數(shù)字信號(hào)電平的測試分析

　　1、 數(shù)字信號(hào)電平和模擬信號(hào)電平的區(qū)別

　　模擬電視載波調(diào)制是VSB， 即殘留邊帶調(diào)制， 圖像內(nèi)容是通過幅度調(diào)制來傳送的， 圖像內(nèi)容是隨時(shí)變化的， 信道的功率不斷地變化， 所以模擬電視的信道功率取決于圖像內(nèi)容， 模擬電視行/場同步脈沖電平相對穩(wěn)定， 故我們把峰值電平作為判別模擬電視信號(hào)強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)。

　　數(shù)字電視信號(hào)采用QAM 調(diào)制方式， 具有類似雙邊帶的特征， 既對載波的振幅進(jìn)行調(diào)制又對載波的相位進(jìn)行調(diào)制， 又由于是平衡調(diào)幅， 抑制了載波， 因此一個(gè)數(shù)字電視頻道沒有所謂的圖像載波伴音載波。一個(gè)數(shù)字頻道的已調(diào)信號(hào)的能量是均勻分布在整個(gè)限定帶寬內(nèi)的，信道功率相對穩(wěn)定， 不隨內(nèi)容隨機(jī)變化， 所以數(shù)字電視用有效帶寬內(nèi)射頻或中頻信號(hào)的平均功率電平來表示本頻道的功率， 數(shù)字電視信號(hào)的平均功率電平也稱作信道功率， 這與模擬電視電平是完全不同的概念。

　　2、 數(shù)字信號(hào)電平的測量方法

　　根據(jù)數(shù)字電視信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)， QAM 數(shù)字頻道的電平是用被測量頻道信號(hào)的平均功率來表達(dá)的， 即數(shù)字頻道平均功率， 測量方法是對整個(gè)頻道掃描、抽樣，把每一個(gè)抽樣的功率值取平均， 然后在信道的帶寬內(nèi)進(jìn)行積分， 得到信道的平均功率， 這需專用的數(shù)字信號(hào)測量儀器才能測量。

　　目前絕大多數(shù)中小有線運(yùn)營商只有簡單的模擬信號(hào)測試手段， 在排除網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)， 最常用的方法是測量信號(hào)電平， 但數(shù)字電視信號(hào)的數(shù)字信號(hào)的功率不能用峰值功率測量來完成， 因?yàn)樾诺拦β适呛蛶捰嘘P(guān)的，帶寬越寬， 信道的平均功率越高， 下面介紹一種用模擬場強(qiáng)儀估算數(shù)字信號(hào)電平的方法。

　　在有線電視HFC 網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)傳輸模擬電視信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)時(shí)， 一般是按照每一個(gè)電視信號(hào)頻帶的電平值相同的條件傳輸， 如果用一般的場強(qiáng)儀分別測量模擬信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)的電平值， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)的電平值比模擬電視的電平值低十幾個(gè)dB， 這是由于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在特定帶寬內(nèi)能量分布特點(diǎn)不同造成的。模擬信號(hào)電平值是在規(guī)定的帶寬（ 300 kHz）內(nèi)對模擬電視信號(hào)的載波用場強(qiáng)儀測量的結(jié)果， 因?yàn)檫@個(gè)帶寬內(nèi)的載波集中了電視信號(hào)在頻道內(nèi)的主要能量（超過98% ）， 可以認(rèn)為是載波的測量結(jié)果代表了信號(hào)在頻道內(nèi)的電平值。模擬信號(hào)的峰值出現(xiàn)在載頻點(diǎn)， 而數(shù)字電視信號(hào)在頻譜上是看不出載頻點(diǎn)的， 所以對數(shù)字電視信號(hào)的測量類似于噪聲的測量。在模擬傳輸中載噪比的定義： C /N = 20 Ig（圖像載波電平有效值/噪聲電平均方根值（規(guī)定帶寬內(nèi)） ）， 均方根值的測量是與測量帶寬有關(guān)的。由此， 我們就可以理解模擬信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)在用模擬場強(qiáng)儀測量中所呈現(xiàn)的差異。因?yàn)槟M電視信號(hào)的能量集中在300 k的頻帶內(nèi)（并且又集中在中心）， 其頻譜能量集中圖形的峰值幅度很高， 而8 M帶寬數(shù)字電視信號(hào)的全部能量呈均勻分布的圖形， 分布在大約6. 4M 的頻帶內(nèi)， 頻譜能量分散， 峰值幅度就比較低， 有效能量帶寬大約是模擬電視信號(hào)帶寬的20 倍， 換算近似為11~ 14 dB， 有一點(diǎn)誤差是場強(qiáng)儀的中頻掃描帶寬、中頻濾波器的波形系數(shù)、滾降率等造成的， 所以用模擬場強(qiáng)儀估測數(shù)字信號(hào)電平時(shí)， 實(shí)際電平（功率）和顯示電平（功率）的簡單換算公式如下：

　　S = SO + 10 lg （RBW /B ） +K

　　式中： S——實(shí)際電平值;

　　SO ——場強(qiáng)儀顯示的電平值;

　　RBW ——等效中頻掃描帶寬， 即- 3 dB 信號(hào)帶寬， 一般取*00 kH z

　?。ɡ碚撋?， 數(shù)字電視信號(hào)的帶寬與QAM 調(diào)制的階數(shù)、符號(hào)率及滾降系數(shù)有關(guān)， 具體公式為： BW （實(shí)際頻譜帶寬） = F （符號(hào)率） * ［ 1+ a（滾降系數(shù)） ］。我國采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)， 8 MH z帶寬， 一般使用64 QAM 調(diào)制、6. 875MB aud的符號(hào)率， 滾降系數(shù)為0. 15。代入上面的公式， 得到實(shí)際信號(hào)頻譜帶寬為7. 906 25MH z。在這里， - 3 dB 信號(hào)帶寬取6. 4 MH z。理論計(jì)算得出的數(shù)字電視信號(hào)的帶寬， 并不一定與實(shí)際的數(shù)字電視信號(hào)帶寬一致， 各品牌QAM 調(diào)制器的信號(hào)帶寬會(huì)略有差別。）

　　B—— 場強(qiáng)儀設(shè)定的分辨帶寬（以kH z為單位），一般為300 kH z。

　　K——修正系數(shù)， 此修正值對不同的儀器是不相同的， 一般為1. 7 dB。

　　代入上述各值： S = S0 + 10 lg （ *00 /300） + 1. 7= SO + 15

　　3、數(shù)字信號(hào)電平的確定

　　在CATV 系統(tǒng)中， 一般數(shù)字頻道被安排在系統(tǒng)的高端頻率上， 而模擬頻道則安排在低端頻率上。當(dāng)CATV 系統(tǒng)的輸入電平過高時(shí)， 系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)（ CSO、CTB ） 將會(huì)變差， 例如如果輸入電平提高1dB， 那么CTB 將會(huì)變差2 dB， 這些失真產(chǎn)物將會(huì)落在數(shù)字頻道中， 使得數(shù)字信號(hào)的誤碼率BER 變高， 從而影響數(shù)字電視的接收效果。在HFC 網(wǎng)中， 光設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)比放大器小， 在一般的模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，如果加入數(shù)字信號(hào)的傳輸將會(huì)使激光器的激勵(lì)電平變高， 使得輸入激光器的平均功率增加， 因而引起激光器的削波， 其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致BER 值迅速變高， 這樣一來導(dǎo)致數(shù)字解調(diào)器瞬間失去同步。數(shù)字信號(hào)的失真會(huì)對模擬信號(hào)的C /N 值產(chǎn)生影響， 同時(shí)數(shù)字信號(hào)又會(huì)受到CSO、CTB 及光設(shè)備的削波影響， 這樣數(shù)字信號(hào)的設(shè)置就要在這兩者中折中考慮： （ 1）減少模擬頻道產(chǎn)生的干擾; （ 2）增加數(shù)字信號(hào)的抗干擾性。測試結(jié)果表明，當(dāng)數(shù)字信號(hào)功率增加時(shí)， 它會(huì)對激光器產(chǎn)生影響， 經(jīng)驗(yàn)告訴我們， 將64QAM 信號(hào)的電平設(shè)置低于模擬信號(hào)10 dB， 如果采用的是256QAM 的調(diào)制方式， 那么可能需要提高電平值。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)推薦， 在數(shù)字和模擬兼容傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字頻道的電平比模擬頻道應(yīng)當(dāng)?shù)?0 dB， 其目的是減少數(shù)字信號(hào)的非線性失真， 經(jīng)過測量， 數(shù)字電視用戶收看數(shù)字電視的最低門限電平可達(dá)到35 dB。