傳輸系統(tǒng)的調(diào)制方式

在衛(wèi)星、有線和地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中，信號的調(diào)制方式通常為正交調(diào)制，用已調(diào)制信號波形的相位和幅度來代表數(shù)據(jù)符號。在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中，最常用的調(diào)制方式是正交幅度調(diào)制（QAM）。

例如，在廣泛使用的地面數(shù)字調(diào)制方式中，COFDM 采用的是16-QAM 或64-QAM 調(diào)制方式，8VSB 使用的是8 列系統(tǒng)。在衛(wèi)星數(shù)字系統(tǒng)中，所采用的數(shù)字調(diào)制方式是四相或正交相移鍵控（QPSK），它等效于4-QAM。QPSK 是一種非常可靠的調(diào)制方式，它已經(jīng)使用很多年了。QPSK 也常用于分配饋送系統(tǒng)中，它可以有效地利用可用帶寬，但需要較高的載噪比。

有線傳輸系統(tǒng)也是以QAM為基礎(chǔ)，有著更多的調(diào)制方式，現(xiàn)在仍在開發(fā)之中。在有線系統(tǒng)中，增加了調(diào)制狀態(tài)數(shù)（16-QAM、64-QAM、256-QAM 和1024-QAM），改善了頻譜利用率。這樣，在給定的帶寬內(nèi)，可以容納更多的電視頻道。

在美國的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，采用64-QAM 每秒可以傳送27Mb的數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于在6MHz的帶寬內(nèi)可以傳送6至10個(gè)SD 電視頻道或1 個(gè)HD 電視頻道。而256-QAM 的數(shù)據(jù)率為38.8Mbps，它等效于在6MHz 帶寬內(nèi)傳送11 至20 個(gè)SD電視頻道或兩個(gè)HD電視頻道。采用新的壓縮技術(shù)，通過256-QAM調(diào)制方式可進(jìn)一步增加到三個(gè)HD頻道。在歐洲的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，使用256-QAM調(diào)制方式，8MHz 帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù)率可達(dá)56 Mbps。

在ITU.J83 規(guī)范中，規(guī)定了三種區(qū)域性的QAM 有線標(biāo)準(zhǔn)，它們是：
·附錄A －歐洲
·附錄B －北美
·附錄C －亞洲

在MTM400 中，備有RF 接口選項(xiàng)，可以測量上述的全部QAM調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)，還可測量衛(wèi)星數(shù)字傳輸應(yīng)用中的QPSK調(diào)制方式。

圖5. 數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的調(diào)制方式

星座顯示

數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的星座顯示圖形相當(dāng)于矢量儀中的矢量顯示，可用來表示QAM信號中的同相(I)分量和正交分量(Q)。符號是給定調(diào)制系統(tǒng)中傳輸信息的最小部分，一個(gè)符號在星座圖中可描繪為一單個(gè)點(diǎn)。這些符號比特是通過復(fù)雜的代碼轉(zhuǎn)換過程由原始的MPEG-2傳輸流中導(dǎo)出的。這一轉(zhuǎn)換過程包括了里德－索羅門編碼、交織、隨機(jī)化處理，北美地區(qū)的QAM和格形編碼或QPSK系統(tǒng)中的卷積(維特比)編碼。人們希望能對系統(tǒng)的傳輸提供防護(hù)并能糾正比特錯(cuò)誤，抵御脈沖噪聲，將傳輸能量平均地分布于整個(gè)頻譜。解碼器端所采取的處理方式與上述過程相反，應(yīng)能恢復(fù)基本上無差錯(cuò)的比特流。由于采取了誤碼校正，僅對傳輸流進(jìn)行檢查并不能提供傳輸通道或調(diào)制器和處理放大器包含有錯(cuò)誤的任何指示，使得系統(tǒng)靠近“數(shù)字崩潰點(diǎn)”。

一旦MPEG 碼流中的傳送錯(cuò)誤標(biāo)志(TEF) 作出報(bào)告，這時(shí)再采取校正措施常常是太遲了。

星座圖

可以把星座圖認(rèn)為是一種數(shù)字信號“2 維眼圖”的陣列，在星座圖中標(biāo)出了符號的著陸點(diǎn)，并給出了著陸的允許范圍和判決邊界。符號著陸點(diǎn)愈是靠近而聚集在接收符號的“云層”中，那么信號質(zhì)量就愈佳。由于星座圖映射為屏幕上信號的幅度和相位，因此可以利用該陣列的形狀來判斷和確定傳輸系統(tǒng)或傳輸通道中故障和失真的嚴(yán)重程度，有助于阻止傳輸質(zhì)量的下降。

圖6. 星座圖顯示

利用上述星座圖，可以判斷下述調(diào)制問題：
·幅度不平衡
·正交錯(cuò)誤
·相干干擾
·相位噪聲，幅度噪聲
·相位錯(cuò)誤
·調(diào)制誤差比

星座圖的遙控顯示

在MTM400 中，采用了特有的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（Web-browser）技術(shù)，可通過因特網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)在各個(gè)不同地點(diǎn)甚至不同國家觀察到無人監(jiān)測點(diǎn)處的星座圖顯示。可以調(diào)整用戶界面的余輝特性，使得先前接收的載波顯示點(diǎn)逐漸減弱，就象傳統(tǒng)的顯示儀器一樣。

說明：以下的MTM400 屏幕快照是按照儀器的測試設(shè)置顯示的，這樣在所有情況下的MER 和EVM 都是相似的。僅星座圖形不同。

正交誤差

傳輸系統(tǒng)中的正交誤差使得符號著陸點(diǎn)靠近邊界容限，因而降低了噪聲余量。當(dāng)I信號和Q信號彼此間的相位差不是準(zhǔn)確的90 度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種情形。正交誤差使星座圖失去了“方形”結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)為平行四邊形或呈菱形。

圖7. 星座圖中同相軸和正交軸間的正交誤差使得圖形不是方形而呈菱形

圖8. MTM400 中的屏幕俘獲顯示，說明IQ 間有5 度的正交相位差。

圖9. 信號的同相分量和正交分量間的增益差使得星座圖不為方形而為矩形。

圖10. MTM400 顯示出IQ 間的幅度不平衡為10%。