DVB—C数字电视的测试

 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。图像质量分析与TS码流分析
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。

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：
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，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。
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。

4。3传输系统指标测量
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。

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±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±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、保持、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，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、高频谱分析、Cable modem测试。它的高且显示屏大，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。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。