論數字電視信號的指標與監測

摘要:主要介紹了有線(xiàn)數字電視系統中的信號技術(shù)指標和具體的監測方法。

關(guān)鍵詞:TS碼流;QAM;監測;碼流分析儀

1傳輸網(wǎng)絡(luò )技術(shù)參數

經(jīng)過(guò)MPEG-2信源編碼和MPEG-2TS傳輸流復用后生成的MPEG-2傳輸復用包經(jīng)過(guò)擾碼、RS編碼及卷積交織后，進(jìn)行64QAM調制形成中頻調制信號，中頻調制信號經(jīng)過(guò)上變頻轉為射頻信號然后送入HFC網(wǎng)傳送到用戶(hù)。

數字電視和模擬電視的頻譜結構及能量分布完全不同。由于QAM中的調幅是平衡調幅，抑制了載波，因而從頻譜分析儀上看，一個(gè)數字頻道的已調信號，像一個(gè)抬高了的噪聲平臺，均勻地平鋪于整個(gè)限定帶寬內。伴音信號在MPEG-2編碼時(shí)，已經(jīng)與圖像信號以包的形式復用到了一起，因而，一個(gè)數字電視頻道，不但沒(méi)有所謂圖像載波，也沒(méi)有伴音載波。

1.1數字電視的信號電平

數字電視信號沒(méi)有圖像載波電平可取，整個(gè)限定的帶寬內是平頂的，無(wú)峰值可言。所以，QAM數字頻道的電平是用被測頻道信號的平均功率來(lái)表達的，稱(chēng)為數字頻道平均功率。在用戶(hù)端電纜信號系統出口處要求:信號電平為47dBμV-67dBμV(比模擬電視信號的要求低10dB)，數字相鄰頻道間最大電平差為≤3dB，數字頻道與相鄰模擬頻道間最大電平差為≤13dB。

1.2數字電視的噪聲電平

測量模擬頻道噪聲時(shí)，在模擬頻道取噪聲測試點(diǎn)，只要偏離圖像載頻即可。但是數字電視的頻譜分布決定了測量數字頻道噪聲不能使用模擬頻道的測量方法。數字頻道內有用能量也像噪聲，沒(méi)有什么特點(diǎn)把它們分開(kāi)，所以測量噪聲，要到被測頻道的鄰頻道去取樣，并且這個(gè)鄰頻道應當是空閑的。

1.3誤碼率

數字電視信號是離散的信號，接收到的數字電視信號要么是穩定、清晰的圖像，要么就是中斷(包括馬賽克、靜幀)，具有“斷崖效應”的特點(diǎn)。信號的這種變化，只與傳輸的誤碼率有關(guān)，所以把誤碼率作為衡量系統信號質(zhì)量劣變程度的最重要的指標。

1.4信噪比

信噪比(S/N)指傳輸信號的平均功率與噪聲的平均功率之比。載噪比(C/N)指已調制信號的平均功率與噪聲的平均功率之比，載噪比中的已調制信號的功率包括了傳輸信號的功率和調制載波的功率。在調制傳輸系統中，一般采用載噪比指標;而在基帶傳輸系統中，一般采用信噪比指標。

數字調制信號對網(wǎng)絡(luò )參數的要求主要反映在載噪比上，載噪比越大，信號質(zhì)量越好，反之信號質(zhì)量就差，模擬電視會(huì )出現“雪花干擾”，數字電視會(huì )出現馬賽克，嚴重時(shí)會(huì )造成圖像不連續甚至不能對圖像解碼。在有線(xiàn)網(wǎng)中，用戶(hù)端電纜信號出口處數字頻道載噪比達到31dB以上，就可傳送64QAM信號。

1.5調制誤差比

數字調制信號的損傷通常用星座圖來(lái)觀(guān)察。在星座圖中，噪聲呈云狀，差拍干擾呈環(huán)狀，IQ不平衡的星座圖不是正方形。調制誤差比(MER)包含了信號的所有類(lèi)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的測試結果反映了數字接收機還原二進(jìn)制數碼的能力，它近似于基帶信號的信噪比S/N。在用戶(hù)端電纜信號出口處調制誤差比MER要求達到30dB以上。 2數字信號的監測

數字電視平臺節目監測系統擬視音頻及數字矩陣系統、數字測試儀器及電視墻三個(gè)大的部分構成。數字TS碼流經(jīng)過(guò)數字ASI矩陣系統切換，送入解碼器解碼還原成模擬視音頻后，送入電視墻，進(jìn)行主觀(guān)效果監測，同時(shí)可進(jìn)行與一般模擬視音頻信號相同的測試，經(jīng)ASI矩陣切換的數字TS碼流也可直接送入數字碼流分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，或者經(jīng)過(guò)錄制后，離線(xiàn)分析等。數字碼流經(jīng)QAM調制后輸出的RF射頻信號經(jīng)混合器混合，送入大網(wǎng)播出，同時(shí)分出1路至機頂盒接收，機頂盒輸出電視信號或者音頻廣播信號至視音頻矩陣，然后送入電視墻。同時(shí)也可進(jìn)行模擬指標測試。從混合器再分出l路射頻信號經(jīng)數字電視測試接收機處理后輸出TS流至碼流分析儀，實(shí)現對QAM調制后的數字信號的測試。

數字碼流監測可以根據其來(lái)源分為:編碼器輸出TS流、數字衛星接收機輸出TS流、多協(xié)議適配器輸出TS流、復用器輸出TS流、獨立加擾器輸出TS流、其它TS流及QAM調制后經(jīng)解調恢復的TS流。在本監測系統中，QAM調制后經(jīng)數字電視測試接收機解調后恢復出的TS流可直接送入數字碼流分析儀進(jìn)行數字分析;其余各種來(lái)源的TS流須經(jīng)數字矩陣的切換處理后再進(jìn)行測試。

在本系統中，有編碼器輸出的TS流、數字衛星接收機輸出的TS流、適配器和解密器輸出的TS流、其它輸出的TS流、復用器輸出的TS流以及獨立加擾器輸出的TS流，其中復用器、獨立加擾器、解密器以及部分數字衛星接收機輸出為MPTS，而獨立加擾器輸出為經(jīng)過(guò)加擾加密的TS流。具體監測方式如下:編碼器、數字衛星接收機、多協(xié)議適配器、音頻編碼器、復用器、獨立加擾器等設備的TS流送入數字ASI切換矩陣切選輸出。矩陣的輸出可切選至數字碼流分析儀分析，也可直接接入解碼器，用作還原AV，送至電視墻做主觀(guān)測試等;對于獨立加擾器的輸出需切換到碼流分析儀進(jìn)行分析。

對比測試原則采用溯源法，跟蹤對比測試的原則，主要體現在電視墻的主觀(guān)效果上。

(1)對編碼器、接收機的信號根據處理過(guò)程分成源AV信號或直接輸出AV信號、初步處理TS流信號(包括編碼輸出及數字接收機輸出TS信號)、復用器復用后TS流信號和QAM調制混合后信號四種，對節目同時(shí)段對比跟蹤測試。即為源AV信號或直接輸出AV信號與后面的信號經(jīng)過(guò)還原的視音頻信號進(jìn)行對比測試，體現在每一環(huán)節信號質(zhì)量的比較、變化、跟蹤監測。

(2)對多協(xié)議適配器和解密器處理的節目，則是適配器直接TS信號解碼恢復AV信號、復用后解碼恢復AV信號以及機頂盒解碼AV信號對比監測。

(3)音頻廣播信號則是源信號與機頂盒接收信號，通過(guò)音箱功放進(jìn)行監聽(tīng)對比。

此方案具有以下特點(diǎn):開(kāi)放式標準化設計，符合國家和行業(yè)的相關(guān)標準;可靠的可控性和可管理性，健全的網(wǎng)管功能，可對網(wǎng)絡(luò )、設備進(jìn)行實(shí)時(shí)全面的監測和控制;靈活性強，可根據需要靈活地設置搭配設備;可擴展性高，可以隨著(zhù)前端節目的增多而擴展系統的容量;具有全面的考慮，可監測數字平臺前端各個(gè)環(huán)節的節目信號。數字電視系統的運營(yíng)，對播出質(zhì)量和穩定性有更高的要求。本文所述節目監測系統正是以此為目的，實(shí)現對播出節目的全方位監測，并體現了數字電視整體平移的理念。