有線數(shù)字電視系統(tǒng)技術(shù).ppt

1 有線數(shù)字電視技術(shù) 中國(guó)傳媒大學(xué)寬帶網(wǎng)絡(luò)研究所金立標(biāo)博士 中國(guó)傳媒大學(xué) 2 內(nèi)容大綱 第一部分?jǐn)?shù)字電視基礎(chǔ)第二部分?jǐn)?shù)字電視前端系統(tǒng)數(shù)字電視前端硬件系統(tǒng)有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視前端軟件系統(tǒng)第三部分?jǐn)?shù)字電視增值業(yè)務(wù)平臺(tái)第四部分三網(wǎng)融合與數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 3 第一部分?jǐn)?shù)字電視基礎(chǔ) 4 數(shù)字電視基礎(chǔ) 何為數(shù)字電視 節(jié)目數(shù)字化傳輸數(shù)字化接收數(shù)字化數(shù)字電視與模擬電視的區(qū)別 傳輸方式 調(diào)制解調(diào) TS流波形 正弦波 余弦波 脈沖頻帶利用率條件接收 5 數(shù)字電視基礎(chǔ) 數(shù)字電視系統(tǒng)基本構(gòu)成 6 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(hào)的稱為模擬信道傳輸數(shù)字信號(hào)的稱為數(shù)字信道 信道所能傳送信號(hào)的頻率寬度 稱為帶寬 理想帶寬實(shí)際帶寬 7 數(shù)據(jù)傳輸速率比特率 單位是bit s簡(jiǎn)寫(xiě)b s或bps 表示每秒傳輸多少個(gè)二進(jìn)制元素 波特率 也就是符號(hào)率 每秒傳輸?shù)姆?hào)個(gè)數(shù) R Blog2N b s 其中R是比特率 B是波特率 N是n比特的符號(hào)數(shù) 符號(hào)率 帶寬 1 a a為升余弦滾降系數(shù) 數(shù)字電視基礎(chǔ) 8 誤碼率也叫碼元差錯(cuò)率 指信號(hào)傳輸過(guò)程中系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤碼元數(shù)目與所傳輸碼元總數(shù)之比值 即Pe 傳錯(cuò)碼元個(gè)數(shù) 傳輸碼元總數(shù)誤比特率也叫比特差錯(cuò)率 是指?jìng)麇e(cuò)信息的比特?cái)?shù)與所傳輸?shù)目傂畔⒈忍財(cái)?shù)的比值 即Pe 傳錯(cuò)信息比特?cái)?shù) 傳輸?shù)目傂畔⒈忍財(cái)?shù) 9 數(shù)字電視基礎(chǔ) 數(shù)字電視分類LDTV 比特率為1 2Mbps 顯示清晰度約300線 SDTV 比特率為3 8Mbps 清晰度為350 600線 圖像分辨率720 756 PAL HDTV 比特率為18 20Mbps 顯示清晰度為800 1000線 圖像分辨率為1920 1080 注 以上比特率為MPEG 2壓縮后速率 10 數(shù)字電視基礎(chǔ) 有線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)DVB CATSC 64QAMATSC 16VSBISDB C調(diào)制方式16 64QAM64QAM16VSB64QAM帶寬8MHz6MHz6MHz6MHz傳輸速率31 64Mb s41 34Mb s43 05Mb s30 31Mb s滾降系數(shù)15 15 11 5 18 糾錯(cuò)編碼RS 204 188 RS 128 122 RS 207 187 RS 204 188 壓縮方式MPEG 2 11 1 2 模擬信號(hào)的數(shù)字化抽樣 時(shí)間上連續(xù)的取值變?yōu)橛邢迋€(gè)離散取值 量化 幅度上無(wú)限多種連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€(gè)離散值 編碼 用n比特二進(jìn)制碼來(lái)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?cái)?shù) 數(shù)字電視基礎(chǔ) 12 數(shù)字電視基礎(chǔ) 1 2 模擬信號(hào)的數(shù)字化 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 13 數(shù)字電視基礎(chǔ) 數(shù)字電視信號(hào)的碼率 未壓縮 標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視 SDTV 在ITU R601標(biāo)準(zhǔn)中 采用10bit量化時(shí) 亮度信號(hào)的碼率為取樣頻率X量化比特?cái)?shù) 13 5MHzX10bit 135Mbps2個(gè)色差信號(hào)的碼率為2X6 75MHzX10bit 135MbpsSDTV的總碼率為亮度信號(hào)碼率 2個(gè)色差信號(hào)碼率 135Mbps 135Mbps 270Mbps 14 數(shù)字電視基礎(chǔ) 高清晰度電視 HDTV 在SMPTE274M數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)中 采用10bit量化時(shí) 亮度信號(hào)的碼率為取樣頻率X量化比特?cái)?shù) 74 25MHzX10bit 742 5Mbps2個(gè)色差信號(hào)的碼率為2X37 125MHzX10bit 742 5MbpsHDTV的總碼率為亮度信號(hào)碼率 2個(gè)色差信號(hào)碼率 742 5Mbps 742 5Mbps 1485Mbps 15 數(shù)字電視基礎(chǔ) 1 3 信源編碼 16 數(shù)字電視基礎(chǔ) 1 3 信源編碼 17 數(shù)字電視基礎(chǔ) 1 3 信源編碼信源編碼首先將輸入的圖像和伴音信號(hào)進(jìn)行A D變換 成為數(shù)字信號(hào) 然后將數(shù)字信號(hào)按照信息的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行變換 以減少信號(hào)的冗余度 提高傳輸效率 信源編碼是壓縮信號(hào)帶寬的編碼 壓縮后單位時(shí)間 單位頻帶內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘吭龃?18 1 數(shù)據(jù)壓縮的可能性壓縮過(guò)程 去除圖像中與信息無(wú)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(hào)中存在很多這樣的冗余部分 這就為壓縮提供了可能性 空間冗余視頻圖像在水平方向的相鄰元素之間 垂直方向的相鄰元素之間的變化一般都很小 即存在極強(qiáng)的相關(guān)性 特別是同一景物各點(diǎn)的灰度和顏色之間往往存在著空間連貫性 從而產(chǎn)生了空間冗余 時(shí)間冗余在相鄰場(chǎng)或相鄰幀的對(duì)應(yīng)像素之間 亮度和色度信息存在著極強(qiáng)的相關(guān)性 當(dāng)前幀圖像與前后兩幀圖像往往具有相同的背景和移動(dòng)物體 只不過(guò)移動(dòng)物體所在的空間位置略有不同 19 數(shù)字電視基礎(chǔ) 2 數(shù)據(jù)壓縮的標(biāo)準(zhǔn)MPEG 11988年提出 1992年公布為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 是MPEG工作組制定的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 具有1 5Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼 只處理逐行掃描的圖像 對(duì)隔行掃描的圖像應(yīng)先轉(zhuǎn)換為逐行掃描格式后再編碼 音頻編碼后的碼率32 448kbps 典型應(yīng)用如VCD等家用數(shù)字音象產(chǎn)品 20 數(shù)字電視基礎(chǔ) MPEG 2MPEG是運(yùn)動(dòng)圖像專家組 MovingPicturesExpertGroup 的縮寫(xiě) 成立于1988年 以建立活動(dòng)圖像及相應(yīng)音頻的編碼標(biāo)準(zhǔn) 1988年提出 1994年公布為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 是專門(mén)針對(duì)數(shù)字電視 包括SDTV和HDTV 的信源編碼標(biāo)準(zhǔn) 分為4級(jí)5類 低級(jí)LL 主級(jí)ML 高1440級(jí)H14L 高級(jí)HL 簡(jiǎn)單類SP 主類MP 信噪比可分級(jí)類SNRP 空間可分級(jí)類SSP 高類HP 低級(jí)最大輸出碼率是4Mbps 標(biāo)準(zhǔn)清晰度的數(shù)字電視主要應(yīng)用主類和主級(jí)MP ML 最大輸出碼率為15Mbps 高類主級(jí)是20Mbps 高清晰度數(shù)字電視采用主類和高級(jí)MP HL 最大輸出碼率為80Mbps 高類高級(jí)是100Mbps 21 數(shù)字電視基礎(chǔ) MPEG 4 1993年提出 2000年公布為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 與MPEG 1和MPEG 2有很大不同 它更基于內(nèi)容的交互性 高的壓縮率和靈活多樣的存取模式 目前主要用于流媒體 主要是針對(duì)多媒體交互應(yīng)用等通信領(lǐng)域 MPEG 4試圖達(dá)到兩個(gè)目標(biāo) 一是低比特率下的多媒體通信 二是多工業(yè)的多媒體通信的綜合 音頻編碼 MPEG 4的優(yōu)越之處在于 它不僅支持自然聲音 而且支持合成聲音 MPEG 4的音頻部分將音頻的合成編碼和自然聲音的編碼相結(jié)合 并支持音頻的對(duì)象特征 視頻編碼 與音頻編碼類似 MPEG 4也支持對(duì)自然和合成的視覺(jué)對(duì)象的編碼 合成的視覺(jué)對(duì)象包括2D 3D動(dòng)畫(huà)和人面部表情動(dòng)畫(huà)等 22 數(shù)字電視基礎(chǔ) H 2641999年開(kāi)始制定 2004年年底發(fā)布 采用了許多不同于以往標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)技術(shù) 在相同的碼率下能夠獲得更高的圖像質(zhì)量 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 引入了面向IP包的編碼機(jī)制 有利于網(wǎng)絡(luò)中的分組傳輸 支持網(wǎng)絡(luò)中視頻的流媒體傳輸 具有較強(qiáng)的抗誤碼特性 可適應(yīng)丟包率高 干擾嚴(yán)重的無(wú)線信道中的視頻傳輸 23 數(shù)字電視基礎(chǔ) 基于數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)AVS 全面實(shí)現(xiàn)了數(shù)字視頻廣播所需的功能 在編碼效率上比傳統(tǒng)的MPEG 2提高了2到3倍 在計(jì)算資源的消耗上降低了30 到50 AVS的全稱是中國(guó)數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組 成立的初衷是為了研發(fā)國(guó)產(chǎn)的音視頻標(biāo)準(zhǔn) 最近幾年來(lái) 國(guó)內(nèi)的DVD等音視頻行業(yè)飽受國(guó)外企業(yè)索取專利費(fèi)的困擾 3C聯(lián)盟 6C聯(lián)盟等動(dòng)輒要求每臺(tái)DVD交幾每元的專利費(fèi) 甚至有日本企業(yè)向中國(guó)彩電廠商索取專利費(fèi) 因此 AVS研發(fā)成功 將給中國(guó)企業(yè)擺脫國(guó)外專利費(fèi)的困擾提供了機(jī)會(huì) 24 1 4 信道編碼信道編碼是指糾錯(cuò)編碼 是為提高數(shù)字通信傳輸?shù)目煽啃远扇〉拇胧?在發(fā)送的信號(hào)中增加了一部分冗余 來(lái)檢測(cè)和糾正傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤 冗余比特和信息比特之間存在著特定的相關(guān)性 個(gè)別信息比特在傳輸過(guò)程中遭受損傷 可以利用相關(guān)性從未受損的冗余比特中推測(cè)出受損比特的值 信道編碼犧牲傳輸效率來(lái)?yè)Q取可靠性 數(shù)字電視基礎(chǔ) 25 數(shù)字電視基礎(chǔ) 數(shù)字電視中的差錯(cuò)控制采用前向糾錯(cuò)FEC方式 接收端能根據(jù)接收到的碼元自動(dòng)檢出錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤 數(shù)字電視的前向糾錯(cuò)包括四個(gè)部分 能力擴(kuò)散 RS編碼 交織 卷積編碼 1 能量擴(kuò)散也稱為隨機(jī)化 加擾或擾碼 在數(shù)字電視中會(huì)出現(xiàn)碼流中斷的情況 導(dǎo)致調(diào)制器發(fā)射未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào) 信元碼流中可能會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)串的連0或連1 給恢復(fù)定時(shí)信息造成困難 26 數(shù)字電視基礎(chǔ) 能量擴(kuò)散的作用 信號(hào)擴(kuò)散具有偽隨機(jī)性質(zhì) 其已調(diào)波的頻譜將分散開(kāi)來(lái) 從而降低對(duì)其他系統(tǒng)的干擾 連0碼或連1碼的長(zhǎng)度縮短 便于接收端提取比特定時(shí)信息 能量擴(kuò)散的實(shí)現(xiàn) 利用偽隨機(jī)序列發(fā)生器 2 RS編碼數(shù)字電視中采用 204 188 編碼 能糾正8個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤 屬于外碼編碼 適合于糾正突發(fā)錯(cuò)誤 27 數(shù)字電視基礎(chǔ) 3 交織減小信道中錯(cuò)誤的相關(guān)性 把常突發(fā)錯(cuò)誤離散成短突發(fā)錯(cuò)誤或隨機(jī)錯(cuò)誤 交織深度越大 則離散程度越高 對(duì)于 204 188 的RS碼 與交織深度I 12相結(jié)合 則具有最多糾正12 8 96字節(jié)的突發(fā)錯(cuò)誤能力 I越大 糾錯(cuò)能力越強(qiáng) 4 卷積編碼用 n k N 表示 n為碼長(zhǎng) k為碼組中信息碼元的個(gè)數(shù) 每輸入k比特 輸出n比特 編碼效率為R k n N移位寄存器的段數(shù) 也稱約束長(zhǎng)度 數(shù)字衛(wèi)星電視采用 2 1 7 卷積碼 稱為內(nèi)碼編碼 28 數(shù)字電視基礎(chǔ) 為了簡(jiǎn)單說(shuō)明交織的原理 只取交織深度 5為例來(lái)說(shuō)明 29 數(shù)字電視基礎(chǔ) 設(shè)傳送的碼流序列為 X A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 若用矩陣表示交織器的輸入 它是按行寫(xiě)入每行5碼元 即 A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10X1 A11A12A13A14A15A16A17A18A19A20A21A22A23A24A25 30 數(shù)字電視基礎(chǔ) 發(fā)端交織器是碼元分組交織器 25個(gè)信息碼元分為5行5列 按行輸入 當(dāng)A1輸入交織器直通至輸出到第1行第1列位置 當(dāng)A2輸入交織器5x1 5位延遲后輸出 至第2行第2列位置 當(dāng)A3輸入交織器5x2 10位延遲后輸出 至第3行第3列位置 當(dāng)A4輸入交織器5x3 15位延遲后輸出 至第4行第4列位置 當(dāng)A5輸入交織器5x4 20位延遲后輸出 至第5行第5列位置 經(jīng)過(guò)并行的5個(gè)存儲(chǔ)器后 有A1A22A18A14A10A6A2A23A19A15X2 A11A7A3A24A20A16A12A8A4A25A21A17A13A9A5 31 數(shù)字電視基礎(chǔ) 按行讀出送入信道的碼元序列為 X3 A1 A22 A18 A14 A10 A6 A2 A23 A19 A15 A11 A7 A3 A24 A20 A16 A12 A8 A4 A25 A21 A17 A13 A9 A5 這個(gè)碼元序列在信道中受到兩個(gè)突發(fā)干擾 到達(dá)接收端的碼元序列為 X4 A1 A22 A18 A14 A10 A6 A2 A23 A19 A15 A11 A7 A3 A24 A20 A16 A12 A8 A4 A25 A21 A17 A13 A9 A5 序列中紅色碼元表示受到突發(fā)干擾的碼元 在接收端送入去交織器 去交織器結(jié)構(gòu)與發(fā)端交織器結(jié)構(gòu)互補(bǔ) 并且同步運(yùn)行 即并行寄存器自上而下延遲5x4 20 5x3 15 5x2 10 5x1 5 0 直通 X4分5行5列 按行輸入 用矩陣表示為 32 數(shù)字電視基礎(chǔ) A1A22A18A14A10A6A2A23A19A15X5 A11A7A3A24A20A16A12A8A4A25A21A17A13A9A5去交織器輸出為A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10X6 A11A12A13A14A15A16A17A18A19A20A21A22A23A24A25按行讀出并送入信道譯碼器的碼流序列為X7 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 突發(fā)干擾導(dǎo)致的集中差錯(cuò) 經(jīng)過(guò)交織 去交織處理后 轉(zhuǎn)換為隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò) 33 數(shù)字電視基礎(chǔ) 1 5 調(diào)制傳輸由于傳輸失真會(huì)導(dǎo)致信號(hào)難以恢復(fù) 基帶信號(hào)不適合長(zhǎng)距離傳輸?shù)?為了進(jìn)行長(zhǎng)途傳輸 必須將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到載波上才能進(jìn)行信道傳輸 正交振幅調(diào)制 QAM 調(diào)制效率高 要求傳送途徑的信噪比高 適合有線電視電纜傳輸 鍵控移相調(diào)制 QPSK 調(diào)制效率高 要求傳送途徑的信噪比低 適合衛(wèi)星廣播 編碼正交頻分調(diào)制 COFDM 抗多徑傳播效應(yīng)和同頻干擾好 適合地面廣播和同頻網(wǎng)廣播 殘留邊帶調(diào)制 VSB 抗多徑傳播效應(yīng)好 適合地面廣播 34 數(shù)字電視基礎(chǔ) 幅移鍵控 ASK 不同幅度代表 1 和 0 頻率 相位不變 35 數(shù)字電視基礎(chǔ) 頻移鍵控 FSK 不同頻率代表 1 和 0 振幅 相位不變 36 數(shù)字電視基礎(chǔ) 1 6DVB設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)1 ASI 異步串行接口 采用270Mbps的固定連接速率 適用于電纜和光纜傳輸 在用于電纜傳輸時(shí) 采用BNC連接器 2 SPI 同步并行口 用于較短距離的信號(hào)連接 接口連接器采用25針型 3 SSI 同步串行口 傳輸介質(zhì)可以是電纜或光纜 采用BNC連接器 使用的速率是傳輸碼流的速率 37 第二部分?jǐn)?shù)字電視前端系統(tǒng) TS切換矩陣 39 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 2 1 1TS碼流的形成 PS復(fù)用 PES ES 數(shù)據(jù)編碼器 TS復(fù)用 40 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 PS碼流 包的長(zhǎng)度可變抗誤碼能力低適用于相對(duì)誤碼低的環(huán)境 如存儲(chǔ) 制作DVD等TS碼流包的長(zhǎng)度固定 188字節(jié)抗誤碼能力較高可用于相對(duì)較差的信道環(huán)境 如傳輸?shù)?41 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 2 1 1TS碼流的結(jié)構(gòu) 42 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 同步字節(jié) 0X47傳輸錯(cuò)誤指示符 1 表示相關(guān)傳輸流分組中至少有一個(gè)不可糾正的錯(cuò)誤 置 1 后除非錯(cuò)誤被糾正 否則不會(huì)恢復(fù)為 0 凈荷單元起始指示符 用來(lái)指示傳送流分組帶有PES分組或PSI數(shù)據(jù)時(shí)的情況 當(dāng)傳送流分組的有效負(fù)載帶有PES分組數(shù)據(jù)的時(shí)候 該位具有以下特性 1 表明傳送流的凈荷將以PES分組的第一個(gè)字節(jié)開(kāi)始 0 表明在傳送流的開(kāi)始不是PES分組 43 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 傳送優(yōu)先級(jí) transport priority 1比特指示器 當(dāng)被置為 1 時(shí)表明相關(guān)的分組比其他具有相同PID但此位沒(méi)有置 1 的分組有更高的優(yōu)先級(jí) 包識(shí)別符 PID 13比特字段 指示在傳送包凈荷內(nèi)攜帶的數(shù)據(jù)類型 屬于同一基本碼流或打包的基本碼流的傳送包具有相同的PID PID值不是隨意提供的 它由用戶指定 PID值0 x0000為節(jié)目關(guān)聯(lián)表保留 0 x0001為條件訪問(wèn)表保留 0 x0002 0 x000F保留 0 x1FFF屬于空包 44 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 傳送加擾控制 2比特字段 用來(lái)指示傳送包的凈荷是否已經(jīng)加擾 傳送流的包頭和調(diào)整字段不應(yīng)該被加擾 當(dāng)這兩個(gè)比特為00時(shí) 表示沒(méi)有加擾 調(diào)整字段控制 2比特字段 用于指示傳送包的包頭后是否跟有調(diào)整字段或者凈荷 00 保留 01 表示沒(méi)有調(diào)整字段 僅含有凈荷 10 表示僅含有調(diào)整字段 沒(méi)有凈荷 11 表示調(diào)整字段后面是凈荷 連續(xù)記數(shù)器 4比特字段 它隨著每一個(gè)具有相同PID的傳送包而增加 當(dāng)達(dá)到0 xf后又回復(fù)到0 當(dāng)傳送包的調(diào)整控制字段為00或者10 連續(xù)記數(shù)器就不應(yīng)該增加 根據(jù)記數(shù)器的值 我們可以確定接收端是否有傳送包丟失或者重復(fù)發(fā)送 45 2 1 2編碼速率MPEG 2編碼器可由用戶選擇 把一個(gè)頻道的電視信號(hào)壓縮成2 15Mbps等的數(shù)字信號(hào) 壓縮為6MB S和8MB S的圖象與沒(méi)有壓縮的圖象基本沒(méi)有區(qū)別 但在壓縮為4MB S以下的快速體育運(yùn)動(dòng)圖象上 則能看到圖象的缺陷 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 46 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 2 1 3常用接口MPEG 2編碼器除了用于數(shù)字電視前端之外 還要與HFC網(wǎng)絡(luò) SDH網(wǎng)絡(luò)或微波系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián) 因此MPEG 2編碼器還應(yīng)該具備與其相適應(yīng)的接口 對(duì)于音視頻輸入接口要不僅能夠輸入模擬的音視頻信號(hào) 還要能夠輸入數(shù)字信號(hào) 此外還應(yīng)具備數(shù)據(jù)接口以適應(yīng)系統(tǒng)添加一些輔助的數(shù)據(jù)信息 為了適應(yīng)在各種網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 編碼器留有各種不同的輸出接口 以便用于和不同標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)連接 TS流的輸出接口一般有兩類形式 一種是符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的接口 包括ASI SPI SSI三種接口 47 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 ASI接口是異步串行接口 利用電纜傳輸時(shí)用BNC接頭 SPI接口是同步并行接口 一般用于短距離的信號(hào)傳輸 接口連接器采用25針的D型連接頭 SSI接口是同步串行口 采用電纜傳輸時(shí)也是采用BNC接頭 除了以上的DVB標(biāo)準(zhǔn)的三種接口之外 有的編碼器還提供E1 E2 DS3三種接口 也是為了用于不同的網(wǎng)絡(luò) 比如編碼器同SDH網(wǎng)絡(luò)連接時(shí) 如果編碼器有DS3接口 那么可以直接連接到光機(jī)的DS3接口 如果編碼器沒(méi)有DS3接口 那么需要網(wǎng)絡(luò)適配器把ASI接口輸出轉(zhuǎn)換為DS3的接口輸出 48 2 1 4編碼器的使用使用前注意的幾點(diǎn) 一套節(jié)目對(duì)應(yīng)一路MPEG 2編碼器 有的編碼器可能具備多個(gè)編碼通道 如果是來(lái)自SDH網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信號(hào) 那么SDH來(lái)的是已經(jīng)TS流 無(wú)需MPEG 2編碼器 信號(hào)送入SDH網(wǎng)絡(luò)時(shí) 由于SDH的接收光機(jī)端口是DS 3或E3接口 如果編碼器沒(méi)有DS3接口 那么需適配器進(jìn)行ASI接口與DS3接口的轉(zhuǎn)換 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 49 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 調(diào)整選擇MPEG 2編碼器的輸出速率 一般MPEG 2編碼器的編碼速率是連續(xù)可調(diào)的 當(dāng)然速率越高 圖象質(zhì)量就越好 但是占據(jù)帶寬也就越多 因此在不影響節(jié)目觀賞的情況下 可以適當(dāng)降低壓縮碼率從而降低節(jié)目占用的帶寬 增加系統(tǒng)的節(jié)目容量 對(duì)于標(biāo)清的電視節(jié)目 輸出速率一般選擇6Mbps左右 視頻輸入端口的設(shè)置要根據(jù)節(jié)目源的設(shè)備來(lái)確定 輸出端口要根據(jù)復(fù)用器來(lái)選擇相應(yīng)的接口 ASI接口或者SPI接口 視頻標(biāo)準(zhǔn)的編碼有PAL和NTSC兩種 一般我們選擇PAL制式 這也是一般國(guó)產(chǎn)編碼器的默認(rèn)編碼模式 50 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 對(duì)于視頻參數(shù)的設(shè)定 例如視頻亮度 對(duì)比度 飽和度 色度 增益控制等參數(shù)在編碼器出廠時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了設(shè)定 并且該設(shè)定一般是最佳的 我們無(wú)需進(jìn)行調(diào)整 如果輸出效果不理想 或者輸入的視頻信號(hào)不好 我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)這些參數(shù)使得視頻顯示效果達(dá)到最好 對(duì)于音頻參數(shù)的設(shè)定 一個(gè)是音頻采樣頻率 有44 1KHz 48KHz 32KHz三種 可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定 第二個(gè)是音頻碼率 一般情況下用系統(tǒng)初時(shí)設(shè)置的值即可 第三個(gè)音頻格式有立體聲 聯(lián)合立體聲 雙聲道 單聲道四種 可根據(jù)自己需要進(jìn)行選擇一種 51 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 1MPEG 2編碼器 最后還要設(shè)置TS流PID值 它是包識(shí)別符 用來(lái)識(shí)別碼流的性質(zhì) 比如節(jié)目關(guān)聯(lián)表 節(jié)目映射表等復(fù)用信息表都有不同的PID值 應(yīng)按照DVB的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置 以上參數(shù)設(shè)置完畢 條件許可的話應(yīng)該利用碼流分析儀對(duì)輸出碼流進(jìn)行分析 記錄TS碼流的一些關(guān)鍵參數(shù) 查看碼流是否符合標(biāo)準(zhǔn) 52 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 2 2 1概述我國(guó)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(jī)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(hào) 不是真正的數(shù)字接收機(jī) 數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)是直接輸出TS碼流 還有一種就是既能輸出模擬信號(hào) 又能輸出數(shù)字的TS碼流 53 2 2 2QPSK調(diào)制原理 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 54 調(diào)制過(guò)程 a路比特序列的0 1以 1 1表示 I t b路比特序列0 1也以 1 1表示 Q t I t 對(duì)載波sin ct進(jìn)行平衡調(diào)制 得到 sin ctQ t 對(duì)載波cos ct進(jìn)行平衡調(diào)制 得到 cos ct將 sin ct與 cos ct信號(hào)相加 形成QPSK信號(hào) 55 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 星座圖中星座間的距離越大 信號(hào)的抗干擾能力就越強(qiáng) 接收端判決再生時(shí)就越不容易出現(xiàn)誤碼 56 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) QPSK在一個(gè)符號(hào)內(nèi)可傳兩比特 對(duì)相同的帶寬 數(shù)碼率提高了一倍 實(shí)際上 為避免碼間干擾 要對(duì)波形進(jìn)行均衡 帶寬略有擴(kuò)展 數(shù)碼率就提高不了一倍 QPSK 4QAM 星坐圖2 1振幅4相位圖 11 01 I軸同向軸 00 10 45 135 225 315 Q軸正交軸 57 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 58 2 2 3節(jié)目速率舉例上星的節(jié)目采用QPSK調(diào)制解調(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(hào)率 也就是碼率 由于采用QPSK 所以一個(gè)符號(hào)需要用2個(gè)比特來(lái)表示 RS編碼為 204 188 表示有效數(shù)據(jù)為188個(gè)字節(jié) 有 204 188 16 個(gè)字節(jié)用于冗余糾錯(cuò) 卷積碼的效率為3 4 由此可以算出節(jié)目的傳輸速率 4 42 2 3 4 188 204 6 11Mbps 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 59 2 2 4SCPC MCPCSCPC是單路單載波傳輸方式 每個(gè)載波只傳輸1套廣播電視信號(hào) 這樣一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)同時(shí)存在多個(gè)載波 其特點(diǎn)是各套節(jié)目可在不同地點(diǎn)上星 MCPC是多路單載波傳輸方式 每個(gè)載波可同時(shí)傳輸多套廣播電視信號(hào) 特點(diǎn)是1個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器只有1個(gè)載波 頻帶和功率的利用率較高 多套節(jié)目要經(jīng)復(fù)接后在同一地點(diǎn)上星 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 60 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 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(biāo)準(zhǔn)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(duì)MPTS碼流具有節(jié)目選擇和過(guò)濾功能 61 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 以帶寬 29 65MHz為例調(diào)制方式CNR門(mén)限傳輸速率QPSK14 54516QAM228964QAM28140256QAM34180 62 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 2 3 1復(fù)用器的作用復(fù)用器在復(fù)用的過(guò)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(fù)用和電子節(jié)目指南 EPG 具體功能如下 對(duì)每個(gè)輸入碼流進(jìn)行檢測(cè) 包括TS流同步是否丟失 同伴字節(jié)是否錯(cuò)誤 TS流是否連續(xù) PAT PMT表和PID值是否正確等 從輸入的MPEG 2TS中過(guò)濾出基本流ES 提取PSI SI 將基本流復(fù)用成符合MPEG 2標(biāo)準(zhǔn)的TS流 同時(shí)生成PSI SI 如果復(fù)用器內(nèi)置加擾模塊 還要插入加擾信息 ECM EMM 63 2 3 2 復(fù)用器的原理 1 MPEG 2中的PSI信息節(jié)目特定信息ProgramSpecificInformation PSI 使用了四個(gè)表來(lái)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(fù)用信息 節(jié)目映射表 PMT 描述單路節(jié)目的復(fù)用信息 網(wǎng)絡(luò)信息表 NIT 描述網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢硇畔?條件訪問(wèn)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(tái) 2 3復(fù)用器 64 2 3 2 復(fù)用器的原理節(jié)目關(guān)聯(lián)表包含了與多路節(jié)目復(fù)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(gè)節(jié)目的編號(hào)及相應(yīng)的PMT的位置 PID 同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò)信息表 NIT 的位置 PAT丟失 將導(dǎo)致接收端無(wú)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(tái) 2 3復(fù)用器 PAT PID 0 NIT PID 16 65 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 2 3 2 復(fù)用器的原理節(jié)目映射表包含了與單路節(jié)目復(fù)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(duì)應(yīng)的TS包的PID值 同時(shí)給出該節(jié)目的節(jié)目時(shí)鐘參考 PCR 字段的位置PMT所在的TS包都有自己獨(dú)特的PID 節(jié)目1PMT 66 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 2 3 2 復(fù)用器的原理?xiàng)l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 調(diào)制方式等參數(shù) PID由PAT指定 68 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 2 3 3 PSI信息的重構(gòu)每路TS流都有一個(gè)PAT和多個(gè)PMT 最后合成的TS流只有一個(gè)PAT和與之相對(duì)應(yīng)的多個(gè)PMT 在不同的TS流中可能定義了相同的PID 因此 在對(duì)各路TS流進(jìn)行復(fù)用時(shí) 首先必須提取出各個(gè)節(jié)目中TS包的PID 稱為T(mén)S包過(guò)濾 然后重新標(biāo)識(shí)PID 再對(duì)所有TS流中的PAT和PMT進(jìn)行分析 整理 生成總的PAT和PMT 作為合成TS流的PSI信息 最后將TS包交織后輸出 69 2 3 4PCR時(shí)鐘的修正PCR是編碼端系統(tǒng)時(shí)鐘的采樣值 一路節(jié)目只有一個(gè)PCR時(shí)間基點(diǎn)與之關(guān)聯(lián) 在PSI的PMT中 指出了每路節(jié)目中帶有PCR字段的TS包的PID值 PCR PID PCR的正確傳輸與否直接關(guān)系到解碼端系統(tǒng)時(shí)鐘的恢復(fù) 進(jìn)而影響到音視頻的同步回放 由于每路TS流都有各自的時(shí)鐘 因此對(duì)每路時(shí)鐘都要進(jìn)行修正 以消除抖動(dòng) 由于存在處理延遲 應(yīng)在原有PCR值基礎(chǔ)上加上該字段在復(fù)用器中的等待延遲 70 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 2 3 4 解復(fù)用 71 2 3 5 業(yè)務(wù)接口及信號(hào)進(jìn)入復(fù)用器的信號(hào)可以是衛(wèi)星接收機(jī) MPEG 2編碼器輸出的TS流 也可以是來(lái)自SDH網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào) SDH網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字電視信號(hào)已經(jīng)是TS流 對(duì)應(yīng)的輸出接口為DS 3 或E3 接口 其傳輸速率為45Mbps左右 可以容納6套節(jié)目左右 如果復(fù)用器帶有DS 3接口 則直接接入即可 如果沒(méi)有 則需要網(wǎng)絡(luò)適配器把DS3接口轉(zhuǎn)換為ASI接口 復(fù)用器應(yīng)該具有PID過(guò)慮功能 能夠?qū)斎氲亩嗦饭?jié)目信號(hào)進(jìn)行節(jié)目選擇合過(guò)慮 此外還應(yīng)該有帶寬保護(hù)功能 如果輸入信號(hào)的速率超過(guò)復(fù)用器能夠容納的速率 復(fù)用器能夠舍棄一些數(shù)據(jù)包或者丟掉某套節(jié)目 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 72 復(fù)用器除了復(fù)用數(shù)字電視信號(hào)之外 還可以復(fù)用器其他的一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 只要這些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)符合DVB標(biāo)準(zhǔn)即可 像因特網(wǎng)業(yè)務(wù) 多媒體等 需要一個(gè)IP網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為DVB標(biāo)準(zhǔn)的TS流 此外 視頻點(diǎn)播的節(jié)目也可以進(jìn)入復(fù)用器 它是由視頻服務(wù)器經(jīng)硬盤(pán)播出設(shè)備輸出的TS流 它進(jìn)入復(fù)用器時(shí)也需要進(jìn)行接口的轉(zhuǎn)換 例如如果是輸出接口為DS3 45Mbps ATM接口 155Mbps 高速以太網(wǎng)接口等 都需要網(wǎng)絡(luò)適配器將接口轉(zhuǎn)換為ASI接口再進(jìn)入復(fù)用器 73 2 3 6安裝調(diào)試安裝調(diào)試之前 首先確定復(fù)用幾套節(jié)目 以保證輸入的TS流總速率不會(huì)超出復(fù)用器的輸入速率 輸出速率不會(huì)超出QAM調(diào)制器的輸入速率限制 先確定衛(wèi)星接收機(jī)和編碼器的輸出速率 再根據(jù)QAM調(diào)制器的調(diào)制方式和符號(hào)率來(lái)確定QAM調(diào)制器能夠傳輸?shù)目偹俾?最后根據(jù)復(fù)用器的輸入輸出速率技術(shù)指標(biāo)確定復(fù)用幾套節(jié)目 把衛(wèi)星接收機(jī)或者M(jìn)PEG 2編碼器的輸出接口 ASI或者SPI 連接到復(fù)用器 并用數(shù)字碼流分析儀測(cè)量衛(wèi)星接收機(jī)或者M(jìn)PEG 2編碼器輸出TS流的速率 并記錄TS流關(guān)鍵參數(shù) 包同步字節(jié) PSI表格等 74 把SDH設(shè)備TS流的輸出接口連接到網(wǎng)絡(luò)適配器 可選 然后把網(wǎng)絡(luò)適配器的ASI接口連接到復(fù)用器 并用數(shù)字碼流分析儀測(cè)量SDH輸出TS流的速率 并記錄TS流關(guān)鍵參數(shù) 包同步字節(jié) PSI表格等 如果系統(tǒng)沒(méi)有獨(dú)立加擾器 即復(fù)用器自帶加擾模塊 則把復(fù)用器的輸出接口連接到QAM調(diào)制器 如果系統(tǒng)設(shè)有獨(dú)立加擾器 即復(fù)用器沒(méi)有自帶加擾模塊 則把復(fù)用器的輸出接口連接到獨(dú)立加擾器后再連接到QAM調(diào)制器 設(shè)置復(fù)用器的TS流輸入總碼率 輸入方式 ASI接口 SPI接口 DS3等 傳輸包的長(zhǎng)度 188或204 75 查看輸入TS流的結(jié)構(gòu)并選擇輸出碼流的內(nèi)容 通過(guò)復(fù)用器的微處理器可以查看輸入TS流的信息 各路輸入TS流的碼率 PID值 節(jié)目編號(hào)等 輸入的TS流是音視頻的節(jié)目碼流時(shí) 復(fù)用器會(huì)顯示某路輸入碼流中所包含的節(jié)目號(hào) 碼率以及其他PSI信息 可以確定傳輸輸入碼流的哪一套節(jié)目 不傳輸?shù)墓?jié)目可以關(guān)閉 為了防止PID的沖突 還可以手工修改TS流的PID值 如果輸入的TS流是數(shù)據(jù)碼流 EPG 數(shù)據(jù)廣播 等時(shí) 復(fù)用器不會(huì)對(duì)該碼流進(jìn)行分析 只是列出該碼流中的PID值 我們手動(dòng)選擇需要復(fù)用的碼流的PID值 76 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 表格重復(fù)間隔 77 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 2 3 6 TS碼流的檢測(cè)分析根據(jù)ETR101290標(biāo)準(zhǔn) 可將數(shù)字電視基帶錯(cuò)誤劃分為三個(gè)等級(jí) 第一優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤 會(huì)引起解碼器無(wú)法進(jìn)行解碼 第二優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤 會(huì)損傷已解碼的圖像 或者造成斷續(xù)解碼 第三優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤 指示出編碼器 復(fù)用器的問(wèn)題 但不影響解碼 對(duì)圖像質(zhì)量影響較小 78 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 1 第一優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤同步錯(cuò)誤連續(xù)2個(gè)或2個(gè)以上的同步字節(jié) 0 x47 錯(cuò)誤 此時(shí)應(yīng)指示同步丟失 正常同步后方可進(jìn)行其它參數(shù)的檢測(cè) 傳輸流失去同步 表明傳輸過(guò)程中有一部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失 將直接影響解碼后畫(huà)面的質(zhì)量 嚴(yán)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(cuò)誤 79 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 同步字節(jié)錯(cuò)誤同步字節(jié)錯(cuò)誤和同步錯(cuò)誤的區(qū)別在于傳輸數(shù)據(jù)包長(zhǎng)仍為188字節(jié)或204字節(jié) 但同步字頭的標(biāo)準(zhǔn)值0 47被其他數(shù)字代替 當(dāng)出現(xiàn)同步字節(jié)錯(cuò)誤時(shí) 同步字頭的值為其他數(shù)值 表明在傳輸過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤 可能導(dǎo)致接收時(shí)出現(xiàn)馬賽克 嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致解碼器解不出信號(hào) 80 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 包識(shí)別符PID丟失檢測(cè)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(shí)別符PID如果丟失 將導(dǎo)致該套節(jié)目無(wú)法正確解碼 視頻碼流或音頻碼流PID的出現(xiàn)頻率不超過(guò)5s 原則上 每一個(gè)PID可以定義不同的出現(xiàn)頻率 81 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT錯(cuò)誤PAT在DVB標(biāo)準(zhǔn)中用于指示當(dāng)前節(jié)目及其在數(shù)據(jù)流中的位置 如果PAT丟失 將導(dǎo)致解碼器無(wú)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(shí) 則解碼器工作時(shí)間延長(zhǎng) 對(duì)于PID為0 x0000的TS包 有以下情況之一即為PAT錯(cuò)誤 包發(fā)送間隔超出0 5s 包中不含表標(biāo)識(shí)符0 x00 包中的加擾控制段不是00 82 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 節(jié)目映射表PMT錯(cuò)誤PMT在DVB標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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 如果PMT傳輸超時(shí) 將影響解碼器切換節(jié)目時(shí)間 83 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤對(duì)于每一套節(jié)目的視 音頻數(shù)據(jù)包而言 連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤是一個(gè)很重要的指標(biāo) 傳輸流包頭連續(xù)計(jì)數(shù)不正確 表明當(dāng)前傳輸流有丟包 錯(cuò)包 包重疊等現(xiàn)象 將導(dǎo)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(wú)丟失 同一TS包不出現(xiàn)兩次以上 即無(wú)錯(cuò)誤 84 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 3復(fù)用器 第二優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤TS流傳輸錯(cuò)誤 出現(xiàn)傳送錯(cuò)誤時(shí) TS包頭中的傳送誤碼指示符 設(shè)置 為 1 PCR錯(cuò)誤 相鄰PCR之間的時(shí)間間隔大于40ms即為PCR重復(fù)錯(cuò)誤 顯示時(shí)間標(biāo)志PTS錯(cuò)誤 PTS重復(fù)周期超出700ms即為PTS錯(cuò)誤 CRC錯(cuò)誤 關(guān)于CAT PAT PMT NIT EIT BAT SDT 和TOT表的CRC檢測(cè)顯示對(duì)應(yīng)于這些表的內(nèi)容是否出錯(cuò) 85 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 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(gè)載波再采用QPSK或者QAM調(diào)制 86 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 QAM調(diào)制正交幅度調(diào)制QAM 也稱為正交幅移鍵控 由兩路數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)正交的兩個(gè)載波調(diào)制合成而得到 一般用m QAM表示m電平正交調(diào)幅 用MQAM表示M狀態(tài)正交調(diào)幅 通常有2電平正交幅移鍵控 2 QAM或4QAM 4電平正交幅移鍵控 4 QAM或16QAM 8電平正交幅移鍵控 8 QAM或64QAM 等 電平數(shù)m和信號(hào)狀態(tài)M之間的關(guān)系是 M m m 87 2 4 2調(diào)制速率16QAM調(diào)制中 一個(gè)符號(hào)用4個(gè)比特來(lái)表示 64QAM調(diào)制中 一個(gè)符號(hào)用6個(gè)比特來(lái)表示 256QAM調(diào)制中 一個(gè)符號(hào)用8個(gè)比特來(lái)表示 64QAM的符號(hào)率在8MHz最高可以達(dá)到6 89MBps 那么最高數(shù)據(jù)傳輸速率為6 89 6 41 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(tái) 2 4QAM調(diào)制器 88 調(diào)制方式CNR門(mén)限傳輸速率64QAM25 538 4128QAM29 543256QAM33 549 8MHz帶寬可傳輸?shù)拇a率和節(jié)目數(shù)量 視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG 2壓縮碼率 Mb s 865464QAM最多節(jié)目數(shù)4678128QAM最多節(jié)目數(shù)57810256QAM最多節(jié)目數(shù)68912 89 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 2 4 2安裝調(diào)試首先把復(fù)用器 獨(dú)立加擾器的輸出接口連接到QAM調(diào)制器的輸入接口 或者把來(lái)自網(wǎng)絡(luò)適配器的ASI輸出接口連接到QAM調(diào)制器的輸入接口 對(duì)輸入的TS碼流進(jìn)行檢測(cè) QAM調(diào)制器如果有輸入碼流檢測(cè)功能 則需記錄輸入TS碼流的數(shù)據(jù)速率 如果超出了當(dāng)前調(diào)制的最大碼率 則需設(shè)置更大的符號(hào)率或高階的調(diào)制方式 或者降低輸入碼率的速率 QAM調(diào)制器如果沒(méi)有檢測(cè)功能 則需用碼流分析儀進(jìn)行檢測(cè) 90 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 通過(guò)QAM調(diào)制器的主菜單設(shè)置接口 輸入接口同復(fù)用器或獨(dú)立加擾器相對(duì)應(yīng) 把ASI或者SPI等接口設(shè)置為開(kāi)啟狀態(tài) 設(shè)置QAM調(diào)制器的頻率數(shù)字電視信號(hào)在在采用QAM調(diào)制時(shí)即調(diào)幅又調(diào)相 并且抑制載波 另外伴音和圖象信號(hào)被復(fù)用到一起 因此在數(shù)字電視頻道中沒(méi)有圖象載波和伴音載波 因此在設(shè)置QAM調(diào)制器的頻率時(shí)應(yīng)把頻率設(shè)定在該頻道的中心頻率處 91 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 設(shè)置QAM調(diào)制器的符號(hào)率 通過(guò)QAM調(diào)制器的主菜單進(jìn)入符號(hào)率設(shè)置的子菜單 按照系統(tǒng)的要求或者DVB C的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置成需要的符號(hào)率 典型設(shè)置為6 875Mbps 設(shè)置QAM調(diào)制器的調(diào)制方式QAM調(diào)制器的一般有16QAM 64QAM 256QAM等幾種調(diào)制方式 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求和系統(tǒng)的需要設(shè)置合適的調(diào)制方式 調(diào)制方式階次越高 對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求越高 如果網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量達(dá)不到要求 即載噪比偏低 只能使用低階的調(diào)制方式 否則會(huì)造成誤碼率升高 一般的有線電視網(wǎng)絡(luò)里面 都設(shè)置到64QAM 92 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 設(shè)置QAM調(diào)制器輸出傳送包的長(zhǎng)度 188或204 設(shè)置QAM調(diào)制器的輸出射頻電平 一般情況下比模擬的低10個(gè)dB左右 用QAM分析儀測(cè)試輸出口信號(hào)的MER值 典型值應(yīng)該大于32dB 64QAM 用QAM分析儀測(cè)試輸出口信號(hào)的C N值 應(yīng)大于40dB 93 2 4 3QAM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 既調(diào)幅又調(diào)相 QAM是將調(diào)制符號(hào)調(diào)制到一對(duì)正交載波上 是二維調(diào)制技術(shù) 輸入的串行數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)串 并變換器分成兩路 雙比特流b1b2和b3b4 把四種數(shù)據(jù)組合 00 01 11 10 變換成四種模擬信號(hào)電平 3 1 1 3 上 下支路的模擬輸出分別調(diào)制載波信號(hào)sin ctc和cos ct 然后通過(guò)加法器使兩個(gè)已調(diào)波相加 得到合成的調(diào)相波信號(hào)16QAM輸出 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 94 2 4 3QAM調(diào)制器結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 95 2 4 3QAM星座圖 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 96 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 97 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 不同調(diào)制方式的性能比較比較標(biāo)準(zhǔn)為了比較不同的調(diào)制方案 可用如下兩個(gè)基本的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述 頻譜利用率 指每單位調(diào)制帶寬所能傳送的比特?cái)?shù) b s Hz 每比特能量 是指在規(guī)定傳送準(zhǔn)確度下的每比特能量 對(duì)有線電視來(lái)講 頻譜利用率說(shuō)明在有限帶寬內(nèi)可容納多少數(shù)字電視信號(hào) 每比特能量則表明系統(tǒng)需要多高的信噪比 此外 還要考慮諸如成本和復(fù)雜性等其他重要特性 98 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 頻譜利用率 指每秒每赫茲傳送比特?cái)?shù) 頻譜利用率由比特率 每個(gè)符號(hào)比特?cái)?shù)乘以每秒符號(hào)數(shù) 除以調(diào)制帶寬 是調(diào)制器和檢波器中濾波器的函數(shù) 來(lái)確定 二進(jìn)制BPSK的頻譜利用率為1 b s Hz 采用正交調(diào)制 不需要增加帶寬 可使QPSK的頻譜效率增加為BPSK的二倍 MPSK和MQAM 其每字符的大小q 即比特?cái)?shù) 為 q Log2M bit 其頻譜利用率為qbps Hz例如QPSK 相當(dāng)于4PSK 其q 2 頻譜利用率為2 b s Hz 64QAM q 6 頻譜效率為6 b s Hz 99 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 每比特能量 數(shù)字傳送準(zhǔn)確度通常用誤碼率 BER 來(lái)衡量 它表明一個(gè)錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率 以10的負(fù)冪表示 如BER 1 10 9是指產(chǎn)生一個(gè)碼位錯(cuò)誤的概率為1 109 每比特能量越大 數(shù)字信號(hào)的信噪比越大 當(dāng)噪聲恒定時(shí) 則BER越小 如果噪聲恒定 每比特能量越高越能改善誤碼率 因?yàn)?此時(shí)各星座點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn) 所以 在給定信號(hào)功率和噪聲功率的情況下 星座點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)的調(diào)制方式BER性能就越好 若要達(dá)到QPSK的各狀態(tài)的分離程度 16QAM就需要更大的信號(hào)幅度 16QAM的高頻譜利用率是以提高信號(hào)功率為代價(jià)得到的 從星座圖可以看到這種關(guān)系 如圖所示的QPSK星座圖 這是示波器上顯示的對(duì)應(yīng)于相位的信號(hào)幅度的點(diǎn)的積累 理論上應(yīng)是四個(gè)清晰的點(diǎn) 實(shí)際看到的是四個(gè)模糊的點(diǎn)的軌跡 這表明信道中有噪聲存在 比較圖 a 和 b 可見(jiàn)點(diǎn)的位置出現(xiàn)隨機(jī)偏差 可理解為判決電路產(chǎn)生的誤判 因噪聲脈沖使一個(gè)狀態(tài)與另一個(gè)狀態(tài)很接近 減小誤判的方法是增加信號(hào)強(qiáng)度 不能同時(shí)增加噪聲功率 101 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 2 4 4利用星座圖分析故障 1 理想星座圖符號(hào)點(diǎn)均在決策邊框內(nèi)的中心點(diǎn) 說(shuō)明有良好的相位噪聲 熱噪聲等 因此MER值好 102 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 4QAM調(diào)制器 2 熱噪聲引起的損傷現(xiàn)象 符號(hào)點(diǎn)隨機(jī)的向外擴(kuò)展 相對(duì)于中心點(diǎn) 103 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 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(gè)邊角的符號(hào)向內(nèi)旋轉(zhuǎn) 使方形的星座圖變?yōu)閳A 104 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 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(hào)云的中心被掏空 形成圓串 105 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 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 106 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 5加擾器 2 5 1功能加擾是為了保證傳輸安全而對(duì)業(yè)務(wù)碼流進(jìn)行的特殊處理 通常在廣播前端的條件接收系統(tǒng)控制下改變或控制被傳送業(yè)務(wù)碼流的某些特性 使得未經(jīng)授權(quán)的接收者不能得到正確的業(yè)務(wù)碼流 加擾器可以置于復(fù)用器中 也可以獨(dú)立于復(fù)用器之外 一般稱之為獨(dú)立加擾器 獨(dú)立數(shù)字加擾器是DVB廣播系統(tǒng)中一種重要的設(shè)備 一般采用DVB的公用加擾算法 與CA條件接收系統(tǒng)相配合使用 同時(shí)對(duì)多個(gè)頻道的所有節(jié)目或者部分節(jié)目進(jìn)行加密 實(shí)現(xiàn)有條件訪問(wèn) 實(shí)現(xiàn)了數(shù)字電視節(jié)目的有償廣播和收視管理 它的一般功能包括 107 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 5加擾器 對(duì)指定的節(jié)目或基本傳輸流進(jìn)行DVB加擾處理與CA有關(guān)的PSI信息和SI信息在TS流中插入EMM 授權(quán)管理信息 和ECM 授權(quán)控制信息 的數(shù)據(jù)流生成加擾控制字 108 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 5加擾器 2 5 2設(shè)備選型輸入接口 109 數(shù)字電視前端硬件平臺(tái) 2 5加擾器 輸出接口 110 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 111 112 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 1 四級(jí)傳輸網(wǎng)國(guó)家干線網(wǎng) 北京到各省會(huì)城市環(huán)網(wǎng) 網(wǎng)狀網(wǎng) 支線網(wǎng)SDH DWDM 2 5Gb s 4 8 16 32波分復(fù)用 省干線網(wǎng) 省會(huì)到地市 縣 環(huán)網(wǎng) 支線網(wǎng)SDH2 5Gb s地市 縣干線網(wǎng)SDH2 5Gb s622Mb s或光纖射頻副載調(diào)制接入網(wǎng) HFC網(wǎng) 750 860MHz 113 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 114 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 2 SDH與HFC網(wǎng)絡(luò)的接口1 數(shù)字電視信號(hào)如何進(jìn)入SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸 數(shù)字電視信號(hào)的MPEG 2幀格式通過(guò)映射 封裝到SDH的物理幀 通過(guò)SDH的DS3接口進(jìn)入SDH網(wǎng)傳輸 一個(gè)DS3信道可容納6 7套SDTV節(jié)目 2 SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字電視信號(hào)如何進(jìn)入HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸 SDH信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)字電視前端 由數(shù)字電視前端的DS3網(wǎng)絡(luò)適配器將SDH物理幀中的數(shù)字電視MPEG 2數(shù)據(jù)幀提取出來(lái) 形成ASI碼流從DS3網(wǎng)絡(luò)適配器的ASI端口輸出 輸出的ASI碼流進(jìn)入數(shù)字電視前端 經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和QAM調(diào)制后 由光發(fā)射機(jī)發(fā)射進(jìn)入HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸 115 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 3 地市 縣有線數(shù)字電視傳輸方式1 通過(guò)SDH網(wǎng)傳輸2 有線數(shù)字電視載波傳輸方式3 二者比較傳輸方式SDH系統(tǒng)64QAM 載波傳輸系統(tǒng)占用信道45Mb s DS3 8MHz帶寬 6套SDTV 縣前端DS3適配器 碼流復(fù)用器不需增加設(shè)備需要設(shè)備64QAM調(diào)制器傳輸距離無(wú)限制200Km價(jià)格高低 116 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) a 主前端 主中心 一級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡b 主前端 主中心 一級(jí)光網(wǎng) 分前端 分中心 二級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡c 主前端 主中心 一級(jí)光網(wǎng) 分前端 分中心 二級(jí)光網(wǎng) 三級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡 117 有線數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò) 如果考慮到光網(wǎng)的傳輸光波長(zhǎng)有1310 1550nm兩個(gè)波段 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)將演變成6種 a 主前端 主中心 1310nm一級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡b 主前端 主中心 1550nm一級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡c 主前端 主中心 1310nm一級(jí)光網(wǎng) 分前端 分中心 1310nm二級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡d 主前端 主中心 1550nm一級(jí)光網(wǎng) 分前端 分中心 1550nm二級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡e 主前端 主中心 1550nm一級(jí)光網(wǎng) 分前端 分中心 1550nm二級(jí)光網(wǎng) 1310nm三級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡f 主前端 主中心 1550nm一級(jí)光網(wǎng) 分前端 分中心 1550nm二級(jí)光網(wǎng) 1550nm三級(jí)光網(wǎng) 同軸分配網(wǎng) 雙絞線網(wǎng) CM STB 網(wǎng)卡 118 數(shù)字基帶傳輸 SDH 采用SDH系統(tǒng) 一個(gè)DS3信道可傳7套SDTV MPEG2編碼器 衛(wèi)星接收機(jī) SDH網(wǎng)絡(luò)適配器 復(fù)