DVB-C 数字电视的测试

2016-07-18 10:02:04来源: mwrf
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 6  8 套数字电视节目,整个传输网络可以达到 200  300 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 MPEG  2 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 MPEG  2 TS 流测量和分析方法包括 MPEG  2 第 4 个文件中的规定测试( ISO/IEC13818  4 )和 DVB -SI 文件 TR101290 和 EN300468 ,测试并不依赖于任何商业用解码器及芯片,而是使用 MPEG  2  TSTD (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。
4 -1 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。

图 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( TS  sync  loss );同步字节错误( Sync  byte  error );节目相关表错误( PAT  error );节目映像表错误( PMT  error );连续计数错误( Continuity  count  error );节目识别表错误( PID  error )。

第二优先级——损伤可解码性差错(共 6 个):传送包错误( Transport  error );节目时钟参考错误( PCR  error );节目时钟参考精度错误 (PCR  accuracy  error) ;循环冗余检测错误( CRC  error ); PTS 表错误 (PCR  error) ;条件接受错误( CAT  error )。

第三优先级——不影响可解码性差错(共 10 个): NIT 错误( NIT  error ); SI 重复错误( SI  repetitiom  error );缓冲器错误( Buffer  error );未引用 PID 错误( Unrererenced  PID ); SDT 错误( SDT  error ); EIT 错误( EIT  error ); RST 错误( RST  error ); TDT 错误( TDT  error );空闲缓冲器错误( Empty  buffer  error );数据延迟错误( Data  de  lay  error )。

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 AD954 、 MTM400 。

4 -2 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 1731 、 1721 、 1741 、 1761 ,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。

图 2 视音频测试框图

4 -3 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。

4 3-1 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 ;
· CSO 、 CTB 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。

4 3-2 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 BER < 1 × 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( CSO 、 CTB )、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 I 和 Q 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。

图 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±( 1.5 ~ 3 ) dB 。

( 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 DVB -C 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。

6 -1 数字电视分析仪

( 1 ) AT2500RQ :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。

( 2 ) 8594Q QAM 分析仪及其他测量 QAM 的仪器:一般用于研究开发。

( 3 ) AT2000 HM/Q 前端分析仪:用于前端监测。

( 4 ) 860DSP 、 N1776A 数字电视分析仪:具有较高的指标,适用于野外。

6 -2 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

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

( 2 ) PRK3CDG :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。

( 3 ) PRK4CP :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。

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

( 5 ) MC377 :同 PRK7 但精度± 3dB , 42 ~ 860MHz.

6 -3 数字 / 模拟电视 CATV 监测分析仪——适于监测、维护、现场使用

( 1 ) PRX8+ :频率、频道、频谱、频道扫描、斜度、 A/V 、 C/N 、 CSO 、 CTB 、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。

( 2 ) PRX10 : 同 PRX8+ ,增加 BER 、 MER 、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。

( 3 ) 860DSP :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 PRX10 、 PRX8+ 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 PRK4CP 或 PRK3CDG 、 PRK3CP ,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 PRX10 或 PRX8+ 、 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+ 较 PRX10 少测 BER 、 MER 、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 。

图 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。

关键字:DVB-C  数字电视

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016071816218.html
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