唐小初 常州廣播電視臺(tái)

DTMB車(chē)載機(jī)頂盒選型應(yīng)用

唐小初 常州廣播電視臺(tái)

本文主要介紹常州地面數(shù)字電視公交車(chē)載機(jī)頂盒及移動(dòng)接收特性的數(shù)據(jù)分析。通過(guò)分析信號(hào)電平大小、調(diào)制誤差比MER、載噪比C/N、誤碼率BER、星座圖等信道參數(shù)、不同DTMB機(jī)頂盒實(shí)際畫(huà)面接收對(duì)比，介紹了機(jī)頂盒射頻參數(shù)要求與測(cè)試方法，分析其解調(diào)能力，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整發(fā)射機(jī)運(yùn)行參數(shù)及DTMB機(jī)頂盒的選型。

解調(diào) 車(chē)載機(jī)頂盒 指標(biāo)

一、引言

常州地面數(shù)字電視廣播于2007年開(kāi)展，2011年組成兩點(diǎn)單頻網(wǎng)。分別為武進(jìn)塔和大廟弄發(fā)射點(diǎn)。單頻網(wǎng)設(shè)置參數(shù)：頻率554Mhz，調(diào)制方式4QAM，工作模式4K，幀頭GI 945，前糾錯(cuò)系數(shù)FEC 0.6，交織參數(shù)TD 720。 大廟弄發(fā)射機(jī)功率1000W，天線(xiàn)為4*4偶極天線(xiàn),垂直極化，高度為120米。 武進(jìn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率300W;天線(xiàn)為6*4偶極天線(xiàn),垂直極化 ，高度為204米。 兩地相距9Km，規(guī)劃覆蓋區(qū)域移動(dòng)地點(diǎn)概率為99％，固定點(diǎn)地點(diǎn)概率為95％，期間都采用華錄機(jī)頂盒，接收良好。

2014年單頻網(wǎng)發(fā)射點(diǎn)發(fā)生改變，大廟弄搬遷至傳媒大廈，發(fā)射機(jī)功率1000W;天線(xiàn)為6*4偶合極天線(xiàn),水平極化，高度為280米。武進(jìn)發(fā)射功率設(shè)置600W，兩地相距15Km，城區(qū)（兩點(diǎn)重疊區(qū)）出現(xiàn)接收成功率明顯下降。

二、接收惡化的原因分析

接收惡化說(shuō)明接收點(diǎn)存在同頻干擾，地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)場(chǎng)強(qiáng)差和時(shí)延是考慮要點(diǎn)。即接收機(jī)接收到來(lái)自不同發(fā)射站的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)差足夠大，或者來(lái)自不同發(fā)射站信號(hào)的時(shí)延在保護(hù)間隔之內(nèi)，則不產(chǎn)生相互干擾。

假定單頻網(wǎng)中的2 個(gè)發(fā)射點(diǎn)位于坐標(biāo)（-c，0）和（c，0）處。地面任意點(diǎn)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)可按下式計(jì)算：

其中G為天線(xiàn)增益，P為發(fā)射功率，λ為波長(zhǎng)，d為接收天線(xiàn)到發(fā)射天線(xiàn)的水平距離，HT為發(fā)射天線(xiàn)高度，HR為接收天線(xiàn)高度，均取HR=2 設(shè)傳媒與大廟弄

G天線(xiàn)增益相同為16

對(duì)于城市密集區(qū)，按瑞利分布計(jì)算，采用調(diào)制方式4QAM 前糾錯(cuò)系數(shù)FEC 0.6同頻保護(hù)率應(yīng)>8dB。常州單頻網(wǎng)播出的國(guó)標(biāo)數(shù)字電視信號(hào) 幀頭GI 945最大保護(hù)距離為37.5公里，傳媒臺(tái)和武進(jìn)的站間距為15公里，在保護(hù)間隔之內(nèi)。在同頻干擾區(qū)內(nèi)不會(huì)造成信號(hào)衰落，反而會(huì)使信號(hào)加強(qiáng)，但同時(shí)無(wú)誤接收所需的載噪比（C/N)也增加。

三、覆蓋測(cè)試

1.概述

解決地面數(shù)字電視接收途徑，一種方案是降低機(jī)頂盒對(duì)信號(hào)質(zhì)量的敏感度，根本方案是保持干凈和高質(zhì)量的射頻信號(hào)。本次網(wǎng)絡(luò)測(cè)試針對(duì)惡化點(diǎn)進(jìn)行單機(jī)發(fā)射與單頻網(wǎng)區(qū)別測(cè)試。

2.測(cè)試系統(tǒng)

主要包括R/S ETL數(shù)字電視綜合測(cè)試儀、DEMO測(cè)試機(jī)、兩種儀器采樣周期1S,同時(shí)安裝不同解調(diào)芯片的華錄與嘉曄機(jī)頂盒，用于觀察不同機(jī)頂盒主觀接收成功率與客觀數(shù)據(jù)的對(duì)比，4付BS--1圓極化天線(xiàn)，增益是3dBi。

3.測(cè)試

機(jī)場(chǎng)南路與龍城大道數(shù)據(jù)交匯處結(jié)果為例 ，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖。

圖1-1 單頻網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)

四、信號(hào)分析

圖1-2 單頻網(wǎng)星座接收?qǐng)D

圖2-1 傳媒單機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

圖2-1 傳媒單機(jī)星座接收?qǐng)D

通過(guò)分析兩者數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)單頻網(wǎng)比單機(jī)發(fā)射時(shí)Lever(電平 ）大，說(shuō)明同頻干擾區(qū)內(nèi)信號(hào)已經(jīng)加強(qiáng)。但兩種情況MER(調(diào)制誤差比）<24dB EVM(誤差矢量幅度）>4.4％，單機(jī)工作時(shí)還有所惡化。MER用來(lái)比較接收符號(hào)實(shí)際位置與理想位置的差值，當(dāng)數(shù)值小于24dB時(shí)就不能正確解碼，導(dǎo)致BER上升，因?yàn)镸ER與EVM都說(shuō)明信號(hào)劣化過(guò)程，只是表示方法不同。當(dāng)MER小于24dB 時(shí)EVM必定無(wú)限接近4.4％，這時(shí)說(shuō)明信號(hào)損傷已經(jīng)比較嚴(yán)重，通用機(jī)頂盒就不能正確解調(diào)，畫(huà)面就會(huì)卡、凍結(jié)直致崩潰。觀察 BER(誤碼率）都小于1.0e-2,因?yàn)榻庹{(diào)器只輸出前向誤碼校正FEC(在R--S之后）的BER。上述數(shù)據(jù)只能說(shuō)明DEMO測(cè)試機(jī)FEC(前向誤碼校正）能力較強(qiáng)。通常BER用來(lái)記錄長(zhǎng)時(shí)間系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，識(shí)別信號(hào)周期性損傷。在信號(hào)短時(shí)損傷時(shí)顯示BER的變化，要求BER測(cè)量?jī)x有非常高的靈敏度。

星座圖映射為信號(hào)的幅度與相位。觀察機(jī)場(chǎng)南路與龍城大道交匯處信號(hào)星座圖，亮點(diǎn)周?chē)拇貭畎咻^大，有符號(hào)著落點(diǎn)靠近邊界容限，星座圖失去了“方形”結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)為平形四邊形，說(shuō)明I信號(hào)和Q信號(hào)彼此間的相位差不是準(zhǔn)確的90度。

觀察此時(shí)安裝不同解調(diào)芯片的接收機(jī)，華錄機(jī)畫(huà)面已經(jīng)凍結(jié)無(wú)法接收，嘉曄機(jī)能夠正常接收，只是偶有卡。在4月11日定點(diǎn)與移動(dòng)測(cè)試過(guò)程中。華錄接收成功率70％。嘉曄接收成功率95％。不同的成功率說(shuō)明機(jī)頂盒解調(diào)能力有差異。

五、機(jī)頂盒選型

機(jī)頂盒的技術(shù)要求包括：機(jī)頂盒的基本配置、性能指標(biāo)要求、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性、條件接收等。射頻接收信號(hào)解調(diào)性能是評(píng)價(jià)機(jī)頂盒優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。本文主要介紹華錄與嘉曄機(jī)頂盒解調(diào)芯片的接收門(mén)限、C/N門(mén)限、I.Q 幅度不平衡解調(diào)能力、I.Q 相位差解調(diào)能力測(cè)試方法與結(jié)果。

5.1機(jī)頂盒接收門(mén)限測(cè)試

圖3 機(jī)頂盒接收門(mén)限測(cè)試連接框圖

圖4 機(jī)頂盒C/N門(mén)限測(cè)試框圖

1）連接框圖

2）數(shù)據(jù)記錄表

表1 機(jī)頂盒QPSK0.6 （PN945, 0.6, 720）調(diào)制方式下接收電平

通常情況下接收門(mén)限越低，機(jī)頂盒接收靈敏度越高。華錄接收門(mén)限比嘉曄高4.6

5.2 機(jī)頂盒C/N門(mén)限測(cè)試

1）連接框圖

2）測(cè)試步驟

調(diào)整發(fā)射機(jī)輸出電平，使接收機(jī)輸入電平為標(biāo)稱(chēng)輸入電平60dBuv，逐漸加大噪聲儀輸出，直到監(jiān)視器出現(xiàn)馬賽克，頻譜分析器測(cè)量此時(shí)的C/N，即機(jī)頂盒的C/N門(mén)限。嘉曄C/N門(mén)限分別是16dB、華錄C/N門(mén)限分別是21dB。兩種機(jī)頂盒滿(mǎn)足4QA調(diào)制，靜態(tài)22dB，動(dòng)態(tài)34dB的C/N要求?？紤]城市里面各點(diǎn)實(shí)際的建筑、樹(shù)木等地貌環(huán)境，華錄C/N門(mén)限21dB接近最低22dB要求。就會(huì)影響若干點(diǎn)的正常接收。

表2 兩種機(jī)頂盒C/N門(mén)限測(cè)試

兩種機(jī)機(jī)頂盒I.Q 幅度不平衡解調(diào)能力、I.Q 相位差解調(diào)能力（技術(shù)指標(biāo)說(shuō)明書(shū)）都能滿(mǎn)足要求。

因?yàn)椴捎靡惑w機(jī)，為了保證公交車(chē)乘客的觀看效果。對(duì)兩者顯示屏采用統(tǒng)一加上不同的視頻信號(hào)進(jìn)行主觀評(píng)測(cè)。

表3 兩種機(jī)頂盒視頻信號(hào)主觀評(píng)測(cè)

嘉曄接收機(jī)自5月裝車(chē)運(yùn)行直今，接收情況比較穩(wěn)定。

六、結(jié)束語(yǔ)

DTMB機(jī)頂盒的選型，在符合機(jī)頂盒功能規(guī)范，當(dāng)?shù)貜V播電視臺(tái)意旨的前提下，應(yīng)根據(jù)測(cè)試情況，適當(dāng)調(diào)整發(fā)射功率和靜態(tài)時(shí)延，有效減小同頻干擾，保證單頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的情況下，重點(diǎn)關(guān)注射頻接收信號(hào)解調(diào)性能，結(jié)合接收機(jī)布點(diǎn)位置綜合考量以得到良好的接收效果。

【參考資料】

[1] 余兆明 李欣 數(shù)字電視測(cè)量 北京 人民郵電出版社2008

[2]廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字機(jī)頂盒技術(shù)要求和測(cè)量方法 GY/T 241—2009