使用星座数据来测量信道信噪比度量的制作方法
【专利摘要】本发明涉及使用星座数据来测量信道信噪比度量。描述了一种对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的系统和方法。为输入QAM信号计算调制误差比(MER)，但是在生成这个修正的MER时仅使用输入QAM信号的星座的最中心的误差值。该修正的MER精确地代表承载QAM信号的输入信道的S/N比。用这种方法，S/N比可以仅使用调制的QAM输入信号自身的所接收的I和Q分量来准确地确定。
【专利说明】使用星座数据来测量信道信噪比度量
[0001]对相关申请的交叉参考
[0002]该公开是2012年8月24日提交的通过引用合并到本文中的美国临时申请61/692，705的非临时申请并且要求该非临时申请的权益。
【技术领域】
[0003]本公开涉及用于在电视接收机中测量质量度量的系统和方法，并且更具体地涉及用于确定传输信道信噪比的系统和方法。
【背景技术】
[0004]有线电视提供商接收多个压缩节目数据流，并且然后将它们多路传输到许多输出QAM信号的一个中以分发给用户。在一些有线电视前端中，例如，单个调制器可以取得多达8个或更多输入节目并将其组合到单个输出RF QAM信号RF信道中。在较新的调制器中，更多的输入节目可以在多个信道上被组合成多个输出RF QAM信号。在家中，通过选择特定的节目来观看，用户在机顶盒(STB)上有效地选择期望的RF信道，机顶盒对在所选信道上接收的QAM信号进行解调以恢复一个压缩的节目，并且然后解码用户希望观看/听的所选节目。
[0005]对于信号分发公司诸如有线电视公司，所希望的是，知道从接收到最终传递给用户的各种传输参数。这些参数例如对确定信号衰减的源是有用的。例如，如果有线订阅者接收到差的信号，他们可以联系有线公司来投诉。作为回应，有线公司可以沿着有线公司内的各个阶段来测量或检查信号和设备的性能度量以确定问题的源。
[0006]信噪(S/N)比是用于准确地表征数字QAM接收的信号质量的重要度量。IQ正交调制是一种用两个基带输入信号来调制载波以产生QAM信号的方法。这两个信号经常被称为I (同信道)分量和Q(正交相位)分量。IQ调制器在RF和微波通信领域中是众所周知的，在模拟和数字调制格式两者中都发现使用。
[0007]承载输入QAM信号的信道的S/N比可以直接通过使用频谱分析仪来测量。然而，频谱分析仪可能是相对昂贵的，或者另外对有线电视头端是不可用的。另外，频谱分析仪要求经训练的操作员，在需要测量时经训练的操作员可能不可获得。
[0008]尽管QAM信号的下述调制误差比(MER)可以相对容易地从接收的QAM信号的I分量和Q分量计算，并且尽管MER可能与信道的S/N有关，然而没有已知的方法单独地从解调的I和Q分量来确定承载QAM信号的信道的S/N，因此在解调之前信道要求测量该信道的
S/N。
[0009]本发明的实施例解决现有技术的这些以及其它限制。
【发明内容】
[0010]本发明的各方面包括对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，该QAM信号在解调的I和Q分量中具有定义数量的理想值。在一些实施例中，该方法包括从输入信道中接收QAM信号。接着，将来自QAM信号的分量QAM值的经解码的I和Q星座与预期理想星座值相比较，以对所选择的一组星座理想值确定误差值。在一些实施例中，所选择的一组星座理想值具有比QAM信号星座的理想值的定义数量更少的值的数量。在一些实施例中，所选择的一组理想星座值取自星座理想值的最中心。接着，该方法使用误差值为输入信号确定修正的调制误差比(MER)，所述误差值仅对应于所选择的一组星座理想值。最后，该修正的MER比被设定为承载QAM信号的所述输入信道的S/N比。
[0011]其它方面可以包括用于对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的测试和测量装置。测试和测量装置包括用于接收和解调I和Q值的QAM信号星座的输入。它还包括构造为将值的接收的星座与值的理想星座相比较并生成误差值的误差值计算器。测试和测量装置的调制误差比(MER)计算器部分包括可选择窗口限制器。使用所述可选择窗口限制器，MER计算器构造为仅基于由误差值计算器生成的误差值的特定子集来计算承载QAM信号的所述输入信道的修正MER。在一些实施例中，仅使用星座的最中心误差值。例如，在64位QAM星座中，窗口限制器可以将MER计算器限制为在计算修正MER时仅使用最中心的4个值。修正的MER代表具有足够准确性的承载QAM信号的输入信道的S/N比。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是示例性传统星座图，其示出了目标符号矢量和接收符号矢量之间的差。
[0013]图2是为256个符号落点的每个绘制32个取样的QAM-256的传统星座图。
[0014]图3是传统的低成本调谐器或下变频器的框图。
[0015]图4是为256个符号落点的每个绘制32个取样并包括窗口函数用于根据本发明的实施例估计S/N值的QAM-256的星座图。
[0016]图5是对于QAM-256输入信号的传统确定的S/N值以及根据本发明的实施例确定的S/N值的图。
[0017]图6是为64个符号落点的每个绘制取样并包括窗口函数用于根据本发明的实施例估计S/N值的QAM-64的星座图。
[0018]图7是对于图6的QAM-64输入信号的传统确定的S/N值以及根据本发明的实施例确定的S/N值的图。
[0019]图8是示出了用于本发明的实施例中的操作的示例性流程图。
[0020]图9是根据本发明的实施例的包括S/N估计器的测试和测量装置的框图。
【具体实施方式】
[0021]图1是用于QAM-16信号的I和Q参数的星座图50的图。之所以称为QAM-16，是因为存在16个可能的数据点55，其理想的指示由十字形指示。理想的解码16-QAM数字调制信号会使每个接收的符号精确地落在图1的16个十字形之一的中心。从这些位置的偏离是沿包括该接收机自身的信号路径的某些地方引入到所接收信号的失真。真实世界的劣化(主要是信道噪声、线性失真、本地振荡器相位噪声)引起大部分符号落点落在不同于理想点的点。例如，理想的目标符号矢量60将落在星座图50的右上角的数据点55的中心，但相反，接收的符号矢量57错过了数据点55。解码的数据矢量的调制误差58，如在图1中所示，是理想目标符号矢量60和接收符号矢量57之间的矢量差。下面更详细地描述的调制误差比(MER)是平均符号功率与平均误差功率的比率。
[0022]当星座图被用来绘制在时间上给定符号的落点时，所得到的显示形成符号落点的小“云”而不是单个点。图2是示例性QAM-256星座图100，其示出了为256个符号落点的每个绘制32个取样的这个概念。
[0023]典型地，通过接收机均衡器除去输入信号中的线性失真。这意味着对来自星座内的理想位置的每个点的目标误差的主要贡献是加到信号上的噪声和本地振荡器相位噪声。便宜的调谐器或下变频器通常具有相当大的本地振荡器相位噪声，其可在图2中看作在星座数据点中观察到的角度或弧度。
[0024]在许多情况中，由于相对大的输入信号电平和使用高质量和低相位噪声的本地振荡器，接收机的等效输入噪声是可忽略的。在这种情况下，主要噪声分量是输入信道噪声。在不能或不便于直接测量输入S/N时的情况下，使用该输入信道噪声的估计对所接收的CATV(有线电视)信号的输入S/N进行计算。在一些情况中，可用于计算所接收的QAM信号的S/N的唯一数据是调制的QAM输入信号自身的所接收I和Q分量。
[0025]可以由每个I和Q对计算S/N如下:
[0026]
【权利要求】
1.一种对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，该QAM信号在解调的I和Q分量中具有定义数量的理想值，该方法包括: 从输入信道接收QAM信号； 将来自解码的QAM信号的星座的解码值与理想星座值相比较，以对一组选择的星座理想值确定误差值，所述一组选择的星座理想值具有比QAM信号星座的理想值的定义数量更少的值的数量； 使用误差值为输入信号确定修正的调制误差比(MER)，所述误差值仅对应于所述一组选择的星座理想值；以及 将该修正的MER比认定为承载QAM信号的所述输入信道的S/N比。
2.根据权利要求1的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，进一步包括:将所接收的QAM信号解调为I和Q分量值。
3.根据权利要求1的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，其中所述一组选择的星座理想值仅包括星座的最中心的理想值。
4.根据权利要求3的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，其中QAM信号星座具有256个理想值，并且其中在所述一组选择的星座理想值中有四个理想值。
5.根据权利要求3的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，其中QAM信号星座具有64个理想值，并且其中在所述一组选择的星座理想值中有四个理想值。
6.根据权利要求1的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，其中确定MER包括:对所接收的QAM信号星座的峰值星座相对功率因数化。
7.根据权利要求6的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的方法，其中确定MER进一步包括:对所接收的QAM信号星座的峰值与平均值之比因数化。
8.一种对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的测试和测量装置，包括: 输入，用于接收QAM信号； 解调器，用于将QAM信号解调为I和Q分量值的星座； 误差值计算器，构造为将解码的星座值与QAM星座的理想值集合相比较并生成误差值； 调制误差比(MER)计算器，包括可选择窗口限制器，该MER计算器构造为仅基于由误差值计算器所生成的特定误差值来计算承载QAM信号的所述输入信道的修正MER ；以及 认定器，构造为将承载QAM信号的所述输入信道的修正MER认定为承载QAM信号的所述输入信道的S/N比。
9.根据权利要求8的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的测试和测量装置，其中窗口限制器从QAM信号星座中仅选择最中心的误差值以传递到MER计算器。
10.根据权利要求9的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的测试和测量装置，其中QAM信号星座包括256个理想值并且其中窗口限制器选择仅从最中心的四个理想值中导出的误差值。
11.根据权利要求9的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的测试和测量装置，其中QAM信号星座包括64个理想值并且其中窗口限制器选择仅从最中心的四个理想值中导出的误差值。
12.根据权利要求9的对承载QAM信号的输入信道的信噪(S/N)比进行估计的测试和测量装置， 其中该测试和测量装置是RF监视器。
【文档编号】H04N17/04GK103634595SQ201310478473
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】D·G·贝克, L·戈皮尚卡, G·W·图兴 申请人:特克特朗尼克公司