有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)故障原因及實(shí)例分析

開平廣播電視臺網(wǎng)絡(luò)中心 馮其安

2011年5月開平廣電完成了城區(qū)數(shù)字電視的整體轉(zhuǎn)換；由于數(shù)字電視的調(diào)制方式完全不同于模擬電視，因此在故障的表現(xiàn)形式和處理方法上都有很大的不同；模擬電視的三大指標(biāo)是C/N、CTB、CSO，而數(shù)字電視的技術(shù)指標(biāo)則有：平均功率、調(diào)制誤差率、矢量幅度誤差、誤碼率，這些技術(shù)指標(biāo)從多個角度描述數(shù)字電視信號的傳輸質(zhì)量，只有當(dāng)以上所有技術(shù)指標(biāo)都同時滿足要求時電視機(jī)上的圖像才能正常顯示。有線數(shù)字電視的復(fù)雜就體現(xiàn)在這里，特別是在模數(shù)混傳的系統(tǒng)中（還存在模擬與數(shù)字相互干擾的問題）。通過一段時間的摸索和學(xué)習(xí)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，以下分析有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)引起數(shù)字電視信號劣化的主要原因。

1.網(wǎng)絡(luò)中的非線性失真

有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)中使用大量的有源器件，而且傳輸頻道較多，在電平的處理過程中極容易產(chǎn)生非線性失真，當(dāng)非線性失真產(chǎn)物落到收視頻道就會形成干擾。對數(shù)字頻道而言，由于采用的是64QAM調(diào)制方式，一個頻道的64QAM已調(diào)信號從頻譜儀上看是在中心頻率兩側(cè)、均勻分布在限定的帶寬內(nèi)、頂部有細(xì)小幅度跳動，就像一個整體抬高的噪聲平臺。又因?yàn)樗瞧胶庹{(diào)幅，抑制掉載波，所以它沒有模擬電視信號中的圖像、伴音載波及色副載波，其能量也不像模擬電視信號那樣在譜線上呈離散簇狀群聚于圖像載頻附近，而是平均彌散于整個限定的帶寬內(nèi)，由于這個特點(diǎn)，在有線電視網(wǎng)絡(luò)中存有非線性失真的情況下，所產(chǎn)生的交互調(diào)產(chǎn)物落到數(shù)字電視頻道時，它就不再是以離散簇狀群聚于帶內(nèi)某處，而是呈白噪聲性質(zhì)，在被干擾頻道內(nèi)彌散分布，從譜線上可見到彌散著新的頻率成分，使被干擾頻道噪聲增加，劣化了C/N，引起誤碼率升高，雖然這時被干擾頻道的信號電平并沒降低，但數(shù)字電視節(jié)目將出現(xiàn)馬賽克或圖像停頓現(xiàn)象。

引起非線性失真的主要原因往往是網(wǎng)絡(luò)中的有源器件接口電平配置不當(dāng)或其性能欠佳，工作在非線性區(qū)域。在數(shù)模兼容的傳輸網(wǎng)絡(luò)中，這些產(chǎn)物可能落于數(shù)字電視頻道，或模擬電視頻道，除用頻譜儀檢測外，還可以根據(jù)模擬電視節(jié)目畫面的干擾現(xiàn)象進(jìn)行判別，一般這種情況發(fā)生在非線性失真器件以后的所有用戶的某個或某幾個頻道。

[例1]某小區(qū)中用戶反映有多套的數(shù)字電視節(jié)目有馬賽克，圖像有時會停頓。

分析與檢修：有線數(shù)字電視出現(xiàn)多套的數(shù)字電視節(jié)目有馬賽克，圖像有時會停頓的故障，說明傳輸網(wǎng)絡(luò)中與傳輸多套節(jié)目有關(guān)的器件了故障（注：數(shù)字電視多套節(jié)目通常占用1個模擬電視頻道）。用數(shù)字電視綜合分析儀實(shí)測出故障頻道的平均功率、調(diào)制誤差率、誤碼率（糾錯前10-9）和星座圖均正常，但數(shù)字電視機(jī)頂盒接收信號質(zhì)量狀態(tài)顯示的誤碼率（RS糾前）始終是在10-4的水平上，說明數(shù)字電視信號質(zhì)量確實(shí)不好。再測有馬賽克頻道中心頻點(diǎn)的頻譜，發(fā)現(xiàn)其頻譜曲線在8MHZ內(nèi)既有大幅凹陷，也有大幅凸出，屬于不正常曲線。經(jīng)檢查是前面有臺延長放大器輸出電平高達(dá)112dB V，已經(jīng)進(jìn)入非線性區(qū)了，將其調(diào)到106dB V后，頻譜曲線恢復(fù)正常，數(shù)字電視機(jī)頂盒接收信號質(zhì)量關(guān)態(tài)顯示誤碼率（RS糾前）已達(dá)到10-8的水平上，所有頻道均無馬賽克，圖像正常。

檢修小結(jié)：當(dāng)線路因某種原因造成帶內(nèi)頻譜特性變差，形成某頻點(diǎn)處的“凹陷”。則數(shù)字電視信號中的一個個數(shù)據(jù)包在此“凹陷”線路中傳輸時就很易將NIT、CAT、PAT、PMT等表或EPG信息或一些描述符過多的丟失，從而造成圖像靜止或馬賽克或收不到部分節(jié)目，此頻帶“凹陷”模擬場強(qiáng)儀大多無法看到，只是顯示該頻道的平均功率，因而會出現(xiàn)電平（平均功率）測得雖然較正常，但圖像還是有馬賽克等現(xiàn)象。

2.網(wǎng)絡(luò)阻抗失配

有線電視網(wǎng)絡(luò)中的同軸電纜及無源器件接口的特性阻抗均要求為75Ω，如果網(wǎng)絡(luò)中某處匹配不良，就會造成信號在傳輸路徑上的反射，這樣到達(dá)數(shù)字電視機(jī)頂盒的信號不只是直射波還有反射波，且兩者存在一定時間差，從載波上講直射波和反射波同時在同軸電纜中傳輸時，其幅度按矢量相加，當(dāng)兩者的時差使相位改變2∏度時兩者同相，直射波和反射波的幅度相加，當(dāng)兩者相位相差∏時，相位相反，其幅度相抵消，引起傳輸鏈路中某些點(diǎn)或區(qū)域的幅頻特性嚴(yán)重不平，當(dāng)相位相同引起幅度上凸出現(xiàn)鼓包，又有可能使放大器進(jìn)入非線性工作區(qū)域，產(chǎn)生更加有害的非線性失真，當(dāng)相位相反時又出現(xiàn)幅度下凹，引起C/N指標(biāo)變壞，這兩者均能引起數(shù)字電視傳輸碼流的誤碼率升高，從頻譜儀上則可觀察到被干擾頻道的譜線頂部不再是平坦?fàn)?，而是凸凹不平，出現(xiàn)明顯的起伏或傾斜。

另外，反射波在同頻不同相時，擾亂了QAM的正確相位，QAM調(diào)制幅度和相位均攜帶有數(shù)字信息，直射波和反射波都運(yùn)載首同一信號的碼流信息，它們以不同的相位重疊，尤其是高階的64QAM對鏈路的相位特性十分敏感，相位的準(zhǔn)確性對解調(diào)時符號的正確判定影響極大，雖然這時用戶電平基本正常或變化不大，但其誤碼率升高了，接收的圖像則出現(xiàn)馬賽克或停頓現(xiàn)象。

[例2]用戶反映有兩上數(shù)字頻道傳輸?shù)?套節(jié)目解不出來，而另外的數(shù)字頻道收看正常。

分析與檢修：數(shù)字頻道傳輸?shù)氖墙?jīng)過QAM調(diào)制的數(shù)字信號，載波的幅度與相位均攜帶了數(shù)字電視節(jié)目的信息，檢修時除測試載波電平外，還要注意傳輸網(wǎng)絡(luò)的相位特性對數(shù)字電視信號BER的影響。經(jīng)測量，發(fā)現(xiàn)該頻點(diǎn)（中心頻率283MHz）的誤差矢量EVM高達(dá)11%（正常數(shù)字頻道EVM為2%以下），星座圖不顯示。該放大器輸入電纜為鋁殼190，估計(jì)是電纜插頭接觸不良導(dǎo)致反射存在。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)插頭緊固不牢，重新做好后測量誤差矢量EVM降為1.8%，信號恢復(fù)正常。

造成電纜嚴(yán)重反射的原因還有：干線上有一長段空閑的電纜。是為一棟新樓預(yù)留的，電纜尾段閑著，沒有做匹配終端；干線分支器主輸出口空閑沒接匹配負(fù)載，而分支口給下級送信號；電纜彎曲過度、私自增加用戶盒，分配器有空接口沒有用假負(fù)載終接；個別放大器、均衡器相位特性不良。

3.模擬電視和數(shù)字電視混合傳輸

在模擬電視向數(shù)字電視過渡階段，有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)用頻分復(fù)用方式同時傳輸模擬電視信號和數(shù)字電視信號的。HFC網(wǎng)內(nèi)光設(shè)備的動態(tài)范圍遠(yuǎn)比電纜放大器小，數(shù)字電視信號的加入會引起激光器的激勵電平變高，使輸入激光器的平均功率增加，從而引起激光器的輸出波形產(chǎn)生削波，使BER值迅速升高，導(dǎo)致數(shù)字解調(diào)器瞬間失去同步。因此網(wǎng)內(nèi)頻點(diǎn)每增加一倍，光接收機(jī)和放大器的輸出電平要想應(yīng)下降3dB。

4.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或施工原因

用戶收看數(shù)字電視節(jié)目不理想，可能是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或施工原因造成，使各用戶接口的信號電平參差不齊某些支路上信號強(qiáng)，抑制了噪聲和干擾，另一些支路可能信號弱，就會使非線性失真產(chǎn)物侵入，產(chǎn)生交調(diào)、互調(diào)。這種現(xiàn)象在使用年久、器材老化的樹枝型分配網(wǎng)中比較普遍，因此必須抓緊對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級改造，以提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量。

5.結(jié)束語

數(shù)字電視技術(shù)相對模擬電視技術(shù)上是質(zhì)的飛躍，原來的模擬電視人也只有通過認(rèn)真學(xué)習(xí)，充分掌握數(shù)字電視的原理，才能夠在以后的工作中得心應(yīng)手，在崗位上更好的貢獻(xiàn)自己的力量。

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