数字电视广播原理与应用11

1、第11章数字电视接收与业务信息 数字电视机顶盒11.1数字电视广播系统中的业务信息（SI）11.2电子节目指南（EPG）11.31 数字电视接收设备不仅包含了解调，信道解码，解复用和信源解码等数字电视的核心技术，还要具有条件接收控制，交互操作，增值业务服务和多媒体用户数据处理等功能，因此，数字电视接收设备是一个比较复杂的系统。 数字电视接收设备可以分为数字电视接收机，数字电视机顶盒及电视显示器三大类。 211.1数字电视机顶盒 11.1.1数字电视机顶盒类型11.1.2有线电视机顶盒结构11.1.3数字电视广播CA系统基本构成11.1.4同密和多密模式3 机顶盒的概念从广义上说是以电视机为显示

2、终端的信息接收和处理设备，目前在市场上有接收数字电视的机顶盒和接入Internet的WebTV机顶盒。 根据信号传输介质的不同，数字电视机顶盒可分为：数字卫星电视机顶盒、数字地面电视机顶盒和数字有线电视机顶盒。下面主要介绍数字有线电视机顶盒。4 数字有线电视机顶盒不仅可以接收数字有线电视广播信号和模拟有线电视广播信号，还可以进行数据广播，Internet接入，视频点播及IP电话等业务。 普及型机顶盒主要功能为：支持基本的数字视音频和数字音频广播接收，条件接收系统，基本电子节目指南以及软件在线更新等功能。 11.1.1数字电视机顶盒类型5 机顶盒包括硬件和软件两部分。 硬件系统提供数字电视机顶盒

3、的硬件平台，实现电视信号的接收和视音频的解码。软件系统提供操作界面的实现、数据广播业务的实现，以及机顶盒和Internet的互联等。 有线电视机顶盒系统构成如图11-1所示。 11.1.2有线电视机顶盒结构6图11-1 有线电视机顶盒构成框图7 机顶盒由高频头调谐器、解调器、信源解复用器、MPEG-2解码器、视频处理器、音频D/A、嵌入式CPU系统和外围接口、条件接收模块等组成。具有交互功能的机顶盒则需要回传通道。 8（1）调谐和解调（2）解复用（3）解压缩（4）视音频信号处理与接口（5）模拟视音频信号接收（6）线缆调制解调器(Cable Modem)（7）CPU系统（8）加解扰模块1.硬件系

4、统9 在数字电视技术中，软件技术占有重要的位置。除了视音频的解码由硬件实现外，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机的互联以及和Internet的互联都需要由软件来实现。数字机顶盒软件系统结构如图11-2所示。 2. 数字电视机顶盒软件系统10图11-2 机顶盒软件系统构成11可见软件系统结构将其分为四层：（1）硬件驱动层软件（2）实时操作系统（3）中间件(Middleware)（4）应用软件12 在数字电视广播上，不仅能够实现传统的电视广播业务，还可以衍生出多种增值业务，如付费电视、视频点播和网上游戏等。 为了确保这些新业务的实现，不仅需要有一个安全可

5、控的综合管理业务平台，更重要的是要有一个安全、开放的条件接收（conditional access）系统，简称为CA系统。 11.1.3数字电视广播CA系统基本构成13 CA系统包括系统管理，网络技术，加解扰技术，加解密技术，复用技术，调制技术，机顶盒技术及智能卡技术等，是一个综合的系统。CA系统同时也涉及用户管理、节目管理、收费管理等数据库方面的应用技术。 数字电视广播中的CA系统结构如图11-3所示。 14图11-3 数字电视广播CA系统框图15 CA系统采用多重密钥传送机制将控制字安全地传送到经过授权的客户端。 16 主要对用户和智能卡进行管理，包括管理和编辑用户信息，所有客户端的地址号

6、、智能卡号、证书和用户设备信息，同时还处理用户的节目预定信息、用户授权信息、财务信息等，并将这些信息转换成EMM信息。 1.用户管理系统17加扰（Scramble）是CA系统的重要组成部分。 2.加扰183.控制字（CW）发生器4.业务密钥（SK）5.个人分配密钥 (PDK)6.授权控制信息发生器(ECMG)7.授权管理信息发生器(EMMG)8.解扰过程 19 在数字电视广播中，在网络中采用同一种条件接收系统是不符合开放的市场需要的。为了使网络中的CA系统具有良好的开放性，DVB组织制定了两大类CA工作模式：一类是同密（Simulcrypt）工作模式，主要规定了条件接收系统和MPEG-2压缩、

7、复用系统之间的接口规范；另一类是多密（Multicrypt）工作模式，规定了机顶盒与CA模块之间的接口，即通用接口（Common Interface）。 11.1.4同密和多密模式20 DVB对此规定了通用的加扰算法。支持同密标准的CA系统结构如图11-4所示。 1.同密模式（Simulcrypt）21图11-4同密模式的CA系统框图22机卡分离机顶盒框图如图11-5所示。 2. 多密模式23图11-5 机卡分离机顶盒框图2411.2.1数字电视广播系统中的业务信息定义11.2.2业务信息（SI）的总体结构11.2.3MPEG-2定义的节目特定信息（PSI）11.2.4SI标准定义的业务信息1

8、1.2.5业务信息表的传输11.2.6描述符（descriptor）11.2数字电视广播系统中的业务信息（SI）251.数字电视广播系统模式 数字电视广播系统的定义主要包括：地面广播、有线电视广播和卫星广播系统。一个典型的数字电视广播系统框图如图11-6所示。 其中，复用流定义为：将一路或多路业务的所有数据合成一路物理通道内的一个码流。 11.2.1数字电视广播系统中的业务信息定义26图11-6 数字电视广播系统框图27 网络定义为：可以传送一组MPEG-2传送流（TS）的一个传输系统。例如：某个有线电视系统中的所有数字频道。 业务信息定义为： 用于描述传送系统、业务内容和广播数据流的计划/时

9、间表等的数据。它包括MPEG-2的PSI信息及独立定义的扩展部分。 28 为了便于编码控制，在数字电视广播的业务信息中把所传送的业务分为业务群、业务、节目、事件和组件。其定义为 业务群（bouquet）：业务群是由同一业务提供商在市场中提供的一系列业务的集合。 业务(service) ：是在广播者的控制下按照时间表分步广播的一系列节目的集合。2.业务群结构29 节目（programme）：是由广播者提供的一个或多个连续的事件的集合。例如：新闻广播，娱乐广播。 事件（event）：是由一组给定了起始时间和结束时间、属于同一业务的组件的集合。例如：一场足球比赛的半场、新闻快报或娱乐表演的一部分。

10、组件(Component)：是共同构成事件的一个或多个实体。例如：视频、音频、图文等。30 数字视频广播中的业务信息包括两大部分：第一部分是由MPEG-2定义的节目特定信息（PSI）；第二部分是由SI标准定义的业务信息。业务信息的总体框图如图11-7所示。 11.2.2业务信息（SI）的总体结构31图11-7 业务信息（SI）总体结构图32 在MPEG-2系统标准中定义了节目特定信息（Program specific information，PSI），PSI信息主要由以下几种类型的表构成。 （1）节目关联表（Program Association Table，PAT） （2）节目映射表（Pro

11、gram Map Table，PMT）11.2.3MPEG-2定义的节目特定信息（PSI）33 （3）条件接收表（Conditional Access Table，CAT） （4）网络信息表（Nerwork Information Table，NIT） （5）传送流描述表（Transport Stream Description Table，TSDT） （6） 专用段(private_section) （7） 描述符 （Descripter） 34 而在实际数字电视广播的应用中，业务信息不仅要提供现行复用流的信息，还需要提供其他复用流中的业务和事件信息。 11.2.4SI标准定义的业务信息35

12、 SI标准定义了这些信息的编码。SI标准定义的业务信息主要由以下九个表构成： 1.业务群关联表（Bouquet Association Table，BAT） 2.业务描述表（Service Description Table，SDT） 3.事件信息表（Event Information Table，EIT）36 4.运行状态表（Running Status Table，RST） 5.时间和日期表（Time and Date Table，TDT） 6.时间偏移表（Time Offset Table，TOT）37 7.填充表(Stuffing Table，ST) 8.选择信息表（Selection

13、 Information Table，SIT） 9.间断信息表（Discontinuity Information Table，DIT）38 在SI信息中，表（table）是一种概念性的机制，它是对业务信息的一种结构性的描述。在实际应用中各种业务信息表被分成一个或若干个段表示，然后插入到TS包中。 11.2.5业务信息表的传输391. 段（Section）2.段到传送包（TS）的映射3.包识别符（PID） 表11-1列出了用于传送业务信息段的TS包的PID值。 40表11-1 业务信息的PID分配414. SI信息的重复传送及加扰规定 421.描述符可能应用的位置 表11-2列出了SI标准中定

14、义的主要描述符，其中，*表示该描述符最有可能插入在该表中。标签（descriptor_tag）是一个8位字段，用于标识不同的描述符。 11.2.6描述符（descriptor）43表11-2 描述符插入位置的主要内容44表11-2 描述符插入位置的主要内容 续表45表11-2 描述符插入位置的主要内容 续表46 组件（Component）是构成事件的基本单元，组件描述符用于标识组件流如视频、音频或数据的类型，以及对基本流的描述。 2.组件描述符47 组件描述符中主要包括以下参数。 流内容（stream_content）：由4比特位表示，给出了码流的类型。例如，当该值为1时表示该码流是视频，为2

15、时表示该码流为音频，为3时表示该码流为数据。见表11-6。 组件类型（component_type）：由8比特位表示，给出视频、音频或数据组件的类型。见表11-3。48表11-3 流内容和组件类型主要内容流内容49表11-3 流内容和组件类型主要内容流内容 续表50 内容描述符的目的是为事件提供清楚的信息描述，主要包括以下参数。 一级节目内容分类content_nibble_level_1：它由4比特位表示。 二级节目内容分类content_nibble_level_2：它由4比特位表示，给出了每个大类中的小类。如表11-4所示。3.内容描述符51表11-4 节目内容分类52表11-4 节目内

16、容分类 续表53表11-4 节目内容分类 续表54 有线传输系统描述符描述了有线电视传输系统的有关信息，主要包括以下参数。 频率（frequency）：由32比特位表示，以MHz为单位给出频率的值。4.有线传送系统描述符55 前向纠错外码（FEC_outer）：由4比特位表示，给出了有线电视传输系统中信道编码的前向纠错外码编码方案。当该值为0001时表示无FEC外码、当为0010时表示FEC外码为：RS（204/188）。 调制方式（modulation）：由8比特位表示，给出了有线电视传送系统的调制方式。如表11-5所示。56表11-5 有线调制方式57 符号率（symbol_rate）：由

17、28比特位表示，给出了系统传输符号率的值，单位为Msymbol/s。 前向纠错内码 （FEC_inner）：由4比特位表示，给出了前向纠错编码（FEC）内码方案。 58表11-6 前向纠错码内码方案5911.3电子节目指南（EPG） EPG是用户通过机顶盒收看电视节目和享受信息服务时所使用的导航菜单。 EPG可以分为两大类：基本EPG和扩展EPG。60 基本EPG指内容和形式都比较简单的电子节目指南，只有文本内容，没有图片和视音频内容，主要包含以下基本功能。（1）节目预告（2）当前播出节目浏览（3）节目附加信息（4）节目分类（5）节目预订（6）家长分级控制1.基本EPG的功能61 EPG系统的实现是一个比较复杂的工程性问题，概括起来主要有以下几个关键技术：发端的SI数据的组织和生成，接收端SI数据的接收和解析，接收端SI数据库的建立，EPG界面的显示等。其中有些是用硬件实现的，如SI数据的接收和解析；有些则用软件实现，如SI数据库的建立和EPG界面的显示。2.基本EPG的生成62 在使用SI信息生成EPG的方式中，信息来源