有线数字电视测量

一、概述

有线数字电视测量参数包括四大类：信号电平与频谱参数，调制质量参数，码流分析参数，图象质量参数。

信号电平及频谱参数主要有：信号电平、噪声电平、载噪比、噪声裕量、等价噪声劣化、带外杂散，均衡器响应，BER与Eb/N0的关系等。功率测量是调整电平并使在整个电缆分配系统中信道交调失真最小的关键。载噪比反应频带中信号与噪声的主要关系，噪声裕量反映了信道抵抗干扰及噪声的能力，等价噪声劣化表明系统性能损伤情况，带外杂散反映不同频道相互干扰的情况，均衡器响应则表明信道的线性失真情况，BER与Eb/N0的关系表明系统与理想系统之间的区别情况。频谱测试给出了RF信道质量的直观显示。

调制质量参数主要有：调制误差率、载波抑制、幅度不平衡、正交误差、相位抖动，RS解码前误码率等。其中调制误差率反映了调制的总体质量；载波抑制、幅度不平衡等反映调制中可能引起误差的主要原因；RS解码前误码率则反映了整个信道的可靠性的性能。对数字调制的直接测量是找到信号失真源头的有用工具。调制质量的估价是放在数字解调之后，自适应均衡器附近.

码流分析参数：码流分析的目的保证系统中数字数据的正确性，它是系统提供服务的基础。参数可以参考ETR290中的有关参数，码流分析仪可以方便地完成全部参数的统计、运算与测量，直接给出结果。

图象质量参数：图象质量是最终衡量系统质量的标准，因为提供给最终用户的就是图象。模拟图象参数可以参考已有的图象测量标准，数字图象质量测量一般采用主观评价，也有仪器根据人的某些主观特性进行图象的评价。

二、工程维护中主要技术指标

（一） 信号电平

信号和功率电平测量曾经是模拟电视系统的一个主题，对数字视频系统仍然是很重要的。在HFC系统中，电平测量尤其重要，因为在一根电缆上同时有许多信道在传，相邻信道间干扰会使信号质量劣化。和模拟电视相比，测量数字视频信号的平均功率更难些，因为它的RF谱是宽带的，和噪声类似的性质类似。如图：

1

在数字调制中，QAM是抑制载波的，所传输的信号中不出现载波, 所以通常把调制后的射频/中频信号称作“载波”（C），主要是为了把它和基带信号（S）作区别。因此信号电平就是指有效带宽内射频或中频信号的平均功率电平。

在时间域中，数字调制引起的幅度和相位随数据序列而变化. 由于数据通常是随机的，所以幅度和相位的变化是随机的. 峰值信号的扰动是受格式映射和滤波的控制。用成形滤波器限制精确的符号序列常常会生成比平均幅度高出很多的峰值幅度. 数字传送的峰值功率可以比平均功率高6至10dB. 为了阻止放大器的压缩以及在有线系统中引起交调干扰, 需要减小平均功率以容纳峰值功率. 这就要求电缆的运行者将数字信道的电平降至比模拟视频载波低大约10dB左右才能避免相邻频道的干扰。所以为了恰当地调整信号电平就需要测量峰值功率和平均功率.。 在数字有线系统中如同在模拟有线系统中一样，调整和保持合适的平均传输功率是个关键

DVB标准规定数字电视系统输出口 的信号电平为40～80 dBμV,经在前端机 房反复测试，不同厂家机顶盒的门限电 平略有不同，根据《济南机顶盒功能 技术规范》要求机顶盒高频头最小门 限电平小于40dB。数字调制器的输出 电平比模拟调制器的输出电平低10 dB, 模拟电视调制器的频率是按图像载波频 率设置的，数字电视调制器的频率要按 照该频道的中心频率来设置。

（二） 误码率BER

信道担负着正确传送比特的任务。但干扰和噪声有时会使接收到的比特和发送的比特不同，即发生误码。误码的数目在一个限度内，可以通过信道编码来纠错，如果超过限度就不能纠正了。BER 是错误的比特数与传送的比特总数之比。在DVB-C中规定在接收机的RS解码前（纠错前）BER必须小于10-4才能使纠错后误码率达到10-11。（对于10Mbit/s的码流，BER=10-11意味着2小时47分钟产生一个误码）。RS解码前BER=10-4是个门限点，可以称为临界BER。在门限点以上时图像质量保持与发端解码质量相同，与BER无关。在门限点以下时，最初图像出现马赛克，很快会丢失画面。

精确地测BER需要很长的时间。例如，在一个比特率为30Mb/s的数字视频码流中，若BER为1x10-8的话，每3.3秒才出现1个误比特，在平均的意义上要捕捉足够的误码来形成统计准确的BER就要好几 分钟，在低的BER时甚至要几小时。

BER只反映严重到造成误码的调 制损伤，对数字调制中细节问题仍然是 不敏感的。一个好的BER表明合适的业 务传送，一个坏的BER强调受损伤的 业务，但看不出造成问题的原因。这就 要求维护人员在排查故障时要全面的分 析原因。建议使用专门测试数字信号指 标的仪器来分析、排查故障，例如机房 测试用的860DSP。

2

（三） 调制误差率MER

我们己经知道在利用数字电视传送视频时，因为有自适应均衡和FEC所具有的纠错能力，信号中即使有噪声和干扰，图像的质量并不受影响，除非已经造成不能纠正的误码。所以BER的测试不能揭露数字调制所受到的损伤。为此直接测量基带数字调制的质量，定量地量度调制的差错,可以让有线系统的运行人员得以评估信源被自适应均衡和纠错所消除的幅度失真有多大，使得在BER受它影响降到门限值之前就把问题解决好。 然而要定量地知道调制差错还须依赖于正确地恢复所传送的比特.。如果通过纠错知道了正确的数据比特，以它作基准，就可以再现数字调制使载波相位和幅度的实际变化。我们将数字解调恢复的完整基带数字调制信号和实际接收到的数字视频调制信号的相位和幅度相减，就可以得到我们想知道的相位和幅度误差。调制差错的值可以在许多符号上求平均获得。调制差错比（MER）是模仿基带数字调制信号的信噪比。可以认为MER是反映QAM信号综合质量因数最好的表征。MER的测试结果反映了接收机还原二进制数码的能力。虽然BER广泛地用来描述数字传送的质量因数的重要参数，但MER对传输损伤提供了定量的表示，因为它表明信道内的信噪比。

MER=10×Log(符号平均功率/误差平均功率)dB

MER是表示理想的星座图平均总的信号功率与实际收到的星座图的平均误差功率之比。另外，从MER可以分析出相位和幅度差错分量。如果是由于相位差错大引起MER低，那么差错主要是载波误差或寄生频率引起的。如果是由于幅度差错引起的MER低，那么这是放大器问题。在考虑裕量或SNR问题时，MER是非常有用的。

MER包含信号的所有类型的损伤, 例如：各种噪声、载波泄漏、I/Q幅度 不平衡、I/Q相位误差, 相位噪声等。 如果引起损伤的只是噪声, 那么MER 就等于信噪比。

MER是对数字调制信号的总体质 量描述的参数，它反映的是实际信号 与理想信号之间的偏离程度。可以说 这一参数给出了信号劣化的总体情况， 是反映系统性能和决定解调性能的重 要参数。

（四） 误差矢量幅度EVM

调制差错还可以用一个线性幅度比叫做矢量幅度（EVM）表示。EVM是调制差错的幅度，归一化到符号峰值的幅度，用百分数表示。EVM是在正向误差纠正级之前测量传输信号的调制质量。EVM表明在信号上存在多少干扰和失真。它用在离开前端处，开始受网络衰落时测信号的质量。也可在用户端测信号的质量，从而保证用户的机顶盒能够有足够的裕量来解调和重建信号。EVM与MER是直接相关的。 EVM=(误差幅度的有效值/符号幅度的最大值)×100%

基带数字调制的路径通过FEC到一个数字解调分析器。数字解调分析器重现真实的基带调制轨迹并计算MER和EVM。 和BER不同，MER或EVM只要测几百个符号，时间很短。

3

（五） 均衡器

均衡器是用来对付多径的，多径还有静态多径和动态多径的区别。不连续的鬼影常出现在有大的光滑表面，如高的钢建筑的多径情况。然而，在城郊带有小山和密集树叶的区域会发生连续的多径干扰，那里一个信号可以通过多个途径到达DTV接收机。当信号从一个稍有移动的物体,如一颗树反射，而不是从一个稳定的物体如一个建筑物反射，会出现复杂的鬼影。这就需要接收机的均衡器发挥作用减小鬼影使之达到接收电平。这样复杂的鬼影有一时变的或动态的性质，多径的这种动态的性质是对均衡器的严重挑战。

DTV均衡器是一个带有不同抽头增益的抽头延迟线，常被称作横向滤波器。用它来测量发射机和接收机之间传播途径上的线性信道失真的大小，能够很好反映由于多径或发射机没有调整好造成的损伤情况。抽头能量是一个用dB表示的标量，它指明接收机均衡器中做了多大的校正。在覆盖区域不同部分或者在不同的城市间比较抽头的中值能量，可以看出由于地形或建筑物形成的多径严重程度。地形愈差（加上较低的发射HAAT），信道失真的机会越多，抽头能量比较大，这种情况是很典型的。 图1是使用860DSP进行数字信号均衡器显示的界面。均衡显示出了在QAM信号中均衡器抽头需要修正的相位和幅度失真的相对幅度。均衡器显示在确定存在的反射时是非常有用的。你可以用到故障处大概的距离。

软键在感兴趣的抽头上放上指示器，可以得到一个

到故障处的距离

图 1

4

三、技术规范附件

附件一、MER、BER测量门限

MER 前端 优良 正常值 临界值 64QAM 35dBuv 33dBuv 30dBuv MER 光节点 优良 正常值 临界值 64QAM 34dBuv 31dBuv 28dBuv MER 放大器 优良 正常值 临界值 64QAM 33dBuv 30dBuv 25dBuv MER 分支器 优良 正常值 临界值 64QAM 32dBuv 28dBuv 24dBuv MER 机顶盒 优良 正常值 临界值 64QAM 32dBuv 28dBuv 24dBuv Pro FEC BER 0.00E+00 1.00E-08 1.00E-07 Pro FEC BER 0.00E+00 1.00E-08 1.00E-07 Pro FEC BER 1.00E-09 1.00E-08 1.00E-07 Pro FEC BER 1.00E-08 1.00E-07 1.00E-06 Pro FEC BER 1.00E-08 1.00E-07 1.00E-06 Post FEC BER 0.00E+00 0.00E+00 1.00E-08 Post FEC BER 0.00E+00 0.00E+00 1.00E-08 Post FEC BER 0.00E+00 1.00E-09 1.00E-08 Post FEC BER 0.00E+00 1.00E-09 1.00E-08 Post FEC BER 0.00E+00 1.00E-08 1.00E-07 5

附件二、根据星座图的形态判断数字信号测量中的各种故障

在一个星座图图表中所有”I”和”Q” 信号可能的结合表现为网格形状，使他们容易被说明解释并使引起骚动的事物引人注目，星座图图表可想象为方框的数组，每个方框代表一个状态或符号。

在完美的数据传输情形下 每个被接收的传送码应会落在 它方框的中心点，在实际上噪 声,侵入干扰与回射会推挤传送 码离开理论的中心点移往相邻 方框的边界。

相邻方框之间的分界线称 为”判断门坎”，如果一个信号干 扰推挤一个符号跨越此门坎， 它会被错误的理解视为属于相邻 方框的符号因此照成一个错误码。 符号的干扰不足以推挤跨越门坎 则永远被理解为属于正常的。

星座图图表是一个很好的故障排除辅助工具，它可提供关于干扰的来源与种类的线索。

为BER 测量侦测并统计每个被误解的码,它是一个灵敏的指标可指出问题是由瞬间的或突然发生的噪声干扰。

典型的故障表现形式： 一、

Incoherent (Noise) Interference 不连续的噪声干扰

在实际的网络系统中，QAM 信号一直 遭受一些由马达、继电器、电力设备与分配 网络上的传输装置所产生的噪声干扰。

噪声导致所显示的符号落在星座图方框 内正常位置的周围，所以在累积一段时间长 度后统计一特定方框内所有符号的落点就 会形成如云般的形状，每个符号表示噪声干 扰些微的差异。如果有够多的噪声干扰星座 图会显示一些符号以表示超过判断门 坎形成 ”误码(bit errors)”。

6

二、Coherent Interference

连续的噪声干扰

内调制的产物、计算机定时器泛音 (harmonics)与广播的发射机都可能是连续 的噪声干扰来源，在特定方框内所显示的 符号形成明显的圆圈图形。如果有够多的 连续噪声在特定方框内所显示的符号形成 一个粗环图形，通常是由附带的噪声所产 生的失真。

三、Phase Noise 相位噪声

“Phase Noise” 相位噪声是一段期间振荡 器其相对的相位不稳定的情况，如果此振荡 器是有关于信号处理(例如本地振荡器) 这 些相位不稳定会影响在信号上，在信号 处理设备内的振荡器在设计上是只会对所 处理的信号增加非常微小的相位噪声，然 而不良的调制器或处理器可能增加非常可 观的相位噪声在信号上，结果在星座图上 显示出绕着图形中央旋转的现象。

四、Gain Compression 增益压缩

“Gain Compression” 增益压抑是在信号传 送路径上因主动原件(放大器或信号处理器) 过度驱动或不良的主动原件所导致的信号 失真，结果在星座图上显示出四个角落被 扭曲造成四边弯成如弓形的现象，而不是 正常的四方形形状。

7