有线数字电视传输网络故障原因及实例分析

2011-04-01开平广播电视台网络中心冯其安

电子世界 2011年9期

开平广播电视台网络中心冯其安

2011年5月开平广电完成了城区数字电视的整体转换；由于数字电视的调制方式完全不同于模拟电视，因此在故障的表现形式和处理方法上都有很大的不同；模拟电视的三大指标是C/N、CTB、CSO，而数字电视的技术指标则有：平均功率、调制误差率、矢量幅度误差、误码率，这些技术指标从多个角度描述数字电视信号的传输质量，只有当以上所有技术指标都同时满足要求时电视机上的图像才能正常显示。有线数字电视的复杂就体现在这里，特别是在模数混传的系统中（还存在模拟与数字相互干扰的问题）。通过一段时间的摸索和学习，积累了一些经验，以下分析有线电视传输网络引起数字电视信号劣化的主要原因。

1.网络中的非线性失真

有线电视传输网络中使用大量的有源器件，而且传输频道较多，在电平的处理过程中极容易产生非线性失真，当非线性失真产物落到收视频道就会形成干扰。对数字频道而言，由于采用的是64QAM调制方式，一个频道的64QAM已调信号从频谱仪上看是在中心频率两侧、均匀分布在限定的带宽内、顶部有细小幅度跳动，就像一个整体抬高的噪声平台。又因为它是平衡调幅，抑制掉载波，所以它没有模拟电视信号中的图像、伴音载波及色副载波，其能量也不像模拟电视信号那样在谱线上呈离散簇状群聚于图像载频附近，而是平均弥散于整个限定的带宽内，由于这个特点，在有线电视网络中存有非线性失真的情况下，所产生的交互调产物落到数字电视频道时，它就不再是以离散簇状群聚于带内某处，而是呈白噪声性质，在被干扰频道内弥散分布，从谱线上可见到弥散着新的频率成分，使被干扰频道噪声增加，劣化了C/N，引起误码率升高，虽然这时被干扰频道的信号电平并没降低，但数字电视节目将出现马赛克或图像停顿现象。

引起非线性失真的主要原因往往是网络中的有源器件接口电平配置不当或其性能欠佳，工作在非线性区域。在数模兼容的传输网络中，这些产物可能落于数字电视频道，或模拟电视频道，除用频谱仪检测外，还可以根据模拟电视节目画面的干扰现象进行判别，一般这种情况发生在非线性失真器件以后的所有用户的某个或某几个频道。

[例1]某小区中用户反映有多套的数字电视节目有马赛克，图像有时会停顿。

分析与检修：有线数字电视出现多套的数字电视节目有马赛克，图像有时会停顿的故障，说明传输网络中与传输多套节目有关的器件了故障（注：数字电视多套节目通常占用1个模拟电视频道）。用数字电视综合分析仪实测出故障频道的平均功率、调制误差率、误码率（纠错前10-9）和星座图均正常，但数字电视机顶盒接收信号质量状态显示的误码率（RS纠前）始终是在10-4的水平上，说明数字电视信号质量确实不好。再测有马赛克频道中心频点的频谱，发现其频谱曲线在8MHZ内既有大幅凹陷，也有大幅凸出，属于不正常曲线。经检查是前面有台延长放大器输出电平高达112dB V，已经进入非线性区了，将其调到106dB V后，频谱曲线恢复正常，数字电视机顶盒接收信号质量关态显示误码率（RS纠前）已达到10-8的水平上，所有频道均无马赛克，图像正常。

检修小结：当线路因某种原因造成带内频谱特性变差，形成某频点处的“凹陷”。则数字电视信号中的一个个数据包在此“凹陷”线路中传输时就很易将NIT、CAT、PAT、PMT等表或EPG信息或一些描述符过多的丢失，从而造成图像静止或马赛克或收不到部分节目，此频带“凹陷”模拟场强仪大多无法看到，只是显示该频道的平均功率，因而会出现电平（平均功率）测得虽然较正常，但图像还是有马赛克等现象。

2.网络阻抗失配

有线电视网络中的同轴电缆及无源器件接口的特性阻抗均要求为75Ω，如果网络中某处匹配不良，就会造成信号在传输路径上的反射，这样到达数字电视机顶盒的信号不只是直射波还有反射波，且两者存在一定时间差，从载波上讲直射波和反射波同时在同轴电缆中传输时，其幅度按矢量相加，当两者的时差使相位改变2∏度时两者同相，直射波和反射波的幅度相加，当两者相位相差∏时，相位相反，其幅度相抵消，引起传输链路中某些点或区域的幅频特性严重不平，当相位相同引起幅度上凸出现鼓包，又有可能使放大器进入非线性工作区域，产生更加有害的非线性失真，当相位相反时又出现幅度下凹，引起C/N指标变坏，这两者均能引起数字电视传输码流的误码率升高，从频谱仪上则可观察到被干扰频道的谱线顶部不再是平坦状，而是凸凹不平，出现明显的起伏或倾斜。

另外，反射波在同频不同相时，扰乱了QAM的正确相位，QAM调制幅度和相位均携带有数字信息，直射波和反射波都运载首同一信号的码流信息，它们以不同的相位重叠，尤其是高阶的64QAM对链路的相位特性十分敏感，相位的准确性对解调时符号的正确判定影响极大，虽然这时用户电平基本正常或变化不大，但其误码率升高了，接收的图像则出现马赛克或停顿现象。

[例2]用户反映有两上数字频道传输的4套节目解不出来，而另外的数字频道收看正常。

分析与检修：数字频道传输的是经过QAM调制的数字信号，载波的幅度与相位均携带了数字电视节目的信息，检修时除测试载波电平外，还要注意传输网络的相位特性对数字电视信号BER的影响。经测量，发现该频点（中心频率283MHz）的误差矢量EVM高达11%（正常数字频道EVM为2%以下），星座图不显示。该放大器输入电缆为铝壳190，估计是电缆插头接触不良导致反射存在。经检查，发现插头紧固不牢，重新做好后测量误差矢量EVM降为1.8%，信号恢复正常。

造成电缆严重反射的原因还有：干线上有一长段空闲的电缆。是为一栋新楼预留的，电缆尾段闲着，没有做匹配终端；干线分支器主输出口空闲没接匹配负载，而分支口给下级送信号；电缆弯曲过度、私自增加用户盒，分配器有空接口没有用假负载终接；个别放大器、均衡器相位特性不良。

3.模拟电视和数字电视混合传输

在模拟电视向数字电视过渡阶段，有线数字电视传输网络用频分复用方式同时传输模拟电视信号和数字电视信号的。HFC网内光设备的动态范围远比电缆放大器小，数字电视信号的加入会引起激光器的激励电平变高，使输入激光器的平均功率增加，从而引起激光器的输出波形产生削波，使BER值迅速升高，导致数字解调器瞬间失去同步。因此网内频点每增加一倍，光接收机和放大器的输出电平要想应下降3dB。