256QAM调制方式在江苏互动电视系统中的应用

赵 辕

江苏省广电有线信息网络股份有限公司 江苏 南京 210000

前言

随着江苏省互动电视用户的不断增多，特别是高清互动电视用户的不断增多，摆在我们面前的一个问题就是IPQAM资源不足的问题。要解决这一问题，增加新设备是一条解决方案，但这需要进行较大的资金方面的投入。现在江苏省互动电视的IPQAM设备都是使用的64QAM的调试方式，如果能够把IPQAM的调试方式升级到256QAM调制，将会极大的提升IPQAM的资源利用率，同时也可以减少资金投入，降低成本，提升互动电视的竞争力。

QAM调制技术

QAM调制既是正交调制，是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM(4QAM)、四进制QAM(l6QAM)、八进制QAM(64QAM)、十六进制QAM(256QAM)。

目前在江苏互动电视网络中，QAM调制技术主要是使用在IPQAM设备上。IPQAM是互动电视业务下行通道的关键设备，IPQAM提供IP网络与CATV网络之间的边缘网关功能。

上图是互动电视网络的结构图，上行方面，用户机顶盒的点播请求进过HFC、门户与信令网络把点播请求发送到前端机房，下行方面，前端机房收到点播请求后，把对应的节目数据流经过IP网络传输到IPQAM上，然后IPQAM对接收到节目数据，进行节目映射、复用、调制、上变频及网络抖动处理后，发送到HFC网络，再传送带用户家中的机顶盒上。

通过IPQAM的千兆光口接收到IP包后，由设备总处理器对信号进行检测，每个IP地址和UDP端口号对应无误后，然后完成相应的解包过程，将信号恢复成TS流格式，然后进行系统时钟的校验，完成PCR的重定位后，信号流进入设备缓冲器，缓冲处理后进行PSI表值的修正，以保证多个节目流的信息完整和确保调制信号的标准性，然后进行TS流的载波调制，最后完成上变频过程。

QAM调制在IPQAM中起到带宽拓宽的作用。互动电视规划一个频点基频带宽是8MHZ，进过64QAM调制后，一个频点的理想带宽可以扩展到38.8MHZ，如果使用256QAM调制，一个频点的理想带宽可以扩展到50.9MHZ，具体的参数见下表。

调制方式信道带宽信号码率(sym/sec)理想传输速率(b/s)实际传输速率(b/s)64-QAM8MHz6.875M38.8M36M256-QAM8MHz6.875M50.9M48M

目前江苏互动电视一个标清节目流的大小为3.75M，没有进过QAM调制的频点只能传输2个标清节目流，进过64QAM调制后的一个频点可以至少传输8个标清节目流，如果改为256QAM调制，那么一个频点至少可以传输11个标清节目流。按照目前一块IPQAM板卡8个频点，一台IPQAM满配6块板卡计算，一台IPQAM改为256QAM调制之后，将可以新增支持用户144个，按照10%的并发计算，一台QAM可以新增支持用户1440户，这对IPQAM资源来说是一个极大的利用，可以在不增加边缘调制器设备资金投入的基础上，满足了目前互动电视的发展需求。

256QAM调制实现的条件及可行性

由于目前江苏省互动电视在网用户已经达到了650万，要想实现从64QAM调制到256QAM调制的过渡，安全播出是最需要注意的事情，在过渡的过程中，一定要保证用户能够安全收看高质量的互动电视。要做到这一点，有3个条件一定要具备。

(1)要求有线HFC网的质量要比较好，各项技术指标符合行业标准。同64QAM相比较，256QAM对HFC网络的要求更高，在用户接收端：64QAM的MER要求高于25，而256QAM的MEP要求高于32，同时BER要小于10的负四次方。

(2)有线数字电视前端的QAM调制设备可靠性要高、技术指标要好，不同调制方式下的射频输出指标不应有大的变化。

(3)终端接收的高清机顶盒本身要工作稳定、质量可靠，要有3C认证，具备64QAM与256QAM的自动识别能力。

对于上述的要求，目前省互动电视都能够满足。

(1)目前整个江苏省的有线网络都在整改之中，整改好的网络质量已经得到很大提高。以南京为例，现在南京的CMTS下行已经使用了256QAM调制技术，一直运行良好，所以IPQAM的调制改为256QAM，在网络质量方面不会存在太多的问题。

(2)现在江苏互动电视在网运行的IPQAM厂家及型号主要有思科RFGW-1、哈雷NSG9000-6G、Arris Apex3000、数码视讯10K511、永新视博nDup1000，这些厂家的IPQAM的设备都是支持256QAM调制的，这在前期的招标测试过程中已经测试通过，是可以顺利实现到256QAM的平滑过渡,机顶盒方面，在技术上、质量上也不会存在问题。

除了上述条件之外，要过渡到256QAM调制，带宽也是需要考虑的方面。目前，IPQAM使用的是一个GE口负责24个调制频点，使用64QAM调制时，24个频点跑满节目流时总流量是：64*3*3.75=720M，使用256QAM调制后，24个频点跑满节目流时总流量是：88*3*3.75=990M，已经达到了GE口带宽的极限。但目前江苏互动设置的所有IPQAM分组的阈值是70%，一旦一个分组的流量超过70%，负责的技术人员就会进行调整或者扩容，这样带宽也将能够满足要求。

256QAM调制在江苏互动电视传输中的应用

先期，我们已经在省前端机房进行了互动电视256QAM调制的测试，通过对不同厂家IPQAM设备和不同厂家机顶盒产品的集中测试，证明了目前256QAM调制方式的切实可行。

目前我们在南京选取了部分互动电视流量负荷较高的地区，原先流量负荷已经达到80%的分组，通过将调制方式由64QAM提升至256QAM进行传输，现在的流量负荷降到了60%，完全处于一个安全运行范围，实现了系统容量性能的提升。

总结

综上所述，可以看出目前江苏互动电视网络已经具备了从64QAM调制到256QAM调制过渡的条件，但要真是实现256QAM的应用，还是需要很多的工作要做。有了在正式网络中的应用的成功，我们正着手将256QAM传输逐步应用到南京全部地区，再结合省内其他地市的网络测试，从而实现全江苏省的互动电视传输由64QAM调制到256QAM调制的一个平滑的过渡，在提高系统容量性能的同时，还能保证我们的安全播出，让互动用户欣赏到高质量的互动电视。