的比特流。由于采取了誤碼校正，僅對傳輸流進(jìn)行檢查并不能提供傳輸通道或調(diào)制器和處理放大器包含有錯誤的任何指示，使得系統(tǒng)靠近“數(shù)字崩潰點(diǎn)”。

一旦MPEG 碼流中的傳送錯誤標(biāo)志(TEF) 作出報(bào)告，這時再采取校正措施常常是太遲了。

星座圖

可以把星座圖認(rèn)為是一種數(shù)字信號“2 維眼圖”的陣列，在星座圖中標(biāo)出了符號的著陸點(diǎn)，并給出了著陸的允許范圍和判決邊界。符號著陸點(diǎn)愈是靠近而聚集在接收符號的“云層”中，那么信號質(zhì)量就愈佳。由于星座圖映射為屏幕上信號的幅度和相位，因此可以利用該陣列的形狀來判斷和確定傳輸系統(tǒng)或傳輸通道中故障和失真的嚴(yán)重程度，有助于阻止傳輸質(zhì)量的下降。

圖6. 星座圖顯示

利用上述星座圖，可以判斷下述調(diào)制問題：
·幅度不平衡
·正交錯誤
·相干干擾
·相位噪聲，幅度噪聲
·相位錯誤
·調(diào)制誤差比

星座圖的遙控顯示

在MTM400 中，采用了特有的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（Web-browser）技術(shù)，可通過因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)在各個不同地點(diǎn)甚至不同國家觀察到無人監(jiān)測點(diǎn)處的星座圖顯示?？梢哉{(diào)整用戶界面的余輝特性，使得先前接收的載波顯示點(diǎn)逐漸減弱，就象傳統(tǒng)的顯示儀器一樣。

說明：以下的MTM400 屏幕快照是按照儀器的測試設(shè)置顯示的，這樣在所有情況下的MER 和EVM 都是相似的。僅星座圖形不同。

正交誤差

傳輸系統(tǒng)中的正交誤差使得符號著陸點(diǎn)靠近邊界容限，因而降低了噪聲余量。當(dāng)I信號和Q信號彼此間的相位差不是準(zhǔn)確的90 度時就會出現(xiàn)這種情形。正交誤差使星座圖失去了“方形”結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)為平行四邊形或呈菱形。