256QAM調制方式在江蘇互動電視系統中的應用

趙 轅

江蘇省廣電有線信息網絡股份有限公司 江蘇 南京 210000

前言

隨著江蘇省互動電視用戶的不斷增多，特別是高清互動電視用戶的不斷增多，擺在我們面前的一個問題就是IPQAM資源不足的問題。要解決這一問題，增加新設備是一條解決方案，但這需要進行較大的資金方面的投入。現在江蘇省互動電視的IPQAM設備都是使用的64QAM的調試方式，如果能夠把IPQAM的調試方式升級到256QAM調制，將會極大的提升IPQAM的資源利用率，同時也可以減少資金投入，降低成本，提升互動電視的競爭力。

QAM調制技術

QAM調制既是正交調制，是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調幅，利用這種已調信號的頻譜在同一帶寬內的正交性，實現兩路并行的數字信息的傳輸。該調制方式通常有二進制QAM(4QAM)、四進制QAM(l6QAM)、八進制QAM(64QAM)、十六進制QAM(256QAM)。

目前在江蘇互動電視網絡中，QAM調制技術主要是使用在IPQAM設備上。IPQAM是互動電視業務下行通道的關鍵設備，IPQAM提供IP網絡與CATV網絡之間的邊緣網關功能。

上圖是互動電視網絡的結構圖，上行方面，用戶機頂盒的點播請求進過HFC、門戶與信令網絡把點播請求發送到前端機房，下行方面，前端機房收到點播請求后，把對應的節目數據流經過IP網絡傳輸到IPQAM上，然后IPQAM對接收到節目數據，進行節目映射、復用、調制、上變頻及網絡抖動處理后，發送到HFC網絡，再傳送帶用戶家中的機頂盒上。

通過IPQAM的千兆光口接收到IP包后，由設備總處理器對信號進行檢測，每個IP地址和UDP端口號對應無誤后，然后完成相應的解包過程，將信號恢復成TS流格式，然后進行系統時鐘的校驗，完成PCR的重定位后，信號流進入設備緩沖器，緩沖處理后進行PSI表值的修正，以保證多個節目流的信息完整和確保調制信號的標準性，然后進行TS流的載波調制，最后完成上變頻過程。

QAM調制在IPQAM中起到帶寬拓寬的作用。互動電視規劃一個頻點基頻帶寬是8MHZ，進過64QAM調制后，一個頻點的理想帶寬可以擴展到38.8MHZ，如果使用256QAM調制，一個頻點的理想帶寬可以擴展到50.9MHZ，具體的參數見下表。

調制方式信道帶寬信號碼率(sym/sec)理想傳輸速率(b/s)實際傳輸速率(b/s)64-QAM8MHz6.875M38.8M36M256-QAM8MHz6.875M50.9M48M

目前江蘇互動電視一個標清節目流的大小為3.75M，沒有進過QAM調制的頻點只能傳輸2個標清節目流，進過64QAM調制后的一個頻點可以至少傳輸8個標清節目流，如果改為256QAM調制，那么一個頻點至少可以傳輸11個標清節目流。按照目前一塊IPQAM板卡8個頻點，一臺IPQAM滿配6塊板卡計算，一臺IPQAM改為256QAM調制之后，將可以新增支持用戶144個，按照10%的并發計算，一臺QAM可以新增支持用戶1440戶，這對IPQAM資源來說是一個極大的利用，可以在不增加邊緣調制器設備資金投入的基礎上，滿足了目前互動電視的發展需求。

256QAM調制實現的條件及可行性

由于目前江蘇省互動電視在網用戶已經達到了650萬，要想實現從64QAM調制到256QAM調制的過渡，安全播出是最需要注意的事情，在過渡的過程中，一定要保證用戶能夠安全收看高質量的互動電視。要做到這一點，有3個條件一定要具備。

(1)要求有線HFC網的質量要比較好，各項技術指標符合行業標準。同64QAM相比較，256QAM對HFC網絡的要求更高，在用戶接收端：64QAM的MER要求高于25，而256QAM的MEP要求高于32，同時BER要小于10的負四次方。

(2)有線數字電視前端的QAM調制設備可靠性要高、技術指標要好，不同調制方式下的射頻輸出指標不應有大的變化。

(3)終端接收的高清機頂盒本身要工作穩定、質量可靠，要有3C認證，具備64QAM與256QAM的自動識別能力。

對于上述的要求，目前省互動電視都能夠滿足。

(1)目前整個江蘇省的有線網絡都在整改之中，整改好的網絡質量已經得到很大提高。以南京為例，現在南京的CMTS下行已經使用了256QAM調制技術，一直運行良好，所以IPQAM的調制改為256QAM，在網絡質量方面不會存在太多的問題。

(2)現在江蘇互動電視在網運行的IPQAM廠家及型號主要有思科RFGW-1、哈雷NSG9000-6G、Arris Apex3000、數碼視訊10K511、永新視博nDup1000，這些廠家的IPQAM的設備都是支持256QAM調制的，這在前期的招標測試過程中已經測試通過，是可以順利實現到256QAM的平滑過渡,機頂盒方面，在技術上、質量上也不會存在問題。

除了上述條件之外，要過渡到256QAM調制，帶寬也是需要考慮的方面。目前，IPQAM使用的是一個GE口負責24個調制頻點，使用64QAM調制時，24個頻點跑滿節目流時總流量是：64*3*3.75=720M，使用256QAM調制后，24個頻點跑滿節目流時總流量是：88*3*3.75=990M，已經達到了GE口帶寬的極限。但目前江蘇互動設置的所有IPQAM分組的閾值是70%，一旦一個分組的流量超過70%，負責的技術人員就會進行調整或者擴容，這樣帶寬也將能夠滿足要求。

256QAM調制在江蘇互動電視傳輸中的應用

先期，我們已經在省前端機房進行了互動電視256QAM調制的測試，通過對不同廠家IPQAM設備和不同廠家機頂盒產品的集中測試，證明了目前256QAM調制方式的切實可行。

目前我們在南京選取了部分互動電視流量負荷較高的地區，原先流量負荷已經達到80%的分組，通過將調制方式由64QAM提升至256QAM進行傳輸，現在的流量負荷降到了60%，完全處于一個安全運行范圍，實現了系統容量性能的提升。

總結

綜上所述，可以看出目前江蘇互動電視網絡已經具備了從64QAM調制到256QAM調制過渡的條件，但要真是實現256QAM的應用，還是需要很多的工作要做。有了在正式網絡中的應用的成功，我們正著手將256QAM傳輸逐步應用到南京全部地區，再結合省內其他地市的網絡測試，從而實現全江蘇省的互動電視傳輸由64QAM調制到256QAM調制的一個平滑的過渡，在提高系統容量性能的同時，還能保證我們的安全播出，讓互動用戶欣賞到高質量的互動電視。