Mesure de distorsion et du MER d’un lien CATV
Problématique
Les Modems-Câbles modernes, les Décodeurs TV et les CMTS (Cable Modem Termination Systems) utilisent la technologie avancée de l’Egaliseur Adaptatif pour compenser les altérations complexes de réponse de fréquence en chaîne causées par des micro-réflexions, de l’ondulation d’amplitude ou du retard de groupe qui se produisent dans le réseau câblé. Plutôt que d’égaliser le spectre entier de fréquence RF du flux montant ou descendant, un égaliseur adaptif ajuste ses caractéristiques basées seulement sur une porteuse QAM modulé numériquement étant données que les conditions de canaux changent. Ce processus maximise ou améliore grandement le MER dans la voie Aller ou Retour. L’égaliseur adaptatif est un filtre numérique FIR avec des coefficients qui changent (s’adaptent) dans la mesure où la réponse de fréquence en-chaîne complexe (amplitude et phase) du signal en test change.
Comme avec les autres égaliseurs, la réponse complexe de fréquence de l’égaliseur adaptatif à un instant donné est essentiellement à l’opposé de celle du signal en test. Les coefficients de l’égaliseur idéal pour l’égaliseur adaptatif maximise le MER en minimisant les altérations du signal en test. Si un changement est détecté dans les altérations du signal en test, l’égaliseur adaptif changera rapidement (généralement en quelques millisecondes) ses coefficients pour maintenir une réponse de fréquence complexe égal ou opposé à celle du signal en test.
La théorie
Un signal QAM contient toujours un certain nombre de distorsions. Il y a beaucoup de types de distorsions, mais elles peuvent être regroupées en distorsions linéaires et non linéaires.
Une distorsion linéaire est une distorsion qui est appliquée de la même manière à tous les composants du signal, tel que le filtrage de la bande passante, la réflexion, etc. Un filtre avec la réponse inversée peut restaurer le signal d’origine. L’égaliseur adaptatif est comme un filtre et il enlève les distorsions linéaires du signal entrant.
Une distorsion non-Linéaire est dépendante du temps et dépendante du signal tel que le bruit, la compression, la distorsion en forme de constellation, etc. Aucun filtre ne peut restaurer le signal.
Les démodulateurs QAM opèrent avec un égaliseur intégré, donc le MER calculé inclut l’effet de l’égaliseur. Cela est vrai pour presque tous les démodulateurs. Seuls les équipements de tests très sophistiqués ont l’aptitude à éteindre l’égaliseur. Avec l’égaliseur allumé, le MER reflète les distorsions non-linéaires du signal, alors que les distorsions linéaires ont été retirées. En fait, le mécanisme adaptatif de l’égaliseur s’efforce d’améliorer le MER jusqu’à ce que seule (ou presque) la distorsion non-linéaire subsiste.
Le MER est le rapport de la puissance du signal à la puissance de distorsion. La puissance de distorsion est la somme des puissances de beaucoup de composants de distorsion distincts tels que le bruit, l’interférence, les réflexions, etc. Alors que le MER Egalisé reflète seulement les distorsions non-linéaires, le MER Non-Egalisé peut être déterminé en mesurant la puissance de distorsion due aux altérations linéaires et en ajoutant cette composante de puissance à la puissance de distorsion non-linéaire dans l’équation MER.
L’égaliseur opère en alimentant le TAP principal d’un montant contrôlé des signaux de l’autre TAP. Les coefficients de filtre contrôlent des éléments de telle façon que ce qui est alimenté dans le TAP principal soit égal en amplitude et en phase de façon opposée aux distorsions linéaires. Il est possible de calculer la puissance alimentée dans le TAP principal en faisant la somme des coefficients de filtre (en mode linéaire, non pas en dB). Ainsi, il est possible de mesurer la puissance de la distorsion linéaire du signal entrant.
Les solutions
Les mesures de MER Égalisées et Non-Égalisées
Le MER Non-Égalisé est typiquement mesuré avant l’égaliseur adaptatif et le MER Égalisé est mesuré après l’égaliseur adaptateur, mais souvent ce montage se trouve dans le récepteur QAM et ne peut pas être désactivé. Ainsi pendant que l’égaliseur adaptatif exécute un bon travail améliorant le MER d’un signal QAM, c’est aussi important pour les techniciens de savoir à quelle intensité travaille le système afin d’assurer une marge adéquate face à la dégradation du système. L’égaliseur adaptatif peut-être désactivé pour faciliter le dépannage des amplificateurs marginaux, du rayonnement parasite, des CPD et des détériorations associées. En plus, des histogrammes pour le Niveau, le MER, le PRE/Post FEC , les Pre/post ES/SES/SVES aident à surveiller les problèmes sur une période donnée.
Nous nous sommes exercés à considérer le MER comme étant la plus vaste mesure de la qualité d’un signal QAM. Cela donne une bonne indication de la santé du signal, mais cela ne fournit pas d’information concernant les altérations linéaires. Le but de diviser les altérations en composantes linéaires et non linéaires est de fournir plus d’informations qui permettront au technicien d’identifier et de corriger les problèmes. Les distorsions linéaires sont typiquement causées par le filtrage ou les réflexions. Les problèmes de filtrage sont assez souvent liés à une question de diplexeur ou de perte de signal. Alors que l’égaliseur compense les distorsions linéaires le plus possible, toutes les distorsions restantes après l’égaliseur affecteront le MER.
La distorsion non linéaire ne peut être filtrée (éliminée). Dans l’installation de distribution, le contributeur majeur à la distorsion non linéaire, c’est le bruit (bruit thermique, CTBCSO analogique/numérique). En tête de réseau, les distorsions non linéaires incluent distorsions de constellation mais cela ne pose plus de problème depuis l’introduction des modulateurs QAM tout-numériques.
Le MER Non-Égalisé reflète à la fois les distorsions linéaires et non-linéaires. La comparaison du MER Égalisé et Non-Égalisé indique les effets relatifs des deux.
Les valeurs de MER Non-Égalisé suivantes sont considérés comme les valeurs minimums acceptables pour un bon fonctionnement dans les installations CATV.
Les tranches de MER Non-Egalisé suivantes sont typiquement quand les problèmes deviennent très apparents.
Alors qu’il est utile pour la voie Aller, le MER Non-Égalisé devient encore plus important pour la voie Retour des déploiements DOCSIS 3.0 utilisant les signaux QAM 64 et 128. Le générateur de flux montant peut générer différents signaux incluant QAM-64, QAM-128 et QAM-256 avec données FEC permettant à l’organe récepteur de mesurer non seulement le MER mais aussi le BER.
