有线数字电视系统的参数及测量

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1、有线数字电视系统的参数及测量有线数字电视系统包括编解码、复用和传输等多个环节，整个过程涉及的技术指标较多，其中的关键参数影响着数字信号质量和整个系统的稳定性，所以必须对关键技术参数进行了解和测试。有线数字电视系统中，模拟视音频信号按照 MPEG-2 标准经过抽样、量化及压缩编码形成基本码流 ES，基本 码流 ES 是不分段的连续码流。把基本 码流分割成段，并加上相应的头文件打包形成打包的基本码流 PES，PES 包和包之间可以是不连续的。在传输时将 PES 包再分段打成有固定长度 188 B 的传送包码流TS。TS 流经系 统复用加入 PSI/SI 及加密信息形成多路节目传输流，最后经过64Q

2、AM 调制及上变频形成射频信号在 HFC 网中传输，在用户终端经解码恢复模拟音视频信号。在有线数字系统中，TS 码流参数和系统传输网络 参数是需要了解和测试的重点内容。1 传输码流参数及测试对 MPEG-2 TS 流参数的测试，主要是依据 “DVB 系统测试指导”文件ETR290，测试 并不依赖于任何商用解码器及芯片，而使用 MPEG-2 TS 系统目标解码器（T-STD）的标准解码程序。MPEG-2 TS 流参数的监测和特性分析包括 TR101290 测试标准 3 级错误检测、PSI/SI 信息分析、TS 流语法分析、 PCR 分析及缓冲区分析等。一般采用码流分析仪对 TS 流进行检测分析。

3、 1.1 TR101290 的 3 级错误分析依据 DVB 最新的 TR101290 测试标准将 DVB/MPEG-2 TS 流的测试错误指示分为 3 个等级，第一等级是可正确解码所必须的几个参数；第二等级是达到同步后可连续工作必须的参数和需要周期监测的参数；第三等级是依赖于应用的几个参数。第一级共 6 种错误，包括：同步丢失错误、同步字节错误、 PAT 错误、连续计数错误、PMT 错误 及设置 PID 错误。（1）传送码流同步丢失：连续检测到连续 5 个正常同步视为同步，连续检测到 2 个以上不正确同步则为同步丢失错误。传输流失去同步，标志着传输过程中会有一部分数据丢失，直接影响解码后的画面

4、的质量。（2）同步字节错误：同步字节值不是 0X47。同步字节错误和同步丢失错误的区别在于同步字节错误传输数据仍是 188 或 204 包长，但同步字头的 0X47 被其他数字代替。这表明传输的部分数据有错误， 严重时会导致解码器解不出信号。（3）PAT 错误：标识节目相关表 PAT 的 PID 为 0x0000，PAT 错误包括标识 PAT的 PID 没有至少 0.5 s 出现一次，或者 PID 为 0x0000 的包中无内容，或者 PID为 0x0000 的包的包头中的加密控制段不为 0。PAT 丢失或被加密，则解码器无法搜索到相应节目；PAT 超时，解 码器工作时间延长。（4）连续计数错

5、误：TS 包头中的连续计数器是为了随着每个具有相同 PID 的 TS 包的增加而增加，为解码器确定正确的解码顺序。TS 包头连续计数不正确，表明当前 传输流有丢包、包重叠、包顺序错现象，会导致解码器不能正确解码。（ 5）PMT 错误：节目映射表 PMT 标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节目时钟参考（PCR）字段的位置。PMT 错误 包括标识 PMT 的 PID 没有达到至少 0.5 s 出现一次，或者所有包含 PMT 表的 PID 的包的包 头中的加密控制段不为 0。PMT 被加密，则解码器无法搜索到相应节目；PMT 超时，影响解码器切换节目时间。（6）设置 PID 错误：检查

6、是否每一个 PID 都有码流，没有 PID 就不能完成该路业务的解码。第二级共 6 种错误，包括：传输错误、 CRC 错误、PCR 间隔错误、PCR 抖动错误、PTS 错误及 CAT 错误。（1）传输错误：TS 包头中的传送包错误指示为“1”，表示在相关的传送包中至少有 1 个不可纠正的错误位，只有在错误被纠正之后，该位才能被重新置 0。而一旦有传送包错，就不再从错包中得出其他错误指示。（2）CRC 错误：在 PSI 和 SI 的各种表中出现循环冗余检测码 CRC 出错，说明这些表中的信息有错，这时不再从出现错误的表中得出其他错误信息。（3）PCR 间隔错误：PCR 用于恢复接收端解码本地的

7、27 MHz 系统时钟，如果在没有特别指明的情况下，PCR 不连续发送时间一次超过 100 ms 或 PCR 整个发送间隔超过40 ms，则导致接收端时钟 抖动或者漂移，影响画面 显示时间。（ 4）PCR 抖动错误：PCR 的精度必须高于 500 ns 或 PCR 抖动量不得大于500 ns。PCR 抖动过大，会影响到解码时钟抖动甚至失锁。（5）PTS 错误：播出时间标记 PTS 重复发送时间大于 70 ms，则对帧图像正确 显示产生影响。 PTS 只有在 TS 未加扰时方能接收。（6）CAT 错误：TS 包头 中的加密控制段不为 0，但却没有相 应的 PID 为0x0001 的条件接收表 C

8、AT，或在 PID 为 0x0001 的包中发现非 CAT 表。CAT 表将指出授权管理信息 EMM 包的 PID 并控制接收机的正确接收，如果 CAT 表不正确，就不能正确接收。第三级共 10 种错误，包括：NIT 错误、SI 重复率错误、缓冲器错误、非指定 PID错误、SDT 错误、EIT 错误、RST 错误、 TDT 错误、空缓冲器错误及数据延迟错误。第三等级错误并非是 TS 传输流的致命错误，但会影响一些具体应用的正确实施。 1.2 PCR 分析尽管 PCR 间隔错误和 PCR 抖动错误列在第二优先级中，但与第一优先级的参数有同样重要的地位。按照 GB/T 17975.1-2000 第

9、 2.7.3 节的规定，同一节目里两个连续 PCR 的时间间隔不能超过 100 ms。在数字电视广播应用中，PCR 的时间间隔应不大于 40 ms。解码 器要能够对 PCR 间隔在 100 ms 以内的节目正确操作。在 MPEG-2 标准中，假设在传输中所有参量的延迟都是一样的，编码器和解码器之间的延迟是固定的，则解码器利用接收到的 PCR 值，通过锁相环 PLL 锁定本地系统时钟，使解码器服从于编码器，从而 产生解码与播放的同步信号。但是在实际中，如果由于时钟的突然变化或再复用时对 PCR 的修改或传输码率的变化或传输网络抖动等原因，改变了固定的延迟，就有可能引起已有的 PCR 值与实际接收

10、到的 PCR 应该具有的值之间的差异，这就是 PCR 的抖动。PCR 抖动也就是 PCR 的不准确度，是相对于平均值的偏移。平均值有时也称为内插值，不是真正接收到的值，而是无抖动时的理想值。 对于 MPEG-2 标准， PCR 抖动量4 ms ，对于 DVB 标准，PCR 抖动量500 ns（即 PCR 的精度必须高于500 ns）。1.3 缓冲区（Buffer）分析缓冲区分析用于分析系统和各路节目的系统目标解码器的缓冲器的存储情况，其中缓冲器容量表示该缓冲器的大小；缓冲器数据量表示某时刻在缓冲器中存在的数据的百分数；缓冲器出口速率表示不同类型的数据离开缓冲器的速度；MPEG-2 规定的缓冲器

11、错误有上溢错误、下溢错误、空缓冲器错误及数据延迟错误，描述了缓冲器出现的不同的错误的次数。 1.4 PSI/SI 分析PSI/SI 分析就是分析 PSI/SI 各个表中的所有信息，直到最底 层的描述子信息，并且需要分析从 PSI/SI 各个表中提取的主要参数形成的带宽信息、节目信息、音视频信息、EPG 信息和复用结构信息。2 传输网络技术参数及测试经过 MPEG-2 信源编码和 MPEG-2 TS 传输流复用后生成的 MPEG-2 传输复用包经过扰码、RS 编码及卷积交织后，进行 64QAM 调制形成中频调制信号，中频调制信号经过上变频转为射频信号然后送入 HFC 网传送到用户。QAM 是二维

12、调制技术，在实现时采用正交调幅的方式，某一星座点在 I 坐标上的投影去调制同相载波的幅度，在 Q 坐标上的投影去调制正交载波的幅度，然后将两个调幅信号相加就是所需的调相信号。由于 QAM 是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下，QAM 星座图中可以容 纳更多的星座点，即可实现更高的频带利用率，但 QAM 会受到载波幅度失真的影响，其可靠性不如 PSK。数字 电视和模拟电视的频谱结构及能量分布完全不同。由于 QAM 中的调幅是平衡调幅，抑止了载波，因而从频谱分析仪上看，一个数字频道的已调信号，像一个抬高了的噪声平台，均匀地平铺于整个限定

13、带宽内。伴音信号在 MPEG-2 编码时，已经与图像信号以包的形式复用到了一起，因而，一个数字电视频道，不但没有所谓图像载波，也没有伴音载波。数字频道的存在，非线性产物对模拟频道的干扰明显比数字频道严重，所以应当把数字 64QAM 信道功率配置为比模拟信道图像载波峰值电平低至 10 dB。 2.1 数字电视的信号电平及其测量方法QAM 调制的数字电视信号，没有 图像载波电平可取，整个限定的带宽内是平顶的，无峰值可言。所以，QAM 数字频道的电平是用被测频道信号的平均功率来表达的，称为数字频道平均功率。在用户端电缆信号系统出口处要求：信号电平为 4767 dBV（比模拟电视信号的要求低 10 d

14、B），数字相邻频道间最大电平差为3 dB, 数字频道与相邻模拟频道间最大电平差为13 dB。测量的方法是对整个频道进行扫描、抽样，由于每一个随机抽样点的功率也是随机分布的，所以把每一个抽样点的功率值取平均。这种测量功能是模拟电平测试仪器不具备的，所以不能用模拟电平表测量数字频道电平，把结果进行修正当作数字频道电平，而只能用数字表测量数字频道平均功率电平，测量时应当把频率设定在该频道的中心频率处。2.2 数字电视的噪声电平及其测量方法测量模拟频道噪声时，在模拟频道取噪声测试点，只要偏离图像载频即可。而由于数字电视的类白噪声性质的频谱分布，测量数字频道噪声不能使用模拟频道的测量方法。数字频道内有用

15、能量也像噪声，没有什么特点把它们分开，所以测量噪声，要到被测频道的邻频道去取样，并且 这个邻频道应当是空闲的。可以采用频谱分析仪或者矢量分析仪和误比特率（BER）分析仪测量数字信号电平和数字系统的噪声电平。2.3 误码率及其测量方法 数字电视信号是离散的信号，接收到的数字电视信号要么是稳定、清晰的图像，要么就是中断（包括马赛克、静帧），具有 “断崖效应”的特点。信号的 这种变化，只与传输的误码率有关，所以把误码率作为衡量系统信号质量劣变程度的最重要的指标。在 RS 解码前的 TS 流的误码率规定为不劣于 10-4，其他参数（如载噪比、调制误差率、噪声容量）的限额值都是为了保证该误码率的。可用伪

16、随机二进制序列（PRBS）发生器、 带 PRBS 码流串行接口的 QAM 调制器、频谱分析仪和误比特率（BER ）分析仪来测量误码率。2.4 信噪比及其测量方法信噪比 S/N 指传输信号的平均功率与噪声的平均功率之比。载噪比 C/N 指已调制信号的平均功率与噪声的平均功率之比，载噪比中的已调制信号的功率包括了传输信号的功率和调制载波的功率。在调制传输系统中，一般采用载噪比指标；而在基带传输系统中，一般采用信噪比指标。数字调制信号对网络参数的要求主要反映在载噪比上，载噪比越大，信号质量越好，反之信号质量就差，模拟电视会出现“雪花干扰”，数字 电视会出现马赛克，严重时会造成图像不连续甚至不能对图像解码。只要满足 GY/T 106-1999有线电视广播系统技术规范要求的有线网，在用户端电缆信号出口处数字频道载噪比达到 31 dB 以上，就可 传送 64QAM 信号。可以采用适当的频谱分析仪或者矢量分析仪测量系统的信噪比。2.5 调制误差比及其测量方法 数字调制信号的