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手机电视国标测试数据分析(之一)

(2008-04-18 11:47:27)
标签:

手机电视

国标

实验室测试结果

分析

t-mmb

清华方案

it

分类: 手机电视&移动电视
本文为转发文章。
分析的前提是之前披露的手机电视国标测试数据是真实的。
——曾会明注。
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对国标评测(新岸线vs.清华)的技术分析

 

  网上披露的是实验室对新岸线、清华窄带、清华宽带的传输性能测试数据,就测试和数据谈一下自己的看法:
  
  一、测试指标的意义
  ■频谱利用率:就是使用相同带宽能传输多少内容。频谱利用率是最大净荷除以带宽。这个数值越大越好。
  ■载噪比门限:就是信号高于噪声多少分贝的时候,还能正常接收。更低的数值意味着能用更小的信号功率覆盖更大的面积,自然越小越好。
  ■频谱利用率和载噪比门限是衡量信道标准最重要的两个指标,应结合起来看。因为在相同编码技术下,频谱利用率和载噪比门限指标本身是矛盾的,高频谱利用率往往意味着高载噪比门限。在评判不同信道标准优劣时,一般在近似频谱利用率或近似载噪比的约束下,比较另一指标的数值。在一般国际标准中,往往提供不同调制方式、纠错码率组合,对应不同的频谱利用率和载噪比门限,供运营商根据实际情况选用。
  ■动态多径信道下的最大移动速度:这个指标在实验室里并非实测结果,而是根据有关模型进行类推的。在实际使用中,120-200公里/小时一般已经足够了,当然更大的数值更好。关于这个参数的实际用处,我会另文探讨。
  ■静态两径信道抗回波性能:这个指标是抗多径干扰的一个简化指标,这个指标也影响了单频网内临近发射机间的最大距离。
  ■接收灵敏度:也就是说接收机最小接收信号电平。这个指标虽然和传输性能有关,但实际上与接收电路(和芯片)设计关系更大,甚至与生产厂家的成本控制相关。这个指标不如载噪比门限更能反映实质,仅应作为参考指标。在不同带宽比较的时候,应该用最小接收功率谱密度更合适。
  ■最大接收信号电平:这个指标主要是说在强信号下,接收机不会由于信号过强而阻塞。这个指标仅与接收机(芯片)电路设计相关。这个指标是接收机考核的指标,与标准的传输性能无关。
  ■动态多径信道下载噪比门限和接收灵敏度指标应该反映了各种环境下的移动接收效果。但是由于这些指标和载波频率有密切关系,在不同载波频率下进行对比意义不大。
    
  二、不同送测系统的工作参数及影响
  测试频率上,新岸线T-MMB载波使用了位于VHF-III低频段的190MHz,清华窄带、宽带方案则分别使用了位于UHF频段的474MHz和698MHz(标准测试频率)。载波频率主要对动态多径信道下的最大移动速度有影响(可以近似看为反比),对指定速度下的动态多径信道下载噪比门限和接收灵敏度有较大影响(不同频率下多普勒展宽对这两个指标的影响不同)。送测的新岸线由于选择了较低的频率,占了很大的好处。
  测试采用的调制方式上,新岸线T-MMB使用了8DPSK,清华方案均使用了QPSK。纠错编码上,新岸线T-MMB使用了LDPC1/2,清华方案使用了LDPC2/5。这些差异反映在结果上,送测的新岸线将具有相对较好的频谱利用率和相对较差的载噪比。
  最后,是信道带宽:新岸线T-MMB继承DAB系列,采用了1.536MHz的有效信号带宽,清华窄带和清华宽带的有效信号带宽分别为1.8和7.56MHz。在实际比较接收灵敏度时,应扣除带宽对灵敏度的影响更合理。
  
  三、送测方案数据及比较
  1、实际频道占用带宽及实际频谱利用率:实际频道占用带宽以-40dB来衡量,新岸线占带宽约1.63MHz,清华窄带1.95MHz,清华宽带8MHz,最大净荷分别为1.726Mbps,1.246Mbps,5.414Mbps。频谱利用率分别为1.06,0.64,0.68bit/s/Hz。新岸线送测方案具有55-65%的优势。
  2、载噪比门限:高斯信道下,新岸线、清华窄带、清华宽带的载噪比门限分别为8.5,1.8和1.9,新岸线劣于清华方案约6.8dB。这是一个很大的数字,意味着在同等带宽下,新岸线需要发射近5倍的功率才能被正常接收!静态多径信道的载噪比门限测试结果的简单算术平均值也表明新岸线送测方案分别劣于清华窄带、宽带方案约5和6.5dB。
  3、静态两径抗回波性能比较中,得益于较长的循环前缀持续时间,T-MMB表现明显优于清华方案。值得指出的是,清华窄带方案的表现很不稳定,具体原因不得而知。仅仅根据这个测试数据,新岸线方案单频网中临近发射机间距离可以在90公里以上,清华宽带可以在24公里以上。但是,受到高斯信道载噪比门限的影响,清华宽带方案实用的单频网中临近发射机间距离应控制在20公里以内,新岸线方案下降的幅度远大于清华方案。
  4、高斯信道下接收机最小接收信号电平:新岸线在-98.2dBm,清华窄带和宽带分别为-103dBm和-95dBm。去除带宽不同带来的影响,新岸线劣于清华方案4-5dB。
  5、动态多径信道下的测试:T-MMB相关测试数据在农村、丘陵、城市等环境中均在550公里以上,清华方案除一般在100-200公里之间。考虑到送测清华系统频率是送测T-MMB系统频率的250-350%,这个结论在情理之中,并不能反映T-MMB性能优秀。
  6、动态多径信道下载噪比门限和接收灵敏度指标:由于送测系统载波频率不同,数据可比较性大打折扣。即使如此,在大部分情况下,送测T-MMB的载噪比指标还是明显劣于清华方案。
  
  四、就送测系统表现数据的分析和结论
  1、首先,既然送测系统都是适用于30-3000MHz的方案,那么让每个方案都只在一个频率下来测试并不很合理,因为频率的不同对很多指标的影响是非常大,有些甚至是决定性的。
  2、对于送测系统,从实际频谱利用率和(高斯、静态多径)载噪比门限两个指标联合起来看,相对于清华窄带,新岸线T-MMB方案用了接近5倍的发射功率,换来了60%左右的传输净荷增加,应该说费效比不高。
  3、进一步根据DVB-S2的性能参数回推,新岸线T-MMB方案若采用QPSK调制,维持LDPC1/2编码率,频谱利用率将和清华方案相当,但是载噪比门限劣于清华方案2dB左右,实际传输性能可能不如清华方案。(参考数据,AGWN信道,DVB-S2在同等FEC下,8PSK比QPSK在Es/N0上劣化约3.5-4dB,DVB-S2 QPSK2/5相较QPSK1/2在Es/N0上劣化约1.3dB)
  4、清华窄带方案(在静态两径抗回波时延上)存在不稳定的情况,需要进一步优化,并不能被认为是一个成熟的移动多媒体标准。
  5、T-MMB在动态多径信道下的最大移动速度指标在折算成相同载波频率后,相对清华方案并不具备优势。
  6、新岸线方案和清华方案均能支持绝大部分情况下的移动接收。
  7、新岸线方案在单频网临近发射机最大距离上,得益于采用了较大的循环前缀,相较清华方案有较大优势。
  8、新岸线方案和清华方案、CMMB都是采用了OFDM及LDPC技术的同一代的移动无线信道编码标准,在相同的调制方式上,应具有相似的性能。但是,由于T-MMB标准继承了DAB的差分调制,减小了芯片复杂度,作为代价,在接收载噪比门限方面,相比较不采用差分调制(而采用导频模式)的算法(例如国标地面,CMMB),有2dB左右的性能差距。
  
  五、合理测试的建议
  如果要使测试更加合理,建议有关各方在相近参数的情况下进行,参数包括载波频率、调制方式、纠错编码效率等,以避免采用其他方案类推导致的误差。测试可以按照以下模式进行,测试科目可以不变。
  1、新岸线在UHF频段,利用QPSK调制方式,重新进行所有科目测试(可以利用清华窄带的Tuner电路),并于清华方案、CMMB方案进行比较。
  2、新岸线采用16DAPSK调制,在UHF频段,清华、CMMB采用16QAM调制,在相同的LDPC编码情况下,进行比较。
  
  六、题外话
  传输性能测试的目的是比较各方案的优劣,在测试环境的选择上,应该更多的使所有参测方的数据可以直接比较,以得到直观、全面的结果,应避免各方对测试数据可以从自己的角度进行不同的解读,强调不公平环境下的优势,得出不同的结论。
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对最高移动接收速度指标意义的分析

 

  不可否认,最高移动接收速度是移动多媒体接收的一个重要指标。除去本指标和载波频率密切相关等技术话题不提,追求时速120公里以上的移动接收速度除了宣传以外,到底有多大意义呢?
  生活中,能以时速120公里以上移动的机会寥寥无几:国内高速公路最高限速一律设定在时速120公里以下;铁路上,只有特快和直达特快才可能达到最高165公里的时速,D字头列车是个亮点,今后可能实现时速300公里以上;磁浮更可能达到时速500公里,可惜国内建造计划貌似搁浅中;只有飞机,才可以实现每小时近千公里的长途旅行。
  不过大家是否注意到,以上这些可能高速旅行的机会有一个共同点:都是长途城际旅行!而我国现阶段临近城市间用于电视广播的频道是不同的,所播放的电视节目也不完全相同。假设诸位乘坐时速200公里的列车在祖国大地上飞驰,假设铁路沿线信号覆盖良好(这意味着巨大的投资),你也许会发现一件苦恼的事情:你好不容易搜索到一个喜欢的电视节目,看了一刻钟不到,发现原有信号没了,重新搜索到新的移动电视信号,却沮丧的发现新的城市没有你刚才收看的电视节目。从这个意义上说某些移动多媒体标准宣称的时速500公里以上的最高移动接收速度除了宣传外,似乎并没有很大实用意义。
  解决高速移动交通工具接收其实有一个很有效的方法,就是接收卫星传输的移动电视节目。在列车(或长途客车、甚至飞机)车厢内放置小功率的转发器,将接收到的卫星传输的移动电视信号在车厢内转发,这样,无论你身处何地,基本都能接收到相同的移动电视节目了。
  又及:地面电视标准两虎相争的时候,交大方案由于采用了单载波,能实现高速移动接收。为此,交大团队还在上海浦东机场磁浮实验线上成功演示了有关标准,此实际最高移动接收速度记录迄今无人打破。不知现在T-MMB是否有意去演示一下,频率么,上海似乎有L波段的T-DMB测试信号,适当借用,呵呵。

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