余炳興-數(shù)字電視更應(yīng)該注意網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量指標(biāo)

1、數(shù)字電視更應(yīng)該注意網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量指標(biāo)浙江華衛(wèi)智能建筑技術(shù)有限公司 余炳興傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)，在經(jīng)歷了一段數(shù)字電視傳輸實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，不能用原來對待模擬電視的理念，機(jī)械地去理解有人傳說的那樣：數(shù)字電視對網(wǎng)絡(luò)的載噪比要求比模擬的要低10多dB，數(shù)字電視對網(wǎng)絡(luò)終端輸出口的電平也可低10多dB。一些原來的網(wǎng)絡(luò)傳輸模擬電視，用戶反映還可以，但用來傳輸數(shù)字電視反而出問題，圖像的“馬賽克”現(xiàn)象時常出現(xiàn)。為了適應(yīng)數(shù)字電視的推廣普及、為了將來多種業(yè)務(wù)的順利開展，我市的HFC交互式有線電視網(wǎng)絡(luò)改造被“逼上梁山”全面啟動全市網(wǎng)絡(luò)改造。 新的網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等各方面，當(dāng)然以首先滿足上行傳輸指標(biāo)的要求為主，但對下行網(wǎng)絡(luò)

2、進(jìn)一步的研究、探討，一方面能使下行的數(shù)字電視指標(biāo)得以保證，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，另一方面也能有利于上行信號的指標(biāo)進(jìn)一步提高。新網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是： 1、網(wǎng)絡(luò)的帶寬為862MHz，與原來的550MHz相比，下行信號在電纜、分支、分配器中的損耗增加了； 2、由于采用了中心分配式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要考慮盡量地縮小上行信號路由增益差，這勢必使下行信號的功率不像傳統(tǒng)的廣播式網(wǎng)絡(luò)那樣，得到較充分地利用； 3、雙向網(wǎng)絡(luò)要求光節(jié)點(diǎn)帶的用戶數(shù)在500戶左右，這使光節(jié)點(diǎn)后面的放大器級數(shù)一般都在二級以內(nèi)； 4、為了使下行信號的非線性失真不會對上行信號造成干擾，要求光節(jié)點(diǎn)、放大器輸出口的下行信號電平與上行信號電平的差值小于20

3、dB，這就是使輸出口的下行信號電平要想升高受到限制； 5、考慮到用戶家中電腦、數(shù)字機(jī)頂盒的應(yīng)用，使輸出端口數(shù)增加，為避免外界噪聲對上行信號的干擾，可能還要在用戶總輸入端加裝波段濾波器，這就使電視信號進(jìn)戶的電平要相應(yīng)提高； 6、隨著數(shù)字電視將取代模擬電視的時間臨近，新網(wǎng)絡(luò)應(yīng)考慮主要是傳送數(shù)字信號。 把新網(wǎng)絡(luò)與原來的單向傳輸網(wǎng)絡(luò)相比較后，我們還能用原來的理念去對待放大器的工作狀態(tài)嗎？現(xiàn)在我國的數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)雖沒有一個正式的文本，但在各類雜志上的眾多說法，經(jīng)常使人較難理解，且不好掌握。有資料稱：“未對有線數(shù)字電視廣播頻道的傳輸技術(shù)參數(shù)提出要求，這是考慮到一般條件下數(shù)字信號的傳輸要求比模擬信號低，因

4、此在模擬有線電視網(wǎng)過渡到數(shù)字電視時，不作頻道本身的技術(shù)要求，只提出嚴(yán)格執(zhí)行GY/Tl06-1999有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范是十分重要的技術(shù)保證?！?。摩托羅拉公司關(guān)于“不同載噪比、非線性失真（C/N、CTB）下的數(shù)字信號誤碼率”的研究成果表明（參見表1）：好的系統(tǒng)載噪比和CTB可以滿足數(shù)據(jù)無損傷傳輸?shù)囊?，用戶端的CTB劣化會嚴(yán)重影響到數(shù)字電視系統(tǒng)的指標(biāo)。針對它提供的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，我們做了如下一組實(shí)驗(yàn)，證明它是可信的，并提出自己的看法與建議。 我們的做法是：1、測試放大器時，以第二級光接收機(jī)輸出的射頻信號的各項(xiàng)指標(biāo)合格為先決條件；2、在目前的數(shù)字與模擬同時傳輸情況下，保證放大器、集線器合格的非線

5、性失真指標(biāo)的前提下，對照表1的有關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)給放大器、集線器設(shè)置不同的輸入電平，測試在這不同輸入電平下的終端載噪比、MER（調(diào)制誤差率）和數(shù)字電視的實(shí)際接收效果。 如果憑我們手頭的儀器去測量有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信號的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，即不現(xiàn)實(shí)也辦不到。因此我們作了一些變通。 1、由于電平是特定阻抗條件下在指定頻帶范圍的信號全部能量物理量。實(shí)踐中可知，64QAM信號的平均功率約高于相同帶寬上的模擬視頻信號載波6dB。所以，將64QAM信號設(shè)置在低于模擬信號（視頻載波峰值）6dB，結(jié)果會與相同帶寬內(nèi)的模擬信號的功率相同。由于載噪比是載波功率和噪聲功率之比，只要當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字電視信號電平比模擬電視信號

6、的電平低6dB時，可把模擬信號的載噪比近似看作是該網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號的載噪比；同時為了測試工作不會給網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行造成影響，特意在分前端加入一個模擬9 頻道信號，用以測量載噪比與非線性失真指標(biāo)；用該模擬信號的指標(biāo)推算（估算）網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信號的指標(biāo)。 2、用SDA5000網(wǎng)絡(luò)測試儀測試MER（調(diào)制誤差率）指標(biāo)； 3、用泰克2714頻譜儀測試C/N；CTB指標(biāo)； 4、用數(shù)字機(jī)頂盒檢驗(yàn)、觀看實(shí)際效果； 5、用分支器、衰減器模仿電纜鏈路的實(shí)際損耗。 6、按下面的電原理圖進(jìn)行測試。 本測試用的信號源及其信號源的技術(shù)指標(biāo) 分前端的信號源是第一級光接收機(jī)輸出的電信號：有模擬頻道22個和64QAM數(shù)字頻道14個（計82

7、套數(shù)字電視節(jié)目），在這里另外加上模擬9頻道的信號；后面放大器和集線器所用的信號源是第二級光接收機(jī)輸出的電信號。這兩處的信號源指標(biāo)參數(shù)經(jīng)測試如表2所示: 測試集線器輸出的指標(biāo) 當(dāng)放大器輸入電平為63dB時（經(jīng)計算，放大器內(nèi)模塊的輸出電平為89dBV），調(diào)整集線器輸入端外加的衰減器，使集線器“0 dB增益輸出端口”模擬電平分別為64 dBV；68 dBV、72 dBV、76 dBV時；用頻譜儀和SDA5000測集線器“0dB增益輸出口”的指標(biāo)如表4所示。(因集線器輸出電平64 dBV不符合2714頻譜儀輸入的最低電平要求,測到的C/N數(shù)值會低于實(shí)際值，這個點(diǎn)的該兩項(xiàng)指標(biāo)測量只供參考) 測試在不同輸

8、入電平下的放大器輸出電視信號的技術(shù)指標(biāo) 把放大器內(nèi)部的衰減器與均衡器都設(shè)置為零；調(diào)整放大器輸入口外加的衰減器，測試放大器在不同輸入電平情況下的輸出電視信號的指標(biāo)結(jié)果如表3 所示。（為保證測試電平一致性，在放大器輸出端外加衰減器，經(jīng)調(diào)節(jié)都為73dBV） 測試集線器輸出的指標(biāo) 當(dāng)放大器輸入電平為63dB時（經(jīng)計算，放大器內(nèi)模塊的輸出電平為89dBV），調(diào)整集線器輸入端外加的衰減器，使集線器“0 dB增益輸出端口”模擬電平分別為64 dBV；68 dBV、72 dBV、76 dBV時；用頻譜儀和SDA5000測集線器“0dB增益輸出口”的指標(biāo)如表4所示。(因集線器輸出電平64 dBV不符合2714頻

9、譜儀輸入的最低電平要求,測到的C/N數(shù)值會低于實(shí)際值，這個點(diǎn)的該兩項(xiàng)指標(biāo)測量只供參考) 模仿室內(nèi)電纜鏈路（衰減14dB）測試終端輸出口數(shù)字電視的指標(biāo) 在上述集線器0dB增益輸出口電平為64dBV時，調(diào)整集線器輸出口的衰減器，使分支器分支輸出口9頻道模擬信號電平為50dBV時（即集線器到機(jī)頂盒的電纜鏈路損耗為14dB，按表4測到的C/N值推算，該處的C/N估計在29.5dB左右）。測分支輸出口（即機(jī)頂盒輸入口）數(shù)字頻道的電平與MER值如表5所示（此時因電平遠(yuǎn)低于頻譜儀的最低輸入電平的要求值，故不測C/N和C/CTB指標(biāo)）： 測試集線器在不同的輸入電平情況下得終端數(shù)字電視指標(biāo) 為了測試集線器不同輸

10、入電平下，終端輸出口的數(shù)字電視的MER指標(biāo),現(xiàn)保持集線器輸出口到機(jī)頂盒電纜鏈路的14dB損耗不變,而再改變集線器的輸入電平分別為68dBV 、72 dBV 、76dBV 時,測試結(jié)果也在表 5 中所示。 從電視機(jī)監(jiān)視中證實(shí)：當(dāng)MER大于31dB時，電視畫面正常；當(dāng)MER等于31dB時，畫面偶爾會出現(xiàn)馬賽克，當(dāng)MER30時，畫面經(jīng)常有馬賽克現(xiàn)象。這和IEC國際電工委員會提供“調(diào)制誤差率30dB”的標(biāo)準(zhǔn)基本吻合。 由上面的試驗(yàn)和資料可看出： 1、 當(dāng)調(diào)制誤碼率MER大于35dB后，增加放大器或集線器輸入電平，對該指標(biāo)的改善甚微。 2、GY/T1061999中對模擬電視的載噪比的要求（43dB），對

11、數(shù)字電視來說是有較大的余量。 3、由于數(shù)字信號的頻譜結(jié)構(gòu)與模擬電視信號頻譜結(jié)構(gòu)完全不同，過去我們采用模擬電視信號分析方法就完全行不通了；因?yàn)?CTB CSO等等非線性失真的表現(xiàn)形式不會是諧波群，而表現(xiàn)的是噪聲（嚴(yán)格地講是類噪聲）頻譜。正因?yàn)榉蔷€性失真的表現(xiàn)形式發(fā)生了變化，使信號電平低造成的載噪比下降和信號電平高非線性失真造成的載噪比下降難以分辨。當(dāng)然，數(shù)字電視信號的非線性失真筆者在路無法檢測（也不知道怎么測），這里試用模擬信號的非線性失真予以類比，可以發(fā)現(xiàn)：網(wǎng)絡(luò)的非線性失真指標(biāo)好壞，對調(diào)制誤差率MER的影響比網(wǎng)絡(luò)的載噪比指標(biāo)高低對其的影響要大。就是說必須對非線性失真指標(biāo)的重要性應(yīng)引起足夠的重視

12、。 4、新網(wǎng)絡(luò)中放大器級數(shù)只有二級的情況下，放大器給網(wǎng)絡(luò)的噪聲“貢獻(xiàn)”是很少了，可以考慮適量地降低放大器的輸入電平。這樣做不僅有利于下行信號的非線性失真指標(biāo)的提高，而且減少了下行信號的非線性失真對上行信號的干擾程度。我們從表1中可以發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的非線性失真對數(shù)字電視的誤碼率BER的影響大于網(wǎng)絡(luò)載噪比對數(shù)字電視BER的影響。如果孤立地認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)載噪比的提高能改善數(shù)字信號的MER，因而去提高放大器和集線器的輸出電平，以達(dá)到提高用戶終端輸出的電平，但實(shí)際上可能正是由于工作電平的提高而帶來的非線性失真的劣化，卻反而使MER變得更壞，因?yàn)閿?shù)字電視的非線性失真是以噪聲的結(jié)果表現(xiàn)出來的。 5、只要能保證下行的載噪比符合網(wǎng)絡(luò)給定的指標(biāo)，且能留有足夠的余量，那么放大器的輸入電平，原來都設(shè)定在72dBV以上，實(shí)際上是完全可以降低一些。在860MHZ的網(wǎng)絡(luò)中，電纜及其它器件對電信號衰減量的增加，致使電纜長度明顯縮短。如果能把放大器的輸入電平降下來，同時又把放大器的增益加大，對網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、施工和費(fèi)用將帶來方便與效益。 6、集線器的輸入電平也完全可以下降35dB，集線器內(nèi)部的放大模塊增益盡量取高一些，這樣對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)戶線粗細(xì)的選擇