專利名稱：用于數(shù)字載波的自動增益控制應(yīng)力測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在有線電視(CATV)網(wǎng)絡(luò)中提供故障放大器和/或調(diào)制器的指示的參 數(shù)測量，尤其是涉及用于維持數(shù)字信道的功率水平保持不變的QAM解調(diào)器中的自動增 益控制系統(tǒng)所需的增益波動測量裝置和方法。
背景技術(shù)：
參考圖1, 根據(jù)本發(fā)明的有線電視(CATV)網(wǎng)絡(luò)包括前端2,該前端2將RF 有線電視和其它數(shù)據(jù)和信息信號通過電纜3經(jīng)集線器4和節(jié)點6向下游傳輸?shù)娇蛻舸髽?5中的客戶接收設(shè)備7中。在整個網(wǎng)絡(luò)1中設(shè)置有放大器8以放大下游的信號，從而保 證到達客戶接收設(shè)備7的傳輸信號具有所期望的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。每一個放大器8具 有內(nèi)置的自動增益控制(AGC)電路ll,以調(diào)節(jié)它們的增益水平(向上或向下)。
初始，每一個放大器8被設(shè)置為適合于網(wǎng)絡(luò)中各自放大器8的額定設(shè)置。通常， 現(xiàn)場技術(shù)人員會在第一次安裝期間到每一個放大器8并平衡該放大器8,所以離開每一 個放大器8的信號水平都是正確的。如果放大器8中的AGC電路11不正確，放大器8 會引起所有從其輸出的信號水平波動。而且，如果前端2中的調(diào)制器的輸出水平有問題， 由該調(diào)制器產(chǎn)生的特定信道將具有水平波動。該水平波動會引起接收該數(shù)字信道的接收 設(shè)備7運用它們自身的AGC算法以保持用于解調(diào)制的數(shù)字信道信號的功率水平不變。 一些接收器設(shè)備7能夠更好的保持數(shù)字信道的功率水平穩(wěn)定，因而補償數(shù)字信道中功率 波動并使數(shù)字信道信號的任何問題難于被探測。然而，客戶接收器設(shè)備7趨于不昂貴， 并因此經(jīng)常失效或比測試設(shè)備有更為嚴重的誤碼，因而測試設(shè)備會不能探測出客戶設(shè)備 所經(jīng)歷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，為保持用于解調(diào)制的輸入信號的功率水平 穩(wěn)定，通過提供用于告知技術(shù)員測試設(shè)備21中的AGC環(huán)路運轉(zhuǎn)如何"困難"(例如， 所需的增益波動)的方法和測試設(shè)備，從而指示數(shù)字信道載波的水平不穩(wěn)定。工作困難 的AGC環(huán)路指示出或者CATV網(wǎng)絡(luò)中的放大器8的AGC電路11有故障或者前端2中 的調(diào)制器失靈。技術(shù)人員會使用根據(jù)本發(fā)明的測試設(shè)備21在網(wǎng)絡(luò)1中適合的點檢查AGC 應(yīng)力，從而確定問題是否與有故障的AGC電路11或與前端2中的失靈的調(diào)制器有關(guān)。
因此，本發(fā)明涉及用于確定調(diào)制載波信號的穩(wěn)定性的方法，所述方法包括
a)在裝置中接收所述調(diào)制載波信號，所述裝置包括在其中具有自動增益控制系統(tǒng) 的輸入電路；以及 b)測量所述自動增益控制系統(tǒng)補償所述調(diào)制載波信號中的不穩(wěn)定的程度；以及
c)提供所述自動增益控制系統(tǒng)用于補償所述調(diào)制載波信號中的不穩(wěn)定的所述程 度的可見指示。本發(fā)明的另一方面涉及測試裝置，所述裝置包括
輸入端，其用于接收輸入RF有線電視信號信道；解調(diào)制器芯片，其用于將所述輸入RF有線電視信號信道解調(diào)制成數(shù)據(jù)比特流， 所述解調(diào)制器芯片包括自動增益控制系統(tǒng)，所述自動增益控制系統(tǒng)包括可編程增益放大 器和用于控制所述可編程增益放大器的自動增益控制環(huán)路；控制器，其用于確定相應(yīng)于所述自動增益控制系統(tǒng)補償在所述有線電視信號信道
中的不穩(wěn)定的程度的應(yīng)力指數(shù)值；以及用戶接口，其用于提供所述應(yīng)力指數(shù)的指示。


將結(jié)合代表其優(yōu)選實施例的附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中
圖l是有線網(wǎng)絡(luò)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的QAM解調(diào)制器芯片的示意圖；
圖3是增益波動隨時間的點繪圖。
具體實施例方式
4艮據(jù)本發(fā)明，測試裝置21包括QAM解調(diào)制器芯片22 (具有與其相關(guān)的AGC 系統(tǒng))，控制系統(tǒng)23 ，和用戶接口 24 (例如，形式為具有指示器燈和/或音頻輸出的顯 示屏)。圖2示出了典型QAM解調(diào)制器芯片22中的主要功能塊。RF有線信號在被連 接到調(diào)諧器(tuner)中的可變增益放大器30的輸入端口 29接收，該調(diào)諧器典型與解調(diào) 制器芯片22分離。中頻(IF)在由沖莫^t轉(zhuǎn)換器(ADC) 32數(shù)字化之前，首先被可編程 增益放大器(PGA) 31放大。然后數(shù)字化信號被下變頻器(down converter) 33下變頻 成基帶I和Q信號。被尼奎斯特濾波器(Nyquist filter) 34和36濾波后，I和Q信號經(jīng) 過相位旋轉(zhuǎn)(phase rotation)裝置37和自適應(yīng)均衡器38以獲得最優(yōu)的QAM符號 (symbol )。然后該符號被轉(zhuǎn)換成比特流。該比特流被提供給誤差校正器(error corrector)39,在誤差校正器39中，在該比特流被重打包成MPEG傳輸流之前，進行前向糾錯 (Forward Error Correction )以校正任何誤碼。均衡器38的反饋通過IF載波環(huán)路41被 提供給下變頻器33,以及通過波特回收環(huán)路(baud recovery lo叩)42被提供給尼查斯特 濾波器34和36,以及通過解旋轉(zhuǎn)環(huán)路(de-rotator loop ) 43被提供給相位旋轉(zhuǎn)器37，這 能夠被本領(lǐng)域的技術(shù)人員很好的理解。內(nèi)部AGC環(huán)路45測量數(shù)字信號的信號功率，然后以控制信號的形式將ADC 32 的反饋提供給PGA 31,以調(diào)節(jié)PGA 31 .的增益，也就是，在ADC 32的輸出將數(shù)字信號 的功率保持在不變的水平。除了外部AGC環(huán)路46將控制信號傳送給解調(diào)制器芯片22 之外的VGA 20以控制VGA 30的增益，外部AGC環(huán)46以與內(nèi)部AGC環(huán)45以同樣的 方式工作。當(dāng)測試裝置21被連接到CATV網(wǎng)絡(luò)1中的測試點，為了保持水平不變，被測試 信道的任何水平波動會相應(yīng)的引起內(nèi)部AGC環(huán)路45的輸出波動。因此，通過監(jiān)測AGC 環(huán)路輸出的波動，可以探測出被測量的數(shù)字信道的信號水平的波動。
本發(fā)明的測試裝置21使用從內(nèi)部AGC環(huán)路45提取的波動信息以提供故障儀器 的指示。為了測試的目的，外部AGC環(huán)路46的輸出需要停留在固定的水平，該固定的 水平通過如下獲得或者將外部AGC環(huán)路46設(shè)置在固定的值，或者確保外部AGC環(huán) 46的輸出在測量期間不變。保證在測量期間不變的 一種方法是監(jiān)測外部AGC環(huán)路46 的輸出。測試裝置21在適合的位置被連接到有線網(wǎng)絡(luò)，例如，接近客戶大樓5或儀器7, 或接近放大器8。 QAM解調(diào)制器芯片22具有例如10dB的增益范圍，輸入信號的功率 水平在該范圍內(nèi)受控。通過測試裝置21的控制系統(tǒng)23由QAM解調(diào)制器芯片22獲得 的應(yīng)力指數(shù)值是被用于特定的取樣周期的AGC范圍的百分值，這可以容易的被轉(zhuǎn)換成 用于圖像顯示的dB值。例如，在一個采樣周期(例如，l到2秒，優(yōu)選l秒)，QAM 解調(diào)制器芯片22使用AGC范圍的40%，在下一采樣周期芯片22使用AGC范圍的50%, QAM解調(diào)制器芯片22使用其總?cè)萘康?0%補償水平變化，以校正給定時間周期的水平。
另一個方法是，每一個更新周期，通過讀取內(nèi)部AGC環(huán)路45的集成器寄存器， 采樣AGC環(huán)路45的輸出(例如多于100個樣本)。更新周期典型為1到2秒，但優(yōu)選 l秒。128個樣本的最小(min)和最大(max)值由集成器寄存器通過控制器23獲得， 并且以dB為單位的差由下式計算
Dif = 20*logl0(max/min)
差測量可以被控制系統(tǒng)23以不同的方式使用以指示AGC應(yīng)力。第一是將測量的 Dif值與閾值(TH)進行比較，以確定測量的Dif值是否超過閾值。如果測量的Dif值 超過閾值，那么測試裝置21在用戶接口 24為那個更新周期提供警告指示。閾值取決于 QAM解調(diào)制器芯片22，例如，Broadcom的BCM3349解調(diào)制解調(diào)器芯片可以使用0.65 dB為閾值，但在0.4到1.0 dB之間是典型閾值。另一個使用Dif測量的方法是用下面的邊界條件，分配一個預(yù)定范圍內(nèi)的整數(shù) 以作為在給定時間周期(例如從1秒到2秒，優(yōu)選1秒)的差(Dif)的函數(shù)，這被稱為 AGC應(yīng)力指數(shù)(ASI)，例如從1到5或從0到10:
重大變化會被分級為最小值，例如，l或0
ASI = 0,如果Dif^閾值(TH) AGC波動最小或不變會獲得最大等級，例如，5或10, [0030〗ASI= 10,如果Dif=0dB ASI可以或者被顯示在用戶界面24或者該分級可以被結(jié)合以及與DQI等級系統(tǒng) 平均，所述DQI等級系統(tǒng)在通過參考并入本申請的共同待審定的于2007年9月18提交 的美國專利申請第11/856， 921號中被描述。其中一個可變量是在測量裝置中使用的 QAM解調(diào)制器芯片的種類。利用上面的例子，具有AGC最大-到-最小差值的10%的單 一的DQI更新周期的DQI值(ASI=9),會比具有5%最大-到-最小差值的類似周期小 (ASI=9.5)。圖3示出了來自才艮據(jù)本發(fā)明的數(shù)字服務(wù)測試儀(DSAM)的內(nèi)部AGC波動的兩 條軌跡，由被確定具有故障AGC電路的放大器8的輸出獲得。第一軌跡(平坦)代表 當(dāng)故障放大器AGC失靈時的AGC波動，因而測試裝置21中的AGC以不變的水平工 作(即，-8.8dB),以保持輸入有線信號為不變的水平，也就是，被測試的有線信號有相 對不變的功率。第二軌跡(變化的)代表當(dāng)故障放大器AGC能夠使用時的AGC波動， 因而測試裝置中的AGC從-8.6 dB to - 9.4 dB波動，也就是，相比維持輸入有線信號在 不變功率水平存在0.8dB的差，也就是，被測試的有線信號由于故障^:大器而有波動功 率水平。0.8dB差值一般大于閾值值TH,會導(dǎo)致給技術(shù)員警告指示故障放大器的存在。 盡管現(xiàn)有技術(shù)的一些測試儀器可能會探測出被測試的有線信號中有誤碼，然而本發(fā)明則 提供了方法和構(gòu)件以產(chǎn)生度量(metric),該度量會使用戶知道"為什么"誤碼存在， 例如，由于前級放大器8中的故障AGC。而且，即使誤碼還沒有被探測到，本發(fā)明能 夠預(yù)計到更低質(zhì)量的客戶儀器裝置7可能發(fā)生誤碼。
權(quán)利要求
1、一種用于確定調(diào)制載波信號的穩(wěn)定性的方法，該方法包括a)在裝置中接收所述調(diào)制載波信號，所述裝置包括在其中具有自動增益控制系統(tǒng)的輸入電路；以及b)測量所述自動增益控制系統(tǒng)補償所述調(diào)制載波信號中的不穩(wěn)定的程度；以及c)提供所述自動增益控制系統(tǒng)用于補償所述調(diào)制載波信號中的不穩(wěn)定的所述程度的可見指示。
2、如權(quán)利要求1所述的方法。其中，.步驟b)包括確定所述自動增益系統(tǒng)所需的增 益波動。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法。其中，步驟b)包括確定從所述自動增益控制系統(tǒng)可 獲得的增益百分比的變化，所述增益百分比的變化被用于補償從一個周期到另一個周期 的所述調(diào)制載波信號。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法。其中，步驟b)包括在預(yù)定更新周期內(nèi)對于預(yù)定數(shù)量 的樣本，從所述自動增益控制系統(tǒng)的集成器寄存器獲得最小和最大值；以及基于所述最 大和最小值確定應(yīng)力指數(shù)值，所述最大和最小值代表所述自動增益控制系統(tǒng)補償所述調(diào) 制載體信號中的不穩(wěn)定的程度。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括比較分布指數(shù)值和閾值，并且如果所述應(yīng)力 指數(shù)值超過所述閾值則提供可見的指示。
6、 如權(quán)利要求4所述的方法，還包括以預(yù)定的級數(shù)確定所述應(yīng)力值的相對值，所 述預(yù)定的級數(shù)的范圍從相應(yīng)于相對無波動的第 一值到相應(yīng)于閾值波動值的第二值。
7、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述更新周期是在0.5到2秒之間。
8、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述樣品的預(yù)定數(shù)量大于100。
9、 一種測試裝置，所述裝置包括輸入端，其用于接收輸入RF有線電視信號信道；解調(diào)制器芯片，其用于將所述輸入RF有線電視信號信道解調(diào)制成數(shù)據(jù)比特流，所 述解調(diào)制器芯片包括自動增益控制系統(tǒng)，所述自動增益控制系統(tǒng)包括可編程增益放大器 和用于控制所述可編程增益放大器的自動增益控制環(huán)路；控制器，其用于確定相應(yīng)于所述自動增益控制系統(tǒng)補償所述有線電視信號信道中的 不穩(wěn)定的程度的應(yīng)力指數(shù)值；以及用戶接口，其用于提供所述應(yīng)力指數(shù)的指示。
10、 如權(quán)利要求9所述的測試裝置，其中，所述控制器能夠確定預(yù)定時間周期內(nèi)補償所述輸入RF有線電視信號信道所需的所述可編程增益放大器內(nèi)的增益波動，因而所 述應(yīng)力指數(shù)值基于所述增益波動。
11、 如權(quán)利要求9所述的測試裝置，其中，所述控制器能夠確定從所述可編程增益 放大器可獲得的增益百分比的變化，所述增益百分比的變化被用于補償從一個時間周期 到另一個時間周期的所述輸入RF有線電視信道，因而所述應(yīng)力指數(shù)值基于所使用的可 獲得的增益百分比的變化。
12、 如權(quán)利要求9所述的測試裝置。其中，所述控制器能夠從所述自動增益控制系 統(tǒng)的集成器寄存器獲得最小和最大值；因而所述應(yīng)力指數(shù)值是基于所述最大和最小值。
13、 如權(quán)利要求9所述的測試裝置，其中，所述控制器能夠比較所述應(yīng)力指數(shù)值和 閾值，并且如果所述分布值超過所述閾值則提供可見的指示。
14、 如權(quán)利要求9所述的測試裝置，其中，所述控制器能夠以預(yù)定的級數(shù)確定所述 分布值的相對值，所述預(yù)定的級數(shù)的范圍從相應(yīng)于沒有波動的第 一值到相應(yīng)于閾值波動 值的第二值。
15、 如權(quán)利要求12所述的測試裝置，其中，所述更新周期是在0.5到2秒之間。
16、 如權(quán)利要求12所述的測試裝置，其中，所述樣品的所述預(yù)定數(shù)量大于IOO。
全文摘要
本發(fā)明的測試儀器計算了單一的“AGC應(yīng)力”值，這提供了數(shù)字載波水平穩(wěn)定性的指示，根據(jù)所需的增益變化以隨時間穩(wěn)定輸入的有線電視信號。理想的AGC應(yīng)力值被分成等級，例如從1到10或從0到5，并且被作為新的數(shù)據(jù)模型被送入DQI測量系統(tǒng)。
文檔編號H04N17/00GK101404779SQ200810161489
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月1日
發(fā)明者丹尼爾·K.·查普爾, 施平南, 沃爾特·米勒 申請人:安科特納有限責(zé)任公司