尋星時衛星數字電視接收機的信號檢測功能

我們在尋星時，數字機自身有一些檢測顯示，如信號強度、信號質量（均有紅色橫條顯示）、糾錯等，這些顯示反映的是接收機的什么功能指標，在仔細閱讀本文后，便會獲得答案。

為了便利廣大用戶（接收者）對衛星數字電視信號的接收，衛星數字電視接收機設置了多項信號檢測功能，包括信號強度和信號質量的接線指示、卷積收縮率的自動選擇、信號鎖定指示等。在對信號進行自動檢測的基礎下，還可進一步實現了對接收信號的自動搜索，即所謂的“盲掃”（blindsCAN）。對于廣大的非專業的接收者，“盲掃”功能可以大大方便他們的收視，在免去了對接收機進行繁瑣操作的情況下仍可很快搜索到并存儲要看的節目。衛星數字電視接收機的這些信號檢測功能除了滿足自身接收的需要，還可用于數據采集，通過串行數據接口將有關的檢測數據輸出，應用于其它的目的，如如雨衰時上行地球站上行功率的自動提升、對干擾信號的判別等。

對接收信號的檢測主要是在調諧順（Tuner）中完成的，并借助于接收機的主控CPU參檢測信號進行處理。調諧器可劃分為兩大部分，一是調諧電路，二是鏈接（Link）電路。Link電路由一片集成電路構成，如意法半導體公司的STV0299和STV0399以及卓聯半導體公司的MT312等芯片；過去的調諧電路都是由分立元件構成的，現在也有單片的，如意法半導體公司的STB6000和卓聯半導體公司的ZL10036等芯片。Link電路中有數以百計的寄存器，用來暫存檢測數據，主控CPU通過I2C總線調用這些數據，完成統計和判斷。調諧器的電路結構，灰色框內的部分就是Link電路。下面結合該框圖解析各信號的檢測點和檢測的原理。

信號強度的指示

信號強度是通過AGC電平的對應關系。從AGC電路取出信號，并將其真值轉換成對數顯示出來，就得到用分貝數值表示的信號強度了。當然也可用發光二極管電平指示器或是條狀圖來顯示信號強度，這可使用用戶直觀地了解接收信號的場強大小。但僅靠這個指示，用戶還無法確定接收的是有用信號還是噪聲之類的無用信號。所以信號強度指示往往要與載噪比（或稱信號質量）指示結合起來觀察。

信號質量（載噪比）的指示

載噪比指示能夠反映接收信號的質量。它的原理是計算接收信號星座的離散性。對于傳輸信道中的噪聲，不論是加性的還是乘性的，都會導致星座的離散，且噪聲越大，離散性越大。所以對載噪比的檢測正是從計算星座的離散入手的（編者注：離散，這是一種高等數學語言，在這里可理解成離接收信號的差距）。對接收到的每個符號，都計算一下它的星座位置與理想位置的距離（矢量）di，然后求統計平均。顯然該統計平均值（離散度）越大，說明載噪比越差。

公式（1）是某種型號的接收機用來計算載噪比的經驗公式，它是以30000個符號做為統計樣本的。比如離散度的數值為7000，則算出載噪比約為9.2dB。

Eb÷No=（13312-離散度數值）÷683 （1）

除了噪聲以外，干擾信號也會導致星座的離散，所以，上面計算的載噪比中實際上也包括了載擾比的成份。信號強度指示和載噪比指示結合起來，以條狀的形式顯示在監視器屏幕上，在尋星時特別有用。

QPSK解調之后（Viterbi卷積譯碼之前）誤碼率的檢測

卷積譯碼之前誤碼率的檢測主要用于自動尋找卷積收縮率。點劃線的左側是誤碼率檢測部分，將經過卷積譯碼的數據再重新編碼，然后與未經譯碼處理的延遲數據進行比對，統計一下兩者之間不一致的數據的數量，從而得到誤碼率。

如果卷積譯碼時使用的卷積收縮率有誤，則誤碼率是比較高的。反之，當使用的收縮率正確時，誤碼率則會明顯降低。通過與預先存儲的誤碼率閾值進行比較，如果誤碼率高于對應的閾值，就說明使用的卷積收縮率不合適，需要改變卷積收縮率，直到誤碼率低于對應的閾值，則認為找到了正確的卷積收縮率。這樣就實現了卷積收縮率的自動搜尋。

由兩個寄存器配合工作，一個用來統計誤碼個數，一個用來進行統計時間（周期）計數。每當計數周期寄存器溢出時，則向主控CPU發出中斷請求，由該CPU完成誤碼率的統計計算。

卷積譯碼之后的誤碼率

Viterbi卷積譯碼之后，即里德-所羅門譯碼之前的誤碼率的檢測過程。它是假定里德-所羅門譯碼前后對應的數據比特，有差別的即認為是錯誤比特。譯碼前后的204字節數據包，有陰影的字節中有出錯的比特。誤碼率的計算見公式（2）：

誤碼率=譯碼前后不相同的比特個數÷（測量時間×符號率×卷積收縮率×2）（2）

這個檢測點的誤碼率決定了接收信號的質量能否達到“準無誤碼”，只要該點的誤碼率小于10-4，則里德-所羅門譯碼之后信號的誤碼率將小于每小時1個比特，即“準無誤碼”。但這個檢測點的結果對于數字衛星接收機本身的接收沒有什么幫助，或者說，接收機本身并不使用這一結果。

里德-所羅門譯碼之后的誤碼率

這個檢測點的誤碼率的測定與上面的卷積譯碼之后的誤碼率檢測過程是相同的，只是這兒對比的是里德-所羅門譯碼前后不相同的字節個數。因為RS（204，188）糾錯碼的糾錯能力是8個字節，如果一個204字節包中的錯誤字節超過了8個，則認為這個包未被校正。所以此處的誤碼率是用（錯）誤包率來計量的，計算方法見公式（3）。每當出現一個未被校正的錯包，Link電路會發出一個錯誤指示，但并不終止后續MPEG-2解碼器的工作。

誤包率=（未校正的包的個數×204×8）÷（測量時間×符號率×卷積收縮率×2） （3）

接收載波頻率的盲掃

在盲掃之前需先確定掃描頻點的步進間隔，比如設為6MHz，則對應的捕捉范圍也就隨之確定下來，應為不少于±3 MHz。假如起始掃描頻率為f0（實際的頻率一般是950MHz），在此頻率兩側開始搜索，則第二個掃描頻點為f0+6（MHz）。如果在這個頻點附近搜索到一個節目，載波頻率為f1，則下一個掃描頻點就成了（f1+6），以此類推。比如在頻點（f1+12）附近又搜索到載波f2，則下一個掃描頻點就變成了（f2+6）。就這樣，掃描頻點不斷地向高端推進，直到接收頻段的上限（一般是2150MHz），最終完成對接收載波頻率的盲掃。

鎖定檢測

鎖定檢測包括兩個方面的內容，一是載波鎖定檢測，二是時鐘鎖定檢測。

當調諧器的本振信號與輸入載波實現了鎖相，就意味著調諧器可以進行正常的QPSK相干解調，此時調諧器會輸出一個CF（Carrier recovery Flag）標志。

當QPSK解調出的數據信號穩定后，時鐘得以正確地恢復，進而對接收的符號進行計數。眾所周知，204字節包中的（幀）同步字節是47H，但每過8個包翻轉為B8H。Link電路中使用了一個計數器對B8H進行加減計數，當B8H正常出現時加1，丟失時減1，正向計數溢出時產生TF（Timing LOCk Flag）標志。出現這個標志意味著接收的TS流已經實現同步，對于“盲掃”的接收機而言，確定了相鄰兩個B8H字節的時間間隔還意味著搜索到了接收信號的符號率，也就是完成了符號率的盲掃。

CF標志和TF標志進行邏輯“與”，就產生了LK（LOCk）指示，即鎖定指示。只要衛星接收機發出了鎖定指示，就提示用戶已經穩定地收到了節目。反之，當接收機失鎖時，MPEG-2解碼器將停止解碼，同時機器發出失鎖告警，此時監視器上將出現黑屏或靜幀。

綜上所述，衛星數字電視接收機的各項信號檢測功能是為了滿足接收的需要。這些檢測功能均在主控CPU的控制下由Link電路來完成。所有的檢測結果還可通過串行數據輸出口輸出。對應著STi5518芯片的串行I/O電路（RS-232接口），在衛星數字電視接收機中，這個接口通常是用來下載升級軟件的。只要更改一下設置，這個接口就可輸出有關的檢測結果，提供給諸如雨衰控制器或干擾識別儀之類的設備做為參考信號。當出現雨衰時，接收信號的電平和信噪比都會下降；當遭到干擾時，接收信號的信噪比會下降，誤碼率則會上升。后置的儀器設備可把這些檢測結果做為判據，而此時的衛星數字接收機就起到一臺數據采集器的作用。