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封翔:数字电视传输和接收测试解决方案

导语:3月24日,CCBN2010数字技术未来系列论坛(简称CCBN-DTF)举行的第二天,以下为安捷伦公司数字电视测量中心产品应用专家 封翔作主题为“数字电视发射机和接收机测试解决方案”演讲实录。

  3月24日,CCBN2010数字技术未来系列论坛(简称CCBN-DTF)举行的第二天,以下为安捷伦公司数字电视测量中心产品应用专家 封翔作主题为“数字电视发射机和接收机测试解决方案”演讲实录。

安捷伦数字电视测量中心产品应用专家 封翔在CCBN-DTF系列论坛作演讲
图为:安捷伦数字电视测量中心产品应用专家 封翔在CCBN-DTF系列论坛作演讲

封翔:大家好。刚才讲了许多数字电视芯片和机顶盒的发展,刚才主持人也提到一个很重要的环节就是测试,这些芯片和机顶盒都需要设备进行测试。安捷伦是一个提供测试仪表的厂家,我们在数字电视方面提供了许多的方案,我今天给大家介绍一下数字电视的测量以及有关的方法。
大家看到这里是数字电视与音频广播的概况,就传输的技术来说有许多种,有有线、卫星、地面,现在还包括手机电视和音频广播,对于每一个传输技术来说,我们也有不同的标准,各个地区,各个国家会采取不同的标准,我们安捷伦的产品会对这些标准进行支持。
这里面标红色的标准是我们中国采用的,我们也花了很多的力量支持,我们北京有研发团队做产品的开发。我今天的主要内容首先是数字电视测试介绍,然后是安捷伦方案的介绍。这是一个数字电视的传输系统,这是一个非常简化的系统,一个数字电视的传输、发射和接收部分是相对应,首先是视频信号进行视频压缩编码,产生一个码流,这个码流经过调制通过射频发射机发出去,到接收端是相反的。对每个环节需要测试,对于调制器来说,我们有调制分析仪。
对于数字视频码流和视频信号本身也有视频信号的分析,我这里面加了一个红框,我们安捷伦的产品更加侧重于这些测量,也是物理层测量。
一个系统各个模块之间是相关联的,不可能完全独立开来,我们虽然侧重于物理层的测量,但是我会考虑视频码流或者是视频之间的接口,我们也会提供一些支持。
下面看接收机的测试项目,大家也都知道,不同的数字电视系统、不同的国家都会有一个一次性测试标准,数字电视有很强的区域性,不同的国家,不同的区域都会定义不同的数字电视一致性的测试标准。
但是归纳起来,我们会发现,主要的测试项也就是我列出来的这些,主要是从欧洲DVB系统的测试项列来的,相对于欧洲的标准来说,中国的标准相对简单一些。
对于数字和移动电视的测量测试主要包括接收机的灵敏度和动态范围的测量还有AWGN下的性能,这干扰可能包括脉冲干扰,比如电灯开关引起的干扰,微波炉引起的脉冲干扰信号,同频或者是临频的干扰信号。
在测试项还有一个干扰项,把GSM频段也作为干扰信号,GSM的发射机与移动电视的接收机也会靠很近,就定一个测试项。
在无线传输甚至移动的环境下传输,所以衰弱的测试非常重要,许多数字电视的标准会给特别的信道模型,不完全同于我们现在的蜂窝网络的衰弱模型。
还有单频网信道下的性能,现在大部分的地面采取OFDM的调制技术,这样布网的时候就考虑单频网,在单频网下,有一个测试项,即在单频网下的性能。
对于有线和卫星电视的测试来讲,他比较简单,因为有线电视传输比较好,信道比较好,不会有多谱段的平移,所以对于卫星电视不需要衰弱信,只需要测在相位噪声和本振频率漂移下的性能,这是卫星电视测量比较特殊的要求。
刚才讲了几个,主要是一致性测试,或者对于芯片厂商在研发过程中做的。还有一个是生产的测试,这就会很简单,大部分的用户做生产测试时就做一个灵敏度的测试,测试的时候许多用户进行主观测试。
就是一个信号源在发射数字电视的信号,接收机接受,我们可以看到屏幕上有一个视频在播放,如果视频播得很流畅,就没有问题,假如功率降低到一定的程度,会出现马赛克或者是卡住了时,就会出现问题了,这种测试方式很简单。主要是凭人员判断,这是比较实用的,也是应用相当广的一个测试方式。
我列了几个判决准则,包括主观测试的方法,这是非常简单并且实用的方法,还有各个参考点的误码率,在许多系统中采取多级的编码,所以在每一级的解码多种可以凑出一个BER,所以在不同的参考点需要定不同的BER测量,许多时候需要芯片的配合才能测量出。所以在芯片的开发过程中使用的比较多,在生产上几乎不太会使用。
在一致性测试时也会用一些,还有一个误帧率,一个是每比特里面的错误,一个是一帧里面的错误,这是一个概念,对许多的编码来说测量误帧率比较容易一些,误码率就复杂一些。这与主观测试比较类似。
下面是发动机的测试项目,包括射频特性,调制质量和误码率分析,与GSM、3G系统的测试差不多,包括射频频率准确性的测量,有效带宽的测量,本振相位和功率等、频谱模板,你的频谱不能超过某一个模,以防对其他的系统有干扰,还有临道的功率,峰均比,带外杂散,这是很通用的测试项。
对于调制质量分析来说,一个是调制的准确度,叫EVM或者是MER,在电视系统中更多用调制误差比来表示,也反映了信号的信噪比。
还有I/Q偏移,幅度不平衡,正交误差,相位抖动,频率误差,比如你的信号经过空中传输有多径的时候,我们的仪器大概可以测出来收到的信号不是单一的信号,而是多径的,这样把信道的频响可以估计一下。
就误码率分析,这是广播系统的要求,一般的测试测量不需要做误码率分析,这更像是接收机的测量指标,但是广播系统中经常提到对误码率测量的要求,一般用户会检测不同点的误码率,不同信噪比的误码率。这是电视广播系统一个比较特殊的需求。当然对我们的仪器也会提出一些挑战。

下面我们看安捷伦的方案,我们在信号发生器的产品,一个是E4338C和N5182A,如果许多人用过,就很熟悉,特别是E4338C是很老的,但是在业内相当受欢迎的产品,在这里已经有十年了。
我们大概在四五年前推出的产品,他们各有一些特性,相对来说,ESG稍微高端一些,同时能够提供实时和波形回放信道产生方式,而MXG没有实时发生。我们在这两个上都会提供数字电视的测量信号,我们一般推荐用户使用MXG,对数字电视用户来说性价比更高一些。
这两年我们推出一产品PXB N5106A,这是一个多路基带信号发生器,大家采用了Windows 界面,这个用起来就非常方便,比较好用了,因为大家很熟悉Windows。一个趋势是我们的仪器开始使用Windows 界面了,是多路的基带信号发生器,最多可以提供四路,同时可以作为信道仿真器,最多可以提供八路的信道仿真。
大家就会想到一个多天线的系统,这在现代的通信系统中比较时髦,许多采用这样的技术。在数字电视里面是这样的趋势,比如新的数字电视标准都开始定义MIMO,我们许多的用户既使是DTMB等,也开始做天线分级的测量对性能的改进如何。
MIMO现在虽然在数字电视广播中不普遍,但是也是一个发展的趋势。所以我们这个盒子是多路基带信号发生器,并不是一致性配置好多路,可以从一路开始配置。比如测试数字电视只需要一路信号发生器,再加上一路信号做衰落,这样配两路就可以了,将来做更多的测试,比如MIMO的测试时升级产品就可以了。所以他是一个非常灵活的设备,对投资来说也非常有效。
我们针对数字电视来说,他既支持实时信号发生,也支持波形回放的方式,他回放的内存是512M,对大部分的数字信号来说是1分钟左右,你看一个一分钟的视频循环播放,不会有不舒服的感觉,如果看两分钟信号不停地回放,这就会不舒服。
作为波形回放方式来说,也相当地可以了。还有一种,我们同时支持实时信号的发生器,大部分的用户都喜欢实时信号的发生,他会更加方便,切换参数时设置不同的配置会更加方便一些。我们给用户提供不同的选择,根据自己的需求选择不同的性价比产品。
刚才介绍的是我们三个平台,我们的硬件平台。我们数字电视信号通过一个signal Studio软件产品在硬件上运行获得的,我们有一个N7623Bsignal Studio产品,他有两种方式,从开发来说先做任意波形方式,我们支持大部分的标准,中国两个比较特别的标准都在做,目前我们发布了DVB—T/H。这些软件信号在硬件平台上运行,得到数字射频信号,这下面是一个过程。
PSG是Windows 的操作系统,也是一个PC,可以在机器里面运行,下载到仪器中,然后给出射频信号。因为在PC上有软件运行,大家看到所有的界面基于Windows 的,非常好用,不需要什么学习过程,就可以立刻使用我们的产品。
这是一个测试实例,这个图是一个产品的配置,这些配置可以做接收机灵敏的、动态范围和性能测量。你可以通过设置信噪比得到结果。
下面的配置用来做干扰测试,这里面用了两个基带信号发生器,一个产生有用信号,另外一个产生干扰信号,两个BBG的相对功率和有效功率都可以测试,你可以设置不同的参数,把两个一起设置出来。
在这样的情况下,这样的配置可以做干扰测试,所以一个盒子就可以做,非常地方便。
我们所有的仪器,所有的方案都是基于我们安捷伦通用的平台,所以干扰信号可以是数字电视信号,模拟信号,甚至是脉冲干扰,或者是GSM信号,这都是可以的,任何的信号都可以在上面运行。
下面这个是衰落信道中的接收机的性能,一个基带信号发生器的信号发出来,先衰落再输出,然后到射频去。对衰落信号我们就预定好的,用户不用设置的,用户如果有特殊的需求,可以用这个界面,这是用户可以自己定义的,多径的数目,多径的延时,非常方便。
这样三个配置之后,在一致性测试标准里面定义的测试项都可以支持了,而且也看到了非常灵活,直接在我们仪器里面都配置好了。
刚才讲了信号源部分,主要用来做接收机或者是接收芯片的测量,下面我们看在信号分析仪方面的产品,我给出了一个从低端到高端的信号分析仪不同平台,CXA、ESA、MXA、PXA,PXA比较高端,许多军工用户很喜欢,对一般的用户我们推荐CXA。EXA中的“E”是经济性的意思,对生产型的用户来说,我们推荐这些。
在这些平台上我们有一些选件,支持DTMB和CMMB。还有DVB—C和ATSC,目前我们用89601VXA软件支持,这几个标准相当成熟,已经很多年了,所以我们的产品也相当成熟了,我们下一步会考虑做成CMMB和DTMB的选件,这样对生产用户来说更方便一些。
我们的平台是通用的平台,我们还有一些噪声技术的测量,相位噪声系统的测量,还有其他的无线应用,比如无线局域网和蓝牙,现在比较时髦的FID都可以用这个做测量。所以通用平台也比较有效。
我们看一下对CMMB的测量选件,支持哪些测量。对于功率测量来说,主要包括信道功率,有效带宽等,对调制准确度的测量来说,第一是星座图,还有逻辑信道解码,如果比较熟悉CMMB系统的话,知道他定义了不同的逻辑信道,因为CMMB系统很灵活,运营商可以配置不同的参数,有控制逻辑信道和业务逻辑信道,所以我们的分析仪可以分析不同的逻辑信道的特性。比如说每个逻辑信道采取的调制方式,调制质量都可以在这里面给出来。
还有MER的测量,即频率误差率的测量,下面是频道的频相特性也会给出来。在参数设置方面,可以对时隙测量,对物理逻辑通道测量,在调制中增加了BPSK、QPSK、16QAM的方式,我们的分析仪还有一个基带I/Q的输入,还可以测量射频信号
DTMB本身没有逻辑信道的概念,不能会做逻辑信道的测量,从参数设置来说有多载波和单载波模式,因为DTMB有两种选择,所以我们都会支持。调制方式、带宽,不同的帧头长度都可以设置支持。
89601VXA调制分析软件,这是一个很强大的软件,这里面所有的QAM调制、VSB调制、APSK的调制都可以通过这个软件分析,对于EVM可以给出均值和峰值的分析,包括IQ偏移等。对于许多的研发用户很喜欢,因为他非常强大和灵活。
有时候灵活性和使用的简单性有一点矛盾的,有时候使用简单了会丧失一些灵活性,这个软件特别适合于研发用户,这是一个测试实例,这是对发射机的测量。发射机发出的信号是射频、中频,可以给仪器进行分析。
元器件测量方面,元器件可以是放大器、调谐器或者是直放站,这些分析项也是大家对元器件测量所关心的项目,这里都会列出来。
这是实验室里面发射机与接收机测试演示系统,我们的信号源给出数字信号,下面是一个机顶盒,通过解码之后在数字电视上显示出来,这是主观测试的一种方式,非常地方便,结构也很简单。我们演示系统中还有进行信号质量的分析,这是一个大概的概念,真正的使用起来还有许多的情况。
我今天主要讲这些,下面是总结。
对安捷伦来说,我们非常看好数字电视的市场,觉得前景很广泛我们的产品面向全球的,不仅是中国,中国是我们很重要的市场,但是我们的产品面向全球,各国正在加紧数字电视网络的建设。中国2015年会关模拟电视,全数字化了,所以发展会很快,目前中国的标准也非常地成熟,我们会继续在数字电视测量方案上做很多工作,满足大家的需求,谢谢。
 

【责任编辑: 陈涛 】

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