有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)噪聲干擾原因與對(duì)策分析

張帆

摘 要：有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)噪聲干擾原因較多，主要干擾因素有外界電磁波侵入、網(wǎng)絡(luò)失配、有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的互調(diào)、差拍干擾以及HFC系統(tǒng)本身帶來的電路噪聲干擾。針對(duì)引起有線數(shù)字電視故障的各種噪聲干擾原因的分析，提出相應(yīng)的解決和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：有線數(shù)字電視；HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)失配；差拍干擾；電磁波

伴隨信息時(shí)代的來臨，廣播電視技術(shù)日新月異，有線數(shù)字電視發(fā)展進(jìn)程隨之迅速發(fā)展。有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)采用的是HFC網(wǎng)絡(luò)，同軸電纜分配網(wǎng)與光纖傳輸系統(tǒng)結(jié)合的寬帶傳輸技術(shù)，利用混合光纖同軸進(jìn)行寬帶數(shù)字通信。我國《有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定中明確了雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的上行頻率帶寬為5-65MHz，數(shù)字電視的下行頻率帶寬為110-1000MHz。實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，影響有線數(shù)字電視傳輸?shù)囊蛩赜泻芏?，例如噪聲和反射，?duì)噪聲干擾的因素主要有外界電磁波侵入干擾，網(wǎng)絡(luò)失配，有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的互調(diào)、差拍干擾，以及HFC系統(tǒng)本身帶來的電路噪聲干擾。因此針對(duì)噪聲干擾因素作出相應(yīng)的解決對(duì)策是一項(xiàng)重要工作任務(wù)。

1 外界電磁波侵入與解決措施

有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)中，HFC光纖傳輸系統(tǒng)能夠?qū)闺姶挪ㄔ肼暩蓴_，一般情況下各種電磁波噪聲對(duì)光纖中傳送的數(shù)字電視信號(hào)無法產(chǎn)生干擾，但HFC同軸電纜分配網(wǎng)對(duì)抗電磁波噪聲干擾的能力較弱，外來的電磁波一般都是通過同軸電纜分配網(wǎng)對(duì)有線數(shù)字電視信號(hào)造成不同程度的噪聲干擾。同一地域環(huán)境中存在的電磁波多而雜，有許多不同用途的網(wǎng)絡(luò)：軍用、警用、民用、電力、通信、無線廣播電視等等。這些電磁波之間雖然互相干擾，但是功率較小或離有線電視網(wǎng)距離較遠(yuǎn)的電磁波不會(huì)對(duì)HFC網(wǎng)造成太大干擾。例如：衛(wèi)星信號(hào)、微波功率??；軍用、航空、鐵路等一般距離有線數(shù)字電視網(wǎng)較遠(yuǎn)，并且其無線電通信網(wǎng)信號(hào)傳播區(qū)域?。浑娏鬏斁€路與有線電視網(wǎng)絡(luò)布線基本平行，電力線頻率較低，大多數(shù)線間距離較大，因此這些線路對(duì)有線電視信號(hào)影響較小。有線電視網(wǎng)絡(luò)的主要干擾源是移動(dòng)通信發(fā)射塔，其360度全向發(fā)射且信號(hào)功率大，移動(dòng)通信使用的頻率與有線電視傳輸頻率相近，因此對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成較為明顯的全方位干擾。另外移動(dòng)通信的信號(hào)具有較強(qiáng)的穿透能力，對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生不間斷地干擾，且低質(zhì)量的屏蔽層較難抵抗電波的穿透。有線網(wǎng)絡(luò)使用的是550MHz頻率帶寬系統(tǒng)，國家規(guī)定在這個(gè)頻率范圍內(nèi)只有12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)頻道，增補(bǔ)頻道一般在通信使用的頻帶內(nèi)，極易受到移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的干擾。例如使用的363MHz的頻點(diǎn)傳輸?shù)娜繑?shù)字電視節(jié)目會(huì)受到移動(dòng)通信系統(tǒng)很強(qiáng)的干擾。各種干擾會(huì)導(dǎo)致部分節(jié)目出現(xiàn)馬賽克、死機(jī)甚至黑屏。

客觀存在的外來干擾是很難改變，但是網(wǎng)絡(luò)材料、工藝、傳輸頻帶是內(nèi)在因素，因此可以提高自身抗干擾能力來解決這一問題。如果傳輸網(wǎng)絡(luò)的電纜使用年限較長，產(chǎn)生老化現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致電氣傳輸特性變差，阻抗特性也會(huì)隨之發(fā)生變化使網(wǎng)絡(luò)傳輸電平下降；其次傳輸網(wǎng)絡(luò)的電纜被人為損壞或者界面氧化、外皮破裂等情況都會(huì)降低其屏蔽干擾的能效，因而抵御外界電磁波的侵入能力弱，從而產(chǎn)生不同程度的噪聲干擾?；诖朔N情況分析，首先我們必須提高傳輸網(wǎng)絡(luò)材料的質(zhì)量，使用屏蔽系數(shù)高的電纜能有效防止外界電磁波侵入；第二網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，可以盡量延伸數(shù)字電視信號(hào)的光纖傳輸，縮短同軸電纜傳輸，降低外界電磁波的侵入干擾；第三提高有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)施工工藝，合理規(guī)劃安排有線數(shù)字電視的頻點(diǎn)，在選擇線路以及 線路安裝時(shí)盡量回避電磁波，在條件允許的情況下新建時(shí)可采取暗線加金屬套管等方法，以達(dá)到有效抑制和克服外界電磁波對(duì)數(shù)字電視信號(hào)的侵入噪聲干擾的目的。

2 網(wǎng)絡(luò)失配造成的相位噪聲干擾及對(duì)策

有線數(shù)字電視信號(hào)較多采用的是QAM調(diào)制方式，載波的幅度和相位都攜帶信息，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失配產(chǎn)生反射，則會(huì)引起多徑效應(yīng)，或者有線數(shù)字電視信號(hào)附近有同頻信號(hào)，會(huì)對(duì)有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的相位特性產(chǎn)生不同程度的影響。

網(wǎng)絡(luò)失配時(shí)產(chǎn)生信號(hào)反射，使到達(dá)機(jī)頂盒的信號(hào)不僅僅從直接路徑傳來，還有從反射路徑傳來，直接路徑和反射路徑存在時(shí)間差，從載頻角度出發(fā)當(dāng)兩個(gè)信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差改變1/f（f指射頻載頻頻率），相位差就會(huì)改變2π弧度，時(shí)間差即使很小也會(huì)引起很大的相位差。相位噪聲對(duì)模擬電視影響較輕，而對(duì)于數(shù)字電視的影響較為明顯。當(dāng)兩者的相位差為2π時(shí)，同相相加合成信號(hào)幅度最大；當(dāng)兩者的相位差為π時(shí)，反相相減合成信號(hào)幅度最小，時(shí)間上延時(shí)的信號(hào)與直接信號(hào)到達(dá)接收機(jī)混合在一起，不但會(huì)從幅度上影響，更會(huì)從相位上影響數(shù)字信號(hào)的正確譯碼。相位噪聲會(huì)影響數(shù)字電視信號(hào)的正確譯碼，引起數(shù)字電視部分節(jié)目有馬賽克或無法接收。

一般情況下，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)失配，造成位噪聲干擾時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)檢查電纜是否有物理損傷、接頭是否氧化進(jìn)水、干線空閑端口是否接假負(fù)載、分配器是否有空口未接假負(fù)載等，檢查完畢后，針對(duì)相應(yīng)的問題進(jìn)行維護(hù)和修理，降低網(wǎng)絡(luò)失配帶來的相位噪聲干擾。

3 HFC系統(tǒng)本身帶來的電路噪聲干擾

HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身會(huì)帶來電路噪聲干擾，有線數(shù)字電視前端是綜合性大規(guī)?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)，集成了廣播電視、計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等，不同設(shè)備的固有噪聲源對(duì)系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的影響不同，其產(chǎn)生的電磁干擾（EMI）程度不同，存在一定的差異。前端系統(tǒng)由眾多子系統(tǒng)構(gòu)成（編碼、復(fù)用、加擾、調(diào)制、CA、EPG、NVOD、SMS、數(shù)據(jù)廣播等），傳輸網(wǎng)絡(luò)中（光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光纖、光連接器、分光器、放大器、分支分配器等）設(shè)備組成復(fù)雜。都會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)噪聲。

另外，晶體振蕩器和時(shí)鐘分頻電路、開關(guān)電源、無端接電路、快速時(shí)間轉(zhuǎn)換電路A/D變換器等設(shè)備也是系統(tǒng)內(nèi)部固有噪聲源，這些設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲會(huì)使視頻、音頻信噪比下降。通過不同途徑的累加引發(fā)時(shí)基抖動(dòng)、漂移，使系統(tǒng)出口節(jié)目時(shí)鐘（PCR）指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，從而導(dǎo)致PSI/SI表格發(fā)送錯(cuò)誤、發(fā)送間隔時(shí)間產(chǎn)生時(shí)延、PCR抖動(dòng)及時(shí)延等數(shù)字電視故障。同時(shí)，數(shù)字電視前端機(jī)房安裝了各種模擬設(shè)備、數(shù)字設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備，因此前端的電磁環(huán)境特別復(fù)雜。endprint

輸出信號(hào)的非線性失真受HFC網(wǎng)絡(luò)的光發(fā)射機(jī)/光接收機(jī)的輸入信號(hào)大小的影響。因此必須控制輸入光發(fā)射機(jī)的RF電平，使工作頻帶內(nèi)的總RF功率不會(huì)導(dǎo)致激光器的削波失真，同時(shí)控制輸入光接收機(jī)的光功率，使光檢測器不致產(chǎn)生飽和失真。另外光纖的色散對(duì)長距離傳輸?shù)男盘?hào)將產(chǎn)生波形失真、組合二次差拍失真，這將導(dǎo)致數(shù)字電視信號(hào)的信噪比和MER降低，因此需要精心設(shè)計(jì)長距離光纖傳輸系統(tǒng)，必要時(shí)對(duì)光纖色散進(jìn)行補(bǔ)償。

此外，光節(jié)點(diǎn)后的放大器級(jí)數(shù)是設(shè)備產(chǎn)生熱噪聲和載噪比累積的主要原因，應(yīng)最大限度地控制它的級(jí)數(shù)。有線電視網(wǎng)絡(luò)的光節(jié)點(diǎn)后盡量不設(shè)放大器，并且應(yīng)將光節(jié)點(diǎn)向小區(qū)延伸，盡量只設(shè)1-2級(jí)放大器，選擇寬帶放大器以噪聲指標(biāo)最低、穩(wěn)定性高為標(biāo)準(zhǔn)，盡量為光節(jié)點(diǎn)降低噪聲把好第一關(guān)。

4 有線數(shù)字電視抗失真產(chǎn)物的組合互調(diào)噪聲干擾

有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)采取QAM調(diào)制方式，正交幅相調(diào)制對(duì)載波的振幅和相位進(jìn)行調(diào)制。平衡調(diào)幅使其能量均勻分布在整個(gè)帶寬內(nèi)。在傳輸頻帶存儲(chǔ)器在非線性失真的情況下，所產(chǎn)生的互調(diào)、交調(diào)產(chǎn)物就不是呈離散性的，而是呈白噪聲的性質(zhì)，在被干擾的頻道內(nèi)彌散分布，這等于在被干擾的頻道里增加了噪聲，成為組合互調(diào)噪聲C/N，使數(shù)字電視出現(xiàn)頻繁的靜幀或馬賽克現(xiàn)象，但這時(shí)的信號(hào)電平卻沒有降低。多頻道傳輸?shù)南到y(tǒng)中相關(guān)設(shè)備存在一定程度的非線性傳輸，由此會(huì)產(chǎn)生大量的非線性失真產(chǎn)物落在傳輸頻道內(nèi)，在載頻附近聚集成“簇”，對(duì)頻道造成綜合“差拍”干擾。由二次失真產(chǎn)物聚集而成的綜合互調(diào)干擾為CSO，三次失真產(chǎn)物聚集而成的綜合差拍干擾為CTB，其中CSO，CTB是有線電視網(wǎng)絡(luò)中的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，數(shù)字電視對(duì)系統(tǒng)CTB、CSO指標(biāo)的要求是54≥dB，當(dāng)數(shù)字載波電平低于非線性失真電平40dB時(shí)數(shù)字信號(hào)將出現(xiàn)靜幀或嚴(yán)重的馬賽克現(xiàn)象。當(dāng)數(shù)字載波電平高出非線性失真電平40～46dB時(shí)，數(shù)字信號(hào)在非常好和馬賽克之間，高出50dB時(shí)，信號(hào)質(zhì)量不會(huì)受其影響。網(wǎng)絡(luò)的失真指標(biāo)劣化時(shí)圖像質(zhì)量看不出逐漸劣化，由于“懸崖效應(yīng)”當(dāng)失真指標(biāo)一旦降低4個(gè)dB以下，電視畫面將立刻變?yōu)殪o幀或嚴(yán)重的馬賽克，同時(shí)由于系統(tǒng)電平升高1dB，失真指標(biāo)將劣化2dB，這樣不到4dB的失真指標(biāo)裕量意味著系統(tǒng)電平波動(dòng)上限不到2dB，因此光發(fā)射機(jī)輸入電平過高、光接收機(jī)和放大器輸出電平過高，會(huì)使失真指標(biāo)下降，從而很容易導(dǎo)致成片有線數(shù)字電視用戶出現(xiàn)收視畫面靜幀、馬賽克甚至黑屏現(xiàn)象。

合理設(shè)計(jì)CATV系統(tǒng)整體和分配指標(biāo)，提高設(shè)備和部件的設(shè)計(jì)線性是降低系統(tǒng)中的CSO和CTB非線性失真的主要途徑。具體措施如下：有線傳輸盡量使用光纖替代電纜，對(duì)較長距離的超干線或干線采用特殊技術(shù)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的CTB和CSO非線性失真指標(biāo)；選擇合適的干線放大器工作點(diǎn)，提高其線性動(dòng)態(tài)范圍；合理選擇頻道，增加并聯(lián)路數(shù)；適當(dāng)降低放大器的工作電平，以提高C/CTB和C/CSO；正確設(shè)計(jì)、選用放大器，濾除或抵消系統(tǒng)已有的非線性失真；用新技術(shù)改進(jìn)頻道設(shè)置，從主客觀上降低CSO和CTB。

5 結(jié)語

有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就像一面巨大的接收天線，空中各種復(fù)雜的電磁波的覆蓋，各種窄帶連續(xù)波、寬帶沖擊波和無線電波的干擾極易導(dǎo)致各種各樣的收視故障。有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)、維護(hù)要嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，減少系統(tǒng)故障，為雙向HFC網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)字電視服務(wù)。

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