家電行業(yè)-數(shù)字電視基礎(chǔ)知識及前端介紹

數(shù)字電視根底知識及前端介紹

一數(shù)字電視根底知識二數(shù)字電視前端根本概況三本地線路傳輸量的變化：數(shù)字電視帶來最直接而且最先感受到的就是節(jié)目內(nèi)容的增加。在一個8MHz帶寬的模擬頻道內(nèi)原來只能傳送一個普通的模擬電視節(jié)目，采用數(shù)字電視技術(shù)后在原來一個模擬頻道內(nèi)可傳送DVD（數(shù)字視頻光碟）質(zhì)量的節(jié)目5至6個，高清晰度電視（HDTV）質(zhì)量的節(jié)目1個或2個。（隨著編碼技術(shù)的提高，傳送數(shù)量還會進一步提高）質(zhì)的變化：用戶不光能看電視，還能聽播送，查看大量的信息資訊效勞。清晰度高，音頻效果更好，抗干擾能力更強方式的改變：雙向數(shù)字電視具有交互功能，觀眾可以根據(jù)節(jié)目菜單自主點播電視節(jié)目，享受豐富多彩的增值業(yè)務(wù)一數(shù)字電視根底知識1.1什么是數(shù)字電視？

數(shù)字電視是相對于模擬電視而言的。我們知道，電視——就是實時向遠處傳送可視的活動圖像。具體的方法，是先把光的圖像變成與其對應(yīng)的電信號，利用電信號可以傳得遠的特點，實現(xiàn)向遠處傳送的目的。

（一）什么叫模擬電視？自然界的實際景物圖象千差萬異，無論從亮度層次上，色彩種類上，都是極豐富的。用電信號表示它，一定是一個可以取任意值的連續(xù)變化的電量。我們把這樣直接與自然界實際圖象對應(yīng)的，連續(xù)變化的電信號稱為模擬信號，就是模擬實際，與實際一樣。用這種方式傳送電視就是模擬電視。

（二）什么是數(shù)字電視？先從用離散值代表模擬量談起。舉個例子，人的腳在一定尺度內(nèi)，其長短分布是無限多個的，數(shù)值上是連續(xù)的。就是多長的都有，這好比模擬量。但實際在工廠生產(chǎn)鞋的時候，并不是這樣，而是僅使用一定數(shù)量的號碼，就適應(yīng)了整個人群不同尺寸的腳。只要選擇靠近的某些號碼，就可以穿。這些尺寸不連續(xù)的號碼，把連續(xù)的腳長“離散化”了，就是用離散量表示連續(xù)量，這種用離散量表示連續(xù)量的做法叫模擬量的數(shù)字化。數(shù)字電視，就是設(shè)想用離散的電量表示連續(xù)的電量，在電視信號的產(chǎn)生、傳輸、接收各個環(huán)節(jié)上，都使用離散數(shù)字來表示、處理。也就是說，數(shù)字電視是信源、信道、信宿三個環(huán)節(jié)上全面數(shù)字化的電視系統(tǒng)。信源指節(jié)目的產(chǎn)生：攝、錄、編；信道指傳輸；信宿指接收、顯示。

1.2數(shù)字電視由五個環(huán)節(jié)組成1、信源編碼：就是把原始的模擬電視信號用數(shù)字編碼來表示，也稱為數(shù)字化、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）。然后，進行壓縮。數(shù)字電視信號源有三項：視頻數(shù)據(jù)流、音頻數(shù)據(jù)流和輔助數(shù)據(jù)流。輔助數(shù)據(jù)流包括管理數(shù)據(jù)、有條件接收數(shù)據(jù)以及與節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。

2、復(fù)用：就是把上述三項數(shù)據(jù)流合成一路。采用以“包”為單位的時分復(fù)用方式。首先把上面說的三項數(shù)據(jù)流分割成一定長度的包（也稱分組），在“包”的頭部加上標識，作為區(qū)分是

屬于哪個流的標志，以便在接收時把它們區(qū)別開。然后把它們合流為單一的復(fù)用流。一個視頻數(shù)據(jù)流、一個音頻數(shù)據(jù)流、一個輔助數(shù)據(jù)流合成一套節(jié)目流。此后，多套節(jié)目流再合成為傳輸流。

3、信道編碼和調(diào)制：上述數(shù)據(jù)流不適于在傳輸通道中傳輸。為了使信號適配于傳輸信道，減少傳輸過程的過失，還需要對數(shù)據(jù)流進行必要的處理（再編碼），這種做法叫信道適配，也稱為信道編碼。它的作用主要是負責(zé)誤碼的檢錯和糾錯。調(diào)制的作用是把基帶數(shù)據(jù)流搬移到高頻載波上去，把基帶信號變成頻帶信號。使之可以在頻分復(fù)用的模擬信道中

4、傳輸信道：有HFC、數(shù)字干線、衛(wèi)星、無線、存儲介質(zhì)等。

5、接收機：就是機頂盒，實現(xiàn)上述四項環(huán)節(jié)的逆過程，把從信道上接收的數(shù)據(jù)流復(fù)原成原始的模擬電視信號。1.3數(shù)字電視與模擬電視的技術(shù)比較模擬電視數(shù)字電視描述采用模擬信號傳輸電視圖像、伴音、附加功能等信號采用數(shù)字信號傳輸電視圖像、伴音、附加功能等信號信源編/解碼因為信號數(shù)據(jù)量不大。所以不存在信息編碼壓縮問題電視信號數(shù)字化后，其信號的數(shù)據(jù)傳輸率很高。須具有良好的數(shù)據(jù)編碼壓縮技術(shù)復(fù)用無復(fù)用器，視頻、音頻信號分別傳輸將編碼后的視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)信號分別打包后復(fù)合成單路串行的比特流信源編/解碼調(diào)制解調(diào)調(diào)制方式一般采用調(diào)頻或調(diào)幅有壓縮及復(fù)用，通過糾錯、均衡來提高信號抗干擾能力，采用QAM調(diào)制方式。且隨著調(diào)制方法技術(shù)的改進。傳輸效率會進一步提高特點信號數(shù)據(jù)量少，技術(shù)成熟，價格廉價信號不易在傳輸中失真，清晰度高，占用頻帶窄。數(shù)字電視信號可方便地在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸，與計算機有良好的接口數(shù)字電視的特點。

與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下特點：

⑴數(shù)字信號傳輸噪聲沒有積累。

我們知道，模擬信號在傳輸?shù)拿總€環(huán)節(jié)，都要參加噪聲，如放大器，每級放大器的噪聲都要加進去，放大后信號大了，C/N(載噪比)低了。數(shù)字信號是一連串的“0”和“1”脈沖序列，在傳輸過程中，侵入的噪聲可以通過再生的方法去除。所謂再生處理，就是收到信號后，不是直接放大，而是重新在有脈沖的位置制作一個形狀完全相同的脈沖，恢復(fù)信號中脈沖的原樣而去除了噪聲。再生是基帶數(shù)字傳輸抗干擾的重要手段。其次，數(shù)字傳輸技術(shù)有非常有效的糾錯方式，如我們使用的R-S糾錯，可以把誤碼率由10E-4改善到10E-12。所以，我們收看數(shù)字有線電視時，主觀感覺最為明顯的是畫面清潔，沒有雜波、雪花。從維修的角度，數(shù)字信號對C/N的要求也比模擬信號寬容。模擬信號C/N=43dB時可以得到4分的收看質(zhì)量。數(shù)字電視C/N=31dB就可以滿意收看。事實上，整個網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字信號的功率電平就是以比模擬電平低10dB來傳輸?shù)摹?/p>

⑵數(shù)字信號的傳輸和處理過程不存在非線性失真。

⑶有較好的收視穩(wěn)定性。模擬電視的收看質(zhì)量的劣化是漸變的，圖像由好到壞有一個過程，令人討厭。數(shù)字電視收看質(zhì)量的劣化有“斷崖效應(yīng)”，只要有圖像，質(zhì)量就是好的，無噪點，穩(wěn)定。信號劣化，就立即馬塞克，沒有過渡。相對于模擬信號，給收看者以穩(wěn)定的感覺。

⑷模擬改數(shù)字以后，極大地釋放了頻率資源。

由于采用壓縮率非常高的MPEG-2壓縮方法，使碼率降低很多，加上采用高效率的調(diào)制方式，可以在一個8Mhz的帶寬里傳送6套以上質(zhì)量到達標準清晰度（SDTV）的節(jié)目。這給有線電視提供更多套節(jié)目，為實現(xiàn)NVOD、VOD提供資源。

⑸可以在現(xiàn)行傳輸體制下傳輸高清晰度電視（HDTV）。

⑹數(shù)字信號容易處理，易于使用大規(guī)模集成電路和微型化，生產(chǎn)時設(shè)備一致性好，無須調(diào)整。容易大量使用軟件，實現(xiàn)智能化操作。

⑺對節(jié)目加擾、加密容易、可靠，保證商業(yè)運作。1.4怎樣實現(xiàn)模擬電視數(shù)字化1.4.1用離散數(shù)字來表示連續(xù)的模擬信號問題。

打個比方：氣溫是逐漸變化的，每時每刻都在變化，因而它是隨時間連續(xù)變化的模擬量。但觀測氣溫不必每分每秒都測量，隔一定時間測一點畫在坐標圖上，連一條線，就表示了氣溫的變化。如果時間間隔適宜，這條線的形狀與連續(xù)不間斷測量的曲線形狀會根本吻合，即，用離散量可以表示連續(xù)的模擬量。這種間隔測量的方式，叫做在連續(xù)變化的模擬量上的取樣。這是把模擬信號數(shù)字化的第一步。1.4.2取樣間隔多大適宜？

首先的原則是能根本如實的代表原來的連續(xù)模擬量。間隔太遠了要漏去重要的信息，比方測氣溫，最高氣溫出現(xiàn)在每天的14：00，取樣間隔太大，偏偏漏掉了14：00，就會發(fā)生大錯。取樣的結(jié)果，僅是把模擬信號進行時間上的離散。樣值的幅度，仍然是模擬取值的，具有連續(xù)的數(shù)值。必須在幅度值上也進行離散處理，才能實現(xiàn)不僅時間上離散，幅度值上也離散。對幅度值的離散，就是把幅度值分成假設(shè)干等級，對不在等級線上的進行舍零取整處理，歸到相鄰的等級上去。這與我們買鞋是一個道理。這樣，連續(xù)的幅度值就用離散化的有限個等級取代了，這個過程叫做量化。

1.4.3量化取多少個等級適宜？

等級多了好，但要付出的代價大。理論和實際都證明，對電視圖象信號，用256個等級就可以了。取樣、量化只是在時間和幅度上把信號的表示做到了離散化，還不是數(shù)字化。數(shù)字化的目的是用“0”和“1”兩個數(shù)字碼表示一切等級、量值。為什么要用“0”和“1”，不用0—9，就是因為“0”和“1”最容易用電量來表示。如，有電壓是“1”，無電壓是‘0“；開關(guān)接通是“1”，開關(guān)斷開是“0’,但“0”和“1”只能表示兩個等級，256個等級怎么辦？使用“0”“1”的排列組成碼就解決了。這有如條碼，條碼只有黑、白兩種條，但它們不同的組合可以編出無數(shù)的碼，可以分別代表多種商品。例如，我們用8位“0”和“1”編成8位碼，00000000、00000001、00000010……..11111111，就有了256=28種不重復(fù)的碼，表示256個量。把量化后的信號，用“0”和“1”組成的碼來表示，叫做編碼。用數(shù)字編碼表示量化的信號，模擬信號才算是真正數(shù)字化了?？偟氖?，模擬數(shù)字化三個過程：取樣、量化和編碼。

1.5壓縮1.5.1壓縮的必要性下面的討論會看到，經(jīng)過取樣、量化、編碼后的電視信號信息量非常大。電視亮度信號的最高頻率是6Mhz，每個色差信號大最高頻率為兩個1.5Mhz。根據(jù)奈奎斯特定理，亮度與色度信號的取樣頻率分別應(yīng)該大于12Mhz和2×3Mhz=6Mhz。量化等級取256，需要8位二進制編碼。這樣，傳送一套電視節(jié)目，所需要的碼率（每秒鐘傳送碼的位數(shù)）為（12+2×3）×8=144Mbit/s。傳送這么高的速率，對我們現(xiàn)在一個頻道8Mhz的帶寬，實在是大得了不得。實際上取樣頻率是13.5Mhz,量化比特數(shù)是10,因而碼率為270Mhz。所以，要想使數(shù)字化節(jié)目真正能付之使用，必須對碼率進行壓縮。這就是數(shù)字電視信號壓縮的必要性。

1.5.2、壓縮的可能性

數(shù)字電視信號之所以可以壓縮，是因為電視信號存在著冗余。首先是空間冗余。就是一幅畫面內(nèi)，各象素之間有很強的相關(guān)性。例如，藍天，不必全部藍天的每一個象素都傳送一次，只傳送一個象素就行，其余的，到接收點全部按第一個復(fù)制。這樣一來就節(jié)約了大量信息，去除了冗余。其次是時間冗余。相鄰兩幀圖像的內(nèi)容也大體相似。我們可以不必每一幀圖像都傳，例如只傳送第一幀、在接收端，第三幀用第一幀預(yù)測產(chǎn)生，第二幀用第一、三兩幀取平均產(chǎn)生，這又可以壓縮碼率。再次，是人的視覺冗余。利用人眼對圖象高頻細節(jié)、色度信號靈敏度低的特點進行壓縮，把人眼本來看不到的信號取消，以節(jié)省碼率。這就是信號壓縮的可能性。

1.5.3、壓縮的方法

壓縮的方法，采用MPEG-2標準。它針對圖像上述幾種冗余的特點，運用運動估值、離散余弦變換（DCT）、自適應(yīng)量化和熵編碼等技術(shù)（實際是一些算法），實現(xiàn)對信號碼率的壓縮。把數(shù)字化后144Mbit/s的碼率壓縮到6Mbit/s，仍然可以保持SDTV的水平。而且壓縮比可變，由VCD到HDTV等級都可以。運動估值是為了消除相鄰幀間的空間冗余。因為相鄰的幀間，圖象大量的數(shù)據(jù)是相同的，不必都全部傳輸，僅傳遞相鄰幀的變化局部就可以了，這樣就可以壓縮了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。離散余弦變換DCT，是將信號由空間域變換到頻域，使信號能量集中到低頻率。自適應(yīng)量化是針對DCT而言，因為人眼的視覺對圖象細節(jié)不敏感，故表示圖象細節(jié)的高頻局部可以壓縮。自適應(yīng)量化就是對DCT變換后的高頻系數(shù)采用粗量化，對低頻系數(shù)細量化。實際上是基于視覺冗余。熵編碼，就是可變字長編碼。給使用概率大的事件分配短字碼，給使用概率小的事件分配長字碼，最大限度的提高編碼效率。1.6數(shù)據(jù)電視的傳輸碼流

模擬電視信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、壓縮后，變成了由二進制脈沖組成的脈沖序列，叫做碼流。

每一套節(jié)目有視頻碼流、音頻碼流，這些與模擬信號一一對應(yīng)的碼流稱為根本流ES。為便于傳輸，實現(xiàn)時分復(fù)用，根本流ES必須“打包”，就是將順序、連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流按一定的時間長度進行分割，分割的小段叫做“包”，因而打包也稱為分組。在每個包前加上包頭，就構(gòu)成了打包的根本流PES。

傳送一套節(jié)目有三種根本碼流：視頻、音頻和相應(yīng)的數(shù)據(jù)流，需要把它們組合到一起，叫做復(fù)用。復(fù)用的方法是時分復(fù)用。上述把同一節(jié)目的三種根本流復(fù)用到一起叫節(jié)目復(fù)用。復(fù)用后，根據(jù)需要可以形成節(jié)目流PS和傳輸流TS。它們分別適用于不同的傳輸環(huán)境。

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)?.7數(shù)字電視信號是怎樣在有線電視HFC網(wǎng)上傳輸?shù)模?/p>

模擬電視連續(xù)的電信號數(shù)字化后，變成了完全由“0”、“1”組成的脈沖串（經(jīng)過MPEG-2編碼形成由MPEG-2包組成的傳輸流）。直接把數(shù)字串在網(wǎng)絡(luò)上傳送，叫做基帶傳輸（未經(jīng)某種處理的數(shù)字信號稱為基帶信號）。它要占用從0開始的無限帶寬。但是我們現(xiàn)在的HFC網(wǎng)絡(luò)，傳輸模擬電視信號是采用AM-VSB（殘留邊帶調(diào)幅）頻分復(fù)用方式傳輸?shù)?。就是說，每套電視節(jié)目先調(diào)制到一個指定的高頻率載波上（采用殘留邊帶調(diào)幅方式），每一個高頻率載運一套節(jié)目，占用不同頻率的載頻，混合送到HFC網(wǎng)絡(luò)上傳輸。節(jié)目是以頻率不同而區(qū)分的，這就是頻分復(fù)用。每套節(jié)目占用的頻帶寬度都是8Mhz。這就是我們目前HFC的規(guī)矩——體制。

數(shù)字化后的基帶，不符合目前HFC的傳輸體制，沒有方法讓數(shù)字電視信號以基帶的形式上網(wǎng)與現(xiàn)有的模擬電視信號兼容傳輸。數(shù)字電視信號要服從原來的規(guī)矩，這叫做兼容。為了使數(shù)字基帶信號適應(yīng)HFC網(wǎng)絡(luò)的要求，與模擬的頻帶信號在HFC中兼容傳輸，就需要對數(shù)字基帶信號做適當處理，我們稱這種做法叫信道編碼。就是說，信道編碼，是使數(shù)字基帶信號適配進HFC網(wǎng)絡(luò)的過程。

信道編碼是在前端完成的。包括以下幾個局部：碼流的隨機化；R-S編碼；卷積交織；字節(jié)到字符的映射；差分編碼；基帶成型濾波和QAM調(diào)制.碼流的隨機化（也叫擾碼）處理，有兩個目的：一是防止在特殊情況下出現(xiàn)調(diào)制器輸出未調(diào)制載波，對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。二是把MPEG-2碼流中的連“0”、連“1”信號攪亂。因為連“0”、連“1”會破壞傳輸系統(tǒng)的定時功能，而定時一旦被破壞，收、發(fā)雙方會失去同步，時分復(fù)用的數(shù)字傳輸就完全亂了。隨機化的方法，是采用偽隨機碼（PRBS）對輸入的MPEG-2碼流進行隨機化處理。就是用較長的偽隨機序列與MPEG-2序列送如移位存放器一個比特一個比特地“模2加”，使原來的信號規(guī)律也具有了偽隨機性質(zhì)。這樣連“0”、連“1”的現(xiàn)象就被消滅了。由于偽隨機碼具有相當大的帶寬，碼流被隨機化處理以后，功率譜被擴散，所以隨機化處理也叫能量擴散。R-S編碼是為了糾錯的。模擬方式傳輸錯誤一般稱為失真——與原信號不一樣。模擬傳輸時，失真的表現(xiàn)是漸變的。收視者對限度以內(nèi)的失真劣化可以容忍。數(shù)字電視中的一切劣化集中表現(xiàn)為碼錯誤——誤碼。數(shù)字信號誤碼對圖像質(zhì)量的影響有斷崖效應(yīng)，即碼錯誤率超過一定值，整個圖象會立即變成不可看，收視者沒有容忍的余地。所以數(shù)字傳輸要集中力量解決誤碼問題，采用有效的措施，糾正傳輸誤碼?，F(xiàn)在使用的R-S編碼，糾錯能力相當強，對每個傳輸包而言，可糾正8個字節(jié)隨機錯誤的任意組合，或者可糾正長度不大于57的突發(fā)錯誤。具體的說，在輸入誤碼率10E-4的情況下，糾正錯誤碼，到達10E-12。誤碼率劣于10E-4已經(jīng)無法恢復(fù)圖像，而10E-12相當于幾個小時才出現(xiàn)一個誤碼?？梢娖浼m錯能力之強。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)介紹二數(shù)字電視前端數(shù)字有線電視前端的功能：

數(shù)字電視信號在有線電視HFC網(wǎng)內(nèi)的傳輸，核心是信號對網(wǎng)絡(luò)的適配問題。模擬電視信號數(shù)字化、壓縮即信源編碼，解決了用數(shù)字比特代表連續(xù)的模擬信號和速率對網(wǎng)絡(luò)的適配。那么如何解決傳輸對網(wǎng)絡(luò)的適配，使用戶到達滿意的接收，這就是前端要解決的問題。具體說，前端的主要功能是：

⑴組織節(jié)目。

節(jié)目為王。向用戶提供多套數(shù)，高質(zhì)量的節(jié)目是數(shù)字電視的生命所在。數(shù)字有線電視的節(jié)目源主要有：來自衛(wèi)星的節(jié)目；以SDH形式從光纜傳來的節(jié)目；本地自辦節(jié)目；由視頻效勞器播出的NVOD、VOD節(jié)目；由本臺更新、增加的電子節(jié)目指南（EPG）等。前端的組織作用，就是要把這些不同的節(jié)目進行數(shù)字化，壓縮編碼等過程，統(tǒng)一為MPEG-2傳輸流（MPEG-2TS）和ASI接口格式。

⑵監(jiān)視、調(diào)度和切換播出節(jié)目。

在有線電視HFC網(wǎng)中，數(shù)字電視也應(yīng)當按每8Mhz帶寬一個頻道來傳輸。那么，哪個頻道傳送哪幾套節(jié)目，以及節(jié)目之間的切換、調(diào)度，都要在前端完成。完成這個任務(wù)的設(shè)備是一個多輸入口，多輸出口的數(shù)字切換矩陣，也稱路由器。它還可以為信號源的監(jiān)視提供選擇節(jié)目的功能。

⑶系統(tǒng)管理。

數(shù)字有線電視節(jié)目是以一種新的付費方式提供給授權(quán)用戶的。因而可靠的授權(quán)管理是數(shù)字有線電視必備的功能。

系統(tǒng)管理包括有條件接收系統(tǒng)CAS、用戶管理系統(tǒng)SMS和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS。

有條件接收系統(tǒng)CAS；對節(jié)目和數(shù)據(jù)進行加擾、加密，對用戶進行授權(quán)管理，實現(xiàn)有償效勞。

用戶（訂戶）管理系統(tǒng)SMS：對用戶進行管理，包括用戶信息、用戶設(shè)備信息、數(shù)字產(chǎn)品信息、訂購信息、授權(quán)信息、財務(wù)信息等。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS：對前端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行集中管理，包括規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置、檢測報警等。從信號形成、流向到質(zhì)量進行控制，對系統(tǒng)運行狀態(tài)、故障、錯誤進行報警，保證系統(tǒng)協(xié)調(diào)、正常、平安運行。

⑷復(fù)用。

為了與模擬傳輸體制兼容，從多種渠道組織來的數(shù)字電視節(jié)目，都需要調(diào)制到8Mhz帶寬的不同頻道上。而每個頻道不但載運不只一套節(jié)目，還必須載運引導(dǎo)接收機正確工作的節(jié)目專用信息PSI、業(yè)務(wù)信息SI、電子節(jié)目指南EPG以及授權(quán)管理信息ECM、EMM等。這些都需要在進入調(diào)制之前把它們復(fù)用到一起。

⑸進行信道編碼和調(diào)制，實現(xiàn)與有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸適配。

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(fù)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(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器自辦節(jié)目光纜節(jié)目模擬節(jié)目復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器編碼器適配器編碼器混合器數(shù)字電視前端示意圖

數(shù)字電視系統(tǒng)前端一般可分為四個主要局部：信號處理局部信號輸入局部系統(tǒng)管理局部信號輸出局部2.1、信號輸入局部（信號源）數(shù)字電視前端局部信號源主要有以下三局部組成：衛(wèi)星接收信號采用接收與解碼為一體的帶有TS輸出的數(shù)字衛(wèi)星接收機將衛(wèi)星數(shù)字電視信號接收下來，直接進行QPSK解調(diào)經(jīng)接收機ASI接口輸出的符合MPEG-2編碼的TS流。省播送電視SDH骨干網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目DS3數(shù)據(jù)流利用適配器轉(zhuǎn)換為MPEG-2編碼的TS流。本地自制模擬節(jié)目利用編碼器轉(zhuǎn)換為MPEG-2編碼的TS前端，信號的統(tǒng)一格式是什么樣的？

是DVB-C標準規(guī)定的MPEG-2傳輸流。由長度為188字節(jié)的傳輸包組成。每個包有4個字節(jié)的包頭，可變字節(jié)長度的適配域和有效載荷。在傳輸鏈路里，這些MPEG-2傳輸包一個包一個包的串行傳輸。實際上，為了提高系統(tǒng)的糾錯能力，每個包增加了長度為16個字節(jié)的R-S糾錯碼，包長變成了204字節(jié)。

在整個數(shù)字有線電視系統(tǒng)中，設(shè)備與設(shè)備間，設(shè)備與線路間的傳輸接口，被規(guī)定為ASI（異步串行接口）。它的傳輸速率為270Mbit/s，可以輕松地承載8Mhz帶寬，64QAM調(diào)制的數(shù)據(jù)流。ASI物理接插形式，用得最多的是BNC卡口。

下面研究不同格式接口的節(jié)目如何統(tǒng)一成MPEG-2傳輸流格式和ASI接口。

模擬視音頻節(jié)目，經(jīng)編碼器完成數(shù)字化、壓縮形成MPEG-2格式。編碼器輸入視音頻信號，輸出碼率可在1.5-15Mbit/s之間調(diào)整的MPEG-2傳輸流，輸出接口是ASI。SDH傳送的數(shù)字電視節(jié)目，已經(jīng)是MPEG-2傳輸流。對應(yīng)于電視的輸出口是DS-3（或E3）口，以45Mbit/s的速率傳送5-6套復(fù)用的節(jié)目。把它納入數(shù)字有線電視，只需在SDH輸出與數(shù)字有線電視的輸入之間加一個適配器完成DS-3到ASI的轉(zhuǎn)換就可以了。點播類節(jié)目，如NVOD、VOD也是數(shù)字電視的重要節(jié)目源。它是由視頻效勞器經(jīng)硬盤播出設(shè)備輸出MPEG-2碼流的。將此類節(jié)目接入數(shù)字前端，需要作接口的轉(zhuǎn)換。一般來說，用于HFC網(wǎng)絡(luò)播出的硬盤播放器，大都提供ASI接口，甚至已經(jīng)將碼流調(diào)制到高頻載波上形成64QAM射頻信號。輸出為ASI接口的可以直接進切換矩陣，64QAM輸出的，只要頻率和電平適宜，就直接與現(xiàn)有的模擬頻道混合，進入HFC傳輸。對于輸出口為DS-3（45Mbit/s）、ATM（155Mbit/s）以及高速以太網(wǎng)口，都需要經(jīng)過適配器將接口轉(zhuǎn)換為ASI，才能進數(shù)字切換矩陣。開展多媒體傳輸和因特網(wǎng)接入，還要通過數(shù)據(jù)播送效勞器、IP網(wǎng)關(guān)（代理效勞器）等，組織相關(guān)信號。2.2、信號處理局部信號處理局部主要完成TS傳輸碼流復(fù)用與業(yè)務(wù)信息處理等。涉及的主要設(shè)備---復(fù)用器、EPG播發(fā)系統(tǒng)

復(fù)用器：就是將節(jié)目源中的各路節(jié)目流重新組成一個新的TS傳輸流，同時附加相關(guān)節(jié)目信息字節(jié)以便引導(dǎo)機頂盒的正常接收和解碼

復(fù)用器：所謂復(fù)用，是使多路信號共享一條物理信道。例如，一個載波頻道可以載運6套節(jié)目，首先要在未調(diào)制前將六套節(jié)目的傳輸碼流按時分復(fù)用的方法復(fù)用到一起。時分復(fù)用（TDM），是把傳輸通路分成假設(shè)干個時間段（時隙），每段時隙分配給一套節(jié)目或一個特定的碼流。在分配的這段時隙內(nèi)，節(jié)目唯一的占有整個頻帶，各節(jié)目周期的輪流占用。完成復(fù)用功能的設(shè)備叫復(fù)用器。

復(fù)用器可以把多路單節(jié)目傳輸流（SPTS），按時分復(fù)用成一路多節(jié)目傳輸流（MPTS），這叫做復(fù)接。也可以把輸入的一路MPTS，分開成多路SPTS，這叫做分接。

復(fù)用器可以輸入節(jié)目傳輸流，也可以輸入PSI、SI、EPG等數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)復(fù)用。

總的說，復(fù)用器要有如下功能：接口為ASI；可以輸入單節(jié)目傳輸流SPTS，也可以輸入多節(jié)目傳輸流MPTS；有PSI/SI生成、替換功能；支持PID重新映射（可以改變PID）；可以插入EPG：有數(shù)據(jù)接口TCP/IP。

復(fù)用方式有一般復(fù)用和統(tǒng)計復(fù)用。

一般復(fù)用是，多路信號復(fù)用后輸出信號的碼率等于各路輸入信號碼率之和，各路輸入信號的碼率不變。

統(tǒng)計復(fù)用是，根據(jù)信號的特點，動態(tài)地調(diào)整每路信號的碼率。例如體育節(jié)目，動作變化大，需要占用較大的碼率；教育節(jié)目靜止畫面多，不需要大的碼率。二者使用一個復(fù)用器，互相調(diào)劑碼率，充分利用資源，又保證每套節(jié)目都到達滿意效果。

復(fù)用在復(fù)用器中進行。復(fù)用器的功能有：對每個輸入碼流進行檢測，包括TS流同步是否喪失，同伴字節(jié)是否錯誤，TS流是否連續(xù)，PAT、PMT表和PID值是否正確等。從輸入的MPEG-2TS中過濾出根本流ES，提取PSI/SI。將根本流復(fù)用成符合MPEG-2標準的TS流，同時生成PSI/SI。已經(jīng)加擾的碼流不再解擾，直接以加擾形式與其它碼流復(fù)用，包括ECM、EMM。

以上幾點提示我們，有線電視里的許多數(shù)據(jù)，如與節(jié)目有關(guān)的信息EPG、PSI、SI，管理信息ECM、EMM，加擾信息等都是從復(fù)用器參加的。處理局部的另一個重要功能是加擾。因使用設(shè)備不同，加擾可以在有內(nèi)置加擾模塊的復(fù)用器中進行，也可以外接獨立的加擾器進行。EPG（ElectronicProgramGuide)電子節(jié)目指南系統(tǒng)：

EPG系統(tǒng)的作用：輸出電子節(jié)目單以及節(jié)目信息SI和節(jié)目特定信息PSI到復(fù)用器。

EPG系統(tǒng)的組成：EPG編輯器和EPG播發(fā)器。

EPG編輯器：用于PSI/SI信息的生成。EPG播發(fā)器：信息采集、編輯錄入、存儲，節(jié)目編排，PSI/SI信息生成，與節(jié)目流復(fù)用（插入），播出控制等。（一）節(jié)目專用信息PSI：

1、PSI的作用：節(jié)目專用信息PSI的主要作用是自動設(shè)置和引導(dǎo)接收機進行解碼。因為它提供接收解碼所需的各種參數(shù)和同步信息，提供節(jié)目與包識別符PID的關(guān)系。因而PSI的傳輸是不能中斷的，并且是不能被加擾的。至少每秒傳輸20次。PSI的損傷也會造成收看的馬塞克。

2、PSI的組成：PSI由節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT、節(jié)目映射表PMT、有條件接收表CAT、傳輸流描述表TSDT四個表組成。

PAT是PSI的根。接收機必須從尋找PAT開始整個接收過程，因為下邊的一切表和PID都從PAT開始查找。

PMT指出某個節(jié)目由哪些組件構(gòu)成，給出各組件的PID和節(jié)目時鐘基準PCR的PID。

CAT給出系統(tǒng)CA標識，指定授權(quán)管理信息的PID。

TSDT提供傳輸流參數(shù)。

PSI的所有表都不被加密。

（二）業(yè)務(wù)信息SI：

1、為什么還要引入SI？

因為PSI缺乏以滿足接收端的全部需要，所以采用SI對PSI進一步擴展。SI提供整個網(wǎng)絡(luò)所有傳輸流TS的頻點、全部頻道/節(jié)目的信息，使接收端可以調(diào)諧、接收特定的節(jié)目，并對節(jié)目進行分組；為解碼器構(gòu)成EPG及頻道自動搜索功能；提供網(wǎng)絡(luò)信息。

SI的主要目的是：自動利用PAT、PMT、NIT進行頻道搜索；選擇節(jié)目和定位；實現(xiàn)EPG：作為應(yīng)用程序接口API的根底；進行CA控制。

2、SI的組成：SI包括網(wǎng)絡(luò)信息表NIT、業(yè)務(wù)描述表SDT、事件信息表EIT、時間及日期表TDT四個必須傳送的根本表與一些可選的表。SI中只有EIT可以被加密。別的表是不可以加密的。

2.3、系統(tǒng)管理局部：主要設(shè)備加擾器、條件接受系統(tǒng)CAS、用戶管理系統(tǒng)SAS加擾器：對TS流中指定的節(jié)目進行加擾，使授權(quán)的用戶能夠正常收看，而非授權(quán)的用戶無權(quán)收看，從而實現(xiàn)系統(tǒng)運營商有條件收費管理的設(shè)備。它一般由CA系統(tǒng)（條件接收：ConditionalAccess）采用軟件方式實現(xiàn)對TS流的加擾，并將密鑰信息附加在TS流中，供機頂盒正確解擾。條件接收系統(tǒng)CAS（ConditionalAccessSystem）：是將加擾器加擾所用的控制字進行加密后再發(fā)給加擾器，同時將用戶授權(quán)信息打包后也發(fā)給加擾器。用戶管理系統(tǒng)SMS（SubscriberManageSystem）：負責(zé)對用戶的訂購信息、授權(quán)信息、用戶信息處理和記錄形成用戶數(shù)據(jù)庫，并向CAS發(fā)送用戶授權(quán)管理信息。2.4、信號輸出局部：主要設(shè)備—QAM調(diào)制器調(diào)制器：用于接收來自加擾機輸出的含有EPG、CA等信息的TS流，進行糾錯編碼和QAM調(diào)制，轉(zhuǎn)換為適合在同軸電纜或HFC中傳輸?shù)纳漕l信號，將TS流調(diào)制到指定的頻點，然后進入混合器，混合器總輸出進入有線電視網(wǎng)。2.5機頂盒介紹機頂盒的簡單分類：1數(shù)字衛(wèi)星機頂盒STB-S：也可稱為數(shù)字衛(wèi)星電視接收機，接收數(shù)字衛(wèi)星電視播送節(jié)目，同時支持數(shù)據(jù)播送、圖文電視等應(yīng)用.我們看的很多衛(wèi)視節(jié)目都是有線電視臺使用該類機頂盒從衛(wèi)星上接收下來，再通過有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸出去的。2數(shù)字地面電視機頂盒STB-T:功能與數(shù)字衛(wèi)星機頂盒類似，傳輸介質(zhì)由衛(wèi)星信道變成了地面播送信道。3數(shù)字有線電視機頂盒STB-C:功能與數(shù)字衛(wèi)星機頂盒類似，傳輸介質(zhì)為光纖/同軸混合網(wǎng)絡(luò)（HFC）。

單向機頂盒、雙向互動機頂盒、PVR(可錄象帶硬盤)機頂盒、高清/標清機頂盒機頂盒工作原理（簡單的說就是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，由電視輸出)主要元器件：FLSAH、SDRAM、EEPROM、高頻頭、CPU三本地線路傳輸目前的信號傳輸數(shù)?；靷骷償?shù)字目前來說,我們采用了兩種傳輸方式,第一種是采用數(shù)模混合傳送,主要針對的是老的小區(qū)用戶,因為整體轉(zhuǎn)換需要一段時間的模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的調(diào)整,所以我們采用了這種方式.具體如以下圖:數(shù)字QAM模擬調(diào)制器混合器混合器混合器數(shù)?；靷骷償?shù)字信號干線干線網(wǎng)絡(luò)傳輸中要注意的幾個概念：

1、64QAM調(diào)制頻道傳輸實質(zhì)上是數(shù)字信號的模擬傳輸，HFC網(wǎng)絡(luò)可以不做任何改動，包括電放大器、光設(shè)備、無源器件等。

2、關(guān)于傳輸電平：與模擬傳輸相同，都受限于有源器件的非線性動態(tài)范圍?，F(xiàn)在設(shè)為比模擬低10dB，是由于二者功率分布不同，前者為峰值，后者為平均功率。全網(wǎng)整體平移后，雖全部傳輸數(shù)字調(diào)制信號了，電平仍然低10dB是合理的。

3、在模擬傳輸時忽略了的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備相位特性，在傳輸數(shù)字QAM信號是成為重要矛盾。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。（2）熱噪聲引起的損傷現(xiàn)象：符號點隨機的向外擴展（相對于中心點）（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采用調(diào)幅方式的模擬電視信號，由于不是相位調(diào)制，相位噪聲對傳輸質(zhì)量的影響不嚴重。因而，關(guān)于相位噪聲的指標是被忽略的。QAM數(shù)字調(diào)制，是既調(diào)幅又調(diào)相，因此，載波的相位噪聲對傳輸質(zhì)量的影響不能忽略。

相位噪聲是指單位赫茲的噪聲密度與信號總功率之比，也稱剩余相位調(diào)制，表現(xiàn)為載波相位的隨機漂移，是評價頻率源（振蕩器）頻譜純度的重要指標。（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（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

數(shù)字電視接收和維護工作的特點：

接收數(shù)字電視節(jié)目有許多不同于接收模擬電視信號的特點，全面掌握這些特點，對提高維護工作水平有極大的意義。

1、接收數(shù)字電視，頻道不等于節(jié)目。由于模擬電視一個8Mhz帶寬的頻道只能傳送一套節(jié)目，所以長期以來，我們的用戶已經(jīng)習(xí)慣的把頻道和節(jié)目看成是一回事。在電視機里改換頻道就是改換節(jié)目。而數(shù)字電視，幾套節(jié)目調(diào)制在一個8Mhz帶寬的載波上，一個頻道載運幾套節(jié)目。所以傳輸過程造成的頻道損傷，往往是幾套節(jié)目同時出現(xiàn)劣化。

2、數(shù)字電視接收由解調(diào)、解碼兩個過程完成，模擬電視接收只要完成解調(diào)，節(jié)目就恢復(fù)了。而且，解調(diào)、解碼還必須在前端提供的引導(dǎo)信息引導(dǎo)下才能進行，機頂盒不能獨立完成。因此，前端提供的引導(dǎo)信息在接收中的作用等同于節(jié)目信號，喪失、損傷也會造成收不到節(jié)目。

3、數(shù)字電視信號的一切劣化在圖像中的表現(xiàn)通通都是馬塞克、中斷，沒有模擬電視圖像劣化那些雪花、網(wǎng)紋、雨刷等現(xiàn)象，因而給從圖像判斷故障性質(zhì)造成困難。