DVB-C 數(shù)字電視的測(cè)試

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。

圖 3 傳輸系統(tǒng)測(cè)試框圖

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?？梢赃@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。