數碼電視測量

電訊管理局局長已于二零零七年六月四日宣布，香港的數碼地面電視服務會采用國家制式作為標準。兩家免費電視廣播機構，即亞洲電視和無線電視將于二零零七年底之前開展數碼及仿真電視的同步廣播。其實，數碼電視大家并不陌生，本地所有收費電視營辦商現已透過有線，衛星和寬頻網絡提供數碼電視。只是香港要達致全面數碼廣播，地面電視廣播機構必須推出數碼地面電視服務。政府擬于二零一二年終止模擬廣播，但會視進一步的市場和技術研究結果而定。結合筆者對數碼電視及其測量技術的了解，簡單介紹給大家參考。

1、 數碼電視

所謂數碼電視，應該是電視的全過程中，其視、音頻都是數碼信號，包括攝制、剪接、編輯、存儲、播放、傳輸、接收。也就是說，電視節目從攝像開始就是數碼視音頻信號，一直到用戶的電視機收到的也是視音頻數碼信號，用戶用數碼電視機收看電視節目。

由于數碼電視信號在傳輸過程中會遇到各種不同的情況，必須采取相應的對策，即采用不同調制方式，故有數碼衛星電視、數碼有線電視、數碼地面電視之分。無論那種數碼電視它對視音頻信號都要進行編碼、壓縮、復用、最大的差別是調制方式不一樣。

數碼電視較仿真電視有很多優點。首先，數碼攝影清晰度大大提高，它可以提供高清晰度節目；數碼電視信號在傳輸過程中抗干擾能力強；數碼電視信號是通過壓縮后再傳輸，因此它占用的頻帶窄，如過去 8MH 帶寬傳一個電視摸擬節目，數碼電視可傳送6 ～ 8 個節目。在數碼電視傳輸網絡中，不僅可以開展傳輸數碼電視業務，而且可以開展各種增值業務，如視頻點播、遠程教育、電子商務、寬帶上網等等。

2、數碼電視標準

數碼電視是一個龐大的系統，在設備生產、安裝、調試、維護中都應遵循一定的標準，才能順利地推進數碼電視業務。

2.1、 國際上的數碼電視標準

目前國際上主要有三個數碼電視標準，它們是歐洲的 DVB 、美國的 ATSC 、日本的 ISDB 。日本的 ISDB 是基于 DVB ，因此有人認為國際上主要有兩種標準，即 DVB 和 ATSC 。

歐洲的 DVB 標準分為三個部分：

衛星數碼電視為 DVB-S ，采用正交鍵控調制（ QPSK ）

有線數碼電視為 DVB-C ，采用正交幅度調制（ QAM ）

地面數碼電視為 DVB-T ，采用正交頻分復用調制（ COFDM ）

DVB 標準具有較多優點，因此國際上數碼衛星電視和數碼有線電視原則上都采用歐洲的 DVB 標準。在分歧比較大的地面電視方面，DVB-T 和 ATSC-T 競爭比較激烈，中國也自行研究出自己的國家制式地面數碼電視標準，即GB20600-2006《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》。

2.2、 香港的數碼地面電視標準

在市場主導的原則下，無線和亞視在進行了大量嚴格的試驗和香港實地電視廣播測試后，認為國家制式測試效果滿意，均建議政府采用國家制式作為香港的數碼地面電視標準。電訊管理局局長已于二零零七年六月四日宣布，香港的數碼地面電視服務會采用國家制式作為標準。

數碼地面電視的發射站方面，慈云山站于2007年啟播，覆蓋率達40～50％，飛鵝山、金山、青山、九龍坑山及南丫島站將于2008年啟播，覆蓋率將達到75％，其余二十三個發射站將于2011年前陸續完成，最終覆蓋率達到99％（有關數碼地面電視方面的詳情讀者可參考政府網址http://www.ofta.gov.hk/zh/broadcast/tv-digital.html）

3、 數碼電視測試參數

較仿真電視來說，數碼電視測試參數大都是數碼信號，雖然其表現出來的仍然是圖像和聲音，但其測試在仿真電視基礎上增加了很多新的概念和參數。

數碼電視參數測量

3.1、功率POWER

在仿真電視信號中是以圖像載波和伴音付載波組成的復合電視信號，它的大小是以圖像載波行同步的信號峰值電平來表示。然而，在數碼電視中傳輸的是脈沖信號，在過去的 8MHz 頻帶內有無數脈沖信號，我們是將它看成一個噪聲頻譜，用噪聲功率的概念，以每赫噪聲功率給予積分的方式求得所謂頻道功率，常用dBμv為單位來表示，我們常稱之為數字平均功率電平，簡稱數字電平或數字功率。

3.2、 誤碼率 BER

誤碼率 BER 的定義是誤碼的比特數與傳輸的總比特數之比。誤碼的實質與信號的信噪比（ S/N ）有關，是信號受到噪聲、脈沖抖動，工業干擾及突發信號（如雷擊）的影響，因此我們可以由測量噪聲（信噪比）算出 BER 。按 TR10129 標準定義為一個小時傳輸少于1個誤碼，對于 64QAM 來說,BER 小于10-4。

3.3、 調制誤差率 MER

調制誤差率 MER 是信號理想的向量幅度和與信號誤差向量幅度和之比，以 dB 表示。這里所說的誤差向量幅度是指信號能受到噪聲干擾的總和。我們知道，在仿真電視中，其信號受到的各種干擾是直接影響到電視質量，如白噪聲使圖像直接產生雪花，交流聲直接引起圖像產生滾動等等。因此我們在仿真電視標準中制定了量度這些干擾信號的標準參數，如 C/N 、 CSO 、 CTB等。但是，由于在數碼電視信號均是以脈沖信號傳輸，這些干擾信號并不直接影響圖像質量，最直接的影響的是誤碼，由此而產生馬賽克或者斷線（信號終斷），在這里我們是將這些干擾信號統統看成是噪聲或者無用信號，稱之為廣義噪聲，然而這些噪聲并不一定使信號誤碼， MER 應是表征尚未誤碼時信號的質量，即正常工作時廣義噪聲干擾狀態。我們可以此來審定數碼電視信號圖像質量。如 64QAM 的數碼電視信號在 23 ～ 24dB 圖像就會出馬賽克， 23dB 以下會隨時斷線 , 甚至無法收看，在 25dB 以上圖像就正常，考慮到系統穩定性和測量誤差，因此 DVB-C 標準要求 MER 大于 27dB 。

3.4、 星座圖 Constellation Diagram

星座圖是由于數碼電視信號都是采用正交調制，那么兩組信號就會在坐標圖上有相應的位置，形成所謂星座圖。對于理想的信號來說，在其星座圖的相應方框圖內只有一點。如前所述，電視信號總是受到廣義噪聲影響，如果我們多次取樣下來，那么它就不是一點而是有很多取樣點形成的一離散的小云團，如上圖所示，根據星座圖的形狀我們可以觀察出這些所謂廣義噪聲的特性，從而得知噪聲來源，以便對設備或傳輸網絡采取相應措施，減少相應噪聲，排除即將引起誤碼的故障。

星座圖

3.5、 突發噪聲

由于數碼電視設備，傳輸網絡（包括衛星、地面傳輸和有線傳輸）會受到周圍的脈沖信號，雷擊等的干擾。這種干擾的特點是脈沖延遲時間很窄，但幅度較大，對于仿真電視來說，它是直接影響到圖像，但由于人的視覺較遲鈍，不易發現，而對于脈沖信號來說，便是直接產生誤碼。因此對突發噪聲的測試非常重要，目前大都采用頻譜分析或時域分析來進行。

4、數碼電視測量儀器

在數碼電視研制、生產、開發、安裝、維護、修理過程中需要采用大量的測試儀器，目前數碼電視測量的儀器主要有以下幾大類：

4.1、數碼電視信號源

1)、數碼電視標準信號源

這種標準信號源是產生標準的數碼信號供測試，它是按不同的調制方式 ( 如 DVB-T 、 DVB-C 、 DVB-S ) 和制式 ( 如 PAL 、 NTSC 、 SECAM ) 產生測試信號，它們可以有靜止圖像，也可以有活圖像。

數碼電視信號源GV998

2）、數碼電視測試信號源

這種信號源不僅產生標準數碼電視信號，而且在標準信號上加上仿真的噪聲，來改變信號質量，獲取不同 MER 的數值。這對于機頂盒生產的鑒定非常有用。

3）、碼流發生器

碼流發生器是產生 MPEG2 的碼流，具有 MPEG2 信號的記錄和播放功能，提供高清數碼電視（ HDTV ）信號，含視頻、音頻、和其它數據 ( 如圖文、偽隨機碼 )。儀器本身就具有標準靜止圖像和連續活動圖像信號，也可以根據用戶需要錄制你所需要的數碼視音頻信號，自行定義或編輯再行作為測試碼流輸出。

4.2、碼流分析儀

碼流分析儀主要是按數碼電視標準進行，如DVB 按標準差錯優先級分三類進行，實時測試分析或離線分析。同時要對碼流協議、碼流結構、 S1表格信息分析， EPG 節目指南、 碼率測試、時鐘 PCR 分析、 QAM 分析等。

4.3 、數碼電視視音頻分析儀

從電視的角度來說，人們追求的電視應取得良好的視音頻效果，在這一點上，無論是數碼電視或仿真電視其技術指針是一致的，不同者只是數碼電視要求更高了。

4.3.1 波形監示器和向量監示器

波形監示器是全幀顯示視頻信號波形，一般可顯示全幀一行或兩行，或者同時顯示兩場同行。

向量監示器用以顯示電視信號的向量特性，可在顯示屏上以刻度讀出微分增益、微分相位。也可以對音頻信號進行測試，在屏幕上讀出音頻立體聲的相位差。

波形監示器和向量監示器可成為獨立的兩種儀器，也可以組合成一個儀器，這樣更發揮作用，即向量 / 波形監示器。它不僅可有以上功能，還可增加一些功能，一般具有波形顯示、向量顯示、圖像顯示、立體聲音頻顯示、時間碼相位和幅度顯示、 SCH 和彩色成幀顯示等。這是在視音頻測試中用得最多的儀器。

4.3.2 視音頻信號分析

這種儀器通常是以視頻分析為主，但也兼容音頻信號的測試，直接測量視頻指標、微分增益、微分相位、色度 / 亮度增益、色度 / 亮度相位、頻率響應、信噪比、群時延、亮度非線性、白條幅度、同步幅度、色同步幅度等等。有的也具有波形監示器和向量監示器功能。

還要說明的是對于數碼電視信號來說，它傳輸的是數碼信號，因此必須有標準譯碼器，使傳輸的數碼流變成 SDI 視音頻數碼流，視音頻測試儀才能測試，如果視頻分析儀只能測量仿真信號，那么還必須經過 D/A 變換器。當然，如果是以測機頂盒的輸出視音頻信號就不會有這些麻煩，因為那已是仿真音視頻信號。在新問世的視音頻分析儀中，一般都能直接測量數碼電視信號和摸擬電視信號。

4.4 、數碼 / 仿真電視信號分析儀

對于數碼電視信號的測試分析，無論是發射端（前端），或是客戶端、以及傳輸過程中的各個環節，都必須進行監測，不同的測試場合，對其精度、測試項目是不同的。因此測試儀器廠家開發了各種測試儀器，適應不同場合。

4.4.1 數碼 / 仿真電視分析儀

這種儀器目前都是以 DVB-C 、 DVB-S 、 DVB-T 標準為主（以下簡稱 DVB ），它是以 DVB 要求的指針作為測量目標，如功率、 BER 、 MER 、星座圖等。為了適應當前模擬數碼過渡的需要，特別是 CATV 傳輸過程中仍需對模擬的指針進行測試，故這些儀器仍然有仿真的主要測試指針，如頻道掃描、頻譜分析、斜度、C/N 、 V/A 、 CSO 、 CTB等。很多儀器都特別重視對入侵信號的測試，這是由于突發的入侵信號對數碼信號影響更為重要。

4.4.2 數碼 / 仿真電視頻譜圖像場強儀

這種儀器是歐洲人的設計思想，他們認為，對于工程上的數碼電視信號測量，對其指針而言，只需測主要指標電平表、 V/A 、 C/N 、 BER 、 MER 、星座圖。而非常重要的是看數碼電視 / 仿真電視的圖像，電視圖像好了什么都會好。再則是頻譜分析，包括全程頻譜分析和帶內、帶外頻譜，這樣可以對信號質量進行分析，并可觀察噪聲狀態和入侵信號。

數碼電視頻譜圖像場強儀PRE II+

4.4.3 場強測試儀

業內所說的場強測試儀實際是電視信號電平表。這是大量用于現場測試的儀器，它一般具有頻道掃描、仿真電平、數碼功率、 V/A 、 C/N 測量即可。它的特點是用量大，攜帶方便，最好是掌上型，測量指標最好有“合格 / 不合格”判定。

數碼電視信號頻譜

4.4.4 頻譜分析儀

頻譜分析儀是將信號在頻譜軸上展開的一種所謂頻域測試，嚴格地說，上述儀器都是以頻譜分析儀為基礎，經測量后導出各種技術參數。

本文是從測量的角度簡要闡述了數碼電視標準、數碼電視的主要參數和測量儀器等內容，限于篇幅有限，不再進一步詳細探討。希望本文的介紹對大家有所幫助，有問題或建議可與筆者交流