数字电视及测量

第２５卷第９期　２００６年９月　国外电子测量技术　Ｆｏｒｅｉｇｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

●　Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．９　ｌ　

Ｓｅｐ．，２００６　

０数字电视　数字电视及测量　向天明　（深圳市浩格电子仪器有限公司）　

数字电视在全世界迅速开展，我国也加快了播　放进程。按广电部要求，直辖市、沿海发达地区、各　省会城市２００５年要开通数字电视，２０１５年全国开　通数字电视，基本完成模拟电视向数字电视过渡。　为迎接２００８年奥运会，各地都会在此之前掀起摸　拟电视向数字电视平移的高潮。　所谓数字电视，应该是在电视的全过程中，其　视、音频都是数字信号，包括摄制、剪接、编辑、存　储、播放、传输、接收。这就是说，电视节目从摄像　开始就是数字视音频信号，一直到用户的电视机收　到的也是视音频数字信号，用户用数字电视机收看　电视节目。由于数字电视信号在传输过程中会遇　到各种情况，必须采取相应的对策，即采用不同调　制方式，故有数字卫星电视、数字有线电视、数字地　面电视之分。无论那种数字电视它对视音频信号　都要进行编码、压缩、复用。　数字电视较模拟电视有很多优点：数字摄影清　晰度大大提高，提供高清晰度或标准高清晰度节　目。数字电视信号在传输过程中抗干扰能力强；数　字电视信号是通过压缩后再传输，因此它占用的频　带窄，如过去８ＭＨｚ带宽传一个电视摸拟节目，而　数字电视可传６～８个节目。在数字电视传输网络　中，不仅可以开展传输数字电视业务，而且可以开　展各种增值业务，如视频点播、远程教育、电子商　务、宽带上网、电话传输业务等。今后，数字电视传　输的数字信号，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网的数字信号、电话传输　的数字信号，可融合在一起，这就是现在说的三网　合一，它会给用户提供更多更好的服务。　１数字电视标准　应该说，数字电视是一个庞大的系统，在研究、　生产、安装、调试、维护系统中都应有一个共同约定　的标准，而作为测量工程师应该根据这些标准研究　作者简介：向天明，男，深圳浩格电子仪器有限公司经理，高工。　切实可行的测试方法，并提供合适的测量仪器。不　言而喻，一个国家只有确定了标准才能顺利地、多　快好省地开展数字电视业务。　１．１国际上的数字电视标准　目前国际上有３个数字电视标准，它们是欧洲　的ＤＶＢ、美国的ＡＴＳＣ、日本的ＩＳＤＢ。因为日本　的ＩＳＤＢ是基于ＤＶＢ的，因此有人认为国际上主要　有两种标准，即ＤＶＢ和ＡＴＳＣ。　欧洲的ＤＶＢ标准分为３个部分：卫星数字电　视为ＤＶＢ－Ｓ，采用正交键控调制（ＱＰＳＫ）；有线数　字电视为ＤＶＢ－Ｃ，采用正交幅度调制（ＱＡＭ）；地　面数字电视为ＤＶＢ－Ｔ，采用正交频分复用调制　（ＣＯＦＤＭ）　ＤＶＢ标准具有较多优点，因此ＤＶＢ－Ｓ已被全　球采用，而ＤＶＢ－Ｃ也被欧洲、澳大利亚、北美、南美　等国家采用。可以这样说，国际上数字卫星电视和　数字有线电视原则上都采用欧洲的ＤＶＢ标准，分　歧比较大的是地面电视。即ＤＶＢ－Ｔ和ＡＴＳＣ—Ｔ　在全球竞争。　对于ＤＶＢ数字电视系统测试标准，原则上采　用《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ＤＶ　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。　１．２我国的数字电视标准　我国是世界上电视用户最多国家，应该拥有自　有知识产权的数字电视标准。而且广电部已有了　从模拟电视向数字电视平移的时间表。目前全国　省会以上的城市及大多数地市级以上的有线电视　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２　国外电子测量技术　第２５卷　网都开通了数字电视。深圳市２００５年度已实现了　数字电视整体平移。很多大城市已开通或正在开　通数字地面电视。然而遗憾的是我国的数字电视　标准尚未出台。　我国从８ｏ年代初就开始跟踪数字电视技术，　当时就由广电部牵头，国家科委组织高清电视　（ＨＤＴＶ）专家领导小组，国家计委资助，开始了一　系列研究工作，１９９６年国家成立了“ＨＤＴＶ”总体　小组，１９９９年清华大学开始数字电视标准研究。　时至今日，尚无完整的中国数字电视标准问世。　对于数字电视和数字卫星电视来说，国家已经　明确采用ＤＶＢ标准，各地均在有序的进行。主要　是具有自主知识产权的地面电视标准尚未确定。　目前参与标准竞争的有清华大学方案、上海交　通大学方案、广科院方案，据说经三家融合的标准　已于２００５年６月形成文字方案，但至今尚无消息。　清华方案称之为ＤＮＢ－Ｔ标准，采用时域同步　正交平分复用调制方式；上海方案称之为ＡＤＴＢ－Ｔ　标准，采用单载波移动传输。这两种方式差别很大，　各自都申请了多项技术专利，很难融合。他们都有大　批设备商、营运商支持，坚守自身的经济利益，在全国　各地建了或正在建立各自方案的数字地面电视网络。　有的地方也直接用ＤＶＢ－Ｃ标准建地面电视，或　Ｄ　Ｔ标准，真所谓群雄割据、一片混乱。　数字电视的普及是国家的一件大事，它直接关　系到国民经济和人民的切身利益，这种不依标准建　立起来的系统，将使国家蒙受巨大损失。其损失最　终还会以各种方式转嫁到社会，转嫁给老百姓。因　此尽快确定数字电视标准是数字电视行业最为紧　迫、最为重要的任务。　确定一个标准，最重要的原则是要代表一个国　家利益，要适用，有一定的前瞻性。当前适用可行，　今后技术发展了，可以在此基础上改进。几年前都　认为欧洲ＤＶＢ－Ｔ标准是比较好的标准，随着技术　的进步，欧洲去年又推出了ＤＶ　Ｈ标准。ＤＶＢ－Ｔ　是采用２Ｋ和８Ｋ模式的编码正交频分复用的多载　波调制方式（ＣＯＦＤＭ），而ＤＶＢ－Ｈ是新增４Ｋ模式　并列于２Ｋ、８Ｋ模式之间。与ＤＶＢ－Ｔ相比，ＤＶＢ－　Ｈ有终端功耗更低，移动接收抗干扰能力更强的特　点，适用于移动电话、手持计算机等小型便携设备，　进入地面数字电视广播网络收看数字电视信号。　我国的数字地面电视标准一旦确定，测试仪器　需根据确定的标准，确定必要的测试参数，研制相　应的仪器进行测试。　２数字电视测试参数　较模拟电视来说，数字电视是一个新的概念，　作为一种载体来说，仍然是图像和声音信号，但测　试对象大都是数字信号，所以数字电视的测试会在　模拟电视基础上产生很多新的概念和参数。　２．１数字电视平均功率电平　模拟电视信号是由图像载波和伴音付载波组　成的复合电视信号，功率电平的大小用图像载波行　同步的信号峰值电平来表示。然而，在数字电视中　传输的是脉冲信号，在８ＭＨｚ频带内有无数脉冲信　号，我们将它看成一个噪声频谱，用噪声功率的概　念，以每赫噪声功率给予积分的方式求得所谓频道　功率，为了使用方便仍然用电平来表示，常用单位　是ｄＢｕｖ，称为数字平均功率电平或简称数字电平。　这与一般的电平是有区别的。　２．２误码率ＢＥＲ　误码率ＢＥＲ就是误码的比特数与传输的总比　特数之比。误码实质上与信号的信噪比（Ｓ／Ｎ）有　关，它受到噪声、脉冲抖动、工业干扰及突发信号　（如雷击）的影响。因此可以由测量噪声（信噪比）　算出ＢＥＲ。　按ＴＲ１０１２９标准定义为一时传输少于１个误　码，对于６４ＱＡＭ来说，ＢＥＲＧ１×１Ｏ～。　２．３调制误差率ＭＥＲ　调制误差率ＭＥＲ是信号理想的矢量幅度和与　信号误差矢量幅度和之比，以ｄＢ表示。　这里所说的误差矢量幅度是指信号能受到噪　声干扰的总和。在模拟电视中，信号受到的各种干　扰是直接影响到电视质量，如白噪声使图像直接产　生雪花，交流声直接引起图像产生滚动等。因此在　模拟电视标准中制定了量度这些干扰信号的标准　参数，如Ｃ／Ｎ、哼声ＣＳＯ、ＣＴＢ、ＣＭ等。但是，数字　电视信号均是脉冲信号，这些干扰信号并不直接影　响图像质量，最直接的影响的是误码，由此而产生　马赛克或者断线（信号终断），在这里我们将这些干　扰信号统统看成是噪声或者无用信号，称之为广义　噪声，然而这些噪声并不一定产生误码，ＭＥＲ应是　表征尚未误码时信号的质量，即正常工作时广义噪　声干扰状态。　ＭＥＲ是调制误差率决不能叫调制误码率，因　为它是表征信号尚未产生误码时的噪声干扰状态，　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第９期　向天明：数字电视及测量　３　我们以此来审定数字电视信号图像质量。如　６４ＱＡＭ的数字电视信号在２３～２４ｄＢ图像就会出　马赛克，２３ｒｉｂ以下会随时断线，甚至无法收看，在　２５ｄＢ以上图像就正常，考虑到系统稳定性和测量误　差，因此ＤＶＢ－Ｃ标准要求ＭＥＲ大于２７ｄＢ。　２．４星座图　由于数字电视信号都是采用正交调制，那么两　组信号就会在坐标图上有相应的位置，形成所谓星　座图。对于理想的信号来说，在其星座图的相应方　框图内只有一个点。如前所述，电视信号总是受到　广义噪声影响，如果我们多次取样下来，那么它就　不是一点而是有很多取样点形成的一离散的小云　团，如图ｌ所示。根据星座图的形状我们可以观察　出这些所谓广义噪声的特性，从而得知噪声来源，　以便对设备或传输网络采取相应措施，减少相应噪　声，排除可能引起误码的故障。　图ｌ　星座图　２．５突发噪声　由于数字电视设备，传输网络（包括空中卫星、　地面传输和有线传输）会受到周围的脉冲信号，雷　击等的干扰。这种干扰的特点是脉冲持续时间很　窄，但幅度较大，对于模拟电视来说，它直接影响到　图像，但由于人的视觉较迟钝，不易发现，而对于脉　冲信号来说，便是直接产生误码。因此对突发噪声　的测试非常重要，目前大都采用频谱分析或时域分　析来进行。　３数字电视仪器　在数字电视研制、生产、开发、安装、维护、修理　过程中需要采用大量的测试仪器，其中有相当一部　份是是通用仪器，这里讨论的是专业性的数字电视　测试仪器。由于数字电视是以模拟电视为基础的，　故有些数字电视测试仪器还需要测量模拟电视参　数。目前数字电视仪器主要有以下几大类：　３．１数字电视信号源　３．１．１数字电视标准信号源　这种标准信号源产生标准的数字信号，它按不　同的调制方式（如ＤＶＢ－Ｔ、ＤＶ　Ｃ、ＤＶＢ－Ｓ）和制　式（如ＰＡＬ、ＮＴＳＣ、ＳＥＣＡＭ）产生测试信号，它们　可以有静止图像，也可以有活图像。　３．１．２数字电视测试信号源　这种信号源不仅产生标准数字电视信号，而且　在标准信号上加上模拟的噪声，来改变信号质量，　获取不同ＭＥＲ的数值。这对于机顶盒生产的鉴定　非常有用。　３．１．３码流发生器　码流发生器是产生ＭＰＥＧ２的码流，具有　ＭＰＥＧ２信号的记录和播放功能，以提供搞清数字　电视（ＨＤＴＶ）和标清数字电视（ＳＤＴＶ）信号，含视　频、音频、和其他数据（如图文、伪随机码）。仪器　具有标准静止图像和连续活动图像信号，也可以根　据用户需要录制你所需要的数字视音频信号，自行　定义或再行编辑作为测试码流输出。　３．２码流分析仪　码流分析仪是按数字电视标准进行测试，如　ＤＶＢ按标准ＴＲ１０１２９０，差错优先级分３类进行，　实时测试分析或离线分析。同时要对码流协议、码　流结构、Ｓｌ表格信息分析，ＥＰＧ节目指南、码率测　试、时钟ＰＣＲ分析、ＱＡＭ分析等。　３．３数字电视视音频分析仪　从电视的角度来说，人们追求的电视应取得良　好的视音频效果，在这一点上，无论是数字电视或　模拟电视其技术指标是一致的，不同的是数字电视　要求更高。　３．３．１波形监示器和矢量监示器　波形监示器是全帧显示视频信号波形，一般可　显示全帧一行或两行，或者同时显示两场同行。矢　量监示器用以显示电视信号的矢量特性，可在显示　屏上以刻度读出微分增益、微分相位。也可以对音　频信号进行测试，在屏幕上读出音频立体声的相位　差。波形监示器和矢量监示器可成为独立的两种仪　器，也可以组合成一个仪器，即矢量／波形监示器。　它不仅可有以上功能，还可增加一些功能，一般具　有波形显示、矢量显示、图像显示、立体声音频显　示、时间码相位和幅度显示、ＳＣＨ和彩色成帧显示　等。这是在视音频测试中用得最多的仪器。