一　等级调制定义

在DVB-T系统中，我们首先回忆一下QPSK、16QAM和64QAM三种调制的星座图，发现相邻象限字符之间或象限内部字符都是等距的，例如：16QAM调制中的字符0011与0001之间，字符0011与0111之间；64QAM调制中的字符001001与001011之间，字符001001与101001之间；这种字符的映射称为均匀映射，如图1所示。

DVB-T系统引入等级调制的概念，相邻象限之间的字符采用非均匀映射，我们定义一个参数a ，a=1、2、4，它代表与坐标X，Y轴最近的字符与坐标轴的距离；a=1对应非等级调制，字符均匀映射；a=2、4对应等级调制，它可以将不同坐标象限中的调制星座图间距拉开，如图2、3所示。

从调制角度，我们可以理解成将一个QPSK与另一个QPSK调制相“叠加”，形成一个16QAM，如图2(a)所示；同样我们可以将一个16QAM叠加到QPSK上面，形成一个64QAM调制，见图3(b)。我们将叠加后形成的调制定义为低等级(Low Priority，LP)调制，而原来的调制定义为高等级(High Priority，HP)调制，HP调制的信号比LP调制所需要的载噪比(C/N)低，比较容易接收，这也是它们的定义的由来。

通过选择等级调制中的特殊参数a=2、4，我们不难发现，对应的等级调制中，虽然相邻象限间的字符间距拉开，但是同一象限间的字符间距缩小；也就是HP流的抗干扰能力提高，但是代价是降低LP流的抗干扰能力。

二　等级调制的技术特点

DVB-T系统中等级调制的主要特点是：

(1) 在一个射频模拟频道中传送两个独立的数字电视传输流；

(2) 选择不同的纠错码及调制方式，每一个传输流都具有自己的信道特性及覆盖范围。

HP码流总是选择QPSK调制，传输效率不高，但是所需要的C/N低，抗干扰能力强，传输距离远，覆盖区域大。LP码流是对HP码流的再调制，可以看成是HP码流的额外噪音，对传输有恶化作用。为了克服这一问题，通常可以采取两种方法：

方法一：提高a的数值，选择a=2、4，这样可以完全抵消由于LP码流引入而造成的额外噪声；

方法二：如果可以允许HP码流的比特率有所降低，那么可通过调节纠错码EC的方式进行补偿。

1、2、3分别给出非等级调制和等级调制时所需的最低理论C/N。我们可以清楚地看到，在同样的FEC数值、调制方式和传输信道条件下，等级调制所需的C/N比非等级调制要高，例如：采用16QAM调制，FEC采用1/2，选择高斯信道，非等级调制的C/N为8.8dB，见表1；而采用等级调制(a=2)的C/N为13dB，见表2；采用等级调制(a=4)的C/N为17.3dB，见表2。LP码流的码流率直接由它的调制方式和纠错码决定，但是它所需的C/N却比非等级调制的高出许多，具体数据见表1~3。

(1) 在表1中我们可以看出正常的QPSK、FEC=1/2时的C/N是3.1dB；在表3的前半部分a=1时，同样的QPSK、FEC=1/2时，其C/N为8.9dB；由于等级调制带来的损失为5.8dB，通过调节a的值，在表3的后半部分a=2时，对于QPSK、FEC=1/2，其C/N回到了6.5，可以改善为2.4dB。

(2) 通常LP码流或者是QPSK，或者是16QAM，与QPSK等级调制叠加以后的星座图是16QAM和64QAM，我们可以得出结论：在a＝1的均匀等级调制情况下，正常16QAM的C/N等于LP的QPSK的C/N，正常64QAM的C/N等于LP的16QAM的C/N(见表1和表3中的数值)，也就是说LP码流的C/N等效于它的整体星座图的C/N。

(3) 表2和表3中的“+”号上面是HP码流，“+”号下面是LP码流；对于总码流率来讲，是LP与HP码流率的总和。

三　等级调制的服务模式

网络运营商通过选择不同的调制方式、纠错码而获得最大的带宽输出，例如：在固定覆盖接收的情况下，选择64QAM、FEC=2/3时，有用带宽是24Mb/s；进一步地，运营商还有如下两个参数要进行选择：

(1) 2k和8k模式决定了是否进行单频网(SFN)和多频网(MFN)的运行，以及单个发射机之间的最大覆盖距离；

(2) 保护间隔决定了运营区域，在城市与在农村的反射波延迟是不同的。

除上面所谈的两个问题之外，我们还可以采用等级调制对网络进行详细规划，我们以下面几个实例给出等级调制的几种应用。

1. 应用一：在一个射频载波中同时广播固定和移动两种业务

对于固定接收，由于采用室外方向性接收天线，增益高，相应覆盖较大；对于移动接收，由于采用全向天线，增益低，再加上移动中的衰减，相应的覆盖范围小。

图4展示了当一个码流被分成HP和LP两个码流后的覆盖情形。

HP码流的C/N较低，可以同时被固定天线与移动天线收到。HP码流的固定接收的覆盖范围会比非等级调制的正常码流大一些；LP码流固定接收的覆盖范围没有明显降低。例如，将一个非等级调制的码流(64QAM，FEC=2/3)分成一个HP码流(QPSK，FEC=1/2)和一个LP码流(16QAM，FEC= 2/3)，其码流率特性和C/N如表4所示。

从有效总比特率来讲，从非等级调制的24.13Mb/s降到等级调制HP与LP之和的22.12Mb/s，总带宽降低2.01Mb/s；但是从C/N来看，HP的C/N有巨大改善，LP的C/N只有微小损失。总之，总码流率只有微小降低，但是总体的C/N有明显改善。其最大的好处是对移动接收的巨大改善。

2. 应用二：通过等级调制改善频道总带宽

我们知道，运营商采用等级调制以后会改善系统的整体的覆盖范围，如图5所示。

例如：我们将一个64QAM，PEC=2/3的系统分成等级调制，为HP、QPSK、FEC=3/4。很显然采用QPSK调制的HP信号的覆盖范围增大。我们通过表5可以了解C/N所受到的影响。

我们发现HP的C/N比原来的信号改善2.8dB，所以HP的覆盖范围增大，LP的覆盖范围减小，而总码流率从24.13Mb/s增加到27.15Mb/s，增加幅度为3.02Mb/s。

3. 应用三：对移动接收的带宽改善

我们假设某个城市规划了两个DVB-T频点。一个是用于固定接收，一个用于移动接收。同样的两个频点，如果我们采用等级调制，其结果(如表6所示)非常有趣。同样是2个射频频点，采用非等级调制，可以传送2路移动节目和6路固定节目，如果采用等级调制，则可传送2路移动节目与8路固定节目。

4. 应用四：高清电视与标清电视同播(Simulcast)

在有些国家，例如澳洲，DVB-T被用于高清电视的播放。由于现阶段并不是所有的电视机及节目都支持高清。因此可以采用等级调制进行高清与标清电视的同播。例如可以用HP、QPSK、FEC=3/4，带宽为8.78Mb/s进行标清电视广播。采用LP、16QAM、FEC= 3/4，带宽为17.56Mb/s进行高清电视广播。

综上所述，DVB-T中的等级调制是一个非常有特点的技术，它使运营商可以更加有效地使用带宽，灵活地定义新的服务模式。(来源：世界宽带网络)