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文档简介
有线电视系统有线电视网络知识哈尔滨元申广电网络有限公司网管中心一、有线电视网络概况有线电视网络的发展概况有线电视网络定义有线电视网络发展历程有线电视网络的特点有线电视网络系统组成有线电视网络定义有线电视网络是一种采用同轴电缆、光缆或者微波等介质进行传输,并在一定的用户分配或交换声音、图像、数据及其它信号,能够为用户提供多套电视节目乃至各种信息服务的电视网络体系。有线电视网络发展历程1948年宾夕法尼亚州山谷的曼哈尼城,居民大多住在当地的三个电视台的阴影区,电视信号被阻挡,收看效果极差。为解决以上问题,便利用在山顶架设天线,在经过同轴电缆,送至阴影区的每一个用户,这便是世界上最早的公共天线系统(Masteraerialtelevision,简称MATV)。50年代初,这种收视系统被移植到了城市,有效的解决了无线接收中出现的各种问题,这就是早期的共用天线系统(CommunityAntennaTelevision简称CATV)。70年代初随着通信卫星传送电视信号进入实用阶段,利用CATV系统来实现卫星电视的共同接收,便成为了一个切实可行的方案。经过发展成为了今天真正意义上的有线电视系统(或称电缆电视系统,CableTelevision,仍简称CATV)。从80年代末期开始发展至今,有线电视界意识到CATV应该向综合信息服务网过渡。于是,让有线电视系统具有双向传输能力和交互功能成为了技术发展的主要方向,并由此引发展了CATV技术发展史上的第二次革命。我国有线电视网络的发展现状我国的有线电视虽然起步较晚(以1974年北京饭店的第一个共用天线系统为起步标志;70年代末期才在一些工矿企业出现较大型的系统;而城市网则直到80年代初才开始发展),但发展迅速。尤其是进入90年代后,我国的有线电视可以说是飞速发展,其速度之快超过了任何一种电视系统。1992年以来,有线电视每年以新增500万户~1000万户的速度发展,目前的用户数已经接近1亿,在用户数量和系统规模上列世界第一位。
在网络建设上,国家广电光纤主干网(2.5GSDH同步数字光纤网)于1996年开始启动建设,经过几年的努力,已实现了全国除新疆、西藏、宁夏、青海外的20多个省、市、自治区的连接。再辅之以数字微波联网,全国范围的骨干网络已经基本形成。到2001年底已完成国家级基础干线网光缆敷设工程(一期、二期、三期)36071千米,连接了30个省(市、区)。在建、待建干线光缆敷设工程(包括保护环路)约7000千米。我国的有线电视接入网,在90年代即确定了采用宽带双向HFC结构,经过多年的发展与技术、设备的升级改造,一个以传输广播电视节目为主的A平台和一个以传输综合数据信息为主的B平台已开始运行,保证了广播电视节目对千家万户的安全传输,也为数据通信及各种信息传输提供了速率高、容量大、资费省、安全可靠的传输手段。有线电视网络的特点有线电视网络的特点
有线电视网络在全世界范围内得到了如此大的发展,是因为它具有很多无可比拟的优势。概括起来讲,主要体现在以下几个方面:
(1)实现广播电视的有效覆盖
(2)图像质量好,抗干扰能力强
(3)频道资源丰富,传送的节目多
(4)系统规模大,节约投资、美化市容
(5)宽带入户,便于综合利用
(6)能够实现有偿服务
(7)建网可以循序渐进,逐步发展高频电视信号的形成示意图调制方式为VSB-AM,我国采用PAL-D制,模拟电视信号带宽为8MHz,视频带宽是6MHz,伴音载频高于图像载频6.5MHz,带宽0.5MHz,电视图像的等效噪声带宽是5.75MHz。频率配置
在双向有线电视系统中,由于同轴电缆分配网实现双向传输只能采用频分复用的方式,故系统中必须考虑上、下行频率的分割问题。根据国标GY/T106-1999中规定,上行频率范围为5~65MHz,过渡带为65~87MHz,这样,下行传输便只能从87MHz开始,原来的DS1~DS5频道只好忍痛割爱了,因此,750MHz双向系统所拥有的下行频道资源实际上应为79个频道(37个标准频道,42个增补频道);862MHz的双向系统所拥有的下行频道资源实际上应为93个频道(51个标准频道,42个增补频道)。频率配置f/MHz87655A下行流上行流低分割时的频谱利用情况频道划分有线电视频率的配置每个频道为8MHz。Z1(112.25MHz)~Z7(7个)D6(168.25MHz)~D12(7个)Z8(224.25MHz)~Z37(465.25MHz),Z37与D13间隔15M。(30个)D13(471.25MHz)~D24(12个)Z38(567.25MHz)~Z42(5个)D25(607.25MHz)~D56(855.25MHz)32个标准频道51个,增补频道42个,共计93个频道。有线电视网络系统组成按功能划分,有线电视线系统由信号源、前端、传输系统、用户分配网四个部分组成。有线电视系统有多种分类方法。按用户数量可分为10万户以上的A类系统和10万户以下的B类系统。按干线传输方式可分为全电缆系统、光缆与电缆混合系统、微波与电缆混合系统、卫星电视分配系统等。按照是否利用相邻频道,可分为邻频传输系统与非邻频传输系统。其中非邻频传输系统可按工作频段分为VHF系统,UHF系统和全频道系统。邻频传输系统按最高工作频率又可分为300MHz系统、450MHz系统、550MHz系统、750MHz系统、1000MHz系统等。此外还有单向系统与双向系统之分。有线电视系统的基本组成信号源系统前端系统干线传输系统多路混合器多路混合器电视解调器卫星接收机电视解调器调频接收机频道处理器适配、解码器调频接收机光接收机放像机电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器电视调制器调频调制器光发射机光发射机光发射机分配系统卫星接收机电视调制器多路混合器SDH光接收机数字电视信号
现代有线电视系统的基本组成信号源卫星转发的卫星电视信号开路电视信号微波电视信号SDH传输方式的电视信号AM模拟光传输的电视信号其它有线电视网传输过来的电视信号自办电视节目,接收或产生这些节目信号的设备共同组成了系统的信号源部分。前端前端是位于信号源和干线传输系统之间的设备组合。其任务是把从信号源送来的信号进行滤波、变频、放大、调制、混合等,使其适于在干线传输系统中进行传输。
大型有线电视系统的前端不止一个,其中直接与系统干线或与作干线用的短距离传输线路相连的前端称为本地前端(相当于主前端);经过长距离地面或卫星传输把信号传递给本地前端的前端称为远地前端(相当于本地前端的信号源前端);设置于服务区域的中心,其输入来自本地前端及其它可能信号源的辅助前端称为中心前端(相当于分前端)。一般说来,一个有线电视系统只有一个本地前端,但却可能有多个远地前端和多个中心前端。传输系统把前端输出的高频复合电视信号优质稳定的传输给用户分配网。传输方式主要有光纤、微波和同轴电缆三种。目前主流系统为双向HFC网络光纤的结构和原理
数值孔径和模场直径的概念光纤
光在光纤中传播时也会激发出一定的电磁波模式,这种模式同光纤的粗细有关。按照光纤中容许传输的电磁波模式多少的不同,可以把光纤分只能传输一种电磁波模式的单模光纤(SM)和有多个电磁波模式同时传播的多模光纤(MM)。光缆的典型结构光纤油膏加强件护套松套管中心管式光缆传输网络光缆层绞式结构光缆防潮层光纤套塑填充料内护套铠装外护套加强芯骨架式结构光缆光线传输网络元部件——光缆带状结构光纤光纤性能①衰耗特性。主要有吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗、连接损耗、耦合损耗等。它的固有损耗与工作波长有关,而在允许的工作温度范围内基本与温度的变化无关。0.4dB/km(1.3μm),2dB(0.8μm),远低于同轴电缆的损耗。②频率特性。单一光源的单模光纤的传输带宽仅受光端机的限制。其带宽为Bf=132.5/(DL)(GHz)③防干扰性能。不受电磁干扰,也不影响其他线路。④寿命长架空使用可达20年,低埋使用可达30~40年。⑤其它性能直径重量轻、资源丰富。但怕水气和潮湿,影响涂层,缩短使用寿命。光缆工程常用数据同轴电缆结构:类型:按照同轴电缆的绝缘结构可以分成三种类型:①实心绝缘型:防潮防水性能好但衰减大②半空气绝缘型:a半空气贯通式:衰减小,但防潮防水不好b半空气封闭式:衰减小,防潮防水好③空气绝缘型:衰减很小但防潮防水差且不易制造同轴电缆的指标电气性能:它是传输质量的主要标志,包括特性阻抗、衰减常数、相移常数、回波损耗、屏蔽性能等几项测试仪参数。机械性能:包括最小弯曲半径、最大拉力等到测试参数。温度特性:主要是指衰减常数(衰减量)随温度的变化率,单位为%/℃。防潮性能。成本及使用寿命。同轴电缆的特性特性阻抗:同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的,对于导体中流动的电流存在着电阻与电感,对导体间的电压存在着电导与电容。衰减系数:衰减系数反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗程度,它是同轴电缆的主要参数之一。射频信号在同轴电缆中传输时的衰减是由内、外导体的损耗与绝缘材料的介电损耗共同引起的。衰减系数:β1β2分别为对应于传输频率ƒ1ƒ2的衰减值,单位为dB。同轴电缆的特性(续)反射损耗:这里的反射,不是指由于电缆特性阻抗与负载或信号源不匹配所产生的反射,而是电缆本身的原因引起的内部反射。屏蔽特性:屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的一个参数。温度特性:同轴电缆的衰减量随着温度的变化而变化,优质电缆衰减值的温度变化量大约为0.2%(dB)/℃,即温度每变化1℃衰减值变化0.2%/(dB)。另外,同轴电缆的衰减量随频率的不同是存在斜率的,温度变化不仅会引起衰减量的变化,而且会引起斜率的变化。由于温度变化而引起的电缆衰减量斜率变化,电缆的温度特性正是干线放大器中装有AGC与ASC控制的原因。我国同轴电缆的的命名由四部分组成,每两部分之间都用短横线隔开。第一部分分别用四五个字母来代表分类代号、绝缘材料、外导体材料、护套材料和派生特性,每个字母所代表的意义如见表所示;第二部分至第四部分都用数字来表示,其中第二部分代表同轴电缆的特性阻抗,在有线电视系统中用的电缆都是75Ω;第三部分代表同轴电缆绝缘介质的外径,有线电视电缆常用的绝缘介质有4.8、7.3、9.0和11.5mm四种规格,分别用最接近的整数5、7、9和12来代表;第四部分则是代表结构序号的数字。举例:SYV-75-5-1:绝缘外径5mm实芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套射频同轴电缆。SYDYC-75-9:绝缘外径9mm聚乙烯垫片绝缘聚乙烯护套自承式射频同轴电缆。SYDLY-75-12:绝缘外径12mm聚乙烯垫片绝缘铝管聚乙烯双护套射频同轴电缆。我国同轴电缆命名HFC网络HFC混合光纤电缆网
HybridFiberCoaxial-CableNetwork即在干线传输中使用光纤,在接入网部分使用同轴电缆分配到用户的一种传输方式。在干线上,发挥了光设备失真指标高,噪声系数小,传输距离远的优点。在接入上,也发挥了同轴电缆网络便于分配,灵活多变,成本低廉的优点。HFC网络分级结构哈尔滨在网络传输中采用了两级级联主干光网络,光站后主要采用无源分配网络的传输结构。(也是目前国内各大城市的主流组网方式)从总前端到分前端的光传输为第一级光网络从分前端到光节点的传输为第二级光网络。光节点以下为同轴电缆接入网络,光节点到用户终端最多经过一级放大器,采用同轴电缆树型分配网络的结构。总分前端结构主光发TXTXTXTX备光发主光收备光收RF切换控制正向RF放大分配网络总前端分前端用户分配网双向HFC网络结构示意图光工作站光发射机分配器回传光接收机混合器下行信号TVPCCM分配器上行信号服务器CMTSInternet数据网数字、模拟等单向电视信号VOD视频点播信号VOD推流网有线电视光传输分前端至用户端示意图传统有线电视网为单向广播
式网络,无双向传输能力。有线电视的双向改造,实际
就是使用网络的各个节点与
连接具有双向的能力。改造后,HFC网络为双向860M网络。采用65/85的中分割方案。采用双工滤波器的模块的双向光节点
与放大器采用。双向HFC网络RF反向回传双工滤波器
65/85RF正向下行光纤传输方式有线电视网络中采用光纤传输能提高传输的可靠性,改善系统的性能,增加传输带宽,同时能降低运行维护费用。目前,有线电视光纤传输系统主要有FM、数字和AM-VSB三种方式。光纤传输方式幅度调制光纤技术(AM-VSB)目前光纤有线电视中大量采用模拟传输方式,全称为视频残留边带(VSB)模拟强度调制光纤传输,简称为AM光纤技术。优点:与通常的电缆有线网兼容,接收机输出信号不用解调和再调制,造价比同长度的干线电缆传输还要低。缺点:对激光器的线性要求严格;受光源功率限制,传输距离小于30Km。频率调制光传输技术(FM-IM)是一种模拟传输技术,电视信号对每个频道的载波进行频率调制(FM),然后各个经过频率调制后的信号混合起来,对激光器进行光强度调制,简称FM光纤技术。优点:解调后视频的信噪比比系统的载噪比有很大改善;不易受到失真产物干扰的影响,可确保较高的光调制度,光接收机的接收光功率可降低-20dBm以下,传输距离可达40~60Km。缺点:占用频带较宽,传输节目数量受限。16套/芯。与现有的有线电视不能兼容,每个频道需要解调器和调制器,中继次数有限,现已被数字方式取代。数字调制光纤传输技术(DM-IM)采用脉冲编码调制(PCM)方式,将基带电视信号经取样、量化、编码,复接后对光进行强度调制。优点:传输节目多,传输距离长60~100Km,无非线性失真。缺点:需要调制解调器、编解码器,成本远高于AM光纤。非常适合长距离传输和城市有线电视网主干环路。光纤干线上所用的传输方式主要是1310nm和1550nm的AM-IM模拟传输。光纤传输方式目前,工作在1310nm波长窗口的AM-VSB光发射机,一般采用直接调制的分布反馈(DFB)激光器,单级光链路允许的光纤链路损耗已达到其饱和值14dB,如光纤损耗以0.4dB/km计,也就是说工作在1310nm波长窗口的单级光链路系统能覆盖35km的半径。若要扩大覆盖半径,可采用多级光链路级连的方式,但系统指标将下降,主要是非线性指标不能满足要求。光纤传输方式光纤1550nm窗口的损耗最小,随着工作波长为1550nm的掺铒光纤放大器(EDFA)和光发射机中受激布里渊散射(SBS)抑制电路的应用,使AM-VSB1550nm光发射机和EDFA结合应用得到了很好的效果,这时因为由于EDFA的高增益和非线性指标好的特点,使EDFA用来中继时能在保证系统指标的情况下大大扩展传输覆盖的范围。HFC网络频谱规划采用65/85中分割方案,0-65MHz为上行
85-550MHz为下行模拟信号频段
550-862MHz为下行数字信号频段56585550862上行频段下行模拟信号频段下行数字信号频段10dB模拟信号与数字信号对模拟信号,功率集中在载波处,而数字信号的功率分散在整个频道中。为保持各个频道的总功率相同(交互调最小),一般要求数字信号的电平值比模拟信号的电平值小10dB。8MHz模拟电平数字电平视频载波分前端机房接收从总前端送来的主备路信号,经切换器完成信号的保护倒换。使用RF放大分配网络,在满足光发机输入电平的指标的情况下,馈送给每一个光发机。分前端也是数据分中心机房,完成RF网络与IP网络的连接。以及本地数据设备与IP骨干网络的汇接。用户分配网用户分配网的任务是把有线电视信号高效而合理的分送到户。一般是由分配放大器、延长放大器、分配器、分支器、用户终端盒以及连接它们的分支线、用户线等组成。分配器分配器分配器能将一路输入信号的功率均等地分成几路输出,它具有一个输入端和几个输出端。通常,分配器一般都按输出路数的多少来进行分类,即所谓的二分配器、三分配器、四分配器和六分配器等。分配器的其它分类方法也很多,按使用场所不同可分为室内型和室外防水型,馈电型和普通型,明装型和暗装型,普通塑料外壳和金属屏蔽型;按基本电路组成可分为集中参数型和分布参数型,其中集中参数型又可分为电阻型和磁芯耦合变压器型两种,分布参数型即微带线分配器。下面我们主要讨论应用最广的磁芯耦合变压器型分配器。分配器的最基本单元是二分配器和三分配器。二分配器的原理如图所示。它由阻抗匹配自耦变压器B1、分配自耦变压器B2和隔离电阻R、高频补偿电容C组成。两路信号输出是通过B1、B2从主路输入端耦合而来。通过选择适当的变比K=N/N′和隔离电阻R,则可做到阻抗匹配和相互隔离。
分配器的电气特性(1)分配损失分配损失是分配器特有的特性指标。所谓分配损失,是指在各输出端良好匹配的情况下,传输信号在输入端与输出端的信号电平之差。在吸收、散热等能量损失可以忽略的情况下,设输入总功率为Pi,用分贝数来表示为10lg(Pi/Po),其中Po为基准功率。当Pi分为n路均匀输出时,每一路输出功率为总功率的1/n,则每一路输出电平为:10lg〔(Pi/n)/Po〕=10lg(Pi/Po)—10lgn故分配损失LS=10lg(Pi/Po)-〔10lg(Pi/Po)-10lgn〕=10lgn
因为这时无吸收、散热等能量损失,故称之为理想分配损失。可见,理想分配损失仅与分配路数有关,二分配器的理想分配损失为3dB,三分配器的理想分配损失为4.8dB,四分配器的理想分配损失为6dB等。分配器分配损耗N理想值(dB)实际值(dB)23.013.5±0.434.735.5±0.546.027.5±0.567.789±189.0311±1分配器的电气特性(2)阻抗分配器的输入阻抗定义为输入端电压与电流的比值,输出阻抗定义为输出端电压与电流的比值。为了与电缆等匹配,分配器的输入阻抗和输出阻抗都是75Ω。(3)相互隔离度在指定频率范围内,从某输出端加入一个信号,其电平与其它输出端测得的输出电平之差称为该分配器的相互隔离度。一个分配器的相互隔离度越大,各输出口之间的相互干扰就越小。按国标GY/T106-99的要求,分配器的相互隔离度至少应是22dB以上,邻频传输时要求更高,应达到30dB以上4)驻波比与反射损耗
它们表示分配器与前后电缆阻抗匹配的程度。在理想情况下,分配器的输入、输出阻抗都是75Ω,与75Ω的同轴电缆完全匹配,相应的驻波比为1,反射损耗为无穷大。实际上不可能完全实现阻抗匹配,驻波比在1.1~1.7之间,对应的反射损耗为13~26dB之间。对于隔频传输系统,反射损耗大于12dB即可,对于邻频传输系统,则应大于16dB以上才行。否则信号来回反射,不仅会出现重影,还能造成各频道电平不均匀,使非线性失真加大。(5)频率特性频率特性是描述分配损失等参数随频率变化的情况。在使用频率范围内,要求各参数的变化越小越好。二、有线电视网络的性能参数
基本概念分贝比与电平分贝比:(P2/P1)dB=10lg(P2/P1)=20lg(U2/U1)可以表示增益、衰减、交调比、互调比、载噪比。电平系统中某一点的电平是指该点的功率(或电压)对某一基准功率(或基准电压)的分贝比
10lg(P/P0)=20lg(U/U0)模拟图像电平:调制包络峰处图像载波的均方根值。(P2/P1)dBm=10lg(P2/P1/1mW)(P2/P1)dBmv=20lg(U2/U1/1mV)(P2/P1)dBuV=20lg(U2/U1/1uV)数字信号电平:在有效带宽内所选射频或中频信号的均方根值。电平单位换算表(阻抗75欧姆)转换加值(dB)↘
dBmdBmvdBμvdBm——
+48.75+108.75dBmv-48.75——
+60dBμv-108.75-60——
有线电视传输过程制约因素信号中噪声含量外部噪声、内部噪声信噪比、载噪比信号的失真程度非线性失真载波互调比、载波组合二次差拍比和载波组合三次差拍比、交扰调制比、微分增益失真和微分相位失真、信号交流声比线性失真载噪比、幅频特性、色/亮度时延差噪声噪声是指能使图像受到损伤的与传输信号本身无关的各种形式寄生干扰的总称。其分为外部噪声、内部噪声。外部噪声是由系统外部串进来的各种形式的寄生干扰,如来自宇宙空间的噪声、大气噪声;雷达和各类发射机发射的电磁波;工业高频设备的射频漏泄;雷电、汽车点火系统以及荧光灯的干扰等。内部噪声是由系统内部设备和部件所产生的,又可以分为两种:一种是有可能被消除的,称为非固有内部噪声,如系统中各种振荡分量和设备自激、啸叫、电源交流声以及微音效应等;另一种则是不可能被消除的,称为固有内部噪声。噪声系数信噪比(SNR)信噪比分贝值为信号电平与噪声电平之差。定义为高频信号解调后所得的视频信号功率与噪声功率之比。主观评价的五级损伤标准。欧广联公式(S/N)dB=23-Q+1.1Q2其中Q为图像等级。图像主观评价的五级损伤标准等级图像质量损伤的主观评价(S/N)5MHz(dB)CCIR(S/N)5分(优)图像上不觉察有损伤或干扰存在45.544.74分(良)图像上有稍可觉察的损伤或干扰,但不令人讨厌36.634.73分(中)图像上有明显觉察的损伤或干扰,令人感到讨厌29.9302分(差)图像上损伤或干扰较严重,令人相当讨厌25.4271分(劣)图像上损伤干扰严重,不能观看23.121误码率(BER)定义:是指在经过通信系统的传输后,送给用户的接收数字码流与信源发出的原始码流相比,发生错误的码字数占信源发出的总码字数的比例。对于二元数字信号,误码率称为误比特率;对于二元以上多元信号,误码率称为误码字率。对于64QAM的调制方式,BER=1X10-4时,系统的载噪比通常为31dB,模拟电视载噪比为43dB。调制误差比(MER)调制误差比(MER)提供了所接收数字信号单一的“品质因数”。品质因数表示接收机正确地解码信号的能力。定义:矢量幅度的有效值与误差幅度的有效值比值,用分贝表示。MER是射频参数,与SNR的差别在于MER包括接收信号的扰动,如果显著损伤是噪声,那么MER=SNR载波载波(Carrier):无线电或电视发射机发射信号的中心频率。载波通常被调幅或调频,在模拟卫星电视中,是对载波进行频率调制来传输图像信号和伴音。载噪比(C/N或CNR)载噪比定义为图像或声音载波功率与噪声功率之比。用分贝来表示为:(C/N)dB=10lg(Pc/Pn)=20lg(Uc/Un)国家标准规定,全系统的指标:C/N≥43dB载噪比与信噪比之间的关系(S/N)dB=(C/N)dB—6.4dB。
注:针对地面电视采用残留边带VSB—AM,调制度为87.5%
非线性失真载波互调比载波组合二次差拍比载波组合三次差拍比交扰调制比微分增益失真和微分相位失真信号交流声比载波互调比(IM)其定义为,在系统指定点,传输频道的载波电压对落入该频道的某一类互调产物电压之比。载波互调比是用来描述由于放大器的非线性失真,所产生的新频率分量落入传输频道后对有用信号干扰程度的性能参数。常用分贝来表示:IM=20lg(指定频道上图像载波电压/落入该频道的互调产物电压)国家标准规定,全系统的指标:IM2≥57dB、IM3≥57dB、IM内≥54dB。载波互调比指标在输入频道数较少的的下进行测量,其指标大小在传输频道数较少时能够说明系统非线性指标的实际情况。但在系统传输频道较多时用该指标来描述系统的非线性失真性能显然不够全面和准确,此时一般应考虑用CSO和CTB的相关指标来进行描述。
载波组合二次差拍比(C/CSO)
定义:在系统指定点,图像载波电压与落入该频道带内成簇集聚的二次差拍产物的复合电压之比。用分贝来表示为:C/CSO=20lg(指定频道上图像载波电压/落入该频道带内成簇集聚的二次差拍产物的复合电压)国家标准规定,全系统的指标C/CSO≥54dB组合二次差拍(CSO)是落在某一频道内所有二次差拍成分的总和,在光系统中,它是影响图像质量的最重要因素之一。
载波组合三次差拍比(C/CTB)
定义:在系统指定点,图像载波电压与围绕在图像载波中心附近群集的组合三次差拍产物的峰值电压之比。用分贝来表示为:C/CTB=20lg(指定频道上图像载波电压/落入该频道的组合三次差拍簇加权叠加电压)国家标准规定,全系统的指标C/CTB≥54dB组合三次差拍(CTB)是落在某一频道内所有三次差拍成分的总和,在频道数较多时,它是影响图像质量的最主要因素。CSO与CTB二次互调失真往往会聚集在离该频道图像载波±0.25MHz的地方形成簇,其中位于图像载波频率-0.25MHz处的那一簇幅度较大;三次差拍干扰则会集中在图像载频处或比图像载频高0.5MHz处,其中位于图像频处的那一簇幅度最大。CSO产物CTB产物交扰调制比(CM)定义为,在系统指定点,指定频道上已调载波有用调制信号的峰峰值对由其它频道转移过来的交扰调制成分峰峰值之比。常用分贝表示为:CM=20lg(指定频道上有用调制信号的峰峰值/交扰调制成分的峰峰值)国家标准规定,全系统的指标CM≥46+10lg(N-1)注:N为电视频道数微分增益失真和微分相位失真微分增益是指复微分增益的幅模,是指具有非线性特性的设备其实际的传输特性曲线上各点对应的DG值的偏差。当信号通过设备后,对应各个时刻亮度信号上的色度大小会发生不同的变化,从而改变了原输入信号中的亮度信号与色度信号之间的相对幅度关系,造成不同亮度电平上的颜色浓淡变化。国家标准规定DG失真≤10%。
微分相位是指复数的相角。微分相位失真指在信号的动态范围内设备特性曲线上各点对应的微分相位的偏差。彩色电视信号通过设备后,使得各个时刻的色度信号的相位关系有别于原来的相对关系,从而产生了色调失真,即改变了原彩色画面的颜色。国家标准规定DP失真≤10度。微分增益失真和微分相位失真是由前端设备(如调制器、解调器)的视频通道部分的非线性特性所引起的,它直接影响着图像色彩的真实程度。
信号交流声比(HM)是指标准图像调制电压峰峰值和交流声调制电平的峰峰值之比。用分贝表示为HM=20lg(标准图像调制电压峰峰值/交流声调制电平峰峰值)dB将HM(dB)换算成HM(%),用下式:HM(%)=10-HM(dB)/20X100国家标准规定信号交流声比应不小于46dB。交流声信号来源主要在两个方面:一方面是设备的供电电路滤波不良。另一方面是TV解调器的视频信号源接地不良或箝位能力差导致交流声信号和视频信号一起对射频调制。50HZ交流声干扰表现在接收机画面上是一条黑白横道在上下滚动。
非线性失真指标计算公式(C/CTB)dB=(C/CTB)1-20lgn=(C/CTB)0+2(Sot-So)-20lgn(C/CSO)dB=(C/CSO)1-15lgn=(C/CSO)0+2(Sot-So)-15lgn(C/CSO)0、(C/CTB)0、Sot:厂家推荐值So:实际输出电平
非线性失真指标同放大器工作电平的关系
当各频道的信号电平降低1dB时,系统的二次非线性失真指标(C/CSO)可以改善1dB,系统的三次非线线失真指标(C/CTB)则可以改善2dB。线性失真(幅频特性、色/亮时延差)定义:当信号通过这些由电抗元件组成的线性电路时,仍然也会产生波形失真,这种失真我们称之为线性失真。幅频特性:频道内的幅频特性是指在某规定频道的频带范围内,系统输出端与输入端之间信号的增益随频率的变化情况。国标规定频道内幅频特性的不平度在整个频道范围内不超过±2dB,在任意的0.5MHZ范围内不超过±0.5dB。频道内幅频特性不好主要是前端造成的。色/亮度时延差:是指彩色电视信号中的色度信号和亮度信号经系统传输时由于时延不一致而存在的时延差别。国标规定色/亮度时延差≤100ns
如色度信号和亮度信号存在较大时延差,会产生明显的彩色镶边现象。其主要是由调制器和有线电视系统中频道型部件不好所致。
系统的反射反射系数:ρ定义为反射波电压U2与主波(入射波)电压U1之比。即ρ=U2/U1反射损耗:Γ定义为入射波电压与反射波电压之比的分贝值,即Γ=-20lgρ=20lg(U1/U2)电压驻波比(VSWR)S:定义为驻波电压的最大值与最小值之比,即S=(Umax/Umin)式中Umax=U1+U2Umin=U1-U2
系统的反射--回波值E为了准确了解系统内部的实际反射情况,国标规定必须对有线电视系统的回波值E进行测量。回波值是在规定测试条件下测得的系统由于反射而产生的滞后于原信号,并与原测试信号内容相同的干扰信号的相关值。国家标准规定相同的回波值不能大于7%。有线电视系统中的重影
分为接收重影(虚重影)、反射重影(右重影)、串入重影(左重影)。
有线电视系统指标参数网络技术参数下行系统指标光工作站输入光功率+1~-3dBm,0db均衡时输出电平112dBuV(862MHz);反向光输出功率+3dBm。用户终端盒(分配型)输出电平,TV:65±3dBuV862MHzDATA:65±3dBuV(5~65MHz300~862MHz)上行系统指标
用户至光站上行通道衰减29±3dB,差值≤6dB。载噪比:C/N≥20dB(Ra)C/N≥26dB(Rb、Rc)设计反向用户端标准发射信号45dBmV,集中分配器采用40dBmV三数字电视测量数字电视频道电平(功率)数字电视频道功率(电平)
定义:8MHz带宽内的总RF功率,测试点频率在被测试频道的中央。其单位为dBmV或dBμV。测量方式:
电视模式下的自动方式测量法电视模式即解调后的电视信号显示在仪器屏幕上的方式。频谱模式下的综合方式测量法频谱模式即在仪器屏幕上显示所选频段的功率频谱的方式。数字电视频道电平(功率)用频谱仪测量数字电视频道功率
1)将频谱仪调谐在被测频道中心频率,选择频率间隔和电平设置,以便显示整个频道的8MHz带宽;
2)把频谱仪的分辨带宽(RSBW)设置在100KHz,把视频带宽设置在100Hz或更低,以便得到平滑的显示;
3)用水平游标线测量数字电视信号峰值电平Vs;
4)用下面公式计算数字电视频道功率:
V
=
Vs+lg(8MHz/RSBW)+Ksa
式中Ksa为频谱仪的修正系数,典型频谱仪的修正系数为1.7dB
V
=
Vs+19+1.7
=Vs+20.7(dBmv或dBμv)用场强仪近视测量
场强仪是用来测量模拟电视频道的RF电平,由于在频道载波频率处一个窄的测量带宽内的RF功率,几乎占有整个频道RF功率的80%,因此,通常就用载波处测量的RF电平来表示整个频道的RF功率。
用场强仪近视测量数字频道的RF功率时:
第一步,将场强仪的频率调谐到被测量数字频道的中心频率;
第二步,测量该中心频率处的RF电平值至少三次取平均值V1
第三步,按下公式计算被测量数字频道的RF功率V
V=V1+10log(8MHz/0.23MHz)
=V1+15.4
(dBmV
或
dBμV)调制误差率(MER)调制误差率(MER)的概念数字系统中的调制误差率(MER)类似于模拟系统中的信号噪声比(S/N)。MER表示为理想的QAM信号错误功率和平均功率之比。误差振幅均方根值MER=
20log————————————————————————(dB)符号平均振幅值考虑到系统老化效应,理想信号的MER必须与实测MER要有4到5dB的差值,否则会存在重大错误。MER测量适用于早期检测到非突发噪声的影响,如系统噪声以及CSO,CTB的影响。MER的测量不仅测量幅度噪声,同时也测量相位噪声。
I0j、Q0j分别为星座点j理想的I、Q分量;Ij、Qj分别为星座点j实际的I、Q分量;N为测量取样点总数(远大于调制度64以保证测量精度)调制误差率MER反映了在整个测量系统中对信号的所有相位、幅度类型的损伤和劣化。例如:各种非中断性的损伤(系统噪声、CSO、CTB、侵入噪声)、相位误差、相位噪声等造成的相位误差及调制器IQ幅度不平衡、放大器压缩造成的幅度误差等。在只考虑频道中的高斯噪声时,MER近视于基带数字调制信号的SNR。MER的测试结果客观而准确的反映了数字接收机正确还原数字信号的能力,也可以看作为数字信号被正确还原的概率。在考察数字电视传输系统的性能、调制信号的质量及SNR的分配时,MER比S/N更能说明整个系统的性能。
调制误差率MER关于MER的门限:基于8MHz的64QAM的MER门限值为24dB,一旦低于此值,由于数字信号的“峭壁”效应,图象就会从满意的效果转到马赛克现象、静帧或黑屏。(这一点完全不同于模拟电视的图象质量逐渐下降)。一般应给系统输出4---6dB的安全裕量。建议系统输出口的MER在28dB。前端MER值达到35dB时将是理想情况(一般仪器的测量范围在18---35dB)。峭壁点用专用仪器即可通过高速计算软件测得MER值调制误差率MER比特误码率BER1、错误比特数和发送比特总数的比,简称为误码率。
2、数字信号不同于模拟信号,一切损伤与干扰最后都反映在BER上。系统可靠性最终都归结到BER这一指标上。BER与测试点的C/N有关。
3、测量BER一般有两种显示值:FEC校正前的BER、FEC校正后的BER。FEC校正前的BER指系统的误码率(包括可校正、不可校正的误码),FEC校正后的BER指FEC不能校正的误码,两者之间的不同反映了FEC工作的状况及系统离失败点的远近程度。4、高于1E-03的误码率则超过了系统FEC校正的能力,1E-04为64QAM系统FEC校正前的BER临界,高于此误码率,系统的传输质量将急剧劣化,而误码率在1E-06、1E-07时将会出现可察觉的图象损伤,误码率在1E-09以下时服务质量将相当好。
比特误码率BER1、错误比特数和发送比特总数的比,简称为误码率。
2、数字信号不同于模拟信号,一切损伤与干扰最后都反映在BER上。系统可靠性最终都归结到BER这一指标上。BER与测试点的C/N有关。
3、测量BER一般有两种显示值:FEC校正前的BER、FEC校正后的BER。FEC校正前的BER指系统的误码率(包括可校正、不可校正的误码),FEC校正后的BER指FEC不能校正的误码,两者之间的不同反映了FEC工作的状况及系统离失败点的远近程度。4、高于1E-03的误码率则超过了系统FEC校正的能力,1E-04为64QAM系统FEC校正前的BER临界,高于此误码率,系统的传输质量将急剧劣化,而误码率在1E-06、1E-07时将会出现可察觉的图象损伤,误码率在1E-09以下时服务质量将相当好。
比特误码率BER(续)5、MER与BER的关系:
在此MER范围内无误码1E-081E-071E-061E-051E-041E-0335343332313029282726242322216、好的BER并不说明有好的MER,因为在星座图的决策边框内的点均能恢复,但是由于存在一些偏离中心点(理想位置)的点,因此产生矢量误差,导致了MER劣化;而且好的MER也不能表明BER一定就好,在系统遭到中断类的噪声冲击、激光器削波、扫描脉冲干扰、松动的接头时,BER会明显劣化,但MER可能变化不大。BER反映了限幅与失真峰值造成的影响,限幅与失真产生的频谱尖峰是BER劣化的主要原因,而限幅产生的问题无法通过MER测试来读出,必须采用误码检测来捕捉。典型星座图特征现象与故障关联1、测量MER、BER并不能全面反映数字调制信号的损伤情况。2、只有星座图(Constellation)通过符号在I/Q平面上的实际位置、形状与理想状况的偏离(幅度与相位失真)程度对比,定性地判断引起误码的各种故障来源3、故障来源包括系统噪声、相干干扰、相位噪声、I/Q幅度不平衡、激光器削波、交流声等。典型星座图特征现象与故障关联理想的星座图:符号点均在决策边框内的中心点。说明良好的相位噪声、热噪声等,因此MER值好典型星座图特征现象与故障关联在实际的网络系统中,QAM信号一直遭受一些由马达、继电器、电力设备与分配网络上的传输装置所产生的噪声干扰。噪声导致所显示的符号落在星座图方框内正常位置的周围,所以在累积一段时间长度后统计一特定方框内所有符号的落点就会形成如云般的形状,每个符号表示噪声干扰些微的差异。如果有够多的噪声干扰星座图会显示一些符号以表示超过判断门坎形成”误码(biterrors)”。噪声干扰典型星座图特征现象与故障关联PhaseNoise相位噪声相位噪声是一段期间振荡器其相对的相位不稳定的情况,如果此振荡器是有关于信号处理(例如本地振荡器)这些相位不稳定会影响在信号上,在信号处理设备内的振荡器在设计上是只会对所处理的信号增加非常微小的相位噪声,然而不良的调制器或处理器可能增加非常可观的相位噪声在信号上,结果在星座图上显示出绕着图形中央旋转的现象。典型星座图特征现象与故障关联GainCompression增益压缩“GainCompression”增益压缩是在信号传送路径上因主动原件(放大器或信号处理器)过度驱动或不良的主动原件所导致的信号失,结果在星座图上显示出四个角落被扭曲造成四边弯成如弓形的现象,而不是正常的四方形形状。前端MER64QAMProFECBERPostFECBER优良35dB0.00E+000.00E+00正常值33dB1.00E-080.00E+00临界值30dB1.00E-071.00E-08光节点MER64QAMProFECBERPostFECBER优良34dB0.00E+000.00E+00正常值31dB1.00E-080.00E+00临界值28dB1.00E-071.00E-08放大器
MER64QAMProFECBERPostFECBER优良33dB1.00E-090.00E+00正常值30dB1.00E-081.00E-09临界值25dB1.00E-071.00E-08分支器
MER64QAMProFECBERPostFECBER优良32dB1.00E-080.00E+00正常值28dB1.00E-071.00E-09临界值24dB1.00E-061.00E-08机顶盒
MER64QAMProFECBERPostFECBER优良32dB1.00E-080.00E+00正常值28dB1.00E-071.00E-08临界值24dB1.00E-061.00E-07MERBER测量门限参考值四数字电视故障机顶盒的调试检测用户信号信噪比28dB(64QAM)搜索频道查看频道误码率检测用户信号电平,min40dBmax80dB机顶盒MER64QAMProFECBERPostFECBER优良32dBuv1.00E-8>1.00E-9正常值28dBuv1.00E-71.00E-8临界值24dBuv1.00E-61.00E-7用户终端机顶盒技术参数要求机顶盒常见显示错误分析和解决方法E04PleaseinsertSmartcard产生原因:没有插入智能卡。解决方法:插入智能卡E05UnknownSmartcard产生原因:未知的智能卡或者智能卡错误解决方法:检查智能卡,可以将这张智能卡插入别的机顶盒看看是否出现相同的错误E06SmartcardFailure产生原因:智能卡驱动拒绝智能卡。智能卡和机顶盒内部软件模块通讯错误解决方法:检查智能卡,可以将这张智能卡插入别的机顶盒看看是否出现相同的错误E07CheckingSmartcard产生原因:正在检测智能卡解决方法:正常显示E14Serviceiscurrentlyscrambled产生原因:前端没有发送ECM解决方法:这个问题是因为前端的加扰器没有发送ECM引起的,需要检查加扰器的配置,以及加扰器和Pisys的ECM连接。这个错误应该所有观看这个节目的用户都会出现。E16Serviceiscurrentlyscrambled产生原因:1、智能卡没有授权;2、用户长时间没有收看节目,出现E19错误,但是因为该节目中包含多个产品,机顶盒会继续判断下一个产品,出现E16错误提示。解决方法:1、询问用户是新开户还是老用户,如果是新开户(开户时间在一个月以内),等待半个小时以上应该会收到授权。如果等待半个小时还没有收到授权,需要重新发送开户命令。2、对于老用户,询问有多长时间没有开机,如果是经常看,突然不能收看,需要检查用户订购节目情况。如果用户的确定定购了该节目,可以重新发送授权。3、如果用户长时间(超过250天)没有开机,用户的智能卡已经过期,需要发送SOFULL命令,目前SOFULL命令最多可以恢复过期500天的智能卡。机顶盒常见显示错误分析和解决方法E17Serviceiscurrentlyscrambled产生原因:1、智能卡中没有相应的扇区。2、启用了机卡配对功能,但是机顶盒和智能卡不匹配。解决方法:对于机顶盒和智能卡不匹配,可以通过OSS向这张智能卡发送强制配对命令强制配对。E19Serviceiscurrentlyscrambled产生原因:智能卡上产品过期。有3种可能的原因:1、用户长时间没有观看,智能卡上产品过期。等待半个小时可以恢复。或者给用户发送授权。2、用户长时间(250天)没有观看,智能卡过期。需要发送SOFULL命令,目前SOFULL命令最多可以恢复过期500天的智能卡。超过500天的智能卡,可以通过发送SODATE命令恢复。发送命令的时候要保证用户的智能卡和机顶盒在工作状态。3、用户智能卡上的授权起始时间大于当前节目中的ECM中时间。一般是前端系统出现故障,导致加扰器始终发送旧的ECM。这种情况应该是多个用户同时出现。机顶盒常见显示错误分析和解决方法E30Serviceiscurrentlyscrambled产生原因:组密钥和产品密钥不匹配。产品密钥发送间隔在30秒以内,所以产品密钥很快就能收到。组密钥发送间隔为半小时到1小时。解决方法:等待半小时以上。请OSS发送SOFULL(开卡)命令。E34Serviceiscurrentlyscrambled产生原因:CAT表不匹配解决方法:检查复用器的CAT表或PMT表输出。E55Pleasestaytuned产生原因:用户的预授权过期后,没有收到新的授权。解决方法:请OSS发送SOFULL(开卡)命令。E48Nosignal或者E52Searchingforsignal产生原因:丢失信号解决方法:检查QAM输出机顶盒常见显示错误分析和解决方法数字电视的常见故障及解决方法
出现黑屏,如何处理?如果是全部频道都出现黑屏,这可能是死机、天线或视频线松脱,请检查一下天线和视、音频线有无松脱或插错,然后重新开机再试一下;若故障依然,可能是机顶盒故障,如果只是一个频道出现黑屏,则可能是卫星信号源故障。图像抖动、停顿或出现马赛克现象,如何处理?如果是某个频道出现抖动、停顿或出现马赛克现象,这是卫星信号受到干扰所产生,只是短暂现象,应很快能够恢复,如果是全部频道均出现图像抖动、停顿或出现马赛克现象,这可能是天线松脱或所处的电视信号较弱或受
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