数字电视MER及星座图剖析

数字电视MER及星座图剖析数字电视MER及星座图剖析向天明深圳市浩格电子仪器经理、中国电子测量与仪器学会委员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1QAM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。输所谓通调制命误差嗓率M晶ER诱是以枝数学环模型指来表锣征数崇字电稍视信耐号的插噪声烫状态首，而困星座溜图是闻以图硬形来烛表征坝数字享电视市信号蔑的噪功声状委态，轿两者刃是一善致的软，只台是描浴述方僚式不勺同而谅以。就有人枝称M柄ER幸是与罩调制查器有换关的探参数荐，那救是不戏对的抚。当乖然，街调制网器也掌会产摸生噪秤声，丸如I罩、Q奋两路远电平址不平帐衡，暖相位抄不是援严格井的正捕交相份差9胞0°被等，燃在我五们看顷来它闹只是梢广义侨噪声育中的宾一部印分，粘ME驳R更过重的拐还是园关于毯广义暂噪声骗。机ME损R不份是调处制误也码率低，是县调制己误差捐率。脂因为渔它是想表征卫数字饺电视册信号演尚未赞误码苹时的边噪声臭状态脑，即案符号叮位置辉还在坚自己淋相应吴的框剑内，央虽然栗有偏罗移，尤甚至若较大疑，但锯尚未彩跨出锹框外栋，此惑时并粪未误艳码，奋它可偿以是偷处于水亚误龟码状禽态。但表征晨误码贪状态皆的是炉误码裙率B研ER歼，而么误码尿率是叹误码娇的次赔数与仔码流锐传输鸣的总穷数之轮比，棒即是而说它寒是表握征数喂字电拘视信拾号误盗码的蝶概率兄。化4、筛解读压星座纯图宝如上茧所述忽，星音座图再主要秧反映傻数字尚信号内在尚旗未误杆码时槐的噪驱声状剃态。朗在每享一个绪瞬间撒，信冲号在倒方框绝内都神有一局个相改应的度位置翼，由泉于广港义噪熔声影修响，源它会效成为外一个忧离散尾的小矩云团拆，由活于噪盆声的脏性质尘不一彩样，糖其的你形状甘就有弓区别痒，因闷此我鸦们在聚星座物图测翁试时鞠可以虽根据南星座笼图的嫩形状甜分析计判断病数字里电视巨系统目的噪卫声特阶征和层来源蜂。搂图6络连续故噪声差干扰伙的星经座图稿越顺清植浆图7赞相位督噪声猜干扰态的星斧座图向两图8郊压缩再失真缓的星墙座图耀蓄傻缩桐歪躺图9泡有求入侵澡信号喜的星馋座图鼻歉图吊3是羊性能瓶良好舱的星厚座图梁。即栽它的优ME凯R大字于3晌2d蹄B，砌各种图噪声珠干扰梁都较尤小，衬是以遥白噪攻声为道主。态图4射是具泛有噪搭声的陈星座辽图。搞它的皇噪声锤较大廉，在萌框内饱比较沿离散堪。带图5新广丘义噪址声的罚干扰块。由拼于这吵种噪牢声是够随机莫的，饲经多蒙次取辫样，撕它在雷星座定图方夫框内遇形成狭小园矮形。俊图6额为连耕续噪耳声干构扰。下这主麻要来杀源于柳系统罚内的卷调制新产物象，外阴面的孩强烈傍干扰催，如注计算岗机，辱广播向发射尼信号露等，说这些散干扰翼信号库是连越续的息，它痛使得震星座概图的志每个洲点成北中心屈空的诊小园想圈图钳形，赖严重堆者形塌成一述个个扎小园骂环。训图7避为相拜位噪趁声干音扰。咬相位辛噪声淹是表盐征一笛段时俯间内蹲信号蕉其相专位不吩稳定染情况性。如沾振荡厅器是木关于颗信号粘处理贪（如舱本地册震荡叫器）刚，这迈些相忽位不离稳定思会影苏响在要信号背上，坟信号鲁处理肥设备汉内的踏振荡选器在模设计碌上是音只会颠对处钳理的车信号缴增加递非常海微小迎的相少位噪药声，秆然而背不良研的调择制器锋或处蛾理器睡可能虾增加器非可收观的秤相位斥噪声职在信苍号上扎。这腐时，陪我们慎可以鹅看到挖一个禁围绕庙中心种旋转贪的星甘座图农。匀图8美为压章缩失酒真引乡入的练噪声傻干扰女。由鼻于发逢射系闹统，匠传输取设备耕的放课大器鹊，其烤信号甘幅度绸过大特而饱残和，庭造成孙非线哲性失填真，萝则形屋成如耐图8腥所示趟的四葵个角速落被澡扭曲膏，四满边形侮成弓急形，锯而不饲是正默常的轨四方山形状警。停图9蹦为有保入侵财信号破的星烛座图皆。一骗般来库说，高上述薯广义炉噪声鸦它的剧图形惰大都她集中恳在中式心附恐近，愚由于刃某一吗瞬间池有入隔侵信哭号，枝它会道较远浮离中束心，抱如图扰9小炼园图室，入星侵信嘉号偏沿离中座心较北远，薪也可飞能跳兔出本喊框，裂那就芝产生疾误码劝了。亭图1敬0是资I、寨Q两悲路电柳平不笛平衡菠的星电座图宜，这梅与Q孝AM忠调制趴器有茫关。肤图1从1是热信号怠相位达错误山引起来的星赶座图春错位浅，引填起误挠码。病图1梢0交I撒Q电惨平不膨平衡敢星座棍图

默滤扮剂珠图姑11迅信斩号相到位错添误星充座图池悄从上第述可时知，绪由于刷不同吸噪声宅使得坟星座铁图形沸状产衬生不棕同变鞠化，粪那么摊我可孟以利蕉用星鹿座图滋来监葛测数残字电献视信宿号系拌统噪兵声特定征和尺来源动。数趣字电裁视的汪工程泉师，大可以醒根据两自己环的系泪统所锣测得欣的星军座图利，找伶出它筛的规涝律，参去判醉别噪志声，扛排除扯隐患找。可渔以这括样说讯，星醒座图狱是鉴韵别数屯字电烛视信剖号质喘量好丧坏，垫寻找哗噪声录来源书，排絮除故率障非进常好横的工术具。咏5、绩调制挽误差消率M依ER雾的测侨试横5.奏1、准数字柜电视坏对M服ER赏的要竿求拼ME争R是清反映蚊数字铜电视昨信号两受广挖义噪专声干乐扰状弄态的惠参数堤，在该运行造中我矩们应跌给定另一个异具体剃的指哭标。手对于撒DV坚B-即C愿64谋QA射M信粘号来秘说，艳为了奏保证盟正常符工作调，理仍论上怠要求障ME烟R大证于2腾3d罗B,称考党虑到借测试兆误差补，设眼备老引化等的因素横，故散工程脾上要课求M坏ER孕大于抢27尾d胞B。帖对于博25朽6Q剩AM病来说梦，理腔论上题要求末大于扬28冤d碗B，惜工程楚上要乡求大阴于3筒1朱dB伪。我宣们在锋多个忘数字差电视惕网络费中用岗德国但宝马伸PR善K4辜CP掌测试崇，对孟64浪QA狠M来玩说，仙23庆～2趋4d绵B会伍出现篮马赛挨克，严23短dB僚以下欢随时内断线只，甚俩至无蹦法收静看，膀在2彩5d血B以暗上图史像就抢正常穗。对法于一相个测激量标裹准来竞说,具还应界考虑最到测飘试仪满器精汇度,梅系统锅长期幻老化丛等因余素,颠一般乓应增钻加3懂dB恢。光广电五部专郊在“杂关于娃广电董有线秃电视拒城域羞宽带黄网络忧建设徒的意消见”擦中，锦根据蛾IE杂C6会07剧28勿-1码-2混00添0国件际标眼准，说对数阴字电淋视6通4Q秋AM吸的M欣ER照应大控于3按0d挺B。尊那么榴25变6Q览AM色应大鼓于3厘4d暖B。锈看来商这个礼要求础是很插有必修要的救，对麦于数库字前肢端来灾说，夏ME战R应苍比用禾户端播高，吵一般细应在扑38训dB耗以上犯。叉5.数2、周ME眯R测幻试的抖动态明范围果如前辉所示劈，M谅ER央是信抽号的镜理想洋功率胞与广票义噪兄声功应率之裕比取追对数廉。那侦么作烂为仪她器就音必须蚀分别听测量锐它的擦信号蓝（符族号）史功率允和噪肆声功伴率，射这就削要求兔仪器谢有大愧的动健态范贵围和壤高的惹灵敏卫度，棕因此秤一般原仪器糕都要轧要求中信号剥平均悉功率蚂电平龄在5伐0d丸Bμ壮V以荣上进打行测导试，篮然而岔对仪摩器来拼说最市重要它的是速对广朴义噪拜声功搂率测动试。蔬一般匪监测懒用的款数字洗电视宪分析的仪它赠们的莲测量垫范围棚在2告0～猴12关0d灯Bμ舟V，挎也就狗是说奴它们园测量狭小信掌号的泄能力罢为2吴0d炮Bμ坦V，变这时绪仪器论的噪手声电塔平大取约在蓬15摆dB墙μV粉。因纸此这眉些仪扫器的详ME僻R测墓试范蚊围在恶20贸～3段5d搭B，竿主要碑限制朝在上行限值秀，最汁大3辨8d铺B，虹如下脆表所占示。叫对于袍各厂景家来演说，持其表乏述方制法不越完全者一致蔬，如堵德国瓦宝马抗仪器垒，指刮标都转给的看保守党，为稠了保李证±押2d透B误霜差，许它只袭标注脑ME叼R在百35匆dB妄，其铺实它唇也可理以测浇量到司37秋dB堤。南故韩泰柏勒曼贴（T筋el焰em民an惯n）控他给蚕定M波ER吼范围昏22好～3价8d特B，甘±2纯dB铅，但导他给件出最蚕大测饱量范慈围1洗0～闭40晒dB织，这雀也就垂是说眠可以逢测到剩40婚dB垦，但涝不保远证误醉差，宪它能貌达到稍38团dB隆是因瓜为它总能测倘试到责小信梳号1称5d胆Bμ蝴V。疗因此自说一需般数帐字电拢视分它析仪祥ME项R最明大测绩量值颗在3满8d指B以害内，慢如果督说，悬仪器煎的测欺量范幼围的不下限哥是3搂0d台Bμ怖V（稠即3促0μ泰V）融，它恼的M咐ER具最大晃值不等可能但达到捉38描dB面，用指户不妹应过招分地辩去追过求厂虚家说管的指结标。竞美国破胜利乎公司破的A携T2计50潜0数必字电揪视分恢析仪商，它晕给定敏ME绵R为测22蹲～4询0d钟B，砖±1缎dB柏，这失是可吧信的少，因砖为它绘的灵飘敏度渐很高芽，为践0.耳3μ狮V，做它能再保证益小信比号的绒测量饱精度不，也释就保买证了孔噪声滔测量狮精度贿。论PR垄K4恳CP懂/3粪CP饼PR饮D5触PR辜X1汪0p嚼TM茄17正20俭AT驴80六1N晕86亩0D健SP摆40婆40凑D辜AT疑25绩00逝电平糊测量侮范围垮（d尝Bμ屿V）

股20荷～1皮20跑讯20励～1斥20壳沿20漠～1耽20撇荡15断～1房20结希20撒～1队20贩稍20彻～1盒10岩珠20粘～1戒20默惑0.轧5～黑12币5扇ME宜R测抛量范坐围（拢dB等）贪22河～3仗5朱22萝～3兆5好22挣～3登5盛22院～3径8

讨（1梳0～长40饶）嫂22平～3找8义22泼～3揭7正22屑～3虏5奴22俊～4写0袭ME水R测音量精屿度（呈dB毙）恰±2慰dB设±2锯dB奶±2止dB炮±2箭dB芽±2乞dB垄±2送dB杏±1梅.5副dB汉±1奶dB缎6、侧数字斥电视胳测试端仪器否绍这里飘所讲浴的数著字电耽视测江试仪侨器是丘以射搁频传龄输测转量为邮目标邪，一展般称蹦为数奴字电置视分岭析仪塔，它径的目参标不宫仅对翅数字愁电视子信号淹参数膨进行恐测量负，而瞎且应淘该对慨模拟术传输帐系统遥进行失测量舒，特屠别是方数字贤有线源电视汉，由闪于传宜输系尾统从型前端甩到电术缆传岭输，天光收取光发愧、放临大器上、分牲支器抱等它什们引畏起的挣噪声狼、失恨真、迎泄漏访、入照侵，沟都会烦影响教数字求电视兽信号昌，故匠对数远字有观线电豆视来肺讲,裳系碍统的胳载噪咏比（砖C/货N）迹和失摄真指知标C尊SO止、C钢TB逮测试钟非常逢重要拾。因踩此，膛数字利电视配仪器弟不仅五应具遵有数分字电宾视参滥数测削试功栗能，贡还应昏有模件拟数睡字电踩视测绳试功雕能。踏对于炭数字驻电视泼分析催仪的机数字骄参数均来说谢，有枝数字驳平均格功率悬电平茂，误埋码率美BE秆R、灭调制设误差吃率M滥ER