唐小初 常州廣播電視臺

DTMB車載機(jī)頂盒選型應(yīng)用

唐小初 常州廣播電視臺

本文主要介紹常州地面數(shù)字電視公交車載機(jī)頂盒及移動接收特性的數(shù)據(jù)分析。通過分析信號電平大小、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)際畫面接收對比，介紹了機(jī)頂盒射頻參數(shù)要求與測試方法，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，天線為4*4偶極天線,垂直極化，高度為120米。 武進(jìn)發(fā)射機(jī)發(fā)射功率300W;天線為6*4偶極天線,垂直極化 ，高度為204米。 兩地相距9Km，規(guī)劃覆蓋區(qū)域移動地點(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;天線為6*4偶合極天線,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

接收惡化說明接收點(diǎn)存在同頻干擾，地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)場強(qiáng)差和時延是考慮要點(diǎn)。即接收機(jī)接收到來自不同發(fā)射站的信號場強(qiáng)差足夠大，或者來自不同發(fā)射站信號的時延在保護(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)接收信號場強(qiáng)可按下式計算：

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

G天線增益相同為16

對于城市密集區(qū)，按瑞利分布計算，采用調(diào)制方式4QAM 前糾錯系數(shù)FEC 0.6同頻保護(hù)率應(yīng)>8dB。常州單頻網(wǎng)播出的國標(biāo)數(shù)字電視信號 幀頭GI 945最大保護(hù)距離為37.5公里，傳媒臺和武進(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)不會造成信號衰落，反而會使信號加強(qiáng)，但同時無誤接收所需的載噪比（C/N)也增加。

三、覆蓋測試

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)頂盒對信號質(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。本次網(wǎng)絡(luò)測試針對惡化點(diǎn)進(jìn)行單機(jī)發(fā)射與單頻網(wǎng)區(qū)別測試。

2.測試系統(tǒng)

主要包括R/S ETL數(shù)字電視綜合測試儀、DEMO測試機(jī)、兩種儀器采樣周期1S,同時安裝不同解調(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)的對比，4付BS--1圓極化天線，增益是3dBi。

3.測試

機(jī)場南路與龍城大道數(shù)據(jù)交匯處結(jié)果為例 ，測試結(jié)果見圖。

圖1-1 單頻網(wǎng)測試數(shù)據(jù)

四、信號分析

圖1-2 單頻網(wǎng)星座接收圖

圖2-1 傳媒單機(jī)測試數(shù)據(jù)

圖2-1 傳媒單機(jī)星座接收圖

通過分析兩者數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)單頻網(wǎng)比單機(jī)發(fā)射時Lever(電平 ）大，說明同頻干擾區(qū)內(nèi)信號已經(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)工作時還有所惡化。MER用來比較接收符號實(shí)際位置與理想位置的差值，當(dāng)數(shù)值小于24dB時就不能正確解碼，導(dǎo)致BER上升，因?yàn)镸ER與EVM都說明信號劣化過程，只是表示方法不同。當(dāng)MER小于24dB 時EVM必定無限接近4.4％，這時說明信號損傷已經(jīng)比較嚴(yán)重，通用機(jī)頂盒就不能正確解調(diào)，畫面就會卡、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)只能說明DEMO測試機(jī)FEC(前向誤碼校正）能力較強(qiáng)。通常BER用來記錄長時間系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，識別信號周期性損傷。在信號短時損傷時顯示BER的變化，要求BER測量儀有非常高的靈敏度。

星座圖映射為信號的幅度與相位。觀察機(jī)場南路與龍城大道交匯處信號星座圖，亮點(diǎn)周圍的簇狀斑較大，有符號著落點(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，說明I信號和Q信號彼此間的相位差不是準(zhǔn)確的90度。

觀察此時安裝不同解調(diào)芯片的接收機(jī)，華錄機(jī)畫面已經(jīng)凍結(jié)無法接收，嘉曄機(jī)能夠正常接收，只是偶有卡。在4月11日定點(diǎn)與移動測試過程中。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。射頻接收信號解調(diào)性能是評價機(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)芯片的接收門限、C/N門限、I.Q 幅度不平衡解調(diào)能力、I.Q 相位差解調(diào)能力測試方法與結(jié)果。

5.1機(jī)頂盒接收門限測試

圖3 機(jī)頂盒接收門限測試連接框圖

圖4 機(jī)頂盒C/N門限測試框圖

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

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

5.2 機(jī)頂盒C/N門限測試

1）連接框圖

2）測試步驟

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，頻譜分析器測量此時的C/N，即機(jī)頂盒的C/N門限。嘉曄C/N門限分別是16dB、華錄C/N門限分別是21dB。兩種機(jī)頂盒滿足4QA調(diào)制，靜態(tài)22dB，動態(tài)34dB的C/N要求。考慮城市里面各點(diǎn)實(shí)際的建筑、樹木等地貌環(huán)境，華錄C/N門限21dB接近最低22dB要求。就會影響若干點(diǎn)的正常接收。

表2 兩種機(jī)頂盒C/N門限測試

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)說明書）都能滿足要求。

因?yàn)椴捎靡惑w機(jī)，為了保證公交車乘客的觀看效果。對兩者顯示屏采用統(tǒng)一加上不同的視頻信號進(jìn)行主觀評測。

表3 兩種機(jī)頂盒視頻信號主觀評測

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

六、結(jié)束語

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播電視臺意旨的前提下，應(yīng)根據(jù)測試情況，適當(dāng)調(diào)整發(fā)射功率和靜態(tài)時延，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)要求和測量方法 GY/T 241—2009