中心議題：
- 數字電視概念及其優點
- 數字電視測試的主要參數和主要儀器
- 數字電視測試行業的發展狀況
本文在介紹數字電視基本概念和背景的前提下，介紹了數字電視測試的主要參數和主要儀器，并介紹數字電視測試行業的發展狀況。
一、數字電視概念及其優點
1. 什么是數字電視
所謂數字電視，是在電視的全過程中，視音頻信號都是數字信號，即節目攝制、剪接、編輯、存儲、發送、傳輸、接收和顯示等環節全部采用數字處理的全新電視系統。也可以說數字電視是在信源、信道、信宿三個方面全面實現數字化和數字化處理的電視系統。其中電視信號的采集（攝取）、編輯加工、播出發送（發射）屬于數字電視的信源，傳輸和存儲屬于信道，接收端與顯示器件屬于信宿。
2. 數字電視分類
數字電視按其傳輸途徑可分為三種：數字衛星電視（DVB-S），數字有線電視（DVB-C）和數字地面廣播電視（DVB-T） , 數字手持電視（DVB-H ）。
數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：普及型數字電視（PDTV），標準清晰度數字電視（ SDTV ）和高清晰度數字電視（ HDTV ）。其中 PDTV 屬于 SDTV 的最低等級，現在數字電視的發展方向是以 SDTV 為主要發展方向，而在數字電視源端或某些領域采用 HDTV 。
3. 數字電視的優點
與模擬電視相比，數字電視有如下優點：
① 圖像傳輸質量較高，距離遠。數字電視信號在傳輸過程中，多次中繼（或復制）后不會發生干擾和噪聲的積累，同時可采用糾錯編碼技術，提高抗干擾能力。所以數字電視在傳輸中保持信噪比基本不變，收端圖像質量基本保持與發端一致，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。一套模擬電視節目要占用 36MHz 帶寬的衛星轉發器，占用 8MHz 的地面電視廣播和有線電視頻率。而數字電視采用壓縮編碼技術，在 36MHz 的衛星轉發器中可傳送 5 套 SDTV 節目，在一個 8MHz 頻道內可傳送 4 套以上的 SDTV 節目。
③ 提供全新的業務，實現高速數據傳輸。數字電視通信中可以互不干擾地同時傳送文字、數據、語言、靜止圖像等多種數字信息。
④ 信息穩定可靠，設備維護、使用簡單。
⑤ 節省發送功率，覆蓋范圍廣。
⑥ 靈活友好的人機界面，易于實現條件接收。
因此，技術上先進的數字電視系統必然會取代模擬電視。
4. 數字電視系統簡介
數字電視廣播系統主要包括地面廣播、有線廣播和衛星廣播系統。
數字電視廣播系統主要分為以下幾個部分：
① 數字演播室系統；
② 視、音頻信號的壓縮編碼部分；
③ 系統業務復用部分；
④ 信通編碼部分；
⑤ 調制傳輸部分。
二、數字電視標準
1. 什么是數字電視標準
在數字電視傳輸碼流中，一個數據包有多大，含有多少字節，每個字節的含義是什么，甚至一個字節的某一比特位是何意義，都有明確的規定，這就是標準。
數字電視標準包括兩大部分：數字電視演播室標準和數字電視廣播標準。數字電視演播室標準定義未壓縮音視頻的格式、設備間的接口等，主要與節目的制作有關。數字電視廣播標準涉及到音視頻的壓縮、數字信號的傳輸、條件接收系統、與數字電視廣播業務有關的其它標準。
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2. 國際上的數字電視標準
目前，國際上有3個數字標準，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：衛星數字電視為 DVB-S ，采用正交鍵控調制（QPSK）；有線數字電視為 DVB-C ，采用正交幅度調制（ QAM ）；地面數字電視為 DVB-T ，采用正交頻分復用調制（COFDM）。
DVB標準具有較多優點，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，國際上數字衛星電視和數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 數字電視系統測試標準，原則上是按《DVB系統測試標準TR101290》，該標準對 MPEG-2TS流的測試，衛星和電視網絡傳輸媒介共同參數的測試，電視網絡、衛星、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權的數字電視標準。對于數字有線電視和數字衛星電視來說，國家已經明確采用 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權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年國家數字電視專項工作會議針對國內提出的數字電視地面傳輸方案進行征集。 2001年4月30日前征集到四家標準研究單位 5 個地面傳輸方案。 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。在數字電視地面傳輸標準制定的最后階段，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布公告”中發布了《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》，屬國家強制標準，2007年8月1日正式實施。地面數字電視廣播有三種接收方式：地面固定接收、移動接收和手持設備接收，我國數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、數字電視測試
數字電視測試大致可分為四個層次，即應用層、協議層、傳輸層、物理層。應用層測試主要針對于 SD/HD 的節目制作和播出部門，測試儀器應當提供多格式、多標準的測試平臺，對數字電視音頻基帶信號進行質量測試。協議層測試主要用于衡量設備對于標準和協議的符合性，要求此類儀器盡可能多的具有當前通用協議，進行協議測試，如 MPEG-2 、 MPEG-4 、 H.264/AVC 和 VC-1 等。傳輸層測試用于評估各種調試方式的調試性能，如星座圖、調制誤差率、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）
位誤碼率是發生誤碼的位數與傳輸的總位數之比。早期的數字電視監視接收機提供了一個位誤碼率指示，作為數字信號質量的唯一度量。誤碼率實質上與信號的信噪比（ S/N ）有關，它受到噪聲、脈沖抖動，工業干擾及突發信號（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。
2. 調制誤差率（MER）
調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量，即正常工作時廣義噪聲干擾狀態。調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因數。
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（代表調制圖案中的一個數字值）的實際位置與其理想位置比較。當信號質量降低時，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，相關干擾，相位、幅度噪音，相位誤差，調制誤差比等調制問題相當有用。
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°，便會出現正交誤差。其結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）是噪聲損傷的常規類型。由于它是白色（在頻率上為平坦功率密度函數）和高斯性質（數學上為“正態”幅度密度）的，使得接收符號分布在理想位置得周圍。
四、數字電視測試儀器
測試儀器作為數字電視產業鏈的重要環節，它的發展快慢直接影響整個產業的發展。本文以筆者所在公司北京海洋興業科技有限公司所設計的內容進行了簡單的分類：
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1. 基礎儀器
在數字電視測試的過程中，除了要用到一些專業儀器外，還用到一些常用的基礎儀器，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參數，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，利用其視頻觸發功能可以進行行場觸發，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. 數字電視信號源
數字電視信號源產生標準的數字信號，它可按不同的調制方式和制式產生測試信號，它們可以有靜止圖像，也可以有活動圖像。數字電視信號源不僅可以產生標準信號，而且可以在標準信號上加上模擬的噪聲等。
3. 碼流發生器
碼流發生器可產生 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）和標清數字信號（SDTV），含視、音頻和其它圖文數據。
4. 碼流分析儀
碼流分析儀是按數字電視標準進行測試，對碼流協議、碼流結構、 SI表格信息分析、 EPG節目指南、碼流測試、時鐘PCR分析、QAM分析等。
5. 數字電視測試儀器的發展方向
未來數字電視測試儀器有以下幾個方面的發展趨勢，對于數字電視接收終端設計、研發所需的測試儀器，不僅要注重其測試設備的高精度、高質量、還應向多標準、多功能的方向發展，不再是簡單意義上的一臺信號源，而是集碼流發生、信通編碼調制，信通仿真等功能于一體的測試系統，并具有良好的可升級性，以滿足新的數字電視標準的測試需求。對于數字電視接收終端生產所需的測試儀器，應更多地注重其功能的單一性，以降低生產成本。對于發射前端設置測試，網絡安全所需的儀器，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，儀器為例介紹數字電視及其測試。未來數字電視測量儀器將向兩個方向發展：一個方向主要針對數字電視傳輸網絡建設和運營維護的工程級測試。另一個方向主要針對高頻用戶，如數字電視設備研發。這就要求廣大數字電視測試設備廠商，給自己一個比較準確的定位，更快的發展.
