數(shù)字電視基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材.ppt

1、數(shù)字電視基礎(chǔ)知識,數(shù)字電視主要有四種傳輸方式：1.衛(wèi)星傳播。2.地面?zhèn)鬏敗?.電纜傳輸。4.網(wǎng)絡(luò)傳輸（IPbox）。在數(shù)字電視信號的傳輸中，衛(wèi)星傳輸一般采用QPSK調(diào)制技術(shù)，而DVB-S2采用的是8PSK的調(diào)制方式。電纜傳輸一般采用QAM調(diào)制技術(shù)，但地面?zhèn)鬏敳捎玫募夹g(shù)則在不同的制式中存在很大差別，如美國的ATSC采用的是VSB調(diào)制技術(shù)，而歐洲的DVB和日本的ISDB則使用OFDM調(diào)制技術(shù)，中國采用自己的DMB-T。DVB-T標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已被歐洲、俄羅斯、印度、新加坡、韓國和澳大利亞以及中國的臺灣所采用。英國、瑞典、西班牙、新加坡和澳大利亞已正式播送DVB-T節(jié)目。DVB-S是1995年開始的，現(xiàn)在

2、已經(jīng)成為事實上的衛(wèi)星傳播世界標(biāo)準(zhǔn)，被各國所采用，中國采用自己知識產(chǎn)權(quán)的ABS-S的標(biāo)準(zhǔn)。DVB-C作為有線網(wǎng)絡(luò)的傳播標(biāo)準(zhǔn)已用于歐洲、俄羅斯、亞洲、日本、澳大利亞、南美和中國。ATSC主要用在美國、加拿大、墨西哥。ISDB-T主要用在日本和巴西。,一、DVB機(jī)頂盒的概念與分類,機(jī)頂盒(STB,SetTopBox)，是指利用網(wǎng)絡(luò)（電視網(wǎng)絡(luò)或信息網(wǎng)絡(luò)）作為傳輸平臺，以電視機(jī)作為用戶終端，用來增強(qiáng)或擴(kuò)展電視機(jī)功能的一種信息設(shè)備。由于人們通常將它放置在電視機(jī)的上面，所以又被成為機(jī)頂盒或頂置盒。目前機(jī)頂盒有模擬和數(shù)字之分，而相比于電視的模擬制式來說，數(shù)字電視擁有更為旺盛的生命力，所以現(xiàn)在常說的機(jī)頂盒一般是

3、指數(shù)字電視機(jī)頂盒。數(shù)字電視機(jī)頂盒是一種將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的變換設(shè)備，它對經(jīng)過數(shù)字化壓縮的圖像和聲音信號進(jìn)行解碼還原，產(chǎn)生模擬的視頻和聲音信號，通過電視顯示器和音響設(shè)備給觀眾提供高質(zhì)量的電視節(jié)目。目前的數(shù)字電視機(jī)頂盒已成為一種嵌入式計算設(shè)備，具有完善的實時操作系統(tǒng)，提供強(qiáng)大的CPU計算能力，用來協(xié)調(diào)控制機(jī)頂盒各部分硬件設(shè)施，并提供易操作的圖形用戶界面。它可以支持幾乎所有的廣播和交互式多媒體應(yīng)用，包括收看普通電視節(jié)目、數(shù)字加密電視節(jié)目、點播多媒體節(jié)目和信息、電子節(jié)目指南（EPG）、收發(fā)電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽、網(wǎng)上購物、遠(yuǎn)程教育等。數(shù)字電視機(jī)頂盒根據(jù)傳輸媒體的不同，可分為衛(wèi)星數(shù)字機(jī)頂盒（DV

4、BS）、地面數(shù)字電視機(jī)頂盒（DVBT）和有線數(shù)字電視機(jī)頂盒（DVBC）等，這些機(jī)頂盒的硬件結(jié)構(gòu)主要區(qū)別在信道的解碼和解調(diào)部分（傳輸介質(zhì)不同），而本文以家用有線數(shù)字電視機(jī)頂盒為例說明DVB的工作原理。首先從下圖了解一下上行信號（前端）的組織流程，即廣播資源服務(wù)信道（射頻信號）的形成:,如圖：,二、DVB機(jī)頂盒的工作原理,數(shù)字電視機(jī)頂盒的工作原理其實就是上行處理的逆向還原過程；其基本功能是可接收數(shù)字電視信號和處理MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視/音頻信號，并將其轉(zhuǎn)換成為模擬電視信號（或電視機(jī)可接收的信號）。它的工作過程為（如圖1所示）：,如圖,各模塊功能說明,1調(diào)諧模塊(tuner)通過天線接收到射頻信號

5、并下行變頻為中頻信號，高頻頭是通過I2C總線技術(shù)來控制進(jìn)行選臺的（調(diào)諧）。2解調(diào)與信道解碼中頻信號通過經(jīng)濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送入QAM解調(diào)模塊進(jìn)行解調(diào)（這里以DVB-C為例，具體用什么解調(diào)就是看原來采用了哪種調(diào)制方式，而不同的傳輸介質(zhì)決定了采用不同的調(diào)制方式），DVB的信道編碼是采用RS(reedsolomon外編碼)+卷積交織(內(nèi)編碼)方式，調(diào)制則采用64QAM方式，因此機(jī)頂盒必須要完成QAM解調(diào)、RS解碼和解交織(糾錯處理)的過程，并輸出MPEG傳輸流的串行和并行數(shù)據(jù)。如芯片(DVB-C:L64768DVB-TH:LGS-8G42)附：調(diào)制方式DVB-C:利用VHF/UHF載

6、波，使用64-QAM調(diào)制方式(QAM16-QAM/32-QAM/64-QAM等)，QAM正交振幅調(diào)制(QuadratureAmplitudeModulation)DVB-S:利用SHF載波，使用QPSK調(diào)制方式，QPSK四相相移鍵控(QuadraturePhaseShiftKeying)DVB-S2:與DVB-S相比有更多的調(diào)制方式，如QPSK、8PSK、16APSK、32APSK；DVB-T(H)：利用VHF及UHF載波，使用OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制方式歐洲：C-OFDM編碼正交頻分復(fù)用(codedorthogonalfrequencydivisionmultiplexing)中國：TD

7、SOFDM時域同步正交頻分復(fù)用(TimeDomainSynchronousOrthogonalFrequency-DivisionMultiplex)日本：BST-OFDM頻帶分段傳輸正交頻分復(fù)用（BandwidthSegmentedTransmissionOFDM）,3MPEG-TS解復(fù)用(信源在進(jìn)入有線電視網(wǎng)絡(luò)前完成兩級編碼，一是傳輸用的信道編碼，另一級是音、視頻信號的信源編碼和所有信源封裝成傳輸流。為了提高信道利用率，使多個信號沿同一信道傳輸而互相不干擾，稱多路復(fù)用。目前采用較多的是頻分多路復(fù)用和時分多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用用于模擬通信，例如載波通信，時分多路復(fù)用用于數(shù)字通信，例如PCM通

8、信。而這里的MPEG-TS流就是采用了復(fù)用技術(shù)，MPEG多路復(fù)用器將各路節(jié)目流、數(shù)據(jù)流復(fù)合在一起，以188字節(jié)為一幀的MPEG2數(shù)據(jù)格式發(fā)送到射頻調(diào)制器并提供電子節(jié)目單(EPG)解復(fù)用模塊接收MPEG-TS流，并從中抽出一個節(jié)目PES(PacketizedElementaryStream,一種MPEG通迅協(xié)議)數(shù)據(jù)，包括視頻PES、音頻PES、數(shù)據(jù)PES，并將音頻和視頻數(shù)據(jù)直接送給MPEG-2解碼器進(jìn)行解碼。解復(fù)用模塊中包括一個解擾(解密)引擎，可對加擾的數(shù)據(jù)進(jìn)行解擾，其輸出是已解擾PES。如芯片(SAA7214,L64108)4MPEG-2解碼解復(fù)用模塊送出的數(shù)據(jù)是壓縮的視頻PES數(shù)據(jù)和音頻

9、PES數(shù)據(jù)，必須由MPEG-2解碼器對PES數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮。該模塊輸出兩組信號，一組解出MPEG2數(shù)字視頻信號送給視頻編碼器，另一組將解出的MPEG2音頻數(shù)據(jù)再解碼為PCM數(shù)字音頻信號再送給音頻數(shù)模變換。如芯片(SAA7215,L64005)（注:以下兩點為目前DVB機(jī)頂盒的現(xiàn)狀（機(jī)頂盒輸出以模擬信號為主），如果以后電視都是數(shù)字電視了，DVB機(jī)頂盒此模塊很可能會將數(shù)字音視頻信號直接丟給電視機(jī)處理）5視頻編碼視頻編碼器的功能是將已解碼的MPEG2數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為模擬電視信號，這些信號經(jīng)過一個低通濾波器送到電視機(jī)的A/V插口上進(jìn)行播放。6音頻DAC音頻DAC的功能是將已解碼的數(shù)字PCM數(shù)據(jù)解碼成

10、立體聲模擬信號。,DVB機(jī)頂盒的結(jié)構(gòu),數(shù)字電視機(jī)頂盒硬件部分多采用模塊化設(shè)計，一般可分為五個模塊：分別是接收前端模塊、主模塊、電纜調(diào)制解調(diào)器模塊、音視頻輸出模塊和外圍接口模塊。（如圖所示）,其中，接收前端模塊包括調(diào)諧器和QAM解調(diào)器，該部分可以從射頻信號中解調(diào)出MPEG-2傳輸流。主模塊是整個數(shù)字電視機(jī)頂盒的核心部分，解碼部分可對傳輸流進(jìn)行解碼、解復(fù)用、解擾等操作，而嵌入式CPU和存儲器用來運(yùn)行和存儲軟件系統(tǒng)，并對各個模塊進(jìn)行控制。電纜調(diào)制解調(diào)器模塊由一個雙向調(diào)諧器、下行QAM解調(diào)器、上行QPSK/QAM調(diào)制器和媒體訪問控制（MAC）模塊組成，該部分實現(xiàn)電纜調(diào)制解調(diào)的所有功能。音視頻輸出模塊中

11、對音視頻信號進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換還原出模擬音視頻信號，并在常規(guī)彩色電視機(jī)上輸出。外圍接口模塊則提供了豐富的外部接口，包括高速串行接口1394、通用串行接口USB等等。音視頻的解碼由硬件實現(xiàn)，而機(jī)頂盒與個人計算機(jī)的互聯(lián)以及和Internet的互聯(lián)則由軟件實現(xiàn)。在廣播數(shù)字化后，數(shù)字電視機(jī)頂盒技術(shù)中軟件技術(shù)占有更為重要的位置。數(shù)字電視機(jī)頂盒軟件主要包括以下幾個部分：硬件設(shè)備驅(qū)動程序：提供對硬件設(shè)備的驅(qū)動功能；實時操作系統(tǒng)RTOS：嵌入式實時操作系統(tǒng)是機(jī)頂盒軟件運(yùn)行的平臺，主要為上層軟件提供多任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境，完成任務(wù)間的調(diào)度、實現(xiàn)任務(wù)間的通信；系統(tǒng)移植接口：為保證中間件和應(yīng)用軟件能夠在不同的硬件平臺和操作系

12、統(tǒng)上運(yùn)行，一般機(jī)頂盒都會在硬件驅(qū)動層和操作系統(tǒng)之上定義一層系統(tǒng)移植或硬件接口函數(shù)，以方便中間件和應(yīng)用軟件的移植；中間件：是在應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)和硬件平臺之間建立的一個中間層軟件，定義一組較為完整的、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口，是應(yīng)用程序獨立于操作系統(tǒng)和硬件平臺；應(yīng)用軟件：完成機(jī)頂盒功能的上層軟件，根據(jù)業(yè)務(wù)功能的不同，可以有不同的應(yīng)用軟件。,DVB機(jī)頂盒的主要技術(shù),信道解碼、信源解碼、上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼、嵌入式CPU、MPEG2解壓縮、機(jī)頂盒軟件、顯示控制和加解擾技術(shù)是數(shù)字電視機(jī)頂盒的主要技術(shù)。(1)信道解碼數(shù)字電視機(jī)頂盒中的信道解碼電路相當(dāng)于模擬電視機(jī)中的高頻頭和中頻放大器。在數(shù)字電視機(jī)頂盒中，高頻頭

13、是必須的，不過調(diào)諧范圍包含衛(wèi)星頻道、地面電視接收頻道、有線電視增補(bǔ)頻道。根據(jù)DTV目前已有的調(diào)制方式，信道解碼應(yīng)包括QPSK、QAM、OFDM、VSB解調(diào)功能。(2)信源解碼模擬信號數(shù)字化后，信息量激增，必須采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視廣播采用MPEG2視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，適用多種清晰度圖像質(zhì)量。音頻目前則有AC3和MPEG2兩種標(biāo)準(zhǔn)。信源解碼器必須適應(yīng)不同編碼策略，正確還原原始音、視頻數(shù)據(jù)。(3)上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼開展交互式應(yīng)用，需要考慮上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼問題。目前普遍采用的有3種方式，采用電話線傳送上行數(shù)據(jù)，采用以太網(wǎng)卡傳送上行數(shù)據(jù)和通過有線網(wǎng)絡(luò)傳送上行數(shù)據(jù)。,(4)嵌入式CPU嵌入式CPU

14、是數(shù)字電視機(jī)頂盒的心臟，當(dāng)數(shù)據(jù)完成信道解碼以后，首先要解復(fù)用，把傳輸流分成視頻、音頻，使視頻、音頻和數(shù)據(jù)分離開，在數(shù)字電視機(jī)頂盒專用的CPU中集成了32個以上可編程PID濾波器，其中兩個用于視頻和音頻濾波，其余的用于PSI、SI和Private數(shù)據(jù)濾波。CPU是嵌入式操作系統(tǒng)的運(yùn)行平臺，它要和操作系統(tǒng)一起完成網(wǎng)絡(luò)管理，顯示管理、有條件接收管理（IC卡和Smart卡）、圖文電視解碼、數(shù)據(jù)解碼、OSD、視頻信號的上下變換等功能。為了達(dá)到這些功能，必須在普通3264位CPU上擴(kuò)展許多新的功能，并不斷提高速度，以適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)和三維游戲的要求。(5)MPEG2解碼MPEG2是數(shù)字電視中的關(guān)鍵技術(shù)之一，目

15、前實用的視頻數(shù)字處理技術(shù)基本上是建立在MPEG2技術(shù)基礎(chǔ)上，MPEG2是包括從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁咔逦入娨暤娜恳?guī)范。MPLL用于VCD，可視電話會議和可視電話用的H.263和H.261是它的子集。MPML用于DVD、SDTV，MPMH用于HDTV。MPEG2圖像信號處理方法分運(yùn)動預(yù)測、DCT、量化、可變長編碼4步完成，電路是由RISC處理器為核心的ASIC電路組成。MPEG2解壓縮電路包含視頻、音頻解壓縮和其它功能。在視頻處理上要完成主畫面、子畫面解碼，最好具有分層解碼功能。圖文電視可用APHA迭顯功能選加在主畫面上，這就要求解碼器能同時解調(diào)主畫面圖像和圖文電視數(shù)據(jù)，要有很高的速度和處理能力。OS

16、D是一層單色或偽彩色字幕，主要用于用戶操作提示。在音頻方面，由于歐洲D(zhuǎn)VB采用MPEG2伴音，美國的ATSC采用杜比AC3，因而音頻解碼要具有以上兩種功能。,(6)數(shù)字電視機(jī)頂盒軟件電視數(shù)字化后，數(shù)字電視技術(shù)中軟件技術(shù)占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實現(xiàn)外，包括電視內(nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，直至機(jī)頂盒和個人計算機(jī)的互聯(lián)以及和Internet的互聯(lián)都需要由軟件來實現(xiàn)，具體如下：A硬件驅(qū)動層軟件：驅(qū)動程序驅(qū)動硬件功能，如射頻解調(diào)器、傳輸解復(fù)用器、A/V解碼器、OSD、視頻編碼器等。B嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)：嵌入式實時操作系統(tǒng)是相對于桌面計算機(jī)操作系統(tǒng)而言的，它不裝

17、在硬盤中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能相對簡單，資源開資較小，便于固化在存儲器中。嵌入式操作系統(tǒng)的作用與PC機(jī)上的DOS和Windows相似，用戶通過它進(jìn)行人機(jī)對話，完成用戶下達(dá)的指定。指定接收采用多種方式如：鍵盤、鼠標(biāo)、語音、觸摸屏、紅外遙控器等。C中間件：中間件是一種將應(yīng)用程序與底層的操作系統(tǒng)、硬件細(xì)節(jié)隔離開來的軟件環(huán)境，它通常由各種虛擬機(jī)來構(gòu)成，如HTML虛擬機(jī)、JavaScript虛擬機(jī)、Java虛擬機(jī)、MHEG-5虛擬機(jī)等等。數(shù)字電視機(jī)頂盒軟件中間件的核心層模塊包括GDI模塊、SI模塊、文件系統(tǒng)模塊、AV模塊、瀏覽器模塊、系統(tǒng)模塊等。它不僅能夠為應(yīng)用層提供與業(yè)務(wù)無關(guān)的應(yīng)用軟件接口，而且能夠屏蔽

18、掉上層軟件模塊對硬件的依賴性，構(gòu)建一個軟件平臺適配層。成熟的商用中間件產(chǎn)品有Opentv的EN2、Liberate的TVNavigatorforDTV、Enreach的EnreachTVforDTV、Canel+的Mediahighway和Intellibyte的IBEPG、IBSIManager、IBBrowser等。這些產(chǎn)品在市場上都占有一席之地，但彼此兼容性并不好。標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)著手建立公開的中間件標(biāo)準(zhǔn)。D上層應(yīng)用軟件：執(zhí)行服務(wù)商提供的各種服務(wù)功能，如：電子節(jié)目指南、準(zhǔn)視頻點播、視頻點播、數(shù)據(jù)廣播、IP電話和可視電話等。上層應(yīng)用軟件獨立于STB的硬件，它可以用于各種STB硬件平臺，消除應(yīng)用

19、軟件對硬件的依賴,(7)顯示技術(shù)就電視和計算機(jī)顯示器而言，CRT顯示是一種成熟的技術(shù)，但是用低分辨率的電視機(jī)顯示文字，尤其是小于2424的小字，問題就變得復(fù)雜了。電視機(jī)的顯像管是大節(jié)距的低分辨率管，只適合顯示720576或640480的圖像，它的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是固定不變的，是為525行60Hz或625行50Hz設(shè)計的，而數(shù)字電視的顯示格式有18種以上。上網(wǎng)則要符合VESA格式，顯然，電視機(jī)的顯示系統(tǒng)無法適應(yīng)這么多格式。另外，電視采用低幀頻的隔行掃描方式，當(dāng)顯示圖形和文字時，亮度信號存在背景閃爍，水平直線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計算機(jī)圖文轉(zhuǎn)換到電視機(jī)上，水平邊沿就會僅出現(xiàn)在奇場或偶場，屏顯時間接

20、近人眼的視覺暫留，會產(chǎn)生厲害的邊緣閃爍現(xiàn)象，因而要用電視機(jī)上網(wǎng)，必須要補(bǔ)救電視機(jī)顯示的缺陷。根據(jù)技術(shù)難度和成本，目前用兩種方法進(jìn)行改進(jìn)，一種是抗閃爍濾波器，把相鄰三行的圖像按比例相加成一行，使僅出現(xiàn)在單場的圖像重現(xiàn)在每場中，這種方式叫三行濾波法。三行濾波法簡單易實現(xiàn)。但降低了圖像的清晰度，適用于隔行掃描方式的電視機(jī)。另一種方法是把隔行掃描變成逐行掃描，并適當(dāng)提高幀頻，這種方式要成倍地增加掃描的行數(shù)和場數(shù)，為了使增加的像數(shù)不是無中生有，保證活動畫面的連續(xù)性，必須要作行、場內(nèi)插運(yùn)算和運(yùn)動補(bǔ)償，必須用專用的芯片和復(fù)雜的技術(shù)才能實現(xiàn)，這種方式在電視機(jī)上顯示計算機(jī)圖文的質(zhì)量非常好，但必須在有逐行和倍掃描

21、功能的電視機(jī)上才能實現(xiàn)。另外把分辨率高于模擬電視機(jī)的HDTV和VESA信號在電視機(jī)上播放，只能顯示部分畫面，必須進(jìn)行縮小這就像PIP方式，要丟行和丟場。同樣為保證圖像的連續(xù)性，也要進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算。,(8)加解擾技術(shù)加解擾技術(shù)用于對數(shù)字節(jié)目進(jìn)行加密和解密。其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒?，用戶端利用IC卡解密。目前，國際上有兩種標(biāo)準(zhǔn)：OpenCable定義的POD和DVB定義的SimulCrypt和MultiCrypt標(biāo)準(zhǔn)。OpenCable定義的POD是一個通過PCMCIA接口與機(jī)頂盒相連的模塊，該模塊除了解擾功能外，還要完成與前端的交互功能。DVB的MultiCrypt也是采用PCMC

22、IA接口與機(jī)頂盒連接，但它只有解擾功能。DVB的SimulCrypt則只需要機(jī)頂盒具有ISO7816的SmartCard接口既可，但需要機(jī)頂盒具有硬件解擾引擎。加解擾技術(shù)分為同密和多密技術(shù)。同密技術(shù)是將兩家或兩家以上的條件接收（CA）系統(tǒng)應(yīng)用于同一網(wǎng)絡(luò)平臺之中，從有線電視臺角度是實現(xiàn)技術(shù)的選擇和競爭的環(huán)境。多密技術(shù)要求機(jī)頂盒采用CI技術(shù)（通用智能卡接口），實現(xiàn)同一機(jī)頂盒可接收不同CA系統(tǒng)加密節(jié)目。其工作原理為節(jié)目在播出前，要經(jīng)過加擾處理，加擾過程是將復(fù)用后的傳送流（TransportStream）與一個偽隨機(jī)加擾序列做模2加，而這個偽隨機(jī)序列的生成由控制字發(fā)生器提供的控制字（ControlWo

23、rd，簡稱CW）確定。有條件接入的核心實際上是控制字傳輸?shù)目刂啤Ｔ贛PEG傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有兩個數(shù)據(jù)流：授權(quán)控制信息（ECMs）和授權(quán)管理信息（EMMs）。由業(yè)務(wù)密鑰（SK）加密處理后的控制字在ECMs中傳送，其中還包括節(jié)目來源、時間、內(nèi)容分類和節(jié)目價格等節(jié)目信息。對控制字加密的業(yè)務(wù)密鑰在授權(quán)管理信息中傳送，并且業(yè)務(wù)密鑰在傳送前要經(jīng)過用戶個人分配密鑰（PDK）的加密處理，EMMs中還包括地址、用戶授權(quán)信息、如用戶可以看的節(jié)目或時間段、用戶付的收視費等。用戶個人分配密鑰（PDK）存放在用戶的智能卡（SmartCard）中。在用戶端，機(jī)頂盒為了再生出解擾隨機(jī)序列，必須獲取相關(guān)的條件接收

24、控制信息。首先，機(jī)頂盒根據(jù)PMT和CAT表中CA_descriptor，獲得EMM和ECM的PID值。然后，從TS流中過濾出ECMs和EMMs，并送通過SmardCard接口送給SmartCard。SmardCard首先讀取用戶個人分配密鑰（PDK），用PDK對EMM解密，取出SK，然后利用SK對ECM進(jìn)行解密，取出CW，并將CW通過SmartCard接口送給解擾引擎，解擾引擎利用CW就可以將將已加擾的傳輸流進(jìn)行解擾。圖5就很形象的描述了采用三重密鑰傳輸機(jī)制的條件接收系統(tǒng)的加解擾過程：,高低頻劃分：極低頻ELF(Extremelylowfrequency)3-30HZ超低頻SLF(Superl

25、owfrequency)30300Hz特低頻ULF(Ultralowfrequency)3003000Hz甚低頻VLF(Verylowfrequency)3-30KHZ低頻LF(Lowfrequency)30-300KHZ中頻MF(Mediumfrequency)300-3000HZ高頻HF(Highfrequency)3-30MHZ甚高頻VHF(Veryhighfrequency)30-300MHZ特高頻UHF(Ultrahighfrequency)300-3000MHZ超高頻SHF(Superhighfrequency)3G-30GHZ極高頻EHF(Extremelyhighfrequen

26、cy)30300GHz,數(shù)字信號形成,數(shù)字信號的形成數(shù)字信號形成主要是把拾信器件所獲得的源信息變換成適應(yīng)數(shù)字系統(tǒng)處理和傳輸?shù)臄?shù)字符號，即對源信號進(jìn)行抽樣、量化、編碼，從而變換成二進(jìn)制脈沖碼調(diào)制（PCM）等數(shù)字化過程，這一數(shù)字化過程又常被稱之為D/A轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)。對于如動畫、字幕機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等都可直接產(chǎn)生數(shù)字信號或經(jīng)直接處理如MPEG格式壓縮的數(shù)字信號等都可以是數(shù)字電視信號。模擬信號不僅在幅度取值上而且在時間上都是連續(xù)的，要使其變換成數(shù)字信號必須首先在時間或空間上對其按一定時間間隔進(jìn)行離散化處理即抽樣或取樣，從而得出一系列離散的樣值序列。但這些在時間上離散的一聯(lián)串不等幅度的脈沖信號其幅度仍然

27、是模擬的，還必須進(jìn)行離散化，按幅度數(shù)值大小分成不同等級并在一定范圍內(nèi)的信號幅度被定為某一個電平值，且近似歸結(jié)到鄰近的信號脈沖上進(jìn)行舍零取整處理即量化。經(jīng)過取樣、量化以后，模擬信號已變換成一串幅度分級的脈沖信號，這串脈沖包絡(luò)線代表了模擬信號，其本身也還不是數(shù)字信號。把量化后的一串幅度分級的脈沖信號值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號組的過程稱為編碼。這個轉(zhuǎn)換過程叫A/D變換或ADC變換。信源編碼為盡量減少信源的冗余，用最少比特來傳送信息，提高傳輸?shù)挠行?，需要對所形成的?shù)字信號進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮處理即信源編碼。經(jīng)信源編碼的數(shù)字信號在一定比特率下增加了其信噪比，或者說在一定信噪比下減少比特率。目前大都采用MPEG

28、-2格式進(jìn)行壓縮編碼，從而形成基本比特流（ES）繼而被打包成PES，然后經(jīng)復(fù)用器中被組合成比特傳輸流（TS）。在每個數(shù)據(jù)包的包頭都帶有包識別碼即PID碼。對一些節(jié)目數(shù)據(jù)的加擾、用戶授權(quán)等業(yè)務(wù)信息則可在復(fù)用器中進(jìn)行。,信源編碼部分主要完成A/D和標(biāo)準(zhǔn)變換及數(shù)字壓縮功能，降低碼率提高傳輸效率，有效利用信號頻譜，使常規(guī)的一條模擬傳輸通道可傳輸多路數(shù)字廣播電視而基本不降低其信號質(zhì)量復(fù)用器為合理有效地分配利用通信資源，采用時分多址、頻分多址、碼分多址等技術(shù)，提高了信道資源的利用率時分多址（TDMA）：是把衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時間分割為周期性的互不重疊的時隙，分配各站使用，每個時刻只能有一個站能發(fā)送信號。頻分

29、多址（FDMA）：是把衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的可用射頻頻帶劃分為若干個互不重疊的部分，分配各所要發(fā)送的各載波使用，信號可同時發(fā)送但載波占用的頻帶是分開的。碼分多址（CDMA）：是各站所發(fā)射的信號在結(jié)構(gòu)上各不相同并且相互具有正交性以區(qū)別，但在頻率、時間、空間上都可能重疊。4、信道編碼信道編碼也即糾錯編碼。由于數(shù)字信號在傳輸中受到各種噪聲、雜波、衰減、干擾等因素造成信號質(zhì)量劣化、丟碼或誤碼，因此在信號傳輸前需要對數(shù)字信號進(jìn)行一些特殊處理，以某種方式加入一定的控制誤差用的數(shù)碼以達(dá)到自動檢測糾錯等目的，這一過程則稱之為信道編碼。信道編碼主要是對數(shù)字信號進(jìn)行RS外編碼、交織、卷積等編碼。這樣在信號接受端接受后則可按

30、預(yù)先規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行解碼，確定信息中有無錯誤，若有則確定其位置并進(jìn)行糾錯。,QPSK調(diào)制作為信息傳輸有兩種方式：基帶傳輸和調(diào)制傳輸。基帶信號頻率比較低，是由信源直接生成的信號。所謂基帶傳輸就是基帶信號直接進(jìn)行傳輸，如音頻市話、計算機(jī)間的數(shù)據(jù)等，其傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較簡單而傳輸信道在底頻處能量等損耗是很大的，難以長距離傳輸，必須采用調(diào)制傳輸方式才能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，即將基帶信號搬移到信道損耗較小的指定高頻處進(jìn)行傳輸。數(shù)字調(diào)制方式有很多，根據(jù)信號的傳播性能不同及所處傳送環(huán)境的差異，其調(diào)制方式也不盡相同，如有線數(shù)字電視廣播普遍采用QAM調(diào)制技術(shù)，而衛(wèi)星數(shù)字電視普遍采用的可靠性強(qiáng)的四相相移鍵控（QPSK）調(diào)制方

31、式。QPSK是一種調(diào)相技術(shù)，規(guī)定了四種載波相位。QPSK調(diào)制原理如框圖所示，對輸入的串行二進(jìn)制信息序列經(jīng)串/并變換，分成兩路速率減半的序列，再經(jīng)電平發(fā)生器分別進(jìn)行極性變換，由單極性碼變成雙極性碼二I、Q信號，然后分別和載波及相移90度載波相乘，形成正交的雙邊帶信號，再經(jīng)加法器輸出即QPSK調(diào)制信號。,DVB-T的工作原理,DVB-T是歐洲地面數(shù)字電視傳播的標(biāo)準(zhǔn)，,DVB-S標(biāo)準(zhǔn),DVB-S（ETS300421）數(shù)字衛(wèi)星直播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)以衛(wèi)星作為傳輸介質(zhì)。通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓縮數(shù)字信號，經(jīng)過衛(wèi)星接收機(jī)后由衛(wèi)星機(jī)頂盒處理，輸出現(xiàn)有模擬電視機(jī)可以接收的信號。這種傳輸覆蓋面廣，節(jié)目量大。數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用

32、四相相移鍵控調(diào)制（QPSK）方式，工作頻率為11/12GHz。在使用MPEG2的MPML（主類主級）格式時，用戶端達(dá)到CCIR601演播室質(zhì)量的碼率為9Mb/s，達(dá)到PAL質(zhì)量的碼率為5Mb/s。一個54MHz轉(zhuǎn)達(dá)發(fā)器傳送速率可達(dá)68Mb/s，并可供多套節(jié)目復(fù)用。在DVB-S標(biāo)準(zhǔn)公布之后，幾乎所有的衛(wèi)星直播數(shù)字電視均采用該標(biāo)準(zhǔn)，包括美國的Echostar等。我國以前也選用了DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在采用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的ABS-S標(biāo)準(zhǔn)。,一.衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)簡介,C波段：6GHzKu波段：14GHzC波段：3.7-4.2GHzKu波段：11.7-12.2GHz,優(yōu)勢,11由于整個衛(wèi)星系統(tǒng)是由地面衛(wèi)星上行

33、站、星上系統(tǒng)、地面衛(wèi)星接收系統(tǒng)組成，所以傳輸信號所經(jīng)過的環(huán)節(jié)接點少，信號通過的路徑是太空，相對于地面網(wǎng)絡(luò)所受到的干擾因素較少。12遠(yuǎn)距離傳輸可以準(zhǔn)備多種備份系統(tǒng)，一旦發(fā)生災(zāi)難性故障，可以調(diào)整路由解決,其管理、維護(hù)和運(yùn)行費用低廉。13建設(shè)周期短，地面上行站的建設(shè)周期一般只需數(shù)月，與組建寵大而又漫長的有線電視網(wǎng)絡(luò)相比，建設(shè)速度要快得多，運(yùn)行、管理和維護(hù)所動用的人力較少。,二.前端系統(tǒng),前端系統(tǒng)：前端系統(tǒng)主要由視頻音頻壓縮編碼器、復(fù)用器、編碼器、QPSK調(diào)制器等組成，由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器租金非常昂貴，因此前端系統(tǒng)最重要的任務(wù)是提高壓縮倍數(shù)，在有限的轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶上盡可能地傳送更多的節(jié)目。,經(jīng)過信道編碼和調(diào)制輸

34、出的中頻調(diào)制信號，在經(jīng)上變頻器變成14GHz(Ku波段)或6GHz(C波段)的射頻信號，經(jīng)高頻功率放大器放大后，由發(fā)射天線發(fā)送到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。,傳輸和上行系統(tǒng)包括從前端到上行站的通信線路以及上行設(shè)備，通常有中頻傳送方式和數(shù)字基帶傳送方式，需根據(jù)實際應(yīng)用情況選擇，該部分主要由上變頻和高頻功率放大組成。,傳輸和上行系統(tǒng),用戶接收系統(tǒng),衛(wèi)星數(shù)字電視用戶接收系統(tǒng)一般由接收天線（包括饋源）、低噪聲下變頻器（LNB）和衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)三部分組成。天線系統(tǒng)由拋物面和饋源組成，目前使用的有C頻段和Ku頻段兩種，由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率大小不同，地面采用的天線尺寸也不一樣。Ku頻段一般不超過米，通常在0.50.6米左

35、右，適合普通家庭應(yīng)用。C頻段的天線尺寸相對較大。低噪聲下變頻器（LNB）可以工作在C波段和Ku波段，只是設(shè)置不同的本振頻率，對于C頻段本振頻率5150MHz為高本振，Ku頻段一般為低本振（11300MHz）,低噪聲下變頻器(高頻頭)將天線接收到的微弱的衛(wèi)星信號進(jìn)行放大和變頻，輸出的中頻信號(9502150MHz)通過低損耗的高頻電纜送給衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)。衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)包括調(diào)諧器（Tuner）、QSPK解調(diào)、信道解碼、MPEG-2傳輸流解復(fù)用、MPEG-2音/視頻解碼和模擬音視頻信號處理。,用戶接收系統(tǒng)圖解,C/KU,衛(wèi)星,拋物面碟形接收天線,LNB,DVB,TV等,接收設(shè)備簡介,大鍋是指

36、正饋天線，用來收C波段節(jié)目，天線直徑常在1.5米以上。小鍋是指偏饋天線，用來收KU波段節(jié)目，天線直徑一般在0.45米以上。C高頻頭較大，有饋源盤，配合正饋天線用于接受C波段的節(jié)目，KU高頻頭較小，多是饋源一體化，配合偏饋天線用于接受KU波段的節(jié)目。饋源：是在拋物面天線的焦點處設(shè)置一個收集衛(wèi)星信號的喇叭，稱為饋源，又稱波紋喇叭。主要功能有倆個：一是將天線接收的電磁波信號收集起來，變換成信號電壓，供給高頻頭。二是對接收的電磁波進(jìn)行極化。高頻頭：（LNB亦稱降頻器）是將饋源送來的衛(wèi)星信號進(jìn)行降頻和信號放大然后傳送至衛(wèi)星接收機(jī)。一般可分為C波段頻率LNB(3.7GHz-4.2GHz、18-21V)和K

37、u波段頻率LNB(10.7GHz-12.75GHz、12-14V)。LNB的工作流程就是先將衛(wèi)星高頻訊號放大至數(shù)十萬倍后再利用本地振蕩電路將高頻訊號轉(zhuǎn)換至中頻950MHz-2050MHz，以利于同軸電纜的傳輸及衛(wèi)星接收機(jī)的解調(diào)和工作。在高頻頭部位上都會有頻率范圍標(biāo)識。,接收機(jī)簡介,現(xiàn)在基本上都是數(shù)字的了。種類很多，牌子也不少，但分類我想也就4種A.免費機(jī)器（只能收免費節(jié)目，鎖碼頻道收不到）B.插卡數(shù)字機(jī)（配合卡，可以收看鎖碼頻道）C.接收卡（需要電腦支持，用軟件解部分鎖碼頻道，主要是放到電腦里面）D.模塊機(jī)（價格稍貴，需要模塊和卡即CI機(jī)）數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)解碼過程實際上就是一個對上行編碼的源信號

38、還原的反過程，其主要由前端（TUNER）信道解碼器、解復(fù)用和MEPG-2解碼器、音頻DAC和視頻編碼器、系統(tǒng)主控制電路、用戶控制接口電路等五大部分組成。至于DVB有條件接收機(jī)即CA機(jī)，只是在此基礎(chǔ)上增設(shè)了讀卡解密接口部分電路即條件接收模塊電路。另外，如有RF信號輸出則增設(shè)了調(diào)制器部分。信道解碼器、解復(fù)用/MEPG-2解壓、音頻DAC和視頻編碼器等構(gòu)成了主要的信號處理通道。系統(tǒng)主控電路通過I2C總線設(shè)置信道解碼電路，選擇頻道；設(shè)置音頻DAC和視頻編碼電路，選擇適當(dāng)制式，輸出彩色全電視信號等；接收用戶控制接口電路送來的用戶命令數(shù)據(jù)（面板按鍵或遙控指令），主控電路根據(jù)用戶中斷申請，尋址用戶控制接口電路并通過I2C總線接收數(shù)據(jù)，且通過并行總線設(shè)置MPEG-2解碼器等，選擇想看的節(jié)目。信道接收與解碼由天線接收的C/KU波段的衛(wèi)星下行信號，經(jīng)LNB放大和變頻所形成的9502150MHZ第一中頻信號，進(jìn)入衛(wèi)星接收機(jī)前端（TUNER）高頻調(diào)諧選通濾波接收所需的頻率，通過鎖相環(huán)（PLL）電路控制壓控（VCO）本振振蕩頻率，把輸入的第一中頻信號變頻為第二中頻信號，進(jìn)行正交檢相器分解出I、Q兩路模擬信號