魯業(yè)頻，任玲芝，蔣全勝

（巢湖學(xué)院電子科學(xué)系，安徽 巢湖 238000）

1 模擬與數(shù)字電視信號(hào)主要傳輸差異

在國(guó)內(nèi)，傳統(tǒng)的模擬電視圖像信號(hào)采用殘留邊帶調(diào)幅制（AM-VSB），伴音信號(hào)采用調(diào)頻制，在8MHz帶寬內(nèi)傳輸。因此，模擬電視信號(hào)的能量主要集中在載頻附近，實(shí)踐中可認(rèn)為對(duì)載頻的測(cè)量結(jié)果代表信號(hào)在頻道內(nèi)的電平值。而數(shù)字電視則是若干路信號(hào)（一般4～7套節(jié)目）經(jīng)過各自的壓縮程序后，再經(jīng)過時(shí)分復(fù)用技術(shù)合成為一路碼流，調(diào)制在一個(gè)頻點(diǎn)上，在8 MHz帶寬內(nèi)傳輸。不管采用何種形式的傳輸，數(shù)字電視的調(diào)制類似于抑制載波的雙邊帶調(diào)制，即數(shù)字電視已調(diào)波的能量均勻地分布在8 MHz帶寬內(nèi)，實(shí)踐中對(duì)其電平的測(cè)量結(jié)果類似于被抬高了的白噪聲電平。同時(shí)，高質(zhì)量、多功能接收也是數(shù)字電視最基本的特征之一[1]。

2 實(shí)踐中的若干問題

由于數(shù)字電視信號(hào)組成與模擬信號(hào)迥然不同，其故障形式也較為特殊。如當(dāng)信號(hào)質(zhì)量下降時(shí)，模擬電視可能出現(xiàn)雪花點(diǎn)噪聲，還可勉強(qiáng)收看，但數(shù)字電視會(huì)出現(xiàn)馬賽克或靜幀，不能收看。這是因?yàn)槟M信號(hào)質(zhì)量劣變是漸變的，而數(shù)字電視信號(hào)劣變則是突變的，即峭壁效應(yīng)[2-3]。

2.1 節(jié)目搜索可能存在的問題

依據(jù)數(shù)字電視碼流形成的機(jī)理，接收端在接收某一套節(jié)目的順序是，首先調(diào)諧到某一頻點(diǎn)上，然后通過解復(fù)用由PID濾波器濾出PID為0的PAT表，再由PAT表解出NIT表和PMT表。其中NIT包含節(jié)目的頻道調(diào)諧參數(shù)、頻率、符號(hào)率、FEC外碼/內(nèi)碼、調(diào)制方式等網(wǎng)絡(luò)信息。若是衛(wèi)星傳輸，還包含極化方式等，便于接收機(jī)快速搜索。PMT表包含需要解碼的視音頻和數(shù)據(jù)等。為了用戶或測(cè)試的需要，有線接收機(jī)一般設(shè)置為在輸入頻點(diǎn)值下的手動(dòng)搜索、在一定頻率范圍內(nèi)的全頻段搜索和僅在給定主頻點(diǎn)下的快速（自動(dòng)）搜索3種節(jié)目搜索法。其中快速搜索就是搜索默認(rèn)頻點(diǎn)即主頻點(diǎn)下的NIT和SDT-acual/other流，從中提取節(jié)目信息并生成節(jié)目列表。當(dāng)收看節(jié)目時(shí)，到節(jié)目列表所在頻點(diǎn)搜索PAT和PMT獲得節(jié)目參數(shù)，以顯示收看。

主頻點(diǎn)包含整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息的NIT，很多機(jī)頂盒廠商根據(jù)運(yùn)營(yíng)商（機(jī)卡捆綁）要求而設(shè)定，一般在315 MHz，411MHz或419MHz上，符號(hào)率均為6 875 ksymbol/s（千符號(hào)/秒），64QAM調(diào)制方式等相關(guān)參數(shù)設(shè)置在機(jī)頂盒中。目前有的地市級(jí)運(yùn)營(yíng)商提供2個(gè)主頻點(diǎn)，一個(gè)帶有升級(jí)的NIT，一個(gè)帶有正常的NIT，其他內(nèi)容一致。如果主頻點(diǎn)節(jié)目流出現(xiàn)問題，如前端復(fù)用器或調(diào)制器出現(xiàn)故障，或是機(jī)頂盒死機(jī)，用戶若采用最常用的快速（自動(dòng)）搜索將找不到NIT而收不到節(jié)目。一個(gè)典型的例子是：當(dāng)機(jī)頂盒死機(jī)時(shí)，會(huì)造成不自動(dòng)搜索節(jié)目時(shí)還可收看幾套節(jié)目，而搜臺(tái)后一套節(jié)目也看不到的現(xiàn)象。因?yàn)樗罊C(jī)后機(jī)頂盒鎖不住主頻點(diǎn)，找不到NIT，也就找不到節(jié)目了；當(dāng)用戶不搜索節(jié)目時(shí)，可以用機(jī)頂盒內(nèi)儲(chǔ)存的NIT找到主頻點(diǎn)下的PAT和PMT，進(jìn)而找到相應(yīng)視音頻信號(hào)。解決上述問題的辦法是重新開機(jī)，因?yàn)镋PG至少需要NIT，SDT，EIT和TDT信息，若前端未發(fā)EPG信息也會(huì)造成上述情況，但這種情況極少。

2.2 有線數(shù)字電視故障特點(diǎn)[4]

目前各地開通的有線數(shù)字電視與模擬電視都是兼容傳輸?shù)?。模擬與數(shù)字二者功率分布不同，前者為峰值，后者為平均值。與模擬傳輸相同，都受限于有源器件的非線性動(dòng)態(tài)范圍。實(shí)踐中為減少非線性失真，數(shù)字信號(hào)低于模擬電平10 dB左右。因?yàn)槿魯?shù)字信號(hào)電平過高，系統(tǒng)的非線性指標(biāo)（二次差拍CSO、三次差拍CTB）將變差，失真產(chǎn)物落在數(shù)字頻道中，使數(shù)字信號(hào)誤碼率變大，可使調(diào)諧器瞬間失去同步，同步丟失是接收端的第一級(jí)錯(cuò)誤，直接導(dǎo)致馬賽克或靜幀（或黑屏）。且在HFC網(wǎng)中，光設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)比放大器小，減小激光器的削波失真是不二選擇。實(shí)踐證明，光發(fā)射機(jī)輸入電平過高、光接收機(jī)和放大器輸出電平過高，會(huì)使失真指標(biāo)下降，是導(dǎo)致成片有線數(shù)字電視用戶出現(xiàn)靜像或馬賽克的主因。換言之，同等功率的模擬和數(shù)字信號(hào)，其數(shù)字信號(hào)能覆蓋較大的不失真距離。實(shí)踐證明，有線數(shù)字電視信號(hào)的失真指標(biāo)應(yīng)≥40 dB。實(shí)踐中還有一個(gè)值得注意的現(xiàn)象，進(jìn)入用戶的信號(hào)終端可能只有一個(gè)，但許多用戶需要將信號(hào)直接與75Ω的多根電纜相連接，不用標(biāo)準(zhǔn)的分配器，或是忽視了對(duì)分支分配器輸出端的接假負(fù)載。這種自作聰明的做法容易造成阻抗失配，或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)局部阻抗失配，產(chǎn)生多徑效應(yīng)。模擬信號(hào)接收對(duì)相位噪聲不敏感，但64QAM有線數(shù)字電視是調(diào)幅調(diào)相信號(hào)，多徑效應(yīng)接收對(duì)相位失真敏感，可能造成某頻點(diǎn)甚至部分頻點(diǎn)的信號(hào)凹陷（用碼流分析儀搜索不到相應(yīng)的頻點(diǎn)），產(chǎn)生碼間干擾而影響相對(duì)應(yīng)的頻道數(shù)字信號(hào)的正確解碼，不能收看。實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)有的用戶購買有線電視放大器試圖解決收看不到某些頻道節(jié)目的問題，結(jié)果都是徒勞。因?yàn)槎鄰疆a(chǎn)生的碼間干擾是不能依靠提高傳輸電平來消除的。電纜、分支分配器和連接器的屏蔽性能是影響收視的重要因素，這類軟故障造成的信號(hào)突變?cè)跀?shù)字信號(hào)接收中最常見，應(yīng)引起足夠的重視。如雙絞線充當(dāng)同軸電纜，電纜屏蔽層的損傷、緊壓在電纜上的接頭產(chǎn)生局部縫隙、接頭螺絲扣縫量較大、傳輸線上接頭過多、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、器件老化等因素，都會(huì)降低屏蔽性能，增加了噪聲的入侵。

2.3 衛(wèi)星數(shù)字電視接收中易出現(xiàn)的問題

數(shù)字信號(hào)傳輸采用不同頻譜效率（如1～10 bit·s-1·Hz-1甚至更高）的調(diào)制方式，QPSK衛(wèi)星調(diào)制方式最大頻譜效率為 2 bit·s-1·Hz-1，64QAM 的有線數(shù)字電視調(diào)制方式最大頻譜效率為6 bit·s-1·Hz-1。鑒于傳輸?shù)目煽啃圆顒e較大，要達(dá)到相同的傳輸可靠性時(shí)，對(duì)系統(tǒng)調(diào)制誤差比（MER），載噪比（C/N）等指標(biāo)的要求均不相同，無法采用MER，C/N等指標(biāo)對(duì)其可靠性進(jìn)行橫向比較。衛(wèi)星數(shù)字電視信號(hào)接收電平（信號(hào)質(zhì)量）的失真指標(biāo)應(yīng)大于等于30 dBμV。

在接收中若全部頻道都無信號(hào)，在天線架設(shè)正確的前提下，可能是死機(jī)，或是天線、視頻線沒有接好，重新檢查接線并重新開機(jī)。如故障依舊，檢查接收機(jī)；如果某個(gè)頻道出現(xiàn)抖動(dòng)、馬賽克等現(xiàn)象，說明衛(wèi)星信號(hào)受干擾嚴(yán)重；若所有頻道出現(xiàn)天線抖動(dòng)、馬賽克，可能是信號(hào)較弱，說明接收機(jī)調(diào)諧解調(diào)、信道解碼和信源解碼等還是正常的。值得一提的是，市場(chǎng)上絕大多數(shù)衛(wèi)星數(shù)字接收機(jī)已經(jīng)將有關(guān)衛(wèi)星如中星9號(hào)、鑫諾3號(hào)和中星6B等衛(wèi)星數(shù)字電視的參數(shù)，如輸入下行頻率、符號(hào)率和極化方式等置入接收機(jī)中，且衛(wèi)星接收機(jī)的容錯(cuò)率較大，無須用戶設(shè)置，只要用戶耐心細(xì)致地正確架設(shè)天線，即可在“盲掃”狀態(tài)下，搜索到相應(yīng)的衛(wèi)星電視節(jié)目。

3 MER與星座圖在實(shí)踐中的作用

MER為理想符號(hào)功率與（廣義）噪聲功率之比，屬于射頻參數(shù)，是基帶參數(shù)信噪比（SNR）測(cè)量的一種形式。當(dāng)信號(hào)中出現(xiàn)的有效損傷僅是高斯噪聲時(shí)，MER與SNR值相等?？梢?，MER表征數(shù)字電視信號(hào)尚未誤碼時(shí)的噪聲狀態(tài)。顯然，MER減小意味著信號(hào)接近數(shù)字工作門限，表明信號(hào)到達(dá)接收機(jī)工作門限前，系統(tǒng)的質(zhì)量已開始下降，可反映傳輸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際狀態(tài)。

星座圖是鑒別數(shù)字電視信號(hào)質(zhì)量、尋找噪聲源、排除故障的有效工具[5]。盡管誤碼率（BER）是反映圖像質(zhì)量的指標(biāo)，但存在糾錯(cuò)前、后兩個(gè)值，并不能反映網(wǎng)絡(luò)狀況。衛(wèi)星和有線數(shù)字電視信號(hào)經(jīng)過信道糾錯(cuò)之后，誤碼率達(dá)到10-12的準(zhǔn)無誤碼水平。實(shí)踐證明：有線數(shù)字電視信號(hào)劣變MER=23.4 dB，BER從10-10升到10-5。在終端滿足收視糾錯(cuò)前MER≥26 dB，則前端MER≥38 dB。實(shí)踐還證明：當(dāng)BER=10-10時(shí)視音頻清晰流暢，BER=10-5時(shí)視頻偶然馬賽克，當(dāng)BER≥10-4時(shí)不能收看。圖1是利用SPA-11P（C）型有線數(shù)字電視碼流分析儀，在有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)上測(cè)試的不同MER情況下的星座圖。

3種測(cè)試情況下的頻點(diǎn)均為323MHz，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 依據(jù)圖1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖2是利用SPA-11P（S）型衛(wèi)星數(shù)字電視碼流分析儀，在“中星6B”測(cè)試的不同MER情況下的星座圖。測(cè)試頻點(diǎn)為下行頻率4 080 MHz，符號(hào)率27 500 ksymbol/s，F(xiàn)EC=3/4。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 依據(jù)圖2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

在圖2所示的3種測(cè)試情況下，利用北京加維通訊“PBI DVR-1000型”衛(wèi)星接收機(jī)收視正常，聲像清晰流暢。實(shí)踐證明：衛(wèi)星數(shù)字電視信號(hào)劣變時(shí)MER=2.2 dB，且有趣的是，信號(hào)質(zhì)量在50 dBμV以上時(shí)，而實(shí)測(cè)MER很少有超過10 dB，BER很少超過9 dB。可見，不同傳輸信道，MER，BER和SNR評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不一致。在信道糾錯(cuò)編碼方面，DVB-S除了有線數(shù)字電視的RS外編碼，還有更復(fù)雜的卷積交織內(nèi)編碼等技術(shù)。換言之，DVB-S犧牲頻率利用率換來很高的糾錯(cuò)能力。實(shí)踐還證明：不論是何種信道傳輸，糾錯(cuò)之后，誤碼率達(dá)到10-9～10-12的準(zhǔn)無誤碼水平，才能得到清晰流暢的聲像質(zhì)量。

[1]盧英鎖.數(shù)字電視中心總編室編播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2010，34（2）：61-64.

[2]李偉.數(shù)字電視常見故障解析[J].電視技術(shù)，2009，33（9）：39.

[3]蔡安云，彭章平.有線數(shù)字電視機(jī)頂盒選型的幾個(gè)關(guān)鍵問題[J].電視技術(shù)，2009，33（9）：52－53.

[4]楊偉.有線數(shù)字電視幾例故障的排除與分析[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2010（10）：68-69.

[5]魯業(yè)頻，陳兆龍，任玲芝.衛(wèi)星與有線數(shù)字電視信號(hào)的要點(diǎn)差異與檢測(cè)[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2008（14）：48-51.