DTMB车载机顶盒选型应用

唐小初 常州广播电视台

DTMB车载机顶盒选型应用

唐小初 常州广播电视台

本文主要介绍常州地面数字电视公交车载机顶盒及移动接收特性的数据分析。通过分析信号电平大小、调制误差比MER、载噪比C/N、误码率BER、星座图等信道参数、不同DTMB机顶盒实际画面接收对比，介绍了机顶盒射频参数要求与测试方法，分析其解调能力，根据实际情况调整发射机运行参数及DTMB机顶盒的选型。

解调 车载机顶盒 指标

一、引言

常州地面数字电视广播于2007年开展，2011年组成两点单频网。分别为武进塔和大庙弄发射点。单频网设置参数：频率554Mhz，调制方式4QAM，工作模式4K，帧头GI 945，前纠错系数FEC 0.6，交织参数TD 720。 大庙弄发射机功率1000W，天线为4*4偶极天线,垂直极化，高度为120米。 武进发射机发射功率300W;天线为6*4偶极天线,垂直极化 ，高度为204米。 两地相距9Km，规划覆盖区域移动地点概率为99％，固定点地点概率为95％，期间都采用华录机顶盒，接收良好。

2014年单频网发射点发生改变，大庙弄搬迁至传媒大厦，发射机功率1000W;天线为6*4偶合极天线,水平极化，高度为280米。武进发射功率设置600W，两地相距15Km，城区（两点重叠区）出现接收成功率明显下降。

二、接收恶化的原因分析

接收恶化说明接收点存在同频干扰，地面数字电视单频网场强差和时延是考虑要点。即接收机接收到来自不同发射站的信号场强差足够大，或者来自不同发射站信号的时延在保护间隔之内，则不产生相互干扰。

假定单频网中的2 个发射点位于坐标（-c，0）和（c，0）处。地面任意点接收信号场强可按下式计算：

其中G为天线增益，P为发射功率，λ为波长，d为接收天线到发射天线的水平距离，HT为发射天线高度，HR为接收天线高度，均取HR=2 设传媒与大庙弄

G天线增益相同为16

对于城市密集区，按瑞利分布计算，采用调制方式4QAM 前纠错系数FEC 0.6同频保护率应>8dB。常州单频网播出的国标数字电视信号 帧头GI 945最大保护距离为37.5公里，传媒台和武进的站间距为15公里，在保护间隔之内。在同频干扰区内不会造成信号衰落，反而会使信号加强，但同时无误接收所需的载噪比（C/N)也增加。

三、覆盖测试

1.概述

解决地面数字电视接收途径，一种方案是降低机顶盒对信号质量的敏感度，根本方案是保持干净和高质量的射频信号。本次网络测试针对恶化点进行单机发射与单频网区别测试。

2.测试系统

主要包括R/S ETL数字电视综合测试仪、DEMO测试机、两种仪器采样周期1S,同时安装不同解调芯片的华录与嘉晔机顶盒，用于观察不同机顶盒主观接收成功率与客观数据的对比，4付BS--1圆极化天线，增益是3dBi。

3.测试

机场南路与龙城大道数据交汇处结果为例 ，测试结果见图。

图1-1 单频网测试数据

四、信号分析

图1-2 单频网星座接收图

图2-1 传媒单机测试数据

图2-1 传媒单机星座接收图

通过分析两者数据，发现单频网比单机发射时Lever(电平 ）大，说明同频干扰区内信号已经加强。但两种情况MER(调制误差比）<24dB EVM(误差矢量幅度）>4.4％，单机工作时还有所恶化。MER用来比较接收符号实际位置与理想位置的差值，当数值小于24dB时就不能正确解码，导致BER上升，因为MER与EVM都说明信号劣化过程，只是表示方法不同。当MER小于24dB 时EVM必定无限接近4.4％，这时说明信号损伤已经比较严重，通用机顶盒就不能正确解调，画面就会卡、冻结直致崩溃。观察 BER(误码率）都小于1.0e-2,因为解调器只输出前向误码校正FEC(在R--S之后）的BER。上述数据只能说明DEMO测试机FEC(前向误码校正）能力较强。通常BER用来记录长时间系统运行状态，识别信号周期性损伤。在信号短时损伤时显示BER的变化，要求BER测量仪有非常高的灵敏度。

星座图映射为信号的幅度与相位。观察机场南路与龙城大道交汇处信号星座图，亮点周围的簇状斑较大，有符号着落点靠近边界容限，星座图失去了“方形”结构而呈现为平形四边形，说明I信号和Q信号彼此间的相位差不是准确的90度。

观察此时安装不同解调芯片的接收机，华录机画面已经冻结无法接收，嘉晔机能够正常接收，只是偶有卡。在4月11日定点与移动测试过程中。华录接收成功率70％。嘉晔接收成功率95％。不同的成功率说明机顶盒解调能力有差异。

五、机顶盒选型

机顶盒的技术要求包括：机顶盒的基本配置、性能指标要求、网络适应性、条件接收等。射频接收信号解调性能是评价机顶盒优劣的关键因素。本文主要介绍华录与嘉晔机顶盒解调芯片的接收门限、C/N门限、I.Q 幅度不平衡解调能力、I.Q 相位差解调能力测试方法与结果。

5.1机顶盒接收门限测试

图3 机顶盒接收门限测试连接框图

图4 机顶盒C/N门限测试框图

1）连接框图

2）数据记录表

表1 机顶盒QPSK0.6 （PN945, 0.6, 720）调制方式下接收电平

通常情况下接收门限越低，机顶盒接收灵敏度越高。华录接收门限比嘉晔高4.6

5.2 机顶盒C/N门限测试

1）连接框图

2）测试步骤

调整发射机输出电平，使接收机输入电平为标称输入电平60dBuv，逐渐加大噪声仪输出，直到监视器出现马赛克，频谱分析器测量此时的C/N，即机顶盒的C/N门限。嘉晔C/N门限分别是16dB、华录C/N门限分别是21dB。两种机顶盒满足4QA调制，静态22dB，动态34dB的C/N要求。考虑城市里面各点实际的建筑、树木等地貌环境，华录C/N门限21dB接近最低22dB要求。就会影响若干点的正常接收。

表2 两种机顶盒C/N门限测试

两种机机顶盒I.Q 幅度不平衡解调能力、I.Q 相位差解调能力（技术指标说明书）都能满足要求。

因为采用一体机，为了保证公交车乘客的观看效果。对两者显示屏采用统一加上不同的视频信号进行主观评测。

表3 两种机顶盒视频信号主观评测

嘉晔接收机自5月装车运行直今，接收情况比较稳定。

六、结束语

DTMB机顶盒的选型，在符合机顶盒功能规范，当地广播电视台意旨的前提下，应根据测试情况，适当调整发射功率和静态时延，有效减小同频干扰，保证单频网网络优化的情况下，重点关注射频接收信号解调性能，结合接收机布点位置综合考量以得到良好的接收效果。

【参考资料】

[1] 余兆明 李欣 数字电视测量 北京 人民邮电出版社2008

[2]广播电视行业标准 数字机顶盒技术要求和测量方法 GY/T 241—2009