在目前數位廣播的相關標準中，歐規DVB-T標準被視為一個成功的標準規範，也是被世界各國最廣泛使用的標準。2009年，DVB-T2成為了一個正式的數位廣播標準。2010年，已有正式的DVB-T2網路開始營運。因此，對於DVB-T2機上盒(Set-Top Box)日漸成長的需求進行品質測試確有其必要性。
電視走向高解析度/高畫質
平面電視已成為今日家庭電視的主流商品之一。雖然以現今的科技來說，家庭式平面電視的尺寸可以達到60吋或60吋以上的大小，但對於傳統式(720×576i)的影像解析度來說，並不適合在大尺寸的平面電視播放，也因此有了高畫質節目的標準誕生，稱之為高畫質影音電視(HDTV)。HDTV可以應用於有線電視(Cable TV)、無線衛星電視系統與陸地基地台電視傳送等系統，當然DVB-T2標準也能夠符合其相關需求。
藉由陸地基地台傳送HDTV節目
圖1為DVB-T2標準的電路傳輸架構圖。在前端的訊號處理上，節目資訊是以碼流的方式來傳送。不同格式的碼流在模式適配(Mode Adaption)與流適配(Stream Adaption)的電路方塊中做訊號的處理，之後以T2-MI的格式與介面將資料傳送至DVB-T2的調變電路方塊中。在DVB-T2的調變訊號處理上，加入了位元插入(Bit Inter-leaver)與前項錯誤碼糾正等功能特性，最終將以特製的資料架構(Frame)之方式，將影音資料載入到正交分頻多工(OFDM)的訊號上進行發送。
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| 圖1 DVB-T2標準之資料處理傳輸架構圖 |
DVB-T2標準結合各種新技術
DVB-T與DVB-T2標準都使用了OFDM技術作為傳送標準，為了提高傳送的資料量，其差異性在於DVB-T2標準延伸了調變的機制到256QAM與多樣化的傅立葉變換(FFT)模組之選擇，例如16K與32K模組等。在T2標準的引領下，產生新的觀念思維，系統傳送業者可以依據每個節目的內容與性質來設定不同的錯誤更正、保護與資料傳送能力。所以，在相同的射頻(RF)環境下，不同的節目性質擁有不同的保護能力。
此外，接收訊號的機上盒只須處理單一物理層管道(PLP)的節目內容，其他的PLP都可以忽略不做處理。舉例來說，一般HDTV的節目內容需要較高的資料傳送量，所以降低了節目保護的能力(圖2)。
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| 圖2 不同節目資料內容之PLP在OFDM頻率載波與時間符號的配置圖 |
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| 圖3 旋轉式星狀圖 |
由於OFDM具有高波峰因數(Crest Factor)的特性，使得DVB-T2的發射機需要更大峰值功率輸出的要求。在這種情況下，大大地影響了發射機的效能，所以在DVB-T2標準下提供了兩項方案來解決Crest Factor問題。Reserved Tones與Adaptive Constellation Extension兩項方案可以降低峰值功率的輸出對於發射機的需求，圖3為兩項方案測試時的旋轉式星狀圖。
在DVB-T與DVB-T2的資料傳送能力的比較(表1)上，DVB-T2比DVB-T至少多了50%的資料傳送量，再加上使用H.264與HE-AAC新壓縮編碼方式，更有效地提升了資料傳送的能量，此為一台多工處理器正在處理傳送三個HDTV的節目資料訊號處理過程。
DVB-T2機上盒測試千頭萬緒
隨著DVB-T2網路的建置完成，DVB-T2的機上盒也即將問世，這也意味著這些T2機上盒必須受到驗證與測試，其相關的測試項目包括最大與最小接收靈敏度測試、對抗雜訊能力測試、單頻網接收能力測試及抗鄰頻干擾測試。
依據DTG_D-BOOK的測試規範，其測試的判斷標準可以分為兩種方式。第一種方式為主觀性人為判斷，其標準為1分鐘內不能有兩個以上的畫面錯誤；第二種方式為客觀性之誤碼率量測(BER Measurement)，最大誤碼率不能超過1×10-7。以上的相關測試項目將決定DVB-T2機上盒是否能在真實環境的訊號中工作。
動態範圍的接收能力是被要求在最大與最小接收靈敏度上的測試。一般透過一台訊號產生器(SFU)就可以來做模擬與測試，在訊噪比(SNR)的測試上也可以透過雜訊產生器來完成測試。此外，在一系列的誤碼率(BER)測試上，可以藉由低密度同位檢查(LDPC)解碼的特性來發現DVB-T2最大功率與最小功率消耗之相對應關係。
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| 圖4 DVB-T2訊號在多重路徑與衰弱環境下之頻譜遮罩圖 |
除了加成性白高斯雜訊(AWGN)的干擾測試外，脈波雜訊(Plus Noise)干擾同樣也會發生在現實環境中。一般會使用訊號產生器來模擬脈波訊號發生的時間與長度在OFDM的時間符號上做相關的干擾測試。
數位發射機系統時常會被要求工作於單頻網(SFN)中，其干擾源有可能來自地形環境的多重路徑干擾，與單頻網中其他發射機訊號源的干擾。在測試的要求上，也可以使用一台訊號產生器進行相關的多重路徑與延遲實際時間和單頻網的驗證與測試(圖4)。
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| 圖5 線性度測試的鄰近頻道_N+2/N+4之強干擾訊號的頻譜遮罩圖 |
最後，DVB-T2機上盒也必須能夠適當地處理鄰頻訊號干擾的問題。在這個測試上，可以發現T2機上盒的兩大性能特性：第一為T2機上盒抑制鄰頻訊號干擾訊號的能力，而機上盒可以正確地將所需的訊號解調變與解碼；第二為機上盒的接收線性度能力，也稱這項測試為相互調變(Inter-modulation)能力測試，亦即將干擾訊號放置在頻道N+2與N+4上進行機上盒的線性度測試(圖5)。
一台SFU統包所有測試項目
SFU廣播訊號測試儀是一台最新科技下的產物，可以提供以上相關的測試需求以及精確與可靠度高的DVB-T2標準訊號。此外，還能夠提供即時的影音碼流播放支援。在動態範圍的測試上，它使用電子式的衰減器，大幅提高了動態範圍量測的能力。而在通道效能的模擬上，可以提供白高斯雜訊、脈波雜訊、相位雜訊與四十條多重路徑等衰落效應環境模擬。
SFU的干擾訊號管理功能可以產生相關的鄰頻干擾訊號，所以使用者只需要一台儀器就可以完成DVB-T2機上盒的訊號選擇性與線性度兩大接收性能特性測試。因此，SFU可成為發展大尺寸電視領域的DVB-T2機上盒業者在研發與測試的最佳工具。
(本文作者為台灣羅德史瓦茲系統應用工程部副理)