第11章(48)教材配套课件

第11章 有线数字电视的指标和测量技术
DVB-C是一个数字调制的射频系统，因此数字调制信 号技术参数具有十分重要的意义。所有的数字调制设备都应 检测有关的调制信号技术参数，它是保证系统指标的必要条 件。
国际电工委员会(IEC)对数字调制信号技术参数的要求 如表11-2和表11-3所示。从表中我们看到，误码率是衡量信 号质量最重要的指标，RS解码前的传输流(TS)的误码率规 定不劣于10-4，各种参数都是为保证该误码率而确定的。正 向通道数字信号的技术参数见表11-2，而反向通道的技术参 数(TDMA)见表11-3所列，供参考。
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11.1 数字电视系统图像质量指标的概述
数字电视系统质量的优劣，最终体现在接收端电视图 像和伴音的质量上，特别是电视图像的好坏，更能体现系统 的性能。
图像质量的评价分为主观评价与客观评价两种。 主观评价是通过人眼睛的观察，采用通用的分级标准对电视 图像进行评级打分，得出其质量好坏的结论。
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11.3 有线数字电视主要测量指标的物理概念
11.3.1 载波调制的数字信号的电平 在DVB-C中采用的是QAM调制的信号，常称这种射频信号
为“载波”，在载噪比中以“C”表示其电平的大小。严格地说， QAM调制信号没有“载波”，不能用场强仪如同在模拟信号中那 样去测得载波电平，但人们习惯继续使用电平这个字眼，事实上， 把“载波电平”说成“信息功率”更为恰当。在此，载波电平是 通过调制射频功率折算到75 Ω上的电平。载波调制的数字信号的 电平定义为：在有效带宽内射频信号功率的均方根值(RMS)，其 单位为dBμV。
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国际电工委员会(IEC)制定的有线数字电视用户端标准 中对CTB和CSO未作要求，但并不意味着CTB和CSO对有线 数字电视的传输质量没有影响。当放大器的级联数过多，由 于CTB和CSO的积累作用会使星座点呈环形发散，造成机顶 盒的解码困难。一般认为，有线数字电视CTB和CSO要比模 拟电视低4 dB，即CTB≥50 dB，CSO≥50 dB，换句话说，这 两项指标比较容易满足，故未作要求。
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3. 数字调制信号与模拟调制信号的差异 (1) 数字调制信号如果采用QPSK或QAM调制，采用载 波抑制方法，则不能用普通的场强仪来测量载波电平。 (2) 数字调制信号的频谱是均匀的，而模拟调制信号的 频谱成分(或功率)集中在各载波附近。 (3) 影响质量评判的因素不完全相同。数字载波调制信 号中影响BER的某些因素，在模拟调制信号中不存在，影响 可以忽略，而数字信号的载波调制由于采用正交调制方法， 因此有I、Q的正交平衡要求及调制误差MER的要求等，而 这些在模拟信号中是不存在的。又如，数字调制信号对相位 噪声敏感，而模拟调制信号对相位噪声不敏感。
国际电工委员会(IEC)所给出的下行信号电平与表11-4 列出的基本一致，与模拟信号的下行接收电平范围差不多。 实际上，数字信号要比模拟信号的电平低6～10 dB。发射电 平的上限有的看起来很高，实际上由于系统电磁辐射的限制， 传输中只能达到114 dBμV。
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dB
dB
5～65 112 +0.25/-0.25 10 -4 25
2 MHz 内 RS 误码校正前 BW=0.544 MHz
dB
25
dB
25
BW=2 MHz
在考虑中
dBc
-23
7%
% ns dBc/Hz
15
150
BW=2 MHz
-80
在偏移载波 10 kHz 处
在考虑中
kHz
+30/-30
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第11章 有线数字电视的指标和测量技术
第11章 有线数字电视的指标和测量技术
11.1 数字电视系统图像质量指标的概述 11.2 数字电视信号的特点及测量方法 11.3 有线数字电视主要测量指标的物理概念 11.4 数字电视TS流的监测与测试资料介绍 11.5 BTA-S100码流分析仪介绍 11.6 DS1191有线数字电视综合测试仪 11.7 有线数字电视系统指标的实际测试情况
的，而数字信号是离散的。 (3) 时间特性：模拟信号是连续的，而数字信号是离散
的，码元的持续时间是间断的。 (4) 质量判断：模拟信号为波形失真，而数字信号是误
码率(BER)，数字信号允许脉冲波形失真而要求判决无误。
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2. 数字信号与模拟信号经过复用后信号的差异 模拟信号的复用常采用频分复用，因此只要分频滤波器 频带分割准确，一般无其他特殊要求。数字信号常采用时分 复用，并且有码流复用结构的要求，例如DVB-C中有同步 的要求，如果失步，则不能解码；此外还有节目关联表 (PAT)、节目映射表(PMT)、包标识符(PID)、纠错CRC、条 件接收表(CAT)等要求，如果这些参数出错，则也不能解码。
47～ 67 3 13 8 31
1 0-4
比 模拟低 数 字相邻频道 数字频道与 AM-VSB 之间 8 MHz 内 HDTV 为 24 RS 误码校正前
dB
4
dB
30
kHz
+100/-100 HDTV 为+30/-30
dB
35
dB 度
dB/Hz
37 +5 /-5 -50/-70
100 Hz～100 kHz/100 kHz 偏移
图像有损伤 ，但不令人厌 烦 有令人厌烦 的图像损伤 图像损伤令 人厌烦，但尚 可 忍受 非常令人讨 厌的图像损伤 ， 无法收看
评价结论 特别好 相当好 很好
评价结论 好
稍差 很差
劣
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客观评价是使用规定的测试信号和测试方法，利用测量 仪器定量地测试出信号的损伤程度。
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11.2.2 有线数字电视数字调制信号的参数测量 有线数字电视系统是一个数字调制信号系统，因此数字
调制信号的参数测量具有更重要的意义，数字调制设备应检 测有关的数字调制信号参数，它是保证系统指标的必要条件。 在工程上，有线电视目前主要使用DS1191数字电视综合测 试仪等仪器进行综合参数的测量。
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4. 反向通道信号与正向通道信号的差异 在数字调制的信号中，正、反向信号的特性与要求也是 不同的。 (1) 正向信号是连续的，而反向信号是突发的。 (2) 正向信号带宽是固定的，基带信号经复用后再进行 调制，而反向信号是单独的，有线数字电视由CM发送，其 带宽在TDMA中有5种：200 kHz、400 kHz、800 kHz、1600 kHz和3200 kHz。 (3) 相应地，反向信号的幅度也有5种，而正向信号的幅 度是固定的。
基带信号的质量还与码流的结构和协议等因素有关，用 码流分析仪可以方便地分析基带信号数据包的质量状态。如 果没有正确的码流结构或码流评估参数不合格，则是检测不 到信息数据的，更谈不上BER的测量。
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码流分析仪对系统的维护、监测是非常方便、实用的。 目前有线数字电视系统工程上主要使用BAT-S100码流分析 仪。它在运行环境下，对MPEG-2传输码流(TS)作连续的或 定期的监测称为码流监测，一般情况下，是在传送码流的包 头信息中进行。
N = N0·BWsys
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11.3.3 带宽 载波调制的数字信号的带宽共有三种：频道带宽、噪声
带宽和等效信号带宽。 1. 频道带宽 频道带宽亦称占有带宽，模拟信号的载波电平与带宽无
关，数字调制信号的电平却与带宽紧密相关。数字调制信号 的占有带宽为
N

Nm
10 lg
BWocc RSBW


K

N0
10 lg(BWocc )(dB)
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式中：N为噪声功率电平，单位是dBμV、dBmV或 dBmW；Nm为测量仪器读出的噪声功率电平，单位可以是 dBμV、dBmV或dBmW；BWocc为占有带宽，以kHz为单位； RSBW为频谱分析仪的分辨带宽，以kHz为单位；K为频谱 分析仪的校准系数，典型值为1.7 dB；N0为1 Hz带宽内噪声 功率的强度，单位为dBmV/Hz。假设噪声功率平坦分布， 在感兴趣的频谱内可以用1 Hz带宽内噪声功率强度值(N0)来 描述。从这一点出发，在任何给定的系统噪声功率带宽 (BWsys)下所呈现的噪声功率可以用简单的乘法得到：
CCIR将主观评价标准分为3种类型，即损伤制、质量制 及比较制。评分等级分为五级或七级，五级适用于标准清晰 度电视图像，七级适用于高清晰度电视图像。五级及七级评 分法的具体内容及两者之间的关系如表11-1所示，供参考。
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表 11-1 五级和七级图像质量主观评价的分级标准
接收
—
≤95
43～85
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11.2 数字电视信号的特点及测量方法
11.2.1 数字信号与模拟信号测量方法的差异 1. 数字信号与模拟信号的基本差异 数字信号与模拟信号的基本差异如下： (1) 信息的表现形式：模拟信号的信息包含在波形之中，
而数字信号的信息包含在码元的组合之中。 (2) 信号的幅度：模拟信号的幅度在时间上是连续变化
CCIR 第 500 号 推荐书 中的五级评 分表
评分 等级
高清晰度 采用七级评分 等级
7
不能觉ห้องสมุดไป่ตู้到 任何图像损伤
6
刚能觉察到 有图像损伤
不同程度的 损伤，但有轻 度
优
5
的图像损伤
CCIR 第 500 号 推荐书 中的五级评 分表 好 稍好 很差
劣
评分 等级 4 3 2
1
高清晰度 采用七级评分 等级
下行 /d Bμ V 上行 /d Bμ V
表 11-4 双向有线数字电视的上、下行信号的电平
发射(传输)
欧洲 (DVB-C/DAVIC)
—
美国 110 ～121
日本 100～110
接收 发射(传输)
42～7 5/5 2～80 85 ～11 3/8 5～11 3
45～75 6 8～11 5(118)
53～85 70～110
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表 11-2
技 术参数
电平
系统 输出口
最大电平差
幅频 响应 载噪 比 误码 率 噪声 裕量 调制 误差率 长期 频率稳定度 单频 干扰 多频 互调干扰 相位 抖动 射频 载波的相位噪 声
数字电视技术调制信号的参数要求
单位
要求
备注
dBμV dB dB dB dB
对于数字电视系统，由于客观测试与评价方法尚在研究 和不断完善之中，因此采用什么样的主观评价方法来评价数 字电视系统的性能优劣就显得更为重要。无论是客观评价还 是主观评价，对图像质量都可以按照清晰度、灰度层次、信 噪比、景物的真实感、景物的立体感、图像的尺寸、色彩重 现性、黑斑效应、会聚、行结构干扰这10项要求来进行客观 评价与主观评价。
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11.2.3 有线数字电视基带信号的参数测量 数字信号的载波调制归根到底是一种传输手段，是属于
通带传输中的信道编码的内容，信息内容主要包含在基带信 号之中，信号的质量最终要由基带信号的质量来保证。数字 基带信号有很多参数需要测量，但最重要的参数为误码率 (BER)。BER针对的是二元数字信号，而对于多元信号，误 码率称为误码元率或符号误差率，记为SER。
为了降低放大器的非线性失真，在传输过程中一般将载波调 制的数字信号的电平设置得比模拟调制信号的电平低10 dB左右。 有线数字电视系统输出口的信号电平为40～80 dBμV。
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11.3.2 数字系统的噪声电平 在数字系统中噪声电平的概念也与模拟信号不同，不仅
仅是热噪声，而且还包括了干扰噪声电平。噪声电平与带宽 有关，使用频谱分析仪测量后的噪声功率电平计算公式如下：
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技术参数 频率范围 最大载波电 平 幅频响应 误码率 载噪率 载波干扰比 载波侵入功 率比 载波脉冲噪 声比 载波交流声 调制比 回波值 群时延变比 射频载波的 相位噪声 相位抖动 频率稳定度
表 11-3 数字电视技术反向通信的性能要求
单位
要求
备注
MHz dBμV