數(shù)字有線電視系統(tǒng)

1、1,數(shù)字電視傳輸技術(shù),中國傳媒大學(xué)寬帶網(wǎng)絡(luò)研究所金立標(biāo) 博士,中 國 傳 媒 大 學(xué),2,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),3,第一部分 數(shù)字電視基礎(chǔ),4,數(shù)字電視基礎(chǔ),數(shù)字電視系統(tǒng)基本構(gòu)成,5,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(shí)際帶寬

2、,6,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(gè)二進(jìn)制元素。波特率：也就是符號率，每秒傳輸?shù)姆杺€(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),7,數(shù)字電視基礎(chǔ),數(shù)字電視分類PDTV：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；HDTV：

3、比特率為18～20Mbps，顯示清晰度為800～1000線。注：以上比特率為MPEG－2壓縮后速率。,8,數(shù)字電視基礎(chǔ),有線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) DVB-C ATSC-64QAM ATSC-16VSB ISDB-C調(diào)制方式 16-64QAM 64QAM 16VSB 64QAM帶

4、 寬 8MHz 6MHz 6MHz 6MHz傳輸速率 31.64Mb/s 41.34Mb/s 43.05Mb/s 30.31Mb/s滾降系數(shù) 15% 15% 11.5%

5、 18%糾錯(cuò)編碼 RS(204,188) RS(128,122) RS(207,187) RS(204,188)壓縮方式 MPEG-2,9,1.2、模擬信號的數(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)制碼來表示已經(jīng)量化了的取樣值。傳輸速率：傳輸速率=取樣

6、頻率fs×量化比特?cái)?shù)。,數(shù)字電視基礎(chǔ),10,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,11,數(shù)字電視基礎(chǔ),數(shù)字電視信號的碼率（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)， 亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù) = 13.5MHz X 10bit = 135Mbps 2個(gè)色差信號的碼率為

7、2 X 6.75MHz X 10bit = 135Mbps SDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個(gè)色差信號碼率 = 135Mbps + 135Mbps = 270Mbps,12,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10

8、bit量化時(shí)， 亮度信號的碼率為 取樣頻率 X 量化比特?cái)?shù) = 74.25MHz X 10bit = 742.5Mbps 2個(gè)色差信號的碼率為 2 X 37.125MHz X 10bit = 742.5Mbps HDTV的總碼率為 亮度信號碼率 + 2個(gè)色差信號碼率 = 742.5Mbps + 742.5Mbps

9、 = 1485Mbps,13,數(shù)字電視基礎(chǔ),1.3、信源編碼,14,數(shù)字電視基礎(chǔ),1.3、信源編碼,15,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(gè)方面：空間相關(guān)冗余 時(shí)間

10、相關(guān)冗余,16,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),17,1.4、信道編碼糾錯(cuò)：在信道編碼過程中將

11、附加數(shù)據(jù)加于數(shù)據(jù)流之中，在接收端通過校驗(yàn)位來發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)字，并給予糾正。交織：編碼時(shí)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(fù)出原始次序。,數(shù)字電視基礎(chǔ),18,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(yuǎn)距離傳輸；QPSK、QAM、OFDM。,19,第二部分 數(shù)字電視系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),數(shù)字電視前端平臺,21,數(shù)字電視前端硬件平臺 －2.1MPEG-2編碼

12、器,2.1.1 TS碼流的形成,PS復(fù)用,PES,ES,數(shù)據(jù)編碼器,TS復(fù)用,22,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)?23,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),24,2.1.2編碼速率 MPEG-2

13、編碼器可由用戶選擇，把一個(gè)頻道的電視信號壓縮成2~15Mbps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(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 －2.1MPEG-2編碼器,25,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,26,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

14、口（ASI）串行數(shù)據(jù)接口（SDI）,27,2.1.4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(jī)？如果衛(wèi)星上的節(jié)目下來就是模擬的，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,28,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.2

15、數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī),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(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，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，又能輸出數(shù)字的TS碼流。,29,2.2.2 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(jī),30,,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī),31,

16、,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī),32,2.2.3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為符號率，也就是碼率；由于采用QPSK，所以一個(gè)符號需要用2個(gè)比特來表示；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

17、節(jié)目的傳輸速率：4.42×2×3/4×188/204 =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(jī),33,2.2.4 SCPC/MCPC SCPC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，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，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

18、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－2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī),34,數(shù)字電視前端硬件平臺－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MPTS碼流具有節(jié)目選擇和過濾功能,35,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.2數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī),帶寬：29.65MHz 信道編碼

19、 CNR門限 傳輸速率 QPSK 14.5 45 16QAM 22 89 64QAM 28 140 256QAM 34 180,36,數(shù)

20、字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,2.3.1復(fù)用器的作用 對多路節(jié)目（也就是多路節(jié)目的TS流）復(fù)用，復(fù)用成一路TS流，使得多路節(jié)目能夠在一個(gè)頻道中傳輸。在復(fù)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(fù)用和電子節(jié)目指南（EPG）。,37,2.3.2、復(fù)用器的原理（1）MPEG-2中的PSI信息 節(jié)目特定信息Program Specific Information（PSI）, 使用了四個(gè)

21、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(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(fù)用器,38,2.3.2、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)目的編號及相應(yīng)的PMT的位置（PID）；同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）

22、的位置。PAT丟失，將導(dǎo)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(fù)用器,PAT (PID=0),,NIT (PID=16),39,數(shù)字電視前端硬件平臺－－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

23、（PCR）字段的位置PMT所在的TS包都有自己獨(dú)特的PID。,節(jié)目1 PMT,40,數(shù)字電視前端硬件平臺－－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。,41,數(shù)

24、字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,43,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,2.3.3、PID沖突問題同一個(gè)頻道或同一個(gè)復(fù)用器不同頻道或不同的復(fù)用器,44,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,2.3.4、解復(fù)用,45,2.3.5、復(fù)用器的選型,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,46,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,續(xù)上表（表格重復(fù)間隔）,47,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,2.3.6、復(fù)用器的安裝調(diào)試確定復(fù)

25、用幾套節(jié)目：根據(jù)衛(wèi)星接收機(jī)和編碼器的輸出速率，復(fù)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(fù)用器的TS流輸出總碼率； 設(shè)置復(fù)用器的輸出方式（ASI接口、SPI接口、DS3等）； 設(shè)置復(fù)用器的輸出TS流的傳輸包的長度（188或204）；,48,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,2.3.7、TS碼流的檢測分析根據(jù)ETR101 290標(biāo)準(zhǔn)，可將數(shù)字電視基帶錯(cuò)誤劃分為三個(gè)等級，：第一優(yōu)先級錯(cuò)誤：會(huì)引起解碼

26、器無法進(jìn)行解碼 ；第二優(yōu)先級錯(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)先級錯(cuò)誤：指示出編碼器、復(fù)用器的問題，但不影響解碼，對圖像質(zhì)量影響較小 。,49,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,（1）第一優(yōu)先級錯(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)（0x47)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。傳輸流失去同步，表明傳輸過程中有一部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，將直接影響解碼后畫面的質(zhì)量。嚴(yán)重的同步丟失現(xiàn)象則

27、表明傳輸中斷，同步字節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤。,50,數(shù)字電視前端硬件平臺－－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。,51,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,包識別符PID丟失檢測數(shù)據(jù)流中各套

28、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(dǎo)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(gè)PID可以定義不同的出現(xiàn)頻率,52,數(shù)字電視前端硬件平臺－－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。對于PID為0x0

29、000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)識符0x00；包中的加擾控制段不是00。,53,數(shù)字電視前端硬件平臺－－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。,54,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3

30、復(fù)用器,連續(xù)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤對于每一套節(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包無丟失，同一TS包不出現(xiàn)兩次以上，即無錯(cuò)誤。,55,數(shù)字電視前端硬件平臺－－2.3復(fù)用器,第二優(yōu)先級錯(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PC

31、R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檢測顯示對應(yīng)于這些表的內(nèi)容是否出錯(cuò)。,56,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

32、OFDM多載波調(diào)制，每個(gè)載波再采用QPSK或者QAM調(diào)制。,57,2.4.2調(diào)制速率 16QAM調(diào)制中，一個(gè)符號用4個(gè)比特來表示；64QAM調(diào)制中，一個(gè)符號用6個(gè)比特來表示；256QAM調(diào)制中，一個(gè)符號用8個(gè)比特來表示。64QAM的符號率在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×（1

33、88/204）＝38.1MBps。,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.4QAM調(diào)制器,58,信道編碼 CNR門限 傳輸速率 64QAM 25.5 38.4 128QAM 29.5 43 256QAM 33.5 4

34、9,8MHz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) 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

35、 8 10 256QAM最多節(jié)目數(shù) 6 8 9 12,59,2.4.2 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(gè)序列，以16QAM為例，每4個(gè)調(diào)制比特分為兩組，每組兩個(gè)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

36、端硬件平臺－2.4QAM調(diào)制器,60,2.4.2 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,61,2.4.2 QAM星座圖,,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.4QAM調(diào)制器,62,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(diǎn)均在決策邊框內(nèi)的中心點(diǎn)，說明有良好的相位噪聲、熱噪聲等，因此MER值好。,63,數(shù)字電視前端硬件平臺－2.4QAM調(diào)制器,（2）熱噪聲引起的損傷現(xiàn)象：符號點(diǎn)

37、隨機(jī)的向外擴(kuò)展（相對于中心點(diǎn)）,64,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(gè)邊角的符號向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使方形的星座圖變?yōu)閳A,65,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,66,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

38、圖不成方形，I、Q軸即寬、高不等,67,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(jìn)行DVB加擾 。處理與CA有關(guān)的PSI、SI信息，可以是PSI、SI動(dòng)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(xì)的工作原理在后面的CA系統(tǒng)中給予介紹。,68,組網(wǎng)舉例,CCTV-1的傳送,69,數(shù)字電視的EPG（電子節(jié)目指南）,70,1、EPG

39、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(shí)現(xiàn)互動(dòng)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(fù)用器 ；復(fù)用器將這些表于其他節(jié)目的TS流復(fù)用在一起，然后通過QAM調(diào)制器后送出。,71,1.2、EPG工作原理 DVB-SI標(biāo)準(zhǔn)的SI信息主要是給用戶端提供設(shè)置信息，使接收機(jī)能夠自動(dòng)調(diào)諧接收特定的節(jié)目并對節(jié)目進(jìn)行分組。

40、SI中有傳送的節(jié)目信息，包括節(jié)目的種類，節(jié)目的時(shí)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(shí)間日期表（TDT）、運(yùn)行狀態(tài)表（RST）等。,1、EPG概述,72,2、DVB－SI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(jìn)行相關(guān)節(jié)目或某一

41、類節(jié)目的瀏覽和選擇。Table-ID：0x4A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、是否有相應(yīng)的事件描述、起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等；SDT可以描述當(dāng)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(biāo)識符（Table-ID）來區(qū)分。SDT（actual TS）：0x42 SDT（other TS）：0x46,73,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(shí)間、時(shí)間

42、長度、運(yùn)行狀態(tài)等。EIT有四種，由表標(biāo)識符來區(qū)分：描述當(dāng)前TS流的正在或?qū)⒁コ龅墓?jié)目 ：0x4E描述當(dāng)前TS流的計(jì)劃播出的節(jié)目 ： 0x50～0x5F描述其它TS流的正在或?qū)⒁コ龅墓?jié)目 ：0x4F描述其它TS流的計(jì)劃播出的節(jié)目 ： 0x60～0x6F,2、DVB－SI信息,74,2、DVB－SI信息,運(yùn)行狀態(tài)表（RST）提供某一事件或多個(gè)事件的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間，即某一事件運(yùn)行或不運(yùn)行的信息，可用于按時(shí)自動(dòng)切換到指定的事T

43、able-ID：0x71時(shí)間和日期表（TDT）給出當(dāng)前的時(shí)間和日期Table-ID：0x70,76,3.1 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(fù)責(zé)將各電視臺的節(jié)目預(yù)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(jìn)行加工，建立EPG數(shù)據(jù)庫，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的維護(hù) EPG發(fā)布系統(tǒng)連接EPG中心和

44、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,3、EPG系統(tǒng),77,數(shù)字電視的加擾技術(shù)DVB-CA系統(tǒng),78,1.1、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(biāo)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(fù)用器中傳送。在接收端，EMM 也用于控制解擾。,一、基本概念,79

45、,1.2、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(biāo)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，按一定的數(shù)據(jù)編碼格式加密、打包，送到復(fù)用器中傳送。在接收端，ECM 用來控制解擾。,一、基本概念,80,1.5、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)

46、據(jù)流）進(jìn)行擾亂，使不用恰當(dāng)?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(jī)碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列與原始的傳輸流進(jìn)行XOR運(yùn)算，改變被傳輸信息的特征，使信號變?yōu)椴豢深A(yù)測的數(shù)據(jù)流。,一、基本概念,81,1.6、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(jī)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(fù)加擾時(shí)使用的偽隨機(jī)序列，可以實(shí)現(xiàn)對信號的解擾。CW是CA 的關(guān)鍵，必須可靠

47、的傳輸。CW由前端加密后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶機(jī)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5—20 秒改變一次。,一、基本概念,82,1.7、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(gè)條件接收系統(tǒng)一同工作。這種方式便于多級運(yùn)營管理，為多級運(yùn)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(jī)頂盒也只須選用一種CA 系統(tǒng)，不必裝多個(gè)CA系統(tǒng)。這樣便于不同的CA 開發(fā)商

48、在同一網(wǎng)絡(luò)中公平競爭。,一、基本概念,83,1.8、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(jī)頂盒而言的。在多密方式下，每臺機(jī)頂盒通過公共接口CI 對不同的CAS 解密。即用同一臺機(jī)頂盒接收不同CA系統(tǒng)的加密節(jié)目。當(dāng)CA 更換時(shí)，僅需更換CA 模塊，不必?fù)Q盒。從而實(shí)現(xiàn)機(jī)卡分離。機(jī)頂盒是通用的，卡是由不同運(yùn)用商管理的。,一、基本概念,84,1.9、用戶個(gè)人分配密鑰PDK用戶個(gè)人分配密鑰PDK：是一個(gè)數(shù)列，是

49、機(jī)頂盒的唯一地址碼。由CA系統(tǒng)自動(dòng)生成并嚴(yán)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(shí)現(xiàn)對加擾傳輸流的解擾。,一、基本概念,85,二、DVB-CA原理,86,二、DVB-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(fù)用器的TS流進(jìn)行加擾運(yùn)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

50、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(jìn)行加密運(yùn)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）。,87,二、DVB-CA原理,業(yè)務(wù)密鑰在送給加密器A的同時(shí)，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(jìn)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ECM和EMM信息都送往MPEG-2復(fù)用器，與其

51、他的TS流一起進(jìn)行打包，形成TS流再輸出。,88,二、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(fù)用器 解復(fù)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(fù)出加擾控制字（CW），把CW送往解擾器。 恢復(fù)控制字的過程非常短暫，一旦恢復(fù)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,89,三、性能特

52、點(diǎn),1、節(jié)目管理節(jié)目按頻道預(yù)訂（OPPC） 用戶提前購買一個(gè)頻道的某一段較長的觀看時(shí)間（例如一個(gè)月），用戶在這段時(shí)間內(nèi)可以觀看節(jié)目，超過這段時(shí)間即無法觀看節(jié)目。 節(jié)目分次預(yù)訂（OPPV） 允許用戶提前購買某個(gè)節(jié)目的一段時(shí)間（例如1個(gè)小時(shí)），用戶在這段時(shí)間內(nèi)可以觀看這個(gè)節(jié)目，超過這段時(shí)間即無法觀看節(jié)目。,90,三、性能特點(diǎn),節(jié)目即時(shí)購買（IPPV）用戶首先在IC卡中充入一定的點(diǎn)數(shù)值（等同與金錢），點(diǎn)數(shù)值的多少由用戶自己決定，充值

53、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(jī)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(shí)間和節(jié)目點(diǎn)數(shù)，選擇要購買的節(jié)目。當(dāng)節(jié)目開始以后如果用戶觀看了此節(jié)目，那么IC卡自動(dòng)從卡中扣除相應(yīng)的點(diǎn)數(shù)；如果節(jié)目開始后用戶沒有觀看此節(jié)目IC卡不會(huì)作出任何動(dòng)作。,91,三、性能特點(diǎn),免費(fèi)預(yù)覽 每種節(jié)目類型都可以設(shè)置一定的開始時(shí)間為免費(fèi)預(yù)覽時(shí)間，是否設(shè)定預(yù)覽和預(yù)覽時(shí)間的長短由用戶動(dòng)態(tài)自由設(shè)定

54、。在這段時(shí)間內(nèi)，所有的用戶或者符合某個(gè)條件的用戶可以免費(fèi)觀看節(jié)目。,92,三、性能特點(diǎn),節(jié)目級別限制（父母控制）對每個(gè)產(chǎn)品設(shè)置節(jié)目級別，用戶可以在機(jī)頂盒上設(shè)置IC卡的觀看級別。當(dāng)用戶設(shè)置的IC卡觀看級別小于節(jié)目的級別時(shí)，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(dāng)用戶在機(jī)頂盒上修改IC卡的觀看級別時(shí)需要輸入PIN碼進(jìn)行驗(yàn)證，如果通過驗(yàn)證才可以修改，否則連續(xù)輸入3次錯(cuò)誤PIN碼，則IC卡鎖定PIN碼。,

55、93,三、性能特點(diǎn),節(jié)目防盜版保護(hù)節(jié)目供應(yīng)商使用防止錄像功能時(shí)可使錄像機(jī)錄下的圖象扭曲，但播出的節(jié)目在電視機(jī)中收看不會(huì)產(chǎn)生任何影響，但如果用戶使用錄像機(jī)錄下這個(gè)節(jié)目后，使用錄像機(jī)播放時(shí)圖象將會(huì)扭曲變形，無法正常收看。從而保護(hù)節(jié)目提供商的利益不被侵犯。(需機(jī)頂盒硬件支持),94,四、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

56、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。,95,四、DVB-CA的應(yīng)用模式,96,四、DVB-CA的應(yīng)用模式,不解密模式中，當(dāng)節(jié)目平臺和服務(wù)平臺采用相同的CA系統(tǒng)時(shí)，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。,97,四、DVB-CA的應(yīng)用模式,98,基于密鑰的CA系統(tǒng)的不解密模

57、式,五、不解密模式,99,基于算法的CA系統(tǒng)的不解密模式,五、不解密模式,數(shù)字電視機(jī)頂盒,,101,第三部分地面數(shù)字電視傳輸技術(shù),102,地面數(shù)字電視 標(biāo)準(zhǔn),美國 ATSC 8VSB 標(biāo)準(zhǔn) -- 單載波調(diào)制技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：頻譜效率高、功率效率高；未顧及室內(nèi)接收、移動(dòng)接收、單頻網(wǎng)等。歐洲 DVB-T COFDM 標(biāo)準(zhǔn) -- 多載波調(diào)制技術(shù)用頻譜效率和功率效率指標(biāo)換取了支持室內(nèi)接收、移動(dòng)接收、單頻網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。世界上已有 33 個(gè)國家或地

58、區(qū)決定采用。日本 ISDB BST-OFDM標(biāo)準(zhǔn) -- 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、IEEE802.16a、HiperLan2新一代（4G）移動(dòng)通信：OFDM-CDMA、MC/DS-CDMA等寬帶有線通信：ADSL，VDSL，電力線通信,103

59、,性能比較,104,DTMB單頻網(wǎng)系統(tǒng)具體方案,105,DTMB的高清晰度電視廣播,106,DTMB的高清晰度電視廣播,107,DTMB的標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視廣播,108,DTMB在一個(gè)8MHZ頻道可以實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù),109,移動(dòng)多媒體廣播需求和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),廣電總局的安排：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、全國漫游中央媒體的節(jié)目（可傳輸20套電視節(jié)目、30套廣播節(jié)目 ）地面增補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)同頻轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星上的節(jié)目（L波段1452-1492MHz）可適當(dāng)加入部分當(dāng)?shù)毓?jié)目（ VHF6

60、-12CH，174-240 MHz ） 地面移動(dòng)多媒體廣播（DMB）可傳輸10套左右廣播節(jié)目、2套左右電視節(jié)目和信息服務(wù)?，F(xiàn)有移動(dòng)多媒體廣播標(biāo)準(zhǔn),110,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)比較1,111,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)比較2,112,第四部分IPTV數(shù)字電視技術(shù),113,IPTV與數(shù)字電視系統(tǒng),編碼標(biāo)準(zhǔn),CDN,雙向接入,EPG,與DVB-C前端接口,機(jī)頂盒,后臺技術(shù),114,編碼方式,MPEG－2over IP(TS over IP)IP封裝將占用更大的帶寬

61、在歐洲一些電信運(yùn)營商使用MPEG-4 over IP采用高效視頻壓縮編碼適合提供點(diǎn)播服務(wù),115,,,,,MPEG-4采用三種視頻編解碼方式，H.264是MPEG4 AVC在 ITU里的名稱 AVC= H.264 = MPEG-4 Part 10,,,Bit Rate,MPEG-24-6Mbps,,,未壓縮的250Mbps,116,CDN技術(shù),117,多播技術(shù),118,IPTV機(jī)頂盒,硬件解壓