衛(wèi)星數(shù)字電視廣播及其測(cè)試

相關(guān)專(zhuān)題: 中國(guó)廣電
季淑芝 國(guó)家廣播電視電影總局衛(wèi)星接收機(jī)檢測(cè)中心主任 高級(jí)工程師


一,衛(wèi)星數(shù)字電視廣播系統(tǒng)



  根據(jù)“九五”廣播電視發(fā)展白標(biāo), 我國(guó)廠插人口節(jié)目覆蓋率要達(dá)到85%, 電視人口覆蓋率要達(dá)到90%。眾所周 知,通過(guò)衛(wèi)星傳送廣播電視節(jié)B,具有 覆蓋而大、傳送質(zhì)景高的優(yōu)點(diǎn)、為提高 廣播電視的人門(mén)覆蓋率,必須發(fā)展衛(wèi)星 廣播并使之向數(shù)字化發(fā)展。 目前世k界上許多國(guó)家都已開(kāi)發(fā)數(shù) 寧電視,原因在于數(shù)字電視系統(tǒng)具有獨(dú) 特的優(yōu)點(diǎn): 首先,數(shù)字電視通過(guò)衛(wèi)星傳輸后, 接收端的信號(hào)質(zhì)量可與發(fā)端的相比擬, 這是因?yàn)樗捎昧藬?shù)寧傳輸和誤碼保護(hù) 技術(shù);而普通模擬電視信號(hào)采用的是模 擬處理和傳輸方式,接收質(zhì)量容易受噪 聲及干擾的影響。 第二,數(shù)字電視由于采用碼率壓縮 技術(shù)及數(shù)字調(diào)制技術(shù),在只能傳’路模 擬電視節(jié)的的一個(gè)27MHz帶我的衛(wèi)星 轉(zhuǎn)發(fā)器上,可傳輸5—6賂電視節(jié)日。 第二,數(shù)字電視系統(tǒng)比較靈活,圖 像、聲音、圖文、數(shù)據(jù)等都以數(shù)寧方式 按定規(guī)則被復(fù)接成數(shù)據(jù)流而進(jìn)行傳 送,可增加新業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播、雙 向通訊與交互業(yè)務(wù)等。 第四可采用大規(guī)棋集成電路,使 設(shè)備功耗降低、休積減小、可靠性提高 并易于與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。 中于數(shù)字電視具有上述突出的優(yōu) 點(diǎn),再加上近年來(lái)高速信號(hào)處理技術(shù)和 超人規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展。為實(shí)現(xiàn) 數(shù)寧電視廣播系統(tǒng)及開(kāi)發(fā)生產(chǎn)數(shù)字電視 接收設(shè)備提供了基礎(chǔ)。歐洲數(shù)寧電視廣 播集團(tuán)陸續(xù)制定了一系列數(shù)字電視標(biāo) 準(zhǔn),即DVB。歐洲的DVB標(biāo)準(zhǔn)在亞洲 (包括日本)、澳洲、美國(guó)都得到了響應(yīng)。 我國(guó)在1996年頒布丫廣播電視數(shù)字傳 輸技術(shù)體制、決定采用MPEG—2/DVB制 符合MPEG—2/DVB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電 視廣播系統(tǒng)發(fā)端方框圖如圖1示。







信源編碼與復(fù)劇部分主要完成電 視和聲音信號(hào)的模/數(shù)變換、壓縮、節(jié) 目復(fù)灼,然后再將幾套節(jié)日信號(hào)的數(shù)據(jù) 流混合在·—起,經(jīng)傳輸復(fù)用而送至信道 編碼器。在信道編碼器中完成RS編碼 (也叫外碼),以及內(nèi)碼(卷積碼)編碼, 其速率可于1/2、2/3、3/4、5/6、7/8中 選擇;內(nèi)外糾錯(cuò)編碼之間為交織器,交 織深度為12。然后進(jìn)行QPSK(四相相 移鍵控)調(diào)制,形成基帶流,再上變頻、 經(jīng)放大送上衛(wèi)星。 上行可以采用SCPC方式,即每套 節(jié)目調(diào)制于一個(gè)載波上后再送上星,此 種方式適合上行站不在同一地點(diǎn)而要共 用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的情況;也RJ以采用 MCPC方式,即將幾套節(jié)目的數(shù)據(jù)流合 成為一個(gè)數(shù)據(jù)流,并調(diào)制于一個(gè)載波上 后再送上衛(wèi)星,適用于幾套節(jié)目共用… 個(gè)上行站并在同一地點(diǎn)上星的情況。般在36MHz帶寬的轉(zhuǎn)發(fā)器中,采用 MCPC方式可同時(shí)傳送6套節(jié)B,采用 SCPC方式可同時(shí)傳送5套節(jié)目。 收端功能圖如圖2示。








 由衛(wèi)星接收”F來(lái)的高頻信號(hào),經(jīng)低 噪聲下變頻器變?yōu)長(zhǎng)波段信號(hào)進(jìn)入綜 合接收解碼器(1RD),經(jīng)調(diào)諧與QPSK而 解調(diào)為數(shù)字信號(hào)(數(shù)據(jù)流,再經(jīng)內(nèi)碼解 碼、去交織及外碼解碼,并對(duì)傳輸中引 入的誤碼進(jìn)行糾錯(cuò),然后經(jīng)過(guò)解復(fù)用、 解碼、解壓縮、數(shù)/模變換處理,最后輸出模擬信號(hào)并進(jìn)行PAL編碼。



  二,指標(biāo)要求和檢測(cè)



  日前,各省(自治區(qū))節(jié)目上星都 采用的是MPEG—2/DVB方式,因而需 要一定數(shù)量的上行編碼系統(tǒng)和大量的 1RD。由丁國(guó)際上許多廠家生產(chǎn)的多種 型號(hào)的編解碼系統(tǒng)設(shè)備,特別是IRD大 量涌入我國(guó)市場(chǎng),如不及時(shí)對(duì)這些產(chǎn)品 提出規(guī)范要求并進(jìn)行檢測(cè)把關(guān)將會(huì)造 成市場(chǎng)混亂,使用戶(hù)受損,最終影響廣 播電視的傳輸質(zhì)量。為此廣播電影電 視部科技司于1997年3月在北京召開(kāi)了 傘國(guó)廣播系統(tǒng)廳一級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和工管技術(shù)負(fù) 責(zé)人會(huì)議,頒發(fā)了“關(guān)于開(kāi)展衛(wèi)星接收 設(shè)備和數(shù)字壓縮編碼設(shè)備入網(wǎng)認(rèn)定管理 的通知”和“數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收IRD暫 行技術(shù)要求的通知”等文件、要求各省、 必須購(gòu)買(mǎi)通過(guò)入網(wǎng)認(rèn)定的、符合暫行 技術(shù)要求的IRD;會(huì)上并宣布委托廣電部衛(wèi)星電視接收機(jī)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室(國(guó)家級(jí) 檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)衛(wèi)星數(shù)寧編解碼設(shè)備進(jìn) 行入網(wǎng)檢測(cè)。 下面說(shuō)明基本的檢測(cè)程序和方法: 國(guó)內(nèi)、外有關(guān)生產(chǎn)廠家的衛(wèi)星數(shù)字 壓縮編解碼設(shè)備要進(jìn)入中國(guó)廣播系統(tǒng), 首先須向廣電部科技司監(jiān)管處提出申 請(qǐng)并提交有關(guān)文件:質(zhì)量保證體系, 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試儀器清單(己蓋章或簽 字)、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)、營(yíng)業(yè)執(zhí)照(注冊(cè)登記 表)、商標(biāo)注冊(cè)證書(shū)以及從批雖中抽 樣的產(chǎn)品經(jīng)廣電邵衛(wèi)星電視接收機(jī)檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)后的測(cè)試報(bào)告。最后,經(jīng)廠 電部科技司審核批準(zhǔn)、獲得入網(wǎng)許可證 后方可在中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售。



  1.IRD指標(biāo)要求



  “數(shù)字壓縮衛(wèi)星接收IRD暫行技術(shù)要求大體分成如下幾部分:



  a.應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn) ISO/IECIS13818:ISO/IECIS11172: ETS300421DVB—S;輻射及安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng) 符合國(guó)標(biāo)GBl3839—92、GB8898—88。



  b.系統(tǒng)條件及參數(shù) (1)2—15Mb/s連續(xù)可調(diào); (2)圖像分辨率,704/576、544/576、 480/576、480/288、352/288可調(diào); (3)符合MPEG—2傳送碼流格式 (4)RS編碼,RS(204,188,T=8); (5)卷積交織深度(I=12); (6)卷積編碼比率,1/2、2/3、3/4、 5/6、7/8可變,約束長(zhǎng)度K=7; (7)升余弦平方根濾波滾降系數(shù), O.2、0.35可變。



  c.功能要求(對(duì)集體接收機(jī)) 視頻輸出一路(最好再加一路監(jiān)視 輸出);聲音單聲道輸出2—4路;數(shù)據(jù) 19.2kb/s輸出一路;Teletextl6行/場(chǎng) (中義)任選;傳送數(shù)據(jù)流輸出仟選;具 有面板按鍵控制;LCD顯示(中文)或 屏幕;疊加顯示(小文)可任選一種;具 有調(diào)天線(xiàn)用強(qiáng)度顯示。



  d ,QPSK解凋技術(shù)性能要求 (1)輸入RF,L波段頻率范圍950— 2150MHz或950—1750MHz; (2)天線(xiàn)輸入,一路; (3)具有頻譜倒置控制功能; (4)IRD供LNB極化切換電壓為 12—24V 可調(diào),Imin>200mA (5)可同時(shí)用于SCPC和MCPC方 (6)字符率2—45MS/s。



  e.信號(hào)輸出 視頻輸比Y、R—Y、B—Y模擬分量 信號(hào)和PAI—D復(fù)合視頻信號(hào)。



  f.技術(shù)指標(biāo)要求(通路系統(tǒng)環(huán)測(cè)位) (1)Eb/No門(mén)限值<5.5dB(FEC; 3/4)。 (2)視頻指標(biāo) 幅頻特性,0.5—十0.5dB(當(dāng)頻率 <4.8MHz時(shí))、—4—十0.5dB(當(dāng)頻率 (5.5M1b時(shí));K閃子<3訛亮度非 線(xiàn)性、一5—十5%;DG<5%p-p;DP< 5op-p亮色增益不等(K),—5—十5% 亮包延時(shí)不等()<30ns;S/N加權(quán)值 (5MHz帶寬測(cè)量值)>56dB(50%平 場(chǎng));行同步前沿抖動(dòng)<20nsp-p。 (3)音頻指標(biāo) 幅頻響應(yīng),2—十2dB(20 Hz— 20kHz)、一0.5—十0.5dB(60Hz— 18kHz);諧波失真<l%不加權(quán) S/N>70dB;左聲道串?dāng)_<—70dB 左右聲道電平差<0.5dB(60Hz— 18kHz);左右聲道相位差<5o(60Hz— 18kHz)。



  g.物理接口要求 (1)L波段輸入,F(xiàn)型75 (2)Y、R—Y、B—Y模擬分量信號(hào)輸 出、BNC 75; PAL—D復(fù)合視頻信號(hào)輸小,BNC75 11)R/L音頻輸出,XLR型、600 平衡輸出 14)數(shù)據(jù)輸出,(RS—232或RS—422) DB9陰性; (5)傳送數(shù)據(jù)流輸出符合DVB標(biāo)準(zhǔn) DVB并行接口,DB25LYDS; DVB串行接口,SSI; (6)電源,150—240V、50Hz±2%。



  2.檢測(cè)方法



  下面簡(jiǎn)單介紹基本測(cè)試系統(tǒng)和測(cè) 量方法: 測(cè)試方框圖如圖3示。








  數(shù)字測(cè)試信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生符合 MPEG—2標(biāo)準(zhǔn)的洲試信號(hào)和活動(dòng)圖像并送到信道發(fā)射機(jī),進(jìn)行信道編碼和 QPSK調(diào)制,產(chǎn)牛符合MPEG—2/DVB—5 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)它與噪聲情號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生 的噪聲混合、然后送至IRD,中間可用 可變衰減器調(diào) 節(jié);IRD的視頻、 音頻輸出連接到 如圖形所示的各 種測(cè)試儀器,以 進(jìn)行指標(biāo)測(cè)量和 主觀評(píng)價(jià)。 數(shù)字視頻信 號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生 近30種不同功 能的測(cè)試信號(hào)利 活動(dòng)圖像,以及各頻信號(hào)的測(cè)試序列和 音樂(lè)節(jié)目,用于測(cè)量各種視頻和音頻指 標(biāo);并具有在一個(gè)傳輸流中6套節(jié)目 的測(cè)試信號(hào),另外還可通過(guò)軟件編程增 加測(cè)試信號(hào)。



  信道發(fā)射機(jī)為頻率到3GHz連續(xù) 可調(diào)、輸出電平從—99—十10dBm可 變,還可設(shè)置DVB。S傳道編碼功能,如 字符率、卷積編碼比率、滾降系數(shù)、以及QPSK和QAM兩種調(diào)制。 為了按暫行技術(shù)要求對(duì)IRD進(jìn)行 考核。在國(guó)家測(cè)量方法和標(biāo)準(zhǔn)還未制定 出來(lái)以前,我們參考國(guó)際上MPEG—2/ DvB有關(guān)規(guī)定和方法,對(duì)暫行技術(shù)要 求中的主要指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。



  a.Eb/No門(mén)限值的測(cè)量 Eb.No是數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中的一個(gè)重要指標(biāo)。在衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸中當(dāng)信號(hào)處于門(mén)限點(diǎn)附近時(shí),接收端C/N 值下降會(huì)引起s/N急劇變化,這就是所 謂的數(shù)字傳輸中的“峭壁效應(yīng)”。為了 準(zhǔn)確地確定門(mén)限點(diǎn),在信號(hào)源中應(yīng)音為 活動(dòng)圖像輸出。因?yàn)镮RD在接收誤 碼過(guò)大時(shí)會(huì)使接收回面“靜幀”,若使 用彩條一類(lèi)的靜止四像,則會(huì)將出現(xiàn)的 “靜幀”狀態(tài)誤認(rèn)為是正常的圖像狀態(tài)。 半信道發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)混入噪聲,并 將噪聲發(fā)生器的衰減器(0.1dB步進(jìn))逐 漸由大變小,即輸入IRD的信號(hào)C/N由大變小,直到從IRD輸出于彩色監(jiān)視器的畫(huà)面上出現(xiàn)誤碼,及所謂的“馬賽克” 時(shí),用頻譜儀測(cè)出此時(shí)IRD輸入信號(hào)的 No值(單位Hz的噪聲功率)。然后,測(cè) 出此時(shí)信道發(fā)射機(jī)輸出的單載波功率 C。



  Eb=C-LgIR 式中,IR為總信息率、IR=2Rs“ Cr·RS;Rs為字符率;Cr為卷積編碼 率;RS為外碼(188/204)。



  于是,可計(jì)算Eb/No,根據(jù)暫行技 術(shù)要求,在FEC=3/4時(shí)Eb/No應(yīng)不大于 5.5dB。



  b.頻率覆蓋范圍的測(cè)量 技暫行技術(shù)要求,頻窄覆蓋他圍為 950—2150MHz或950—1750MHz。 將信道發(fā)射機(jī)輸出載頻置干低端 頻率(950MHz)、調(diào)整IRD接收頻率, 以使IRD輸出圖像正常;同樣,將發(fā)射機(jī)置于高端頻率(2150 MHz成 1750MHz),調(diào)整IRD接收頻率,以使 IRD輸出圖像正常,此時(shí)說(shuō)明IRD符合 暫行技術(shù)要求規(guī)定的頻中覆蓋范圍。如 果低端或高端接收?qǐng)D像不正常,則逐步 提高或降低倍道發(fā)射機(jī)的輸出頻率,直 到IRD輸出圖像正常為止此時(shí)的頻率 范閥即為IRD的接收頻率覆蓋范圍。



  c.字符率的測(cè)量



  根據(jù)暫行技術(shù)要求,字符率為2— 45MS/s且連續(xù)可調(diào)。 可在信道發(fā)射機(jī)從低到高置出 所要求的各種寧符率.在IRD上相應(yīng)的字將率、圖像應(yīng)正常;苦收不到圖像,說(shuō)明不符合要求。



  d.視頻指標(biāo)的側(cè)景 在進(jìn)行視頻指標(biāo)側(cè)量前。按要求 將相應(yīng)的參數(shù)、條件置好,并調(diào)整IRD。 使IRD的輸比信號(hào)工作在門(mén)限以上。然 后根據(jù)個(gè)同視頻指標(biāo)的測(cè)量要術(shù),正確 選擇數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的相應(yīng)測(cè)試信號(hào). 利用自動(dòng)視頻分析儀進(jìn)行洲量。必須終 接75歐姆電阻。例如,測(cè)幅頻特性,送 多波群或Sinx/X信號(hào);測(cè)K因子,送2T 脈沖信號(hào);測(cè)亮度非線(xiàn)性,送階標(biāo)波信號(hào);測(cè)DG、DP,送帶彩包則載波階梯 信號(hào);測(cè)K、送20T脈沖信號(hào); 測(cè)S/N,送50%平場(chǎng)信號(hào),測(cè)行間步前 沿抖動(dòng),送帶同步的視頻信號(hào)。



  e.音頻指標(biāo)的測(cè)量 暫行技術(shù)要求屯對(duì)音頻的幅頻響 應(yīng)、失真、S/N值、左右聲道的電平差 與相位差和率擾都作了規(guī)定。在測(cè)量這 些指標(biāo)時(shí),對(duì)采用信號(hào)發(fā)牛器產(chǎn)生的 CCITT0.33音頻測(cè)試序列,在IRD音頻 輸出端利用CCITT0.33白動(dòng)測(cè)試選件 對(duì)相應(yīng)的音頻指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。也可利用 信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的持續(xù)時(shí)間為1s的音 頻信號(hào)、用音頻分析儀進(jìn)行測(cè)量。



  f.對(duì)功能和物理接口的檢測(cè) 須對(duì)IRD的功能和物理接口予以檢查。如調(diào)天線(xiàn)用強(qiáng)度顯示,既可以在監(jiān)視器上顯示,也可在IRD面板上顯示。為檢查頻譜倒置功能,可以外接一 高頻振蕩器以模擬一低本振頻率輸出的 信號(hào),若IRD也能自動(dòng)識(shí)別,說(shuō)明IRD 有頻譜倒置功能。為檢查是否同時(shí)具有 MCPC和SCPC方式功能,可令信號(hào)發(fā)生器輸出多路(最多可達(dá)六路)或單路圖像信號(hào),以檢驗(yàn)IRD是否可以接收多路或單路信號(hào)。對(duì)于所要求的視頻、音頻、數(shù)據(jù)輸山接口和阻抗等指標(biāo),也必 須予以檢測(cè)。



  g.除檢測(cè)以上功能和指標(biāo)外,還須 檢測(cè)各廠家產(chǎn)品的兼容性。其方法是,用一廠家的IRD收目前的的衛(wèi)星節(jié)目,或者對(duì)其中一家的編碼系統(tǒng)用不同廠家的IRD接收。



h.編碼系統(tǒng)的測(cè)試 主要三大方面:



  (1)MPEG—2/DVB標(biāo)準(zhǔn)一致性測(cè) 試,采用碼率分析儀檢測(cè)TS流是否符 合MPEG—2/DVB各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)要求。



  (2)主觀評(píng)價(jià)用CCETT的測(cè)試序列帶,采用雙重刺激連續(xù)質(zhì)量評(píng)分方法進(jìn)行測(cè)試。



  (3)系統(tǒng)視、音頻,符號(hào)率變化范圍,產(chǎn)品兼容性能指標(biāo)的測(cè)量。


  由于數(shù)字壓縮技術(shù)的發(fā)展、目前許多國(guó)家、特別是美、英、法、德、日本 等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始發(fā)展Ku頻段個(gè)星直 接到戶(hù)的電視廣播。Ku頻段直播衛(wèi)星的優(yōu)點(diǎn)是,功率大,EIRP高、只需采用 0.5m左有的小口徑天線(xiàn)就可按收到優(yōu) 質(zhì)的圖像和聲音;另外,Ku頻段不易受 地面微波干擾。其缺點(diǎn)是、傳輸雨衰較大,且不同地區(qū)雨衰程度不同,因此 在設(shè)計(jì)衛(wèi)星鏈路的可靠性指標(biāo)時(shí),應(yīng)根據(jù)衛(wèi)星傳輸業(yè)務(wù)的要求留有合適的余 量。由于Ku頻段衛(wèi)星可容納更多的節(jié)目并且覆蓋受到保護(hù),有利擴(kuò)大廣播電視的覆蓋范圍提高人口覆蓋率,所以發(fā)展Ku頻段直播衛(wèi)星是當(dāng)務(wù)之急。



摘自《中國(guó)廣電網(wǎng)》

   

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