論數(shù)字電視信號(hào)的指標(biāo)與監(jiān)測(cè)

高凱利

(唐山有線電視網(wǎng)絡(luò)公司,河北 唐山 063000)

摘要:主要介紹了有線數(shù)字電視系統(tǒng)中的信號(hào)技術(shù)指標(biāo)和具體的監(jiān)測(cè)方法。

關(guān)鍵詞:TS碼流;QAM;監(jiān)測(cè);碼流分析儀

中圖分類(lèi)號(hào):TP202+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16723198(2009)15027001

1傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)參數(shù)

經(jīng)過(guò)MPEG-2信源編碼和MPEG-2TS傳輸流復(fù)用后生成的MPEG-2傳輸復(fù)用包經(jīng)過(guò)擾碼、RS編碼及卷積交織后,進(jìn)行64QAM調(diào)制形成中頻調(diào)制信號(hào),中頻調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)上變頻轉(zhuǎn)為射頻信號(hào)然后送入HFC網(wǎng)傳送到用戶。

數(shù)字電視和模擬電視的頻譜結(jié)構(gòu)及能量分布完全不同。由于QAM中的調(diào)幅是平衡調(diào)幅,抑制了載波,因而從頻譜分析儀上看,一個(gè)數(shù)字頻道的已調(diào)信號(hào),像一個(gè)抬高了的噪聲平臺(tái),均勻地平鋪于整個(gè)限定帶寬內(nèi)。伴音信號(hào)在MPEG-2編碼時(shí),已經(jīng)與圖像信號(hào)以包的形式復(fù)用到了一起,因而,一個(gè)數(shù)字電視頻道,不但沒(méi)有所謂圖像載波,也沒(méi)有伴音載波。

1.1數(shù)字電視的信號(hào)電平

數(shù)字電視信號(hào)沒(méi)有圖像載波電平可取,整個(gè)限定的帶寬內(nèi)是平頂?shù)?無(wú)峰值可言。所以,QAM數(shù)字頻道的電平是用被測(cè)頻道信號(hào)的平均功率來(lái)表達(dá)的,稱為數(shù)字頻道平均功率。在用戶端電纜信號(hào)系統(tǒng)出口處要求:信號(hào)電平為47dBμV-67dBμV(比模擬電視信號(hào)的要求低10dB),數(shù)字相鄰頻道間最大電平差為≤3dB,數(shù)字頻道與相鄰模擬頻道間最大電平差為≤13dB。

1.2數(shù)字電視的噪聲電平

測(cè)量模擬頻道噪聲時(shí),在模擬頻道取噪聲測(cè)試點(diǎn),只要偏離圖像載頻即可。但是數(shù)字電視的頻譜分布決定了測(cè)量數(shù)字頻道噪聲不能使用模擬頻道的測(cè)量方法。數(shù)字頻道內(nèi)有用能量也像噪聲,沒(méi)有什么特點(diǎn)把它們分開(kāi),所以測(cè)量噪聲,要到被測(cè)頻道的鄰頻道去取樣,并且這個(gè)鄰頻道應(yīng)當(dāng)是空閑的。

1.3誤碼率

數(shù)字電視信號(hào)是離散的信號(hào),接收到的數(shù)字電視信號(hào)要么是穩(wěn)定、清晰的圖像,要么就是中斷(包括馬賽克、靜幀),具有“斷崖效應(yīng)”的特點(diǎn)。信號(hào)的這種變化,只與傳輸?shù)恼`碼率有關(guān),所以把誤碼率作為衡量系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量劣變程度的最重要的指標(biāo)。

1.4信噪比

信噪比(S/N)指?jìng)鬏斝盘?hào)的平均功率與噪聲的平均功率之比。載噪比(C/N)指已調(diào)制信號(hào)的平均功率與噪聲的平均功率之比,載噪比中的已調(diào)制信號(hào)的功率包括了傳輸信號(hào)的功率和調(diào)制載波的功率。在調(diào)制傳輸系統(tǒng)中,一般采用載噪比指標(biāo);而在基帶傳輸系統(tǒng)中,一般采用信噪比指標(biāo)。

數(shù)字調(diào)制信號(hào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的要求主要反映在載噪比上,載噪比越大,信號(hào)質(zhì)量越好,反之信號(hào)質(zhì)量就差,模擬電視會(huì)出現(xiàn)“雪花干擾”,數(shù)字電視會(huì)出現(xiàn)馬賽克,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成圖像不連續(xù)甚至不能對(duì)圖像解碼。在有線網(wǎng)中,用戶端電纜信號(hào)出口處數(shù)字頻道載噪比達(dá)到31dB以上,就可傳送64QAM信號(hào)。

1.5調(diào)制誤差比

數(shù)字調(diào)制信號(hào)的損傷通常用星座圖來(lái)觀察。在星座圖中,噪聲呈云狀,差拍干擾呈環(huán)狀,IQ不平衡的星座圖不是正方形。調(diào)制誤差比(MER)包含了信號(hào)的所有類(lèi)型的損傷,如各種噪聲、載波泄漏、IQ幅度不平衡、IQ相位誤差、相位噪聲等。MER的測(cè)試結(jié)果反映了數(shù)字接收機(jī)還原二進(jìn)制數(shù)碼的能力,它近似于基帶信號(hào)的信噪比S/N。在用戶端電纜信號(hào)出口處調(diào)制誤差比MER要求達(dá)到30dB以上。

2數(shù)字信號(hào)的監(jiān)測(cè)

數(shù)字電視平臺(tái)節(jié)目監(jiān)測(cè)系統(tǒng)擬視音頻及數(shù)字矩陣系統(tǒng)、數(shù)字測(cè)試儀器及電視墻三個(gè)大的部分構(gòu)成。數(shù)字TS碼流經(jīng)過(guò)數(shù)字ASI矩陣系統(tǒng)切換,送入解碼器解碼還原成模擬視音頻后,送入電視墻,進(jìn)行主觀效果監(jiān)測(cè),同時(shí)可進(jìn)行與一般模擬視音頻信號(hào)相同的測(cè)試,經(jīng)ASI矩陣切換的數(shù)字TS碼流也可直接送入數(shù)字碼流分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,或者經(jīng)過(guò)錄制后,離線分析等。數(shù)字碼流經(jīng)QAM調(diào)制后輸出的RF射頻信號(hào)經(jīng)混合器混合,送入大網(wǎng)播出,同時(shí)分出1路至機(jī)頂盒接收,機(jī)頂盒輸出電視信號(hào)或者音頻廣播信號(hào)至視音頻矩陣,然后送入電視墻。同時(shí)也可進(jìn)行模擬指標(biāo)測(cè)試。從混合器再分出l路射頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字電視測(cè)試接收機(jī)處理后輸出TS流至碼流分析儀,實(shí)現(xiàn)對(duì)QAM調(diào)制后的數(shù)字信號(hào)的測(cè)試。

數(shù)字碼流監(jiān)測(cè)可以根據(jù)其來(lái)源分為:編碼器輸出TS流、數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)輸出TS流、多協(xié)議適配器輸出TS流、復(fù)用器輸出TS流、獨(dú)立加擾器輸出TS流、其它TS流及QAM調(diào)制后經(jīng)解調(diào)恢復(fù)的TS流。在本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,QAM調(diào)制后經(jīng)數(shù)字電視測(cè)試接收機(jī)解調(diào)后恢復(fù)出的TS流可直接送入數(shù)字碼流分析儀進(jìn)行數(shù)字分析;其余各種來(lái)源的TS流須經(jīng)數(shù)字矩陣的切換處理后再進(jìn)行測(cè)試。

在本系統(tǒng)中,有編碼器輸出的TS流、數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)輸出的TS流、適配器和解密器輸出的TS流、其它輸出的TS流、復(fù)用器輸出的TS流以及獨(dú)立加擾器輸出的TS流,其中復(fù)用器、獨(dú)立加擾器、解密器以及部分?jǐn)?shù)字衛(wèi)星接收機(jī)輸出為MPTS,而獨(dú)立加擾器輸出為經(jīng)過(guò)加擾加密的TS流。具體監(jiān)測(cè)方式如下:編碼器、數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、多協(xié)議適配器、音頻編碼器、復(fù)用器、獨(dú)立加擾器等設(shè)備的TS流送入數(shù)字ASI切換矩陣切選輸出。矩陣的輸出可切選至數(shù)字碼流分析儀分析,也可直接接入解碼器,用作還原AV,送至電視墻做主觀測(cè)試等;對(duì)于獨(dú)立加擾器的輸出需切換到碼流分析儀進(jìn)行分析。

對(duì)比測(cè)試原則采用溯源法,跟蹤對(duì)比測(cè)試的原則,主要體現(xiàn)在電視墻的主觀效果上。

(1)對(duì)編碼器、接收機(jī)的信號(hào)根據(jù)處理過(guò)程分成源AV信號(hào)或直接輸出AV信號(hào)、初步處理TS流信號(hào)(包括編碼輸出及數(shù)字接收機(jī)輸出TS信號(hào))、復(fù)用器復(fù)用后TS流信號(hào)和QAM調(diào)制混合后信號(hào)四種,對(duì)節(jié)目同時(shí)段對(duì)比跟蹤測(cè)試。即為源AV信號(hào)或直接輸出AV信號(hào)與后面的信號(hào)經(jīng)過(guò)還原的視音頻信號(hào)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試,體現(xiàn)在每一環(huán)節(jié)信號(hào)質(zhì)量的比較、變化、跟蹤監(jiān)測(cè)。

(2)對(duì)多協(xié)議適配器和解密器處理的節(jié)目,則是適配器直接TS信號(hào)解碼恢復(fù)AV信號(hào)、復(fù)用后解碼恢復(fù)AV信號(hào)以及機(jī)頂盒解碼AV信號(hào)對(duì)比監(jiān)測(cè)。

(3)音頻廣播信號(hào)則是源信號(hào)與機(jī)頂盒接收信號(hào),通過(guò)音箱功放進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)對(duì)比。

此方案具有以下特點(diǎn):開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),符合國(guó)家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);可靠的可控性和可管理性,健全的網(wǎng)管功能,可對(duì)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)全面的監(jiān)測(cè)和控制;靈活性強(qiáng),可根據(jù)需要靈活地設(shè)置搭配設(shè)備;可擴(kuò)展性高,可以隨著前端節(jié)目的增多而擴(kuò)展系統(tǒng)的容量;具有全面的考慮,可監(jiān)測(cè)數(shù)字平臺(tái)前端各個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)目信號(hào)。數(shù)字電視系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng),對(duì)播出質(zhì)量和穩(wěn)定性有更高的要求。本文所述節(jié)目監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是以此為目的,實(shí)現(xiàn)對(duì)播出節(jié)目的全方位監(jiān)測(cè),并體現(xiàn)了數(shù)字電視整體平移的理念。