劉 雷，蔣治國，韓 東

（北京泰瑞特檢測技術服務有限責任公司，北京 100015）

0 引 言

調(diào)制誤差比（Modulation Error Rate，MER）和誤差矢量幅度（Error Vector Magnitude，EVM）是數(shù)字電視調(diào)制的重要指標，直接反映著數(shù)字電視的調(diào)制質(zhì)量。最具代表性的調(diào)制測試儀器是數(shù)字電視測試接收機，如R&S 公司的EFA、ETL 等。由于目前沒有國家或者行業(yè)的數(shù)字電視測試接收機校準規(guī)范，計量機構大多依據(jù)頻譜分析儀、矢量信號分析儀以及儀器使用說明書等對電視測試接收機進行校準，多數(shù)只能校準頻率和電平等基本參數(shù)，而對調(diào)制誤差比、誤差矢量幅度等參數(shù)的校準無能為力。調(diào)制誤差比和誤差矢量幅度是電視測試接收機的核心測試項目，其測量準確度直接影響數(shù)字電視測試接收機的使用。

要實現(xiàn)數(shù)字電視測試接收機MER 和EVM 兩個參數(shù)的校準，必須要有一個可以產(chǎn)生MER 和EVM 失真的測試信號源，但目前市場上并沒有這種專用的測試信號源。為了解決這一問題，北京泰瑞特檢測技術服務有限責任公司實驗室在數(shù)字電視測試發(fā)射機的基礎上，利用噪聲模擬功能和IQ 模擬功能產(chǎn)生了MER 和EVM 的失真測試信號，實現(xiàn)了數(shù)字電視測試接收機MER 和EVM 參數(shù)的校準。

1 MER 和EVM 失真信號的產(chǎn)生原理

1.1 MER 失真信號產(chǎn)生原理

調(diào)制誤差比（MER）和信噪比（Signal-Noise Ratio，SNR）的計算公式分別為：

式中，MER為調(diào)制誤差比，單位為dB；SNR為信噪比，單位dB；Ij和Qj為理想符號矢量的I分量和Q分量大?。沪腎j和δQj為符號誤差矢量的I分量和Q分量大?。沪襂j和σQj為實際接收數(shù)據(jù)的中心（平均值）坐標到理想接收數(shù)據(jù)點j的偏移；N為一次測量總的取樣數(shù)據(jù)個數(shù)。

從式（1）和式（2）可以看出，MER和SNR的區(qū)別僅在δIj、δQj、σIj及σQj。如果只考慮高斯噪聲一種損傷而不考慮其他情況，實際接收數(shù)據(jù)的中心（平均值）坐標與理想接收數(shù)據(jù)點為同一個點，那么MER=SNR［1］。

因此，可以利用數(shù)字電視測試發(fā)射機的噪聲模擬功能，通過設置信噪比來產(chǎn)生調(diào)制誤差比失真的測試信號。除噪聲外，IQ 參數(shù)也是影響調(diào)制誤差比的一個重要因素。因此，要全面反映數(shù)字電視測試接收機MER的測量能力，還需要產(chǎn)生一個帶有IQ 失真的測試信號來驗證數(shù)字電視測試接收機對IQ 失真信號的調(diào)制誤差比的測量能力［2］。

在僅考慮IQ 幅度不平衡和IQ 正交誤差而不考慮噪聲等其他因素的影響下，MER的計算過程為［3］：

式中，MERV為調(diào)制誤差比（電壓比形式）；MER為調(diào)制誤差比，單位為dB；?為IQ 正交誤差，單位為°；g為IQ 幅度增益（比值形式）。

可以看出，調(diào)制誤差比失真的測試信號可以通過數(shù)字電視測試發(fā)射機的噪聲模擬功能和IQ 模擬功能兩種方法實現(xiàn)。第一種方法，關閉IQ 模擬功能，使用噪聲模擬功能，設置信噪比產(chǎn)生的失真測試信號的調(diào)制誤差比（MER）理論值等于信噪比的設定值；第二種方法，關閉噪聲模擬功能，使用IQ 模擬功能，設置IQ 幅度不平衡和正交誤差兩個參數(shù)產(chǎn)生的失真測試信號的調(diào)制誤差比（MER）理論值，然后可以通過式（3）和式（4）計算得出。

1.2 MER 與EVM 之間的換算關系

誤差矢量幅度（EVM）的計算公式為：

式中：EVMRMS為誤差矢量幅度，單位為%；Ij和Qj為符號誤差矢量的I分量和Q分量大?。籒為一次測量總的取樣數(shù)據(jù)個數(shù)；Smax為星座圖最外面位置矢量的大小。

對式（1）、式（4）及式（5）進行推導，可得到：

式中：EVMV為誤差矢量幅度（電壓比形式）；MERV為調(diào)制誤差比（電壓比形式）；v為峰值Smax與平均值Srms電壓的比值（電壓比形式）。

表1 列舉了幾種常用的QAM 調(diào)制的v值，其他QAM 格式的v值可以根據(jù)星座圖計算得出。通過MER值和v值，即可計算出EVM 理論值。

表1 幾種常用的QAM 調(diào)制的v 值

2 方法驗證

用R&S 公司的SFU 數(shù)字電視測試發(fā)射機和ETL 數(shù)字電視測試接收機對上述方法進行驗證。選用DTMB 制式，設置載波數(shù)為“單載波”、前向糾錯碼率為“0.8”、符號星幀頭模式為“PN595”、符號交織選項為“720”以及雙導頻插入為“否”，分別在16QAM 和64QAM 兩種格式下進行驗證。

關閉SFU 數(shù)字電視測試發(fā)射機的IQ 模擬功能，打開噪聲模擬功能，MER 理論值即為SFU 的信噪比設定值，而EVM理論值可以通過式（6）計算得出，并將ETL 測量值作為實測值，驗證結果如表2 和表3 所示。

關閉SFU 數(shù)字電視測試發(fā)射機的噪聲模擬功能，打開IQ 模擬功能，MER 理論值可以通過式（3）和式（4）計算得出，而EVM 理論值可以通過式（6）計算得出，驗證結果如表4 和表5 所示。

由驗證結果可以看出，實測值與理論值基本一致，達到了預期要求。

表2 噪聲模擬方法的MER 值驗證結果

表3 噪聲模擬方法的EVM 值驗證結果

表4 IQ 模擬方法的MER 值驗證結果

表5 IQ 模擬方法的EVM 值驗證結果

3 結 語

驗證結果表明，提出的數(shù)字電視測試接收機MER 和EVM 參數(shù)的校準方法可行，產(chǎn)生的失真測試信號量值準確可靠。該方法可以應用于數(shù)字電視測試接收機的校準，目前已經(jīng)應用到實驗室的具體校準工作，提高了實驗室的校準工作技術水平。