有線數(shù)字電視系統(tǒng)的參數(shù)及測(cè)量

1、有線數(shù)字電視系統(tǒng)的參數(shù)及測(cè)量    有線數(shù)字電視系統(tǒng)包括編解碼、復(fù)用和傳輸?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)過(guò)程涉及的技術(shù)指標(biāo)較多，其中的關(guān)鍵參數(shù)影響著數(shù)字信號(hào)質(zhì)量和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以必須對(duì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了解和測(cè)試。    有線數(shù)字電視系統(tǒng)中，模擬視音頻信號(hào)按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)抽樣、量化及壓縮編碼形成基本碼流ES，基本碼流ES是不分段的連續(xù)碼流。把基本碼流分割成段，并加上相應(yīng)的頭文件打包形成打包的基本碼流PES，PES包和包之間可以是不連續(xù)的。在傳輸時(shí)將PES包再分段打成有固定長(zhǎng)度188 B的傳送包碼流TS。TS

2、流經(jīng)系統(tǒng)復(fù)用加入PSI/SI及加密信息形成多路節(jié)目傳輸流，最后經(jīng)過(guò)64QAM調(diào)制及上變頻形成射頻信號(hào)在HFC網(wǎng)中傳輸，在用戶終端經(jīng)解碼恢復(fù)模擬音視頻信號(hào)。    在有線數(shù)字系統(tǒng)中，TS碼流參數(shù)和系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是需要了解和測(cè)試的重點(diǎn)內(nèi)容。    1 傳輸碼流參數(shù)及測(cè)試    對(duì)MPEG-2 TS流參數(shù)的測(cè)試，主要是依據(jù)“DVB系統(tǒng)測(cè)試指導(dǎo)”文件ETR290，測(cè)試并不依賴于任何商用解碼器及芯片，而使用MPEG-2 TS系統(tǒng)目標(biāo)解碼器（T-STD）的

3、標(biāo)準(zhǔn)解碼程序。    MPEG-2 TS流參數(shù)的監(jiān)測(cè)和特性分析包括TR101290測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)3級(jí)錯(cuò)誤檢測(cè)、PSI/SI信息分析、TS流語(yǔ)法分析、PCR分析及緩沖區(qū)分析等。一般采用碼流分析儀對(duì)TS流進(jìn)行檢測(cè)分析。    1.1 TR101290的3級(jí)錯(cuò)誤分析    依據(jù)DVB最新的TR101290測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)將DVB/MPEG-2 TS流的測(cè)試錯(cuò)誤指示分為3個(gè)等級(jí)，第一等級(jí)是可正確解碼所必須的幾個(gè)參數(shù)；第二等級(jí)是達(dá)到同步后可連續(xù)工作必須的參數(shù)和需要周期監(jiān)

4、測(cè)的參數(shù)；第三等級(jí)是依賴于應(yīng)用的幾個(gè)參數(shù)。    第一級(jí)共6種錯(cuò)誤，包括：同步丟失錯(cuò)誤、同步字節(jié)錯(cuò)誤、PAT錯(cuò)誤、連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤、PMT錯(cuò)誤及設(shè)置PID錯(cuò)誤。（1）傳送碼流同步丟失：連續(xù)檢測(cè)到連續(xù)5個(gè)正常同步視為同步，連續(xù)檢測(cè)到2個(gè)以上不正確同步則為同步丟失錯(cuò)誤。傳輸流失去同步，標(biāo)志著傳輸過(guò)程中會(huì)有一部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，直接影響解碼后的畫面的質(zhì)量。（2）同步字節(jié)錯(cuò)誤：同步字節(jié)值不是0X47。同步字節(jié)錯(cuò)誤和同步丟失錯(cuò)誤的區(qū)別在于同步字節(jié)錯(cuò)誤傳輸數(shù)據(jù)仍是188或204包長(zhǎng)，但同步字頭的0X47被其他數(shù)字代替。這表明傳輸?shù)牟糠謹(jǐn)?shù)據(jù)有錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致解碼器解不出信號(hào)。

5、（3）PAT錯(cuò)誤：標(biāo)識(shí)節(jié)目相關(guān)表PAT的PID為0x0000，PAT錯(cuò)誤包括標(biāo)識(shí)PAT的PID沒(méi)有至少0.5 s出現(xiàn)一次，或者PID為0x0000的包中無(wú)內(nèi)容，或者PID為0x0000的包的包頭中的加密控制段不為0。PAT丟失或被加密，則解碼器無(wú)法搜索到相應(yīng)節(jié)目；PAT超時(shí)，解碼器工作時(shí)間延長(zhǎng)。（4）連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤：TS包頭中的連續(xù)計(jì)數(shù)器是為了隨著每個(gè)具有相同PID的TS包的增加而增加，為解碼器確定正確的解碼順序。TS包頭連續(xù)計(jì)數(shù)不正確，表明當(dāng)前傳輸流有丟包、包重疊、包順序錯(cuò)現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致解碼器不能正確解碼。（5）PMT錯(cuò)誤：節(jié)目映射表PMT標(biāo)識(shí)并指示了組成每路業(yè)務(wù)的流的位置，及每路業(yè)務(wù)

6、的節(jié)目時(shí)鐘參考（PCR）字段的位置。PMT錯(cuò)誤包括標(biāo)識(shí)PMT的PID沒(méi)有達(dá)到至少0.5 s出現(xiàn)一次，或者所有包含PMT表的PID的包的包頭中的加密控制段不為0。PMT被加密，則解碼器無(wú)法搜索到相應(yīng)節(jié)目；PMT超時(shí)，影響解碼器切換節(jié)目時(shí)間。（6）設(shè)置PID錯(cuò)誤：檢查是否每一個(gè)PID都有碼流，沒(méi)有PID就不能完成該路業(yè)務(wù)的解碼。    第二級(jí)共6種錯(cuò)誤，包括：傳輸錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、PCR間隔錯(cuò)誤、PCR抖動(dòng)錯(cuò)誤、PTS錯(cuò)誤及CAT錯(cuò)誤。（1）傳輸錯(cuò)誤：TS包頭中的傳送包錯(cuò)誤指示為“1”，表示在相關(guān)的傳送包中至少有1個(gè)不可糾正的錯(cuò)誤位，只有在錯(cuò)誤被糾

7、正之后，該位才能被重新置0。而一旦有傳送包錯(cuò)，就不再?gòu)腻e(cuò)包中得出其他錯(cuò)誤指示。（2）CRC錯(cuò)誤：在PSI和SI的各種表中出現(xiàn)循環(huán)冗余檢測(cè)碼CRC出錯(cuò)，說(shuō)明這些表中的信息有錯(cuò)，這時(shí)不再?gòu)某霈F(xiàn)錯(cuò)誤的表中得出其他錯(cuò)誤信息。（3）PCR間隔錯(cuò)誤：PCR用于恢復(fù)接收端解碼本地的27 MHz系統(tǒng)時(shí)鐘，如果在沒(méi)有特別指明的情況下，PCR不連續(xù)發(fā)送時(shí)間一次超過(guò)100 ms或PCR整個(gè)發(fā)送間隔超過(guò)40 ms，則導(dǎo)致接收端時(shí)鐘抖動(dòng)或者漂移，影響畫面顯示時(shí)間。（4）PCR抖動(dòng)錯(cuò)誤：PCR的精度必須高于500 ns或PCR抖動(dòng)量不得大于±500 ns。PCR

8、抖動(dòng)過(guò)大，會(huì)影響到解碼時(shí)鐘抖動(dòng)甚至失鎖。（5）PTS錯(cuò)誤：播出時(shí)間標(biāo)記PTS重復(fù)發(fā)送時(shí)間大于70 ms，則對(duì)幀圖像正確顯示產(chǎn)生影響。PTS只有在TS未加擾時(shí)方能接收。（6）CAT錯(cuò)誤：TS包頭中的加密控制段不為0，但卻沒(méi)有相應(yīng)的PID為0x0001的條件接收表CAT，或在PID為0x0001的包中發(fā)現(xiàn)非CAT表。CAT表將指出授權(quán)管理信息EMM包的PID并控制接收機(jī)的正確接收，如果CAT表不正確，就不能正確接收。    第三級(jí)共10種錯(cuò)誤，包括：NIT錯(cuò)誤、SI重復(fù)率錯(cuò)誤、緩沖器錯(cuò)誤、非指定PID錯(cuò)誤、SDT錯(cuò)誤、EIT錯(cuò)誤、RST錯(cuò)誤、TDT

9、錯(cuò)誤、空緩沖器錯(cuò)誤及數(shù)據(jù)延遲錯(cuò)誤。第三等級(jí)錯(cuò)誤并非是TS傳輸流的致命錯(cuò)誤，但會(huì)影響一些具體應(yīng)用的正確實(shí)施。    1.2 PCR分析    盡管PCR間隔錯(cuò)誤和PCR抖動(dòng)錯(cuò)誤列在第二優(yōu)先級(jí)中，但與第一優(yōu)先級(jí)的參數(shù)有同樣重要的地位。按照GB/T 17975.1-2000第2.7.3節(jié)的規(guī)定，同一節(jié)目里兩個(gè)連續(xù)PCR的時(shí)間間隔不能超過(guò)100 ms。在數(shù)字電視廣播應(yīng)用中，PCR的時(shí)間間隔應(yīng)不大于40 ms。解碼器要能夠?qū)CR間隔在100 ms以內(nèi)的節(jié)目正確操作。

10、0;   在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中，假設(shè)在傳輸中所有參量的延遲都是一樣的，編碼器和解碼器之間的延遲是固定的，則解碼器利用接收到的PCR值，通過(guò)鎖相環(huán)PLL鎖定本地系統(tǒng)時(shí)鐘，使解碼器服從于編碼器，從而產(chǎn)生解碼與播放的同步信號(hào)。但是在實(shí)際中，如果由于時(shí)鐘的突然變化或再?gòu)?fù)用時(shí)對(duì)PCR的修改或傳輸碼率的變化或傳輸網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)等原因，改變了固定的延遲，就有可能引起已有的PCR值與實(shí)際接收到的PCR應(yīng)該具有的值之間的差異，這就是PCR的抖動(dòng)。PCR抖動(dòng)也就是PCR的不準(zhǔn)確度，是相對(duì)于平均值的偏移。平均值有時(shí)也稱為內(nèi)插值，不是真正接收到的值，而是無(wú)抖動(dòng)時(shí)的理想值。對(duì)于MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，

11、PCR抖動(dòng)量±4 ms，對(duì)于DVB標(biāo)準(zhǔn)，PCR抖動(dòng)量±500 ns（即PCR的精度必須高于500 ns）。    1.3 緩沖區(qū)（Buffer）分析    緩沖區(qū)分析用于分析系統(tǒng)和各路節(jié)目的系統(tǒng)目標(biāo)解碼器的緩沖器的存儲(chǔ)情況，其中緩沖器容量表示該緩沖器的大??；緩沖器數(shù)據(jù)量表示某時(shí)刻在緩沖器中存在的數(shù)據(jù)的百分?jǐn)?shù)；緩沖器出口速率表示不同類型的數(shù)據(jù)離開(kāi)緩沖器的速度；MPEG-2規(guī)定的緩沖器錯(cuò)誤有上溢錯(cuò)誤、下溢錯(cuò)誤、空緩沖器錯(cuò)誤及數(shù)據(jù)延遲錯(cuò)誤，描述了緩沖器出現(xiàn)的不同

12、的錯(cuò)誤的次數(shù)。    1.4 PSI/SI分析    PSI/SI分析就是分析PSI/SI各個(gè)表中的所有信息，直到最底層的描述子信息，并且需要分析從PSI/SI各個(gè)表中提取的主要參數(shù)形成的帶寬信息、節(jié)目信息、音視頻信息、EPG信息和復(fù)用結(jié)構(gòu)信息。    2 傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)參數(shù)及測(cè)試    經(jīng)過(guò)MPEG-2信源編碼和MPEG-2 TS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6

13、4QAM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。    QAM是二維調(diào)制技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用正交調(diào)幅的方式，某一星座點(diǎn)在I坐標(biāo)上的投影去調(diào)制同相載波的幅度，在Q坐標(biāo)上的投影去調(diào)制正交載波的幅度，然后將兩個(gè)調(diào)幅信號(hào)相加就是所需的調(diào)相信號(hào)。由于QAM是幅度、相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，它同時(shí)利用了載波的幅度和相位來(lái)傳遞信息比特，因此在最小距離相同的條件下，QAM星座圖中可以容納更多的星座點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)更高的頻帶利用率，但QAM會(huì)受到載波幅度失真的影響，其可靠性不如PSK。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QA

14、M中的調(diào)幅是平衡調(diào)幅，抑止了載波，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。數(shù)字頻道的存在，非線性產(chǎn)物對(duì)模擬頻道的干擾明顯比數(shù)字頻道嚴(yán)重，所以應(yīng)當(dāng)把數(shù)字64QAM信道功率配置為比模擬信道圖像載波峰值電平低至10 dB。    2.1 數(shù)字電視的信號(hào)電平及其測(cè)量方法    QAM調(diào)制的數(shù)字電視信號(hào)，沒(méi)有圖像載波電平

15、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4767 dBV（比模擬電視信號(hào)的要求低10 dB），數(shù)字相鄰頻道間最大電平差為3 dB,數(shù)字頻道與相鄰模擬頻道間最大電平差為13 dB。    測(cè)量的方法是對(duì)整個(gè)頻道進(jìn)行掃描、抽樣，由于每一個(gè)隨機(jī)抽樣點(diǎn)的功率也是隨機(jī)分布的，所以把每一個(gè)抽樣點(diǎn)的功率值取平均。這種測(cè)量功能是模擬電平測(cè)試儀器不具備的，所以不能用模擬電平表測(cè)量數(shù)字頻道電平，把結(jié)果進(jìn)行修

16、正當(dāng)作數(shù)字頻道電平，而只能用數(shù)字表測(cè)量數(shù)字頻道平均功率電平，測(cè)量時(shí)應(yīng)當(dāng)把頻率設(shè)定在該頻道的中心頻率處。    2.2 數(shù)字電視的噪聲電平及其測(cè)量方法    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。而由于數(shù)字電視的類白噪聲性質(zhì)的頻譜分布，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。    可以采用頻譜分析儀或者矢量分析儀和

17、誤比特率（BER）分析儀測(cè)量數(shù)字信號(hào)電平和數(shù)字系統(tǒng)的噪聲電平。    2.3 誤碼率及其測(cè)量方法    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)。在RS解碼前的TS流的誤碼率規(guī)定為不劣于10-4，其他參數(shù)（如載噪比、調(diào)制誤差率、噪聲容量）的限額值都是為了保證該誤碼率的。    可用偽隨機(jī)二

18、進(jìn)制序列（PRBS）發(fā)生器、帶PRBS碼流串行接口的QAM調(diào)制器、頻譜分析儀和誤比特率（BER）分析儀來(lái)測(cè)量誤碼率。    2.4 信噪比及其測(cè)量方法    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

19、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。只要滿足GY/T 106-1999有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范要求的有線網(wǎng)，在用戶端電纜信號(hào)出口處數(shù)字頻道載噪比達(dá)到31 dB以上，就可傳送64QAM信號(hào)。    可以采用適當(dāng)?shù)念l譜分析儀或者矢量分析儀測(cè)量系統(tǒng)的信噪比。    2.5 調(diào)制誤差比及其測(cè)量方法    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

20、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30 dB以上，可以采用QAM星座圖分析儀和基準(zhǔn)接收機(jī)來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)制誤差比MER。    2.6 傳輸系統(tǒng)非線性產(chǎn)物的分布和對(duì)信噪比的影響

21、0;   傳輸系統(tǒng)非線性的根源是有源設(shè)備，在頻率處理（調(diào)制、變頻）和電平處理（放大）過(guò)程中，產(chǎn)生非線性失真是必然的。傳輸系統(tǒng)非線性失真產(chǎn)生新的頻率成分，落到本頻道或其他頻道，都要成為干擾。在傳輸頻道數(shù)很多時(shí)，非線性產(chǎn)物的數(shù)量是很大的。HFC網(wǎng)中的光鏈路也會(huì)產(chǎn)生非線性，光鏈路的非線性主要產(chǎn)生于激光器。激光器的驅(qū)動(dòng)電流與輸出光功率特性上存在一個(gè)拐點(diǎn)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流小于拐點(diǎn)時(shí)，輸出光功率會(huì)急劇減小，形成光功率削波，從而產(chǎn)生大量的非線性產(chǎn)物。當(dāng)QAM信號(hào)的光調(diào)制幅度增大到與模擬調(diào)幅信號(hào)的光調(diào)制度接近時(shí)，大量的非線性產(chǎn)物產(chǎn)生，因此應(yīng)當(dāng)正確配置光發(fā)射機(jī)的射頻RF輸入電平，防止削波

22、特別是防止數(shù)字信號(hào)的削波發(fā)生。    數(shù)字頻道采用64QAM，占有8 MHz帶寬。64QAM已調(diào)波的頻譜像一個(gè)限定寬度的噪聲帶。從頻譜分析儀上看，一個(gè)頻道的64QAM已調(diào)信號(hào)，像一個(gè)抬高了的噪聲平臺(tái)，均勻分布在其中心頻率兩側(cè)，它的能量在限定帶寬內(nèi)是均勻分布的。在傳輸通道存在非線性失真的情況下，數(shù)字頻道與數(shù)字頻道之間，數(shù)字頻道與模擬頻道之間的互調(diào)、交調(diào)產(chǎn)物呈白噪聲性質(zhì)，在被干擾的頻道內(nèi)彌散分布，這等于在被干擾頻道里增加了噪聲，通常稱之為組合互調(diào)噪聲（CIN）。    數(shù)字頻道間，數(shù)字頻道與模擬頻道間的非線性產(chǎn)物，不再具有離散分布的特點(diǎn)，它以均勻分布的噪聲形式出現(xiàn)，它對(duì)被干擾頻道圖像質(zhì)量的影響以互調(diào)噪聲的方式，劣化被干擾頻道信號(hào)的信噪比。    被干擾頻道是數(shù)字頻道時(shí)，雖然該頻道的電平并沒(méi)有降低，但表現(xiàn)為圖像頻繁的馬賽克。  &#