一种数字电视接收机同步时间测试系统及其测试方法

摘要

本发明涉及一种数字电视接收机同步时间测试系统及其测试方法，具体来说是一种测量数字电视接收机从失同步状态到正确接收状态所需时间的方法。测试系统包括误码分析仪、调制器、合路器、脉冲发生器、高斯白噪声发生器和被测接收机。误码分析仪向调制器发送数据，调制器将数据调制变频后发送传输信号给合路器，脉冲发生器控制高斯白噪声发生器输出脉冲噪声信号给合路器，合路器将传输信号与噪声信号相加发送给被测接收机。误码分析仪测量被测接收机的误码秒数，由公式计算出被测接收机的同步时间。利用本发明的方法，可以在不需要精确检测误码位置的情况下，测量被测接收机同步时间，系统结构简单，操作简便。

说明书

技术领域

本发明属于数字通信测试领域，具体涉及一种数字电视接收机同步时间测试系统及其测试方法。

背景技术

随着数字电视技术的进步，数字电视广播相关设备和用户普及在不断发展。我国在2006年颁布了自主知识产权的数字电视地面广播传输标准，有线数字电视广播也达到了广泛的普及。目前，数字电视的接收机主要有机顶盒和一体化电视机等。以机顶盒为例，主要组成部分为高频头、解调芯片、图像解码芯片和控制器等。机顶盒工作过程为：数字电视广播射频信号输入高频头，高频头将射频信号下变频到中频，中频信号输入解调芯片，解调芯片经过帧头同步、信道估计、时频变换、解交织、解星座映射、信道解码、解扰码等过程，输出图像码流给图像解码芯片，解码芯片进行图像解码，输出图像信号给电视机，供用户观看。

数字电视接收机的接收过程可以概括为：

1.高频头的本振锁定频率过程和自动增益控制AGC锁定功率的过程；

2.解调芯片的信道解调过程；

3.解码芯片的图像解码过程。

其中，解码芯片的图像解码过程仅与解调芯片输出的码流相关，工作状态受外界环境影响小，解码时延相对固定；而前两个工作过程容易受外界环境影响，且处理时延变化较大。

接收同步时间代表了数字电视接收机从输入射频信号到解调出正确码流所需的时延，作为接收机性能的一个重要参数，该指标与用户对接收机的使用密切相关，它反映了接收机从开机到输出图像所需延时的大小，以及用户切换节目频道所需延时的大小，因为每次用户对频道的切换，接收机都需要重复同步的过程。

目前对于数字电视接收机同步时间没有直接的测量手段。测量码流正确率的设备称为误码分析仪，当前误码分析仪的发展水平只能测量出精度为1秒的某段时间内的误码率，而不能记录每个误码比特发生的时刻。也就是说，误码分析仪不能直接测量接收机何时开始正确接收，即不能直接测得同步所需的时间。在传统的研究过程中，只能使用误码分析仪进行同步时间的粗略测量。

因此，需要一种数字电视接收机同步时间测试方法，来精确测量数字电视接收机同步时间，而已有的文献中也没有提到类似的测试方法。

发明内容

本发明提出了一种数字电视接收机同步时间测试系统及其测试方法，具体来说，本发明涉及一种测量数字电视接收机从失同步状态到正确接收状态所需时间的系统及其方法。

本发明阐述的同步过程，主要是指数字电视接收机的接收过程中的前两个过程，即高频头的本振锁定频率过程和自动增益控制(Automatic Generation Control，简称为AGC)锁定功率的过程，以及解调芯片的信道解调过程；接收机的同步时间，也就是指这前两个过程所需的时间，即从信号输入高频头到解调芯片输出码流所需的时间。

由于解调过程中的运算十分复杂，每次信号到来的时刻对应解调运算处理参数初值不同，特别是解交织和信道解码过程的参数初值不同，会导致不同的同步时间，所以本发明中描述的同步时间是指接收机同步时间的平均值。

本发明主要使用误码分析仪的误码秒统计功能，误码秒是指接收机解调出现了误码的秒，误码秒数即指统计时间中出现了误码的秒数。

总之，本发明提供一种测试评估方法，可以在各种数字传输系统和标准下使用，测试结果供接收系统的研究人员在设备研发阶段参考。

本发明所述的这种数字电视接收机同步时间测试系统由误码分析仪、调制器、合路器、脉冲发生器、高斯白噪声发生器和被测接收机组成。误码分析仪向调制器发送数据，调制器将该数据进行调制变频后得到射频传输信号，并将该射频传输信号发送给合路器，脉冲发生器输出脉冲信号给高斯白噪声发生器，高斯白噪声发生器输出高斯白噪声信号给合路器，合路器将高斯白噪声信号与射频传输信号相加，输出相加后的信号给被测接收机，被测接收机解调之后输出的数据发送给误码分析仪，最后由误码分析仪统计码流中的误码率，方法是：将发送至调制器的数据和从被测接收机收到的数据进行比较，接收数据与发送数据之间差异的比特定义为误码比特，误码率的定义为：误码率＝误码比特数/总传输比特数。

所述脉冲发生器，包括：

脉冲源：在外部输入信号触发的时刻产生一定宽度的脉冲，该脉冲宽度为脉冲源的预设参数；

选择开关：根据设置选择两路输入信号其中的一路输出；

手动触发器：由测试者手动控制，在按下的时刻产生触发信号；

随机定时触发器：根据设置参数，产生一定时间范围内均匀分布的随机触发信号。

所述脉冲发生器的工作过程为：

测试者设置脉冲源的脉冲宽度参数，手动触发器输出的触发信号输入至选择开关，随机定时触发器输出的触发信号也输入至选择开关，选择开关根据设置选择其中一路输出给脉冲源，脉冲源在输入触发信号的控制下，输出脉冲信号。

测试方法包括如下步骤：

步骤一，连接系统设备，使系统在不加噪声的情况下正常接收。

开启误码分析仪，误码分析仪向调制器发送数据，设置调制器的传输工作模式并设置其输出功率为一个定值C₀，设定高斯白噪声发生器输出为关闭状态，被测接收机将解调之后码流发送给误码分析仪，此时误码分析仪显示为正确接收无误码状态，其中C₀的取值范围是-60dBm至-40dBm。具体操作为：

a)开启误码分析仪，误码分析仪向调制器发送数据，设定调制器的传输工作模式；

b)将调制器的输出功率设定为一个定值C₀，单位dBm，将高斯白噪声发生器的输出关闭，此时接收信号没有受到白噪声的干扰，被测接收机正常接收；

c)被测接收机将解调之后的码流发送给误码分析仪，误码分析仪显示此时传输误码率为0；

步骤二，测量系统的高斯白噪声载噪比门限。

高斯白噪声发生器设置为连续输出工作模式，测量此时被测接收机的高斯白噪声载噪比门限值h，记达到高斯白噪声载噪比门限值时高斯白噪声发生器输出功率为N₀，单位dBm。具体操作为：

a)将高斯白噪声发生器设置在连续输出工作模式；

b)将高斯白噪声发生器的输出打开，并逐步增大其输出功率，使混入信号的高斯白噪声逐步加大，直至被测接收机不能正常接收；

c)逐步减小高斯白噪声发生器的输出功率，直至被测接收机恢复接收，误码分析仪显示误码率低于误码率判据门限值e；

d)测量此时高斯白噪声发生器的输出功率，记为N₀，单位dBm；

e)将载噪比C₀/N₀记为系统高斯白噪声载噪比门限值h，单位dB。

步骤三，增加白噪声发生器输出功率并设置为脉冲工作模式。

保持调制器输出功率不变，将高斯白噪声发生器输出功率增加ΔN，单位dB，此时高斯白噪声功率为(N₀+ΔN)dBm，并将高斯白噪声发生器设置为受脉冲信号控制工作模式，其中ΔN的取值范围是大于0dB且不大于30dB。具体操作为：

a)保持调制器输出功率不变，将高斯白噪声发生器输出功率增加ΔN，其中0＜ΔN≤30，单位dB，即高斯白噪声发生器输出功率为(N₀+ΔN)dBm，合路器将调制器输出信号与高斯白噪声信号相加，输出相加后的信号给被测接收机；

b)此时被测接收机输入端载噪比为(h-ΔN)dB，小于高斯白噪声载噪比门限值h，被测接收机进入失同步状态；

c)设置高斯白噪声发生器为脉冲信号控制工作模式，此时高斯白噪声发生器输出受脉冲信号控制，仅在输入脉冲信号的高电平时间内发送白噪声信号。

步骤四，设置脉冲发生器输出脉冲信号宽度，并发送脉冲信号。

设定脉冲发生器，使其输出脉冲信号宽度为W秒，相邻脉冲的触发间隔时间为随机数，其中W为整数且1≤W≤10。具体操作为：

a)设置脉冲发生器输出脉冲信号给高斯白噪声发生器，且脉冲信号的脉宽即高电平时间长度为W秒，其中W为整数且1≤W≤10；

b)脉冲发生器向高斯白噪声发生器输出脉冲信号，脉冲的触发时刻须在被测接收机同步并恢复正常接收之后，即上一脉冲导致的被测接收机产生的误码结束之后；

c)在脉冲发生器内部，脉冲的产生由随机定时触发器控制脉冲源产生，或由测试者随机通过手动触发器控制脉冲源产生。

步骤五，测得误码秒数，计算被测接收机同步时间。

使用误码分析仪测试被测接收机在连续L个脉冲周期之后总的误码秒数，记总误码秒数为R_sum，计算(R_sum/L)-W-1的值，将计算结果记录为被测接收机的同步时间，其中L不小于30。

a)脉冲发生器输出L个脉冲信号，高斯白噪声发生器在该信号控制下输出L个高斯白噪声脉冲；

b)设第1个高斯白噪声脉冲造成的被测接收机误码秒数为R₁，第i个高斯白噪声脉冲过程造成的被测接收机误码秒数为R_i(i＝1，2，…，L)，记录R₁，R₂，…，R_L；

c)计算误码秒总数R_sum＝R₁+R₂+…+R_L，并计算(R_sum/L)-W-1的值，将计算结果作为被测接收机的同步时间。

所述的该种数字电视接收机同步时间测试方法，采用随机时间高斯白噪声脉冲与数字电视传输信号相加，并测量误码秒的方式，通过统计平均的原理测得数字电视接收机同步时间。

本发明主要用于数字电视接收机性能的测试，随着数字电视广播传输系统的发展，出现了多种数字电视广播传输标准，各种传输标准的广播体制不同，接收机的实现方式也多种多样，接收机的同步时间是其中的一个重要的性能指标，它关系到对用户的服务质量。本发明用于评判被测接收机是否符合同步时间指标的要求，以及提供各种接收机之间的性能比较。总之，本发明提供了一种在现有设备条件下，通过多次测量后统计计算的方法，测得接收机同步时间性能参数的方法，可用于各种数字电视系统。

本发明一种数字电视接收机性能测试方法的优点在于：

(1)本发明中的测试方法接口具有普遍性，适用于多种数字电视系统的测试；

(2)本发明中的测试方法在不需要精确测得误码发生位置的情况下，采用统计方法得出结论，避免了设备条件的限制，使测试在通用设备条件下就可完成；

(3)本发明中的测试方法采用统计计算，起到了多次测量取平均的效果，减少了测试的随机性，提高了结果的可信度。

附图说明

图1为现有的测试系统设备框图；

图2为本发明的脉冲发生器的内部框图；

图3为本发明的测试方法流程图；

图4为本发明的脉冲信号波形图；

图5为本发明的脉冲信号与误码分析仪的统计时间之间关系示意图；

图6为本发明的单次脉冲噪声与接收机同步时间关系示意图。

图中：

1.误码分析仪  2.调制器          3.合路器

4.脉冲发生器  41.脉冲源         42.选择开关

43.手动触发器 44.随机定时触发器 5.高斯白噪声发生器

6.被测接收机

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

如图1所示为本发明所述的一种数字电视接收机同步时间测试系统，该系统由误码分析仪1、调制器2、合路器3、脉冲发生器4、高斯白噪声发生器5和被测接收机6组成。系统设备连接如图1所示，误码分析仪1向调制器2发送数据，调制器2将该数据进行调制变频之后得到射频传输信号，并将该射频传输信号发送给合路器3，脉冲发生器4输出脉冲信号给高斯白噪声发生器5，高斯白噪声发生器5输出高斯白噪声信号给合路器3，合路器3将高斯白噪声信号与射频传输信号相加，输出相加后的信号给被测接收机6，被测接收机6解调之后输出的数据发送给误码分析仪1，最后由误码分析仪1统计码流中的误码率，方法是：将发送至调制器2的数据和从被测接收机6收到的数据进行比较，接收数据与发送数据之间差异的比特定义为误码比特，误码率的定义为：误码率＝误码比特数/总传输比特数。

如图2所示为本发明所述的数字电视接收机同步时间测试方法的脉冲发生器4的内部框图，该脉冲发生器4包括：

脉冲源41：在外部输入信号触发的时刻产生一定宽度的脉冲，该脉冲宽度为脉冲源41的预设参数；

选择开关42：根据设置选择两路输入信号其中的一路输出；

手动触发器43：由测试者手动控制，在按下的时刻产生触发信号；

随机定时触发器44：根据设置参数，产生一定时间范围内均匀分布的随机触发信号。

所述脉冲发生器4的工作过程为：

测试者设置脉冲源41的脉冲宽度参数，手动触发器43输出的触发信号输入至选择开关42，随机定时触发器44输出的触发信号也输入至选择开关42，选择开关42根据设置选择其中一路输出给脉冲源41，脉冲源41在输入触发信号的控制下，输出脉冲信号。

如图3所示，本发明所述的一种数字电视接收机同步时间测试方法的具体步骤如下：

步骤一，连接系统设备，使系统在不加噪声的情况下正常接收。

开启误码分析仪1，误码分析仪1向调制器2发送数据，设置调制器2的传输工作模式并设置其输出功率为C₀，设定高斯白噪声发生器5输出为关闭状态，被测接收机6将解调之后码流发送给误码分析仪1，此时误码分析仪1显示为正确接收无误码状态，其中C₀的取值范围是-60dBm至-40dBm。具体操作为：

a)开启误码分析仪1，误码分析仪1向调制器2发送数据，设定调制器2的传输工作模式；

b)将调制器2的输出功率设定为一定值C₀，单位dBm，将高斯白噪声发生器5的输出关闭，此时接收信号没有受到白噪声的干扰，被测接收机6正常接收；

c)被测接收机6将解调之后的码流发送给误码分析仪1，误码分析仪1显示此时传输误码率为0；

步骤二，测量系统的高斯白噪声载噪比门限。

高斯白噪声发生器5设置为连续输出工作模式，测量此时被测接收机6的高斯白噪声载噪比门限值h，记达到高斯白噪声载噪比门限值时高斯白噪声发生器5输出功率为N₀，单位dBm。具体操作为：

a)将高斯白噪声发生器5设置在连续输出工作模式；

b)将高斯白噪声发生器5的输出打开，并增大的输出功率，使混入信号的高斯白噪声逐步加大，直至被测接收机6不能正常接收；

c)逐步减小高斯白噪声发生器5的输出功率，直至被测接收机6恢复接收，误码分析仪1显示误码率低于误码率判据门限值e；

d)测量此时高斯白噪声发生器5的输出功率，记为N₀，单位dBm；

e)将载噪比C₀/N₀记为系统高斯白噪声载噪比门限值h，单位dB。

步骤三，增加白噪声发生器输出功率并设置为脉冲工作模式。

保持调制器2输出功率不变，将高斯白噪声发生器5输出功率增加ΔN，单位dB，此时高斯白噪声功率为(N₀+ΔN)dBm，并将高斯白噪声发生器5设置为受脉冲信号控制工作模式，其中ΔN的取值范围是大于0dB且不大于30dB。具体操作为：

a)保持调制器2输出功率不变，将高斯白噪声发生器5输出功率增加ΔN，其中0＜ΔN≤30，单位dB，即高斯白噪声发生器5输出功率为(N₀+ΔN)dBm，合路器3将调制器2输出信号与高斯白噪声信号相加，输出相加后的信号给被测接收机6；

b)此时被测接收机6输入端载噪比为(h-ΔN)dB，小于高斯白噪声载噪比门限值h，被测接收机6进入失同步状态；

c)设置高斯白噪声发生器5为脉冲信号控制工作模式，此时高斯白噪声发生器5输出受脉冲信号控制，仅在输入脉冲信号的高电平时间内发送白噪声信号。

步骤四，设置脉冲发生器输出脉冲信号宽度，并发送脉冲信号。

设定脉冲发生器4，使其输出脉冲信号宽度为W秒，相邻脉冲的触发间隔时间为随机数，其中W为整数且1≤W≤10。具体操作为：

a)设置脉冲发生器4输出脉冲信号给高斯白噪声发生器5，且脉冲信号的脉宽即高电平时间长度为W秒，其中W为整数且1≤W≤10；

b)脉冲发生器4向高斯白噪声发生器5输出脉冲信号，脉冲的触发时刻须在被测接收机6同步并恢复正常接收之后，即上一脉冲导致的被测接收机6产生的误码结束之后；

c)在脉冲发生器4内部，脉冲的产生由随机定时触发器44控制脉冲源41产生，或由测试者随机通过手动触发器43控制脉冲源41产生。

步骤五，测得误码秒数，计算被测接收机同步时间。

使用误码分析仪1测试被测接收机6在连续L个脉冲周期之后总的误码秒数，记总误码秒数为R_sum，计算(R_sum/L)-W-1的值，将计算结果记录为被测接收机6的同步时间，其中L不小于30。

a)脉冲发生器4输出L个脉冲信号，高斯白噪声发生器5在该信号控制下输出L个高斯白噪声脉冲，时域波形如图4所示；

b)设第1个高斯白噪声脉冲造成的被测接收机6误码秒数为R₁，第i个高斯白噪声脉冲过程造成的被测接收机6误码秒为R_i(i＝1，2，…，L)，记录R₁，R₂，…，R_L；

c)计算误码秒总数R_sum＝R₁+R₂+…+R_L，并计算(R_sum/L)-W-1的值，将计算结果作为被测接收机6的同步时间。

下面对所述数字电视接收机同步时间测试方法中部分测试参数做一些说明：

步骤三中，高斯白噪声发生器5输出功率增加ΔN，0＜ΔN≤30，单位dB，其中ΔN的值对同步时间测试结果会产生影响，一般ΔN越大，被测接收机6同步时间越长，因为信号输入被测接收机6后需经过高频头的自动增益控制AGC过程，若ΔN的值比门限h的值大时，脉冲噪声的功率会比信号功率大一定的数值ΔN-h，在脉冲噪声宽度之内，AGC电路会调整至适应噪声功率N₀+ΔN的值，在脉冲噪声结束之后，AGC电路需要时间调整到适应信号功率C₀的值，当ΔN-h的值越大，这个调整时间就越长，经过实验结果分析，ΔN的值不应超出门限h的值5dB以上。

步骤四中，脉冲发生器4产生的脉冲信号与误码分析仪1的统计时间之间的关系如图5所示。图5中阴影部分表示脉冲噪声持续的时间，每次长度为W秒，其中W为整数且1≤W≤10，设第1个脉冲起始的时刻所在的误码统计秒为第M₁秒，脉冲起始时刻与第M₁秒起始之间的时间差为t₁，第i个脉冲起始的时刻所在的误码统计秒为第M_i秒，其中i＝1，2，…，L，脉冲起始时刻与第M_i秒起始之间的时间差为t_i，且可知0≤t_i＜1。

设若脉冲发生器4内部触发信号是由测试者通过手动触发器43产生，测试者在被测接收机6受上一个脉冲干扰产生的误码结束之后，手动触发下一个脉冲，测试者触发时刻可看作是随机的，并且时间差t_i的分布符合[0，1)内的均匀分布。

若脉冲发生器4内部触发信号是由随机定时触发器44产生，随机定时触发器44触发的脉冲噪声与统计秒起始时刻的时间差t_i的分布符合[0，1)内的均匀分布。

下面对步骤五中被测接收机6同步时间的计算公式做出说明：

如图6所示，其中较深阴影部分为脉冲噪声的持续时间，较浅阴影部分为被测接收机6同步时间，第i个脉冲噪声的起始时刻距离所在误码统计第M_i秒起始时刻的时间差为t_i，设第i个脉冲噪声后被测接收机6同步时间为τ_i，设第i个脉冲噪声造成的误码秒数为R_i。本发明测试方法欲测的被测接收机6同步时间，是指在L个脉冲噪声后被测接收机6同步时间的平均值，设为τ，即$\bar{\tau }=\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{\tau }_i/L.$设τ的整数部分为τ_int(τ_int∈{1，2，3，…})，小数部分为τ_dec(0≤τ_dec＜1)，有τ＝τ_int+τ_dec。

如上文背景技术中所述，每次被测接收机6的同步时间不是完全相同的，它与解调运算处理特别是解交织和信道解码的参数初值有关，同步时间将在小范围内波动，但不会剧烈变化，可以认为各种型号被测接收机总体波动范围在1秒钟之内，并且单台被测接收机的同步时间在波动范围内的变化是均匀分布的。设Δτ_i为第i个接收机同步时间与τ之间的差值，即τ_i＝τ+Δτ_i，也就是说Δτ_i服从[-σ_τ，σ_τ]内的均匀分布，其中0＜σ_τ≤1。

记t_i对应的随机变量为ξ_i，Δτ_i对应的随机变量为η_i，由于L次被测接收机6同步时间测试是相互独立的，因此，随机变量ξ₁，ξ₂，…，ξ_L及η₁，η₂，…，η_L彼此相互独立。由图6所示，可得第i次脉冲造成的误码秒数R_i的计算公式为：

R_i＝Int(t_i+W+τ_i)+1＝Int(t_i+W+τ_int+τ_dec+Δτ_i)+1    (1)

其中，函数Int(x)表示对x的值取整数部分。(1)式还可以写成

R_i＝Int(ξ_i+W+τ_int+τ_dec+η_i)+1

＝τ_int+W+1+Int(ξ_i+τ_dec+η_i)

从而有$\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{R}_i/L={\tau }_{\mathrm{int}}+W+1+\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)/L$

由切比雪夫Chebyshev定理知，当L很大时

$\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{R}_i/L={\tau }_{\mathrm{int}}+W+1+E\left[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)\right]---\left(2\right)$

其中，E[·]表示求数学期望，L的取值应不小于30。

由上可知，ξ_i为[0，1)内的均匀分布，故ξ_i的概率密度函数f_X＝1；η_i为[-σ_τ，σ_τ]内的均匀分布，故η_i的概率密度函数为$f_Y=\frac{1}{{2\sigma }_{\tau }},$所以ξ_i+η_i的联合概率密度为$f_{\mathrm{XY}}=f_X·f_Y=1·\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}.$

下面计算E[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)]：

Int(ξ_i+τ_dec+η_i)的值取决于ξ_i、τ_dec和η_i的值和大小关系，由于0≤ξ_i＜1，0≤τ_dec＜1，-σ_τ≤η_i≤σ_τ，故-σ_τ≤ξ_i+τ_dec+η_i＜2+σ_τ，又由于0＜σ_τ≤1，所以Int(ξ_i+τ_dec+η_i)的可能取值为-1，0，1，2。关于ξ_i、τ_dec和η_i的大小关系的讨论共有6种可能的情况，P[·]表示概率：

(1)当σ_τ＜τ_dec＜1-τ_dec时

Int(ξ_i+τ_dec+η_i)的分布函数为：

P[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)＝-1]＝P[-σ_τ≤ξ_i+τ_dec+η_i＜0]＝0

$P=[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0]=P[0\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<1]=\frac{1}{{2\sigma }_{\tau }}·(1-{\tau }_{\mathrm{dec}})·2{\sigma }_{\tau }=1-{\tau }_{\mathrm{dec}}$

$P=[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=1]=P[1\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·{\tau }_{\mathrm{dec}}·2{\sigma }_{\tau }={\tau }_{\mathrm{dec}}$

P[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)＝2]＝P[2≤ξ_i+τ_dec+η_i＜2+σ_τ]＝0

所以，E[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)]＝0·(-1)+(1-τ_dec)·0+τ_dec·1+0·2＝τ_dec

(2)当τ_dec≤σ_τ＜1-τ_dec时

Int(ξ_i+τ_dec+η_i)的分布函数为：

$P=[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=-1]=P[-{\sigma }_{\tau }\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<0]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}·({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})·({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})$

$P=[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0]=P[0\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<1]$

$=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+1-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2-\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2-\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[{2\sigma }_{\tau }-\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=1]=P[1\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}·({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}})·({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}})=\frac{1}{4{\sigma }_{\tau }}{({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2$

P[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)＝2]＝P[2≤ξ_i+τ_dec+η_i＜2+σ_τ]＝0

所以，

$E\left[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)\right]=\frac{1}{4{\sigma }_{\tau }}{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2·(-1)+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[{2\sigma }_{\tau }-\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2]·0$

$+\frac{1}{{4\sigma }_{\tau }}{({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2·1+0·2={\tau }_{\mathrm{dec}}$

(3)当τ_dec＜1-τ_dec≤σ_τ时

Int(ξ_i+τ_dec+η_τ)的分布函数为：

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=-1]=P[-{\sigma }_{\tau }\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<0]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}·({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})·({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0]=P[0\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<1]=\frac{1}{{2\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+1-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2-{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=1]=P[1\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}(2-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau }+1)·({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}}-1)+\frac{1}{2}]$

$=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}(3-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })·({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}}-1)+\frac{1}{2}]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=2]=P[2\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2+{\sigma }_{\tau }]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}}-1)}^2$

所以

$E\left[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)\right]={\frac{1}{4{\sigma }_{\tau }}({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2·(-1)+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+1-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2-\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2]·0$

$+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}(3-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })·({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}}-1)+\frac{1}{2}]·1+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }+{\tau }_{\mathrm{dec}}-1)}^2·2={\tau }_{\mathrm{dec}}$

(4)当σ_τ＜1-τ_dec≤τ_dec时

Int(ξ_i+τ_dec+η_i)的分布函数为：

P[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)＝-1]＝P[-σ_τ≤ξ_i+τ_dec+η_i＜0]＝0

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0]=P[0\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<1]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[(1-{\tau }_{\mathrm{dec}})·{2\sigma }_{\tau }]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=1]=P[1\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[2{\sigma }_{\tau }·(1-1+{\tau }_{\mathrm{dec}})]={\tau }_{\mathrm{dec}}$

P[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)＝2]＝P[2≤ξ_i+τ_dec+η_i＜2+σ_τ]＝0

所以，$E\left[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)\right]=0·(-1)+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[(1-{\tau }_{\mathrm{dec}})·{2\sigma }_{\tau }]·0+{\tau }_{\mathrm{dec}}·1+0·2={\tau }_{\mathrm{dec}}$

(5)当1-τ_dec≤σ_τ＜τ_dec时

P[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)＝-1]＝P[-σ_τ≤ξ_i+τ_dec+η_i＜0]＝0

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0]=P[0\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<1]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}\left[\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\sigma }_{\tau })}^2\right]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=1]=P[1\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[2{\sigma }_{\tau }-\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\sigma }_{\tau })}^2-\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=2]=P[2\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2+{\sigma }_{\tau }]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2$

所以

$E[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0·(-1)+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\sigma }_{\tau })}^2]·0$

$+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[2{\sigma }_{\tau }-\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\sigma }_{\tau })}^2-\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2]·1+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2·2={\tau }_{\mathrm{dec}}$

(6)当1-τ_dec≤τ_dec≤σ_τ时

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=-1]=P[-{\sigma }_{\tau }\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<0]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}·{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=0]=P[0\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<1]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\sigma }_{\tau })}^2-{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=1]=P[1\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[1-\frac{1}{2}{(2-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2]$

$P[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)=2]=P[2\le {\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i<2+{\sigma }_{\tau }]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2$

所以

$E\left[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)\right]=\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2·(-1)+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}[\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\sigma }_{\tau })}^2-{({\sigma }_{\tau }-{\tau }_{\mathrm{dec}})}^2]·0$

$+\frac{1}{{2\sigma }_{\tau }}[1-\frac{1}{2}{(2-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2]·1+\frac{1}{2{\sigma }_{\tau }}·\frac{1}{2}{(1-{\tau }_{\mathrm{dec}}-{\sigma }_{\tau })}^2·2={\tau }_{\mathrm{dec}}$

综上所述，在6种可能的情况下，E[Int(ξ_i+τ_dec+η_i)]的值都为τ_dec。

由(2)式可得

$\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{R}_i/L={\tau }_{\mathrm{int}}+W+1+E\left[\mathrm{Int}({\xi }_i+{\tau }_{\mathrm{dec}}+{\eta }_i)\right]={\tau }_{\mathrm{int}}+{\tau }_{\mathrm{dec}}+W+1=\bar{\tau }+W+1$

所以，可得被测接收机6的同步时间为$\bar{\tau }=\underset{i=1}{\overset{L}{\Sigma }}{R}_i/L-W-1=(R_{\mathrm{sum}}/L)-W-1.$

下面以我国数字电视地面无线广播传输标准(Digital Terrestrial MultimediaBroadcasting，简称为DTMB)接收机为例，说明本发明测试方法的原理和工作过程：

数字电视地面无线广播系统是一种广泛使用的数字电视广播系统，其工作模式具有多样性的特点，不同的帧头模式、编码模式、映射模式、交织模式的组合，产生了大量不同的工作模式，从接收原理上讲，每种模式所需要的同步时间是不相同的。而且，数字电视地面广播用户覆盖面广，接收设备种类繁多，不同的解调技术也会产生不同的延时。

采用本发明中的接收机同步时间测试方法，可以对不同调制模式下和不同厂商的接收机同步时间进行测试，得出的测试结果作为该接收机的该项性能指标，给设备的研制和使用提供重要参考。

数字电视地面广播传输标准接收机同步时间测试方法，设备连接关系如图1所示，步骤为：

步骤一，开启误码分析仪1，误码分析仪1向调制器2发送数据，设置调制器2的传输工作模式并设置其输出功率为C₀＝-53dBm，设定高斯白噪声发生器5输出为关闭状态，被测接收机6将解调之后码流发送给误码分析仪1，此时误码分析仪1显示为正确接收无误码状态。具体操作为：

开启误码分析仪1，误码分析仪1向调制器2发送数据，设定调制器2的传输工作模式；

将调制器2的输出功率设定为-53dBm，将高斯白噪声发生器5的输出关闭，此时接收信号没有受到白噪声的干扰，被测接收机6正常接收；

被测接收机6将解调之后的码流发送给误码分析仪1，误码分析仪1显示此时传输误码率为0；

步骤二，高斯白噪声发生器5设置为连续输出工作模式，测量此时被测接收机6的高斯白噪声载噪比门限h，设达到高斯白噪声载噪比门限值时高斯白噪声发生器5输出功率为N₀，单位dBm。具体操作为：

将高斯白噪声发生器5设置在连续输出工作模式；

将高斯白噪声发生器5的输出打开，并增大的输出功率，使混入信号的高斯白噪声逐步加大，直至被测接收机6不能正常接收；

逐步减小高斯白噪声发生器5的输出功率，直至被测接收机6恢复接收，误码分析仪1显示误码率低于误码率判据门限值3×10^-6；

测量此时高斯白噪声发生器5的输出功率，记为N₀，单位dBm；

将载噪比C₀/N₀作为系统高斯白噪声载噪比门限值h，单位dB。

步骤三，保持调制器2输出功率不变，将高斯白噪声发生器5输出功率增加ΔN＝5dB，此时高斯白噪声功率为(N₀+5)dBm，并将高斯白噪声发生器5设置为受脉冲信号控制工作模式。具体操作为：

保持调制器2输出功率不变，将高斯白噪声发生器5输出功率增加ΔN＝5dB，即高斯白噪声发生器5输出功率为(N₀+5)dBm，合路器3将调制器2输出信号与高斯白噪声信号相加，输出相加后的信号给被测接收机6；

此时被测接收机6输入端载噪比为(h-5)dB，小于高斯白噪声载噪比门限值h，被测接收机6进入失同步状态；

设置高斯白噪声发生器5为脉冲信号控制工作模式，此时高斯白噪声发生器5输出受脉冲信号控制，仅在输入脉冲信号的高电平时间内发送白噪声信号。

步骤四，设定脉冲发生器4，使其输出脉冲信号宽度为W＝1秒，相邻脉冲的触发间隔时间为随机数。具体操作为：

设置脉冲发生器4输出脉冲信号给高斯白噪声发生器5，且脉冲信号的脉宽即高电平时间长度为W＝1秒；

脉冲发生器4向高斯白噪声发生器5输出脉冲信号，脉冲的触发时刻须在被测接收机6同步并恢复正常接收之后，即上一脉冲导致的被测接收机6产生的误码结束之后；

在脉冲发生器4内部，脉冲的产生由测试者随机通过手动触发器43控制脉冲源产生。

步骤五，使用误码分析仪1测试被测接收机6在连续L＝30个脉冲周期之后总的误码秒数，设总误码秒数为R_sum，计算(R_sum/L)-W-1的值，将计算结果记录为被测接收机的同步时间。

脉冲发生器4输出30个脉冲信号，高斯白噪声发生器5在该信号控制下输出30个高斯白噪声脉冲；

设第1个高斯白噪声脉冲造成的被测接收机6误码秒数为R₁，第i个高斯白噪声脉冲过程造成的被测接收机6误码秒为R_i(i＝1，2，…，L)，记录R₁，R₂，…，R_L；

计算误码秒总数R_sum＝R₁+R₂+…+R_L，并计算(R_sum/L)-W-1的值，将计算结果作为被测接收机6的同步时间。

在本发明的接收机同步时间测试方法的一个具体实施例中，以我国数字电视地面无线广播传输标准DTMB接收机为测试对象，调制器工作模式为4QAM、FEC0.4、PN420、多载波、长交织、无导频、帧头旋转，脉冲个数为30，脉冲宽度为1秒，测得各次脉冲噪声的接收机误码秒如表1所示：

表1DTMB接收机同步时间测试结果

  脉冲序号  误码秒数  (单位：  秒)  脉冲序号  误码秒数  (单位：  秒)  脉冲序号  误码秒数  (单位：  秒)  1  3  11  3  21  3  2  4  12  4  22  2  3  2  13  2  23  3  4  5  14  5  24  3  5  5  15  4  25  4  6  5  16  3  26  3  7  6  17  4  27  4  8  4  18  3  28  4  9  4  19  4  29  3  10  5  20  4  30  5

由表1可知总误码秒数为113秒，可得：接收机同步时间＝(113/30)-1-1＝3.77-2＝1.77秒。