数字电视信号常见的干扰因素及故障处理
数字电视信号常见的干扰因素及故障处理
摘要：随着数字电视技术的不断发展，数字电视网络已由最初单一传输模拟电视，发展成为开展多种业务的综合网。然而数字电视信号会因为各种干扰因素的影响而引起故障，数字电视信号故障表现为收不到或收不全节目，出现马赛克、静止、图像中断及伴音有交流声等几种现象。本文主要对数字电视信号常见的干扰因素及故障处理进行分析。
关键词：数字电视 信号 故障
数字信号的传输方式通常可分为基带传输和载波传输两类。所谓基带传输就是将数字信号通过码型变换变为适于传输的码型．并经过发送低通滤波器滤除部分高频分量，经过光纤、电缆、双绞线或微波等进行传输。而载波传输则是用原始或基带数字信号改变载波的某一参数，如载波的幅度、频率或相位，实现频谱的搬移。这个过程称为调制，然后将携带数字信号的载波送人有线、卫星或地面无线(包括微波)信道去传输，这就是数字信号的载波传输。
1.数字电视信号故障分析
1.1伴音有交流声
一般由地线噪声引起，系统内各部分地线之间出现电位差或者存在接地阻抗。
1.2收不到或收不全信号
主要原因机顶盒输入电平低于门限电平。在处理这类故障时，可以用普通场强仪监测信号电平，但应注意：用场强仪测量模拟信号电平得到的是峰值，而测量数字号电平得到的是平均值，用户端数字信号电平应该大于45dB。对单个用户而言，连接线和装修时用的电缆质量差、使用不合格的分配器等都可能造成信号大幅衰减。
1.3图像出现马赛克甚至静止、中断
图像频繁出现马赛克甚至静止、中断，是数字电视故障中常见现象，原因主要是信号的误码率高，造成误码率高的因素有：
①传输通道中存在非线性失真，产生的互调和交调干扰信号在被干扰的频道离散分布，相当于被干扰的频道内增加了噪声，使C/N降低，误码率升高，非线性失真越严重，误码率越高。引起非线性失真的主要原因有选用器件质量不好，放大器、光收机输入输出信号电平过高或过低，系统屏蔽不好等。
②传输线路各部分的特性阻抗不同或与负载阻抗不匹配时，信号在终端(或临界)部分发生反射，其结果使信号(数据流)反射损耗增大，严重时会使QAM信号发生畸变，从而增加误码。
2.各项性能指标对数字信号的影响
2.1数字信号电平对用户接收的影响
国家标准推荐，在数字和模拟兼容传输的网络中，数字频道的电平比模拟频道电平应当低10dB，其目的是减少数字信号的非线性失真。在一个550MHz的HFC系统中传输33套模拟频道和5个数字频道(64QAM)的数字电视信号(共30套数字电视节目)，当数字信道的平均功率电平提高到比模拟频道图像载波低5dB时，部分模拟频道受到干扰的程度已经十分明显，画面的对比度和清晰度明显下降，给收看者造成压抑感，但数字信号的图像并没有出现明显的马赛克现象，将数字信道功率电平调回到比模拟信号低10dB，干扰就不可察觉了。所以，数字电视的信号电平相对于模拟电视来说对用户收看效果的影响不是很大，经过测量，数字电视用户收看数字电视的最低门限电平可达到35dB。
2.2误码率及载噪比(C/N)的变化对用户接收的影响
按国际标准，为了保证良好的接收，在进人接收解码器的RS纠错前，误码率BER应该小于10-4，这相当于经过RS纠错之后误码率达到10-12的准无误码水平。由误码率BER和峭壁效应Eb/N0门限值的关系曲线可以查得对应于BER=10-4的Eb/N0为16.5dB，对于64QAM，Eb/N0门限值与C/N的转换式为：C/N=Eb/N0+10lg6=24.28dB，而模拟频道要达到4级图像的C/N要43dB，可见，数字信号与模拟信号相比较，电平低10dB或者C/N达到很低的时候，并不影响数字信号的接收质量。
2.3二次互调干扰CSO、三次差拍干扰CYTB对数字信号接收的影响
在模拟系统中，我们通常用CSO、CTB、C/N这几个参数来衡量信号的优劣，前两个是反映信号的失真度，后一个是信号的载噪比，失真度如果过高将表现为：图像有网纹、滚条等干扰，载噪比不够表现为图像的噪波点。数字信号频道的能量均匀分布在限定的带宽内，由于这个特点，在传输通道存在非线性失真的情况下，所产生的CSO、CTB产物就不是呈离散性的分布，而是呈白噪声性质，在被干扰的频道内弥散分布，这等于在被干扰频道里增加了噪声，称为组合互调噪声(CIN)。这种噪声如果落在模拟频道上，对被干扰频道的图像质量的影响不是表现为互调的网纹，也不表现为交调的负像，而是表现为画面信噪比的劣化，全画面
像是罩上了一层部分网孔被堵塞的窗纱，细看是黑白相间的小点子，使图像的分辨率、对比度明显降低，如果干扰的频道是数字频道，则表现为图像频繁的马赛克，虽然该频道的电平并没有降低。
2.4网络相位特性对数字信号的影响
数字信号采用QAM调制方式，所以，除了载波的幅度携带了信息外；载波的相位也携带了信息，为此，传输网络的相位特性也影响着信号的BER，影响网络相位特性主要有以下两个方面原因：(1)网络的失配产生反射所造成的多径效应。有线电视网络如果存在失配将产生反射，这样使到达机顶盒的信号不只是从直接路径传来的，还有由反射路径传来的。直接路径与反射路径之间存在时问差，从载频角度讲，只要两个信号到达的时间差改变1/fc。(fc是射频载频的频率)，两者的相位差就会改变2弧度。就是说很小的时间差就会引起很大的相位差。在两信号相位差为2时，两者同相相加，合成信号幅度最大；两者相位差为时，两者反相相减，合成信号幅度最小。例如载频是300MHz的信号，电缆中的波长是0．88m，只要反射波的路径比直接波的路径发生0．88m的差异，到达接收机合成时，就会有2弧度的相位变化。可见路径对相位影响之大。在实际维护工作中，深刻地体会到，多径效应产生的信号相位失真所造成的误码是影响数字电视接收质量的重要原因。
(2)有些设备振荡源的不稳定性所产生的相位噪声。相位噪声是指单位赫[兹]的噪声密度与信号总功率之比，也称残余相位调制，表现为载波相位的随机漂移，是评价频率源(振荡器)频谱纯度的重要指标。在时域中，它被解释为一个正弦信号在时域中过零点的不确定性，表现为波形的抖动；在频域中，则表现为谱线的近旁扩散，常转化为载波边带的幅度噪声。该指标反映的是频率的短期稳定性。
3.数字电视信号故障处理措施
解决了信号传输问题，基带数字电视信号可直接用载波调制传输，它还占用几兆系统带宽，但有限的频率资源不能解决信息时代日益增长市场需要，人们就必需对基带信号做处理，在保证质量的前提下使它具有很高的频带利用率。在数字电视领域美国、欧洲和日本各自制定不同的传输标准，它们主要差别就是调制方式。美国ATSC标准主要应用于地面广播，采用8VSB调制方式，通过6MHz的地面广播频道实现19.3Mb/s的传输速率。日本ISDB数字广播系统标准的技术原理同DVB相似，可以灵活地集成和发送电视节目和其它数据业务。欧洲DVB标准包括DVB-S、DVB-C、DVB-T。DVB-S标准以卫星作为传输介质，在DVB-S标准公布之后，几乎所有的卫星数字电视均采用该标准。DVB-C标准以有线电视网作为传输介质，
它具有16、32、64QAM三种方式。当采用64QAM调制时，一个PAL通道的传送码率为41.34Mb/s。DVB-T标准是最复杂数字电视无线地面传输系统标准，它采用具有QPSK、16QAM或64QAM的编码正交频分复用(COFDM）（2000个或8000个载波)调制方式。
DVB-S技术原理：一个卫星转发器可以满足多套数字电视压缩信号，通常有两种方式将多套电视节目送上卫星：SCPC（单路多载波方式）、MCPC（多路单载波方式）。SCPC方式适用于一套电视节目用一个卫星电视上行站，多套电视节目共用一个转发器，为减少共用一个卫星转发器各个SCPC之间的相互干扰，它采用偏置QPSK调制，转发器工作在线性区。MCPC方式适用于多套电视节目共用一个卫星电视上行站，在地面将多套电视节目送至上行编码系统进行复用，共用一个载波进行QPSK调制，卫星转发器工作在饱和区，这种方式能使卫星转发器的功率得到最大的发挥。
QPSK调制原理：QPSK调制又叫四相移相键控调制，它是一种调相技术，在一个数字时钟内将2位数码4种信息调制在4个频率、幅度相同，相位互成90°的模拟载波上，由于一个时钟周期内传输2位的信息，因此速率提高一倍。因热噪声本质是不规则的幅度噪声，而QPSK采用调相技术，所以降低系统对信噪比的要求，C/N＞12db即可正常工作。DVB-C技术原理：
数字有线电视系统在前端将多套电视节目送至编码系统进行复用后用QAM调制方式调制在一个有线电视频道上，多路数字电视节目共用一个模拟电视频道，同时多个QAM调制器输出载波频率不同，可将各个调制器输出信号经混合器混合后在一根同轴电缆上传输，这样一根同轴电缆可以传输上百套数字电视节目。当然还可采用WDM技术可以将电视信号同其它信息合成在一根光纤上传输，开发多功能业务。
QAM调制是QPSK调制的原理的延伸和发展，QPSK调制将信号传输速率提高一倍，如果一个时钟周期调制的信号不是2位数码而是4、5、6、7、8位数码信息这样就出现16、32、64、128、256QAM调制技术，速率可提高多倍。QAM是幅度调制和相位调制的给合，同QPSK调制器基本相同，不同的是QPSK在一个时钟送到环形调制器是1位数码信息，而QAM接收频道信息失败将一个时钟周期内传送数字信号经串/并变换器后平均分两路多位数码信号送至环形调制器直接调制，不但调相而且调幅，它的已调制信号矢量图平均分布在正交载波信号的平面内。
参考文献：
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