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本文在介紹數(shù)字電視基本概念和背景的前提下，介紹了數(shù)字電視測(cè)試的主要參數(shù)和主要儀器，并介紹數(shù)字電視測(cè)試行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。 一、數(shù)字電視概念及其優(yōu)點(diǎn) 1. 什么是數(shù)字電視 所謂數(shù)字電視，是在電視的全過程中，視音頻信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，即節(jié)目攝制、剪接、編輯、存儲(chǔ)、發(fā)送、傳輸、接收和顯示等環(huán)節(jié)全部采用數(shù)字處理的全新電視系統(tǒng)。也可以說數(shù)字電視是在信源、信道、信宿三個(gè)方面全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和數(shù)字化處理的電視系統(tǒng)。其中電視信號(hào)的采集（攝取）、編輯加工、播出發(fā)送（發(fā)射）屬于數(shù)字電視的信源，傳輸和存儲(chǔ)屬于信道，接收端與顯示器件屬于信宿。 2. 數(shù)字電視分類 數(shù)字電視按其傳輸途徑可分為三種：數(shù)字衛(wèi)星電視（DVB-S），數(shù)字有線電視（DVB-C）和數(shù)字地面廣播電視（DVB-T） , 數(shù)字手持電視（DVB-H ）。 數(shù)字電視按其傳輸視頻（活動(dòng)圖像）比特率的大小可粗略劃分為三個(gè)等級(jí)：普及型數(shù)字電視（PDTV），標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（ SDTV ）和高清晰度數(shù)字電視（ HDTV ）。其中 PDTV 屬于 SDTV 的最低等級(jí)，現(xiàn)在數(shù)字電視的發(fā)展方向是以 SDTV 為主要發(fā)展方向，而在數(shù)字電視源端或某些領(lǐng)域采用 HDTV 。 3. 數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn) 與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下優(yōu)點(diǎn)： ① 圖像傳輸質(zhì)量較高，距離遠(yuǎn)。數(shù)字電視信號(hào)在傳輸過程中，多次中繼（或復(fù)制）后不會(huì)發(fā)生干擾和噪聲的積累，同時(shí)可采用糾錯(cuò)編碼技術(shù)，提高抗干擾能力。所以數(shù)字電視在傳輸中保持信噪比基本不變，收端圖像質(zhì)量基本保持與發(fā)端一致，且傳輸距離不受限制。 ② 頻譜資源利用率高。頻譜資源是國家重要資源，模擬電視的頻譜資源有限。一套模擬電視節(jié)目要占用 36MHz 帶寬的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，占用 8MHz 的地面電視廣播和有線電視頻率。而數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)，在 36MHz 的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中可傳送 5 套 SDTV 節(jié)目，在一個(gè) 8MHz 頻道內(nèi)可傳送 4 套以上的 SDTV 節(jié)目。 ③ 提供全新的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字電視通信中可以互不干擾地同時(shí)傳送文字、數(shù)據(jù)、語言、靜止圖像等多種數(shù)字信息。 ④ 信息穩(wěn)定可靠，設(shè)備維護(hù)、使用簡單。 ⑤ 節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣。 ⑥ 靈活友好的人機(jī)界面，易于實(shí)現(xiàn)條件接收。 因此，技術(shù)上先進(jìn)的數(shù)字電視系統(tǒng)必然會(huì)取代模擬電視。 4. 數(shù)字電視系統(tǒng)簡介 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要包括地面廣播、有線廣播和衛(wèi)星廣播系統(tǒng)。 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)部分： ① 數(shù)字演播室系統(tǒng)； ② 視、音頻信號(hào)的壓縮編碼部分； ③ 系統(tǒng)業(yè)務(wù)復(fù)用部分； ④ 信通編碼部分； ⑤ 調(diào)制傳輸部分。 二、數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 1. 什么是數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 在數(shù)字電視傳輸碼流中，一個(gè)數(shù)據(jù)包有多大，含有多少字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的含義是什么，甚至一個(gè)字節(jié)的某一比特位是何意義，都有明確的規(guī)定，這就是標(biāo)準(zhǔn)。 數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)包括兩大部分：數(shù)字電視演播室標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視演播室標(biāo)準(zhǔn)定義未壓縮音視頻的格式、設(shè)備間的接口等，主要與節(jié)目的制作有關(guān)。數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)涉及到音視頻的壓縮、數(shù)字信號(hào)的傳輸、條件接收系統(tǒng)、與數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)有關(guān)的其它標(biāo)準(zhǔn)。 2. 國際上的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 目前，國際上有3個(gè)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，分別是美國的標(biāo)準(zhǔn)ATSC（Advanced Television Systerm Committee ）；歐洲的標(biāo)準(zhǔn)DVB（Digital Video BroadCasting）；日本的標(biāo)準(zhǔn)ISDB（Intetarted Services Digital Broadcasting ）。 歐洲的DVB 標(biāo)準(zhǔn)分為 3 個(gè)部分：衛(wèi)星數(shù)字電視為 DVB-S ，采用正交鍵控調(diào)制（QPSK）；有線數(shù)字電視為 DVB-C ，采用正交幅度調(diào)制（ QAM ）；地面數(shù)字電視為 DVB-T ，采用正交頻分復(fù)用調(diào)制（COFDM）。 DVB標(biāo)準(zhǔn)具有較多優(yōu)點(diǎn)，因 DVB-S已被全球采用，而DVB-C也被歐洲、澳大利亞、北美、南美等國家采用。可以這樣說，國際上數(shù)字衛(wèi)星電視和數(shù)字有線電視原則上都采用歐洲的 DVB 標(biāo)準(zhǔn)，分歧比較大的是地面電視。 對(duì)于 DVB 數(shù)字電視系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，原則上是按《DVB系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)TR101290》，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì) MPEG-2TS流的測(cè)試，衛(wèi)星和電視網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介共同參數(shù)的測(cè)試，電視網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、地面、MMDS/MVDS的專門測(cè)試都給出了具體的方法和要求。 3. 我國的數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn) 我國是世界上電視用戶最多的一個(gè)國家，應(yīng)該擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于數(shù)字有線電視和數(shù)字衛(wèi)星電視來說，國家已經(jīng)明確采用 DVB 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 DVB-S 和 DVB-C ，各地均在有序的進(jìn)行。主要是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地面電視標(biāo)準(zhǔn)尚未制定。 我國確定自主制訂地面廣播電視標(biāo)準(zhǔn)。 2001年國家數(shù)字電視專項(xiàng)工作會(huì)議針對(duì)國內(nèi)提出的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敺桨高M(jìn)行征集。 2001年4月30日前征集到四家標(biāo)準(zhǔn)研究單位 5 個(gè)地面?zhèn)鬏敺桨浮?2002-2003 年對(duì)這 5 套方案進(jìn)行了測(cè)試，選出2個(gè)方案做進(jìn)一步改進(jìn)，即清華大學(xué)提出的方案DMB-T 標(biāo)準(zhǔn)和上海交通大學(xué)提出的方案 ADTB-T。在數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)制定的最后階段，清華大學(xué)主導(dǎo)的 DMB-T 標(biāo)準(zhǔn)和上海交通大學(xué)主導(dǎo)的 ADTB-T標(biāo)準(zhǔn)之間僵持不下，最終二者走向“融合”。 2006年8月18日中國國家標(biāo)準(zhǔn)委在“ 2006年第8號(hào)(總第95號(hào)) 中國國家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布公告”中發(fā)布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》，屬國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，2007年8月1日正式實(shí)施。地面數(shù)字電視廣播有三種接收方式：地面固定接收、移動(dòng)接收和手持設(shè)備接收，我國數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)主要適用于前兩種接收方式，而針對(duì)手持接收將專門制定手機(jī)多媒體廣播標(biāo)準(zhǔn)。 三、數(shù)字電視測(cè)試 數(shù)字電視測(cè)試大致可分為四個(gè)層次，即應(yīng)用層、協(xié)議層、傳輸層、物理層。應(yīng)用層測(cè)試主要針對(duì)于 SD/HD 的節(jié)目制作和播出部門，測(cè)試儀器應(yīng)當(dāng)提供多格式、多標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試平臺(tái)，對(duì)數(shù)字電視音頻基帶信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量測(cè)試。協(xié)議層測(cè)試主要用于衡量設(shè)備對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的符合性，要求此類儀器盡可能多的具有當(dāng)前通用協(xié)議，進(jìn)行協(xié)議測(cè)試，如 MPEG-2 、 MPEG-4 、 H.264/AVC 和 VC-1 等。傳輸層測(cè)試用于評(píng)估各種調(diào)試方式的調(diào)試性能，如星座圖、調(diào)制誤差率、誤碼率等。物理層測(cè)試包括具體的物理接口測(cè)試，如輸出功率、端口阻抗、回波損耗等。 1. 位誤碼率（BER） 位誤碼率是發(fā)生誤碼的位數(shù)與傳輸?shù)目偽粩?shù)之比。早期的數(shù)字電視監(jiān)視接收機(jī)提供了一個(gè)位誤碼率指示，作為數(shù)字信號(hào)質(zhì)量的唯一度量。誤碼率實(shí)質(zhì)上與信號(hào)的信噪比（ S/N ）有關(guān)，它受到噪聲、脈沖抖動(dòng)，工業(yè)干擾及突發(fā)信號(hào)（如雷擊）的影響。誤碼率可以由信噪比計(jì)算出來。 BER 測(cè)量結(jié)果通常使用工程表示法，并常常顯示為一個(gè)瞬時(shí)比值和一個(gè)平均比值。典型的目標(biāo)值為 1E-09 ，準(zhǔn)無誤碼 BER 為 2E-04 ；臨界 BER 為 1E-03 ； BER 大于 1E-03 將喪失服務(wù)。 2. 調(diào)制誤差率（MER） 調(diào)制誤差率是信號(hào)理想的矢量幅度和信號(hào)誤差矢量幅度和之比，以 dB 表示，其中誤差矢量幅度是指信號(hào)能受到噪聲干擾的總和， MER 是表征尚未誤碼時(shí)信號(hào)的質(zhì)量，即正常工作時(shí)廣義噪聲干擾狀態(tài)。調(diào)制誤差率的測(cè)量目的是為了給接收信號(hào)提供一個(gè)單一的品質(zhì)因數(shù)。 MER 可以為接收機(jī)對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行正確解碼能力提供一個(gè)早期指示。事實(shí)上， MER 將接收符合（代表調(diào)制圖案中的一個(gè)數(shù)字值）的實(shí)際位置與其理想位置比較。當(dāng)信號(hào)質(zhì)量降低時(shí)，接收符號(hào)距離理想位置更遠(yuǎn)， MER 測(cè)量值將會(huì)減少。 3. 星座圖 星座圖可以看成數(shù)字信號(hào)的一個(gè)“二維眼圖”陣列，同時(shí)符號(hào)在圖中所處的位置具有合理的限制或判決邊界。代表名接收符合點(diǎn)在圖中越接近，信號(hào)質(zhì)量就越高。由于屏幕上的圖形對(duì)應(yīng)著幅度和相位，陣列的形狀可用表分析和確定系統(tǒng)或信道的許多缺陷和畸變，并幫助查找其原因。星座圖對(duì)于識(shí)別幅度失衡，正交誤差，相關(guān)干擾，相位、幅度噪音，相位誤差，調(diào)制誤差比等調(diào)制問題相當(dāng)有用。 4. 正交誤差 正交誤差使得符號(hào)在圖中的位置更靠近邊界限制，因而降低了噪聲度。當(dāng)I、Q相差不精確為90°，便會(huì)出現(xiàn)正交誤差。其結(jié)果是使得星座圖不再為方形，而是看起來象一個(gè)平行四邊形或菱形一樣。 5. 噪聲誤差 噪聲是包括 QAM 在內(nèi)的任何信號(hào)中最為常見和無法避免的損傷。加性高斯百噪聲（AWGN）是噪聲損傷的常規(guī)類型。由于它是白色（在頻率上為平坦功率密度函數(shù)）和高斯性質(zhì)（數(shù)學(xué)上為“正態(tài)”幅度密度）的，使得接收符號(hào)分布在理想位置得周圍。 四、數(shù)字電視測(cè)試儀器 測(cè)試儀器作為數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，它的發(fā)展快慢直接影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文以筆者所在公司北京海洋興業(yè)科技有限公司所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了簡單的分類： 1. 基礎(chǔ)儀器 在數(shù)字電視測(cè)試的過程中，除了要用到一些專業(yè)儀器外，還用到一些常用的基礎(chǔ)儀器，如萬用表、示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀等，這些儀器用來測(cè)試一些基礎(chǔ)參數(shù)，反映信號(hào)的基本特性。例如：示波器在視頻信號(hào)的觀測(cè)中應(yīng)用較廣，利用其視頻觸發(fā)功能可以進(jìn)行行場(chǎng)觸發(fā)，觀察每一行場(chǎng)信號(hào)的模擬特性，如泰克公司的示波器 TDS3000B 可以觀測(cè)視頻信號(hào)的矢量波形，進(jìn)行矢量分析十分簡便。 2. 數(shù)字電視信號(hào)源 數(shù)字電視信號(hào)源產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，它可按不同的調(diào)制方式和制式產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，它們可以有靜止圖像，也可以有活動(dòng)圖像。數(shù)字電視信號(hào)源不僅可以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，而且可以在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)上加上模擬的噪聲等。 3. 碼流發(fā)生器 碼流發(fā)生器可產(chǎn)生 MPEG2等TS碼流，具有TS碼流的記錄和播放功能，以提供高清電視（HDTV）和標(biāo)清數(shù)字信號(hào)（SDTV），含視、音頻和其它圖文數(shù)據(jù)。 4. 碼流分析儀 碼流分析儀是按數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)碼流協(xié)議、碼流結(jié)構(gòu)、 SI表格信息分析、 EPG節(jié)目指南、碼流測(cè)試、時(shí)鐘PCR分析、QAM分析等。 5. 數(shù)字電視測(cè)試儀器的發(fā)展方向 未來數(shù)字電視測(cè)試儀器有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于數(shù)字電視接收終端設(shè)計(jì)、研發(fā)所需的測(cè)試儀器，不僅要注重其測(cè)試設(shè)備的高精度、高質(zhì)量、還應(yīng)向多標(biāo)準(zhǔn)、多功能的方向發(fā)展，不再是簡單意義上的一臺(tái)信號(hào)源，而是集碼流發(fā)生、信通編碼調(diào)制，信通仿真等功能于一體的測(cè)試系統(tǒng)，并具有良好的可升級(jí)性，以滿足新的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試需求。對(duì)于數(shù)字電視接收終端生產(chǎn)所需的測(cè)試儀器，應(yīng)更多地注重其功能的單一性，以降低生產(chǎn)成本。對(duì)于發(fā)射前端設(shè)置測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)安全所需的儀器，應(yīng)當(dāng)注意其小型化、靈活化，以適應(yīng)不同測(cè)試的需求。 綜上所述，我以幾個(gè)典型參數(shù)，儀器為例介紹數(shù)字電視及其測(cè)試。未來數(shù)字電視測(cè)量儀器將向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)方向主要針對(duì)數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)的工程級(jí)測(cè)試。另一個(gè)方向主要針對(duì)高頻用戶，如數(shù)字電視設(shè)備研發(fā)。這就要求廣大數(shù)字電視測(cè)試設(shè)備廠商，給自己一個(gè)比較準(zhǔn)確的定位，更快的發(fā)展。 |
