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DVB—C数字电视的测试

国外电子测量技术 2006-07-26 00:00:00

  摘要:本文对数字电视测试进行了探讨,提出了测试方法、仪器配置方案,并对国外一些厂家数字电视一起做了评述。                  

关键词: 数字电视DVBCCATV分析仪BERMER星座图

 

DVB-C Digital CATV Measurement

Xiang Tianming

 

Abstract This paper discussed some important aspects of digital CATV and demonstrated the method of equipment configuration and testing.It also makes some constructive comments on the digital CATV equipment of some foreign factories.

 

Keywords Digital TV, DVBC, CATV analyzer, BER, MER, Constellation map.

 

1引言

我国播放数字电视的进程已出台,广电部要求沿海发达地区2005年开通数字电视,2015年全国开通数字电视,停播模拟电视。近年来不少城市都已开始试播,各广电局、广电网络传输中心、有线台都正在试验之中。数字电视相对于模拟电视来说是一个全新的概念,对于数字电视系统的测试也是一个全新的概念,我们必须按数字电视的标准,结合实际情况,去探讨它的测试方法,研制、选用新的测试系统和仪器。

 

2 DVB-C数字电视

我国的数字电视标准尚未全部确定,据说今年将会正式定稿。无论怎么说,我国数字电视选用欧洲标准为基础是无疑的了,即以DVB数字电视广播标准为基础。这个标准包括DVB-S(数字卫星电视)、DVB-C(数字电缆电视)、DVB-T(数字地面电视)。这三种数字电视都采用MPEG-2标准对视频和音频进行编码与压缩,形成传输码流TS,再经过复用、调制,而后进行传输或广播。

就调制方式来说,这三种数字电视是不同的。卫星电视采用QPSK(正交相位键控);电缆电视采用QAM(正交幅度调制);地面电视采用COFDM(编码正交平分复用)。

DVB-C数字电缆电视,也称数字有线电视,它和其他两种数字电视一样,都要对视音频进行编码和压缩。它较模拟电视的优点首先是数字传输抗干扰能力强,信噪比高,获得高质量的图像,再则由于采用数字压缩,对于一套电视节目来说,它占用的频带就较模拟电视窄的多,模拟电视一个频道可以传68套数字电视节目,整个传输网络可以达到200300套节目,而且数字电视系统便于开展数据传输等增值业务,这是数字电视传输网络前途无量的希望!

 

3 DVB-C系统测试标准

系统测试标准原则上按《DVB系统测试标准TR101290》,该标准对MPEG2 TS流的测试,卫星和电视网络传输媒介共同参数的测试,电视网络、卫星、地面、MMDS/MVDS的专门测试都给出了具体的方法和要求。TR101290建议的MPEG2 TS流测量和分析方法包括MPEG24个文件中的规定测试(ISO/IEC138184)和DVBSI文件TR101290EN300468,测试并不依赖于任何商业用解码器及芯片,而是使用MPEG2TSTD(目标解码器)的标准解码程序。

 

4测试项目

按测试内容不同,可分为图像质量分析、TS码流分析、视音指标测试及传输性能测试等。

41图像质量分析与TS码流分析

如图1所示,由图像质量分析仪产生CCITT测试序列(乒乓球、花园、火车与日历、篮球、绒线等),送到被测系统的编码器,经复用器、QAM调制器,再经过标准解调器和解码器,还原成序列图像,由图像质量分析仪比较分析,计算出一个与原序列图像差异相关的数值——图像质量率PQR。而当改变编码器的压缩码率时,可得出不同的PQR值,更加全面和准确地评估被测系统的性能。

1图像质量测试框图

对于TS码流分析,主要有码流协议、码流结构、SI表格信息分析、EPG节目指南、TR101290实时测试、码率测试、时钟PCR分析、QAM分析等。

对于EPG节目指南,由于电视节目增多,显得越来越重要。

TS码流实时测试按TR101290差错优先级分类如下:

第一优先级——可解码性差错(共6个):传输码流同步丢失(TSsyncloss);同步字节错误(Syncbyteerror);节目相关表错误(PATerror);节目映像表错误(PMTerror);连续计数错误(Continuitycounterror);节目识别表错误(PIDerror)。

第二优先级——损伤可解码性差错(共6个):传送包错误(Transporterror);节目时钟参考错误(PCRerror);节目时钟参考精度错误(PCRaccuracyerror);循环冗余检测错误(CRCerror);PTS表错误(PCRerror);条件接受错误(CATerror)。

第三优先级——不影响可解码性差错(共10个):NIT错误(NITerror);SI重复错误(SIrepetitiomerror);缓冲器错误(Buffererror);未引用PID错误(UnrererencedPID);SDT错误(SDTerror);EIT错误(EITerror); RST错误(RSTerror);TDT错误(TDTerror);空闲缓冲器错误(Emptybuffererror);数据延迟错误(Datadelayerror)。

图像质量与码流分析测试仪器:图像质量分析仪PQA300,码流分析仪AD954MTM400

42视音频指标测试

数字电视的收看,最终还是视音频信号,因此它仍然有类似模拟视音频的技术指标。

如图2所示,由电视信号发生器输出测试信号,送至被测系统,由解码器输出SDI串行数字视音频信号,再经D/A变换为模拟复合信号供作视音频测试,指标有亮色增益、亮色延时、微分增益、微分相位、多波群响应、信噪比、K因子、音频信号分析等。

在模拟电视中,常用波形显示器、矢量示波器,如1731172117411761,现在应考虑数字模拟兼容的WFM91D(手持式),WVR6011A,它们不仅可测模拟复合视音频信号,并可以测SDI串行数字视音频信号,而且是视音频分析,图像组合测试。VM700T是当今水平最高的视音频测试分析系统,可选择它众多的选件,实现数字、模拟视音频各项测试,但价格很高。


 

2视音频测试框图

43传输系统指标测量

如图3所示,由电视信号发生器输出测试信号,送至被测传输系统,在系统的输出端(前端)、用户端或分支测试端,用数字电视分析仪进行测试。

431模拟传输网络测试

数字电视的传输都是在过去的模拟传输网络上进行,大都是HFC网络。由于数字电视抗干扰能力强,因此相对于模拟传输网路来说要求要低得多,但还是应该严格测试,广电部规定的模拟传输网络指标都应该测试,但要求有所降低,特别是以下几项重要指标。

· C/N模拟传输要求43dB,数字要求降到28dB

· CSOCTB模拟传输要求54dB,数字要求44dB

一般来说,模拟传输系统合格,数字电视传输就没问题。

432数字电视信号分析

数字电视信号除平均功率电平外,还需测试误码率BER、调制误差率MER、矢量误差率EVM、相位抖动、群延时特性等。一般都应该测误码率BER、调制误差率MER和星座图。

误码率BER是误码的比特数与传输的总比特数之比。按TR101290标准定义为一小时传输少于1个误码,对于64QAM来说BER1×10-4

调制误差率MER是理想符号矢量幅度的平方和除以符号误差矢量幅度的平方和,用dB表示。

MER调制误差率是反映数字信号质量非常重要的指标,MER并非意味着此信号已经误码,而是表征它在尚未误码时的质量。它用来早期检测非突发性噪声(或称做无用信号)的影响,如各种噪声、失真(CSOCTB)、交调制产物、干扰,不仅包含幅度噪声,而且包含相位噪声。这些噪声它不象模拟信号那样直接影响到电视信号而产生雪花,图像滚动等,但它将表征信号质量,警告系统将出现故障。

星座图是数字流分成IQ两组,经量化,然后两路以相位相差90°进行调制,这便使信号在坐标图上有一个相应位置,构成所谓星座图。星座图与MER有直接关系,当信号处于理想状态没有噪声时,它应该在星座图某一方框的中间;当有噪声及其他无用信号时,其位置便产生偏移。根据偏移的状态,便可分析噪声来源。应该说星座图是检测数字电视故障非常直观的工具。


3传输系统测试框图

5测试中的几个问题

1 电平测量误差:由于电平传递标准、仪器误差、系统阻抗等原因,一般误差为±(1.53dB

2 C/N比测量:应在大信号下进行测量,一般在70dB以上。由于电平大小、小信号测量、噪声测量、仪器参数等因素,一般误差为3.5dB,甚至更大。详见本公司网站测试技术。

3 数字电视信号的平均功率电平:常称做频道功率、信道功率,这与模拟电视电平是完全不同的概念,它引入每赫功率概念,测量的是功率,而且是用电平单位量度——作者建议同行统一称作“平均功率电平”。

4 数字电视系统的噪声:应是各种噪声、失真、交调、入侵等非有用信号之和,称之为无用信号。这里引入有用信号与无用信号之比的概念。

 

6数字电视测试及仪器

前面讲的测试项目是根据DVBC标准要求提出来的,根据系统的要求,也不完全把这些项目(指标)测完,即使测量同一指标,也不一定只是用一种仪器来测试。这就要求我们根据具体情况,提出具体要求,然后研究测试方法、分析误差、选择合适的测试仪器。根据我国目前实际情况,应选择数字、模拟兼容的方案。

61数字电视分析仪

1AT2500RQ:兼容模拟电视,数字电视指标,并有时域测量功能,具有高精度的频谱分析能力,可以对QAM信号进行非常详尽的分析。一般在前端或验收时用此较高级仪器,这是当今鼎级的数字电视分析仪。

28594Q QAM分析仪及其他测量QAM的仪器:一般用于研究开发。

3AT2000 HM/Q前端分析仪:用于前端监测。

4860DSPN1776A数字电视分析仪:具有较高的指标,适用于野外。

62数字/模拟电视频谱图像场强分析仪——监测用,适于有线电视、地面电视、卫星电视

1PRK3CP:模拟/数字电视、彩色图像、频谱、电平、同步头、伴音、A/VC/N、全制式。

2PRK3CDG:基本功能与PRK3CP相同,增加误码率BER、调制误差率MER、数字电视图像功能选件。

3PRK4CP:基本功能同PRK3CDG,增加星座图、错误数据包测量、码流输入输出供码流分析,解密电视卡输入口。

4PRK7:高精度±1dB、黑白图像、频谱、同步头、伴音、A/VC/N、数字电视平均功率电平、多制式。

5MC377:同PRK7但精度±3dB42860MHz.

63数字/模拟电视CATV监测分析仪——适于监测、维护、现场使用

1PRX8+:频率、频道、频谱、频道扫描、斜度、A/VC/NCSOCTB、入侵、最大保持、最小保持,数字平均功率电平。除不能看图像外,模拟电视主要指标全都可测。

2PRX10 PRX8+,增加BERMER、星座图。这是性价比最好,最常用的数字电视分析仪,除不能看图像外,对数字电视、模拟电视指标全都可测。

3860DSP:基本平台同PRX8+,增加选件可实现QAM参数测试、双向测试、高精度频谱分析、Cable modem测试。它的精度高且显示屏大,但价格较PRX10PRX8+高。

 

7数字电视仪器的必备配置

对于数字电视来说,可以按前述的测试项目逐个来配置仪器。然而对目前各有线台或传输中心来说进展并不一样。只有根据自身情况来定,有的可以逐项指标的仪器都配齐,但有的不可行,这就要尽可能简化。

如图4所示,在前端用一个较好的PRK4CPPRK3CDGPRK3CP,它不仅可以测到数字电视指标,而且可以看到数字电视图像。特别要说明的是PRK4CP能输出标准解码后的码流,可用码流分析仪进行码流分析,应该说这个系统的主要项目都可以测试了。在用户端则可以用PRX10PRX8+860DSP。最好是采用PRX10,它对模拟电视、数字电视的技术指标全都能测试。860DSP指标较前两种高,但价格也较高些。PRX8+PRX10少测BERMER、星座图。

当然,PRX10也可在前端使用。可以这样说,一个有线台只要传播数字电视,至少要一台PRX10



4数字电视仪器的必备配置示意图

8结束语

限于篇幅有限,本文对于数字电视参数测试理论探讨较为简洁,但已给出数字电视测试较清晰的轮廓,可供读者参考。文中讲到仪器的详细资料请查看网站(www.szheg.com)产品一览。再则,在数字电视传输网络中必然有双向测试,特别是反向回路测试和模拟电视测试。Cable Modem测试的问题,如有兴趣者可参看网站(www.szheg.com)“测试技术”栏目,或直接与作者联系探讨。

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