数字卫星系统中Eb/No的测量与分析

黄丽清

（中央广播电视塔，北京 100142）

数字卫星系统中Eb/No的测量与分析

黄丽清

（中央广播电视塔，北京 100142）

1 引言

本文将介绍衡量数字卫星电视接收机抗劣化信号能力和灵敏度的一个重要指标——Eb/No门限值的测量技术。

2 Eb/No简介

Eb/No的定义为每个有用比特能量与每Hz带宽内噪声功率之比，是数字信号调制系统中的一个很重要的指标，用来衡量卫星接收机的射频解调性能，可以通过数字调制信号的信噪比来进行测量。

式中，C为卫星接收机收到的调制信号总载波功率；Rb为卫星接收机收到的调制信号的信息率；N为卫星接收机收到的噪声功率；B为接收信号和噪声的有效带宽。

由式（1）和（2）推出：直接测量Eb/No是比较困难的，由式（4）中可以看出，Eb/No和C/N是成正比关系，在确定了B/Rb之后，通过测量C/N，就可以计算出Eb/No。

3 Eb/No的测试分析

根据第2节的定义与公式推导，我们确定了Eb/No与C/N有比例关系，接收信号的信息率与接收信号的有效带宽（B/Rb）是它们的系数。这样，根据卫星接收机接收信号的信息率和有效接收噪声带宽等已知参数，通过测试C/N，就可以计算Eb/No的结果。

在进行测试时，卫星数字电视接收机接收信号的门限点对我们更具有意义。众所周知，接收信号门限点是接收解码图像与声音信号质量的转折点，能够测量到卫星接收机的Eb/No门限值，通过比较不同卫星接收机Eb/No门限值的高低，能够衡量卫星接收机的射频解调性能，通过测量卫星接收机门限点的C/N，就可以计算出卫星接收机Eb/No的门限值；进入卫星接收机的射频信号的C/N高于门限点的C/N，就能够保证信号的正确解调与解码，反之，解调与解码可能失败。

有两个条件可以界定我们所定义的接收信号C/N门限点的概念，其一，在卫星接收机解调信号进行RS解码之前，BER为1×10-4时所对应的C/N值；其二，在60秒内，卫星接收机输出的图像出现2～3个马赛克或声音出现2～3次暂短中断时对应的C/N值。上述两种条件都可以确定卫星接收机的接收信号门限点。很多卫星接收机不具备测试RS解码之前码流输出接口，不能进行BER的测试，故此，现在主要通过对解码后输出的图像和声音进行主观评价的方式来确定卫星接收机的C/N门限点。

例如，我国各省市上星节目采用SCPC或MCPC方式进行卫星传输，我们根据公式分别来计算卫星接收机在接收不同节目时的Eb/No与C/N的关系。

（1）SCPC典型参数。符号率：4.42MS/s（即接收信号带宽B约为4.42MHz），FEC为3/4，总信息率（Rb）：6.11Mb/s。

典型的卫星接收机的有效接收噪声带宽约为接收信号带宽的1.2倍，根据式（4）的计算公式，取对数后，该卫星接收机的Eb/No 结果如下：

（2）MCPC典型参数。符号率：27.5MS/s（即接收信号带宽B约为27.5MHz），FEC为3/4，总信息率（Rb）：38.015Mb/s。

对于相同的卫星接收机，其有效接收噪声带宽不变，仍为接收信号带宽的1.2倍，根据式（5）的计算公式，该卫星接收机的Eb/No结果如下：

（3）我们假设符号率不变，当FEC不同时，再来分别计算同一款卫星接收机在接收SCPC和MCPC节目时Eb/No与C/N的关系，

当符号率：4.42MS/s（即接收信号带宽B约为4.42MHz），FEC为2/3，总信息率（Rb）：5.43Mb/s；其Eb/No＝(C/N)－10log[5.43/(4.42*1.2)]＝C/N－0.102

当符号率：4.42MS/s（即接收信号带宽B约为4.42MHz），FEC为3/4，总信息率（Rb）6.11Mb/s，其Eb/No＝(C/N)－10log[6.11/(4.42*1.2)]＝C/N-0.614

通过上述计算，我们可以看出，当FEC相同时，对于同一接收机，Eb/No与C/N有固定关系。

4 DVB-S系统Eb/No的计算

对于卫星数字电视系统，Rb可以通过接收信号的符号率（以Rs表示）、FEC和QPSK四个参数计算，参见式（6）。

又卫星数字电视系统中，接收信号符号率与接收信号3dB带宽数值相等，接收信号和噪声的有效带宽又等于接收信号3dB带宽乘以实际的接收信号余弦滚降系数（以α表示），参见式（7）。

根据式（6）和（7），推出DVB-S系统Eb/No为：

式中，RS和QPSK均为已知参数，典型的卫星接收机的有效接收噪声带宽约为接收信号带宽的1.2倍（即α＝0.2），由此可以看出，只有FEC为Eb/No与(C/N)关系的可变系数，只要知道FEC的数值，测量出实际接收信号的C/N和α，就可以计算出卫星接收机在该FEC值时对应的Eb/No数值。

在我国的卫星数字电视系统中，卫星接收参数如下：

RS为188/204，10lg(RS)＝-0.355dB；

QPSK为2，10lg(QPSK)＝3.010dB；

α为0.20，10lg(1+α)＝0.792dB；

由公式（8）可以推出公式（9）：

根据DVB-S系统中不同的FEC值，就可以分别计算出对应的Eb/No与(C/N)关系。

例如：当FEC＝3/4，10lg(FEC)＝-1.249dB，由式（9）可以计算出典型的FEC为3/4时，DVB-S系统的Eb/No与C/N的关系，如式（10）所示：

从计算结果看，式（10）的计算结果与式（5）的测试结果是一致的。

5 结束语

根据Eb/No的概念与定义直接测量接收信号的C/N，然后根据DVB-S系统有效带宽和信息率计算Eb/No的数值是最简单的，在了解各参数之间的关系后，可以看出传输系统的参数确定之后，Eb/No的数值主要取决于C/N。

[1] 杨尧生，苏泉，高群．卫星数字电视接收Eb/No指标测试和分析．电视技术，2002(6)

[2] 车晴，张文杰，王京玲．数字卫星广播与微波技术．北京：中国广播电视出版社，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文献标示码：A

1672-7274（2017）07-0007-02