DVB-C 数字电视的测试

1 引言

我国播放数字电视的进程已出台，广电部要求沿海发达地区 2005 年开通数字电视， 2015 年全国开通数字电视，停播模拟电视。近年来不少城市都已开始试播，各广电局、广电网络传输中心、有线台都正在试验之中。数字电视相对于模拟电视来说是一个全新的概念，对于数字电视系统的测试也是一个全新的概念，我们必须按数字电视的标准，结合实际情况，去探讨它的测试方法，研制、选用新的测试系统和仪器。

2 DVB-C 数字电视

我国的数字电视标准尚未全部确定，据说今年将会正式定稿。无论怎么说，我国数字电视选用欧洲标准为基础是无疑的了，即以 DVB 数字电视广播标准为基础。这个标准包括 DVB- S（数字卫星电视）、 DVB- C（数字电缆电视）、 DVB-T （数字地面电视）。这三种数字电视都采用 MPEG ? 2 标准对视频和音频进行编码与压缩，形成传输码流 TS ，再经过复用、调制，而后进行传输或广播。

就调制方式来说，这三种数字电视是不同的。卫星电视采用 QPSK （正交相位键控）；电缆电视采用 QAM （正交幅度调制）；地面电视采用 COFDM （编码正交平分复用）。

DVB-C 数字电缆电视，也称数字有线电视，它和其他两种数字电视一样，都要对视音频进行编码和压缩。它较模拟电视的优点首先是数字传输抗干扰能力强，信噪比高，获得高质量的图像，再则由于采用数字压缩，对于一套电视节目来说，它占用的频带就较模拟电视窄的多，模拟电视一个频道可以传 6 ? 8 套数字电视节目，整个传输网络可以达到 200 ? 300 套节目，而且数字电视系统便于开展数据传输等增值业务，这是数字电视传输网络前途无量的希望！

3 DVB-C 系统测试标准

系统测试标准原则上按《 DVB 系统测试标准 TR101290 》，该标准对 MPEG ? 2 TS 流的测试，卫星和电视网络传输媒介共同参数的测试，电视网络、卫星、地面、 MMDS/MVDS 的专门测试都给出了具体的方法和要求。 TR101290 建议的 MPEG ? 2 TS 流测量和分析方法包括 MPEG ? 2 第 4 个文件中的规定测试（ ISO/IEC13818 ? 4 ）和 DVB -SI 文件 TR101290 和 EN300468 ，测试并不依赖于任何商业用解码器及芯片，而是使用 MPEG ? 2 ? TSTD （目标解码器）的标准解码程序。

4 测试项目

按测试内容不同，可分为图像质量分析、 TS 码流分析、视音指标测试及传输性能测试等。
4 -1 图像质量分析与 TS 码流分析

如图 1 所示，由图像质量分析仪产生 CCITT 测试序列（乒乓球、花园、火车与日历、篮球、绒线等），送到被测系统的编码器，经复用器、 QAM 调制器，再经过标准解调器和解码器，还原成序列图像，由图像质量分析仪比较分析，计算出一个与原序列图像差异相关的数值——图像质量率 PQR 。而当改变编码器的压缩码率时，可得出不同的 PQR 值，更加全面和准确地评估被测系统的性能。

图 1 图像质量测试框图

对于 TS 码流分析，主要有码流协议、码流结构、 SI 表格信息分析、 EPG 节目指南、 TR101290 实时测试、码率测试、时钟 PCR 分析、 QAM 分析等。
对于 EPG 节目指南，由于电视节目增多，显得越来越重要。

TS 码流实时测试按 TR101290 差错优先级分类如下：

第一优先级——可解码性差错（共 6 个）：传输码流同步丢失（ TS ? sync ? loss ）；同步字节错误（ Sync ? byte ? error ）；节目相关表错误（ PAT ? error ）；节目映像表错误（ PMT ? error ）；连续计数错误（ Continuity ? count ? error ）；节目识别表错误（ PID ? error ）。

第二优先级——损伤可解码性差错（共 6 个）：传送包错误（ Transport ? error ）；节目时钟参考错误（ PCR ? error ）；节目时钟参考精度错误 (PCR ? accuracy ? error) ；循环冗余检测错误（ CRC ? error ）； PTS 表错误 (PCR ? error) ；条件接受错误（ CAT ? error ）。

第三优先级——不影响可解码性差错（共 10 个）： NIT 错误（ NIT ? error ）； SI 重复错误（ SI ? repetitiom ? error ）；缓冲器错误（ Buffer ? error ）；未引用 PID 错误（ Unrererenced ? PID ）； SDT 错误（ SDT ? error ）； EIT 错误（ EIT ? error ）； RST 错误（ RST ? error ）； TDT 错误（ TDT ? error ）；空闲缓冲器错误（ Empty ? buffer ? error ）；数据延迟错误（ Data ? de ? lay ? error ）。

图像质量与码流分析测试仪器：图像质量分析仪 PQA300 ，码流分析仪 AD954 、 MTM400 。

4 -2 视音频指标测试

数字电视的收看，最终还是视音频信号，因此它仍然有类似模拟视音频的技术指标。

如图 2 所示，由电视信号发生器输出测试信号，送至被测系统，由解码器输出 SDI 串行数字视音频信号，再经 D/A 变换为模拟复合信号供作视音频测试，指标有亮色增益、亮色延时、微分增益、微分相位、多波群响应、信噪比、 K 因子、音频信号分析等。

在模拟电视中，常用波形显示器、矢量示波器，如 1731 、 1721 、 1741 、 1761 ，现在应考虑数字模拟兼容的 WFM91D （手持式）， WVR6011A ，它们不仅可测模拟复合视音频信号，并可以测 SDI 串行数字视音频信号，而且是视音频分析，图像组合测试。 VM700T 是当今水平最高的视音频测试分析系统，可选择它众多的选件，实现数字、模拟视音频各项测试，但价格很高。

图 2 视音频测试框图

4 -3 传输系统指标测量

如图 3 所示，由电视信号发生器输出测试信号，送至被测传输系统，在系统的输出端（前端）、用户端或分支测试端，用数字电视分析仪进行测试。

4 3-1 模拟传输网络测试

数字电视的传输都是在过去的模拟传输网络上进行，大都是 HFC 网络。由于数字电视抗干扰能力强，因此相对于模拟传输网路来说要求要低得多，但还是应该严格测试，广电部规定的模拟传输网络指标都应该测试，但要求有所降低，特别是以下几项重要指标。

· C/N 模拟传输要求 43dB ，数字要求降到 28dB ；
· CSO 、 CTB 模拟传输要求 54dB ，数字要求 44dB 。

一般来说，模拟传输系统合格，数字电视传输就没问题。

4 3-2 数字电视信号分析

数字电视信号除平均功率电平外，还需测试误码率 BER 、调制误差率 MER 、矢量误差率 EVM 、相位抖动、群延时特性等。一般都应该测误码率 BER 、调制误差率 MER 和星座图。

误码率 BER 是误码的比特数与传输的总比特数之比。按 TR101290 标准定义为一小时传输少于 1 个误码，对于 64QAM 来说 BER ＜ 1 × 10-4 。

调制误差率 MER 是理想符号矢量幅度的平方和除以符号误差矢量幅度的平方和，用 dB 表示。

MER 调制误差率是反映数字信号质量非常重要的指标， MER 并非意味着此信号已经误码，而是表征它在尚未误码时的质量。它用来早期检测非突发性噪声（或称做无用信号）的影响，如各种噪声、失真（ CSO 、 CTB ）、交调制产物、干扰，不仅包含幅度噪声，而且包含相位噪声。这些噪声它不象模拟信号那样直接影响到电视信号而产生雪花，图像滚动等，但它将表征信号质量，警告系统将出现故障。

星座图是数字流分成 I 和 Q 两组，经量化，然后两路以相位相差 90 °进行调制，这便使信号在坐标图上有一个相应位置，构成所谓星座图。星座图与 MER 有直接关系，当信号处于理想状态没有噪声时，它应该在星座图某一方框的中间；当有噪声及其他无用信号时，其位置便产生偏移。根据偏移的状态，便可分析噪声来源。应该说星座图是检测数字电视故障非常直观的工具。

图 3 传输系统测试框图

5 测试中的几个问题

（ 1 ） 电平测量误差：由于电平传递标准、仪器误差、系统阻抗等原因，一般误差为±（ 1.5 ～ 3 ） dB 。

（ 2 ） C/N 比测量：应在大信号下进行测量，一般在 70dB 以上。由于电平大小、小信号测量、噪声测量、仪器参数等因素，一般误差为 3.5dB ，甚至更大。详见本公司网站测试技术。

（ 3 ） 数字电视信号的平均功率电平：常称做频道功率、信道功率，这与模拟电视电平是完全不同的概念，它引入每赫功率概念，测量的是功率，而且是用电平单位量度——作者建议同行统一称作“平均功率电平”。

（ 4 ） 数字电视系统的噪声：应是各种噪声、失真、交调、入侵等非有用信号之和，称之为无用信号。这里引入有用信号与无用信号之比的概念。

6 数字电视测试及仪器

前面讲的测试项目是根据 DVB -C 标准要求提出来的，根据系统的要求，也不完全把这些项目（指标）测完，即使测量同一指标，也不一定只是用一种仪器来测试。这就要求我们根据具体情况，提出具体要求，然后研究测试方法、分析误差、选择合适的测试仪器。根据我国目前实际情况，应选择数字、模拟兼容的方案。

6 -1 数字电视分析仪

（ 1 ） AT2500RQ ：兼容模拟电视，数字电视指标，并有时域测量功能，具有高精度的频谱分析能力，可以对 QAM 信号进行非常详尽的分析。一般在前端或验收时用此较高级仪器，这是当今鼎级的数字电视分析仪。

（ 2 ） 8594Q QAM 分析仪及其他测量 QAM 的仪器：一般用于研究开发。

（ 3 ） AT2000 HM/Q 前端分析仪：用于前端监测。

（ 4 ） 860DSP 、 N1776A 数字电视分析仪：具有较高的指标，适用于野外。

6 -2 数字 / 模拟电视频谱图像场强分析仪——监测用，适于有线电视、地面电视、卫星电视

（ 1 ） PRK3CP ：模拟 / 数字电视、彩色图像、频谱、电平、同步头、伴音、 A/V 、 C/N 、全制式。

（ 2 ） PRK3CDG ：基本功能与 PRK3CP 相同，增加误码率 BER 、调制误差率 MER 、数字电视图像功能选件。

（ 3 ） PRK4CP ：基本功能同 PRK3CDG ，增加星座图、错误数据包测量、码流输入输出供码流分析，解密电视卡输入口。

（ 4 ） PRK7 ：高精度± 1dB 、黑白图像、频谱、同步头、伴音、 A/V 、 C/N 、数字电视平均功率电平、多制式。

（ 5 ） MC377 ：同 PRK7 但精度± 3dB ， 42 ～ 860MHz.

6 -3 数字 / 模拟电视 CATV 监测分析仪——适于监测、维护、现场使用

（ 1 ） PRX8+ ：频率、频道、频谱、频道扫描、斜度、 A/V 、 C/N 、 CSO 、 CTB 、入侵、最大保持、最小保持，数字平均功率电平。除不能看图像外，模拟电视主要指标全都可测。

（ 2 ） PRX10 ： 同 PRX8+ ，增加 BER 、 MER 、星座图。这是性价比最好，最常用的数字电视分析仪，除不能看图像外，对数字电视、模拟电视指标全都可测。

（ 3 ） 860DSP ：基本平台同 PRX8+ ，增加选件可实现 QAM 参数测试、双向测试、高精度频谱分析、 Cable modem 测试。它的精度高且显示屏大，但价格较 PRX10 、 PRX8+ 高。

7 数字电视仪器的必备配置

对于数字电视来说，可以按前述的测试项目逐个来配置仪器。然而对目前各有线台或传输中心来说进展并不一样。只有根据自身情况来定，有的可以逐项指标的仪器都配齐，但有的不可行，这就要尽可能简化。

如图 4 所示，在前端用一个较好的 PRK4CP 或 PRK3CDG 、 PRK3CP ，它不仅可以测到数字电视指标，而且可以看到数字电视图像。特别要说明的是 PRK4CP 能输出标准解码后的码流，可用码流分析仪进行码流分析，应该说这个系统的主要项目都可以测试了。在用户端则可以用 PRX10 或 PRX8+ 、 860DSP 。最好是采用 PRX10 ，它对模拟电视、数字电视的技术指标全都能测试。 860DSP 指标较前两种高，但价格也较高些。 PRX8+ 较 PRX10 少测 BER 、 MER 、星座图。

当然， PRX10 也可在前端使用。可以这样说，一个有线台只要传播数字电视，至少要一台 PRX10 。

图 4 数字电视仪器的必备配置示意图

8 结束语

限于篇幅有限，本文对于数字电视参数测试理论探讨较为简洁，但已给出数字电视测试较清晰的轮廓，可供读者参考。