DVB-C 数字电视的测试

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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 。