中心議題：
- 數(shù)字電視概念及其優(yōu)點
- 數(shù)字電視測試的主要參數(shù)和主要儀器
- 數(shù)字電視測試行業(yè)的發(fā)展狀況
本文在介紹數(shù)字電視基本概念和背景的前提下，介紹了數(shù)字電視測試的主要參數(shù)和主要儀器，并介紹數(shù)字電視測試行業(yè)的發(fā)展狀況。
一、數(shù)字電視概念及其優(yōu)點
1. 什么是數(shù)字電視
所謂數(shù)字電視，是在電視的全過程中，視音頻信號都是數(shù)字信號，即節(jié)目攝制、剪接、編輯、存儲、發(fā)送、傳輸、接收和顯示等環(huán)節(jié)全部采用數(shù)字處理的全新電視系統(tǒng)。也可以說數(shù)字電視是在信源、信道、信宿三個方面全面實現(xiàn)數(shù)字化和數(shù)字化處理的電視系統(tǒng)。其中電視信號的采集（攝取）、編輯加工、播出發(fā)送（發(fā)射）屬于數(shù)字電視的信源，傳輸和存儲屬于信道，接收端與顯示器件屬于信宿。
2. 數(shù)字電視分類
數(shù)字電視按其傳輸途徑可分為三種：數(shù)字衛(wèi)星電視（DVB-S），數(shù)字有線電視（DVB-C）和數(shù)字地面廣播電視（DVB-T） , 數(shù)字手持電視（DVB-H ）。
數(shù)字電視按其傳輸視頻（活動圖像）比特率的大小可粗略劃分為三個等級：普及型數(shù)字電視（PDTV），標準清晰度數(shù)字電視（ SDTV ）和高清晰度數(shù)字電視（ HDTV ）。其中 PDTV 屬于 SDTV 的最低等級，現(xiàn)在數(shù)字電視的發(fā)展方向是以 SDTV 為主要發(fā)展方向，而在數(shù)字電視源端或某些領(lǐng)域采用 HDTV 。
3. 數(shù)字電視的優(yōu)點
與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下優(yōu)點：
① 圖像傳輸質(zhì)量較高，距離遠。數(shù)字電視信號在傳輸過程中，多次中繼（或復制）后不會發(fā)生干擾和噪聲的積累，同時可采用糾錯編碼技術(shù)，提高抗干擾能力。所以數(shù)字電視在傳輸中保持信噪比基本不變，收端圖像質(zhì)量基本保持與發(fā)端一致，且傳輸距離不受限制。
② 頻譜資源利用率高。頻譜資源是國家重要資源，模擬電視的頻譜資源有限。一套模擬電視節(jié)目要占用 36MHz 帶寬的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，占用 8MHz 的地面電視廣播和有線電視頻率。而數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)，在 36MHz 的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中可傳送 5 套 SDTV 節(jié)目，在一個 8MHz 頻道內(nèi)可傳送 4 套以上的 SDTV 節(jié)目。
③ 提供全新的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字電視通信中可以互不干擾地同時傳送文字、數(shù)據(jù)、語言、靜止圖像等多種數(shù)字信息。
④ 信息穩(wěn)定可靠，設(shè)備維護、使用簡單。
⑤ 節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣。
⑥ 靈活友好的人機界面，易于實現(xiàn)條件接收。
因此，技術(shù)上先進的數(shù)字電視系統(tǒng)必然會取代模擬電視。
4. 數(shù)字電視系統(tǒng)簡介
數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要包括地面廣播、有線廣播和衛(wèi)星廣播系統(tǒng)。
數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要分為以下幾個部分：
① 數(shù)字演播室系統(tǒng)；
② 視、音頻信號的壓縮編碼部分；
③ 系統(tǒng)業(yè)務(wù)復用部分；
④ 信通編碼部分；
⑤ 調(diào)制傳輸部分。
二、數(shù)字電視標準
1. 什么是數(shù)字電視標準
在數(shù)字電視傳輸碼流中，一個數(shù)據(jù)包有多大，含有多少字節(jié)，每個字節(jié)的含義是什么，甚至一個字節(jié)的某一比特位是何意義，都有明確的規(guī)定，這就是標準。
數(shù)字電視標準包括兩大部分：數(shù)字電視演播室標準和數(shù)字電視廣播標準。數(shù)字電視演播室標準定義未壓縮音視頻的格式、設(shè)備間的接口等，主要與節(jié)目的制作有關(guān)。數(shù)字電視廣播標準涉及到音視頻的壓縮、數(shù)字信號的傳輸、條件接收系統(tǒng)、與數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)有關(guān)的其它標準。
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2. 國際上的數(shù)字電視標準
目前，國際上有3個數(shù)字標準，分別是美國的標準ATSC（Advanced Television Systerm Committee ）；歐洲的標準DVB（Digital Video BroADCasting）；日本的標準ISDB（Intetarted Services Digital Broadcasting ）。
歐洲的DVB 標準分為 3 個部分：衛(wèi)星數(shù)字電視為 DVB-S ，采用正交鍵控調(diào)制（QPSK）；有線數(shù)字電視為 DVB-C ，采用正交幅度調(diào)制（ QAM ）；地面數(shù)字電視為 DVB-T ，采用正交頻分復用調(diào)制（COFDM）。
DVB標準具有較多優(yōu)點，因 DVB-S已被全球采用，而DVB-C也被歐洲、澳大利亞、北美、南美等國家采用。可以這樣說，國際上數(shù)字衛(wèi)星電視和數(shù)字有線電視原則上都采用歐洲的 DVB 標準，分歧比較大的是地面電視。 對于 DVB 數(shù)字電視系統(tǒng)測試標準，原則上是按《DVB系統(tǒng)測試標準TR101290》，該標準對 MPEG-2TS流的測試，衛(wèi)星和電視網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介共同參數(shù)的測試，電視網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、地面、MMDS/MVDS的專門測試都給出了具體的方法和要求。
3. 我國的數(shù)字電視的標準
我國是世界上電視用戶最多的一個國家，應該擁有自有知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視標準。對于數(shù)字有線電視和數(shù)字衛(wèi)星電視來說，國家已經(jīng)明確采用 DVB 標準，即采用 DVB-S 和 DVB-C ，各地均在有序的進行。主要是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地面電視標準尚未制定。
我國確定自主制訂地面廣播電視標準。 2001年國家數(shù)字電視專項工作會議針對國內(nèi)提出的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敺桨高M行征集。 2001年4月30日前征集到四家標準研究單位 5 個地面?zhèn)鬏敺桨浮?2002-2003 年對這 5 套方案進行了測試，選出2個方案做進一步改進，即清華大學提出的方案DMB-T 標準和上海交通大學提出的方案 ADTB-T。在數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴手贫ǖ淖詈箅A段，清華大學主導的 DMB-T 標準和上海交通大學主導的 ADTB-T標準之間僵持不下，最終二者走向“融合”。
2006年8月18日中國國家標準委在“ 2006年第8號(總第95號) 中國國家標準批準發(fā)布公告”中發(fā)布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》，屬國家強制標準，2007年8月1日正式實施。地面數(shù)字電視廣播有三種接收方式：地面固定接收、移動接收和手持設(shè)備接收，我國數(shù)字電視地面標準主要適用于前兩種接收方式，而針對手持接收將專門制定手機多媒體廣播標準。
三、數(shù)字電視測試
數(shù)字電視測試大致可分為四個層次，即應用層、協(xié)議層、傳輸層、物理層。應用層測試主要針對于 SD/HD 的節(jié)目制作和播出部門，測試儀器應當提供多格式、多標準的測試平臺，對數(shù)字電視音頻基帶信號進行質(zhì)量測試。協(xié)議層測試主要用于衡量設(shè)備對于標準和協(xié)議的符合性，要求此類儀器盡可能多的具有當前通用協(xié)議，進行協(xié)議測試，如 MPEG-2 、 MPEG-4 、 H.264/AVC 和 VC-1 等。傳輸層測試用于評估各種調(diào)試方式的調(diào)試性能，如星座圖、調(diào)制誤差率、誤碼率等。物理層測試包括具體的物理接口測試，如輸出功率、端口阻抗、回波損耗等。
1. 位誤碼率（BER）
位誤碼率是發(fā)生誤碼的位數(shù)與傳輸?shù)目偽粩?shù)之比。早期的數(shù)字電視監(jiān)視接收機提供了一個位誤碼率指示，作為數(shù)字信號質(zhì)量的唯一度量。誤碼率實質(zhì)上與信號的信噪比（ S/N ）有關(guān)，它受到噪聲、脈沖抖動，工業(yè)干擾及突發(fā)信號（如雷擊）的影響。誤碼率可以由信噪比計算出來。
BER 測量結(jié)果通常使用工程表示法，并常常顯示為一個瞬時比值和一個平均比值。典型的目標值為 1E-09 ，準無誤碼 BER 為 2E-04 ；臨界 BER 為 1E-03 ； BER 大于 1E-03 將喪失服務(wù)。
2. 調(diào)制誤差率（MER）
調(diào)制誤差率是信號理想的矢量幅度和信號誤差矢量幅度和之比，以 dB 表示，其中誤差矢量幅度是指信號能受到噪聲干擾的總和， MER 是表征尚未誤碼時信號的質(zhì)量，即正常工作時廣義噪聲干擾狀態(tài)。調(diào)制誤差率的測量目的是為了給接收信號提供一個單一的品質(zhì)因數(shù)。
MER 可以為接收機對傳輸信號進行正確解碼能力提供一個早期指示。事實上， MER 將接收符合（代表調(diào)制圖案中的一個數(shù)字值）的實際位置與其理想位置比較。當信號質(zhì)量降低時，接收符號距離理想位置更遠， MER 測量值將會減少。
3. 星座圖
星座圖可以看成數(shù)字信號的一個“二維眼圖”陣列，同時符號在圖中所處的位置具有合理的限制或判決邊界。代表名接收符合點在圖中越接近，信號質(zhì)量就越高。由于屏幕上的圖形對應著幅度和相位，陣列的形狀可用表分析和確定系統(tǒng)或信道的許多缺陷和畸變，并幫助查找其原因。星座圖對于識別幅度失衡，正交誤差，相關(guān)干擾，相位、幅度噪音，相位誤差，調(diào)制誤差比等調(diào)制問題相當有用。
4. 正交誤差
正交誤差使得符號在圖中的位置更靠近邊界限制，因而降低了噪聲度。當I、Q相差不精確為90°，便會出現(xiàn)正交誤差。其結(jié)果是使得星座圖不再為方形，而是看起來象一個平行四邊形或菱形一樣。
5. 噪聲誤差
噪聲是包括 QAM 在內(nèi)的任何信號中最為常見和無法避免的損傷。加性高斯百噪聲（AWGN）是噪聲損傷的常規(guī)類型。由于它是白色（在頻率上為平坦功率密度函數(shù)）和高斯性質(zhì)（數(shù)學上為“正態(tài)”幅度密度）的，使得接收符號分布在理想位置得周圍。
四、數(shù)字電視測試儀器
測試儀器作為數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，它的發(fā)展快慢直接影響整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文以筆者所在公司北京海洋興業(yè)科技有限公司所設(shè)計的內(nèi)容進行了簡單的分類：
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1. 基礎(chǔ)儀器
在數(shù)字電視測試的過程中，除了要用到一些專業(yè)儀器外，還用到一些常用的基礎(chǔ)儀器，如萬用表、示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀等，這些儀器用來測試一些基礎(chǔ)參數(shù)，反映信號的基本特性。例如：示波器在視頻信號的觀測中應用較廣，利用其視頻觸發(fā)功能可以進行行場觸發(fā)，觀察每一行場信號的模擬特性，如泰克公司的示波器 TDS3000B 可以觀測視頻信號的矢量波形，進行矢量分析十分簡便。
2. 數(shù)字電視信號源
數(shù)字電視信號源產(chǎn)生標準的數(shù)字信號，它可按不同的調(diào)制方式和制式產(chǎn)生測試信號，它們可以有靜止圖像，也可以有活動圖像。數(shù)字電視信號源不僅可以產(chǎn)生標準信號，而且可以在標準信號上加上模擬的噪聲等。
3. 碼流發(fā)生器
碼流發(fā)生器可產(chǎn)生 MPEG2等TS碼流，具有TS碼流的記錄和播放功能，以提供高清電視（HDTV）和標清數(shù)字信號（SDTV），含視、音頻和其它圖文數(shù)據(jù)。
4. 碼流分析儀
碼流分析儀是按數(shù)字電視標準進行測試，對碼流協(xié)議、碼流結(jié)構(gòu)、 SI表格信息分析、 EPG節(jié)目指南、碼流測試、時鐘PCR分析、QAM分析等。
5. 數(shù)字電視測試儀器的發(fā)展方向
未來數(shù)字電視測試儀器有以下幾個方面的發(fā)展趨勢，對于數(shù)字電視接收終端設(shè)計、研發(fā)所需的測試儀器，不僅要注重其測試設(shè)備的高精度、高質(zhì)量、還應向多標準、多功能的方向發(fā)展，不再是簡單意義上的一臺信號源，而是集碼流發(fā)生、信通編碼調(diào)制，信通仿真等功能于一體的測試系統(tǒng)，并具有良好的可升級性，以滿足新的數(shù)字電視標準的測試需求。對于數(shù)字電視接收終端生產(chǎn)所需的測試儀器，應更多地注重其功能的單一性，以降低生產(chǎn)成本。對于發(fā)射前端設(shè)置測試，網(wǎng)絡(luò)安全所需的儀器，應當注意其小型化、靈活化，以適應不同測試的需求。
綜上所述，我以幾個典型參數(shù)，儀器為例介紹數(shù)字電視及其測試。未來數(shù)字電視測量儀器將向兩個方向發(fā)展：一個方向主要針對數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營維護的工程級測試。另一個方向主要針對高頻用戶，如數(shù)字電視設(shè)備研發(fā)。這就要求廣大數(shù)字電視測試設(shè)備廠商，給自己一個比較準確的定位，更快的發(fā)展.
