ATSC制数字电视机顶盒的研究

1、.：.；关于ATSC制数字电视机顶盒的研讨数字电视的开展趋势 从1994年开播卫星数字电视，到1998年底开播地面数字电视广播，数字电视曾经实现了全面启动。到1999年底，全球约有2500万台卫星数字电视机顶盒，700万台有线网数字机顶盒和40万台地面数字电视机顶盒和接纳机，主要分布于欧洲、美国和日本。 美国方案于2006年在全美范围内实现电视节目的数字化传输，日本那么将在2021年实现一切电视节目的数字化，德国媒体管理局方案在2006年前封锁一切的地面模拟电视传送。我国的数字电视技术正在加紧实施“三步战略步伐：2003年完成地面数字电视规范的制定，在大城市开播数字电视；2005年，卫星传输全

2、部实现数字化；2021年，地面电视根本实现数字化，普及数字电视接纳机机顶盒；2021年，中国电视广播全面实现数字化，完成模拟向数字的过渡。 目前，世界各国正面临着从模拟电视向数字电视的演进变革，与通讯领域的模拟技术向数字技术演进的历程一样，在用户需求和科学技术提高的宏大拉动下，数字电视技术日趋成熟，在不断为人们提供更高质量、更多功能和更个性化的音视频节目的同时，逐渐成为电视系统的主流。未来的数字电视将是一个全方位的宽带网络系统，从各个层面影响现代人类的社会生活，其触角将普及社会的政治、经济、文化和生活等各个领域。关于ATSC制数字电视机顶盒的研讨 摘 要：本文概述了数字电视广播原理，对ATSC

3、制造了较详细的引见。在此根底上，进一步论述了作者实现的ATSC制数字电视机顶盒系统设计。 1引言 在信息技术的推进下，广播电视进入从模拟广播到数字广播的过渡阶段。美国，欧洲，澳大利亚，日本，新加坡等相继确定了本国的数字电视广播规范。 随着视频紧缩技术的深化研讨，九十年代初出现了一系列视频紧缩规范，其中尤以MPEG-2影响圈较大；同时随着集成电路制造技术的提高，许多芯片厂商相继推出了相应公用芯片，这些都极大地推进了数字电视的开展。美国于1995年经过了ATSC数字电视规范。欧洲制定了包括DVB-T在内的一体化数字电视广播规范，目前偏重于规范明晰度数字电视。日本从模拟高明晰度电视研讨转向数字电视之

4、后，确立了ISDB-T的地面广播规范。三种规范在信源编码方面类似，都采用MPEG-2视频紧缩，高明晰度电视图像常用格式为19201080，每秒60场/50场隔行，最大的区别是信道调制和传输方式的不同。因此三种制式接纳机的不兼容主要在接纳机信道解调模块。 图1表示了数字电视广播和接纳系统根本原理。从内容上分为信源部分和信道部分；从构造上分为发送端，传输网络和接纳端。发送端包括信源编码音视频编码，业务复用，信道编码和调制。传输网络既可以是地面广播，也可以是有线电视和卫星接纳。调制信号到达接纳端，先进展信道解调构成基带TS流，然后进展解复用，构成音视频PESES流分别解码，最后输出音频和视频信号。

5、2ATSC电视制式简介 ATSC的英文全称是Advanced Television Systems Committee美国高级电视业务顾问委员会。该委员会于1995年9月15日正式经过ATSC数字电视国家规范。ATSC制信源编码采用MPEG-2视频紧缩和AC3音频紧缩；信道编码采用VSB调制，提供了两种方式：地面广播方式8VSB和高数据率方式16VSB。随着多媒体传输业务的不断开展，为了顺应挪动接纳的需求，近来又方案添加2VSB的挪动接纳方式。下面从信源部分和信道部分来作引见： 21信源编码与解码 由于数字化的HDTV原始视频数据量非常大，码率高达1Gbps以上。为了能在一个6M频道带宽内广播

6、HDTV信号，必需采用紧缩比很高的视频紧缩算法。ATSC制采用MPEG2视频紧缩。MPEG2视频紧缩格式分为4级 5类，从低分辨率图像到高明晰度视频有十几种格式，其中 MP HL格式完全符合 HDTV广播需求。MPEG2视频紧缩采用了运动估计和补偿，帧内预测和帧间预测编码，DCT变换编码和熵编码等算法，紧缩率可达 3050倍。付出的代价是 MPEG-2紧缩算法运算量极大。AC3有 51声道编码，可以复用成TS流。信源解码是编码的逆过程，包括TS的解复用和音视频ES的解紧缩，整个过程符合MPEG2和AC3的解紧缩语法。HDTV解码运算量相对较低，是紧缩编码运算量的非常之一。 2.2信道调制与解调

7、 以地面广播8VSB方式为例，信道调制与解调原理如图2所示。发送端：码率为19.39Mbps的TS流输入到信道调制单元。信道编码过程包括数据随机处置，RS纠错编码，卷积交错，格状编码，同步信号插入，构成符号率为10.76Msym/s的8电位符号流八种电位：7V，5V，3V，1V。然后进展模拟处置，插入导频，预平衡和单边带调制，最后送到发射机。接纳端：射频RF经调谐器锁定，构成中频IF输出，AD变换后逐级进展8VSB信道解调处置，完成解调后输出码率为19.39Mbps的TS流。8VSB传输方式的参数如表1所示。 对TS流进展信道编码，要经过如下处置：首先TS包中187个字节和一个伪随机序列按比特

8、位异或运算TS包长度为188个字节，同步头0 x47没有进展异或和RS编码，使TS流数据随机化，码率依然是19.39Mbps。随机化后数据送入 t=10207，187的 RS编码器，每个TS包添加 20校验字节，包长度为 208字节，码率上升为21.52Mbps。然后又经过208，52的卷积交错器，可以抵御长度相当于4ms的突发干扰。在格状编码之前还经过一个12符号交错器。格状编码采用23方式，即每两个比特输入构成3比特输出，此时码率升为3528Mbps。映射处置将每 3比特数据映射到一个 8电位符号，每个符号相当于映射前的 3比特，格状编码前的2比特。插入段同步，场同步后，便组装成为数据帧。

9、每一数据帧包括两个数据场；每一数据场由313个数据段组成，其中第一个数据段作为该场的同步；每个数据段又由832个8电位符号组成，其中开场四个符号作为该段的同步。于是构成了符号率为1076Msyms的数据流，由于一个符号表示两比特，所以比特率相当于对2152Mbps，除去同步开销和检错冗余，净比特率为1928Mbs。 3 机顶盒系统设计 31 数字电视机顶盒系统构成 ATSC制机顶盒系统可分为两个相对独立的模块：前端信道解调和后端信源解码。前端和后端接口的数据格式是TS码流。前端部分主要完成高频下变换和8VSB信道解调，并输出TS流；后端部分实现TS流的解复用，并将视频和音频的ES/PES流分别

10、送入相应的音视频解码器，最终输出视频和音频信号。系统的整体控制部分由后端的主控CPU担任，包括I2c总线，前端的信道解调，TS流解复用，音频解码和视频解码，以及遥控器和键盘等流程控制。图3表示了ATSC制机顶盒的系统设计框图。 32 前端解调模块设计 1调谐器Tuner 调谐器经过I2c总线来控制，完成高频调谐并输出中频信号。有些调谐器没有I2c总线，而是由3根控制线来设置调谐参数，此时要求机顶盒的主控芯片带有一定数量的PIO编程端口。另外，信道解调器根据中频信号幅度，经过AGC信号来调理调谐器输出的中频信号幅度，使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常较小，需求经过中频放大器，然后送入

11、8VSB解调器。 2信道解调器 8VSB解调器收到中频信号后，对其进展模数转换，然后逐级进展解调。信道解调器可以直接对输入44MHz中频信号进展A/D采样，提供AGC信号调理中频信号增益。正常任务形状下，解调芯片先经过非相关AGC方式使中频信号幅度在A/D采样范围之内；接着进展载波锁定和同步信号恢复；实现同步后，相关AGC方式进一步细调中频信号幅度。然后依次进展NTSC同频干扰滤波、信号平衡、9相位跟踪锁定以及FEC处置包括格状解码、去卷积交错、RS解码和去随机等步骤，最后输出TS码流。实践解调的每一步都可以经过内部存放器来跟踪。解调过程中各阶段信号的实践性能，如锁定形状，信噪比，误码率等可以

12、由解调芯片内部的存放器指示。 33 后端解码模块设计 1主控CPU 主控CPU实现操作系统的各种控制功能，同时完成TS流解复接。一方面，主控CPU解析前端送入的TS流，提取相关的PSI表，并利用PID过滤器来分别音视频ES或PES流，实现TS流解复用。另一方面，主控CPU管理多个进程，如视频解码、音频解码、红外遥控、键盘呼应、前端解调和TS解复用等，控制着接纳机的解码全过程。 2视频解码器 视频解码器完成符合 MPEG2紧缩规范的视频实时解码，包括 MPHL格式。解码器外接128Mbits的SDRAM，用于解码过程中的数据存储。视频解码时，主控CPU解析ES流或PES流帧以上高层语法，提取图片

13、尺寸，比特率，量化距阵等控制参数，然后将参数写入解码器的控制存放器。而帧以下的，涉及大运算量的视频解码，主要经过视频解码器的硬件解码单元实现。视频解码器支持ATSC制中的一切十八种格式及其中的某些格式转换，它既可以输出8-bit的规范明晰度视频信号，也可以输出24-bit高明晰度视频信号。它还支持OSD，经过节目信息和频道选择的显示，运用户具有本地信息交互功能。 3音频解码器 音频解码由单片兼容 MPEG2和 AC3的音频解码器完成，不需求外部存储器。解码过程中，主控 CPU可以经过 8bit数据接口或者经过I2c接口来控制音频解码器。音频解码器可接纳 MPEG1，MPEG2，AC-3和PCM

14、多种音频数据输入，具有三路双声道PCM数据串行输出接口和一个SPDIF数字音频输入口。 34 机顶盒解码流程分析 数字电视机顶盒的源程序装载于FLASH ROM内。加电启动后，各芯片进展上电复位，主控CPU从FLASH ROM内加载并运转程序。程序首先完成软硬件初始化，包括时钟初始化，系统内存初始化，前端解调初始化以及音视频解码存放器初始化等，并建立多个任务进程。多进程方式使主控CPU能同时处置多个任务流程，还可以进展进程间的通讯控制。 系统完成初始化后，用户经过遥控器选择频道，频道选择界面经过OSD显示。主控CPU呼应遥控器指令，经过I2C总线设置调谐器，使调谐器输出中频信号。中频信号经信道

15、解调器处置后，输出TS流。主控CPU内PID过滤器实现TS流解复接，将相关的ES或PES流分别送入音视频解码器，最终输出音频和视频信号。TS流中的节目信息经过解析并存储，用户经过OSD查询菜单，了解相关的节目信息。对于多节目复合的TS流，用户还可以经过节目指南EPG指定收看TS流中的某个详细节目。 35 机顶盒接纳性能 ATSC制频道带宽为6MHz，可以传送19.39Mbps固定比特率的数字电视节目，节目可以是单个高明晰度电视，也可以由4-5个规范明晰度电视节目复用而成，符号率为固定的10.76Msym/s，因此ATSC制广播电视的频道搜索比DVB简单，只需设定频道参数。假设全频道范围内接纳，

16、也只需从频道2到频道69逐个搜索。 限于条件，实验过程中采用闭路接纳的方式，由码流发生器输出8VSB调制信号，载波频率为473MHz14频道，信号直接经过一段电缆送到机顶盒的RF输入端。主控CPU经过设定频道参数，可在2秒内实现频道锁定和8VSB解调，在45秒内包括8VSB解调和信源解码完成节目的解析和音视频解码，对于无节目的频道05秒内可断定。实践接纳信号的信噪比要求高于16dB，否那么接纳机无法解调或解码时存在一定的误码。 4终了语 数字化进程使广播电视，计算机网络和通讯之间的行业界限变得越来越模糊，三者既浸透又交融的特点将继续一段时间。在此背景下，数字电视也将随着业务和技术的进一步开展逐

17、渐走向成熟。未来的数字电视机顶盒不但会在知的领域功能更趋完善，也将在未知的领域里开辟更宽广的空间。 下面两层共同承当普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输根底上运转的特定配置，如HDTV或SDTV；还确定ATSC规范支持的详细图像格式，共有18种(HDTV6种、SDTV12种)，其中14种采用逐行扫描方式。 HDTV，1920像素H1080像素V，宽高比16：9，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制； HDTV，1280像素H720像素V，宽高比16：9，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制； SDTV，704

18、像素H480像素V，宽高比16：9或4：3，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制； SDTV，640像素H480像素V，宽高比4：3，帧频60Hz/隔行扫描制，帧频60Hz/逐行扫描制，帧频30Hz/逐行扫描制，帧频24Hz/逐行扫描制。 另外，ATSC还开发并经过了可为采用50Hz帧频的国家运用的另行规范。一、什么是 HYPERLINK esmchina/TECHTERM/ART/%CA%FD%D7%D6%B5%E7%CA%D3.HTM 数字电视 数字电视(Digital TV)是从电视信号的采集、编辑、传播、接纳整个广播链路

19、数字化的数字电视广播系统。数字电视利用MPEG HYPERLINK esmchina/ART_8800044742_1400_0_0_4300_e08d3937.HTM o 日本冲电气制定其绿色采购规范 规范中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率紧缩到大约4.6921Mbps，其图像质量可以到达电视演播室的质量程度，胶片质量程度，图像程度明晰度到达5001200线以上，并采用AC3声音信号紧缩技术，传输5.1声道的环绕声信号。 二、数字电视的分类 按清图像晰度分类，数字电视包括数字高明晰度电视(H HYPERLINK esmchina/TECHTERM/ART/DTV

20、.HTM DTV)、数字规范明晰度电视(SDTV)和数字普透明晰度电视(LDTV)三种。HDTV的图像程度明晰度大于800线，图象质量可到达或接近35mm宽银幕电影的程度；SDTV的图像程度明晰度大于500线，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室程度；LDTV的图像程度明晰度为200-300线，主要是对应现有VCD的分辨率量级。 按信号传输方式分类，数字电视可分为地面无线传输数字电视(地面数字电视)、卫星传输数字电视(卫星数字电视)、有线传输数字电视(有线数字电视)三类。 按照产品类型分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视 HYPERLINK forum.esm-cn/FO

21、RUM_POST_1000010009_1100102167_0.HTM o 尋機頂盒生產廠家 机顶盒和一体化数字电视接纳机。 按显示屏幕幅型比分类，数字电视可分为43幅型比和169幅型比两种类型。 三、数字电视系统的关键技术及规范 1、数字电视的信源编解码技术 视频编解码技术 数字电视尤其数字高明晰度电视与模拟电视相比，在实现过程中，最为困难的部分就是对视频信号的紧缩。在19201080显示格式下，数字化后的码率在传输中高达995Mbit/s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多。因此数字电视的图像不能象模拟电视的图像那样直接传输，而是要多一道紧缩编码工序。视频编码技术主要功能是完成图像的紧缩

22、，使数字电视的信号传输量由995Mbit/s减少为20？30Mbit/s。 音频编解码技术 与视频编解码一样，音频编解码主要功能是完成声音信息的紧缩。声音信号数字化后，信息量比模拟传输形状大得多，因此数字电视的声音不能象模拟电视的声音那样直接传输，而是要多一道紧缩编码工序。 信源编解码的相关规范 国际上对数字图像编码曾制定了三种规范，分别是主要用于电视会议的H.261、主要用于静止图像的JPMG规范和主要用于延续图像的MPEG规范。 在HDTV视频紧缩编解码规范方面，美国、欧洲和日本设有分歧，都采用MPEG-2规范。MPEG紧缩后的信息可以供计算机处置，也可以在现有和未来的电视广播频道中进展分

23、配。在音频编码方面，欧洲、日本采用了MPEG-2规范；美国采用了杜比(Dolby)公司的AC-3方案，MPEG-2为备用方案。但随着技术的提高，1994年完成的MPEG-2随着技术的提高如今显得越来越落后，国际上正在思索用MPEG-4 AVC来替代目前的MPEG-2。 中国方面，中国的数字音视频编解码规范任务组制定了面向数字电视和高清激光视盘播放机的AVS规范。该规范据称具有自主知识产权，与MPEG-2规范完全兼容，也可以兼容MPEG-4 AVC/ H.26?国际规范根本层，其紧缩程度据称可到达MPEG-2规范的2-3倍，而与MPEG-4 AVC相比，AVS更加简约的设计降低了芯片实现的复杂度

24、。 2、数字电视的复用系统 数字电视的复用系统是HDTV的关键部分之一。从发送端信息的流向来看，它将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处置复合成单路串行的比特流，送给信道编码及调制。接受端与此过程正好相反。在HDTV复用传输规范方面，美国、欧洲、日本没有分歧，都采用了MPEG-2 规范。美国已有MPEG-2解复用的公用芯片。 3、数字电视的信道编解码及调制解调 数字电视信道编解码及调制解调的目的是经过纠错编码、网格编码、平衡等技术提高信号的抗干扰才干，经过调制把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好预备。目前所说的各国数字电视的制式，规范不能一致，主要是指各国在该方面的不同，详细

25、包括纠错、平衡等技术的不同，带宽的不同，尤其是调制方式的不同。 数字传输的常用调制方式： 正交振幅调制(QAM)：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适宜有线电视电缆传输。 键控移相调制(QPSK)：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适宜卫星广播。 残留边带调制(VSB)：抗多径传播效应好即消除重影效果好，适宜地面广播。 编码正交频分调制(COFDM)：抗多径传播效应和同频干扰好，适宜地面广播和同频网广播。 四、世界上现有的主要 HYPERLINK esmchina/ART_8800068365_1100_2101_0_0_ad6d3684.HTM o 中国自主规范的坚决拥护者和受害者力合微

26、电子 数字电视规范 1、美国数字电视规范ATSC 美国地面电视广播迄今仍占其电视业务的一半以上，因此，美国在开展高明晰度电视时首先思索的是如何经过地面广播网进展传播，并提出了以数字高明晰度电视为根底的规范-ATSCAdvanced Television System Committee先进电视制式委员会。美国HDTV地面广播频道的带宽为6MHZ，调制采用8VSB。估计美国的卫星广播电视会采用QPSK调制，有线电视会采用QAM或VSB调制。 ATSC数字电视规范由四个分别的层级组成，层级之间有明晰的界面。最高为图像层，确定图像的方式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像紧缩层，采用MPEG-2

27、紧缩规范。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的紧缩包中，采用MPEG-2紧缩规范。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统，采用Zenith公司开发的8-VSB传输方式，在6MHz地面广播频道上可实现19.3Mb/s的传输速率。该规范也包含适宜有线电视系统高数据率的16-VSB传输方式，可在6MHz有线电视信道中实现38.6Mb/s的传输速率。 下面两层共同承当普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输根底上运转的特定配置，如HDTV或SDTV；还确定ATSC规范支持的详细图像格式，共有18种(HDTV 6种、SDTV 12种)，其中14种采用逐行扫描方式。 在6

28、种HDTV格式中，由于19201080格式不适宜在6MHz信道内以60帧/秒进展逐行扫描，故以隔行扫描取代之。SDTV的6?0480图像格式与计算机的VGA格式一样，保证了与计算机的适用性。在12种SDTV格式中，有9种采用逐行扫描，保管3种为隔行扫描方式以顺应现有的视频系统。 另外，ATSC还开发并经过了可为采用50Hz帧频的国家运用的另行规范。HDTV格式的象素阵列一样，但帧频为25Hz和50Hz；SDTV格式的垂直分辨率为576行，程度分辨率那么不同；也包含352288格式，顺应必要的窗口设置。 2、欧洲数字电视规范DVB 欧洲数字电视规范为DVB，即Digital Video Broa

29、dcasting，数字视频广播。从1995年起，欧洲陆续发布了数字电视地面广播(DVB-T)、数字电视卫星广播(DVB-S)、数字电视有线广播(DVB-C)的规范。欧洲数字电视首先思索的是卫星信道，采用QPSK调制。欧洲地面广播数字电视采用COFDM调制，8M带宽。欧洲有线数字电视采用QAM调制。 DVB-T(ETS 300 744) 为数字地面电视广播系统规范。这是最复杂的DVB传输系统。地面数字电视发射的传输容量，实际上与有线电视系统相当，本地域覆盖好。采用编码正交频分复用(COFDM)调制方式，在8MHz带宽内能传送4套电视节目，传输质量高；但其接纳费用高。 DVB-S(ETS 300

30、421) 为数字卫星广播系统规范。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式，任务频率为11/12GHz。在运用MPEG-2MPML格式时，用户端假设到达CCIR 601演播室质量，码率为9Mb/s；到达PAL质量，码率为5Mb/s。一个54MHz转发器传送速率可达68Mb/s，可用于多套节目的复用。DVB-S规范几乎为一切的卫星广播数字电视系统所采用。我国也选用了DVB-S规范。 DVB-C(ETS 300 429) 为数字有线电视广播系统规范。它具有16、32、6?QAM(正交调幅)三种调制方式，任务频率在10GHz以下。采用6?QAM时，一个

31、PAL通道的传送码率为41.34Mb/s，可用于多套节目的复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号，在终端需求电缆机顶盒。 3、日本数字电视的规范ISDB 日本数字电视首先思索的是卫星信道，采用QPSK调制。并在1999年发布了数字电视的规范-ISDB。ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 数字广播专家组)制定的数字广播系统规范，它利用一种曾经规范化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时曾经复用的信号也可以经过各种不同的传输信道发送出去。ISDB具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵敏地集成和发送多节目的电视和

32、其它数据业务。 4、DVB与ATSC的比较 欧洲DVB规范和美国ATSC规范的主要区别如下： 方形像素：在ATSC规范中采用了“方形像素(Square Picture Eelements),由于它们更加适宜于计算机；而DVB规范最初没有采用，最近也采用了。此外，范围广泛的视频图像格式也被DVB采用，而ATSC对此那么不作强迫性规定。 系统层和视频编码：DVB和ATSC规范都采用MPEG-2规范的系统层和视频编码，但是，由于MPEG-2规范并未对视频算法作详细规定，因此实施方案可以不同，与两个规范都无关。 音频编码：DVB规范采用了MPEG-2的音频紧缩算法；而ATSC规范那么采用了AC-3的音

33、频紧缩算法。 信道编码：两者的扰码器Radomizers采用不同的多项式；两者的里德所罗门前向纠错FEC编码采用不同的冗余度，DVB规范用16B，而ATSC规范用功20B；两者的交错过程(Interleaving)不同； 在DVB规范中网格编码Trellix coding有可选的不同速率，而在ATSC规范中地面广播采用固定的2/3速率的网格编码，有线电视那么不需采用网格编码。 调制技术：卫星广播系统中DVB规范采用QPSK，而ATSC规范不涉及卫星广播。有线电视系统中DVB规范采用任选的16/32/6?QAM，而ATSC规范采用16VSB，两者完全不同。地面广播系统中DVB规范采器具有QPSK

34、、16QAM或6?QAM的COFDM2K个或8K个载波；而ATSC规范采用8VSB。 5、三种数字地面广播系统的比较 ISDB-T和欧洲的DVB-T非常类似,可以说是经修正的欧洲方案,传输方案仍是COFDM,运用的编码方式一样,调制方法也一样,也分为2K和8K两种方式。由于日本电视射频带宽为6MHz,所以载波数、载波间隔有所差别。ISDB-T与DVB-T、ATSC ATV的比较如下： 6、DVB、ATSC和ISDB成员近况 据悉，DVB成员曾经到达265个(35个国家和地域)，主要集中在欧洲并普及世界各地，我国的广播科学研讨院和TCL电子集团也在其中。ATSC成员30个，其中有美国国内成员20

35、个、阿根廷、法国、韩国等7个国家的成员10个，中国的广播科学研讨院也参与了ATSC组织。ISDB谋划指点委员会委员17个，其他成员23个，其成员都是日本国内的电子公司和广播机构。 五、中国的数字电视规范 1、中国的卫星数字电视规范 中国卫星数字电视采用QPSK调制方式，与欧洲、美国和日本采用的规范一样。由于中国限制个人直接接纳卫星数字电视节目，所以目前是由有线电视台集中接纳数字电视信号，并将其转化为模拟信号经过有线网络传输给宽广用户收看的。 2、中国的有线数字电视规范 中国有线数字电视的规范还在报批过程中，估计采用QAM调制方式，与欧洲、美国和日本一样。中国有线数字电视的开展根底较好，且播出所

36、需的投入本钱较小，曾经在部分大中型城市试播。有线数字电视因不受国家政策限制，有能够会得到很快推行。 3、中国的地面数字电视规范 数字电视地面广播与数字卫星广播相较，有容易普及、接纳价钱低廉的特点；与数字有线电视广播相较，那么较不易受城市施工建立、自然灾祸、战争等要素呵斥的网络中断影响。因此，在传输情况、运用需求等方面，地面传输方式更加复杂，全球各地在地面数字电视传输系统方案的选择上争议也最大。 自2001年4月起，中国国家广电总局便开放数字电视广播系统的规格建议书的提交；并已在2001年10月开场在北京、上海及深圳三地进展数字地面广播规范的测试任务，在2002年至2003年间测试完成之后，开场

37、进展最后规范的制定，目前还在制定过程之中。 目前中国各方面提交的地面数字电视规范提案共5套，分别是： 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)一号提案：高级数字电视广播系统(ADTB-T)； 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)二号提案：数字电视地面广播系统(BDB-T/OFDM)； 广电总局广播科学研讨院(Academy of Broadcasting Science, State Administration of Radio, Film and TV)的

38、射频子带分割双载波混合调变系统(CDTB-T)； 清华大学(Tsinghua University)地面数字多媒体电视广播传输协议(TDS-OFDM based DMB-T)； 成都电子科技大学(Chengdu Electronic Technology University)的同步多载波扩频地面数字电视传输系统(SMCC/COFDM)。 目前，这五种规范中，呈现出清华大学与上海交大的两种规范对垒之势。 清华大学的DMB-T规范 该规范在OFDM(正交频分复用)的维护间隔(Guard Interval)中，去掉了导频部分，复用同步头。该同步头利用DSS(直接分散方式，分散符号运用的是PN系列)

39、，提高了灵敏度，有利于汽车等挪动形状下接纳信号。与欧洲方式相比，灵敏度提高了10%左右，信噪比的要求也可以降低到-20dB。同时信号的传输效率也提高了10%。 清华DMBT协议简介 DMB-T (Terrestrial Digital Multimedia/Teelevision Broadcasting) 基于 TDS-OFDM (Time Domain Synchronous -Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制技术 分级的帧构造 强纠错编码技术 灵敏的信道调制技术 OFDM 3780 个子载波，QPSKQAM。抗多径和多普勒效应，支

40、持单频网 高效可靠的时域同步技术 帧同步：Walsh 编码的PN序列，QPSK调制。可靠同步，基站识别，终端定位和绝对时间同步，只接纳需求信息，到达省电便携和挪动的条件和目的 准确快速的信道估计技术 便于实现的快速算法 清华DMB-T方案的技术特点 具有自主知识产权目前已有19个专利 信道容量大 (最高每秒 32兆位， 适于高明晰度电视广播) 接纳灵敏度高 (简单天线可以收视， 适于便携式接纳机) 同步恢复快小于5ms，信道估计准确，抗干扰才干强24dB扩频增益，抑制数字电视的悬崖效应，支持数据广播 可以抗静态多径 (简单天线接纳)和动态多径干扰 (适于运动环境下接纳) 可以抗各种家电脉冲干扰

41、 频率规划效率高支持同频网，可用低发射功率覆盖大范围 采用分级编码技术，使标清和高清电视信号传输得到兼容 采用了扩频技术，大大提高了时域信号同步性能 在传输系统的信号调制和纠错编码两大部分都有创新 整体性能优于现有数字电视传输系统 具有可扩展性交互式多媒体广播、蜂窝式广播网，等等 上海交大的ADTB-T规范 ADTB-T是一种“单载波方案，采用4位或16位QAM变调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，运用8MHz带宽，拥有5Mbit/s、10Mbit/s、20Mbit/s三种传输方式。目前正在开发第4代接纳样机，同时正在进展高速挪动接纳实验。 关于挪动接纳信号的性能，据称超越了DVB-T。关

42、于所需的灵敏度，据悉为-82dBm(最大20Mbit/秒)？-92dBm(最大5Mbit/秒)。 其主要的技术组成和特点包括： 有效的数据构造：满足灵敏的综合数字业务和抗干扰要求 单载波调制技术：4/16/6?O-QAM 双导频辅助同步技术：稳健的上下导频辅助同步系统 优秀的信道编解码技术：级联的交错内外码FEC 强大的对抗信道衰落的平衡技术：0dB多经和前、后向回波 更多高效的接纳处置技术：普通高频头复杂的数字信号处置 大容量挪动接纳：挪动条件下最高速率可达12Mbps ADTB-T中心技术与创新点： 初次实现大容量12Mbps的高速挪动接纳 初次实现单载波的单频网技术 提供了高/中/低码率

43、业务混合传输的能够性 稳定可靠的固定接纳性能，兼容有线接纳 信号的峰均比低，载噪比门限低，有利于频谱规划，作到更好的信号覆盖 对抗相位噪声的才干强 跟踪快速变化信道的才干强 采用双导频信号，载波恢复和时钟恢复更稳健，可靠 获得近20项发明专利 数字电视规范ATSC，DVB的比较 收藏 赞赏 杨 力 李 利摘要：本文从视频、音频、地面广播、卫星电视、有线电视、交互式数据业务等方面对两大数字电视规范ATSC和DVB进展了全面的比较。 1 前言 伴随信息时代的到来，广播电视事业，特别是有线电视得到了迅速开展。 有线电视的开展有两个明显的特点： 一是光纤化，光纤通讯技术的开展DWDM、光复用技术和光交

44、换技术的出现及光设备的价钱不断下降和用户对带宽的需求越来越高使得光纤越来越向用户接近；二是数字化，这表达在两个方面，一方面传统的模拟电视广播在逐渐向数字电视广播过渡，另一方面随着多功能交互业务的开展和开展，基带数字业务所占比例越来越大，许多有线电视台为此建立了本人的数字干线网络。 模拟电视的数字化进展迅速，到4月18日止，美国在29个城市曾经有57个电视台地面广播发送数字HDTV信号，覆盖44的美国人口。 其他国家和地域也为此积极地做预备或进展推行，我国将在50周年国庆时进展数字电视试播。 在电视的数字化进程中，规范之争猛烈，据DVB的资料，数 字地面广播采用规范情况是： 曾经采用DVB的占1

45、9以欧洲为主，曾经采用ATSC的占15以北美为主，曾经采用ISDB的占5日本，还有61尚未确定，我国目前也面临着一次选择。对有线电视台而言，开展交互式数据业务是新的收入增长点，选择何种规范的产品将直接影响到有线电视投入的本钱及收益 情况，对数字机顶盒和Cable Modem规范的研讨、产品的测试曾经引起了各台的注重，北京、上海、广州和成都都做了一些的实验，但采用什么规范还没有确定。 2 数字电视规范概述 2.1 ATSC ATSC (Advanced Television Systems Committee)努力于建立先进的电视系统规范，如HDTV等。它的数字电视规范(A/ 53) 已于199

46、6年底被FCC采用。 在北美ATSC和SCTE (Society of Cable Telecommunications Engineers) 协作进展地面广播、有线电视和卫星电视的数字电视规范任务，SCTE建立美国有线电视技术规范，建立了OpenCable (机顶盒) 和DOCSIS/MCNS (Cable Modem) 。 SCTE的技术评价和测试由CableLabs进展，如 Cable Modem能否符合MCNS规范是由CableLabs担任测试认证的。 2.2 DVB DVB (Digital Video Broadcasting)是欧洲努力于数字电视规范的组织，其目的是找 到一种对一

47、切传输媒体都适用的数字电视技术和系统，它包括DVBS (卫星) 、 DVBT (地面广播) 、DVBC (有线电视)和DVBRCCL (Return Channels for Cable and LMDS)。DAVIC(Digital Audio Visual Council)是个非赢利组织，主 要开展Cable Modem和机顶盒的交互式数据业务的规范，它和DVB在这方面获得了一致。 3 两大规范的比较 3.1 普通比较 3.2 视频比较 a. ATSC 格式包括720576 544576 480576 352576 720480 544480 480480 352 480 352288 3

48、52240 支持16:9和4:3的宽高比 HDTV定义为MPEG2的MPHL， 分辨率不超越19201152 19201080是建议的分辨率3.3 音频比较a. ATSC Dolby(AC3) 5.1声道环绕立体声 两声道在192kbps到达最正确质量 5.1声道环 绕立体声在384kbps到达好质量，在448kbps到达最正确质量 b. DVB MPEG第二层的 Musicam 在256kbps到达最正确立体声质量 向后兼容环绕立体声需求高比特率：640kbps 3.4 地面广播比较 a. ATSC RS(204,188, T=10)，交错深度I=52 更好的带宽效 率 低的C/N比门限，

49、系统抗脉冲噪声干扰才干 更好的相位噪声性能 低的峰值/平均功率比 较低的接受门限使较小的功率提供较好的覆盖 b. DVBT RS (204,188, T=8)，交错深度I=12 COFDM编码能较好的处理多途径接受问题 单频网络 (SFN) 运用8k方式 挪动接受运用2k方式 3.5 卫星系统比较 a. DigiCipher(ATSC) Reed Solomon的FEC(前向纠错码) 8种卷积收缩率(5/11, 1/2,3/5,2/3,4/5,5/6,7/8) QPSK或Offset的QPSK调制 b. DVBS RS(204,188, T=8)，交错深度I=12 5种卷积收缩率(1/2,2/

50、3,4/5,5/6,7/8) QPSK调制 3.6 有 线电视比较 a. SCTE RS(128,122, T=3)，可变交错深度 64QAM和256QAM调制 OpenCable的机顶盒和DOCSIS/MCNS的Cable Modem 格形编码使C/N比获得2dB的 改善 格形编码使三阶差拍产物减少 b. DVBC RS(204,188,T=8)，交错深度I= 12 64QAM调制 4 交互式业务 4.1 IP包封装格式 DVB/DAVIC是基于ATM的，经过AAL5实现高效的IP over ATM，或者运用LLC /SNAP封装。 DOCSIS直接将Ethernet帧封装成MCNS帧 4.

51、2 下行调制 DVB/DAVIC： 带外调制运用QPSK； 带内运用MPEG2传送，16，64和256QAM DOCSIS运用MPEG 2传送， 64和256QAM 4.3 上行调制 DVB/DAVIC运用QPSK DOCSIS运用QPSK和 16QAM 4.4 下行频谱利用率 a. DVB/DAVIC 带外调制每个ATM信元采用RS (55,53) 编码，1MHz和2MHz带宽码率分别为 1.544Mbps和3.088Mbps。 MPEG2运用RS(204,188)，交错深度I=12，滚降系数0.15，频谱效率为0.80log2(QAM星座数)bps/Hz。 b. DOCSISMPEG2运用

52、RS (128,122) ，交错深度可变，64QAM滚降系数0.18，格形编码的卷积编码比例14/15，频谱效率为0.7539log2(64)bps/Hz；256QAM滚降系数0.12，格形编码的卷积编码比例19/20，频谱效率为0.808log2(64)bps/Hz。 4.5 上行频谱利用率 DVB/DAVIC：带外调制每个ATM信元采用RS(59,53)编码，200Hz到4MHz带宽的码率从0.256Mbps到6.176Mbps。 DOCSIS： 运用RS编码， 纠错码长由CMTS确定， 长度从T=0到T=10，0.2, 0.4,0.8,1.6和3.2MHz带宽的波特率分别为160,320

53、,640,1280和2560k。 5 总结 从总体来看，ATSC和DVB都很胜利，DVB较好的综合了卫星、地面广播和有线电视，如在纠错编码的方法和系数方面坚持了很好协调性，这样卫星和地面广播节目可以方便的转入有线网络。也正是采用了一致的纠错格式，没有很好 的思索不同传输途径的特点，使得DVBT和DVBC在抗噪声才干方面较ATSC和SCTE差，COFDM调制较好的处理了多径接纳和挪动接纳的问题。 在交互式数据业务方面，DVB和DOCSIS都在努力使本人的规范国际化，从现有的产 品看， 支持MCNS/DOCSIS的Cable Modem占主流，而在机顶盒方面，支持DVB/ DAVIC的产品居多。

54、在机顶盒的CA方面， DVB/DAVIC运用Smart Card实现， 而DOCSIS支持Smart Card和可寻址方式，虽然都是开放式构造，但DVB/DAVIC较为特殊，因此在管理系统的支持方面，DVB/DAVIC的厂家较少，仅NDS等几家。 目前国内开展Cable Modem业务的有线台较多，而机顶盒的推行那么相对落后，思索到产品的兼容性，DOCSIS的机顶盒是更经济的选择，这样有线电视台可以在前端设备、管理系统的投入上得到节约。 本文CSDN博客，转载请标明出处： HYPERLINK 关键词：机顶盒，模块构成，关键技术 1 引 言随着科技提高及数字技术的开展，广播电视进入了从模拟广播到

55、数字广播的过渡阶段。自从欧洲率先于20世纪80年代提出数字视频广播的概念之后，欧美国家的企业和研发机构用了近8年的时间完成了数字视频广播技术的研发以及规范的制定，极大地推进了数字电视的开展。美国于1995年经过了ATSC数字电视规范。欧洲制定了包括DVBT在内的一体化数字电视广播规范，目前偏重于规范明晰度数字电视。日本从模拟高明晰度电视研讨转向数字电视之后，确立了ISDBT的地面广播规范。三种规范在信源编码方面类似，都采用MPEG2视频紧缩，高明晰度电视图像常用格式为19201080，每秒60场50场隔行，最大的区别是信道调制和传输方式的不同。因此，三种制式接纳机的不兼容主要在于接纳机信道解调

56、模块。图1表示了数字电视广播和接纳系统根本原理。从内容上分为信源部分和信道部分；从构造上分为发送端、传输网络和接纳端。发送端包括信源编码音视频编码、业务复用、信道编码和调制。传输网络既可以是地面广播，也可以是有线电视和卫星接纳。调制信号到达接纳端，先进展信道解调构成基带TS流，然后进展解复用，构成音视频PESESPacket EssentialStreamEssentialStream流分别解码，最后输出音频和视频信号。2ATSC电视制式简介ATSC的英文全称是Advanced TelevisionSystems Committee美国高级电视业务顾问委员会。该委员会于1995年9月15日正式

57、经过ATSC数字电视国家规范。ATSC制信源编码采用MPEG2视频紧缩和AC3音频紧缩；信道编码采用格形编码残留边带VSB调制，提供了两种方式：地面广播方式8VSB和高数据率方式16VSB。随着多媒体传输业务的不断开展，为了顺应挪动接纳的需求，近来又方案添加2VSB的挪动接纳方式。下面从信源部分和信道部分来作引见。21信源编码与解码由于数字化的HDTV原始视频数据量非常大，码率高达1Gbps以上。为了能在一个6MHz频道带宽内广播HDTV信号，必需采用紧缩比很高的视频紧缩算法。ATSC制采用MPEG2视频紧缩。MPEG2视频紧缩格式分为4级5类，从低分辨率图像到高明晰度视频有十几种格式，其中，

58、MPHL格式完全符合HDTV广播需求。MPEG2视频紧缩采用了运动估计和补偿，帧内预测和帧间预测编码，离散余弦变换DCT编码和熵编码等算法，紧缩率可达3050倍，但其代价是MPEG2紧缩算法运算量极大。AC3有51声道编码，可以复用成TS流。信源解码是编码的逆过程，包括TS的解复用和音视频ES的解紧缩，整个过程符合MPEG2和AC3的解紧缩语法。HDTV解码运算量相对较低，是紧缩编码运算量的非常之一。22信道调制与解调以地面广播8VSB方式为例，信道调制与解调原理如图2所示。发送端：码率为1939Mbps的TS流输入到信道调制单元。信道编码过程包括数据随机处置、RS纠错编码、卷积交错、格状编码

59、、同步信号插入，构成符号率为1076Msyms的8电位符号流八种电位：7V，5V，3V，1V。然后进展模拟处置，插入导频，预平衡和单边带调制，最后送到发射机。接纳端：射频RF经调谐器锁定，构成中频IF输出，AD变换后逐级进展8VSB信道解调处置，完成解调后输出码率为1939Mbps的TS流。8VSB传输方式的参数如表1所示。对TS流进展信道编码，要经过以下处置：首先，TS包中187个字节和一个伪随机序列按比特位异或运算TS包长度为188个字节，同步头0 x47没有进展异或和RS编码，使TS流数据随机化，码率依然是1939Mbps。随机化后数据送入t10207，187的RS编码器，每个TS包添加20校验字节，包长度为208字节，码率上升为2152Mbps。然后又经过208，52的卷积交错器，可以抵御长度相当于4ms的突发干扰。在格状编码之前还经过一个12符号交错器。格状编码采用23方式，即每两个比特输入构成3比特输出，此时码率升为3528Mbps。映射处置将每3比特数据映射到一个8电位符号，每个符号相当于映射前的3比特，格状编码前的2比特。插入段同步、场同步后，便组装成为数据帧。每一数据帧包括两个数据场；每一数据场由313个数据段组成，其中第一个数据段作为该场的同步；每个数据段又由832个8电位符号组成，其中开场4个符号作为该段的同步。于是构成了符号率为1076Msyms的数据流，