摘要:调制误差率(Modulation error ratio):调制信号理想符号矢量幅度平方和与符号误差矢量幅度平方和的比值,单位为分贝(dB)。
调制误差率的定义
调制误差率(Modulation error ratio):调制信号理想符号矢量幅度平方和与符号误差矢量幅度平方和的比值,单位为分贝(dB)。
技术要求:≥32dB(整机),≥36dB(激励器)
调制误差率是衡量地面数字电视信号调制质量的关键指标,反映已调制信号实际星座图与理想星座图的偏差程度,量化信号受噪声、失真等干扰的影响水平。
星座(符号)点矢量误差
星座图
在地面数字电视系统中,采用OFDM技术,即正交频分复用,“正交”即幅度I和Q是一组正交的函数,相位相差90°。通过I(t)和Q(t)的不同组合,可以得到4QAM、16QAM,甚至64QAM,256QAM等。
为了便于理解,可以用一个称为“星座图”的图形来形象表示,水平轴(I轴)表示信号的同相分量,垂直轴(Q轴)表示信号的正交分量。星座图上的每一个点(称为星座点)代表一个特定的数学符号,由矢量表示。例如,16QAM中每个符号代表的比特数为log216=4位(从0000到1111)。调制级数越高,数据速率越高,抗干扰和噪声能力越差。16QAM星座图如下:
理想信号:在没有失真和噪声的理想情况下,接收端解调出的每个符号都应该精确地落在星座图的预设点上。
实际信号:现实中,由于噪声、干扰、放大器非线性等因素,解调出的每个符号并不会正好落在理想点上,而是在其周围某个位置(类似一个云团)。
通过观察星座图,可以了解到:
1、星座点数:调制方式(如QPSK、16QAM等);
2、星座点(云团)大小:判断信号质量MER的优劣(星座点的分散程度);
3、星座图/点的形状:判断噪声类型与干扰源。
(1)、星座点以圆形扩散:这是普通的加性高斯白噪声,由热噪声引起,表示信噪比严重程度;
(2)、星座点沿环形或弧形扩散:相位噪声/抖动,表示发射机的本振不稳定等;
(3)、星座点扩散不规则,带有彗星状小尾巴,表示信道畸变(如多径反射)导致符号波形在时域上扩散,干扰了相邻的符号;
(4)、星座图边界向内弯曲,外圈的点向内圈挤压:表示放大器产生非线性失真;
(5)、星座图以一个点为中心旋转:有单一频率的强干扰(如另一个载波干扰);
(6)、星座图由正方形变为平行四边形:调制器的同相I和正交Q两路信号增益不相等或相位差不是精确的90°;
(7)、星座图偏移了坐标原点:表示载波抑制,调制器存在直流偏置,本地振荡器信号有泄露。
调制误差率MER与误码率BER的关系
调制误差率反映的是信号受噪声、失真等干扰的影响程度,关注的调制质量;误码率是指错误比特数与总传输比特数的比值,量化数据传输的错误概率,体现的是传输的可靠性。
调制误差率是影响误码率的前置因数,决定了信号的质量;误码率是系统传输性能的最终体现。
1、反向相关性:通常情况下,调制误差率越高,信号失真和噪声干扰越小,符号判决错误的概率越低,误码率随之降低;反之,调制误差率下降到一定程度(MER门限),误码率会急剧上升。这个门限值取决于调制方式,64QAM的门限比16QAM高,因为它对信号质量要求更为严苛。
2、非线性关系:调制误差率和误码率并非线性关系,而是“阶梯式”关联。当调制误差率高于某一临界值,误码率已处于极低水平,再提升调制误差率,对于误码率的改善效果极低;而当调制误差率低于某一临界值,误码率会呈指数增长。
3、解码算法优化:在相同调制误差率的情况下,采用更优的纠错算法(如DTMB中的LDPC码),可降低误码率。
联动分析:MER达标,BER超标,需要排查解码器或纠错编码配置;MER较差,BER达标,说明以出现明显的信号劣化,只是前向纠错(FEC)功能尚能完全纠正这些错误;MER和BER均不达标,系统性能较差,需要设置和调整。
测量原理
将接收端解调后的信号映射到星座图,计算每个符号点与理想位置的矢量误差,通过统计方法得到误差的有效值与理想信号有效值的比值,即调制误差率。
数学表达式:
理想情况下,MER趋近无穷大,实际中受噪声、非线性失真等影响呈有效值。
测量步骤
1、连接仪器:将被测发射机的输出耦合信号连接到调制误差率测试仪。
2、仪器设置:确定中心频点、调制方式等设置是否正确;
3、选择调制分析/调制精度(ETL: Modulation Analysis/N9020A:ModAccuracy)->MER/星座映射,仪器会自动计算理想与实际星座点的功率比,并以dB形式直接给出MER值,观察并记录信号的星座图、MER值。
来源:电视选款指南站