DVB-C 數字電視的測試

我國播放數字電視的進(jìn)程已出臺，廣電部要求沿海發(fā)達地區 2005 年開(kāi)通數字電視， 2015 年全國開(kāi)通數字電視，停播模擬電視。近年來(lái)不少城市都已開(kāi)始試播，各廣電局、廣電網(wǎng)絡(luò )傳輸中心、有線(xiàn)臺都正在試驗之中。數字電視相對于模擬電視來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的概念，對于數字電視系統的測試也是一個(gè)全新的概念，我們必須按數字電視的標準，結合實(shí)際情況，去探討它的測試方法，研制、選用新的測試系統和儀器。

2 DVB-C 數字電視

我國的數字電視標準尚未全部確定，據說(shuō)今年將會(huì )正式定稿。無(wú)論怎么說(shuō)，我國數字電視選用歐洲標準為基礎是無(wú)疑的了，即以 DVB 數字電視廣播標準為基礎。這個(gè)標準包括 DVB- S（數字衛星電視）、 DVB- C（數字電纜電視）、 DVB-T （數字地面電視）。這三種數字電視都采用 MPEG  2 標準對視頻和音頻進(jìn)行編碼與壓縮，形成傳輸碼流 TS ，再經(jīng)過(guò)復用、調制，而后進(jìn)行傳輸或廣播。

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

DVB-C 數字電纜電視，也稱(chēng)數字有線(xiàn)電視，它和其他兩種數字電視一樣，都要對視音頻進(jìn)行編碼和壓縮。它較模擬電視的優(yōu)點(diǎn)首先是數字傳輸抗干擾能力強，信噪比高，獲得高質(zhì)量的圖像，再則由于采用數字壓縮，對于一套電視節目來(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 套數字電視節目，整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò )可以達到 200  300 套節目，而且數字電視系統便于開(kāi)展數據傳輸等增值業(yè)務(wù)，這是數字電視傳輸網(wǎng)絡(luò )前途無(wú)量的希望！

3 DVB-C 系統測試標準

系統測試標準原則上按《 DVB 系統測試標準 TR101290 》，該標準對 MPEG  2 TS 流的測試，衛星和電視網(wǎng)絡(luò )傳輸媒介共同參數的測試，電視網(wǎng)絡(luò )、衛星、地面、 MMDS/MVDS 的專(zhuān)門(mén)測試都給出了具體的方法和要求。 TR101290 建議的 MPEG  2 TS 流測量和分析方法包括 MPEG  2 第 4 個(gè)文件中的規定測試（ ISO/IEC13818  4 ）和 DVB -SI 文件 TR101290 和 EN300468 ，測試并不依賴(lài)于任何商業(yè)用解碼器及芯片，而是使用 MPEG  2  TSTD （目標解碼器）的標準解碼程序。

4 測試項目

按測試內容不同，可分為圖像質(zhì)量分析、 TS 碼流分析、視音指標測試及傳輸性能測試等。
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 測試序列（乒乓球、花園、火車(chē)與日歷、籃球、絨線(xiàn)等），送到被測系統的編碼器，經(jīng)復用器、 QAM 調制器，再經(jīng)過(guò)標準解調器和解碼器，還原成序列圖像，由圖像質(zhì)量分析儀比較分析，計算出一個(gè)與原序列圖像差異相關(guān)的數值——圖像質(zhì)量率 PQR 。而當改變編碼器的壓縮碼率時(shí)，可得出不同的 PQR 值，更加全面和準確地評估被測系統的性能。

圖 1 圖像質(zhì)量測試框圖

對于 TS 碼流分析，主要有碼流協(xié)議、碼流結構、 SI 表格信息分析、 EPG 節目指南、 TR101290 實(shí)時(shí)測試、碼率測試、時(shí)鐘 PCR 分析、 QAM 分析等。
對于 EPG 節目指南，由于電視節目增多，顯得越來(lái)越重要。

TS 碼流實(shí)時(shí)測試按 TR101290 差錯優(yōu)先級分類(lèi)如下：

第一優(yōu)先級——可解碼性差錯（共 6 個(gè)）：傳輸碼流同步丟失（ TS  sync  loss ）；同步字節錯誤（ Sync  byte  error ）；節目相關(guān)表錯誤（ PAT  error ）；節目映像表錯誤（ PMT  error ）；連續計數錯誤（ Continuity  count  error ）；節目識別表錯誤（ PID  error ）。

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

第三優(yōu)先級——不影響可解碼性差錯（共 10 個(gè)）： NIT 錯誤（ NIT  error ）； SI 重復錯誤（ SI  repetitiom  error ）；緩沖器錯誤（ Buffer  error ）；未引用 PID 錯誤（ Unrererenced  PID ）； SDT 錯誤（ SDT  error ）； EIT 錯誤（ EIT  error ）； RST 錯誤（ RST  error ）； TDT 錯誤（ TDT  error ）；空閑緩沖器錯誤（ Empty  buffer  error ）；數據延遲錯誤（ Data  de  lay  error ）。

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

4 -2 視音頻指標測試

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

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

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

圖 2 視音頻測試框圖

4 -3 傳輸系統指標測量

如圖 3 所示，由電視信號發(fā)生器輸出測試信號，送至被測傳輸系統，在系統的輸出端（前端）、用戶(hù)端或分支測試端，用數字電視分析儀進(jìn)行測試。

4 3-1 模擬傳輸網(wǎng)絡(luò )測試

數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 )。由于數字電視抗干擾能力強，因此相對于模擬傳輸網(wǎng)路來(lái)說(shuō)要求要低得多，但還是應該嚴格測試，廣電部規定的模擬傳輸網(wǎng)絡(luò )指標都應該測試，但要求有所降低，特別是以下幾項重要指標。

· C/N 模擬傳輸要求 43dB ，數字要求降到 28dB ；
· CSO 、 CTB 模擬傳輸要求 54dB ，數字要求 44dB 。

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

4 3-2 數字電視信號分析

數字電視信號除平均功率電平外，還需測試誤碼率 BER 、調制誤差率 MER 、矢量誤差率 EVM 、相位抖動(dòng)、群延時(shí)特性等。一般都應該測誤碼率 BER 、調制誤差率 MER 和星座圖。

誤碼率 BER 是誤碼的比特數與傳輸的總比特數之比。按 TR101290 標準定義為一小時(shí)傳輸少于 1 個(gè)誤碼，對于 64QAM 來(lái)說(shuō) BER ＜ 1 × 10-4 。

調制誤差率 MER 是理想符號矢量幅度的平方和除以符號誤差矢量幅度的平方和，用 dB 表示。

MER 調制誤差率是反映數字信號質(zhì)量非常重要的指標， MER 并非意味著(zhù)此信號已經(jīng)誤碼，而是表征它在尚未誤碼時(shí)的質(zhì)量。它用來(lái)早期檢測非突發(fā)性噪聲（或稱(chēng)做無(wú)用信號）的影響，如各種噪聲、失真（ CSO 、 CTB ）、交調制產(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那樣直接影響到電視信號而產(chǎn)生雪花，圖像滾動(dòng)等，但它將表征信號質(zhì)量，警告系統將出現故障。

星座圖是數字流分成 I 和 Q 兩組，經(jīng)量化，然后兩路以相位相差 90 °進(jìn)行調制，這便使信號在坐標圖上有一個(gè)相應位置，構成所謂星座圖。星座圖與 MER 有直接關(guān)系，當信號處于理想狀態(tài)沒(méi)有噪聲時(shí)，它應該在星座圖某一方框的中間；當有噪聲及其他無(wú)用信號時(shí)，其位置便產(chǎn)生偏移。根據偏移的狀態(tài)，便可分析噪聲來(lái)源。應該說(shuō)星座圖是檢測數字電視故障非常直觀(guān)的工具。

圖 3 傳輸系統測試框圖

5 測試中的幾個(gè)問(wèn)題

（ 1 ） 電平測量誤差：由于電平傳遞標準、儀器誤差、系統阻抗等原因，一般誤差為±（ 1.5 ～ 3 ） dB 。

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

（ 3 ） 數字電視信號的平均功率電平：常稱(chēng)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，測量的是功率，而且是用電平單位量度——作者建議同行統一稱(chēng)作“平均功率電平”。

（ 4 ） 數字電視系統的噪聲：應是各種噪聲、失真、交調、入侵等非有用信號之和，稱(chēng)之為無(wú)用信號。這里引入有用信號與無(wú)用信號之比的概念。

6 數字電視測試及儀器

前面講的測試項目是根據 DVB -C 標準要求提出來(lái)的，根據系統的要求，也不完全把這些項目（指標）測完，即使測量同一指標，也不一定只是用一種儀器來(lái)測試。這就要求我們根據具體情況，提出具體要求，然后研究測試方法、分析誤差、選擇合適的測試儀器。根據我國目前實(shí)際情況，應選擇數字、模擬兼容的方案。

6 -1 數字電視分析儀

（ 1 ） AT2500RQ ：兼容模擬電視，數字電視指標，并有時(shí)域測量功能，具有高精度的頻譜分析能力，可以對 QAM 信號進(jìn)行非常詳盡的分析。一般在前端或驗收時(shí)用此較高級儀器，這是當今鼎級的數字電視分析儀。

（ 2 ） 8594Q QAM 分析儀及其他測量 QAM 的儀器：一般用于研究開(kāi)發(fā)。

（ 3 ） AT2000 HM/Q 前端分析儀：用于前端監測。

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

6 -2 數字 / 模擬電視頻譜圖像場(chǎng)強分析儀——監測用，適于有線(xiàn)電視、地面電視、衛星電視

（ 1 ） PRK3CP ：模擬 / 數字電視、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 、調制誤差率 MER 、數字電視圖像功能選件。

（ 3 ） PRK4CP ：基本功能同 PRK3CDG ，增加星座圖、錯誤數據包測量、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 數字 / 模擬電視 CATV 監測分析儀——適于監測、維護、現場(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，數字平均功率電平。除不能看圖像外，模擬電視主要指標全都可測。

（ 2 ） PRX10 ： 同 PRX8+ ，增加 BER 、 MER 、星座圖。這是性?xún)r(jià)比最好，最常用的數字電視分析儀，除不能看圖像外，對數字電視、模擬電視指標全都可測。

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

7 數字電視儀器的必備配置

對于數字電視來(lái)說(shuō)，可以按前述的測試項目逐個(gè)來(lái)配置儀器。然而對目前各有線(xiàn)臺或傳輸中心來(lái)說(shuō)進(jìn)展并不一樣。只有根據自身情況來(lái)定，有的可以逐項指標的儀器都配齊，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 ，它不僅可以測到數字電視指標，而且可以看到數字電視圖像。特別要說(shuō)明的是 PRK4CP 能輸出標準解碼后的碼流，可用碼流分析儀進(jìn)行碼流分析，應該說(shuō)這個(gè)系統的主要項目都可以測試了。在用戶(hù)端則可以用 PRX10 或 PRX8+ 、 860DSP 。最好是采用 PRX10 ，它對模擬電視、數字電視的技術(shù)指標全都能測試。 860DSP 指標較前兩種高，但價(jià)格也較高些。 PRX8+ 較 PRX10 少測 BER 、 MER 、星座圖。

當然， PRX10 也可在前端使用?？梢赃@樣說(shuō)，一個(gè)有線(xiàn)臺只要傳播數字電視，至少要一臺 PRX10 。

圖 4 數字電視儀器的必備配置示意圖

8 結束語(yǔ)

限于篇幅有限，本文對于數字電視參數測試理論探討較為簡(jiǎn)潔，但已給出數字電視測試較清晰的輪廓，可供讀者參考。