数字电视实践中若干问题之思考

鲁业频，任玲芝，蒋全胜

（巢湖学院电子科学系，安徽 巢湖 238000）

1 模拟与数字电视信号主要传输差异

在国内，传统的模拟电视图像信号采用残留边带调幅制（AM-VSB），伴音信号采用调频制，在8MHz带宽内传输。因此，模拟电视信号的能量主要集中在载频附近，实践中可认为对载频的测量结果代表信号在频道内的电平值。而数字电视则是若干路信号（一般4～7套节目）经过各自的压缩程序后，再经过时分复用技术合成为一路码流，调制在一个频点上，在8 MHz带宽内传输。不管采用何种形式的传输，数字电视的调制类似于抑制载波的双边带调制，即数字电视已调波的能量均匀地分布在8 MHz带宽内，实践中对其电平的测量结果类似于被抬高了的白噪声电平。同时，高质量、多功能接收也是数字电视最基本的特征之一[1]。

2 实践中的若干问题

由于数字电视信号组成与模拟信号迥然不同，其故障形式也较为特殊。如当信号质量下降时，模拟电视可能出现雪花点噪声，还可勉强收看，但数字电视会出现马赛克或静帧，不能收看。这是因为模拟信号质量劣变是渐变的，而数字电视信号劣变则是突变的，即峭壁效应[2-3]。

2.1 节目搜索可能存在的问题

依据数字电视码流形成的机理，接收端在接收某一套节目的顺序是，首先调谐到某一频点上，然后通过解复用由PID滤波器滤出PID为0的PAT表，再由PAT表解出NIT表和PMT表。其中NIT包含节目的频道调谐参数、频率、符号率、FEC外码/内码、调制方式等网络信息。若是卫星传输，还包含极化方式等，便于接收机快速搜索。PMT表包含需要解码的视音频和数据等。为了用户或测试的需要，有线接收机一般设置为在输入频点值下的手动搜索、在一定频率范围内的全频段搜索和仅在给定主频点下的快速（自动）搜索3种节目搜索法。其中快速搜索就是搜索默认频点即主频点下的NIT和SDT-acual/other流，从中提取节目信息并生成节目列表。当收看节目时，到节目列表所在频点搜索PAT和PMT获得节目参数，以显示收看。

主频点包含整个网络信息的NIT，很多机顶盒厂商根据运营商（机卡捆绑）要求而设定，一般在315 MHz，411MHz或419MHz上，符号率均为6 875 ksymbol/s（千符号/秒），64QAM调制方式等相关参数设置在机顶盒中。目前有的地市级运营商提供2个主频点，一个带有升级的NIT，一个带有正常的NIT，其他内容一致。如果主频点节目流出现问题，如前端复用器或调制器出现故障，或是机顶盒死机，用户若采用最常用的快速（自动）搜索将找不到NIT而收不到节目。一个典型的例子是：当机顶盒死机时，会造成不自动搜索节目时还可收看几套节目，而搜台后一套节目也看不到的现象。因为死机后机顶盒锁不住主频点，找不到NIT，也就找不到节目了；当用户不搜索节目时，可以用机顶盒内储存的NIT找到主频点下的PAT和PMT，进而找到相应视音频信号。解决上述问题的办法是重新开机，因为EPG至少需要NIT，SDT，EIT和TDT信息，若前端未发EPG信息也会造成上述情况，但这种情况极少。

2.2 有线数字电视故障特点[4]

目前各地开通的有线数字电视与模拟电视都是兼容传输的。模拟与数字二者功率分布不同，前者为峰值，后者为平均值。与模拟传输相同，都受限于有源器件的非线性动态范围。实践中为减少非线性失真，数字信号低于模拟电平10 dB左右。因为若数字信号电平过高，系统的非线性指标（二次差拍CSO、三次差拍CTB）将变差，失真产物落在数字频道中，使数字信号误码率变大，可使调谐器瞬间失去同步，同步丢失是接收端的第一级错误，直接导致马赛克或静帧（或黑屏）。且在HFC网中，光设备的动态范围远比放大器小，减小激光器的削波失真是不二选择。实践证明，光发射机输入电平过高、光接收机和放大器输出电平过高，会使失真指标下降，是导致成片有线数字电视用户出现静像或马赛克的主因。换言之，同等功率的模拟和数字信号，其数字信号能覆盖较大的不失真距离。实践证明，有线数字电视信号的失真指标应≥40 dB。实践中还有一个值得注意的现象，进入用户的信号终端可能只有一个，但许多用户需要将信号直接与75Ω的多根电缆相连接，不用标准的分配器，或是忽视了对分支分配器输出端的接假负载。这种自作聪明的做法容易造成阻抗失配，或网络系统局部阻抗失配，产生多径效应。模拟信号接收对相位噪声不敏感，但64QAM有线数字电视是调幅调相信号，多径效应接收对相位失真敏感，可能造成某频点甚至部分频点的信号凹陷（用码流分析仪搜索不到相应的频点），产生码间干扰而影响相对应的频道数字信号的正确解码，不能收看。实践中还发现有的用户购买有线电视放大器试图解决收看不到某些频道节目的问题，结果都是徒劳。因为多径产生的码间干扰是不能依靠提高传输电平来消除的。电缆、分支分配器和连接器的屏蔽性能是影响收视的重要因素，这类软故障造成的信号突变在数字信号接收中最常见，应引起足够的重视。如双绞线充当同轴电缆，电缆屏蔽层的损伤、紧压在电缆上的接头产生局部缝隙、接头螺丝扣缝量较大、传输线上接头过多、网络设置、器件老化等因素，都会降低屏蔽性能，增加了噪声的入侵。

2.3 卫星数字电视接收中易出现的问题

数字信号传输采用不同频谱效率（如1～10 bit·s-1·Hz-1甚至更高）的调制方式，QPSK卫星调制方式最大频谱效率为 2 bit·s-1·Hz-1，64QAM 的有线数字电视调制方式最大频谱效率为6 bit·s-1·Hz-1。鉴于传输的可靠性差别较大，要达到相同的传输可靠性时，对系统调制误差比（MER），载噪比（C/N）等指标的要求均不相同，无法采用MER，C/N等指标对其可靠性进行横向比较。卫星数字电视信号接收电平（信号质量）的失真指标应大于等于30 dBμV。

在接收中若全部频道都无信号，在天线架设正确的前提下，可能是死机，或是天线、视频线没有接好，重新检查接线并重新开机。如故障依旧，检查接收机；如果某个频道出现抖动、马赛克等现象，说明卫星信号受干扰严重；若所有频道出现天线抖动、马赛克，可能是信号较弱，说明接收机调谐解调、信道解码和信源解码等还是正常的。值得一提的是，市场上绝大多数卫星数字接收机已经将有关卫星如中星9号、鑫诺3号和中星6B等卫星数字电视的参数，如输入下行频率、符号率和极化方式等置入接收机中，且卫星接收机的容错率较大，无须用户设置，只要用户耐心细致地正确架设天线，即可在“盲扫”状态下，搜索到相应的卫星电视节目。

3 MER与星座图在实践中的作用

MER为理想符号功率与（广义）噪声功率之比，属于射频参数，是基带参数信噪比（SNR）测量的一种形式。当信号中出现的有效损伤仅是高斯噪声时，MER与SNR值相等。可见，MER表征数字电视信号尚未误码时的噪声状态。显然，MER减小意味着信号接近数字工作门限，表明信号到达接收机工作门限前，系统的质量已开始下降，可反映传输网络的实际状态。

星座图是鉴别数字电视信号质量、寻找噪声源、排除故障的有效工具[5]。尽管误码率（BER）是反映图像质量的指标，但存在纠错前、后两个值，并不能反映网络状况。卫星和有线数字电视信号经过信道纠错之后，误码率达到10-12的准无误码水平。实践证明：有线数字电视信号劣变MER=23.4 dB，BER从10-10升到10-5。在终端满足收视纠错前MER≥26 dB，则前端MER≥38 dB。实践还证明：当BER=10-10时视音频清晰流畅，BER=10-5时视频偶然马赛克，当BER≥10-4时不能收看。图1是利用SPA-11P（C）型有线数字电视码流分析仪，在有线数字电视网络上测试的不同MER情况下的星座图。

3种测试情况下的频点均为323MHz，实测数据如表1所示。

表1 依据图1实测数据对比

图2是利用SPA-11P（S）型卫星数字电视码流分析仪，在“中星6B”测试的不同MER情况下的星座图。测试频点为下行频率4 080 MHz，符号率27 500 ksymbol/s，FEC=3/4。实测数据如表2所示。

表2 依据图2实测数据对比

在图2所示的3种测试情况下，利用北京加维通讯“PBI DVR-1000型”卫星接收机收视正常，声像清晰流畅。实践证明：卫星数字电视信号劣变时MER=2.2 dB，且有趣的是，信号质量在50 dBμV以上时，而实测MER很少有超过10 dB，BER很少超过9 dB。可见，不同传输信道，MER，BER和SNR评价的标准不一致。在信道纠错编码方面，DVB-S除了有线数字电视的RS外编码，还有更复杂的卷积交织内编码等技术。换言之，DVB-S牺牲频率利用率换来很高的纠错能力。实践还证明：不论是何种信道传输，纠错之后，误码率达到10-9～10-12的准无误码水平，才能得到清晰流畅的声像质量。

[1]卢英锁.数字电视中心总编室编播网络系统[J].电视技术，2010，34（2）：61-64.

[2]李伟.数字电视常见故障解析[J].电视技术，2009，33（9）：39.

[3]蔡安云，彭章平.有线数字电视机顶盒选型的几个关键问题[J].电视技术，2009，33（9）：52－53.

[4]杨伟.有线数字电视几例故障的排除与分析[J].卫星电视与宽带多媒体，2010（10）：68-69.

[5]鲁业频，陈兆龙，任玲芝.卫星与有线数字电视信号的要点差异与检测[J].卫星电视与宽带多媒体，2008（14）：48-51.