数字信号的性能指标及影响

1.数字信号电平对用户接收的影响

国家标准推荐，在数字和模拟兼容传输的网络中，数字频道的电平比模拟频道电平应当低10dB，其目的是减少数字信号的非线性失真。在一个550MHz的HFC系统中传输33套模拟频道和5个数字频道（64QAM）的数字电视信号（共30套数字电视节目），当数字信道的平均功率电平提高到比模拟频道图像载波低5dB时，部分模拟频道受到干扰的程度已经十分明显，画面的对比度和清晰度明显下降，给收看者造成压抑感，但数字信号的图像并没有出现明显的马赛克现象，将数字信道功率电平调回到比模拟信号低10dB，干扰就不可察觉了。所以，数字电视的信号电平相对于模拟电视来说对用户收看效果的影响不是很大，经过测量，数字电视用户收看数字电视的最低门限电平可达到35dB。

2.误码率及载噪比（C/N）的变化对用户接收的影响

按国际标准，为了保证良好的接收，在进入接收解码器的RS纠错前，误码率BER应该小于10^-4，这相当于经过RS纠错之后误码率达到10^-12的准无误码水平。由误码率BER和峭壁效应E_b/N_o门限值的关系曲线可以查得对应于BER=10^-4的E_b/N_o为16.5dB，对于64QAM，E_b/N_o门限值与C/N的转换式为：C/N=E_b/N_o+10lg6=24.28dB，而模拟频道要达到4级图像的C/N要43dB，可见，数字信号与模拟信号相比较，电平低10dB或者C/N达到很低的时候，并不影响数字信号的接收质量。

3.二次互调干扰CSO、三次差拍干扰CTB对数字信号接收的影响

在模拟系统中，我们通常用CSO、CTB、C/N这几个参数来衡量信号的优劣，前两个是反映信号的失真度，后一个是信号的载噪比，失真度如果过高将表现为：图像有网纹、滚条等干扰，载噪比不够表现为图像的噪波点。

数字信号频道的能量均匀分布在限定的带宽内，由于这个特点，在传输通道存在非线性失真的情况下，所产生的CSO、CTB产物就不是呈离散性的分布，而是呈白噪声性质，在被干扰的频道内弥散分布，这等于在被干扰频道里增加了噪声，称为组合互调噪声（CIN）。这种噪声如果落在模拟频道上，对被干扰频道的图像质量的影响不是表现为互调的网纹，也不表现为交调的负像，而是表现为画面信噪比的劣化，全画面像是罩上了一层部分网孔被堵塞的窗纱，细看是黑白相间的小点子，使图像的分辨率、对比度明显降低，如果干扰的频道是数字频道，则表现为图像频繁的马赛克，虽然该频道的电平并没有降低。

4.网络相位特性对数字信号的影响

数字信号采用QAM调制方式，所以，除了载波的幅度携带了信息外；载波的相位也携带了信息，为此，传输网络的相位特性也影响着信号的BER，影响网络相位特性主要有以下两个方面原因：(www.xing528.com)

（1）网络的失配产生反射所造成的多径效应。有线电视网络如果存在失配将产生反射，这样使到达机顶盒的信号不只是从直接路径传来的，还有由反射路径传来的。直接路径与反射路径之间存在时间差，从载频角度讲，只要两个信号到达的时间差改变1/f_c。（f_c是射频载频的频率），两者的相位差就会改变2π弧度。就是说很小的时间差就会引起很大的相位差。在两信号相位差为2π时，两者同相相加，合成信号幅度最大；两者相位差为π时，两者反相相减，合成信号幅度最小。例如载频是300MHz的信号，电缆中的波长是0.88m，只要反射波的路径比直接波的路径发生0.88m的差异，到达接收机合成时，就会有2π弧度的相位变化。可见路径对相位影响之大。

造成网络反射的原因有电缆的物理损伤、接头的氧化进水、干线空闲端口没接假负载、分配器有空口没有接假负载等，这些都造成网络失配而产生反射。

在实际维护工作中，深刻地体会到，多径效应产生的信号相位失真所造成的误码是影响数字电视接收质量的重要原因。

（2）有些设备振荡源的不稳定性所产生的相位噪声。相位噪声是指单位赫[兹]的噪声密度与信号总功率之比，也称残余相位调制，表现为载波相位的随机漂移，是评价频率源（振荡器）频谱纯度的重要指标。在时域中，它被解释为一个正弦信号在时域中过零点的不确定性，表现为波形的抖动；在频域中，则表现为谱线的近旁扩散，常转化为载波边带的幅度噪声。该指标反映的是频率的短期稳定性。

相位噪声的影响，在星座图上表现为星座点轨迹围绕着I-Q平面的原点旋转，与通常噪声使星座点以原点为中心的扩散分布不同。在64QAM调制方式中，I-Q平面星座图上的每个点代表一个6bit的二进制数据，在理想的传输条件下，64个星座点的位置是固定不变的。当星座点的旋转扩散范围超过了判决门限框时，就不会正确判决而形成误码。由于相位噪声使星座图上星座点的轨迹围绕I-Q平面的原点旋转，因而，位于星座图四角的星座点，受相位噪声的影响而偏离最大。可见，在相位噪声影响下，星座点的旋转，要比通常噪声形成的星座点扩散严重。

相位噪声对模拟电视的影响比较轻，即便相位噪声指标很差，也不过表现为图像暗场时出现杂乱的花纹，因而，相位噪声指标在模拟电视里是不被考察的。

系统相位噪声的来源是频率处理，即含有振荡器的设备，如调制器、频率变换器、解调器等。许多设备里还不只一个振荡源。因而，在选择设备时，不可放过相位噪声这个指标。挑选相位噪声低的QAM调制器、上变频器是从根本上保证传输质量的关键。在检查误码故障时，不能轻视前端这些对相位噪声产生贡献的设备的影响，而只去在电缆传输链路上下功夫。应该首先测试调制器、上变频器等设备的相位噪声指标和调制错误率MER，因为它们也是产生误码的一个十分重要的环节。