數字電視實踐中若干問題之思考

魯業頻，任玲芝，蔣全勝

（巢湖學院電子科學系，安徽 巢湖 238000）

1 模擬與數字電視信號主要傳輸差異

在國內，傳統的模擬電視圖像信號采用殘留邊帶調幅制（AM-VSB），伴音信號采用調頻制，在8MHz帶寬內傳輸。因此，模擬電視信號的能量主要集中在載頻附近，實踐中可認為對載頻的測量結果代表信號在頻道內的電平值。而數字電視則是若干路信號（一般4～7套節目）經過各自的壓縮程序后，再經過時分復用技術合成為一路碼流，調制在一個頻點上，在8 MHz帶寬內傳輸。不管采用何種形式的傳輸，數字電視的調制類似于抑制載波的雙邊帶調制，即數字電視已調波的能量均勻地分布在8 MHz帶寬內，實踐中對其電平的測量結果類似于被抬高了的白噪聲電平。同時，高質量、多功能接收也是數字電視最基本的特征之一[1]。

2 實踐中的若干問題

由于數字電視信號組成與模擬信號迥然不同，其故障形式也較為特殊。如當信號質量下降時，模擬電視可能出現雪花點噪聲，還可勉強收看，但數字電視會出現馬賽克或靜幀，不能收看。這是因為模擬信號質量劣變是漸變的，而數字電視信號劣變則是突變的，即峭壁效應[2-3]。

2.1 節目搜索可能存在的問題

依據數字電視碼流形成的機理，接收端在接收某一套節目的順序是，首先調諧到某一頻點上，然后通過解復用由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包含節目的頻道調諧參數、頻率、符號率、FEC外碼/內碼、調制方式等網絡信息。若是衛星傳輸，還包含極化方式等，便于接收機快速搜索。PMT表包含需要解碼的視音頻和數據等。為了用戶或測試的需要，有線接收機一般設置為在輸入頻點值下的手動搜索、在一定頻率范圍內的全頻段搜索和僅在給定主頻點下的快速（自動）搜索3種節目搜索法。其中快速搜索就是搜索默認頻點即主頻點下的NIT和SDT-acual/other流，從中提取節目信息并生成節目列表。當收看節目時，到節目列表所在頻點搜索PAT和PMT獲得節目參數，以顯示收看。

主頻點包含整個網絡信息的NIT，很多機頂盒廠商根據運營商（機卡捆綁）要求而設定，一般在315 MHz，411MHz或419MHz上，符號率均為6 875 ksymbol/s（千符號/秒），64QAM調制方式等相關參數設置在機頂盒中。目前有的地市級運營商提供2個主頻點，一個帶有升級的NIT，一個帶有正常的NIT，其他內容一致。如果主頻點節目流出現問題，如前端復用器或調制器出現故障，或是機頂盒死機，用戶若采用最常用的快速（自動）搜索將找不到NIT而收不到節目。一個典型的例子是：當機頂盒死機時，會造成不自動搜索節目時還可收看幾套節目，而搜臺后一套節目也看不到的現象。因為死機后機頂盒鎖不住主頻點，找不到NIT，也就找不到節目了；當用戶不搜索節目時，可以用機頂盒內儲存的NIT找到主頻點下的PAT和PMT，進而找到相應視音頻信號。解決上述問題的辦法是重新開機，因為EPG至少需要NIT，SDT，EIT和TDT信息，若前端未發EPG信息也會造成上述情況，但這種情況極少。

2.2 有線數字電視故障特點[4]

目前各地開通的有線數字電視與模擬電視都是兼容傳輸的。模擬與數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態范圍。實踐中為減少非線性失真，數字信號低于模擬電平10 dB左右。因為若數字信號電平過高，系統的非線性指標（二次差拍CSO、三次差拍CTB）將變差，失真產物落在數字頻道中，使數字信號誤碼率變大，可使調諧器瞬間失去同步，同步丟失是接收端的第一級錯誤，直接導致馬賽克或靜幀（或黑屏）。且在HFC網中，光設備的動態范圍遠比放大器小，減小激光器的削波失真是不二選擇。實踐證明，光發射機輸入電平過高、光接收機和放大器輸出電平過高，會使失真指標下降，是導致成片有線數字電視用戶出現靜像或馬賽克的主因。換言之，同等功率的模擬和數字信號，其數字信號能覆蓋較大的不失真距離。實踐證明，有線數字電視信號的失真指標應≥40 dB。實踐中還有一個值得注意的現象，進入用戶的信號終端可能只有一個，但許多用戶需要將信號直接與75Ω的多根電纜相連接，不用標準的分配器，或是忽視了對分支分配器輸出端的接假負載。這種自作聰明的做法容易造成阻抗失配，或網絡系統局部阻抗失配，產生多徑效應。模擬信號接收對相位噪聲不敏感，但64QAM有線數字電視是調幅調相信號，多徑效應接收對相位失真敏感，可能造成某頻點甚至部分頻點的信號凹陷（用碼流分析儀搜索不到相應的頻點），產生碼間干擾而影響相對應的頻道數字信號的正確解碼，不能收看。實踐中還發現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目的問題，結果都是徒勞。因為多徑產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突變在數字信號接收中最常見，應引起足夠的重視。如雙絞線充當同軸電纜，電纜屏蔽層的損傷、緊壓在電纜上的接頭產生局部縫隙、接頭螺絲扣縫量較大、傳輸線上接頭過多、網絡設置、器件老化等因素，都會降低屏蔽性能，增加了噪聲的入侵。

2.3 衛星數字電視接收中易出現的問題

數字信號傳輸采用不同頻譜效率（如1～10 bit·s-1·Hz-1甚至更高）的調制方式，QPSK衛星調制方式最大頻譜效率為 2 bit·s-1·Hz-1，64QAM 的有線數字電視調制方式最大頻譜效率為6 bit·s-1·Hz-1。鑒于傳輸的可靠性差別較大，要達到相同的傳輸可靠性時，對系統調制誤差比（MER），載噪比（C/N）等指標的要求均不相同，無法采用MER，C/N等指標對其可靠性進行橫向比較。衛星數字電視信號接收電平（信號質量）的失真指標應大于等于30 dBμV。

在接收中若全部頻道都無信號，在天線架設正確的前提下，可能是死機，或是天線、視頻線沒有接好，重新檢查接線并重新開機。如故障依舊，檢查接收機；如果某個頻道出現抖動、馬賽克等現象，說明衛星信號受干擾嚴重；若所有頻道出現天線抖動、馬賽克，可能是信號較弱，說明接收機調諧解調、信道解碼和信源解碼等還是正常的。值得一提的是，市場上絕大多數衛星數字接收機已經將有關衛星如中星9號、鑫諾3號和中星6B等衛星數字電視的參數，如輸入下行頻率、符號率和極化方式等置入接收機中，且衛星接收機的容錯率較大，無須用戶設置，只要用戶耐心細致地正確架設天線，即可在“盲掃”狀態下，搜索到相應的衛星電視節目。

3 MER與星座圖在實踐中的作用

MER為理想符號功率與（廣義）噪聲功率之比，屬于射頻參數，是基帶參數信噪比（SNR）測量的一種形式。當信號中出現的有效損傷僅是高斯噪聲時，MER與SNR值相等。可見，MER表征數字電視信號尚未誤碼時的噪聲狀態。顯然，MER減小意味著信號接近數字工作門限，表明信號到達接收機工作門限前，系統的質量已開始下降，可反映傳輸網絡的實際狀態。

星座圖是鑒別數字電視信號質量、尋找噪聲源、排除故障的有效工具[5]。盡管誤碼率（BER）是反映圖像質量的指標，但存在糾錯前、后兩個值，并不能反映網絡狀況。衛星和有線數字電視信號經過信道糾錯之后，誤碼率達到10-12的準無誤碼水平。實踐證明：有線數字電視信號劣變MER=23.4 dB，BER從10-10升到10-5。在終端滿足收視糾錯前MER≥26 dB，則前端MER≥38 dB。實踐還證明：當BER=10-10時視音頻清晰流暢，BER=10-5時視頻偶然馬賽克，當BER≥10-4時不能收看。圖1是利用SPA-11P（C）型有線數字電視碼流分析儀，在有線數字電視網絡上測試的不同MER情況下的星座圖。

3種測試情況下的頻點均為323MHz，實測數據如表1所示。

表1 依據圖1實測數據對比

圖2是利用SPA-11P（S）型衛星數字電視碼流分析儀，在“中星6B”測試的不同MER情況下的星座圖。測試頻點為下行頻率4 080 MHz，符號率27 500 ksymbol/s，FEC=3/4。實測數據如表2所示。

表2 依據圖2實測數據對比

在圖2所示的3種測試情況下，利用北京加維通訊“PBI DVR-1000型”衛星接收機收視正常，聲像清晰流暢。實踐證明：衛星數字電視信號劣變時MER=2.2 dB，且有趣的是，信號質量在50 dBμV以上時，而實測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評價的標準不一致。在信道糾錯編碼方面，DVB-S除了有線數字電視的RS外編碼，還有更復雜的卷積交織內編碼等技術。換言之，DVB-S犧牲頻率利用率換來很高的糾錯能力。實踐還證明：不論是何種信道傳輸，糾錯之后，誤碼率達到10-9～10-12的準無誤碼水平，才能得到清晰流暢的聲像質量。

[1]盧英鎖.數字電視中心總編室編播網絡系統[J].電視技術，2010，34（2）：61-64.

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

[3]蔡安云，彭章平.有線數字電視機頂盒選型的幾個關鍵問題[J].電視技術，2009，33（9）：52－53.

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

[5]魯業頻，陳兆龍，任玲芝.衛星與有線數字電視信號的要點差異與檢測[J].衛星電視與寬帶多媒體，2008（14）：48-51.