有线数字电视系统测试与维护

关键词： 网纹 重影 干扰 有线

有线数字电视平移以来, 原模拟电视所有的一些故障现象, 如:重影、雪花干扰、网纹干扰等不复存在。数字电视图像质量相当清晰, 但是偶然会出现马赛克干扰, 有时会伴随抖动、漂移、静帧、频、声音失真等。所以, 有线数字电视的维护依然很重要。维护人员必须充分了解数字电视原理、数字传输的特点, 掌握数字信号各项指标的测试和数字系统的维护常识。

1 有线数字电视传输原理

数字电视信号是模拟信号经过取样、量化、编码转换而成的, 它在时间和幅度上是离散化的。用二进制数码“0”和“1”与逻辑代数描述真实信息。衡量其质量标准只能用信号取值 (或状态) 判断的正确与否来评价, 即用误码率 (BER) 作为衡量主要参数, 系统的各项指标都反映在误码率上。如果指标劣化超出了系统的纠错能力, 则误码率变高, 就会出现马赛克干扰现象。

有线数字电视以MPEG-2数字压缩和复用技术为基础, 传输系统采用64QAM调制方式。全系统包括编解码、复用、加解扰、64QAM调制和HFC传输、数字机顶盒等多个环节。网络中的噪声、畸变以及入侵干扰, 依然会对数字电视业务造成影响。由于数字电视整个过程均采用数字技术处理, 系统本身的检错、纠错能力, 使信号损失小, 接收效果好。但是噪声、干扰和损伤一旦超出系统的纠错能力, 则误码率提高, 图像效果反映为马赛克干扰。

数字系统的检错、纠错技术, 使数字信号图像质量没有模拟信号图像质量劣化的渐变过程, 称之为悬崖效应。如图1所示。

2 有线数字电视信号测试

常用测试仪器有:数字电视误码率测试仪、频谱分析仪、码流分析仪等。误码率测试仪携带方便, 可以进行平均功率、调制误差率 (MER) 、误码率 (BER) 、载噪比 (C/N) 、等指标的测量。频谱分析仪除上述指标测量外, 还可方便进行网络频谱分析, 观察64QAM调制方式星座图。码流分析仪进行MPEG2协议分析码流结构和内容。

影响有线数字电视信号质量的主要测试指标有:平均功率 (Power Level) 、调制误差率 (MER) 、比特误码率 (BER) 、载噪比 (C/N) 、星座图等。

MER (调制误差率) 是实际信号与理想信号的误差值。在干扰小的时候, MER值大, 接近理想信号值41dBuv, 随着干扰的增大, MER值变小。

BER (比特误码率) 是发生误码的位数与传输的总位数之比。由于系统的纠错能力, 只有MER劣化到一定程度, BER才劣化。越低的BER代表越好的信号质量。BER Pre-Fec是纠错前误码率, B ER Post-Fec是纠错后误码率, 当信号质量很好的情况下, 纠错前与纠错后的误码率数值是相同的, 但有一定干扰存在的情况下, 纠错前和纠错后的误码率是不同的, 纠错后的误码率要低。

星座图是所有I和Q矢量信号可能结合表现的网格形状。在理想数据传输情形下, 每个被接收的传送符号应落在它方框的中心点, 但实际上噪声和干扰、反射会让传输符号离开理论的中心点移向相邻方框的边界。相邻方框之间的分界线称为“判断门坎”, 干扰信号推挤传送符号跨越门坎, 该符号被错误判断, 形成误码。干扰信号不足以推挤传送符号跨越门坎, 则此符号依旧理解为正常。不同的干扰来源和种类, 反应出的星座图不同。所以, 星座图是一个很好的故障排除工具, 可以提供关于干扰的来源与种类的线索。

系统中平均功率一般不大于90dBuv用户端的平均功率要求 (55±5d) Buv。

对数字电视系统的测试质量评价, 如表1所示。

3 有线数字电视信号系统常见故障

系统设计时, 频率搭配不当, 或有源设备性能劣化, 造成数字电视频道与其他频率同频干扰。MER降低, 误码率提高, 星座图上显示为明显的圆圈图形或粗环图形。

系统中设备损坏、器材自身故障, 机房或网络系统接地不良等原因, 二次互调干扰CSO、三次差拍干扰CTB、交流干扰引起白噪声干扰。虽然平均功率没有变化, 但误码率变高, 星座图中特定方框内符号落点如散云。

系统中接头不严格, 或分支分配器和电缆进水、老化、氧化等原因造成接触不良、网络失配形成驻波、反射而导致信号码间干扰, 误码率升高, 出现马赛克干扰。

复用器分配给某节目的带宽小于该节目源的实际带宽, 该节目部分码流溢出带外, 使信号低劣而出现马赛克干扰。这类故障一般在复用器网管中可以发现“码率超”报警, 重新调整复用器的分配码率即可解决故障。

QAM调制器报警“比特率高”。由于复用器多次调整、更新码率后, 数据服务器来不及响应, 出现码流溢出, 送至QAM调制器后, 溢出的数字脉冲警示“比特率高”, 电视屏幕上出现马赛克干扰。这类故障只需重新启动服务器, 操作软件对内存、CPU等资源进行自适应配置后, 就能恢复正常。

光发射机、光接收机、前置放大器、线路放大器调试不当, 造成信号增益压缩失真。增益压缩失真在星座图上显示为四个角落被扭曲, 四边形弯成弓形现象。由于64QA M调制的数字频道与模拟调制频道测试原理不同, 模拟调制频道在场强仪中测出的是图像载波峰值电平, 而数字频道在场强仪中测出的是信道平均功率, 其频道内统计峰值电平比平均功率高约10dBv。实际调试时, 只有数字电视峰值电平调整到模拟频道的峰值电平相同大小的程度, 设备才能正常工作, 不至于产生互调干扰。所以光发射机入口数字频道平均功率、光接收机、放大器的输出平均功率都应该同比模拟频道峰值电平低10dBv。

用户室内线路不良, 造成马赛克干扰。用户自行增添用户终端, 降低信号信噪比;用户自购质量低劣的线材、器件, 使系统阻抗失配, 形成驻波, 导致接收指标劣化。

4 结语

有线数字电视系统中, 只要网络各项技术指标正常, 信号传输即可正常。维护人员需要熟悉数字信号测试仪器的使用方法, 熟悉全系统的网络结构, 掌握对各项测试指标的分析, 积累维护经验。遇到故障, 应当先了解故障现象, 确定故障区域, 然后利用数字电视测试指标进行分析, 逐部排查, 明确故障来源与种类, 而有效解决故障。

摘要：本文从有线数字电视原理出发, 分析了有线数字电视系统的测试方案与维护经验。

关键词：数字电视,马赛克干扰,平均功率,调制误差率 (MER) ,误码率 (BER)