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数字电视技术参数测量与分析
数字电视技术参数测量与分析 摘要:主要介绍有线数字电视的平均功率电平、误码率(BER)、调制误差率 (MER)三个关键参数的物理概念、测试方法，以及在技术维护中利用这三个参数 分析和判断网络出现的各种质量问题，有效保证数字电视信号在网络中的传输质 量。关键词:数字电视;平均功率电平;比特误码率;调制误差率;应用与分析 有线数字电视是一个复杂而又完整的系统工程，从功能上看，它是由前端 系统、网络传输系统、用户终端等部分组成。前端系统是整个有线数字电视系统 的核心，它包括压缩技术、纠错码技术、调制技术等，整个过程涉及的技术参数 很多，有平均功率电平、误码率(BER)、调制误差率(MER)、误差矢量幅度(EVM)、 载噪比(C/N)、星座图等。我们在运维工作中，由于测试仪器的局限性，只抓住 其中平均功率电平、BER和MER3个关键参数，对这3个关键参数进行测量和调整， 利用测量出来的数据来分析判断系统中遇到的各种故障现象和质量问题。实践证 明，只要了解和掌握了这3个技术参数，保证这3个参数在技术要求的范围内，就 能保证数字信号质量和整个系统的稳定运行。
1平均功率电平 平均功率电平用于表征数字频道信号强度的大小，它与模拟电视图像载波 峰值电平的概念完全不同。数字电视采用载波抑制的QAM调制方式，没有图像 载波电平可取，数字调制信号具有类似噪声的特性，在调制到射频载波前被进行 了随机化处理，这种调制数字电视信号，在频域观察整个8MHz带宽内基本是平 顶的，无峰值可言，如图1所示。所以QAM调制数字电视信号的电平是用被测频 道信号的平均功率表达的，称为数字频道的平均功率，也有的称为信号功率、信 道功率等。通常为了使用上的方便，将被测频道的平均功率用折算到75Ω终端上 的电压有效值(RMS)表示，所以称为平均功率电平，也有人称为信道平均功率电 平、数字信号平均功率电平等，单位是dBμV［1］。图1数字电视信号的频谱形 状平均功率电平参数使用QAM分析仪测量，测量时应把频率设在该频道的中心 频率处。测量原理是要对整个频道进行扫描、取样，由于每个随机取样点的功率 是随机分布的，因此把频道内每一个取样点的功率值取平均，便得到信号的平均 功率。根据DVB－C标准规定:用户端系统出口处电平为47～67dBμV(比模拟电视 信号电平要求低10dB)。数字相邻频道最大电平差≤3dB，数字频道与模拟频道之 间最大电平差≤13dB。平均功率电平作为接收端“信号强度接收门限”，它取决于机顶盒的接收能力，一般机顶盒正常接收电平门限约为40dBμV。当满足门限电 平范围时，就会有清晰的图像;当低于门限电平时，则无任何图像;当在门限值上 下摆动时，则会出现马赛克，严重时会造成不能对图像解码。
2误码率(BER) 数字信号在传输系统中，往往会受到系统本身及外界环境的干扰形成误码， 误码的轻重程度通常以误码率(BER)衡量，它是系统中信号质量劣变程度的重要 参数之一。BER定义为:用户端接收的发生错误的比特数与信源传输的总比特数 之比。BER=错误比特数/传输总比特数由上式可见，BER值越小，意味着BER指 标越好，反之，BER值越大，意味着BER指标较差。BER通常用10的负多少次方 表示，例如1×10－4或1×10－9等，一般BER达到10－11那样小时可称为准误码状 态，对于数字机顶盒接收端，当BER=10－9，这时观看效果清晰、流畅;当BER ＜10－5能正常接收，但可能偶尔出现马赛克;当BER=10－4处于临界状态，图像 播放出现断续，大量马赛克出现;当BER＞10－4，完全不能观看了。BER参数使 用QAM分析仪进行测量，它能够显示BER最小值是1×10－9，BER再小也是以 1×10－9来显示。有两种测量方法，一种是服务状态，这是一种在不中断服务状 态下的测量。另一种是非服务状态，就是中断系统所进行的服务来测量，这种方 法特别是在系统或者是在检修错误时使用。当然，最好的测量方法是非服务状态 ［2］。
3调制误差率(MER) MER是描述数字调制信号总体质量的一个参数，用于分析评估当前频道 数字电视信号的传输质量，它决定着传输网络的覆盖范围及边缘的接收效果。
MER的定义一般是通过观察星座图，用来比较被接收符号的实际位置与其理想 位置之间的偏差，当信号逐渐变差时，被接收符号的实际位置距离理想位置越来 越远，出现了误差矢量，由此得出理想矢量幅度的有效值与误差矢量幅度的有效 值，如图2所示。图2误差矢量原理图MER定义为:理想矢量幅度的有效值平方与 误差矢量幅度的有效值平方之比，以dB为单位。从图2可看出，理想矢量幅度是 固定不变的，误差矢量幅度是一个变量，误差矢量幅度越小，MER值越大，意 味着MER指标越好;反之，MER值较小，意味着MER指标较差。MER往往作为接 收机对传送信号能够正确解码早期指示，一般来说，在同等信号强度下，MER 越高则接收效果越好，MER过低则可能出现马赛克、静帧等。MER指标不用计 算，使用QAM分析仪直接测量读出。它的测量原理是对被测量的数字调制信号 进行接收和取样，调制信号经解调后与理想矢量信号进行比较，被测矢量信号与理想矢量信号之间的差矢量信号被称为误差矢量信号。误差矢量幅度是指信号能 受到噪声干扰的总和，同时它还包含幅度误差和相位误差等。在干扰较小的时候， MER变化缓慢，随着干扰的增大，当该信号出现误码时，MER变化很快。MER 作为其接收端“信号质量接收门限”，它表征尚未误码时信号的状态，即正常工作 时广义噪声干扰状态，它取决于前端设备输出信号质量及传输过程中信号质量的 恶化程度。一般机顶盒的MER接收门限在64QAM时为24dB，一旦低于此值，即 使接收信号强度很高，如70dBμV，星座图将无法锁定，图像出现崩溃点，仍然 接收不到任何节目。对于常用的64QAM，其前端和用户端的MER指标一般采用 以下经验值:前端设备端＞38dB，分前端＞36dB，光节点＞34dB，用户端＞ 26dB(理论上要求＞23．5dB)。在运维工作中，必须进行定期测量和检测，即时 了解并调整好各部分MER指标的变化，保证数字电视信号的传输质量［3］。
4在运维工作中的应用与分析 通过以上有线数字电视系统几大关键技术参数的概述与测试分析来看，其 中的BER是最主要的参数，若保证数字电视信号的质量，最主要的是要保证一定 的BER，若保证一定的BER，就必须保证一定的平均功率电平，也就是说正确的 电平设置是为最终保证合格的BER服务的，所以平均功率电平是正确接收的关键 性因素之一。适当提高平均功率电平可较大地提高抗干扰的能力，机顶盒接收电 平一般不超过65dBμV。因此，在运维工作中，要正确设置和调试从前端到用户 端各个重要端口的平均功率电平，从而保证数字电视信号的强度在一个适当的范 围内。BER参数是影响数字电视最终接收效果的，是衡量传输系统和接收机品质 的综合性参数，但它对数字传输中的细节问题是不敏感的，而且精确地测量BER 可能需要比较长的时间。一个好的BER表明传送的电视节目质量好，一个差的 BER表明传送的电视节目质量差，但看不出造成问题的原因。这就要求维护人员 在排查故障时要全面地分析原因。MER可以用来定量分析信号在调制和传输过 程中受到的损伤程度，分析评估当前频道的信号传输质量。在使用QAM分析仪 对MER经验值进行测量时，其测量结果会有一些差异，这主要是影响MER的因 素太多了，其中有的会造成不可校正的损伤，而且还要考虑MER和BER之间存在 着一定的关系，才能确定各级维护门限和找到MER下降的原因。
总之，在数字电视运维工作中，结合各种评价方法和仪器测试的数据，对 比每一个环节质量的变化，全面分析和排查出现的故障原因，来提高数字电视系 统与信号的稳定性，以保证数字电视信号“高效优质安全”的播出与传输。
