數(shù)字電視傳輸技術(shù)ppt課件

1、數(shù)字電視傳輸技術(shù)中 國 傳 媒 大 學1內(nèi)容概述數(shù)字電視基礎(chǔ)數(shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)IPTV數(shù)字電視技術(shù)2第一部分 數(shù)字電視基礎(chǔ)3數(shù)字電視基礎(chǔ)數(shù)字電視系統(tǒng)基本構(gòu)成模數(shù)轉(zhuǎn)換信源編碼信道編碼調(diào)制數(shù)模轉(zhuǎn)換信源解碼信道解碼解調(diào)信道模擬電視信號輸入模擬電視信號輸出4數(shù)字電視基礎(chǔ)1.1、基本概念信道與帶寬信道可以分為兩種：傳輸模擬信號的稱為模擬信道傳輸數(shù)字信號的稱為數(shù)字信道 。信道所能傳送信號的頻率寬度，稱為帶寬。理想帶寬實際帶寬5數(shù)據(jù)傳輸速率比特率：單位是bit/s簡寫b/s或bps，表示每秒傳輸多少個二進制元素。波特率：也就是符號率，每秒傳輸?shù)姆杺€數(shù)。R=Blog2N（b/s），其中

2、R是比特率，B是波特率，N是n比特的符號數(shù)。 符號率帶寬/1+a，a為升余弦滾降系數(shù)。 數(shù)字電視基礎(chǔ)6數(shù)字電視基礎(chǔ)數(shù)字電視分類PDTV：比特率為12Mbps，顯示清晰度約300線；SDTV：比特率為38Mbps，清晰度為350600線；HDTV：比特率為1820Mbps，顯示清晰度為8001000線。注：以上比特率為MPEG2壓縮后速率。7數(shù)字電視基礎(chǔ)有線數(shù)字電視標準 DVB-C ATSC-64QAM ATSC-16VSB ISDB-C調(diào)制方式 16-64QAM 64QAM 16VSB 64QAM帶 寬 8MHz 6MHz 6MHz 6MHz傳輸速率 31.64Mb/s 41.34Mb/s 4

3、3.05Mb/s 30.31Mb/s滾降系數(shù) 15% 15% 11.5% 18%糾錯編碼 RS(204,188) RS(128,122) RS(207,187) RS(204,188)壓縮方式 MPEG-281.2、模擬信號的數(shù)字化抽樣：時間上連續(xù)的取值變?yōu)橛邢迋€離散取值。 量化：幅度上無限多種連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€離散值 。編碼：用n比特二進制碼來表示已經(jīng)量化了的取樣值。傳輸速率：傳輸速率=取樣頻率fs量化比特數(shù)。數(shù)字電視基礎(chǔ)取樣編碼量化模擬電視信號 數(shù)字電 視信號9數(shù)字電視基礎(chǔ)1.2、模擬信號的數(shù)字化模擬信號數(shù)字信號10數(shù)字電視基礎(chǔ)數(shù)字電視信號的碼率（未壓縮）標準清晰度數(shù)字電視（SDTV）：

4、 在ITU-R601標準中，采用10bit量化時， 亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特數(shù) = 13.5MHz X 10bit = 135Mbps 2個色差信號的碼率為 2 X 6.75MHz X 10bit = 135Mbps SDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個色差信號碼率 = 135Mbps + 135Mbps = 270Mbps11數(shù)字電視基礎(chǔ)高清晰度電視（HDTV）： 在SMPTE274M數(shù)字電視標準中，采用10bit量化時， 亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特數(shù) = 74.25MHz X 10bit = 742.5Mbps 2個色差信號的碼率為 2 X 37.125

5、MHz X 10bit = 742.5Mbps HDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個色差信號碼率 = 742.5Mbps + 742.5Mbps = 1485Mbps12數(shù)字電視基礎(chǔ)1.3、信源編碼編碼器傳輸帶寬要求100Mhz左右傳輸帶寬只要求3Mhz左右4:2:2編碼、8bit量化未壓縮SDTV信號從傳輸角度上考慮需要進行電視信號壓縮解碼器13數(shù)字電視基礎(chǔ)1.3、信源編碼編碼器從存儲角度上考慮需要進行電視信號壓縮解碼器10分鐘要求130Gb存儲容量左右10分鐘只要求4Gb左右4:2:2編碼、8bit量化一幀SDTV圖像數(shù)據(jù)量8.6Mb14數(shù)字電視基礎(chǔ)1.3、信源編碼數(shù)據(jù)壓縮的可能性壓

6、縮過程：去除圖像中與信息無關(guān)或?qū)D像質(zhì)量影響不大的部分，即冗余部分。電視信號中存在很多這樣的冗余部分，這就為壓縮提供了可能性。電視信號的冗余性表現(xiàn)在以下幾個方面：空間相關(guān)冗余 時間相關(guān)冗余15數(shù)字電視基礎(chǔ)1.3、信源編碼數(shù)據(jù)壓縮的方式MPEG-1：典型應(yīng)用如VCD等家用數(shù)字音象產(chǎn)品。最高編碼速率1.8 Mb/S。MPEG-2MPEG-4： 主要是針對多媒體交互應(yīng)用等通信領(lǐng)域：是低比特率下的多媒體通信。H.264：在相同的SNR下，平均碼流H.264比MPEG-4降低41%，比MPEG-2降低67%（一套SDTV/6Mbps降低為1.98Mbps)161.4、信道編碼糾錯：在信道編碼過程中將附加

7、數(shù)據(jù)加于數(shù)據(jù)流之中，在接收端通過校驗位來發(fā)現(xiàn)有錯誤的數(shù)據(jù)字，并給予糾正。交織：編碼時將數(shù)據(jù)碼流按已定義的規(guī)則“攪亂”，在接受端再將那些“攪亂”的數(shù)據(jù)字按相反的規(guī)則重新排列，恢復出原始次序。 數(shù)字電視基礎(chǔ)17數(shù)字電視基礎(chǔ)1.5、調(diào)制傳輸基帶信號變?yōu)轭l帶信號，頻譜搬移；便于遠距離傳輸；QPSK、QAM、OFDM。18第二部分 數(shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)19數(shù)字電視前端平臺 CA系統(tǒng) NMS系統(tǒng)SMS系統(tǒng)TS流衛(wèi)星接收機衛(wèi)星接收機衛(wèi)星接收機復用器加擾器QAM調(diào)制器IP數(shù)據(jù)視頻服務(wù)器EPG系統(tǒng)復用器加擾器QAM調(diào)制器自辦 節(jié)目自辦 節(jié)目模擬 節(jié)目復用器加擾器QAM調(diào)制器編碼器編碼器編碼器混合器20數(shù)字電視前

8、端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器2.1.1 TS碼流的形成 視頻編碼器音頻編碼器打包器打包器PS復用TS碼流PS碼流PESES視頻音頻數(shù)據(jù)編碼器數(shù)據(jù)TS復用21數(shù)字電視前端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器PS碼流：包的長度可變抗誤碼能力低適用于相對誤碼低的環(huán)境，如存儲、制作DVD等TS碼流包的長度固定，188字節(jié)抗誤碼能力較高可用于相對較差的信道環(huán)境，如傳輸?shù)?2數(shù)字電視前端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器2.1.1 TS碼流的結(jié)構(gòu)188字節(jié)包頭凈荷包頭凈荷包頭凈荷適應(yīng)字段81113包同步誤碼指示開始指示傳送優(yōu)先級PID加擾控制適應(yīng)字段控制連續(xù)性計數(shù)器1224可變長232.1.2編碼速

9、率 MPEG-2編碼器可由用戶選擇，把一個頻道的電視信號壓縮成215Mbps等的數(shù)字信號。壓縮為6MB/S和8MB/S的圖象與沒有壓縮的圖象基本沒有區(qū)別，但在壓縮為4MB/S以下的快速體育運動圖象上，則能看到圖象的缺陷。 數(shù)字電視前端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器24數(shù)字電視前端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器2.1.3、設(shè)備選型序號項目技術(shù)指標備注1視頻編碼方式符合GB/T XXXX MPML 4:2:0 MP4:2:2 （可選）2視音頻編碼速率MPML 4:2:0 1.5 Mbps -15Mbps3音頻采樣頻率32/48/44.1 kHz 4音頻編碼方式符合GB/T17975.3-2

10、002和GB/T17191.3-1997的第1層和第2層格式。環(huán)繞聲可選。5音頻編碼速率32 kbit/s - 384 kbit/s6輸出TS流的符合性包含正確的PAT、PMT SDT （可選）25數(shù)字電視前端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器常用接口同步并行接口（SPI）異步串行接口（ASI）串行數(shù)據(jù)接口（SDI）262.1.4編碼器的使用 一套節(jié)目對應(yīng)一路MPEG-2編碼器；輸入音視頻信號，輸出TS流；ASI接口；SDH來的是TS流，無需MPEG-2編碼器；SDH是DS-3或E3接口，需適配器轉(zhuǎn)換為ASI接口；增加MPEG-2編碼器，還是增加數(shù)字衛(wèi)星接收機？如果衛(wèi)星上的節(jié)目下來就是模擬的，

11、那只能采用編碼器。 數(shù)字電視前端硬件平臺 2.1MPEG-2編碼器27數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機2.2.1概述 我國上星的數(shù)字電視節(jié)目采用的是QPSK調(diào)制方式 ，數(shù)字衛(wèi)星接收機都是QPSK解調(diào) 。有的雖然是接收衛(wèi)星上的數(shù)字節(jié)目，但是輸出的還是模擬的音視頻信號，不是真正的數(shù)字接收機。數(shù)字衛(wèi)星接收機是直接輸出TS碼流；還有一種就是既能輸出模擬信號，又能輸出數(shù)字的TS碼流。 282.2.2 QPSK調(diào)制原理 數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機29數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機30數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機312.2.3節(jié)目速率舉例上星的節(jié)目采用QPSK調(diào)制

12、解調(diào)方式，假設(shè)采用的基本碼率4.42MBPS，以及RS (204，188)、3/4卷積碼、QPSK調(diào)制方式 。其中4.42為符號率，也就是碼率；由于采用QPSK，所以一個符號需要用2個比特來表示；RS編碼為（204，188），表示有效數(shù)據(jù)為188個字節(jié)，有（20418816）個字節(jié)用于冗余糾錯。卷積碼的效率為3/4。由此可以算出節(jié)目的傳輸速率：4.4223/4188/204 =6.11 Mbps 數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機322.2.4 SCPC/MCPC SCPC是單路單載波傳輸方式，每個載波只傳輸1套廣播電視信號，這樣一個轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)同時存在多個載波，其特點是各套節(jié)目可在不同地點

13、上星。 MCPC是多路單載波傳輸方式，每個載波可同時傳輸多套廣播電視信號，特點是1個轉(zhuǎn)發(fā)器只有1個載波，頻帶和功率的利用率較高，多套節(jié)目要經(jīng)復接后在同一地點上星。 數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機33數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機2.2.5、設(shè)備選型輸入接口：數(shù)字衛(wèi)星高頻頭輸入 輸出接口：DVB標準ASI接口 網(wǎng)管接口：RS-232/以太網(wǎng)接口 支持單節(jié)目碼流(SPTS)或多節(jié)目碼流(MPTS) 對MPTS碼流具有節(jié)目選擇和過濾功能 34數(shù)字電視前端硬件平臺2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機帶寬：29.65MHz 信道編碼 CNR門限 傳輸速率 QPSK 14.5 45 16QAM 22

14、89 64QAM 28 140 256QAM 34 18035數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.1復用器的作用 對多路節(jié)目（也就是多路節(jié)目的TS流）復用，復用成一路TS流，使得多路節(jié)目能夠在一個頻道中傳輸。在復用的過程中，插入PSI信息和SI信息，重新組合，并且重新分配PID值。用于接收端的解復用和電子節(jié)目指南（EPG）。 362.3.2、復用器的原理（1）MPEG-2中的PSI信息 節(jié)目特定信息Program Specific Information（PSI）, 使用了四個表來定義碼流的結(jié)構(gòu)：節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）：描述多路節(jié)目的復用信息；節(jié)目映射表（PMT）：描述單路節(jié)目的復用信息；網(wǎng)

15、絡(luò)信息表（NIT）：描述網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢硇畔?；條件訪問表（CAT）：描述條件接收系統(tǒng)的信息。數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器372.3.2、復用器的原理節(jié)目關(guān)聯(lián)表包含了與多路節(jié)目復用有關(guān)的控制信息：用于指出TS流中包括哪些節(jié)目，每個節(jié)目的編號及相應(yīng)的PMT的位置（PID）；同時還提供網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）的位置。PAT丟失，將導致接收端無法解碼TS流中的任何節(jié)目。PAT所在的TS包的PID=0。數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器節(jié)目PMT的PID節(jié)目016節(jié)目122節(jié)目333PAT (PID=0)網(wǎng)絡(luò)私有數(shù)據(jù)NIT (PID=16)38數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.2、復用器的原理節(jié)目映射

16、表包含了與單路節(jié)目復用有關(guān)的控制信息：指出某一套節(jié)目由哪些節(jié)目流構(gòu)成，以及這些流的類型（視頻、音頻、數(shù)據(jù)）及位置，即對應(yīng)的TS包的PID值。同時給出該節(jié)目的節(jié)目時鐘參考（PCR）字段的位置PMT所在的TS包都有自己獨特的PID。碼流類型PID1視頻542音頻483音頻494數(shù)據(jù)505PCR90節(jié)目1 PMT39數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.2、復用器的原理條件接收表（CAT）給出有關(guān)條件接收系統(tǒng)的信息，指定授權(quán)管理信息（EMM）所在的TS包的PID值及其它相關(guān)參數(shù)。CAT所在的TS包的PID=1。網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）提供與多組傳送流、物理網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的信息，如調(diào)諧頻率、編碼方式

17、、調(diào)制方式等參數(shù)。PID由PAT指定。40節(jié)目類型PID值MPEG_2視頻碼流0 xFF（255）MPEG_2音頻碼流0 x100（256）MPEG_2音頻碼流0 x101（257）私人數(shù)據(jù)0 x102（258）Programnumber(節(jié)目號)PMT_PID（節(jié)目映射表的PID號）00 x10（指示NIT表的PID號）20 x64（指示節(jié)目2的PMT的PID）數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器41碼流 3.碼流 k碼流 2碼流 1.音頻2.數(shù)據(jù)音頻1視頻.49.554854.碼流 3.碼流 k碼流 2碼流 1.音頻2.數(shù)據(jù)音頻1 視頻.82.888116.2216825401633?48.節(jié)

18、目2視頻節(jié)目1視頻PAT節(jié)目2PMTEMM節(jié)目1音頻1節(jié)目2音頻2節(jié)目1PMT節(jié)目2視頻PA T表(PID 0)P M T表網(wǎng)絡(luò)私用數(shù)據(jù)NIT表傳送流(TS流)CAT表(PID 1)條件接收數(shù)據(jù)節(jié)目 2.節(jié)目 k節(jié)目 1節(jié)目 0.33.552217.42數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.3、PID沖突問題同一個頻道或同一個復用器不同頻道或不同的復用器43數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.4、解復用442.3.5、復用器的選型數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器序號項目技術(shù)要求1PSI生成生成PMT/PAT2輸入接口應(yīng)支持ASI接口；支持MPTS與SPTS輸入；自適應(yīng)包長188和204字

19、節(jié)的TS流。3輸出接口應(yīng)支持ASI輸出接口4輸出速率單口有效輸出碼率： 38.01Mbps（包長188字節(jié)） 41.25Mbps（包長204字節(jié)）45數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器續(xù)上表（表格重復間隔）序號檢測項目單位技術(shù)要求1PATms255002PMTms255003NITms25100004SDTms25200046數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.6、復用器的安裝調(diào)試確定復用幾套節(jié)目：根據(jù)衛(wèi)星接收機和編碼器的輸出速率，復用器的輸入輸出速率，以及QAM調(diào)制器的調(diào)制方式和符號率來確定。 設(shè)置復用器的TS流輸出總碼率； 設(shè)置復用器的輸出方式（ASI接口、SPI接口、DS3等）； 設(shè)置

20、復用器的輸出TS流的傳輸包的長度（188或204）； 47數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器2.3.7、TS碼流的檢測分析根據(jù)ETR101 290標準，可將數(shù)字電視基帶錯誤劃分為三個等級，：第一優(yōu)先級錯誤：會引起解碼器無法進行解碼 ；第二優(yōu)先級錯誤：會損傷已解碼的圖像，或者造成斷續(xù)解碼 ；第三優(yōu)先級錯誤：指示出編碼器、復用器的問題，但不影響解碼，對圖像質(zhì)量影響較小 。48數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器（1）第一優(yōu)先級錯誤同步錯誤 連續(xù)2個或2個以上的同步字節(jié)（0 x47)錯誤，此時應(yīng)指示同步丟失 ；正常同步后方可進行其它參數(shù)的檢測。傳輸流失去同步，表明傳輸過程中有一部分數(shù)據(jù)丟失，將直接影響解碼

21、后畫面的質(zhì)量。嚴重的同步丟失現(xiàn)象則表明傳輸中斷，同步字節(jié)出現(xiàn)錯誤。 49數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器同步字節(jié)錯誤同步字節(jié)錯誤和同步錯誤的區(qū)別在于傳輸數(shù)據(jù)包長仍為188字節(jié)或204字節(jié)，但同步字頭的標準值047被其他數(shù)字代替 ；當出現(xiàn)同步字節(jié)錯誤時，同步字頭的值為其他數(shù)值，表明在傳輸過程中部分數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，可能導致接收時出現(xiàn)馬賽克，嚴重時可能導致解碼器解不出信號。50數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器包識別符PID丟失檢測數(shù)據(jù)流中各套電視節(jié)目的圖像/聲音數(shù)據(jù)是否正確。包識別符PID如果丟失，將導致該套節(jié)目無法正確解碼。視頻碼流或音頻碼流PID的出現(xiàn)頻率不超過5s，原則上，每一個PID可以定義不

22、同的出現(xiàn)頻率51數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT錯誤PAT在DVB標準中用于指示當前節(jié)目及其在數(shù)據(jù)流中的位置。如果PAT丟失，將導致解碼器無法搜索到相應(yīng)的節(jié)目包，使得接收端收不到圖像。如果PAT超時，則解碼器工作時間延長。對于PID為0 x0000的TS包，有以下情況之一即為PAT錯誤：包發(fā)送間隔超出0.5s；包中不含表標識符0 x00；包中的加擾控制段不是00。52數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器節(jié)目映射表PMT錯誤PMT在DVB標準中用于指示該套節(jié)目視/音頻數(shù)據(jù)在傳輸流中的位置。如果某一套節(jié)目的PMT丟失，將導致解碼器找不到該套節(jié)目視/音頻數(shù)據(jù)，使得接收端收不到圖像或聲音。

23、如果PMT傳輸超時，將影響解碼器切換節(jié)目時間。53數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器連續(xù)計數(shù)錯誤對于每一套節(jié)目的視/音頻數(shù)據(jù)包而言，連續(xù)計數(shù)錯誤是一個很重要的指標。傳輸流包頭連續(xù)計數(shù)不正確，表明當前傳輸流有丟包、錯包、包重疊等現(xiàn)象，將導致解碼器不能正確解碼，圖像出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。TS包順序正確，TS包無丟失，同一TS包不出現(xiàn)兩次以上，即無錯誤。54數(shù)字電視前端硬件平臺2.3復用器第二優(yōu)先級錯誤 TS流傳輸錯誤：出現(xiàn)傳送錯誤時，TS包頭中的傳送誤碼指示符（設(shè)置）為“1”。 PCR錯誤：相鄰PCR之間的時間間隔大于40ms即為PCR重復錯誤。 顯示時間標志PTS錯誤：PTS重復周期超出700ms即為

24、PTS錯誤。 CRC錯誤：關(guān)于CAT，PAT，PMT，NIT，EIT，BAT，SDT，和TOT表的CRC檢測顯示對應(yīng)于這些表的內(nèi)容是否出錯。55數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器2.4.1調(diào)制方式的選擇 DVB-S中，采用的是QPSK調(diào)制解調(diào)方式；DVB-C中，采用的是QAM調(diào)制解調(diào)方式；DVB-T中，采用的是OFDM多載波調(diào)制，每個載波再采用QPSK或者QAM調(diào)制。 562.4.2調(diào)制速率 16QAM調(diào)制中，一個符號用4個比特來表示；64QAM調(diào)制中，一個符號用6個比特來表示；256QAM調(diào)制中，一個符號用8個比特來表示。64QAM的符號率在8MHz最高可以達到6.89MBps，那么最高

25、數(shù)據(jù)傳輸速率為 6.89641.34Mbps其中有RS編碼，去掉冗余，有效傳輸數(shù)據(jù)速率為41.34（188/204）38.1MBps。 數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器57信道編碼 CNR門限 傳輸速率 64QAM 25.5 38.4 128QAM 29.5 43 256QAM 33.5 498MHz帶寬可傳輸?shù)拇a率和節(jié)目數(shù)量視頻壓縮標準 MPEG-2 壓縮碼率(Mb/s) 8 6 5 4 64QAM最多節(jié)目數(shù) 4 6 7 8 128QAM最多節(jié)目數(shù) 5 7 8 10 256QAM最多節(jié)目數(shù) 6 8 9 12582.4.2 QAM調(diào)制原理 正交調(diào)幅（QAM）是幅度調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合，既

26、調(diào)幅又調(diào)相。QAM是將調(diào)制符號調(diào)制到一對正交載波上，是二維調(diào)制技術(shù)。 數(shù)字比特序列被分成兩個序列，以16QAM為例，每4個調(diào)制比特分為兩組，每組兩個比特，分別去調(diào)制同相正交載波，然后將兩路已調(diào)信號相加發(fā)送。 數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器592.4.2 QAM調(diào)制原理框圖數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器602.4.2 QAM星座圖數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器61數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器利用星座圖分析故障（1）理想星座圖符號點均在決策邊框內(nèi)的中心點，說明有良好的相位噪聲、熱噪聲等，因此MER值好。 62數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器（2）熱噪聲引起的

27、損傷現(xiàn)象：符號點隨機的向外擴展（相對于中心點） 63數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器（3）相位噪聲引起的損傷（上下變頻器）現(xiàn)象：四個邊角的符號向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使方形的星座圖變?yōu)閳A 64數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器（4）相干干擾（如CTB、CSO等互調(diào)失真、侵入噪聲產(chǎn)物） 現(xiàn)象：符號云的中心被掏空，形成圓串 65數(shù)字電視前端硬件平臺2.4QAM調(diào)制器（5）I/Q不平衡（前端I/Q調(diào)制器、基帶放大器、濾波器造成）現(xiàn)象：星座圖不成方形，I、Q軸即寬、高不等 66數(shù)字電視前端硬件平臺2.5加擾器加擾器的主要功能： 對指定節(jié)目或者TS流進行DVB加擾 。處理與CA有關(guān)的PSI、SI信息，可以是

28、PSI、SI動態(tài)再生 。在TS流中插入EMM（授權(quán)管理信息）和ECM（授權(quán)控制信息）數(shù)據(jù)流，生成加擾控制字CW。關(guān)于其詳細的工作原理在后面的CA系統(tǒng)中給予介紹。 67組網(wǎng)舉例CCTV-1的傳送68數(shù)字電視的EPG（電子節(jié)目指南）691、EPG概述1.1、EPG主要功能 為用戶提供節(jié)目指南，與用戶之間實現(xiàn)互動操作； 將節(jié)目單上的原始信息存入數(shù)據(jù)庫 ，從數(shù)據(jù)庫中提取原始數(shù)據(jù)，生成DVB-SI規(guī)定的表，也就是生成SI信息 ；按照一定的周期將SI信息送入復用器 ；復用器將這些表于其他節(jié)目的TS流復用在一起，然后通過QAM調(diào)制器后送出。 701.2、EPG工作原理 DVB-SI標準的SI信息主要是給用戶

29、端提供設(shè)置信息，使接收機能夠自動調(diào)諧接收特定的節(jié)目并對節(jié)目進行分組。SI中有傳送的節(jié)目信息，包括節(jié)目的種類，節(jié)目的時間，節(jié)目的來源等等。這些信息包含在表中：節(jié)目群信息表（BAT）、業(yè)務(wù)描述表（SDT）、事件信息表（EIT）、時間日期表（TDT）、運行狀態(tài)表（RST）等。1、EPG概述712、DVBSI信息節(jié)目群關(guān)聯(lián)表（BAT）：節(jié)目群指一系列相關(guān)的節(jié)目（可以不在同一傳輸流中，甚至可以不用同一廣播方式）的集合。BAT用來描述節(jié)目群的名稱、服務(wù)組成等。利用BAT可以方便地進行相關(guān)節(jié)目或某一類節(jié)目的瀏覽和選擇。Table-ID：0 x4A業(yè)務(wù)描述表（SDT）描述系統(tǒng)中業(yè)務(wù)的名稱、業(yè)務(wù)提供者、是否有相

30、應(yīng)的事件描述、起始時間、持續(xù)時間等；SDT可以描述當前TS流的相應(yīng)信息，也可以描述其它TS流的相應(yīng)信息，這由SDT的表標識符（Table-ID）來區(qū)分。SDT（actual TS）：0 x42 SDT（other TS）：0 x4672事件信息表（EIT）包含事件或節(jié)目片斷的有關(guān)數(shù)據(jù)，如名稱、開始時間、時間長度、運行狀態(tài)等。EIT有四種，由表標識符來區(qū)分：描述當前TS流的正在或?qū)⒁コ龅墓?jié)目 ：0 x4E描述當前TS流的計劃播出的節(jié)目 ： 0 x500 x5F描述其它TS流的正在或?qū)⒁コ龅墓?jié)目 ：0 x4F描述其它TS流的計劃播出的節(jié)目 ： 0 x600 x6F2、DVBSI信息732、DV

31、BSI信息運行狀態(tài)表（RST）提供某一事件或多個事件的運行狀態(tài)和時間，即某一事件運行或不運行的信息，可用于按時自動切換到指定的事Table-ID：0 x71時間和日期表（TDT）給出當前的時間和日期Table-ID：0 x7074MPEG-2（必要信息）DVB（必要信息）DVB（可選信息）PATPID=0 x0000Table-ID=0 x00NIT 當前TS流PID=0 x0010Table-ID=0 x40NIT 其它TS流PID=0 x0010， Table-ID=0 x41BATPID=0 x0011， Table-ID=0 x4ASDT 其它TS流PID=0 x0011， Table

32、-ID=0 x46CAT PID=0 x0001Table-ID=0 x01SDT 當前TS流PID=0 x0011Table-ID=0 x42EIT 當前TS流（計劃播出）PID=0 x00120 x500 x5FEIT 其它TS流當前/即將播出PID=0 x0012Table-ID=0 x4FEIT 其它TS流（計劃播出）PID=0 x00120 x600 x6FEIT 當前TS流（當前/即將播出）PID=0 x0012Table-ID=0 x4EPMT PID=pTable-ID=0 x02RSTPID=0 x0013， Table-ID=0 x71TSDT PID=0 x0002Tab

33、le-ID=0 x03TOTPID=0 x0014， Table-ID=0 x73TDTPID=0 x0014Table-ID=0 x70STPID=0 x00100 x0014， Table-ID=0 x72753.1 EPG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)EPG系統(tǒng)基本上由三部分構(gòu)成：EPG中心、EPG信息采集、EPG信息發(fā)布。 EPG采集系統(tǒng)連接各電視臺和ChinaEPG中心，負責將各電視臺的節(jié)目預告信息匯集到ChinaEPG中心 EPG中心整理采集來的EPG數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一格式進行加工，建立EPG數(shù)據(jù)庫，并負責數(shù)據(jù)的維護 EPG發(fā)布系統(tǒng)連接EPG中心和各有線電視臺，將定制的EPG信息按統(tǒng)一格式發(fā)送到各有線電視臺

34、 3、EPG系統(tǒng)76數(shù)字電視的加擾技術(shù)DVB-CA系統(tǒng)771.1、授權(quán)管理信息EMM授權(quán)管理信息（EMM）：一種專有的條件接收信息，指定了用戶或用戶組對業(yè)務(wù)或事件的授權(quán)等級。 EMM 發(fā)生器從用戶管理系統(tǒng)取得授權(quán)信息（用戶標識號、智能卡號、用戶授權(quán)信息等）和密鑰，編碼后形成EMM 數(shù)據(jù)包，加密送到復用器中傳送。在接收端，EMM 也用于控制解擾。 一、基本概念781.2、授權(quán)控制信息（ECM） 授權(quán)控制信息是一種專有的條件接收信息，包含有經(jīng)安全加密的控制信息和授權(quán)信息。ECM 傳送加密后的密鑰和節(jié)目標識、收視條件、加擾算法、提供商等。ECM 是在前端形成的。把控制字發(fā)生器產(chǎn)生的加擾控制字，按一定

35、的數(shù)據(jù)編碼格式加密、打包，送到復用器中傳送。在接收端，ECM 用來控制解擾。 一、基本概念791.5、加擾加擾：指在前端系統(tǒng)的控制字CW的控制下，連續(xù)不斷的對被傳送的全部內(nèi)容（視、音頻流和數(shù)據(jù)流）進行擾亂，使不用恰當?shù)慕獯a器和密鑰就不能收到正確的信號。加擾的方法是由偽隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機序列與原始的傳輸流進行XOR運算，改變被傳輸信息的特征，使信號變?yōu)椴豢深A測的數(shù)據(jù)流。 一、基本概念801.6、控制字CW控制字CW：指用于解碼器中的電子密鑰。解擾的關(guān)鍵是必須掌握偽隨機序列發(fā)生器的初始條件，初始條件受控于控制字CW，有了CW 就可以恢復加擾時使用的偽隨機序列，可以實現(xiàn)對信號的解擾。CW是CA

36、 的關(guān)鍵，必須可靠的傳輸。CW由前端加密后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶機頂盒的智能卡上，經(jīng)解密后產(chǎn)生密鑰。為了防止被破譯，CW要不斷改變，一般每隔520 秒改變一次。 一、基本概念811.7、同密同密：是一種加擾方式。該方式通過同一種加擾算法和控制字使多個條件接收系統(tǒng)一同工作。這種方式便于多級運營管理，為多級運營商選擇CA 系統(tǒng)提供靈活性（不必大家都使用同一CA 系統(tǒng)）。而每臺機頂盒也只須選用一種CA 系統(tǒng)，不必裝多個CA系統(tǒng)。這樣便于不同的CA 開發(fā)商在同一網(wǎng)絡(luò)中公平競爭。 一、基本概念821.8、多密多密：也是一種加擾方式，也稱公共接口CI 方式。是針對接收端機頂盒而言的。在多密方式下，每臺機頂盒通過

37、公共接口CI 對不同的CAS 解密。即用同一臺機頂盒接收不同CA系統(tǒng)的加密節(jié)目。當CA 更換時，僅需更換CA 模塊，不必換盒。從而實現(xiàn)機卡分離。機頂盒是通用的，卡是由不同運用商管理的。一、基本概念831.9、用戶個人分配密鑰PDK用戶個人分配密鑰PDK：是一個數(shù)列，是機頂盒的唯一地址碼。由CA系統(tǒng)自動生成并嚴格控制，存放在用戶智能卡中。在用戶端，智能卡通過PDK 對EMM和ECM 解密，取出CW，實現(xiàn)對加擾傳輸流的解擾。 一、基本概念84二、DVB-CA原理業(yè)務(wù)密鑰業(yè)務(wù)密鑰控制字產(chǎn)生器控制字（CW）加密器A 加擾器用戶授權(quán)系統(tǒng)加密器BECM信息EMM信息 復 用 器傳送流（TS）85二、DVB

38、-CA原理2.1、發(fā)送端首先由控制字發(fā)生器產(chǎn)生加擾控制字（CW），提供給加擾器和加密器A。 加擾器根據(jù)提供的控制字（CW），對來自復用器的TS流進行加擾運算。加擾器的輸出結(jié)果就是經(jīng)過加擾打亂了的TS流，控制字就是加擾所用的密鑰。 加密器A接收到控制字（CW）之后，根據(jù)用戶授權(quán)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)密鑰對控制字進行加密運算。加密器A的輸出結(jié)果就是加了密的控制字，稱為授權(quán)控制信息（ECM）。 86二、DVB-CA原理業(yè)務(wù)密鑰在送給加密器A的同時，也送給了加密器B。它能夠自己產(chǎn)生密鑰，并且能夠?qū)κ跈?quán)系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)密鑰進行加密。加密器B的輸出結(jié)果就是加了密的業(yè)務(wù)密鑰，稱為授權(quán)管理信息（EMM）。上面所產(chǎn)生的E

39、CM和EMM信息都送往MPEG-2復用器，與其他的TS流一起進行打包，形成TS流再輸出。87二、DVB-CA原理2.2、接收端解調(diào)后的加擾數(shù)據(jù)流經(jīng)過解擾器解擾，然后送往解復用器 解復用器根據(jù)TS流的包結(jié)構(gòu)，提取出ECM和EMM控制信息 。提取出來的ECM和EMM信息分別被送往智能卡的解密器A和解密器B，然后恢復出加擾控制字（CW），把CW送往解擾器。 恢復控制字的過程非常短暫，一旦恢復出正確的控制字后，解擾器便能正常解擾，把加擾TS流變成正常的TS流 88三、性能特點1、節(jié)目管理節(jié)目按頻道預訂（OPPC） 用戶提前購買一個頻道的某一段較長的觀看時間（例如一個月），用戶在這段時間內(nèi)可以觀看節(jié)目，

40、超過這段時間即無法觀看節(jié)目。 節(jié)目分次預訂（OPPV） 允許用戶提前購買某個節(jié)目的一段時間（例如1個小時），用戶在這段時間內(nèi)可以觀看這個節(jié)目，超過這段時間即無法觀看節(jié)目。 89三、性能特點節(jié)目即時購買（IPPV）用戶首先在IC卡中充入一定的點數(shù)值（等同與金錢），點數(shù)值的多少由用戶自己決定，充值方式可以有多種選擇，包括直接到營業(yè)廳充值、短信充值、電話充值、網(wǎng)上銀行充值等。然后用戶在機頂盒上查看EPG信息，主要是節(jié)目內(nèi)容、節(jié)目類型、節(jié)目時間和節(jié)目點數(shù)，選擇要購買的節(jié)目。當節(jié)目開始以后如果用戶觀看了此節(jié)目，那么IC卡自動從卡中扣除相應(yīng)的點數(shù)；如果節(jié)目開始后用戶沒有觀看此節(jié)目IC卡不會作出任何動作。

41、90三、性能特點免費預覽 每種節(jié)目類型都可以設(shè)置一定的開始時間為免費預覽時間，是否設(shè)定預覽和預覽時間的長短由用戶動態(tài)自由設(shè)定。在這段時間內(nèi)，所有的用戶或者符合某個條件的用戶可以免費觀看節(jié)目。 91三、性能特點節(jié)目級別限制（父母控制）對每個產(chǎn)品設(shè)置節(jié)目級別，用戶可以在機頂盒上設(shè)置IC卡的觀看級別。當用戶設(shè)置的IC卡觀看級別小于節(jié)目的級別時，IC卡將禁止用戶觀看節(jié)目。此功能主要是用來防止兒童觀看某些成人級的節(jié)目。當用戶在機頂盒上修改IC卡的觀看級別時需要輸入PIN碼進行驗證，如果通過驗證才可以修改，否則連續(xù)輸入3次錯誤PIN碼，則IC卡鎖定PIN碼。 92三、性能特點節(jié)目防盜版保護節(jié)目供應(yīng)商使用防

42、止錄像功能時可使錄像機錄下的圖象扭曲，但播出的節(jié)目在電視機中收看不會產(chǎn)生任何影響，但如果用戶使用錄像機錄下這個節(jié)目后，使用錄像機播放時圖象將會扭曲變形，無法正常收看。從而保護節(jié)目提供商的利益不被侵犯。(需機頂盒硬件支持)93四、DVB-CA的應(yīng)用模式1、節(jié)目平臺與服務(wù)平臺的CA系統(tǒng)基本架構(gòu) 節(jié)目平臺的加擾節(jié)目碼流傳送到服務(wù)平臺后，可采用解密和不解密兩種模式向最終用戶傳輸。 解密模式中，節(jié)目平臺的節(jié)目碼流傳送到服務(wù)平臺后被解擾，還原為非加擾的節(jié)目碼流，再被本地CA系統(tǒng)加密后，傳送到用戶。解密模式的條件接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。 94四、DVB-CA的應(yīng)用模式加擾節(jié)目流加擾節(jié)目流加擾CAS 1解擾C

43、AS 2加擾用戶節(jié)目平臺服務(wù)平臺解密模式的CA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)95四、DVB-CA的應(yīng)用模式不解密模式中，當節(jié)目平臺和服務(wù)平臺采用相同的CA系統(tǒng)時，節(jié)目平臺的節(jié)目碼流傳送到服務(wù)平臺后不解擾，直接傳送到用戶。不解密模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。 96四、DVB-CA的應(yīng)用模式加擾節(jié)目流加擾節(jié)目流加擾CAS 1CAS 2用戶節(jié)目平臺服務(wù)平臺不解密模式的CA系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 97節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM服務(wù)平臺節(jié)目+服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM分區(qū)智能卡本地用戶收視節(jié)目平臺節(jié)目的申請信息節(jié)目平臺密鑰服務(wù)平臺密鑰服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM節(jié)目平臺CA系統(tǒng)節(jié)目平臺SM

44、S節(jié)目平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺CA系統(tǒng)服務(wù)平臺SMS節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM基于密鑰的CA系統(tǒng)的不解密模式 五、不解密模式98服務(wù)平臺節(jié)目+服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM+節(jié)目平臺EMM分區(qū)智能卡本地用戶收視節(jié)目平臺節(jié)目的申請信息服務(wù)平臺ECM+服務(wù)平臺EMM節(jié)目平臺算法服務(wù)平臺算法節(jié)目平臺EMM收視節(jié)目平臺節(jié)目的授權(quán)信息節(jié)目平臺節(jié)目+節(jié)目平臺ECM節(jié)目平臺ECM節(jié)目平臺CA系統(tǒng)節(jié)目平臺SMS節(jié)目平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺數(shù)字電視前端服務(wù)平臺CA系統(tǒng)服務(wù)平臺SMS基于算法的CA系統(tǒng)的不解密模式 五、不解密模式99數(shù)字電視機頂盒1

45、00第三部分地面數(shù)字電視傳輸技術(shù)101地面數(shù)字電視 標準美國 ATSC 8VSB 標準 - 單載波調(diào)制技術(shù)優(yōu)點：頻譜效率高、功率效率高；未顧及室內(nèi)接收、移動接收、單頻網(wǎng)等。歐洲 DVB-T COFDM 標準 - 多載波調(diào)制技術(shù)用頻譜效率和功率效率指標換取了支持室內(nèi)接收、移動接收、單頻網(wǎng)等優(yōu)點。世界上已有 33 個國家或地區(qū)決定采用。日本 ISDB BST-OFDM標準 - 多載波調(diào)制技術(shù)ISDB-T 系統(tǒng)和 DVB-T 系統(tǒng)類似，是基于 COFDM技術(shù)。RF頻帶分為 13 段，不同段上可傳送不同業(yè)務(wù)。OFDM 是寬帶無線傳輸技術(shù)發(fā)展的主流方向 無線局域網(wǎng)：IEEE802.11a、IEEE802

46、.16a、HiperLan2新一代（4G）移動通信：OFDM-CDMA、MC/DS-CDMA等寬帶有線通信：ADSL，VDSL，電力線通信102性能比較103DTMB單頻網(wǎng)系統(tǒng)具體方案GPS激勵器發(fā)射機主發(fā)射臺機房微波適配網(wǎng)絡(luò)適配AV1復用器DTMB單頻網(wǎng)適配分路機房微波適配編碼器GPS接收網(wǎng)絡(luò)適配器AV2AV3Data編碼器編碼器編碼器SDH 網(wǎng)絡(luò)光發(fā)DDF機房A光發(fā)DDF機房BDDF機房NDTMB激勵發(fā)射機GPS接收光收發(fā)射臺A網(wǎng)絡(luò)適配器DTMB激勵發(fā)射機GPS接收光收發(fā)射臺B網(wǎng)絡(luò)適配器DTMB激勵發(fā)射機GPS接收光收發(fā)射臺N網(wǎng)絡(luò)適配器104DTMB的高清晰度電視廣播高清晰度電視固定接收主

47、用工作模式子載波數(shù)保護間隔子載波調(diào)制LDPC碼率模式應(yīng)用4K（3780）1/9（55.56us）64QAM0.6HDTV主要性能指標凈碼率24.36Mbps抗單頻干擾下限C/I0.27 dB高斯載噪比門限C/N15.27dB動態(tài)6徑抗多普勒頻移83 Hz最小接收信號電平-82.95dBm抗同頻模擬干擾 C/I0.6 dB靜態(tài)多徑載噪比門限17.55dB抗同頻數(shù)字干擾C/I15.1dB抗回波最大時延D/E=0dB40.0us三徑單頻網(wǎng)下限C/N17.99 dB抗最大回波強度D/E0dB/40us功率峰均比(99.9%)8.52dB抗干擾脈沖寬度C/I=-3dB6550 us恢復正常接收時間1.0

48、5s105DTMB的高清晰度電視廣播高清晰度電視移動接收主用工作模式 子載波數(shù) 保護間隔子載波調(diào)制 LDPC碼率 模式應(yīng)用4K（3780）1/9（55.56us）16QAM0.8HDTV主要性能指標凈碼率Mbps21.658抗單頻干擾下限C/I 1.9dB 高斯載噪比門限C/N12.5 dB抗多普勒頻移D/E=0dB 100Hz 最小接收信號電平-86.9 dBm 抗同頻模擬干擾 C/I -2.1 dB 靜態(tài)多徑載噪比門限16.11 dB抗同頻數(shù)字干擾C/I 15.4 dB 抗回波最大時延D/E=0dB 46.0 us 三徑單頻網(wǎng)下限C/N 22.7dB 抗最大回波強度D/E 0dB/40us

49、 功率峰均比(99.9%)7.2dB 抗干擾脈沖寬度C/I=-3dB710 us同步建立時間5ms106DTMB的標準清晰度電視廣播標準清晰度電視移動接收主用工作模式 子載波數(shù) 保護間隔子載波調(diào)制 LDPC碼率 模式應(yīng)用4K（3780）1/9（55.56us）QPSK0.4SDTV主要性能指標凈碼率5.414Mbps抗單頻干擾下限C/I -5.1 dB 高斯載噪比門限C/N1.7 dB動態(tài)6徑抗多普勒頻移142.2 Hz 最小接收信號電平-98.0 dBm 抗同頻模擬干擾 C/I -6.4 dB 靜態(tài)多徑載噪比門限3.34 dB抗同頻數(shù)字干擾C/I 2.2 dB 抗回波最大時延D/E=0dB

50、46.5 us 三徑單頻網(wǎng)下限C/N 7.4 dB 抗最大回波強度D/E 0dB/40us 功率峰均比(99.9%)7.0 dB 抗干擾脈沖寬度C/I=-3dB6550 us同步建立時間2ms107服務(wù)類型數(shù)據(jù)率視頻音頻數(shù)據(jù)移動5.4Mbps2.8 Mbps用來傳輸一路標清數(shù)字電視（如循環(huán)新聞）192 kbps用來傳輸兩路視頻通道立體聲500 kbps用來傳輸節(jié)目表或者電子節(jié)目指南512 kbps用來傳輸四路立體聲音樂服務(wù)（每對128 kbps） 1.4 Mbps用來傳輸標題新聞、體育快報、股票信息、天氣預報、交通路況等移動和固定16.2 Mbps12.5 Mbps傳輸5路標清視頻1 Mbps 傳輸5路節(jié)目的音頻信號（每對192 kbps）700 kbps用來傳輸節(jié)目表或者電子節(jié)目指南1Mbps用來傳輸8路音樂節(jié)目（每對128 kbps） 1 Mbps用來傳輸標題新聞、體育快報、股票信息、天氣預報、交