基于AVS及DTMB的地面数字电视测试系统的搭建

2018-08-17徐玉辉

数字传媒研究 2018年5期

徐玉辉

安徽广播电视台安徽省合肥市 230022

概述

地面数字电视系统利用数字化的信源编码及信道调制技术，使得一个8MHz模拟带宽可以传送10套左右的标清数字电视节目。以AVS（AVS+）信源编码和DTMB信道调制国家标准构成了中国地面数字电视系统的两大核心技术体系，此类地面数字电视系统业界称为双国标系统。对于运营单位而言，发射系统应以何种模式调制？接收机接收效果如何？一个8M带宽内能够容纳多少套电视节目，节目码率该如何设置？这些都是首要解决的问题，除了理论分析及实际路测以外，有必要建立一套测试系统，来指导工程实践。本文以安徽广电无线传媒公司的AVS+DTMB地面数字电视测试系统为例，论述了测试平台技术结构以及常用项目测试方法。

1 AVS及DTMB技术特点

AVS是拥有自主知识产权的视频信源编码，它的编码效率与H.264相当，是MPEG-2的2倍，是中国视频编码的推荐标准（GB/T 20090）。AVS结合了当前视频编码先进技术，具有特征性的核心技术包括8×8整数变换、量化、帧内预测、1/4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码、去块效应环内滤波等。AVS标准编码效率可以达到MPEG-2标准的2～3倍，AVS编码技术具有自主知识产权，专利授权模式简单，费用较H.264大幅降低［1］等特点。

DTMB是符合《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》强制性国家标准（GB20600-2006）数字发射系统的简称。该标准以时域正交频分复用（TDS-OFDM）调制技术为核心，由时域同步和频域数据两个传输模块组成。DTMB具有抗干扰能力强、同步性能好、频谱利用率高等优点。DTMB标准在8MHz带宽内支持4.813～32.486Mbit/s的净载荷数据传输率，支持HDTV和SDTV，支持固定接收和移动接收，支持单频组网和多频组网。［2］

2 地面数字电视系统测试平台

本测试平台信源部分和信道部分分别采用AVS和DTMB国家标准。该测试平台与在用前端系统相对独立，可进行激励器参数指标测试以及接收机对升级流、EPG等信息以及参数配置变动的响应测试。测试平台安全可靠，技术指标符合总局相关标准及TR101 290、RFC 4445 MDI及Ineo Quest建议等标准。

2.1 测试平台结构

地面数字电视系统测试平台与实际使用的系统相对应，包含信号源、编转码、PSI/SI注入、再复用、调制发射、接收、测量评价等子系统，如图1所示。

图1 AVS+DTMB地面数字电视测试平台框图

MPEG-2 TS OVER IP节目流从信源交换机引接至AVS编码器组，进行AVS转码生成AVS TS OVER IP传输流，AVS编码器为柯维新，每台编码器能同时对四套节目进行AVS转码，并提供SDI接口对节目进行编码。AVS TS OVER IP传输流与EPG信息流在编码交换机汇聚。数码视讯复用器从编码交换机取得节目信息后进行一个TS流的复用，节目数量根据测试需要确定，可以为10个。用于机顶盒的升级流由PC的播发卡以ASI口注入复用器。复用器将最终的TS流以ASI接口送往地面数字电视激励器进行调制、上变频至UHF波段，通过天线进行开路发射，也可通过阻抗匹配后有线传输。至此，完成了模拟数字前端和无线发射的功能。在接收端我们在同一地点放置了功率计、频谱仪和含有步进衰减器的机顶盒。

使用激励器来模拟发射机发射原理可行并且使用方便。数字电视发射机功能上可以分为调制和放大两部分，激励器完成了所有DTMB的调制，并以小功率无线信号输出。各品牌激励器输出功率大致相同，以UBS DVU 5000激励器为例，可以实现1mw～10mw功率输出，分贝表示为0dbm～+10dbm，而根据《地面数字电视接收机通用规范》，接收机接收门限在负数10dbm，远小于1mw，因此，使用激励器来模拟发射机发射是可行的。发射天线采用的是四创电子的室内小型宽带双杆VHF/UHF接收天线，输入阻抗50Ω。

2.2 DTMB的调制模式选择

DTMB的调制模式有330种，［3］广电总局推荐的地面数字电视常用工作模式有七种，各厂家机顶盒对这七种模式兼容性最好，因此，现有的地面数字网调制模式基本从中选取。调制模式1～3应用于移动接收，对接收机门限电平较低，其余的用于固定接收，接收机门限电平较高。选取原则是：一个频点传送的节目总码率及开销不能超过系统净码率；在保证节目数量的前提下，尽量选择接收机门限电平较低的调制模式，以获取更大的覆盖范围。DTMB的调制模式选择通过激励器的设置界面完成。如表1所示。

表1 常用的地面数字电视系统工作模式

2.3 AVS编码器输出码率设置

每套编码器码率输出为视频编码码率和音频码率之和，视频编码输出码率设置512Kbps～6Mbps之间，音频编码采用DRA音频编码国家标准或MPEG-1 LayerⅡ，码率为64Kbps。

3 测试内容

3.1 激励器工作模式

3.1.1 测试框图

测量激励器工作模式需要的设备包括地面数字电视接收机、显示器或误码分析仪。如图2所示。

图2 工作模式测量框图

3.1.2 测试步骤

连接测量系统；设置激励器调制模式，使其工作处于一种工作模式；设置输入地面数字电视激励器的ASI信号，码率略低于激励器调制模式下的最大净码率；观察误码分析仪误码率或显示器图像，判断接收机工作是否正常；接收机工作正常的判断标准为显示器输出图像无马赛克。

3.2 接收机最小接收电平

3.2.1 指标说明

最小接收电平有时候也称为灵敏度，该指标反映了接收机在极弱信号下的接收能力，最小接收信号电平测量值越小表示灵敏度越好。

《地面数字电视接收机通用规范》（GB/T 26683-2011）中，［4］给出了接收机最小接收电平的技术规范，如表2所示。

表2 最小接收电平技术规范

工作人员可以设计出特定接收机RF最小输入电平测试和各种品牌接收机、不同解调芯片的横向灵敏度测试。

3.2.2 测试框图

激励器经步进衰减器后由发射天线开路发射，接收端为若干待评测的机顶盒。如图3所示。

图3 接收电平测量框图

3.2.3 测量步骤

调整数字电视激励器的输出电平，使被测接收机输入电平为标准输入电平；调整接收机使监视器显示正常图像；以适当步进调整信号衰减器的衰减量，减小输入电平值，直接接收机不能正常工作；再逐渐增加输入电平值，直至无误码接收，此时功率计读出电平为最小接收机电平；将衰减器调为0db衰减，逐渐增大衰减量，观察接收机1～4的输出图像质量，根据结果判断接收机（解调芯片）的灵敏度。