使用星座數據來測量信道信噪比度量的制作方法
【專利摘要】本發明涉及使用星座數據來測量信道信噪比度量。描述了一種對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的系統和方法。為輸入QAM信號計算調制誤差比(MER)，但是在生成這個修正的MER時僅使用輸入QAM信號的星座的最中心的誤差值。該修正的MER精確地代表承載QAM信號的輸入信道的S/N比。用這種方法，S/N比可以僅使用調制的QAM輸入信號自身的所接收的I和Q分量來準確地確定。
【專利說明】使用星座數據來測量信道信噪比度量
[0001]對相關申請的交叉參考
[0002]該公開是2012年8月24日提交的通過引用合并到本文中的美國臨時申請61/692，705的非臨時申請并且要求該非臨時申請的權益。
【技術領域】
[0003]本公開涉及用于在電視接收機中測量質量度量的系統和方法，并且更具體地涉及用于確定傳輸信道信噪比的系統和方法。
【背景技術】
[0004]有線電視提供商接收多個壓縮節目數據流，并且然后將它們多路傳輸到許多輸出QAM信號的一個中以分發給用戶。在一些有線電視前端中，例如，單個調制器可以取得多達8個或更多輸入節目并將其組合到單個輸出RF QAM信號RF信道中。在較新的調制器中，更多的輸入節目可以在多個信道上被組合成多個輸出RF QAM信號。在家中，通過選擇特定的節目來觀看，用戶在機頂盒(STB)上有效地選擇期望的RF信道，機頂盒對在所選信道上接收的QAM信號進行解調以恢復一個壓縮的節目，并且然后解碼用戶希望觀看/聽的所選節目。
[0005]對于信號分發公司諸如有線電視公司，所希望的是，知道從接收到最終傳遞給用戶的各種傳輸參數。這些參數例如對確定信號衰減的源是有用的。例如，如果有線訂閱者接收到差的信號，他們可以聯系有線公司來投訴。作為回應，有線公司可以沿著有線公司內的各個階段來測量或檢查信號和設備的性能度量以確定問題的源。
[0006]信噪(S/N)比是用于準確地表征數字QAM接收的信號質量的重要度量。IQ正交調制是一種用兩個基帶輸入信號來調制載波以產生QAM信號的方法。這兩個信號經常被稱為I (同信道)分量和Q(正交相位)分量。IQ調制器在RF和微波通信領域中是眾所周知的，在模擬和數字調制格式兩者中都發現使用。
[0007]承載輸入QAM信號的信道的S/N比可以直接通過使用頻譜分析儀來測量。然而，頻譜分析儀可能是相對昂貴的，或者另外對有線電視頭端是不可用的。另外，頻譜分析儀要求經訓練的操作員，在需要測量時經訓練的操作員可能不可獲得。
[0008]盡管QAM信號的下述調制誤差比(MER)可以相對容易地從接收的QAM信號的I分量和Q分量計算，并且盡管MER可能與信道的S/N有關，然而沒有已知的方法單獨地從解調的I和Q分量來確定承載QAM信號的信道的S/N，因此在解調之前信道要求測量該信道的
S/N。
[0009]本發明的實施例解決現有技術的這些以及其它限制。
【發明內容】
[0010]本發明的各方面包括對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，該QAM信號在解調的I和Q分量中具有定義數量的理想值。在一些實施例中，該方法包括從輸入信道中接收QAM信號。接著，將來自QAM信號的分量QAM值的經解碼的I和Q星座與預期理想星座值相比較，以對所選擇的一組星座理想值確定誤差值。在一些實施例中，所選擇的一組星座理想值具有比QAM信號星座的理想值的定義數量更少的值的數量。在一些實施例中，所選擇的一組理想星座值取自星座理想值的最中心。接著，該方法使用誤差值為輸入信號確定修正的調制誤差比(MER)，所述誤差值僅對應于所選擇的一組星座理想值。最后，該修正的MER比被設定為承載QAM信號的所述輸入信道的S/N比。
[0011]其它方面可以包括用于對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的測試和測量裝置。測試和測量裝置包括用于接收和解調I和Q值的QAM信號星座的輸入。它還包括構造為將值的接收的星座與值的理想星座相比較并生成誤差值的誤差值計算器。測試和測量裝置的調制誤差比(MER)計算器部分包括可選擇窗口限制器。使用所述可選擇窗口限制器，MER計算器構造為僅基于由誤差值計算器生成的誤差值的特定子集來計算承載QAM信號的所述輸入信道的修正MER。在一些實施例中，僅使用星座的最中心誤差值。例如，在64位QAM星座中，窗口限制器可以將MER計算器限制為在計算修正MER時僅使用最中心的4個值。修正的MER代表具有足夠準確性的承載QAM信號的輸入信道的S/N比。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是示例性傳統星座圖，其示出了目標符號矢量和接收符號矢量之間的差。
[0013]圖2是為256個符號落點的每個繪制32個取樣的QAM-256的傳統星座圖。
[0014]圖3是傳統的低成本調諧器或下變頻器的框圖。
[0015]圖4是為256個符號落點的每個繪制32個取樣并包括窗口函數用于根據本發明的實施例估計S/N值的QAM-256的星座圖。
[0016]圖5是對于QAM-256輸入信號的傳統確定的S/N值以及根據本發明的實施例確定的S/N值的圖。
[0017]圖6是為64個符號落點的每個繪制取樣并包括窗口函數用于根據本發明的實施例估計S/N值的QAM-64的星座圖。
[0018]圖7是對于圖6的QAM-64輸入信號的傳統確定的S/N值以及根據本發明的實施例確定的S/N值的圖。
[0019]圖8是示出了用于本發明的實施例中的操作的示例性流程圖。
[0020]圖9是根據本發明的實施例的包括S/N估計器的測試和測量裝置的框圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1是用于QAM-16信號的I和Q參數的星座圖50的圖。之所以稱為QAM-16，是因為存在16個可能的數據點55，其理想的指示由十字形指示。理想的解碼16-QAM數字調制信號會使每個接收的符號精確地落在圖1的16個十字形之一的中心。從這些位置的偏離是沿包括該接收機自身的信號路徑的某些地方引入到所接收信號的失真。真實世界的劣化(主要是信道噪聲、線性失真、本地振蕩器相位噪聲)引起大部分符號落點落在不同于理想點的點。例如，理想的目標符號矢量60將落在星座圖50的右上角的數據點55的中心，但相反，接收的符號矢量57錯過了數據點55。解碼的數據矢量的調制誤差58，如在圖1中所示，是理想目標符號矢量60和接收符號矢量57之間的矢量差。下面更詳細地描述的調制誤差比(MER)是平均符號功率與平均誤差功率的比率。
[0022]當星座圖被用來繪制在時間上給定符號的落點時，所得到的顯示形成符號落點的小“云”而不是單個點。圖2是示例性QAM-256星座圖100，其示出了為256個符號落點的每個繪制32個取樣的這個概念。
[0023]典型地，通過接收機均衡器除去輸入信號中的線性失真。這意味著對來自星座內的理想位置的每個點的目標誤差的主要貢獻是加到信號上的噪聲和本地振蕩器相位噪聲。便宜的調諧器或下變頻器通常具有相當大的本地振蕩器相位噪聲，其可在圖2中看作在星座數據點中觀察到的角度或弧度。
[0024]在許多情況中，由于相對大的輸入信號電平和使用高質量和低相位噪聲的本地振蕩器，接收機的等效輸入噪聲是可忽略的。在這種情況下，主要噪聲分量是輸入信道噪聲。在不能或不便于直接測量輸入S/N時的情況下，使用該輸入信道噪聲的估計對所接收的CATV(有線電視)信號的輸入S/N進行計算。在一些情況中，可用于計算所接收的QAM信號的S/N的唯一數據是調制的QAM輸入信號自身的所接收I和Q分量。
[0025]可以由每個I和Q對計算S/N如下:
[0026]
【權利要求】
1.一種對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，該QAM信號在解調的I和Q分量中具有定義數量的理想值，該方法包括: 從輸入信道接收QAM信號； 將來自解碼的QAM信號的星座的解碼值與理想星座值相比較，以對一組選擇的星座理想值確定誤差值，所述一組選擇的星座理想值具有比QAM信號星座的理想值的定義數量更少的值的數量； 使用誤差值為輸入信號確定修正的調制誤差比(MER)，所述誤差值僅對應于所述一組選擇的星座理想值；以及 將該修正的MER比認定為承載QAM信號的所述輸入信道的S/N比。
2.根據權利要求1的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，進一步包括:將所接收的QAM信號解調為I和Q分量值。
3.根據權利要求1的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，其中所述一組選擇的星座理想值僅包括星座的最中心的理想值。
4.根據權利要求3的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，其中QAM信號星座具有256個理想值，并且其中在所述一組選擇的星座理想值中有四個理想值。
5.根據權利要求3的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，其中QAM信號星座具有64個理想值，并且其中在所述一組選擇的星座理想值中有四個理想值。
6.根據權利要求1的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，其中確定MER包括:對所接收的QAM信號星座的峰值星座相對功率因數化。
7.根據權利要求6的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的方法，其中確定MER進一步包括:對所接收的QAM信號星座的峰值與平均值之比因數化。
8.一種對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的測試和測量裝置，包括: 輸入，用于接收QAM信號； 解調器，用于將QAM信號解調為I和Q分量值的星座； 誤差值計算器，構造為將解碼的星座值與QAM星座的理想值集合相比較并生成誤差值； 調制誤差比(MER)計算器，包括可選擇窗口限制器，該MER計算器構造為僅基于由誤差值計算器所生成的特定誤差值來計算承載QAM信號的所述輸入信道的修正MER ；以及 認定器，構造為將承載QAM信號的所述輸入信道的修正MER認定為承載QAM信號的所述輸入信道的S/N比。
9.根據權利要求8的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的測試和測量裝置，其中窗口限制器從QAM信號星座中僅選擇最中心的誤差值以傳遞到MER計算器。
10.根據權利要求9的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的測試和測量裝置，其中QAM信號星座包括256個理想值并且其中窗口限制器選擇僅從最中心的四個理想值中導出的誤差值。
11.根據權利要求9的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的測試和測量裝置，其中QAM信號星座包括64個理想值并且其中窗口限制器選擇僅從最中心的四個理想值中導出的誤差值。
12.根據權利要求9的對承載QAM信號的輸入信道的信噪(S/N)比進行估計的測試和測量裝置， 其中該測試和測量裝置是RF監視器。
【文檔編號】H04N17/04GK103634595SQ201310478473
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】D·G·貝克, L·戈皮尚卡, G·W·圖興 申請人:特克特朗尼克公司