数字电视培训教材

1数字电视基础知识资料简要的介绍了数字电视的有关概念、数字电视的优点、数字信号传输概论、数字电视前端的组成、数字电视网络基本指标、有线数字电视故障分析与检修、以及分前端设备管理与维护七个方面内容。一、数字电视的有关概念1.数字电视数字电视是指包括节目摄制、编辑、发送、传输、存储、接收和显示等环节全部采用数字处理的全新电视系统。数字电视按其传输途径可分为3种：卫星数字电视（DVB-S）、有线数字电视（DVB-C）和地面数字广播电视（DVB-T）。2.有线数字电视有线数字电视指利用有线电视传输网络，将数字节目源经过编码调制，送到用户终端的数字解码接收机（又称机顶盒）。3.付费电视付费电视不同于现有的基本公益电视。它满足人民群众个性化、多样化、多层次的文化需求为根本目的，以频道专业化、对象化为重要标志，以收取用户服务费为主要盈利方式。4.数字电视广播的国际标准2目前数字电视标准有3种：美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB，其中前两种标准用得较为广泛，特别是DVB已逐渐成为世界数字电视的主流标准。二、数字电视的优点与模拟电视相比，数字电视有如下优点：1.图像传输质量高，距离远。数字电视信号在传输过程中，多次中继后不会发生干扰和噪声的积累，同时可采用纠错编码技术，提高抗干扰能力。所以数字电视在传输中保持信噪比基本不变，收端图像质量基本保持与发端一致，且传输距离不受限制。2.频谱资源利用高。数字电视采用压缩编码技术，在一个8MHz带宽的频道内传输6-8套电视节目。而模拟电视只能传输一套节目。3.信号稳定可靠，设备维护简单，使用方便。模拟电视信号数字化后，信号以二进制码的形式出现，它只有“0”和“1”两种状态，二进制数字信号不受电源波动、器件非线性的影响，所以信号能保持稳定、可靠。处理数字信号可采用大规模集成电路，可降低了设备的功耗，减少体积，提高了设备的可靠性。4.提供全新的业务，实现高速数据传输。在数字电视通信3中可以互不干扰地同时传输文字、数据、语音、静止图像等多种数字信息，数字电视网可与计算机网、电信网互联互通。5.灵活友好的人机界面。灵活和实用的人机交互界面，便于普通用户操作。6.易于实现条件接收。数字电视信号容易进行加密/加扰，有利信息安全，便于实现付费电视、视频点播及交互式电视。三、数字信号传输概论数字电视的传输是数字电视系统中非常重要的环节，只有将数字电视信号从发送端传输到接收机（指机顶盒），才能实现数字电视节目的收看。数字电视的传输手段主要有：地面无线电视广播、卫星电视广播和有线电视广播。数字信号传输常见故障：模拟信号在传输过程中会遇到衰落与干扰等问题，同样数字信号在传输过程中会遇到类似的一些问题，归纳起来主要有如下几种：1.路径损耗路径损耗是有效发射功率（输出功率）和接收到的功率之比。这个损耗是传输距离的函数，随着传输距离的增加而增加（无线路径损耗有3种传输方式、有线路径损耗有2种传输方4式）。(1)卫星传输路径损耗。(2)微波传输路径损耗。(3)地面电视广播路径损耗。(4)同轴电缆传输路径损耗：同轴电缆传输时，由于电缆内外导体都存在一定电阻，再加上绝缘体中不可避免地存在着漏电流，使得高频信号能量在传输过程中，有一部分损失。这种信号的衰减与电缆的使用年限和环境温度有关，使用时间长，环境温度高，衰减增加。(5)光纤传输路径损耗：光纤传输时同样有光链路损耗，包括光纤的吸收损耗、散射损耗、熔接损耗等。2.衰落数字信号在传输过程中会遇到以下一些衰落问题(1)阴影衰落：主要指地面广播电视收到的信号常受到室外小山、建筑物及室内墙壁阻塞。(2)多径衰落：由于发射的信号经不同路径的反射到达接收机的时间不同造成。(3)平坦衰落与频率选择衰落3.脉冲干扰数字信号在传输中，除有同频干扰、邻频干扰之外，还有5一种脉冲干扰。脉冲干扰是由于灯的开关、汽车的点火装置引起的时间短促而功率较大的电脉冲对信号的干扰。脉冲干扰对数字信号的传输不利，会引起一连串的误码，是数字信号传输中的主要问题之一。4.抖动与漂移抖动体现了数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定性。漂移定义为数字信号在特定时间相对其理想参考时间位置的长时间偏移，这里的长时间是指变化频率低于10HZ的长期相位变化。5.马赛克现象在数字电视画面上由于传输误码的增多出现方块图像丢失，丢失图像的方块里充满噪声，这种现象称为马赛克现象。四、数字电视前端的组成数字电视的前端是有线电视网的信息源和数据交换中心，一般由数字卫星收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。数字电视前端系统一般可分为4个主要部分，即信号输入部分，信号处理部分，信号输出部分和系统管理部分。61、在有线数字电视系统前端，有3个设备是必备的。(1)编码器。将所有设备信号源输出的数字和模拟信号均转换成符合MPEG-2的数字压缩信号。(2)复用器。其任务是将多路信号复用成单格TS流。(3)QAM调制器。将已经处理好的信息，利用调制器，把它变成传输网络所需的信号格式，因而调制器是前端系统的重要组成部分，在有线电视网一般采用64QAM调制器。2、QAM调制：正交调制（QAM）是幅度调制和相位调制的结合，即调幅又调相，输出电平是平均功率。3、模拟与数字调制区别模拟电视的载波调制是VSB，即残留单边带调幅制，输出电平是峰值功率；而有线数字电视是64QAM调制，具有类似双边带的特征，输出电平是平均功率，它们的峰值功率和平均功率是不同的。据计算和实践的经验，通常数字调制器的输出电平比模拟调制器的输出电平低10dB。4、调制器的频率设置和测量前面讲到由于模拟频道与数字频道的调制方式不同，因此它们输出频率的设置也有所不同。模拟电视调制器的频率是按图像载波频率设置的，而数字电视调制器的频率要按照该频道的中心频率来设置，这一点非常重要。7所以，模拟场强仪测量的是频道图像载波频率输出峰值功率电平；而数字场强仪测量的是频道中心频率输出平均功率电平。通过实测，我公司各经营部现在所使用的德力DS1001模拟场强仪，在网络中测量数字信号时，所测的值加上14dB就是该频道数字信号的实际电平值。潜江分公司数字信号所用的频道频点为：Z5143MHz-151MHz镇场自办节目第一段：Z12-Z16259MHz-291MHz（5个频点）第二段：Z26-16CH371MHz-498MHz（16个频点）数字电视系统目前共使用21个频点（部分镇场有自办节目共使用22个频点）。随着数字高清频道的推出，所使用频点也会相应增加。5、节目指南（EPG）是机顶盒的主机界面以及各种业务功能的导航菜单。通过EPG，用户能方便快捷地接收、选择数字电视节目，可以使用户了解到节目的相关信息，它是用户与机顶盒进行交互的主要途径。五、数字电视网络基本指标8在有线数字电视系统中，保证网络的正常运行，机房设备至关重要。其次，HFC网络和用户分配网络由于风吹日晒器件老化，或者人为损坏、调试不当都会时刻造成网络的恶化。因此需要对干线和用户分配网络进行定期的检查和维护，对用户反馈问题即时的维修解决。众所周知，数字电视网络的维护相比模拟电视网络的维护要求更高，要提前找到并排除问题，必须掌握相关的指标。影响图像质量的指标归结起来主要有：调制误差率（MER）、比特误码率（BER）、误差矢量幅度（EVM）、载噪比（C/N）、信道功率（PowerLevel）、星座图等组成的射频和调制指标以及码流的各级监测指标。1.误码率测量（BER）影响数字电视最终接收效果的直接指标是BER。当信号质量好的情况下，纠错前与纠错后的误码率是相同的，但有一定干扰存在的情况下，纠错前与纠错后的误码率就不同，纠错后的要更低。典型的目标值为1E-09，对数字电视而言，这时的观看效果清晰、流畅；准无误码为2E-04，偶然开始出现局部马赛克，还可以观看；临界BER为1E-03，大量马赛克出现，图像播放出现断续；BER大于1E-03完全不能观看。尽管较差的BER表示信号质较差，但BER指标只具参考价值，并不完全表征网络设备9状况，因为BER测量侦测并统计每个误码，问题可能是由瞬间干扰或突发噪声引起。MER可为接收机对传输信号进行正确解码的能力提供一个早期预警。当信号质量降低时，MER将会减小。随着噪声和干扰的增大，MER逐步降低，而BER仍保持不变，只有当干扰增加到一定程度，MER继续下降，BER才开始恶化。2.调制误差率测量（MER）在数字电视中，MER是表征数字信号质量的最重要指标，它精确表明数字信号在调制和传输过程中所受到的损伤，也一定程度上说明该信号是否能被解调还原，以及解调还原后信号质量状况。QAM调制信号从前端输出，经各级网络传输、入户，其MER指标会逐渐恶化，MER的经验门限值对于64QAM为23.5dB，低于此值，星座图将无法锁定、判决。另外对于网络不同部分的MER指标也存在一些经验值：64QAM时在前端要求＞38dB，分前端＞36dB，光节点＞34dB，用户端＞26dB。但是这些经验值，在最终测量时会有一些差异，造成我们难以确定最终门限。因此，需要具有星座图，最好是MER损伤分析仪器做全面的测量分析，才能确定各级维护门限和找到MER下降的原因。3.星座图分析方法对于我们在测量了平均功率，MER、BER后还不能解决问题的情况，星座图是很好的工具，它能够帮助我们找到问题所在，10星座图能找到诸如噪声干扰、连续波干扰、调制器输出误差、增益压缩、相位噪声等各种引起接收问题的原因。帮助你迅速锁定并解决问题。六、有线数字电视故障分析与检修模拟电视除无信号时无图像外，主要的故障现象为雪花、图像模糊、网纹、斜纹、雨刷、滚道等，但不管怎样，屏幕上总有等次不同的图像存在。而数字电视是将4-6套节目压缩编码打包后在1套模拟电视节目的8MHz带宽内传输，其特点是在同一个包中，只要有1套节目正常则其余几套也正常，有1套节目不正常时其余几套也肯定不正常，也就是说，数字电视的故障现象是随着传输包的信号质量来体现的，它的图像现象只有3种：很清晰（DVD效果）、无图像、马赛克。数字电视的技术维护工作不像维修模拟电视信号那样已有多年的经验，而它无处参考和借鉴。因此，有线电视维护人员应熟练掌握数字电视的基本原理和设备性能，认真分析故障产生原因，不断总结经验，快速及时地处理有线数字电视故障。1.有线数字电视传输网络故障分析与检修1.1数字电视信号的性能参数(1)信号电平：标准规定数字电视系统输出口的信号电平为1140-80dB，通常数字调制器的输出电平比模拟调制器的输出电平低10dB，模拟电视调制器的频率是按图像载波频率设置的，数字电视调制器的频率按该频道的中心频率来设置。(2)调制误差率（MER）：MER是描述数字调制信号总体质量的参数，类似模拟系统中的信噪比（S/N）、载噪比（C/N）指标，它等于误差幅度的有效值与平均矢量幅度的比值。(3)信噪比（S/N）：是数字调制信号的最大信号电平与关断信号后的噪声电平之比。(4)比特误码率：比特误码率（BER）定义为错误比特与发送的比特总数之比，有时简称误码率。图像质量优异时，误码率小于10-6；图像质量有可感损伤时，误码率大于10-4。(5)相位抖动：抖动体现了数字信号传输过程中的一种瞬时不稳定性，是数字信号各有效瞬间相对标准时间位置的偏差。抖动会产生短期的相位变化，使输入信号比特在判决电路中不能正确识别，从而产生误码。(6)陷波点：数字电视对陷波点敏感性远大于模拟电视。频谱上可能出现陷波点的原因有采用劣质电缆、接头接触不良或氧化、电缆分支分配器潮湿进水。(7)驻波：两个完全相同的波动，沿反方向运行，互相叠加干涉，便形成驻波。劣质电缆、电缆屏蔽网开路或短路以及器12件损坏、各种接头接触不良、分支分配器不良、未接终端电阻、75Ω不匹配等，均可造成波在通道中的来回反射、形成驻波，使某些地方信号会加强、某些地方信号减弱，造成误码。1.2各项性能指标对数字信号的影响(1)数字信号电平对用户接收的影响国家标准推荐，在数字和模拟兼容传输的网络中，数字频道的电平比模拟频道电平应当低