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關(guān)鍵詞： 數(shù)字電視DVBCCATV分析儀BERMER星座圖

DVB-C Digital CATV Measurement

Xiang Tianming

Abstract： This paper discussed some important aspects of digital CATV and demonstrated the method of equipment configuration and testing.It also makes some constructive comments on the digital CATV equipment of some foreign factories.

Keywords： Digital TV, DVBC, CATV analyzer, BER, MER, Constellation map.

1引言

我國(guó)播放數(shù)字電視的進(jìn)程已出臺(tái)，廣電部要求沿海發(fā)達(dá)地區(qū)2005年開通數(shù)字電視，2015年全國(guó)開通數(shù)字電視，停播模擬電視。近年來(lái)不少城市都已開始試播，各廣電局、廣電網(wǎng)絡(luò)傳輸中心、有線臺(tái)都正在試驗(yàn)之中。數(shù)字電視相對(duì)于模擬電視來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念，對(duì)于數(shù)字電視系統(tǒng)的測(cè)試也是一個(gè)全新的概念，我們必須按數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際情況，去探討它的測(cè)試方法，研制、選用新的測(cè)試系統(tǒng)和儀器。

2 DVB-C數(shù)字電視

我國(guó)的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)尚未全部確定，據(jù)說(shuō)今年將會(huì)正式定稿。無(wú)論怎么說(shuō)，我國(guó)數(shù)字電視選用歐洲標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)是無(wú)疑的了，即以DVB數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包括DVB-S（數(shù)字衛(wèi)星電視）、DVB-C（數(shù)字電纜電視）、DVB-T（數(shù)字地面電視）。這三種數(shù)字電視都采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻和音頻進(jìn)行編碼與壓縮，形成傳輸碼流TS，再經(jīng)過(guò)復(fù)用、調(diào)制，而后進(jìn)行傳輸或廣播。

就調(diào)制方式來(lái)說(shuō)，這三種數(shù)字電視是不同的。衛(wèi)星電視采用QPSK（正交相位鍵控）；電纜電視采用QAM（正交幅度調(diào)制）；地面電視采用COFDM（編碼正交平分復(fù)用）。

DVB-C數(shù)字電纜電視，也稱數(shù)字有線電視，它和其他兩種數(shù)字電視一樣，都要對(duì)視音頻進(jìn)行編碼和壓縮。它較模擬電視的優(yōu)點(diǎn)首先是數(shù)字傳輸抗干擾能力強(qiáng)，信噪比高，獲得高質(zhì)量的圖像，再則由于采用數(shù)字壓縮，對(duì)于一套電視節(jié)目來(lái)說(shuō)，它占用的頻帶就較模擬電視窄的多，模擬電視一個(gè)頻道可以傳68套數(shù)字電視節(jié)目，整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到200300套節(jié)目，而且數(shù)字電視系統(tǒng)便于開展數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍鲋禈I(yè)務(wù)，這是數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)前途無(wú)量的希望！

3 DVB-C系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)原則上按《DVB系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)TR101290》，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)MPEG2 TS流的測(cè)試，衛(wèi)星和電視網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介共同參數(shù)的測(cè)試，電視網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、地面、MMDS/MVDS的專門測(cè)試都給出了具體的方法和要求。TR101290建議的MPEG2 TS流測(cè)量和分析方法包括MPEG2第4個(gè)文件中的規(guī)定測(cè)試（ISO/IEC138184）和DVBSI文件TR101290和EN300468，測(cè)試并不依賴于任何商業(yè)用解碼器及芯片，而是使用MPEG2TSTD（目標(biāo)解碼器）的標(biāo)準(zhǔn)解碼程序。

4測(cè)試項(xiàng)目

按測(cè)試內(nèi)容不同，可分為圖像質(zhì)量分析、TS碼流分析、視音指標(biāo)測(cè)試及傳輸性能測(cè)試等。

4。1圖像質(zhì)量分析與TS碼流分析

如圖1所示，由圖像質(zhì)量分析儀產(chǎn)生CCITT測(cè)試序列（乒乓球、花園、火車與日歷、籃球、絨線等），送到被測(cè)系統(tǒng)的編碼器，經(jīng)復(fù)用器、QAM調(diào)制器，再經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)器和解碼器，還原成序列圖像，由圖像質(zhì)量分析儀比較分析，計(jì)算出一個(gè)與原序列圖像差異相關(guān)的數(shù)值——圖像質(zhì)量率PQR。而當(dāng)改變編碼器的壓縮碼率時(shí)，可得出不同的PQR值，更加全面和準(zhǔn)確地評(píng)估被測(cè)系統(tǒng)的性能。

圖1圖像質(zhì)量測(cè)試框圖

對(duì)于TS碼流分析，主要有碼流協(xié)議、碼流結(jié)構(gòu)、SI表格信息分析、EPG節(jié)目指南、TR101290實(shí)時(shí)測(cè)試、碼率測(cè)試、時(shí)鐘PCR分析、QAM分析等。

對(duì)于EPG節(jié)目指南，由于電視節(jié)目增多，顯得越來(lái)越重要。

TS碼流實(shí)時(shí)測(cè)試按TR101290差錯(cuò)優(yōu)先級(jí)分類如下：

第一優(yōu)先級(jí)——可解碼性差錯(cuò)（共6個(gè)）：傳輸碼流同步丟失（TSsyncloss）；同步字節(jié)錯(cuò)誤（Syncbyteerror）；節(jié)目相關(guān)表錯(cuò)誤（PATerror）；節(jié)目映像表錯(cuò)誤（PMTerror）；連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤（Continuitycounterror）；節(jié)目識(shí)別表錯(cuò)誤（PIDerror）。

第二優(yōu)先級(jí)——損傷可解碼性差錯(cuò)（共6個(gè)）：傳送包錯(cuò)誤（Transporterror）；節(jié)目時(shí)鐘參考錯(cuò)誤（PCRerror）；節(jié)目時(shí)鐘參考精度錯(cuò)誤(PCRaccuracyerror)；循環(huán)冗余檢測(cè)錯(cuò)誤（CRCerror）；PTS表錯(cuò)誤(PCRerror)；條件接受錯(cuò)誤（CATerror）。

第三優(yōu)先級(jí)——不影響可解碼性差錯(cuò)（共10個(gè)）：NIT錯(cuò)誤（NITerror）；SI重復(fù)錯(cuò)誤（SIrepetitiomerror）；緩沖器錯(cuò)誤（Buffererror）；未引用PID錯(cuò)誤（UnrererencedPID）；SDT錯(cuò)誤（SDTerror）；EIT錯(cuò)誤（EITerror）； RST錯(cuò)誤（RSTerror）；TDT錯(cuò)誤（TDTerror）；空閑緩沖器錯(cuò)誤（Emptybuffererror）；數(shù)據(jù)延遲錯(cuò)誤（Datadelayerror）。

圖像質(zhì)量與碼流分析測(cè)試儀器：圖像質(zhì)量分析儀PQA300，碼流分析儀AD954、MTM400。

4。2視音頻指標(biāo)測(cè)試

數(shù)字電視的收看，最終還是視音頻信號(hào)，因此它仍然有類似模擬視音頻的技術(shù)指標(biāo)。

如圖2所示，由電視信號(hào)發(fā)生器輸出測(cè)試信號(hào)，送至被測(cè)系統(tǒng)，由解碼器輸出SDI串行數(shù)字視音頻信號(hào)，再經(jīng)D/A變換為模擬復(fù)合信號(hào)供作視音頻測(cè)試，指標(biāo)有亮色增益、亮色延時(shí)、微分增益、微分相位、多波群響應(yīng)、信噪比、K因子、音頻信號(hào)分析等。

在模擬電視中，常用波形顯示器、矢量示波器，如1731、1721、1741、1761，現(xiàn)在應(yīng)考慮數(shù)字模擬兼容的WFM91D（手持式），WVR6011A，它們不僅可測(cè)模擬復(fù)合視音頻信號(hào)，并可以測(cè)SDI串行數(shù)字視音頻信號(hào)，而且是視音頻分析，圖像組合測(cè)試。VM700T是當(dāng)今水平最高的視音頻測(cè)試分析系統(tǒng)，可選擇它眾多的選件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字、模擬視音頻各項(xiàng)測(cè)試，但價(jià)格很高。

圖2視音頻測(cè)試框圖

4。3傳輸系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)量

如圖3所示，由電視信號(hào)發(fā)生器輸出測(cè)試信號(hào)，送至被測(cè)傳輸系統(tǒng)，在系統(tǒng)的輸出端（前端）、用戶端或分支測(cè)試端，用數(shù)字電視分析儀進(jìn)行測(cè)試。

4。3。1模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)測(cè)試

數(shù)字電視的傳輸都是在過(guò)去的模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，大都是HFC網(wǎng)絡(luò)。由于數(shù)字電視抗干擾能力強(qiáng)，因此相對(duì)于模擬傳輸網(wǎng)路來(lái)說(shuō)要求要低得多，但還是應(yīng)該嚴(yán)格測(cè)試，廣電部規(guī)定的模擬傳輸網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)都應(yīng)該測(cè)試，但要求有所降低，特別是以下幾項(xiàng)重要指標(biāo)。

· C/N模擬傳輸要求43dB，數(shù)字要求降到28dB；

· CSO、CTB模擬傳輸要求54dB，數(shù)字要求44dB。

一般來(lái)說(shuō)，模擬傳輸系統(tǒng)合格，數(shù)字電視傳輸就沒(méi)問(wèn)題。

4。3。2數(shù)字電視信號(hào)分析

數(shù)字電視信號(hào)除平均功率電平外，還需測(cè)試誤碼率BER、調(diào)制誤差率MER、矢量誤差率EVM、相位抖動(dòng)、群延時(shí)特性等。一般都應(yīng)該測(cè)誤碼率BER、調(diào)制誤差率MER和星座圖。

誤碼率BER是誤碼的比特?cái)?shù)與傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)之比。按TR101290標(biāo)準(zhǔn)定義為一小時(shí)傳輸少于1個(gè)誤碼，對(duì)于64QAM來(lái)說(shuō)BER＜1×10-4。

調(diào)制誤差率MER是理想符號(hào)矢量幅度的平方和除以符號(hào)誤差矢量幅度的平方和，用dB表示。

MER調(diào)制誤差率是反映數(shù)字信號(hào)質(zhì)量非常重要的指標(biāo)，MER并非意味著此信號(hào)已經(jīng)誤碼，而是表征它在尚未誤碼時(shí)的質(zhì)量。它用來(lái)早期檢測(cè)非突發(fā)性噪聲（或稱做無(wú)用信號(hào)）的影響，如各種噪聲、失真（CSO、CTB）、交調(diào)制產(chǎn)物、干擾，不僅包含幅度噪聲，而且包含相位噪聲。這些噪聲它不象模擬信號(hào)那樣直接影響到電視信號(hào)而產(chǎn)生雪花，圖像滾動(dòng)等，但它將表征信號(hào)質(zhì)量，警告系統(tǒng)將出現(xiàn)故障。

星座圖是數(shù)字流分成I和Q兩組，經(jīng)量化，然后兩路以相位相差90°進(jìn)行調(diào)制，這便使信號(hào)在坐標(biāo)圖上有一個(gè)相應(yīng)位置，構(gòu)成所謂星座圖。星座圖與MER有直接關(guān)系，當(dāng)信號(hào)處于理想狀態(tài)沒(méi)有噪聲時(shí)，它應(yīng)該在星座圖某一方框的中間；當(dāng)有噪聲及其他無(wú)用信號(hào)時(shí)，其位置便產(chǎn)生偏移。根據(jù)偏移的狀態(tài)，便可分析噪聲來(lái)源。應(yīng)該說(shuō)星座圖是檢測(cè)數(shù)字電視故障非常直觀的工具。

5測(cè)試中的幾個(gè)問(wèn)題

（1） 電平測(cè)量誤差：由于電平傳遞標(biāo)準(zhǔn)、儀器誤差、系統(tǒng)阻抗等原因，一般誤差為±（1.5～3）dB。

（2） C/N比測(cè)量：應(yīng)在大信號(hào)下進(jìn)行測(cè)量，一般在70dB以上。由于電平大小、小信號(hào)測(cè)量、噪聲測(cè)量、儀器參數(shù)等因素，一般誤差為3.5dB，甚至更大。詳見(jiàn)本公司網(wǎng)站測(cè)試技術(shù)。

（3） 數(shù)字電視信號(hào)的平均功率電平：常稱做頻道功率、信道功率，這與模擬電視電平是完全不同的概念，它引入每赫功率概念，測(cè)量的是功率，而且是用電平單位量度——作者建議同行統(tǒng)一稱作“平均功率電平”。

（4） 數(shù)字電視系統(tǒng)的噪聲：應(yīng)是各種噪聲、失真、交調(diào)、入侵等非有用信號(hào)之和，稱之為無(wú)用信號(hào)。這里引入有用信號(hào)與無(wú)用信號(hào)之比的概念。

6數(shù)字電視測(cè)試及儀器

前面講的測(cè)試項(xiàng)目是根據(jù)DVBC標(biāo)準(zhǔn)要求提出來(lái)的，根據(jù)系統(tǒng)的要求，也不完全把這些項(xiàng)目（指標(biāo)）測(cè)完，即使測(cè)量同一指標(biāo)，也不一定只是用一種儀器來(lái)測(cè)試。這就要求我們根據(jù)具體情況，提出具體要求，然后研究測(cè)試方法、分析誤差、選擇合適的測(cè)試儀器。根據(jù)我國(guó)目前實(shí)際情況，應(yīng)選擇數(shù)字、模擬兼容的方案。

6。1數(shù)字電視分析儀

（1）AT2500RQ：兼容模擬電視，數(shù)字電視指標(biāo)，并有時(shí)域測(cè)量功能，具有高精度的頻譜分析能力，可以對(duì)QAM信號(hào)進(jìn)行非常詳盡的分析。一般在前端或驗(yàn)收時(shí)用此較高級(jí)儀器，這是當(dāng)今鼎級(jí)的數(shù)字電視分析儀。

（2）8594Q QAM分析儀及其他測(cè)量QAM的儀器：一般用于研究開發(fā)。

（3）AT2000 HM/Q前端分析儀：用于前端監(jiān)測(cè)。

（4）860DSP、N1776A數(shù)字電視分析儀：具有較高的指標(biāo)，適用于野外。

6。2數(shù)字/模擬電視頻譜圖像場(chǎng)強(qiáng)分析儀——監(jiān)測(cè)用，適于有線電視、地面電視、衛(wèi)星電視

（1）PRK3CP：模擬/數(shù)字電視、彩色圖像、頻譜、電平、同步頭、伴音、A/V、C/N、全制式。

（2）PRK3CDG：基本功能與PRK3CP相同，增加誤碼率BER、調(diào)制誤差率MER、數(shù)字電視圖像功能選件。

（3）PRK4CP：基本功能同PRK3CDG，增加星座圖、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包測(cè)量、碼流輸入輸出供碼流分析，解密電視卡輸入口。

（4）PRK7：高精度±1dB、黑白圖像、頻譜、同步頭、伴音、A/V、C/N、數(shù)字電視平均功率電平、多制式。

（5）MC377：同PRK7但精度±3dB，42～860MHz.

6。3數(shù)字/模擬電視CATV監(jiān)測(cè)分析儀——適于監(jiān)測(cè)、維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)使用

（1）PRX8+：頻率、頻道、頻譜、頻道掃描、斜度、A/V、C/N、CSO、CTB、入侵、最大保持、最小保持，數(shù)字平均功率電平。除不能看圖像外，模擬電視主要指標(biāo)全都可測(cè)。

（2）PRX10： 同PRX8+，增加BER、MER、星座圖。這是性價(jià)比最好，最常用的數(shù)字電視分析儀，除不能看圖像外，對(duì)數(shù)字電視、模擬電視指標(biāo)全都可測(cè)。

（3）860DSP：基本平臺(tái)同PRX8+，增加選件可實(shí)現(xiàn)QAM參數(shù)測(cè)試、雙向測(cè)試、高精度頻譜分析、Cable modem測(cè)試。它的精度高且顯示屏大，但價(jià)格較PRX10、PRX8+高。

7數(shù)字電視儀器的必備配置

對(duì)于數(shù)字電視來(lái)說(shuō)，可以按前述的測(cè)試項(xiàng)目逐個(gè)來(lái)配置儀器。然而對(duì)目前各有線臺(tái)或傳輸中心來(lái)說(shuō)進(jìn)展并不一樣。只有根據(jù)自身情況來(lái)定，有的可以逐項(xiàng)指標(biāo)的儀器都配齊，但有的不可行，這就要盡可能簡(jiǎn)化。

如圖4所示，在前端用一個(gè)較好的PRK4CP或PRK3CDG、PRK3CP，它不僅可以測(cè)到數(shù)字電視指標(biāo)，而且可以看到數(shù)字電視圖像。特別要說(shuō)明的是PRK4CP能輸出標(biāo)準(zhǔn)解碼后的碼流，可用碼流分析儀進(jìn)行碼流分析，應(yīng)該說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)的主要項(xiàng)目都可以測(cè)試了。在用戶端則可以用PRX10或PRX8+、860DSP。最好是采用PRX10，它對(duì)模擬電視、數(shù)字電視的技術(shù)指標(biāo)全都能測(cè)試。860DSP指標(biāo)較前兩種高，但價(jià)格也較高些。PRX8+較PRX10少測(cè)BER、MER、星座圖。

當(dāng)然，PRX10也可在前端使用。可以這樣說(shuō)，一個(gè)有線臺(tái)只要傳播數(shù)字電視，至少要一臺(tái)PRX10。

圖4數(shù)字電視儀器的必備配置示意圖

8結(jié)束語(yǔ)

限于篇幅有限，本文對(duì)于數(shù)字電視參數(shù)測(cè)試?yán)碚撎接戄^為簡(jiǎn)潔，但已給出數(shù)字電視測(cè)試較清晰的輪廓，可供讀者參考。文中講到儀器的詳細(xì)資料請(qǐng)查看網(wǎng)站（www.szheg.com）產(chǎn)品一覽。再則，在數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)中必然有雙向測(cè)試，特別是反向回路測(cè)試和模擬電視測(cè)試。Cable Modem測(cè)試的問(wèn)題，如有興趣者可參看網(wǎng)站（www.szheg.com）“測(cè)試技術(shù)”欄目，或直接與作者聯(lián)系探討。