試論有線數(shù)字電視信號的特征、測試及診斷

文丨邱偉國

試論有線數(shù)字電視信號的特征、測試及診斷

文丨邱偉國

分析數(shù)字電視的信號在結(jié)構(gòu)特性方面的表現(xiàn)，同時(shí)將有線的數(shù)字電視在信號構(gòu)成方面作為研究的特例，做了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與研究，這將推動維護(hù)系統(tǒng)、診斷以及排除故障等方面的工作的進(jìn)展。

數(shù)字電視信號； 特征； 測試

1 碼流特性

同原始模擬的電視想比較而言，數(shù)字電視信號在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中是通過很多路時(shí)基的業(yè)務(wù)或者節(jié)目在進(jìn)行復(fù)用之后然后進(jìn)行合并，最終可以做一路傳輸流(TS 流)。所謂的MPEG節(jié)目， 指的是時(shí)間基準(zhǔn)以及節(jié)目號相一致并且集合在一起， 但是有的時(shí)候會有一個(gè)或者以上的節(jié)目號在同一時(shí)間基準(zhǔn)的碼流中。將有線數(shù)字電視在進(jìn)行信號傳輸作為例子，通常而言，因?yàn)镾DH是45Mbit/s的傳輸通道，在接收端通過本地調(diào)制QAM調(diào)制器用64QAM方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)制，這就會實(shí)現(xiàn)傳輸在實(shí)際使用的帶寬大概在38Mbit/s左右。通常來講，碼流為每秒38Mbit以下，帶寬中約有15%進(jìn)行傳輸PSI/SI 信息、條件接收(CA)信息( ECM/EMM)和空包等一系列輔助方面的傳輸信息，大概有85%傳輸4～7套等于DVD質(zhì)量中的標(biāo)準(zhǔn)的電視業(yè)務(wù)，它們將在某個(gè)高頻的頻點(diǎn)上按照64QAM的方式被調(diào)節(jié)，其中的重要性源于當(dāng)前壓縮編碼的高超技術(shù)，通過進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)，證明了一套音視頻信號帶寬通過壓縮，其帶寬會在2.5～4.7Kbit/s。

為了使得接收端方便進(jìn)行篩選以及解調(diào)，在一路復(fù)合流的TS流形成以前，所有節(jié)目設(shè)有其相應(yīng)的PID識別號，要求其音頻、視頻以及輔助數(shù)據(jù)等相關(guān)配件的識別號都應(yīng)該明確，接著在PMT表內(nèi)都要得到映射，所有的業(yè)務(wù)以及節(jié)目都應(yīng)該配備相應(yīng)的PMT-PID號，然后把所有的PMT- PID在一個(gè)PID是0的PAT表內(nèi)進(jìn)行映射，送入到復(fù)用器內(nèi)同其余的信息進(jìn)行復(fù)用以后在某個(gè)已經(jīng)規(guī)定的頻點(diǎn)上進(jìn)行調(diào)制然后再進(jìn)行放大傳輸。因?yàn)橐粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有很多相間8MHz的大大小小的頻點(diǎn)，這樣各個(gè)頻點(diǎn)在傳輸流方面都會有相應(yīng)的TSID號。業(yè)務(wù)、節(jié)目以及PSI/SI等頻點(diǎn)不同的情況下的PID號能夠一致，然而若將時(shí)間不同的情況下復(fù)用的節(jié)目所出現(xiàn)的一致的PCR- PID以及Video-PID，TDT/TOT，S DT/BAT之外，頻點(diǎn)雖然一致，PID號卻不一致。所以說，TS流本網(wǎng)絡(luò)所進(jìn)行的反映必須全面，這樣，其“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”中反映的NIT網(wǎng)絡(luò)信息表才會完整。

很明顯，在同一網(wǎng)絡(luò)上將會有很多TS流的存在，如果TS流無引導(dǎo)相關(guān)的信息，那么在數(shù)字電視終端的設(shè)備上就不會查找到其所需的碼流。因此，MPEG-2內(nèi)特意將指定的PSI節(jié)目信息進(jìn)行制定，旨在使得設(shè)置自動化與引導(dǎo)解碼器解碼其目前的傳輸流，而且在TS流內(nèi)將所需的碼流得以體現(xiàn)。PSI只是闡述單一的碼流，然而一般情況下，會有很多碼流存在于系統(tǒng)中，為在TS流內(nèi)使得接收者快速查找其需要的節(jié)目，以PSI為基礎(chǔ)擴(kuò)充了DVB，也就是基于PAT，PMT，CAT三個(gè)表上增加多個(gè)表，比如SIT、EIT、NIT、TDT、ST、BAT、SDT、TOT、RST等，這樣SI業(yè)務(wù)信息就形成了，此業(yè)務(wù)信息主要針對全體系統(tǒng)也就是全部網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)碼流進(jìn)行描述，對系統(tǒng)傳輸?shù)闹饕闆r、編排廣播數(shù)據(jù)流以及其時(shí)間表等一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，主要是PSI 信息， 然而一定要進(jìn)行傳輸?shù)挠挟?dāng)下的日期以及時(shí)間表（NIT， EIT ，SDT 與TDT）。只有將PSI/SI進(jìn)行解析才會實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視一些功能。SDT以及EIT是影響觀眾選擇其喜歡的收視節(jié)目的最主要的表，是由于它們主要構(gòu)成了其節(jié)目的指南，具體包括：1)在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，所有的傳輸流中，其對應(yīng)描述目前流的SDT-actual只有一個(gè)，但其他流的SDT-other描述具有很多，SDT中Service- descriptor（業(yè)務(wù)描述符）是最關(guān)鍵的一個(gè)。2)在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，應(yīng)該進(jìn)行接收以及處理的事件信息表有以下4種:對現(xiàn)行流中的前/后續(xù)事件進(jìn)行描述的EIT-p/factual事件信息表，對其他流內(nèi)現(xiàn)行前/后續(xù)事件進(jìn)行描述的EITp/f-other事件信息表，對現(xiàn)行流內(nèi)發(fā)生事件的時(shí)間進(jìn)行描述的EIT-schedule-actual事件信息表，對其他流內(nèi)所發(fā)生的事件的時(shí)間進(jìn)行描述的EIT-schedule-other事件信息表。

組成PSI/SI信息當(dāng)中，在對很多頻點(diǎn)進(jìn)行一系列的傳輸流實(shí)驗(yàn)中得出，EIT- schedule-other主要占據(jù)了帶寬，其次為EIT-p/f-other，接著依次排序?yàn)镋IT-schedule- actual，EIT-p/ f-actual，SDT-other，NIT以及SDT-actual，這與實(shí)際需求十分相吻合。而且，當(dāng)下傳輸流全部的EIT子表中涵蓋著同一個(gè)可以對一個(gè)傳輸系統(tǒng)內(nèi)不一樣的transport- stream-id復(fù)用碼流傳輸流識別符進(jìn)行區(qū)別，同時(shí)將識別originalnetwork- id原始傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)識別符進(jìn)行識別。

2 搜索節(jié)目優(yōu)勢

根據(jù)上述情況可以看出，PSI教會從一個(gè)帶有很多節(jié)目的TS流順利將制定的任務(wù)找出，在接收機(jī)要對一個(gè)制定的任務(wù)進(jìn)行接收的時(shí)候，它最初應(yīng)該做的就是在PAT節(jié)目關(guān)聯(lián)表內(nèi)獲得此節(jié)目中PMT節(jié)目映射表，在PMT內(nèi)取得組成此任務(wù)的基本碼流的PID，然后按照PID對應(yīng)音頻、視頻以及數(shù)據(jù)而過濾出來的一些基本碼流，通過解碼而復(fù)原成原始信號，并且將剩余PID傳送包刪除。在現(xiàn)在STB機(jī)頂盒的接收中，有3種形式來進(jìn)行節(jié)目的搜索:1)手動搜索——將已知一頻點(diǎn)的值進(jìn)行輸入，通過確認(rèn)鍵就能馬上將該頻點(diǎn)上全部的電視廣播任務(wù)列表(數(shù))以及其名稱搜索出來；若沒有正確的輸入不會實(shí)現(xiàn)理想的搜索工作，它就是通過此頻點(diǎn)上PAT中PMT出現(xiàn)節(jié)目列表以及SDT-actual獲取節(jié)目名稱。然而有些STB沒有對此搜索功能進(jìn)行設(shè)置，比如“中視聯(lián)”等。2)全頻段搜索——STB根據(jù)規(guī)范的電視頻道列表與其間隔，在所有頻點(diǎn)上將“手動搜索”結(jié)果得以完成。3)較快搜索——在STB搜索默認(rèn)頻點(diǎn)上的中心頻率與調(diào)制方式以及SDT- actual/other 表中，取得任務(wù)列表，當(dāng)正式收看的時(shí)候才在其頻點(diǎn)上對PAT進(jìn)行搜索， PMT取得相應(yīng)的任務(wù)參數(shù)而且即可就會有收看的信號出現(xiàn)。很明顯這是一種十分快捷的搜索方式，在有些STB中默認(rèn)為自動搜索。

在STB設(shè)置不一樣的情況下，其“快速搜索”以及“全頻段搜索”中具有其各自的起始頻率，并且每個(gè)搜索算法方面的情況也有所不同，其搜索方式一致，卻有著不一致的搜索時(shí)間，有的還具有很大的差異性。如“華為”有線STB-C中“全頻段搜索”要明顯快于“中視聯(lián)”下“全頻段搜索”，時(shí)間大于1min。在STB為同一個(gè)的時(shí)候，其全頻段中在最大化的搜索范圍中進(jìn)行搜索，這樣對比來說是很慢的，STB在默認(rèn)的情況下為快速搜索法。同時(shí)，利用STB對節(jié)目名稱進(jìn)行搜索，若節(jié)目就沒有進(jìn)行加密，就能夠直接進(jìn)行播放，反之則不能。

3 碼流實(shí)驗(yàn)以及故障診斷

3.1 碼流實(shí)驗(yàn)以及研究

當(dāng)下，各省廣播電視網(wǎng)絡(luò)總公司在其所控制的各個(gè)地區(qū)都有權(quán)管理其有線數(shù)字電視節(jié)目，惠州市擁有有線數(shù)字電視的用戶，也是通過市公司連接省網(wǎng)絡(luò)信號的。筆者在物理系實(shí)驗(yàn)室中通過北京澤華源公司所發(fā)明的Scivo SPA-11P碼流分析儀，先搜索有線網(wǎng)絡(luò)中包括數(shù)字電視業(yè)務(wù)的頻點(diǎn)，其頻點(diǎn)的數(shù)量總共為24個(gè)，有227/235/243/251/259/267/275/283/291/299/315/339/323/331/347/443/355/427/363/379/387/395/371/403/411MHz，64QAM為其調(diào)制，其符號率都是6875千符號/秒 (KS/ s)，有127套數(shù)字電視節(jié)目，有10個(gè)數(shù)字音頻廣播。在這之中，序號1的頻點(diǎn)是227MHz，是“廣播電視網(wǎng)絡(luò)公司”自身的5套數(shù)字電視節(jié)目；序號18頻點(diǎn)是307MHz，其中為電視節(jié)目6路(通過STB沒有搜索到的，碼流分析儀能夠?qū)⑵錂z測分析到)。現(xiàn)在以第2序號即頻點(diǎn)為235MHz測試為例，測試的基本分析窗口界面如圖1所示。為對ETR290的修訂版本也就是TR101-290，其測試的指標(biāo)是TS流語法分析、PSI/SI信息分析、3級錯(cuò)誤檢測、PCR分析與緩沖區(qū)分析等。通常在檢測TS流的時(shí)候使用的都是價(jià)格比較高昂的碼流分析儀。通常情況下，比較普遍的方法就是TR101-290下3級錯(cuò)誤分析:第一級是對幾個(gè)參數(shù)可準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行解碼；第二級為在同步之后可連續(xù)工作必須的；第三級是對應(yīng)用中的幾個(gè)參數(shù)產(chǎn)生依靠的。同時(shí)，在監(jiān)測的時(shí)候能夠?qū)ID的變化情況進(jìn)行設(shè)定。通過3級錯(cuò)誤進(jìn)行檢測，可以對系統(tǒng)中所出現(xiàn)的故障情況進(jìn)行分析。TR101-290的3級錯(cuò)誤分析是最常見的測試錯(cuò)誤手段。圖2所示為315MHz上的3級錯(cuò)誤報(bào)警測試。

圖1 基本信息測試界面圖

圖所示測量結(jié)果，235MHZ頻點(diǎn)測試時(shí)TSID為0X11，碼率為38.02Mbit/ s，7套數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)為82.5%，PSI/SI占5.9%，CA信息為3.6%，空包為7%。

3.2報(bào)警機(jī)制以及實(shí)驗(yàn)

上述系統(tǒng)的分析MPEG- 2TS流特性后，檢測其參數(shù)，一般由“DVB 系統(tǒng)測試指導(dǎo)”文件ETR290(在進(jìn)行測試的時(shí)候不靠商用解碼器與芯片，用的是MPEG-2TS系統(tǒng)目標(biāo)解碼器中標(biāo)準(zhǔn)的解碼程序)。現(xiàn)在實(shí)際所利用的MPEG-2TS流參數(shù)的監(jiān)測以及特性分析的主要依據(jù)

圖2 315MH z 頻點(diǎn)的報(bào)警測試圖

[1] 陳珊，俞斯樂，李華，國澄明.數(shù)字電視接收機(jī)的軟件系統(tǒng). 電視技術(shù)，2000，(9)：33-34.

[2] 吳曉. 淺析數(shù)字電視接收機(jī)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn). 電視技術(shù)，2005(4)：56-57.

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（廣東省惠州市網(wǎng)絡(luò)股份有限公司惠東分公司，廣東惠州 516300）