數字衛星系統中Eb/No的測量與分析

黃麗清

（中央廣播電視塔，北京 100142）

數字衛星系統中Eb/No的測量與分析

黃麗清

（中央廣播電視塔，北京 100142）

1 引言

本文將介紹衡量數字衛星電視接收機抗劣化信號能力和靈敏度的一個重要指標——Eb/No門限值的測量技術。

2 Eb/No簡介

Eb/No的定義為每個有用比特能量與每Hz帶寬內噪聲功率之比，是數字信號調制系統中的一個很重要的指標，用來衡量衛星接收機的射頻解調性能，可以通過數字調制信號的信噪比來進行測量。

式中，C為衛星接收機收到的調制信號總載波功率；Rb為衛星接收機收到的調制信號的信息率；N為衛星接收機收到的噪聲功率；B為接收信號和噪聲的有效帶寬。

由式（1）和（2）推出：直接測量Eb/No是比較困難的，由式（4）中可以看出，Eb/No和C/N是成正比關系，在確定了B/Rb之后，通過測量C/N，就可以計算出Eb/No。

3 Eb/No的測試分析

根據第2節的定義與公式推導，我們確定了Eb/No與C/N有比例關系，接收信號的信息率與接收信號的有效帶寬（B/Rb）是它們的系數。這樣，根據衛星接收機接收信號的信息率和有效接收噪聲帶寬等已知參數，通過測試C/N，就可以計算Eb/No的結果。

在進行測試時，衛星數字電視接收機接收信號的門限點對我們更具有意義。眾所周知，接收信號門限點是接收解碼圖像與聲音信號質量的轉折點，能夠測量到衛星接收機的Eb/No門限值，通過比較不同衛星接收機Eb/No門限值的高低，能夠衡量衛星接收機的射頻解調性能，通過測量衛星接收機門限點的C/N，就可以計算出衛星接收機Eb/No的門限值；進入衛星接收機的射頻信號的C/N高于門限點的C/N，就能夠保證信號的正確解調與解碼，反之，解調與解碼可能失敗。

有兩個條件可以界定我們所定義的接收信號C/N門限點的概念，其一，在衛星接收機解調信號進行RS解碼之前，BER為1×10-4時所對應的C/N值；其二，在60秒內，衛星接收機輸出的圖像出現2～3個馬賽克或聲音出現2～3次暫短中斷時對應的C/N值。上述兩種條件都可以確定衛星接收機的接收信號門限點。很多衛星接收機不具備測試RS解碼之前碼流輸出接口，不能進行BER的測試，故此，現在主要通過對解碼后輸出的圖像和聲音進行主觀評價的方式來確定衛星接收機的C/N門限點。

例如，我國各省市上星節目采用SCPC或MCPC方式進行衛星傳輸，我們根據公式分別來計算衛星接收機在接收不同節目時的Eb/No與C/N的關系。

（1）SCPC典型參數。符號率：4.42MS/s（即接收信號帶寬B約為4.42MHz），FEC為3/4，總信息率（Rb）：6.11Mb/s。

典型的衛星接收機的有效接收噪聲帶寬約為接收信號帶寬的1.2倍，根據式（4）的計算公式，取對數后，該衛星接收機的Eb/No 結果如下：

（2）MCPC典型參數。符號率：27.5MS/s（即接收信號帶寬B約為27.5MHz），FEC為3/4，總信息率（Rb）：38.015Mb/s。

對于相同的衛星接收機，其有效接收噪聲帶寬不變，仍為接收信號帶寬的1.2倍，根據式（5）的計算公式，該衛星接收機的Eb/No結果如下：

（3）我們假設符號率不變，當FEC不同時，再來分別計算同一款衛星接收機在接收SCPC和MCPC節目時Eb/No與C/N的關系，

當符號率：4.42MS/s（即接收信號帶寬B約為4.42MHz），FEC為2/3，總信息率（Rb）：5.43Mb/s；其Eb/No＝(C/N)－10log[5.43/(4.42*1.2)]＝C/N－0.102

當符號率：4.42MS/s（即接收信號帶寬B約為4.42MHz），FEC為3/4，總信息率（Rb）6.11Mb/s，其Eb/No＝(C/N)－10log[6.11/(4.42*1.2)]＝C/N-0.614

通過上述計算，我們可以看出，當FEC相同時，對于同一接收機，Eb/No與C/N有固定關系。

4 DVB-S系統Eb/No的計算

對于衛星數字電視系統，Rb可以通過接收信號的符號率（以Rs表示）、FEC和QPSK四個參數計算，參見式（6）。

又衛星數字電視系統中，接收信號符號率與接收信號3dB帶寬數值相等，接收信號和噪聲的有效帶寬又等于接收信號3dB帶寬乘以實際的接收信號余弦滾降系數（以α表示），參見式（7）。

根據式（6）和（7），推出DVB-S系統Eb/No為：

式中，RS和QPSK均為已知參數，典型的衛星接收機的有效接收噪聲帶寬約為接收信號帶寬的1.2倍（即α＝0.2），由此可以看出，只有FEC為Eb/No與(C/N)關系的可變系數，只要知道FEC的數值，測量出實際接收信號的C/N和α，就可以計算出衛星接收機在該FEC值時對應的Eb/No數值。

在我國的衛星數字電視系統中，衛星接收參數如下：

RS為188/204，10lg(RS)＝-0.355dB；

QPSK為2，10lg(QPSK)＝3.010dB；

α為0.20，10lg(1+α)＝0.792dB；

由公式（8）可以推出公式（9）：

根據DVB-S系統中不同的FEC值，就可以分別計算出對應的Eb/No與(C/N)關系。

例如：當FEC＝3/4，10lg(FEC)＝-1.249dB，由式（9）可以計算出典型的FEC為3/4時，DVB-S系統的Eb/No與C/N的關系，如式（10）所示：

從計算結果看，式（10）的計算結果與式（5）的測試結果是一致的。

5 結束語

根據Eb/No的概念與定義直接測量接收信號的C/N，然后根據DVB-S系統有效帶寬和信息率計算Eb/No的數值是最簡單的，在了解各參數之間的關系后，可以看出傳輸系統的參數確定之后，Eb/No的數值主要取決于C/N。

[1] 楊堯生，蘇泉，高群．衛星數字電視接收Eb/No指標測試和分析．電視技術，2002(6)

[2] 車晴，張文杰，王京玲．數字衛星廣播與微波技術．北京：中國廣播電視出版社，2011

The Measurement and Analysis on Eb/Noin Digital Satellite System

Huang Liqing
(Central Radio & TV Tower, Beijing, 100142)

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.07.003

TN911文獻標示碼：A

1672-7274（2017）07-0007-02