吳江有線數(shù)字電視平臺于2007 年6月建成并投入商業(yè)運(yùn)行， 共傳送90多套標(biāo)清數(shù)字電視節(jié)目、2 套高清數(shù)字電視節(jié)目與10套數(shù)字音頻廣播， 目前吳江市已完成全市整轉(zhuǎn)， 計(jì)24萬數(shù)字電視用戶。數(shù)字電視薄弱的環(huán)節(jié)是技術(shù)服務(wù)和維護(hù)， 通過維修維護(hù)實(shí)踐， 我們對有線數(shù)字電視由于傳輸網(wǎng)絡(luò)噪聲干擾形成的故障有了一些認(rèn)識， 現(xiàn)介紹如下。

　　隨著技術(shù)發(fā)展， 有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)普遍采用光纖傳輸系統(tǒng)與同軸電纜分配網(wǎng)相結(jié)合的寬帶傳輸技術(shù)，利用混合光纖同軸來進(jìn)行寬帶數(shù)字通信的CATV 網(wǎng)絡(luò)又稱之為HFC 網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)GY /T 180- 2001??HFC 網(wǎng)絡(luò)上行傳輸物理通道技術(shù)規(guī)范??和GY /T 106- 1999??有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范??規(guī)定， 5~ 65MH z作為雙向HFC 網(wǎng)絡(luò)的上行頻率帶寬， 110~ 1 000MHz為模擬電視、數(shù)字電視、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的下行頻率帶寬。在HFC 網(wǎng)絡(luò)的傳輸中會出現(xiàn)這樣和那樣的噪聲干擾， 它們是影響數(shù)字電視信號優(yōu)質(zhì)傳輸?shù)母驹颍?下面結(jié)合吳江有線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況對HFC 網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)字電視信號的噪聲干擾產(chǎn)生的原因進(jìn)行初探。

　　1  外界電磁波侵入噪聲干擾

　　有線電視HFC 光纖光纜傳輸部分因有抗電磁波噪聲干擾的特點(diǎn)， 所以空中的各種電磁波噪聲無法干擾光纖中傳送的數(shù)字電視信號， 而HFC中的同軸電纜分配網(wǎng)抗干擾能力低， 所以空中傳播的電磁波噪聲容易從同軸電纜分配網(wǎng)各個渠道進(jìn)入有線電視系統(tǒng)， 對數(shù)字電視信號造成不同程度的干擾。

　　隨著信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 同一地域存在若干不同用途的網(wǎng)絡(luò)(軍用、警用、民用、電力等) ， 使得空中存在的電磁波多而復(fù)雜， 它們不可避免地互相干擾， 但大多電磁波因功率微弱或離網(wǎng)絡(luò)距離遠(yuǎn)， 不會給HFC 網(wǎng)造成危害， 如微波和衛(wèi)星的信號功率很小， 對網(wǎng)絡(luò)干擾的可能性不大; 軍用、航空、鐵路等無線通信網(wǎng)信號往往使用不同頻率， 傳播區(qū)域較小， 有線電視網(wǎng)與它們距離較遠(yuǎn)， 基本可完全避免這種干擾; 目前有線電視網(wǎng)絡(luò)線路基本與供電傳輸線路平行， 供電傳輸線距或多或少地對有線電視網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾， 但線間距離較遠(yuǎn)， 頻率低，干擾信號比較小， 因此對有線電視信號影響較小。

　　從目前情況看， 移動通信網(wǎng)絡(luò)是有線電視網(wǎng)絡(luò)主要的干擾源， 移動通信信號有較強(qiáng)的方向性， 但移動通信發(fā)射塔多方向發(fā)射， 因此對有線電視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成全方位干擾， 同時移動通信信號發(fā)射功率大， 影響更為突出， 另外由于移動通信的特點(diǎn)， 其信號會不間斷地對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾， 移動通信信號具有較強(qiáng)的穿透力， 低質(zhì)量的屏蔽層很難抵抗電波的穿透， 重要的一點(diǎn)， 就是移動通信所使用的頻率與有線電視傳輸頻率相近， 造成頻道干擾程度明顯。

　　以吳江為例， 目前有線網(wǎng)絡(luò)使用的是550 MH z頻率帶寬系統(tǒng)， 由于在過渡期間， 有線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同時傳輸模擬電視和數(shù)字電視， 因頻道數(shù)目的限制， 部分?jǐn)?shù)字電視載頻點(diǎn)只能安排在增補(bǔ)頻道上， 而增補(bǔ)頻道又通常都是在通信使用的頻帶內(nèi)， 容易受到移動通信業(yè)務(wù)的干擾， 例如吳江數(shù)字電視曾經(jīng)使用的363MH z的頻點(diǎn)在吳江盛澤地區(qū)就受到移動通信系統(tǒng)很強(qiáng)的干擾， 使該頻點(diǎn)傳輸?shù)娜繑?shù)字電視節(jié)目出現(xiàn)收視故障。因此有線網(wǎng)絡(luò)中使用的電纜的抗外來干擾的能力就顯得很重要， 使用年限過長、老化、人為損壞、接口氧化、外皮破裂等都會使電纜的屏蔽系數(shù)下降而不能抵御外界電磁波的侵入， 同時電纜老化還會造成電氣傳輸特性變差、阻抗特性發(fā)生變化、網(wǎng)絡(luò)傳輸電平下降， 因此外來電磁波噪聲更容易進(jìn)入有線電視傳輸系統(tǒng)形成干擾。

　　外來干擾是客觀存在的， 但是只要提高網(wǎng)絡(luò)材料的傳輸質(zhì)量， 選擇屏蔽系數(shù)高的電纜， 盡量延伸數(shù)字電視信號的光纜傳輸， 縮短同軸電纜傳輸， 加強(qiáng)有線電視網(wǎng)絡(luò)施工工藝， 注意有線數(shù)字電視頻點(diǎn)的規(guī)劃安排， 就有可能抑制和克服外界電磁波侵入對數(shù)字電視信號產(chǎn)生的噪聲干擾， 同時在線路安裝時注意回避電磁波， 如新建房走暗線加金屬套管等方法可避免外界電磁波的侵入噪聲干擾。

　　2  網(wǎng)絡(luò)失配帶來的相位噪聲干擾

　　與模擬電視信號不同的是， 數(shù)字電視信號普遍采用QAM 調(diào)制方式， 所以除了載波的幅度攜帶信息外，載波的相位也攜帶信息， 而網(wǎng)絡(luò)的失配產(chǎn)生反射所造成的多徑效應(yīng)， 或者附近存在同頻信號的干擾往往就能影響有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的相位特性。

　　有線電視網(wǎng)絡(luò)如果存在失配(比如空閑的輸出端沒有接入假負(fù)載) 將產(chǎn)生信號反射， 這樣使到達(dá)機(jī)頂盒的信號不只是直接路徑傳來的， 還有由反射路徑傳來的， 直接路徑與反射路徑存在時間差， 從載頻角度講， 只要兩個信號到達(dá)的時間差改變1 /f c ( f c 是射頻載頻頻率) ， 兩者的相位差就改變2π弧度， 就是說很小的時間差就會引起很大的相位差， 在兩信號相位差為2π時， 二者同相相加， 合成信號幅度; 兩者相位差為π時， 二者反相相減， 合成信號幅度， 時間上延時的信號與直接信號到達(dá)接收機(jī)混合在一起， 不但會從幅度上影響， 更會從相位上影響數(shù)字信號的正確解碼。

　　造成網(wǎng)絡(luò)反射的原因有電纜的物理損傷、接頭的氧化進(jìn)水、干線空閑端口未接假負(fù)載、分配器有空口沒有接假負(fù)載等， 這些都造成網(wǎng)絡(luò)失配而產(chǎn)生反射， 同時如上文說到的有線網(wǎng)絡(luò)受到外界電磁波信號的侵入噪聲干擾， 也會造成信號疊加的問題， 從而產(chǎn)生相位噪聲。相位噪聲對模擬電視影響較輕， 即便相位噪聲指標(biāo)很差， 也不過表現(xiàn)為圖像暗場出現(xiàn)雜亂無章的花紋，因此相位噪聲指標(biāo)在模擬電視里往往不被考慮， 而對于數(shù)字電視， 這種噪聲則會影響信號的正確解碼， 引起部分節(jié)目有馬賽克或無法接收， 因此相位噪聲是引起數(shù)字電視傳輸故障的重要原因之一。

　　3  有線數(shù)字電視抗失真產(chǎn)物的組合互調(diào)噪聲干擾

　　在多頻道傳輸?shù)南到y(tǒng)中， 相關(guān)設(shè)備存在一定程度的非線性傳輸特性， 必然會產(chǎn)生大量的非線性失真產(chǎn)物， 這些產(chǎn)物落在傳輸頻道內(nèi)， 會在載頻附近*成“簇”， 對頻道形成“綜合”差拍干擾， 其中由二次失真產(chǎn)物*而成的“綜合”互調(diào)干擾為CSO， 由三次失真產(chǎn)物*而成的“綜合”差拍干擾為CTB。

　　數(shù)字電視信號采用的QAM 調(diào)制方式又稱為正交幅相調(diào)制， 它既對載波的振幅進(jìn)行調(diào)制， 又 對載波的相位進(jìn)行調(diào)制， 由于調(diào)幅是平衡調(diào)幅， 抑制了載波， 其能量是均勻分布在整個限定帶寬內(nèi)的。根據(jù)這個特點(diǎn)，在傳輸頻帶內(nèi)存在非線性失真的情況下， 所產(chǎn)生的互調(diào)、交調(diào)產(chǎn)物就不是呈離散性的分布， 而是呈白噪聲的性質(zhì)， 在被干擾的頻道內(nèi)彌散分布， 這等于在被干擾頻道里增加了噪聲， 成為組合互調(diào)噪聲C /N， 使數(shù)字電視出現(xiàn)頻繁的靜幀或馬賽克現(xiàn)象， 雖然該頻道的信號電平并沒有降低。

　　GY /T 221- 2006《有線數(shù)字電視系統(tǒng)技術(shù)要求和測量方法》規(guī)定了數(shù)字電視對系統(tǒng)CTB、CSO 指標(biāo)的要求和模擬電視一樣， 都是>= 54 dB， 而對于數(shù)字頻道和模擬頻道電平差為- 10~ 0 dB。有資料介紹， 當(dāng)數(shù)字載波電平高出非線性失真電平50 dB 時， 信號質(zhì)量將不受影響， 當(dāng)高出40~ 46 dB 時， 數(shù)字電視信號在非常好和馬賽克之間， 而當(dāng)這個比值低于40 dB時， 數(shù)字信號將出現(xiàn)靜幀或嚴(yán)重的馬賽克現(xiàn)象。因此當(dāng)有線電視系統(tǒng)的實(shí)際失真指標(biāo)CTB、CSO 達(dá)到54時， 由于有線數(shù)字電視信號的電平比模擬電視低10 個dB， 對于數(shù)字電視來說， CTB、CSO 指標(biāo)只有44 dB， 裕量不到4dB。網(wǎng)絡(luò)的失真指標(biāo)逐漸劣化時， 圖像質(zhì)量雖沒有逐步劣化過程， 而失真指標(biāo)一旦降低4個dB， 由于#懸崖效應(yīng)?， 數(shù)字電視畫面將立刻變?yōu)殪o幀或出現(xiàn)嚴(yán)重的馬賽克， 同時由于系統(tǒng)電平升高1 dB， 失真指標(biāo)將劣化2 dB， 這樣不到4 dB的失真指標(biāo)裕量意味著系統(tǒng)電平波動上限不到2 dB， 因此光發(fā)射機(jī)輸入電平過高、光接收機(jī)和放大器輸出電平過高， 會使失真指標(biāo)下降，從而很容易導(dǎo)致成片有線數(shù)字電視用戶出現(xiàn)收視畫面靜幀、馬賽克甚至黑屏現(xiàn)象。

　　一般說來， 為了降低系統(tǒng)中的CSO 和CTB 非線性失真， 有兩個方面的工作要做， 一方面是CATV 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和指標(biāo)分配應(yīng)合理、先進(jìn)， 另一方面是設(shè)備和部件的設(shè)計(jì)要考慮如何提高線性， 就系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言， 可以考慮如下幾種措施:

　　( 1)有線傳輸盡量以光纖取代電纜， 對較長距離的超干線或干線采用特殊技術(shù)， 以提高整個系統(tǒng)的CTB 和CSO 非線性失真指標(biāo);( 2)選擇合適的干線放大器工作點(diǎn)， 提高其線性動態(tài)范圍;( 3)合理選擇頻道， 增加并聯(lián)路數(shù);( 4)適當(dāng)降低放大器的工作電平， 以提高C /CTB和C /CSO;( 5)正確設(shè)計(jì)、選用放大器， 濾除或抵消系統(tǒng)已有的非線性失真;( 6) 用新技術(shù)改進(jìn)頻道設(shè)置， 從主客觀上降低CSO 和CTB。

　　4  HFC系統(tǒng)本身帶來的電路噪聲干擾

　　模擬有線電視HFC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的前端設(shè)備有調(diào)制器、光發(fā)射機(jī)等， 而數(shù)字電視所涉及的前端系統(tǒng)通常由編碼、復(fù)用、加擾、調(diào)制、CA、EPG、NVOD、SMS、數(shù)據(jù)廣播等眾多子系統(tǒng)構(gòu)成， 設(shè)備組成更為復(fù)雜， 同時傳輸網(wǎng)絡(luò)中有大量的光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光纖、光連接器、分光器、放大器、分支分配器等， 它們都是產(chǎn)生隨機(jī)噪聲的主要原因， 隨機(jī)噪聲通?？煞譃閮纱箢?， 其一是上文所述的外部電磁波侵入噪聲， 其二是HFC 系統(tǒng)本身帶來的電路噪聲。

　　4. 1  有線數(shù)字電視前端

　　目前的有線數(shù)字電視前端是一個集成了廣播電視、計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等的綜合性大規(guī)模現(xiàn)代通信系統(tǒng)， 這些設(shè)備由不同廠家生產(chǎn)， 它們產(chǎn)生的電磁干擾( EM I)水平往往參差不齊， 而且不同設(shè)備的固有噪聲源對系統(tǒng)噪聲的貢獻(xiàn)也有較大差異， 另外由于有線電視技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)字電視前端機(jī)房還同時安裝了各種模擬設(shè)備、數(shù)字設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備， 它們共用一個機(jī)房， 使前端的電磁環(huán)境更為復(fù)雜。

　　各種前端設(shè)備內(nèi)部固有噪聲源主要有晶體振蕩器和時鐘分頻電路、開關(guān)電源、快速時間轉(zhuǎn)換電路、A /D變換器、無端接電路等， 這些設(shè)備所帶來的噪聲會使視/音頻信噪比下降， 通過不同途徑的累加引發(fā)時基抖動、漂移， 使系統(tǒng)出口節(jié)目時鐘( PCR )指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，從而導(dǎo)致PSI/SI表格發(fā)送錯誤、發(fā)送間隔時間產(chǎn)生時延、PCR 抖動及時延等數(shù)字電視故障。

　　4. 2  HFC 網(wǎng)絡(luò)光傳輸鏈路

　　光發(fā)射機(jī)/光接收機(jī)的輸入信號大小直接影響輸出信號的非線性失真， 使數(shù)字電視信號的BER 劣化以及使數(shù)字解調(diào)器瞬間失去同步而無法解調(diào)， 因此必須控制輸入光發(fā)射機(jī)的RF電平， 使工作頻帶內(nèi)的總RF功率不會導(dǎo)致激光器的削波失真， 同時控制輸入光接收機(jī)的光功率， 使光檢測器不致產(chǎn)生飽和失真。另外光纖的色散對長距離傳輸?shù)男盘枌a(chǎn)生波形失真、組合二次差拍失真， 這將導(dǎo)致數(shù)字電視信號的信噪比和MER 降低， 因此需要精心設(shè)計(jì)長距離光纖傳輸系統(tǒng)，必要時對光纖色散進(jìn)行補(bǔ)償。

　　4. 3  同軸分配網(wǎng)絡(luò)

　　光節(jié)點(diǎn)后的放大器級數(shù)應(yīng)限度地控制， 它是設(shè)備產(chǎn)生熱噪聲和載噪比累積的主要原因。有線電視網(wǎng)絡(luò)的改造除將光節(jié)點(diǎn)向小區(qū)延伸外， 光節(jié)點(diǎn)后盡量不設(shè)放大器， 多只設(shè)1~ 2 級放大器， 放大器應(yīng)選擇噪聲指標(biāo)、穩(wěn)定性高的寬帶放大器， 為光節(jié)點(diǎn)以后降低噪聲把好關(guān)。

　　5  結(jié)束語

　　有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)是一個龐大的系統(tǒng)， 前端涉及設(shè)備多， 牽涉環(huán)節(jié)多， HFC的同軸分配系統(tǒng)一般采用樹枝型， 由于網(wǎng)絡(luò)分配系統(tǒng)復(fù)雜、點(diǎn)多、面廣、線長， 網(wǎng)絡(luò)布局是全方位式的， 因此整個網(wǎng)絡(luò)就像一面巨大的接收天線一樣， 由于各種復(fù)雜的電磁波覆蓋整個空中環(huán)境， 網(wǎng)絡(luò)會受到各種窄帶連續(xù)波和寬帶沖擊波以及無線電波的干擾， 而且往往是多種干擾同時作用于有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 導(dǎo)致各種各樣的收視故障， 因此在有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行， 選用優(yōu)質(zhì)器材器件， 以進(jìn)一步減少系統(tǒng)故障， 為雙向HFC 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)， 為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)字電視服務(wù)。