000浅析数字信号开通后对原网络的影响

浅析数字信号开通后对原网络的影响及解决办法作者：刘军王云飞马砚德目前全国各地的数字电视业务正在如火如荼的进行着，蓬莱市作为东部沿海城市也于今年11月份实现了数字信号的开通，在数字信号与模拟信号并网传输的这段时间里我们发现了许多以前传输模拟信号时没有碰到的新问题现提出来与大家共同探讨。蓬莱市的数字信号由烟台地区的SDH环网通过STM-1的形式送到本市的前端机房,经网络适配器（变为ASI信号）、64QAM调制后与模拟信号混合送入本市HFC网。蓬莱市现有有线电视网为HFC分配网，从市局前端机房光缆以星型拓扑分布到各个光节点，每个光节点约带300~500用户，城区现已改造为750MHZ系统；乡镇的电视信号通过点对点的方式由市局前端机房通过光发射机直接送到乡镇广播站，每个乡镇的网络以乡镇广播站为中心，采用星型拓扑方式传送到每个村，每个村根据用户多少设1~2个光节点，现为550MHZ系统。结合目前传输模拟信号频道安排情况，将数字信号安排在Z18~Z37、D13共21个频道传输99套电视节目、10套广播节目、1套NVOD，DS1~DS17和DS14~DS22安排30套模拟节目。烟台四套节目及中央3、5、6、8、由QAM调制器RF输出后经解码器输出模拟信号；山东省有线台7套节目及中央1用带ASI输入的解码器输出模拟信号与其它模拟信号混合，然后将模拟信号和数字信号混合送入HFC网络。前端及网络分布情况见附图。数字电视设备安装完毕后，第二天工程维修人员就反映有的小区用户电视画面上出现白色点状、雪花状干扰，好像是电平过低造成的，但又有所区别，并且有的频道出现斜纹状干扰。测量用户输出口电平为70dBµv左右，在正常接收范围内。后来其他小区也反映出现类似的情况，出现情况的多为2~3级放大器后的末端用户，而在数字电视设备安装前这些小区的信号一切正常。在这些用户家中用机顶盒试看数字电视，发现有几组节目画面出现马赛克和停顿现象。试将前端数字信号切断，异常现象消除。怀疑可能是由于数字信号的混入造成的。当初安装时由于几套模拟节目是由数字信号解码后又混入网内的，并且因为没有测试数字电平的仪器，无法判断数字电平的高低。试将数字信号混合器后加10dB固定衰减器，用户端画面恢复正常。随后工程技术人员携带机顶盒对城区及乡镇的有线电视用户进行接收情况测试工作，发现有的用户正常，有的用户收到数字信号画面出现马赛克，而有的用户根本就收不到数字信号，但观察模拟信号和测量电平都基本正常。为什么会出现上述几种情况呢？下面我们从几方面进行一下分析：首先，我们从两种信号的差异进行分析。国家标准推荐，在兼容传输的网络中，数字频道的电平比模拟频道的电平低10dB，有以下两个原因：一是从频道内能量的频谱分布上看，模拟信号在幅度和时间上都是连续的，在网内采用残留边带调制方式进行频分复用传输，信号的能量基本集中在图像载频附近，成离散的簇状群聚；而数字信号在时间、幅度上都是离散的，采用QAM调制，具有双边带的特性，无图像载波，它的能量均匀的分布在整个频道内。二是从信号电平的表述上看，AM-VSB调制模拟信号电平是指调制包络峰值（同步头）处图像载波电压的有效值。而QAM调制数字电视信号电平是用被测信道信号的平均功率表述的。当传输信道出现非线性失真时，在数字与模拟频道、数字和数字频道之间的非线性产物呈白噪声性质，所以模拟电视信号的画面会出现白色点状、雪花状干扰，影响用户收视效果；而数字信号间由于C/N下降，引起误码率的升高，表现为被干扰的频道的图像频繁的出现马赛克，甚至出现画面停顿。其次，我们从系统传输容量增加后对原传输系统内所有有源设备的影响来分析。原来传输30套模拟节目，为了提高系统的C/N，而将光发射机的RF输入电平修正为A+10lg59/30=（A+3）dB，即将输入电平提高了3dB。而传输数字信号后，又增加了21台QAM调制器，相当于增加了21套模拟信道，则需要将光发射机的RF输入电平修正为原电平。否则一旦信号的光调制度过大时，由于激光器的削波现象，产生大量的非线性失真产物，不仅会使数字频道的误码率增加而且还会严重影响模拟频道的信号质量。所以当传输的容量改变时，我们应当正确调整光发射机的RF输入电平。光接收机的输出电平由于受光发射机的影响，当光发射机RF输入电平升高1dB时，光接收机的输出电平也将升高1dB，而非线性指标由于电平的升高而将劣化2dB。再来看看放大器，我们通过一个公式进行一下分析：CTB=CTBa+2（Sa-S0）-20lgn-20lg（N/Na）式中：CTBa为放大器参考CTB值，Sa为放大器参考输出电平，S0为放大器实际输出电平，n为放大器级联数，N为系统传输频道数，Na为系统参考频道数。从式中我们可以看出，系统的CTB指标不仅与放大器的输出电平和串联级数有关，还与系统传输的频道数有关20lg（N/Na）。当系统传输30个频道时，20lg30/59=-5.87；当系统传输51个频道时20lg51/59=-1.27。即当系统中传输容量由30个频道增加到51个频道，而放大器的输出电平保持不变时，CTB指标将恶化5.87-1.26=4.6dB，对系统产生很大的影响，使模拟画面出现斜纹或网纹干扰；而数字信号因为误码率提高使得画面出现马赛克或停顿。再次，我们从电视网的施工质量来分析。为什么有的用户收看模拟电视信号正常而接收数字信号时画面会出现马赛克或图像停顿现象呢？经检查发现有的是接头有松动接触不好；有的是由于分支分配器的空闲口没接负载；电缆在施工中被挤压严重变形；有的是用户家中私自安装的分配器不合格，甚至于没有接分支分配器，使用了不合格的电缆，这些都是造成系统阻抗不匹配形成反射使信号劣化的原因。再者模拟信号由好到坏是一个渐变的过程，当信号劣化到某一程度时，模拟信号还可以维持收看；但数字信号因有“断崖效应”，当指标低于一定值时，画面就可能出现马赛克甚至电视节目中断。基于前面的分析，我们认为在大规模发展数字电视用户之前，必须对现有网络进行彻底的整治。具体体现如下几方面：第一．应对现有网络进行整体升级改造。如果网络已改造为750MHZ系统，那么就应把数字信号放到550MHZ~750MHZ这段频率上；如果系统仍是550MHZ，数字模拟混合传输的话，最好将数字频道和模拟频道进行隔频传输。第二．对系统的各个环节的电平进行调整。如数字信号和模拟信号进行混合前的电平（数字电平比模拟电平低8~10dB）、前端光发射机的输入电平、光接收机的输出电平，再到二级光发的输入电平、放大器的输出电平等等，使系统输出口信号电平达到国标规定的要求。第三．对原系统的设备、器材进行测试调查，对不合格的器材要置换掉。如对光发射机的选择（因光发射机的C/N和非线性失真指标主要取决于光调制度，所以光发射机的调制度要能自动控制，并按输入信号的强弱、频道容量的多少自动处理DFB驱动电平，使系统指标始终处于最佳，使光接收机输出电平保持不变）；对光接收机、放大器、分支分配等器件进行测试，如有质量不合格的予以更换，F头要尽量使用防水、冷压头，淘汰卡环型F头。第四．对电视分配网络的施工质量进行整治。如放大器输出口、分支器、分配器的输出口是否空闲；接头是否处理好；是否有生锈、断裂现象；电缆有否受外力挤压严重变形等，这是都是造成系统不匹配产生反射出现干扰，使信号指标下降，影响电视画面的收看质量的原因。总之，有线电视网络是由一个环节接一个环节组合起来的，任何一个环节出了问题都能导致局部或者整个系统的瘫痪，从而影响到系统运行的安全性和可靠性，加大了维修人员的维修量，使得用户对我们的服务不满意。因此在建设网络的时候就需要工程技术人员对每一环节的质量都严格要求，这样才能建成一个经济、实用、稳定的业务服务平台，并且对今后网络的技术升级提供强有力的空间。功分器卫星接收机调制器混合器自办节目调制器视频服务器调制器混合器适配器1QAM1QAM2QAM3QAM4QAM5QAM6混合器分配器城区光缆网光缆分配器乡镇光缆网RF村光点光节点前置放大8分配器解码器解码器×8调制器调制器×8射频信号中央台3、5、6、8烟台1、2、3、4解码器解码器适配器2解码器解码器解码器解码器QAM7QAM8QAM9适配器3QAM10QAM11QAM12适配器4QAM13QAM14QAM15适配器5QAM16QAM17QAM18适配器6QAM19QAM20QAM21适配器7STM-1STM-1STM-1STM-1STM-1STM-1STM-1解码器解码器ASIASIASIASI调制器山东公共调制器山东农科调制器山东生活调制器山东综艺调制器山东影视调制器山东齐鲁调制器山东体育调制器中央1蓬莱市有线电视前端信号图