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1、数字电视技术维护指标及典型故障金塔电视台有线电视中心 1数字电视技术维护指标及典型故障 一、数字电视系统框图 二、星座图详解 三、主要技术指标 四、指标解析 五、典型星座图特征现象与故障关联 六、数字电视与模拟电视兼容传输的特点差异2一、数字电视系统框图1、基带接口与同步：将信号源格式与数字结构进行匹配。帧结构应与包含 同步字节的MPEG-2传送层一致。 2、同步1翻转和随机化：将MPEG-2帧结构的同步1字节反相。为了频谱成形 ，并对数据流进行随机化处理，一般使用伪随机序列对统计特性不好的 码列进行扰码（随机化），可使输出序列中的0与1的个数大致相同，没 有长串的连续0或1，从而使码列的特性
2、与传输通道的特性相符。 3、RS编码器：对每一个已随机化的传送包进行截短的块RS编码，以产生误 码保护包。这种编码也应用于同步字节本身。根据误码保护的要求，有 线传送与卫星传送系统不同，没有使用卷积编码，而只是使用基于RS编 码的前向纠错（FEC）。 注解：（204，188） （K+2t），可以纠正t即8 个误码。 4、卷积交织器：将数据码按一定规则打乱，抵御突发噪声引起的连片数据 误码。当码流在传输中突发误码持续多个码元时，经过去交织器后，连 续误码变为离散的单个误码即可被RS解码器纠正）3一、数字电视系统框图（续） 5、字节映射到m比特符号：该单元将交织器产生的字节映射为QAM符号， 以便
3、进行调制。对64QAM的调制，是将8比特数据转换成6比特为一组的 符号。 6、差分编码：为获得旋转不变星座图，该单元应对每个符号的两个最高有 效位（MSB）进行差分编码以便获得固定90度旋转的QAM星座图。 7、基带成形：将经过差分编码的m比特符号映射为I和Q信号，在QAM调制 前对I、Q信号进行升余弦滚降平方根滤波。 8、QAM调制和中频物理接口：完成QAM调制，并将QAM已调信号连接到 CATV射频信道。CATV用的QAM调制是使用两个独立的基带波形对两 个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号 在同一带宽内频谱正交的性质实现两路并行数字信息传输，因此它兼顾 了频带及
4、功率利用率。 9、传输网络：指HFC ； 10、CATV有线电视综合解码接收机（数字机顶盒）：完成与前端相反的物 理过程。 4二、星座图详解星座图（Constellation）：图形化地显示 相应调制格式的信号（符号）幅度、相位。例 如，当比特流进入16QAM调制器时，4个比特 形成一个符号，然后这些符号就会被载波调制 到正交的I、Q平面上。当比特流进入64QAM 调制器时，则是6个比特形成一个符号，然后 这些符号就会被载波调制到正交的I、Q平面上 。符号点在I/Q平面上的位置与其调制相位、幅 度对应。2*n：n个比特代表一个符号，16、64代表 符号点的个数；5二、星座图详解（续）1、 16
5、QAM：16个符号点；4个比特代表一个符号，如： 0000、0001、0011、0111、1000、1100、1110、1111 等； 2、 64QAM：64个符号点；6个比特代表一个符号，如： 000000、000001、000011、000111、1000000、110000 、111000、111100、111110、111111等； 3、比特转化为符号的框图解析。6三、主要技术指标1、系统输出口数字调制信号的输出功率电平 2、调制误差率MER 3、误差矢量幅度EVM 4、比特误码率BER 5、载噪比C/N；噪声功率带宽内的每比特能量Eb/No 6、噪声裕量（Noise margin）
6、7、等效噪声劣化（Equivalent Noise Degradation,END） 8、射频载波的相位噪声（Phase noise） 、相位抖动（ Phase jitter）7系统输出口数字调制信号的输出功率电平1、数字频道功率电平指的是平均功率电平，而不是峰值电平。因为 射频载波被随机化的数字信号调制，使射频信号呈现为类似噪声 充满整个频谱。 2、一般而言，64QAM调制数字频道的峰值功率要比平均功率高6- 10 dB、QPSK调制数字频道的峰值功率要比平均功率高3-5dB。3、一方面要为了防止数字信号的峰值电平过高导致放大器压缩、互 调干扰及光发射机的限幅削波产生CSO、CTB等非线形产
7、物对模 拟信号的干扰而要降低数字信号的功率，另一方面又要尽量提高 数字频道的电平以增加信噪比，提高抗非线性及噪声的能力。数字频道的功率电平应比模拟电视载波电平低6-10dB为好 。 4、测量方法：1）用频谱仪Noise Marker的每Hz功率法：用每Hz带宽显示每Hz 功率的方法。数据信道功率=显示的每Hz功率+10lg（信道带宽）2）用专用测量宽带频谱功率的仪器，可直接读出数字频道功率 。 8模拟电视频道的测量9下行数字电视信号的测量10数字电视不正确的测量方式11数字电视正确的测量方式12调制误差率MER1、指平均矢量幅度与误差矢量幅度的有效值的比值，结果用dB表示2、图解说明：当接收机
8、接收信号时，在某一段时间里捕获到N个符 号（应远大于星座点数M），得到N个矢量，记录他们的实际位置 ，而该符号的理想位置是，从而可得到误差矢量，即实际位置到 理想位置的偏移。MER反映的是实际信号对理想信号位置的总体偏 移程度。 13调制误差率MER（续）3、调制误差率MER反映了在整个测量系统中对信号的所有相位、幅 度类型的损伤和劣化。例如：各种非中断性的损伤（系统噪声、 CSO、CTB、侵入噪声）、相位误差、相位噪声等造成的相位误 差及调制器IQ幅度不平衡、放大器压缩造成的幅度误差等。 4、在只考虑频道中的高斯噪声时，MER近视于基带数字调制信号的 SNR。MER的测试结果客观而准确的反映
9、了数字接收机正确还原 数字信号的能力，也可以看作为数字信号被正确还原的概率。在 考察数字电视传输系统的性能、调制信号的质量及SNR的分配时 ，MER比S/N更能说明整个系统的性能。 14调制误差率MER（续）5、关于MER的门限：基于8MHz的64QAM的MER门限值为24 dB，一旦低于此值，由于数字信号的“峭壁”效应， 图象就会从满意的效果转到马赛克现象、静帧或黑屏 。（这一点完全不同于模拟电视的图象质量逐渐下降 ）。一般应给系统输出4-6 dB的安全裕量。建议系 统输出口的MER在28 dB。前端MER值达到35 dB时将是 理想情况（一般仪器的测量范围在18-35 dB）。 峭 壁点
10、6、用专用仪器即可通过高速计算软件测得MER值 15误差矢量幅度EVM1、用百分比表示误差矢量幅度归一化到峰值矢量幅度的MER。 EVM计算公式为 2、EVM与MER可以相互转化，公式为：其中V为峰值与平均电压的比，MERv为转化dB单位后的值， 64QAM的V值取1.527。 3、折算后EVM取值范围：2.62%(MER取28dB)-1.2%(MER取35dB) 16比特误码率BER1、错误比特数和发送比特总数的比，简称为误码率。 2、数字信号不同于模拟信号，一切损伤与干扰最后都反映在BER上 。系统可靠性最终都归结到BER这一指标上。BER与测试点的 C/N有关。 3、测量BER一般有两种
11、显示值：FEC校正前的BER、FEC校正后的 BER。FEC校正前的BER指系统的误码率（包括可校正、不可校 正的误码），FEC校正后的BER指FEC不能校正的误码，两者之 间的不同反映了FEC工作的状况及系统离失败点的远近程度。4、高于1E-03的误码率则超过了系统FEC校正的能力，1E-04为64QAM 系统FEC校正前的BER临界，高于此误码率，系统的传输质量将急 剧劣化，而误码率在1E-06、1E-07时将会出现可察觉的图象损伤 ，误码率在1E-09以下时服务质量将相当好。 17比特误码率BER（续）5、MER与BER的关系： 在此MER范围内无误码 1E-08 1E-07 1E-06
12、1E-051E-041E-03 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 24 23 22 216、好的BER并不说明有好的MER，因为在星座图的决策边框内的点均能恢复 ，但是由于存在一些偏离中心点（理想位置）的点，因此产生矢量误差 ，导致了MER劣化；而且好的MER也不能表明BER一定就好，在系统遭到中 断类的噪声冲击、激光器削波、扫描脉冲干扰、松动的接头时，BER会明 显劣化，但MER可能变化不大。BER反映了限幅与失真峰值造成的影响， 限幅与失真产生的频谱尖峰是BER劣化的主要原因，而限幅产生的问题无 法通过MER测试来读出，必须采用误码检测来捕捉。 18载噪比C/N；
13、噪声功率带宽内的每比 特能量Eb/No1、指RF/IF信号的总功率对有效带宽内噪声功率的比值，用dB表示。这只是 一种传统的称呼，因为实际上有线数字电视采用的是抑制载波的调制， 传输中已不出现载波。 2、噪声功率带宽内的每比特能量Eb/No：它与系统C/N的关系为：Eb/No=C/N10lgm (m为每个符号的比特数，64QAM中m为6) 3、系统C/N的门限值（只计高斯噪声）为23.7dB（对应的BER为1E-04，FEC 前） 。 4、测量方法：1）先用频谱仪Noise marker模式测量信号的每Hz功率C，再关掉调制器 的信号，用相同模式测量相同频率点的噪声功率No,两者之差即为C/N
14、。2）或者在不关断调制器的情况下，测量没有信号的相邻频道的噪声功率 No,则CNo即为所求。但是这种情况要求，相邻频道的噪声频谱应较平 坦。 19数字电视信号载噪比 C/N 的测量Courtesy Agilent Technologies and Sunrise Telecom Broadband Division20噪声裕量（Noise margin）1、噪声裕量（NOISE MARGIN）：是接收信号的载噪比C/N与BER 为1E-04 （FEC校正前）的载噪比之间的差值，用dB表示。 2、噪声裕量给出了整个系统离门限点的距离（how far to the cliff） 即系统可靠性数值。
15、 3、它是描述数字系统的一个主要参数，反映了数字系统还能承受的 额外噪声能力。如果该值较大，就会保证系统抗噪声的健壮性。 建议选择4dB作为系统值。 21等效噪声劣化（Equivalent Noise Degradation,END） 指实际系统误码率为1E-04时的载噪比C/N 与理论上误码率为1E-04时的载噪比的差值， 结果用dB表示。END表示了实际系统与理想系 统的距离。 22射频载波的相位噪声、相位抖动1、相位噪声（Phase noise）：由于不稳定的本振引入的 发射机、接收机、变频器内部相位的随机变化。在DVB -C中取偏离载波100KHz点作为相位噪声测量点。 2、相位抖动（
16、Phase jitter）：由于振荡器的频率和相位 的起伏引起的载波相位的不确定。相位抖动将会带来 接收机取样的不确定，因为载波的再生很难跟踪相位 的起伏。在星座图上，相位抖动将会使边缘的符号向 中间靠拢。 23五、典型星座图特征现象与故障关联1、测量MER、BER并不能全面反映数字调制信号的损伤 情况。 2、只有星座图（Constellation）通过符号在I/Q平面上的 实际位置、形状与理想状况的偏离（幅度与相位失真 ）程度对比，定性地判断引起误码的各种故障来源 3、故障来源包括系统噪声、相干干扰、相位噪声、I/Q幅 度不平衡、激光器削波、交流声等。 4、若符号偏离其理想点，就会产生误码，点偏离程度实 际上就是误差
