浅谈有线数字电视信号的测量
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关于数字电视信号电平的测试心得与分析根据GY/T170—2001《有线数字电视广播信道编码与调制规范》规定数字电视信号RMS(均方根)的电平值应低于模拟信号峰值电平0~10dB。
但在绝大多数经营有线电视网络的营运单位,并不具有测量RMS电平值的测试手段。
一般的情况下绝大多数中小有线网络营运单位只有简单的模拟信号测试手段,这就提出了一个问题:在数字电视信号(DVB—C)快速发展的今天,如何以现有的测试手段去完成数字信号的测量?为了说明问题,我们可以用一般的场强仪和频谱分析仪去进行模拟信号和数字电视信号电平的测试,并进行对比分析。
先假设在网络中传输的模拟信号的电平值与数字电视信号的RMS电平值之差为零。
这时用一般的场强仪去分别测量模拟信号和数字电视信号的电平值,就会发现数字电视信号的电平值会比模拟电视的电平值低十几个dB;更奇怪的是如果用频谱分析仪进行此类测试时,会发现对应于不同的中频扫描带宽(RBW),模拟信号电平与数字电视信号电平之间呈现出不同的电平差。
为什么这样?要回答这个问题,首先要回答模拟信号与数字电视信号在频谱上的差异。
模拟信号的峰值出现在载频点,而数字电视信号在频谱上是看不出载频点的。
在一个合适的频段内,数字电视信号的电平谱更类似于噪声的频谱。
这是由于数字电视信号的频谱是由无数不断变动的载波组成,所以在一个合适的频段内更象是一段噪声频谱。
所以对数字电视信号的测量更适合的方式应为类似于噪声的测量。
我们可以回忆一下模拟信号载噪比的定义:C/N=20lg(图像载波电平有效值/噪声电平均方根值(规定带宽内))其中“规定带宽内”的带宽为5.75MHz由此我们可以初步的理解到,均方根值的测量是与测量带宽有关的。
其实我们大可以这样理解数字电视信号RMS值的含义为“带内功率电平值”。
其所指“带内” 是指-3dB带宽内,“带内功率”是指-3dB带宽内信号功率之和。
有了这样的认识,我们就可以理解模拟信号和数字电视信号在测量中所呈现的差异。
数字信号电平的测试与确定摘要:文章探讨了数字信号电平和模拟信号电平的区别,然后提出了用被测量频道信号的平均功率来表达数字信号电平的测量方法,并以实际电平(功率)和显示电平(功率)的简单换算公式推导出几个结论,从而确定了数字电视用户收看数字电视的最低门限电平可达到35db。
一、数字信号电平和模拟信号电平的区别模拟电视载波调制是VSB,即残留边带调制。
图像内容是通过幅度调制来传送的,图像内容是随时变化的,信道的功率不断地变化,所以模拟电视的信道功率取决于图像内容。
由于模拟电视行/场同步脉冲电平相对稳定,故我们把峰值电平作为判别模拟电视信号强弱的标准。
数字电视信号采用QAM调制方式,具有类似双边带的特征,对载波的振幅进行调制又对载波的相位进行调制,又由于是平衡调幅,抑制了载波。
因此,一个数字电视频道没有所谓的图像载波伴音载波。
一个数字频道的已调信号的能量是均匀分布在整个限定带宽内的,信道功率相对稳定,不随内容随机变化,所以数字电视用有效带宽内射频或中频信号的平均功率电平来表示本频道的功率。
数字电视信号的平均功率电平也称作信道功率,这与模拟电视电平是完全不同的概念。
二、数字信号电平的测量方法根据数字电视信号的频谱结构,QAM数字频道的电平是用被测量频道信号的平均功率来表达的,即数字频道平均功率。
测量方法是对整个频道扫描、抽样,把每一个抽样的功率值取平均,然后在信道的带宽内进行积分,得到信道的平均功率,这需专用的数字信号测量仪器才能测量。
但目前绝大多数中小有线运营商只有简单的模拟信号测试手段,在排除网络故障时,最常用的方法是测量信号电平。
但数字电视信号的数字信号的功率不能用峰值功率测量来完成,因为信道功率是和带宽有关的,带宽越宽,信道的平均功率越高。
下面介绍一种用模拟场强仪估算数字信号电平的方法。
在有线电视HFC网络中同时传输模拟电视信号和数字电视信号时,一般是按照每一个电视信号频带的电平值相同的条件传输,如果用一般的场强仪分别测量模拟信号和数字电视信号的电平值,就会发现数字电视信号的电平值比模拟电视的电平值低十几个db,这是由于模拟信号和数字信号在特定带宽内能量分布特点不同造成的。
有线数字电视信号测量与监测方案解析
李文斌
【期刊名称】《新闻传播》
【年(卷),期】2013(000)007
【摘要】中国在2003年的时候,引进并推广有线数字电视的应用.到2009年有了更进一步的发展。
对有线数字电视信号的测量与监测也受到越来越多的重视,数字电视能够为大众带来更多丰富多彩的娱乐节目和信息资讯,更好地服务于大众生活。
【总页数】1页(P259-259)
【作者】李文斌
【作者单位】灵宝市函谷关镇人民政府文化服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】G253
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5.广西有线数字电视HFC网络综合管理系统多频点电平监测方案 [J], 黄小雷因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
数字电视信号的特点、测试与诊断方法摘要:数字电视系统中的数字信号非常重要,主要体现在不管是信号的产生、传输或者是接收,还是信号的处理或者是记录都离不开数字信号。
基于此,本文主要对数字电视信号的特点、测试与诊断方法进行了探讨。
关键词:数字电视信号?特点?测试?诊断方法中图分类号:tn949.197 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)09(c)-0138-01有线数字电视之所以会导致多径效应是由于:未将假负载与分配器空口进行连接,接头氧化受到水的干扰,电缆发生物理损伤等。
建筑物反射是多径效应的基本来源,移动接收系统因为多普勒效应的存在,影响了接收机顶盒有效接收信号,接收到的信号除了载波频率会出现轻度变化外,并且会有相位噪声,对系统有效的接收信号产生了直接的影响。
所以关于数字电视,其地面传输系统是很复杂的。
1 码流性和以前的模拟电视不同,数字电视信号是这样传输的:很多路时基一样或者不一样的节目通过复用后最终形成一路传输流也就是ts流。
mpeg提到的节目,主要是那些不管是节目号还是时间基准都一样的元素组成的集合,不过也许会有多个节目号与时间基准相同的码流相对应。
在这里我们举例说明有线数字电视信号是如何传输的,通常来说,45mbi/s作为sdh的传输通道之一,其在接收端处对本地实施调制的qam调制器主要采取的是64qam方式,这就导致一个传输需要的真正带宽大概为38mbit/s。
通常来说,带宽大概是38mbit/s码流的时候,几乎占到15%比例的带宽主要在空包,psi/si信息以及条件接收信息的传输方面使用,大概占到85%比例的带宽主要在4~7套在清晰度方面等同于dvd质量数字电视业务的传输方面使用,它们被调制在相应的高频点上,主要是通过64qam 方式进行调制的,这就得归功于目前效率很高的压缩编码技术手段,通过很多测试可以得出,通过压缩的音视频信号,其带宽往往达到2.5~4.7kbit/s。
数字电视线路维护标准对于广大在进行模拟转换数字的地区,网络信号维护是项新的工作,维护标准也发生变化,需要掌握数字场强仪器的使用,及针对仪器所反映出来的测试指标做出实际维护指导。
一下根据常见网络故障依次说明。
信号链路基本要求序号 接收点 场强(pow ) Flt MER BER 小大小大小 大 小 大 1 机房输出 90.0 110.0 0.5 1.5 38.0 39.0 1.0E-09 1.0E-09 2 光发入口 82.0 87.00.5 1.538.0 39.0 1.0E-09 1.0E-09 3 光接收出口 90.0 105.0 0.5 1.5 38.0 39.0 1.0E-09 1.0E-09 4 放大器入口 65.0 80.00.5 1.536.0 38.0 1.0E-09 1.0E-09 5 放大器出口 90.0 100.0 0.5 1.5 36.0 38.0 1.0E-09 1.0E-09 6 入户出口 65.0 80.0 0.5 1.5 30.0 38.0 1.0E-09 1.0E-09 7入机顶盒40.0 90.00.5 5.025.038.01.0E-041.0E-09POW-信号场强,数值在一定范围内为好;Flt--信号不平度,数值约小信号质量约好MER-调制误码率,衡量信号质量参数,数值越大约好;BER-比特误码率,出现误码的概率,1.0E-4,为机顶盒门限,表示0.0001的误码概率。
频谱图形看信号故障1 正常波形,呈接近梯形状况。
2 波形缺陷,一般由于连接头氧化引起的接触不良,或者线路受 挤压变性,分支分配器损坏。
处理方法:需要重新制作接头,更换器件或者线缆。
3 波形有毛刺,一般是有源部分引起的噪声干扰或者其他信号干 扰。
放大器电源损害,短接,设备本身故障。
处理方法:需要更换放大器,供电器,或者故障设备。
1机房2光发射机 3光接收机机 4放大器 5入户接口 6接收机。
浅谈有线数字电视信号的测量浅谈有线数字电视信号的测量指标Discussion on Measurement of Cable Digital TV Signal(江苏省南通市通州区广播电视台朱小锋)摘要:本文介绍了数字电视测量的主要指标包括MER、BER、C/N、星座图等,并对测量中所带来的问题进行了详解。
关键词:MER、BER、星座图、C/NAbstract: This paper introduces the key specification of the digital TV measurement, which includes MER, BER, C/N, constellation drawing and so on. And the measurement problems are given a detailed analysis.Keywords: MER,BER, constellation drawing,C/N数字电视的含义并不是指我们一般人家中的电视机,而是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。
其具体传输过程是:由电视台送出的图像及声音信号,经数字压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送,由数字电视接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。
因为全过程均采用数字技术处理,因此,信号损失小,接收效果好。
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1所示,由电视信号发生器输出信号,送至被测系统,由解码器输出SDI串行数字音视频信号,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。
如采用数字视音频分析仪,则从标准解码器后取得SDI串行数字视音频信号进行测试。
这对于前端,用户端或各接点处,都是很重要的。
在数字电视传输系统中,模拟射频指标仍然很重要。
C/N模拟要求43dB,数字要求降低到28dB。
一般来说,模拟传输网络合格,数字传输就没有问题。
一、数字电视信号电平的剖析数字电视与模拟电视信号对比实际占有功率—10%左右实际占有功率—95%以上集中在图像载频附近分布在中心频率两边,整个带宽.以功率的概念,同每赫功率法的方法,采用电平单位来表征的一个特殊参数图4数字平均功率电平1、对数字平均功率电平的探讨1)每赫功率法可用在所有的数字电视信号及其他数字信号测量。
2)各种信号都可以用功率的概念来量度,但在实际使用中较困难,故用电压来量度,则应根据信号特征拟定不同的条件取样。
3)模拟电视采用同步脉冲峰值电平来量度,数字电视是以平均功率电平来量度,两种取样的概念不一样的,虽然都是以电平为单位,但不是同一量网。
2、有线数字传输网路电平设置探讨1)广电部门建议:模拟电视60~80dBμv数字电视50~70dBμv数字较模拟低10dB 2)具体设置:a、设最小电平应大于机顶盒或终端用户的数字电视接收机最低电平。
一般不小于45dBuV。
b、最大电平应保证发射设备,传输网络中的光收、光发、放大器、滤波器等设备不失真,即CSO、CTB、大于44dB。
对有线传输网络,质量较好,即C/N、CSO、CTB指标都较好的网络来说,其电平设置数较为宽松,否则应非常谨慎。
3、数字电平的设置对于有线传输网路来说,有前端设备、光发射机、光接收机、放大器、分支器等,它们都分别有具体的技术指标要求,但共同点是要具有小的噪声,在噪声一定情况下获得大的电平输出,以此得到好的信噪比或载噪比。
对上述设备器件组成的传输网络也是如此它们都具有在大信号下因饱和而出现非线性失真,输出电平应取在1dB压缩点之下的线性区,即B点之下(如图5)。
1)前端及光发射机输出电平估算一般供应商提供的是模拟电视电平值推荐值Lo和NoL=Lo+10LgNo其中 L——总电平Lo——供应商推荐最大值No——供应商推荐频道数那么估计设置电平Ls为下式Ls=L-10LgNs其中Ns——实际频道数2)对于光工作站、放大器输出电平估算也用上述办法,由于有频响,100-860MHz(1000MHz)会有±3~4dB,故应取中间值。
3)用户端电平:模拟电视60-80 dBμv数字电视55-75 dBμv(机顶盒要求45 dBμv)4)数字、模拟电平的设置模拟电视采用同步脉冲峰值电平来量度,数字电视是以平均功率电平来量度,两种取样的概念不一样的,虽然都是以电平为单位,但不是同一量网,因此数字电平不能用模拟仪器来测,一定要用数字电视仪器来测量电平。
二、BER误码率的剖析噪声是引起误码的原因,在数字电视传输中由于没有载波。
则使用信噪比Eb/No。
Eb/No和C/N的关系式其中: Eb- 每比特的能量M- 分组的点数No- 1Hz带宽的噪声功率BW- 带宽Rs- 符号率对于64QAM DVB-C,Rs=6.875Mbaud,BW=8MHz,C/N(dB)= Eb/No(dB)+7.12对于BER为1.E-4,Eb/No≈16dB,因此C/N ≈23.5dB,考虑到系统稳定性和测量误差一般要求27dB。
显然,为了保证系统正常工作,都远大于此数,故标准中未作严格要求。
关于BER的讨论1)误码率大,则使图像产生马赛克,甚至黑屏,这在数据传输中更为重要,会断线。
2)BER与数字电视传输流TS的噪声有关,这与设备、器件和传输系统的噪声有关。
3)BER与数字电视信号大小有关,一般应大于55 dBμv。
4)造成误码除上述原因外,非常重要的突发噪声,各种信号干扰。
三、MER调制误差率及星座图的剖析噪声、电源干扰、失真(CSO、CTB)、相位噪声、对外干扰(入侵)、突发信号。
干扰信号不直接对图像产生直观影响,统称为广义噪声或无用信号。
MER是表征数字电视信号在尚未误码时,广义噪声状况的数学表达方式。
MER称为调制误差率,是以数学模型反映信号噪声状态。
它主要反映信号在尚未误码时的噪声状态,此时并未误码,是系统处在亚误码状态。
MER并非是反映QAM调制器的质量参数,而是反映信号受广义噪声干扰的参数。
对MER的要求:MER 理论要求值书面要求值实际值(考虑测量误差)64QAM 大于23dB 大于26dB 大于31dB256QAM 大于28dB 大于31dB 大于34dB星座图是表征数字电视信号,在尚未误码时,广义噪声的状态的图形表达方式。
星座图是研究分析噪声来源的工具(如下图所示)。
图13 性能良好的星座图图14 有噪声的星座图图15 有入侵信号星座图图16 有连续干扰的星座图图17 有相位噪声的星座图图18 有压缩失真的星座图四、载噪比C/N的剖析载噪比C/N指已调制信号的平均功率与噪音的平均功率之比,载噪比中的已调制信号的功率包括传输信号的功率和调制载波的功率。
无论数字电视、模拟电视,或是卫星电视、地面电视、有线电视,当系统设备安置完成,只要一工作它的噪声状态已确定,即噪声大小已基本确定,这时需要在保证不失真的情况下,尽可能设置大的输出电平,以获得最佳的载噪比C/N ,一般用户端要求:C/N>43dB, 40dB尚可36dB无法看到图像。
噪声在模拟电视信号中直接影响电视图像,过大的噪声使得电视图像画面产生雪花,更严重者可无法看清图像。
对于数字电视来说,它不会直接影响图像质量,但它是广义噪声的主要来源。
严重时,可能产生误码,使图像出现马赛克,更严重者,会出现黑屏,完全不能收看电视。
因此载噪比C/N在数字电视中仍然是一个非常重要的指标。
测量方框图如图19所示图19 C/N侧试方框图可以适当的频谱分析仪或者矢量分析仪测量系统的载噪比。
HFC网络放大器级联过多或某级放大器指标裂化都会导致载波比下降从而引起误码,这种情况只需减少放大器级联数就可以解决。
当有视频调制使得在规定的带宽范围内分不清噪声时,应去掉视频调制或者在频道的边缘进行测量,可用实际噪声相加的方法来解决。
五、数字电视测量中的问题1、误差定义1)绝对误差:测量结果与真值之差△X=X0-X其中: △X--相对误差X--测量值X--被测量真值2)相对值误差:绝对误差与真值相比取百分数3)分贝误差:相对误差取百分数以r[dB]表示。
r[dB]=20Lg[1+r]dB在电压测量中:r[dB]=20Lg[1+r]dB在功率测量中:r[dB]=10Lg[1+r]dB注:分贝误差是相对误差的另一种表达方式。
4)测量误差分类(特征)·系统误差——按某种特定规律变化的误差。
它具有重复性,可采用各种修正办法以使测量值近于真值。
如由于温度引起的误差,频响误差,线性差,单调上升、下降误差等。
·随机误差——没有特定规律的误差。
它没有重复性,可以多次测量取平均值的办法来减少测量误差。
如读数误差,操作引入误差,设备、器件不稳定性的误差,及各种偶然误差。
5)一般仪器的误差·固有误差——在基准条件下的误差。
如温度20℃,电压220V±10%等。
·工作误差——在说明书规定使用环境范围内的误差。
如温度-10——+45℃特殊情况有:温度、电源、振动、冲击等条件范围。
6)测量误差的处理·仪器的误差一般都有正负值,如±2dB。
·仪器的误差是测量值与标称值之差(一般指标准值)·两个仪器之差最大差值——两仪器误差相加如用均方根2、电平测量误差分析在有线电视中电平是采用等电平传输,电平大小对网络的质量影响很大。
在地面电视、卫星电视中信号大小直接影响节目收看。
图20 电误差来源:1)电平标准具有精度(固有误差)——仪器出厂时由标准校正2)仪器本身的误差3)阻抗匹配引起反射带来误差4)外屏干扰、噪声、接触不良等引入误差,特别是高频、小信号。
在10uV以下。
3、 MER测量误差分析误差来源:1)电平测量误差。
2)小信号测量误差。
3)应在大信号下65dB以上测量,否则引入误差。
4)仪器灵敏度低,噪声大,对MER值大引入误差,甚至不能测量。
MER误差一般仪器上在±(1.5~2)dB.4、关于C/N测量的误差分析每个仪器测量C/N误差大小都不一样,但误差来源大致相同。
1) 信号载波电平测量误差。
通常是大电平,并调在仪器参考电平附近,一般在士1~士1.5dB。
2) 为了保证噪声测量可能换量程测量,会带来误差,至少会带来士0.3dB。
最好不用换档。
3) 噪声测量是测量小信号,这带来不小的误差。
4) 修正值的不准确性带来误差。
5) 信号电平太小引入误差。
6) 载波调制引入误差。
7) 噪声选择点引入误差。
8) 在高频测量中的干扰及其他不确定度引入误差。