數(shù)字電視系統(tǒng)原理與應用培訓講義課件

數(shù)字電視系統(tǒng)原理與應用?數(shù)字電視系統(tǒng)原理與應用?1

第一部分數(shù)字電視基礎(chǔ)知識第二部分數(shù)字電視前端系統(tǒng)第三部分有線數(shù)字電視主要技術(shù)指標

講義提綱?講義提綱?2

一、數(shù)字電視基礎(chǔ)知識

1.1數(shù)字電視系統(tǒng)基本構(gòu)成模擬電視信號輸入→模數(shù)轉(zhuǎn)換→信源編碼→信道編碼→信道→信道解碼→信源解碼→數(shù)模轉(zhuǎn)化→模擬顯示?一、數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?31.2信道與帶寬信道：傳輸信息的通路稱為信道，可以分為兩種：傳輸模擬信號的稱為模擬信道，傳輸數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.2信道與帶寬數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?4帶寬：信道所能傳送信號的頻率寬度，稱為帶寬。數(shù)字信號本身頻譜的寬度，決定了傳輸信道的最小頻道寬度。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?帶寬：信道所能傳送信號的頻率寬度，稱數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?51.3數(shù)據(jù)傳輸速率比特率：是指二進制數(shù)碼流的信息傳輸速率，單位是：bit/s簡寫b/s或bps，它表示每秒傳輸多少個二進制元素（每一個二進制的元素稱為比特）。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.3數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?6波特率：也就是符號率，是針對模擬數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，調(diào)制解調(diào)器輸出的調(diào)制信號每秒鐘載波調(diào)制狀態(tài)改變的數(shù)值，單位是s/s，稱為波特(baud)率。比特率與波特率關(guān)系式：R=Blog2N（b/s）R是比特率，B是波特率，N是n比特符號數(shù)。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?波特率：也就是符號率，是針對模擬數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，調(diào)制解調(diào)71.4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：把量化后的信號按照一定的對應關(guān)系轉(zhuǎn)變成一系列數(shù)字編碼脈沖的過程。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.4模擬信號的數(shù)字化數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?8模數(shù)轉(zhuǎn)化一般過程：模擬電視信號→取樣→量化→編碼→數(shù)字電視信號數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?模數(shù)轉(zhuǎn)化一般過程：數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?9數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?10數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?111.5信源編碼壓縮過程：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。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.5信源編碼數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?12電視信號的冗余性表現(xiàn)在以下方面：空間相關(guān)冗余時間相關(guān)冗余數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?電視信號的冗余性表現(xiàn)在以下方面：數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?131.6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；比如：QPSK、QAM數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.6調(diào)制傳輸數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?141.7數(shù)字電視的幾種分類傳輸分類：數(shù)字衛(wèi)星電視、數(shù)字有線電視、數(shù)字地面廣播電視。清晰度分類：標準清晰度數(shù)字電視（SDTV）、高清晰度數(shù)字電視（HDTV）。

數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.7數(shù)字電視的幾種分類數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?15

二、數(shù)字電視前端系統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng)信號原理圖

?二、數(shù)字電視前端系統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng)信號原理圖?16

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

縣公司數(shù)字電視前端系統(tǒng)示意圖

?數(shù)字電視前端系統(tǒng)縣公司數(shù)字電視前端系統(tǒng)示意圖?172.2主要設(shè)備原理與應用編碼器：作用是將原始節(jié)目的圖像和聲音信號經(jīng)過編碼壓縮成符合系統(tǒng)要求的數(shù)字信號，主要有兩種應用分別是：CVBS(模擬音視頻信號)經(jīng)編碼生成MPEG-2ASI/TS信號SDI(數(shù)字分量串行接口)經(jīng)編碼生成MPEG-2ASI/TS信號

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?2.2主要設(shè)備原理與應用數(shù)字電視前端系統(tǒng)?18

復用器：將多路節(jié)目的TS流復用成一路TS流，使得多路節(jié)目在一個頻道中傳輸。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?復用器：將多路節(jié)目的TS流復用成一路TS流，使得多路節(jié)19復用器工程實踐中的應用：將多個單節(jié)目TS流復用成一路TS流在復用的過程中，插入PSI信息和SI信息，重新組合，并且重新分配PID值。作為接收端的解復用和再復用

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?復用器工程實踐中的應用：數(shù)字電視前端系統(tǒng)?20復用器的容量計算：舉例：64QAM的符號率在8MHz最高可以達到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)字電視前端系統(tǒng)

?復用器的容量計算：數(shù)字電視前端系統(tǒng)?21一路節(jié)目TS流為4Mbps，預留保護帶寬，復用后的一個傳輸流的數(shù)據(jù)傳輸速率一般不超過35Mbps，那么在以上條件下一個流最多可以復用8套節(jié)目

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?一路節(jié)目TS流為4Mbps，預留保護帶寬，數(shù)字電視前端22QAM調(diào)制器QAM（QuadratureAmplitudeModulation）正交幅度調(diào)制，數(shù)字調(diào)制器接收來自編碼器、復用器、DVB網(wǎng)關(guān)、視頻服務器等設(shè)備的TS流，進行RS編碼、卷積編碼和QAM數(shù)字調(diào)制，輸出的射頻信號可以在有線電視網(wǎng)上傳送。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?QAM調(diào)制器數(shù)字電視前端系統(tǒng)?2364QAM調(diào)制星座圖

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?64QAM調(diào)制星座圖數(shù)字電視前端系統(tǒng)?24三、數(shù)字電視主要技術(shù)指標3.1數(shù)字信號電平定義：在有效帶寬內(nèi)所選射頻或中頻信號的均方根值(RMS)功率。注釋：均方根值，也稱有效值，計算方法是先平方、再平均、然后開方。QAM調(diào)制的數(shù)字電視信號，在整個帶寬內(nèi)是平頂?shù)?，無峰值。QAM數(shù)字頻道的電平是用被測頻道信號的平均功率來表達的，稱為數(shù)字頻道平均功率。

?三、數(shù)字電視主要技術(shù)指標3.1數(shù)字信號電平?253.2調(diào)制誤差率MER為了對接收到的信號做單一的“品質(zhì)因數(shù)”分析，定義符號誤差矢量幅度的平方和與理想符號矢量幅度的平方和之比的分貝值為調(diào)制誤差率（MER）。數(shù)字電視主要技術(shù)指標?3.2調(diào)制誤差率MER數(shù)字電視主要技術(shù)指標?26

調(diào)制誤差示意圖

調(diào)制誤差實際傳輸?shù)男盘枖?shù)字電視主要技術(shù)指標?調(diào)制誤差示意圖調(diào)制誤差實27在數(shù)字調(diào)制信號中，突發(fā)脈沖、各種失真對信號造成的損傷和噪聲十分相似。如果系統(tǒng)的MER減小，信號受到的損傷變大，出現(xiàn)誤碼的概率增加。數(shù)字前端系統(tǒng)輸出口MER≥36dB，分配網(wǎng)MER≥35dB，用戶端MER≥30dB數(shù)字電視主要技術(shù)指標?在數(shù)字調(diào)制信號中，突發(fā)脈沖、各種失真對信號造成的損傷和噪聲十28數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖1較理想的MER星座圖

圖2、熱噪聲引起的損傷

MER≥35dB

MER＜25dB

?數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖1較理想的MER星座圖圖2、熱噪29數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖3、相干干擾

圖4、相位噪聲損傷

MER＜30dB

MER＜30dB

?數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖3、相干干擾圖4、相位噪聲損傷ME303.3誤碼率BER誤碼率是衡量數(shù)字傳輸系統(tǒng)質(zhì)量的基本指標，定義為錯誤比特數(shù)與傳輸總比特數(shù)之比。通過前向糾錯技術(shù)，可以在實際誤碼率10-4的情況下，獲得的10-10相對誤碼率，一般規(guī)定BER=10-4是數(shù)字有線接收機的門限值。數(shù)字電視主要技術(shù)指標?3.3誤碼率BER數(shù)字電視主要技術(shù)指標?31前向糾錯(ForwardErrorCorrection簡稱FEC)，是提高數(shù)據(jù)通訊準確度的方法。在單向通訊信道中，一旦錯誤被發(fā)現(xiàn)，其接收器無法請求傳輸。FEC是利用數(shù)據(jù)進行傳輸冗長信息的方法，當傳輸中出現(xiàn)錯誤，接收器將重建數(shù)據(jù)。數(shù)字電視主要技術(shù)指標?前向糾錯(ForwardErrorCorrection簡32FEC：3/4在一個TS流中,只有3/4的內(nèi)容是裝有節(jié)目內(nèi)容的PES流,而另外的1/4內(nèi)容,則是用來保護數(shù)據(jù)流不發(fā)生變異的糾錯碼。

數(shù)字電視主要技術(shù)指標?FEC：3/4數(shù)字電視主要技術(shù)指標?333.4載噪比載噪比C/N指已調(diào)制信號的平均功率與噪聲的平均功率之比，載噪比中的已調(diào)制信號的功率包括了傳輸信號的功率和調(diào)制載波的功率。

數(shù)字電視主要技術(shù)指標?3.4載噪比數(shù)字電視主要技術(shù)指標?34

謝謝！??35踏實，奮斗，堅持，專業(yè)，努力成就未來。12月-2212月-22Thursday,December29,2022弄虛作假要不得，踏實肯干第一名。12:26:5712:26:5712:2612/29/202212:26:57PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2212:26:5712:26Dec-2229-Dec-22重于泰山，輕于鴻毛。12:26:5712:26:5712:26Thursday,December29,2022不可麻痹大意，要防微杜漸。12月-2212月-2212:26:5712:26:57December29,2022加強自身建設(shè)，增強個人的休養(yǎng)。2022年12月29日12:26下午12月-2212月-22追求卓越，讓自己更好，向上而生。29十二月202212:26:57下午12:26:5712月-22嚴格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。十二月2212:26下午12月-2212:26December29,2022重規(guī)矩，嚴要求，少危險。2022/12/2912:26:5712:26:5729December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。12:26:57下午12:26下午12:26:5712月-22每天都是美好的一天，新的一天開啟。12月-2212月-2212:2612:26:5712:26:57Dec-22務實，奮斗，成就，成功。2022/12/2912:26:57Thursday,December29,2022抓住每一次機會不能輕易流失，這樣我們才能真正強大。12月-222022/12/2912:26:5712月-22謝謝大家！踏實，奮斗，堅持，專業(yè)，努力成就未來。12月-2212月-236數(shù)字電視系統(tǒng)原理與應用?數(shù)字電視系統(tǒng)原理與應用?37

第一部分數(shù)字電視基礎(chǔ)知識第二部分數(shù)字電視前端系統(tǒng)第三部分有線數(shù)字電視主要技術(shù)指標

講義提綱?講義提綱?38

一、數(shù)字電視基礎(chǔ)知識

1.1數(shù)字電視系統(tǒng)基本構(gòu)成模擬電視信號輸入→模數(shù)轉(zhuǎn)換→信源編碼→信道編碼→信道→信道解碼→信源解碼→數(shù)模轉(zhuǎn)化→模擬顯示?一、數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?391.2信道與帶寬信道：傳輸信息的通路稱為信道，可以分為兩種：傳輸模擬信號的稱為模擬信道，傳輸數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.2信道與帶寬數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?40帶寬：信道所能傳送信號的頻率寬度，稱為帶寬。數(shù)字信號本身頻譜的寬度，決定了傳輸信道的最小頻道寬度。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?帶寬：信道所能傳送信號的頻率寬度，稱數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?411.3數(shù)據(jù)傳輸速率比特率：是指二進制數(shù)碼流的信息傳輸速率，單位是：bit/s簡寫b/s或bps，它表示每秒傳輸多少個二進制元素（每一個二進制的元素稱為比特）。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.3數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?42波特率：也就是符號率，是針對模擬數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，調(diào)制解調(diào)器輸出的調(diào)制信號每秒鐘載波調(diào)制狀態(tài)改變的數(shù)值，單位是s/s，稱為波特(baud)率。比特率與波特率關(guān)系式：R=Blog2N（b/s）R是比特率，B是波特率，N是n比特符號數(shù)。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?波特率：也就是符號率，是針對模擬數(shù)據(jù)信號傳輸過程中，調(diào)制解調(diào)431.4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：把量化后的信號按照一定的對應關(guān)系轉(zhuǎn)變成一系列數(shù)字編碼脈沖的過程。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.4模擬信號的數(shù)字化數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?44模數(shù)轉(zhuǎn)化一般過程：模擬電視信號→取樣→量化→編碼→數(shù)字電視信號數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?模數(shù)轉(zhuǎn)化一般過程：數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?45數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?46數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?471.5信源編碼壓縮過程：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。數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.5信源編碼數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?48電視信號的冗余性表現(xiàn)在以下方面：空間相關(guān)冗余時間相關(guān)冗余數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?電視信號的冗余性表現(xiàn)在以下方面：數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?491.6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；比如：QPSK、QAM數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.6調(diào)制傳輸數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?501.7數(shù)字電視的幾種分類傳輸分類：數(shù)字衛(wèi)星電視、數(shù)字有線電視、數(shù)字地面廣播電視。清晰度分類：標準清晰度數(shù)字電視（SDTV）、高清晰度數(shù)字電視（HDTV）。

數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?1.7數(shù)字電視的幾種分類數(shù)字電視基礎(chǔ)知識?51

二、數(shù)字電視前端系統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng)信號原理圖

?二、數(shù)字電視前端系統(tǒng)數(shù)字電視系統(tǒng)信號原理圖?52

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

縣公司數(shù)字電視前端系統(tǒng)示意圖

?數(shù)字電視前端系統(tǒng)縣公司數(shù)字電視前端系統(tǒng)示意圖?532.2主要設(shè)備原理與應用編碼器：作用是將原始節(jié)目的圖像和聲音信號經(jīng)過編碼壓縮成符合系統(tǒng)要求的數(shù)字信號，主要有兩種應用分別是：CVBS(模擬音視頻信號)經(jīng)編碼生成MPEG-2ASI/TS信號SDI(數(shù)字分量串行接口)經(jīng)編碼生成MPEG-2ASI/TS信號

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?2.2主要設(shè)備原理與應用數(shù)字電視前端系統(tǒng)?54

復用器：將多路節(jié)目的TS流復用成一路TS流，使得多路節(jié)目在一個頻道中傳輸。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?復用器：將多路節(jié)目的TS流復用成一路TS流，使得多路節(jié)55復用器工程實踐中的應用：將多個單節(jié)目TS流復用成一路TS流在復用的過程中，插入PSI信息和SI信息，重新組合，并且重新分配PID值。作為接收端的解復用和再復用

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?復用器工程實踐中的應用：數(shù)字電視前端系統(tǒng)?56復用器的容量計算：舉例：64QAM的符號率在8MHz最高可以達到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)字電視前端系統(tǒng)

?復用器的容量計算：數(shù)字電視前端系統(tǒng)?57一路節(jié)目TS流為4Mbps，預留保護帶寬，復用后的一個傳輸流的數(shù)據(jù)傳輸速率一般不超過35Mbps，那么在以上條件下一個流最多可以復用8套節(jié)目

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?一路節(jié)目TS流為4Mbps，預留保護帶寬，數(shù)字電視前端58QAM調(diào)制器QAM（QuadratureAmplitudeModulation）正交幅度調(diào)制，數(shù)字調(diào)制器接收來自編碼器、復用器、DVB網(wǎng)關(guān)、視頻服務器等設(shè)備的TS流，進行RS編碼、卷積編碼和QAM數(shù)字調(diào)制，輸出的射頻信號可以在有線電視網(wǎng)上傳送。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?QAM調(diào)制器數(shù)字電視前端系統(tǒng)?5964QAM調(diào)制星座圖

數(shù)字電視前端系統(tǒng)

?64QAM調(diào)制星座圖數(shù)字電視前端系統(tǒng)?60三、數(shù)字電視主要技術(shù)指標3.1數(shù)字信號電平定義：在有效帶寬內(nèi)所選射頻或中頻信號的均方根值(RMS)功率。注釋：均方根值，也稱有效值，計算方法是先平方、再平均、然后開方。QAM調(diào)制的數(shù)字電視信號，在整個帶寬內(nèi)是平頂?shù)?，無峰值。QAM數(shù)字頻道的電平是用被測頻道信號的平均功率來表達的，稱為數(shù)字頻道平均功率。

?三、數(shù)字電視主要技術(shù)指標3.1數(shù)字信號電平?613.2調(diào)制誤差率MER為了對接收到的信號做單一的“品質(zhì)因數(shù)”分析，定義符號誤差矢量幅度的平方和與理想符號矢量幅度的平方和之比的分貝值為調(diào)制誤差率（MER）。數(shù)字電視主要技術(shù)指標?3.2調(diào)制誤差率MER數(shù)字電視主要技術(shù)指標?62

調(diào)制誤差示意圖

調(diào)制誤差實際傳輸?shù)男盘枖?shù)字電視主要技術(shù)指標?調(diào)制誤差示意圖調(diào)制誤差實63在數(shù)字調(diào)制信號中，突發(fā)脈沖、各種失真對信號造成的損傷和噪聲十分相似。如果系統(tǒng)的MER減小，信號受到的損傷變大，出現(xiàn)誤碼的概率增加。數(shù)字前端系統(tǒng)輸出口MER≥36dB，分配網(wǎng)MER≥35dB，用戶端MER≥30dB數(shù)字電視主要技術(shù)指標?在數(shù)字調(diào)制信號中，突發(fā)脈沖、各種失真對信號造成的損傷和噪聲十64數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖1較理想的MER星座圖

圖2、熱噪聲引起的損傷

MER≥35dB

MER＜25dB

?數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖1較理想的MER星座圖圖2、熱噪65數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖3、相干干擾

圖4、相位噪聲損傷

MER＜30dB

MER＜30dB

?數(shù)字電視主要技術(shù)指標圖3、相干干擾圖4、相位噪聲損傷ME663.3誤碼率BER誤碼率是衡量數(shù)字傳輸系統(tǒng)質(zhì)量的基本指標，定義為錯誤比特數(shù)與傳輸總比特數(shù)之比。通過前向糾錯技術(shù)，可以在實際誤碼率10-4的情況下，獲得的10-10相對誤碼率，一般規(guī)定BER=10-4是數(shù)字有線接收機的門限值。數(shù)字電視主要技術(shù)指標?3.3誤碼率BER數(shù)字電視主要技術(shù)指標?67前向糾錯(ForwardErrorCorrection簡稱FEC)，是提高數(shù)據(jù)通訊準確度的方法。在單向通訊信道中，一旦錯誤被發(fā)現(xiàn)，其接收器無法請求傳輸。FEC是利用數(shù)據(jù)進行傳輸冗長信息的方法，當傳輸中出現(xiàn)錯誤，接收器將重建數(shù)據(jù)。數(shù)字電視主要技術(shù)指標?前向糾錯(ForwardErrorCorrection簡68FEC：3/4在一個TS流中,只有3/4的內(nèi)容是裝有節(jié)目內(nèi)容的PES流,而另外的1/4內(nèi)容,則是用來保護數(shù)據(jù)流不發(fā)生變異的糾錯碼。

數(shù)字電視主要技術(shù)指標?FEC：3/4數(shù)字電視主要技術(shù)指標?693.4載噪比載噪比C/N指已調(diào)制信號的平均功率與噪聲的平均功率之比，載噪比中的已調(diào)制信號的功率包括了傳輸信號的功率和調(diào)制載波的功