数字电视技术概述

数字电视技术概述1一、数字电视系统概述1.1数字电视基本概念数字电视是数字电视系统的简称，是指音频、视频和数据信号从信源编码、调制到接收和处理均采用数字技术的电视系统。国际上的精确定义：将活动图像、声音和数据，通过数字技术进行压缩、编码、传输、存储，实时发送、广播，供观众接收、播放的视听系统。从广义上说，数字电视是数字传输系统，是原有电视系统的数字化。2一、数字电视系统概述1.2数字电视广播系统基本构成数字电视广播电视系统由信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机组成。31.2数字电视广播系统基本构成（续）信源编码是对视频、音频、数据进行压缩编码的过程。辅助数据可以是独立的数据业务，也可以是和视频、音频有关的数据，如字幕等。多路复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，将多个节目的数据流再复用成单一的数据流的过程。信道编码是指纠错编码。为了能在接收端和纠正传输中出现的错误，信道编码在发送的信号中增加了一部分冗余码，即通过牺牲信息传输的效率来换取可靠性的提高。41.2数字电视广播系统基本构成（续）调制是指为了提高频谱利用率，把宽带的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程。信道有卫星广播信道、有线电视信道和地面广播信道等。接收机的功能包括调谐、解调、信道编码、解复用、视音频解压缩、显示格式转换等。561.3数字电视技术分类按信号传输方式可分为：地面无线数字电视卫星数字电视有线数字电视71.3数字电视技术分类（续）按图像清晰度可分为三大类：1）标准清晰度电视SDTV：质量相当于目前模拟彩色电视系统的数字电视系统，也称为常规电视系统。即符合ITU-R601标准的数字分量编码4:2:2的视频，经数据压缩处理后所能达到的图像质量。其清晰度约为500电视线，视频数码率约为5Mb/s。 81.3数字电视技术分类（续）2）高清晰度电视HDTV：需至少720线逐行或1080线隔行扫描，宽高比为16:9，采用数字压缩音响。视频数码率约为20Mb/s或以上。3）数字低清晰度电视LDTV：图像清晰度约为300电视线，视频数码率约为1~2Mb/s，图像质量与VCD相当。另外还有一种增强清晰度电视EDTV，图像质量介于SDTV与HDTV之间。

91.4数字电视主要优势1）数字信号处理、传输使信号质量大大提高数字信号在记录/重放、信号传输和处理等过程中不会引起信号劣化，通过整形和纠错编码等技术可将数字信号有效还原，收端图像质量与发端基本一致。以视频编码比特率为4～5Mb／s的数字信号，传输到用户清晰度提到480线，主观评价约4.3分。而模拟信号只有3分左右。（模拟电视经电视中心、微波、卫星、发射机和接收机各环节后为五级质量制评定为3.25级）。101.4数字字电电视视主主要要优优势势（（续续））2））频频谱谱资资源源利利用用率率高高有线线电电视视数数字字化化，，节节目目容容量量大大大大提提高高。。如如1个个8MHz模模拟拟频频道道可可以以传传6～～10套套数数字字电电视视节节目目。。500MHz带带宽宽内内可可以以传传380～～630套套节节目目。。HFC网网络络改改造造(1G)会会使使容容量量进进一一步步提提高高。。3））多多信信息息、、多多功功能能数字字技技术术有有利利于于电电视视节节目目与与数数据据的的融融合合。。大大大大扩扩展展服服务务内内容容。。如如电电子子节节目目指指南南、、财财经经信信息息、、视视频频点点播播、、歌歌唱唱点点播播、、新新闻闻选选取取、、远远程程教教育育、、电电视视购购物物、、交交互互游游戏戏等等新新颖颖的的增增值值服服务务。。111.4数字字电电视视主主要要优优势势（（续续））4））数数字字化化带带来来有有效效的的用用户户管管理理系系统统数字字化化使使得得信信号号非非常常容容易易实实现现加加扰扰、、解解扰扰和和加加密密、、解解密密，，便便于于开开展展各各类类收收费费业业务务。。条条件件接接收收（（CA））系系统统的的应应用用，，可可以以实实现现对对用用户户的的有有效效管管理理，，确确保保运运营营商商的的资资金金回回报报。。12二、、数数字字电电视视标标准准目前前，，数数字字电电视视广广播播有有三三个个相相对对成成熟熟的的标标准准制制式式：：欧洲洲的的DVB（（数数字字视视频频广广播播））标标准准美国国的的ATSC（（先先进进电电视视制制式式委委员员会会））标标准准日本本的的ISDB（（综综合合业业务务数数字字广广播播））标标准准132.1DVB标准准概概述述（（续续））传输输标标准准：：DVB-S：用用于于11/12GHz频频段段的的数数字字卫卫星星系系统统，，适适用用于于多多种种转转发发器器带带宽宽与与功功率率，，传传输输层层最最大大码码率率为为38.1Mbps。。DVB-C：用于8MHz的数字字有线电电视系统统，与DVB-S系统统兼容，，传输层层最大码码率38.1Mbps。DVB-T：用于于6、7、8MHz的的地面数数字电视视广播系系统，传传输层最最大码率率24Mbps。DVB还还有多种种网络接接口标准准。142.1DVB标准概述述DVB是是一个由由全世界界25个个国家超超过200个组组织参加加的项目目组织，，起源于于欧洲。。其主要目目标是找找到一种种对所有有传输媒媒体都适适用的数数字电视视标准协协议（信信道编码码协议））。152.2DVB标准的的核心1）基带带处理：采用MPEG压压缩的音音频、视视频及数数据格式式作为信信源压缩缩与编码码（ES流）。。采用公共共MPEG-2传输流流（TS流）复复用方式式。采用公共共的业务务信息用用（SI）。系统的第第一级信信道编码码采用R-S前向纠纠错编码码保护。。162.2DVB标准的核核心（续续）2）信道道编码调调制方式式：DVB-S采用用QPSK四相相相移键键控调制制方式；；DVB-C采用用QAM正交幅幅度调制制方式；；DVB-T采用用COFDM多多载波频频分复用用技术。。3）条件件接收：：使用通用用的加扰扰方式以以及条件件接收系系统（CA）。。4）其他他：（数字字广播、、交互操操作)；；网络传传输接口口(Interfacing)；因因特网协协议(IP)；；测量(Measurement)；家庭庭多媒体体平台(MHP)等。。172.3DVB视频特特点演播室数数字视频频标准是是SDI。而DVB系系统的视视频采用用标准的的MPEG-2压缩编编码，它它分成4种信源源格式或或称“级级”（LEVEL），，从录像像带的低低图像清清晰度，，到高清清晰度电电视。DVB视视频标准准还定义义了5个个“类””（PROFILE））的概念念，每一一个不同同的“类类”（PROFILE）能够够提供构构成编码码系统的的压缩工工具和压压缩算法法。在““类”中中存在两两种图像像取样方方式，即即：4：：2：2和4：2：：0格式式。182.3DVB视频特特点（续续）目前在世世界上最最常用的的MPEG-2标准是是MP＠＠ML。。即（主主类／主主级），，它是第第一代数数宇有线线电视和和数字卫卫星电视视的基础础。图象宽高高比可以以是4：：3或16：9。至于码率率，它是是由节目目提供者者根据节节目质量量来选定定的，图图像质量量越高，，所需码码流率越越高，反反之则越越低。19三、信源源编码3.1视频信号号的数字字化模拟信号号通过以以下三个个步骤编编码为二二进制数数字信号号的过程程成为模模/数变变换（A/D变变换）或或PCM（脉冲冲编码调调制），，所得到到的信号号也称为为PCM信号。。抽样：每每隔一定定时间取取一次信信号值量化：将将每一个个抽样的的幅度赋赋值编码：按按规律将将量化后后的值转转换为二二值或多多值的数数字信号号流。203.1视频信号号的数字字化（续续）奈奎斯特特取样定定理：取样频频率大于于或等于于模拟信信号中最最高频率率的两倍倍，就可可不失真真地恢复复原信号号。最高高频率的的两倍也也叫折叠叠频率。。一般取取样频率率为最高高频率的的3~5倍。213.1视频信号号的数字字化（续续）模拟电视视有PAL、NTSC等制式式，数字字化后会会形成不不同制式式的数字字视频信信号，不不便于国国际数字字视频信信号的互互通。因因此，国国际电联联出台了了BT.601分量数数字系统统建议。。我国对对应的国国家标准准为GB/T14857-93《演演播室数数字电视视编码参参数规范范》。223.1视频信号号的数字字化（续续）BT.601建建议采用用对亮度度信号和和两个色色差信号号分别编编码的分分量编码码方式，，对不同同制式的的信号均均采用相相同的取取样频率率，对亮亮度信号号Y采用用的取样样频率为为13.5MHz。由由于色度度信号带带宽远比比亮度信信号的带带宽窄，，因此对对色度信信号U和和V的取取样频率率为6.75MHz。。色度信号的取取样率是亮度度信号取样率率的一半，常常称为4:2:2格式，，可以理解为为每一行里Y、U、V的的样点数之比比为4:2:2。233.2图像压缩编码码的主要技术术与标准主要标准包括括CCITT的H系列、、JPEG和和MPEG：：H系列：针对对电视电话会会议，传输码码率为64kbps~1.92Mbps。编码码方法包括DCT变换、、可控步长线线性量化、变变长编码及预预测编码等。。JPEG：针针对静止图像像压缩编码。。是一种不含含帧间压缩的的帧内压缩编编码方法，有有利于编辑，，其主要编码码过程与H.261的帧帧内编码过程程大致相同。。243.2图像压缩编码码的主要技术术与标准（续续）MPEG：针针对运动图像像的压缩编码码。包括有MPEG-1和MPEG-2标准：：1）MPEG-1主要要针对运动图图像和声音在在数字存储时时的压缩编码码，典型应用用如VCD等等家用数字音音像产品，其其编码最高码码率为1.5Mbps。。2）MPEG-2则针针对数字电视视的视/音频频压缩编码，，其编码率可可为3~100Mbps。MPEG的基基本编码过程程与H系列类类似，即通过过DCT进行行帧间压缩，，不同是MPEG在预测测编码中加进进了一个双向向预测帧——B帧。25四、有线数字字电视码流结结构基本概念：数数字信号的复复接与分接模拟电视系统统中，多路模模拟信号是用用频分复用――FDM方式式复合在一起起的。FDM的缺点是各各信号间易相相互干扰，而而且频谱利用用率比较低。。而在数字电视视系统中，多多路ES流的的复合和多路路节目传送流流的复合均是是采用时分复复用―TDM方式：图图像、声音、、数据的ES流构成一路路TS流进行行传输，从时时间上看TS流中各路ES流是分时时轮流传输的的。多路节目的TS流也以同同样方式复合合构成更高速速率的传输流流。在多路数数字信号间实实现TDM的的过程称为数数字复接，逆逆过程称为数数字分接。。264.1TS码流基本结构构：MPEG-2的结构分为为压缩层和系系统层。1）一路节目目的视、音频频及其它辅助助数据经数字字化后，通过过压缩层完成成信源压缩编编码，分别形形成基本码流流ES（1.5-15Mbps码流可调））。2）系统层将将不同的基本本流ES分别别加包头打包包（分组）为为PES包。。PES又称称为分组基本本码流。这一一步骤在打包包器内实现，，PES的长长度可在一一定范围内变变化。274.1TS码流基本结构构（续）：3）将视频，，音频的PES流以及辅辅助数据按不不同的格式再再打包，然后后进行复接，，即分别生成成了TS流和和PS流。TS包固定为为188B，，由包头（4B）和需要要传送的有用用信息即负载载（184B）组成，有时在有用信信息前插入一一个调整字段段，用于补充充长度不完整整的TS包，，或放置节目目参考时钟（（PCR），，PCR以固固定频率插入入包头，表示示编码端的时时钟，解码端端根据PCR调整时钟，，保证正确解解码。4）单个节目目的TS流叫叫SPTS，，多节目TS流称为MPTS。284.1TS码流基本结构构（续）：包头4个字节节前缀是链接接字头，包括括同步字节0x47和和数据包识别别号PID（（13位=8192），，从PID可可以判断其后后面净荷的数数据类型，是是视频、音频频流、PSI还是其它数数据包。294.1TS码流基本结构构（续）：节目流PS与与传送流TS的区别：节目流PS与与传送流TS是ISO/IEC针对对不同的应用用环境（信道道和存储介质质）规定的两两种系统编码码方法：304.1TS码流基本结构构（续）：节目流PS与与传送流TS的区别：传送流TS是是将视频和音音频的PES包作为固定定长度的TS包的净荷，，然后对TS包进行复接接形成的。包包结构是固定定长度的(188字节)，节目流流PS是对完完整的视频和和音频PES包进行复接接形成的，包包结构是可变变长度的。PS是针对那那些不容易发发生错误的环环境（如光盘盘存储系统上上的多媒体应应用）而设计计的系统编码码方法，特别别适合于软件件环境的处理理。TS流是是针对那些很很容易发生错错误（表现为为位值错误或或丢失）的环环境（如长距距离网络或无无线广播系统统上的应用））而设计的编编码方法。314.1TS码流基本结构构（续）：TS码流优点点：采用固定长度度包格式的TS码流在将将多路数据进进行复接时提提供了许多灵灵活性和一些些显著的优点点：1）动态带宽宽分配规定的信道总总频带内视频频、音频和数数据包可以进进行实时的，，灵活的分配配，不需要预预先进行规定定。利用这一一特性，可以以实时插入服服务数据，如如：可在广播播付费节目前前实时地将解解密钥匙插入入到TS码流流中送给广大大用户。324.1TS码流基本结构构（续）：TS码流优点点：2）可分级性性TS包的格式式允许一个复复接好的传送送码流与另外外一些视频、、音频的基本本码流进行二二次系统复接接，生成占用用频带更宽的的更高一级的的传送码流。。这一特性在在电视节目的的网络传输中中具有重要作作用，使得在在网络的每一一节点处都可可以灵活地复复合或分离多多路节目。334.1TS码流基本结构构（续）：TS码流优点点：3）可扩展性性对于新业务的的基本码流，，只需在发送送端赋予其新新的包标识标标志PID，，就可将其加加入传送码流流中，而无须须做硬件上的的改动。4）抗干扰性性由于TS包具具有固定的长长度，所以传传输系统中的的误码纠正和和检测处理就就可以与TS包同步，以以TS包为单单位进行。这这样当传输过过程中出现误误码时，解码码器就可以从从第一个好的的TS包开始始恢复数据。。344.1TS码流基本结构构（续）：TS码流优点点：5）接收机成成本低廉固定长度的TS包结构使使得系统分接接非常简单，，分接器只需需识别出每个个TS包中的的PID即可可，无须了解解更多的信源源比特率方面面的信息。一一旦TS包一一级的同步及及比特一级的的同步建立，，系统就可正正常工作。35五、有线数字字电视的PSI、SI和和EPG5.1节目特定信息息PSI在MPEG-2中，专门门定义了PSI节目信息息（由5个表表组成）。其其作用是自动动设置和引导导接收机，在在TS流中找找到需要的码码流进行解码码。PSI信信息通过复用用器插入到到TS流中，，并用特定的的PID（包包标识符）进进行标识。365.1节目特定信息息PSI（续）PSI主要有有以下几种：：1）节目关联表PAT：给出每一个个节目对应的的PMT的PID，还给给出NIT的的PID，本本身的PID为0x0000。它在在传送过程中中不加密。2）条件接收表CAT：给出条件接接收系统的有有关信息，PID为0x0001。。3）节目映射表PMT：给出一个节节目内各种媒媒体流的PID及该节目目的解码时钟钟PCR。带带有PMT的的TS包不加加密。375.1节目特定信息息PSI（续）4）网络信息表NIT：给出物理传传输网络的有有关信息。有有Actual和Other之分，，表示当前值值和其它值。。5）传送流描述表表TSDT：PID为0x0002。385.1节目特定信信息PSI（续）PSI和TS流的关关系：395.1节目特定信信息PSI（续）如何利用PSI找找到特定的的节目码流流（举例））：如要找节目目1码流：：接收机首首先从TS码流中找找到PID=0的包包，即节目目关联表（（PAT）），通过PAT表得得到节目1的“节目目映射表PMT”的的PID值值=22，，根据此PID值找找到节目1的映射表表PMT。。从PMT表中可获获得构成节节目1的基基本码流的的所有PID值，如如节目1视视频包的PID为41。根据据这个PID值滤出出相应的视视频、音频频的包送到到视频解码码器，解码码后复原为为原始信号号。(见图图)405.2业务信息SI通常一个频频点（我国国8MHz）对应一一个TS码码流，一个个频点的TS流由多多个节目及及业务组成成。而PSI只提供供了单个TS流的信信息，使接接收机能对对单个TS中的不同同节目流进进行解码。。由于系统统通常存在在多个码流流，PSI数据不能能提供多个个TS流的的有关业业务和节目目的类型、、什么节目目、什么时时间开始等等信息。DVB对MPEG-2的PSI进行了了扩充，定定义了许多多辅助信息息，在PSI四个表表的基础上上再增加了了九个表，，形成业务务信息SI。业业务信息（（SI）是是对整个系系统所有码码流的描述述。415.2业务信息SI（续））SI的九个个表分别为为：1）业业务关联表表（BAT）；2）业务描描述表（SDT）；3）事件信信息表（EIT）；4）运行行状态表（（RST））；5）时间和和日期表（（TDT））；6）时间间偏移表（（TOT））；7）填填充表（ST）；8）选择信信息表（SIT）；；9）间断断信息表（（DIT））。上述表中2、3、5表是必需需传送的。。系统每隔一一定周期（（≥25ms）重复复传送SI信息，方方便新开机机的用户马马上建立EPG。425.2业务信息SI（续））业务描述表表（SDT）：它包含了描描述系统中中业务的信信息。例如如业务名称称，起始时时间、持续续时间等。。（业务描描述表SDT的每一一个子表都都对一个特特定TS流流中的业务务进行描述述。这些业业务可能是是实际TS流的一部部分，也可可能是其它它TS流的的一部分，，可以通过过不同的表表标识符来来区分。SDT提供供业务所属属的业务群群、业务使使用的加密密系统、与与其它业务务的链接信信息、该业业务的准用用国家、业业务名称和和业务提供供者、业务务是否允许许NVOD，以及多多画面的控控制、实现现交互式回回传信道的的电话号码码和多语种种业务名称称等信息。。为了更更容易获得得有关业务务，一般SDT的传传送是强制制性的。435.2业务信息SI（续））事件信息表表（EIT）：它包含与事事件或节目目相关的数数据，例如如事件名称称，起始时时间，持续续时间等。。EIT是是生成EPG的主要要表，相当当于节目表表。（事件信息息表EIT按时间顺顺序提供每每个业务中中包含的事事件的信息息，包括：：事件的标标识号、起起始时间、、节目长度度；播放状状态、是否否加密；事事件的详细细介绍；两两段同样事事件的时间间偏移；事事件多语种种的简短介介绍；节目目限定年龄龄的级别等等。其类型型通过表识识别符进行行区别。任任何构成EIT段均均在PID为0×0012的的传送包中中进行传送送。）445.2业务信息SI（续））时间和日期期表（TDT）：它给出了与与当前的时时间（UTD协调世世界时）和和日期相关关的信息。。时间偏移表表（TOT）：它给出了与与当前时间间（UTC）、日期期和本地时时间差455.2业务信息SI（续））业务信息SI如何插插入播出前前端：SI一般在在复用器合合成TS时时插入。按按照SI标标准形成各各表的数据据段后，数数据可以三三种方式送送入复用器器：1）将各表表数据通过过复用器生生产厂家提提供的应用用软件接口口(API异步并行行接口)，，由复用器器插入节目目码流。其其优点是结结构简单、、系统稳定定；缺点是是需要复用用器厂家提提供接口资资料和硬件件支持，对对不同厂家家复用器需需要编写不不同的软件件。46业务信息SI如何插插入播出前前端（续））：2）将各表表数据段按按MPEG-2标准准打包，通通过码流播播出卡输出出只包含SI信息的的MPEG-2码流流，再将之之送入复用用器异步串串行接口(ASI)与节目码码流复用。。其优点是是不需要复复用器厂家家支持，有有一定的通通用性；缺缺点是系统统复杂，稳稳定性、可可靠性不如如方法1）），系统资资源有一些些浪费。3）一些条条件接收厂厂商在复用用器后端的的加扰器提提供接口，，因此可以以通过局域域网将各数数据表送入入加扰器，，由加扰器器向码流中中插入SI信息。其其优缺点与与方式1）类似。。475.3电子节目指指南EPG在实用中，，我们将SI所提供供的数据通通过有序序地组织起起来，生成成类似节目目报的形式式，它能在在电视机上上即时浏览览，这样将将大大方便便用户的使使用，这就就是电子节节目指南EPG。在SI中，，最重要的的是NIT（网络信信息表）、、EIT(事件信息息表)和SDT（业业务描述表表），利用用这3个表表中的数据据就可以构构成功能不不同的EPG。485.3电子节目指指南EPG（续）根据《数字字电视广播播业务信息息规范》对对EPG的的要求，EPG应提提供节目单单和当前节节目播放等等基本功能能，还可提提供节目附附加信息、、节目分类类、节目预预订和家长长分级控制制等高级功功能。在交交互互电电视视中中，，EPG更更复复杂杂，，应应能能提提供供诸诸如如节节目目内内容容背背景景资资料料、、视视角角切切换换、、天天气气预预报报、、游游戏戏等等功功能能。。495.3电子子节节目目指指南南EPG（（续续））EPG系系统统包包含含两两个个部部分分：：一一是是播播出出前前端端的的EPG编编辑辑器器；；二二是是用用户户端端数数字字电电视视接接收收机机（（机机顶顶盒盒））中中相相应应的的接接收收/显显示示/控控制制软软件件，，两两部部分分一一一一对对应应。。如果果一一个个厂厂家家的的接接收收机机产产品品要要进进入入一一个个业业已已采采用用某某种种EPG前前端端产产品品的的传传输输网网络络，，则则必必须须按按照照前前端端定定义义的的数数据据结结构构来来改改造造其其接接收收机机的的相相关关部部分分，，从从而而接接收收显显示示前前端端送送出出的的业业务务信信息息。。而而在在EPG前前端端编编辑辑器器中中，，根根据据所所需需的的功功能能，，将将采采用用适适当当的的描描述述符符来来提提供供有有关关的的信信息息。。50六、、码码流流多多路路复复用用多路路复复用用分分为为节节目目复复用用和和系系统统复复用用两两种种：：节目目复复用用：将将一一路路数数字字电电视视节节目目的的视视频频、、音音频频和和数数据据等等各各种种媒媒体体流流按按照照一一定定的的方方法法时时分分复复用用成成一一个个单单一一的的数数据据流流。。系统统复复用用：将将各各路路数数字字电电视视节节目目的的数数据据流流进进行行再再复复用用，，实实现现节节目目间间的的动动态态带带宽宽分分配配，，并并提提供供各各种种增增值值业业务务。。516.1多多路路复复用用1））节节目目码码流流、、数数据据信信息息复复用用：：MPTS或或SPTS节节目目码码流流可可选选择择的的复复用用到到一一起起，，形形成成一一个个新新的的TS流流。。另另外外还还有有数数据据信信息息复复用用。。2））复复用用器器将将EPG、、PSI和和SI信信息息插插入入到到TS流流中中：：复复用用器器还还可可以以处处理理并并生生成成节节目目信信息息和和业业务务信信息息，，将将EPG、、PSI和和SI信信息息插插入入到到TS流流中中。。当把把一一套套节节目目从从输输入入的的传传输输流流中中去去掉掉，，输输入入TS流流中中的的SI也也必必须须改改变变。。这这种种对对SI的的处处理理应应该该是是自自动动的的。。526.1多多路路复复用用（（续续））3）SI(业业务信息)一一致性的问题题：所有的TS流都包含含SI服务信信息。但是这这个TS流的的SI服务信信息不仅与本本传输流自身身所含的服服务有关，而而且与其他流流有关。TSl的SI要要参考TS2和TS3等等等。假若在在一个传输流流要增加或删删除一个节目目。甚至于更更新一个EPG，那么其其他传输流也也应该得到这这些更新信息息。系统复用又称称传送复用。。在对多路节节目进行复用用时，其最主主要的工作是是进行PSI信息的重构构和PCR修修正。53546.2数据据增值业务根据复用的过过程，如需在在数字电视中中开展增值业业务，有两种种加入的方法法：1）一种方法法是从节目复复用中加入，，即在一路正正常的电视信信号中，在节节目复用时加加入一些数据据，与音视频频PES一起起形成TS流流。接收端再再把附加的数数据从电视数数据中分离出出来。这种方法优点点是方便简单单，不需专门门信道。缺点点是数据量不不能太大，否否则会影响节节目传输。适适合数据量相相对较少，实实时性要求也也不高的场合合。如信息广广告、股市行行情等。556.2数据据增值业务（（续）2）另一种方方法就是从系系统复用中加加入。当数据据量比较大时时，如进行远远程教学、图图文数据广播播等时，可以以开辟一个专专门的TS流流，它与其它它数字电视节节目TS流无无关。567.1信道道编码信道编码是指指纠错编码，，即在发送的的信号中增加加了一部分冗冗余码的方式式来提高数字字信号传输的的可靠性。通通过牺牲信息息传输的效率率来换取可靠靠性的提高。。七、信道编码码与调制技术术577.1信道道编码（续））信信道与噪声声信道中的噪声声分为加性噪噪声和乘性噪噪声。加性噪噪声叠加在有有用信号上，，它与信号的的有无及大小小无关，信号号为零也仍存存在。乘性噪噪声是对有用用信号调幅，，信号为零则则不存在。根据噪声引发发差错的统计计规律，信道道可分为随机机差错信道和和突发差错信信道，实际信信道中往往两两种都包括。。587.1信道道编码（续））差差错控制信道编码常用用的差错控制制方式有前向向纠错FEC、检错重发发ARQ、反反馈校验IRQ和混合纠纠错HEC。。数字电视中的的差错控制方方式采用前向向纠错FEC方式。接收收端能根据接接收到的码元元自动检出错错误和纠正错错误。前向纠纠错包括四个个部分：能能量扩散、RS编码、交交织和卷积编编码。59差错控制（续续）1）能量扩散：也称随机化化、加扰或扰扰码。数字电视广播播中会码流终终端或码流格格式不符合标标准的情况；；另外，信源源码流中可能能长串的“0”或“1””。为避免这这两种情况，，需要将基带带信号进行能能量扩散。实现能量扩散散功能的是随随机化电路，，也称为伪随随机码发生器器或M序列发发生器。发送端在进行行能量扩散后后，再进行RS编码。60差错控制（续续）2）RS编码：是一类纠错错能力很强的的多进制BCH码，特别别适合于纠正正突发错误，，如果与交织织技术结合，，纠错能力会会更强。它广广泛应用于既既存在随机错错误又存在突突发错误的信信道上。3）交织：作用是为了了增强RS码码的纠错能力力，减小信道道中错误的相相关性，把长长突发错误离离散成短突发发错误或随机机错误。交织织深度越大，，则离散程度度越高。61差错控制（续续）4）卷积编码分组码在处理理时会产生较较长的延时，，而卷积码时时延小，适合合于以串行形形式传输信息息的场合，可可以使噪声分分摊到码字序序列而不是一一个码字上，，达到噪声均均匀化的目的的。卷积码编码器器由移位寄存存器和加法器器组成。627.2调制技术数字信号的高高频载波调制制可分为幅移移键控ASK、频移键控控FSK、相相移键控PSK。这三种种调制方式对对应于模拟调调制中的调幅幅、调频和调调相。为了提高载波波的调制效率率，常采用多多进制信号进进行高频调制制，这样可使使已调波带宽宽内包含更高高的数码率。。637.2调制技术（续续）正正交幅度调制制QAMQAM也叫正正交幅移键控控。由两路数数字基带信号号对正交的两两个载波调制制合成而得到到。通常有2电平正交幅幅移键控（4QAM）、、4电平正正交幅移键控控（16QAM）、8电平正交幅幅移键控（64QAM））等。在DVB-C中采用QAM调制方式式。647.2调制技术（续续）正正交幅度调制制QAM图中，上支路路称为同相信信道；下支路路称为正交信信道。657.2调制技术（续续）四四相相移键键控QPSK在QPSK中中，数字序列列相继两个码码元的4种组组合对应4个个不同相位的的正弦载波。。66四四相相移键键控QPSK（续）矢量图中I代代表同相信号号，Ｑ代表正正交信号。星星座图中不画画矢量箭头只只画矢量的端端点。星座图图中星座间的的距离越大，，信号的抗干干扰能力就越越强，接收端端判决再生时时就越不容易易出现误码。。在DVB-S中采用QPSK调制。。两个幅度相差差一倍的QPSK信号可可以组合成16QAM信信号。677.2调制技术（续续）正正交频分调调制COFDM在地面广播电电视系统中，，受复杂环境境影响，发端端信号经过反反射、散射等等传播路径后后，到达接收收端的信号往往往是多个幅幅度和相位各各不相同的信信号的叠加，，形成多径干干扰。这会导导致信号畸变变，误码率增增高。解决的办法是是扩大符号周周期，使其大大大超过多径径发射的延时时时间，码间间干扰会变得得微不足道。。68正正交频分复复用COFDM（续）因此要将数码码率降低几千千倍，利用串串/并变换器器将串行数据据流变成几千千路并行比特特流，每路比比特流码率是是原来的几千千分之一，符符号周期相应应扩大几千倍倍。然后将这这些符号对频频带内的几千千个子载波分分别进行PSK或QAM调制，再混混合起来形成成一路综合已已调波。这种种方式就是多多载波调制。。正交频分复用用COFDM利用数据并并行传输和频频谱重叠的频频分复用技术术来抗脉冲干干扰和多径衰衰减，同时实实现了频带的的充分利用。。697.2调制技术（续续）其其它调制技技术1）网格编码调制制TCM传统的数字传传输系统中，，纠错编码与与调制是分别别设计并实现现的。TCM是将两者作作为一个整体体来考虑，编编码器和调制制器综合后产产生的编码信信号序列具有有最大的欧氏氏自有距离。。在不增加系系统带宽的前前提下，这种种方案可获得得3~6dB的性能增益益。70其其它调制技技术（续）2）残留边带调制制VSBVSB就是用用调幅信号抑抑制载波，并并且两个边带带信号中一个个边带几乎完完全通过而另另一个边带只只有少量残留留部分通过。。基带信号经平平衡调幅器产产生双边带平平衡调幅波形形，再通过一一个合适的残残留边带滤波波器得到残留留边带信号。。717.2.5MER指标标调制误差率MER是针对对符号的偏差差而进行定量量描述的物理理量，也是针针对星座图中中符号而计算算的结果。MER是数字字调制器特有有的指标，也也是最为关键键的指标。全全面衡量了数数字调制器的的输出信号质质量，决定着着HFC网络络的覆盖效果果及边缘接收收效果。MER越高，则则信号质量越越好。国际要求的MER下限为为32dB。。727.3DVB设备接口口标准DVB定义了了三种专用接接口：ASI、SPI和和SSI。ASI异步步串行行接口口：ASI采采用270Mbps的固固定连连接速速率，，适用用于电电缆传传输和和光缆缆传输输。在在用于于电缆缆传输输时采采用BNC连接接器。。SPI同步步并行行口：用于于较短短距离离的信信号连连接。。接口口连接接器采采用25针针D型型超小小型连连接器器。SSI同步步串行行口：可以以看作作是做做了并并/串串行转转换的的SPI的的扩展展，它它使用用的速速率就就是传传输码码流的的速率率，传传输介介质可可以是是光缆缆或电电缆。。采用用电缆缆传输输时采采用BNC连接接器。。73八、数数字电电视条条件接接收系系统条件接接收系系统（（CA）：运营营者给给传输输信号号和数数据加加密密，只只有得得到授授权用用户才才能接接收服服务。。付费费的订订户将将智能能卡(SmartCard)卡插插入机机顶盒盒(STB)中中，才才能正正常收收看到到节目目。有有线数数字电电视管管理付付费系系统叫叫做条条件接接收系系统CA。。748.1CA安安全技技术CA系系统的的关键键是安安全性性。在在全数数字CA系系统中中，一一般采采用三三级密密钥体体制。。1）密钥K：又称称为控控制字字CW或种种子。。在信信号的的发送送端由由控制制字发发生器器产生生。其其典型型字长长60b，，每隔隔2~10s改改变一一次。。2）业务密密钥SK：用于于对CW进进行加加密，，实际际上是是用户户的授授权信信息。。758.1CA安安全技技术（（续））3）个人分分配密密钥SK：为了了保护护SK，用用每个个解扰扰器或或智能能卡的的地址址码（（ID）作作为密密钥对对SK进行行加密密，这这个就就是SK，，又称称为管管理密密钥MK。。CW、、SK和PDK构成成了CA系系统的的三级级密钥钥体制制。对对广播播数据据、ＣＣＷ和和SK的保保护采采用的的都是是软件件技术术，对对PDK的的保护护不仅仅需要要软件件技术术，还还需要要硬件件技术术。768.2CA的的工作作原理理CA系系统由由加扰扰器、、解扰扰器、、加密密器、、控制制字产产生器器、用用户授授权系系统、、用户户管理理系统统和接接收机机中的的条件件接收收子系系统等等部分分组成成。具具体见见下图图：778.2CA工工作原原理（（续））加扰、、加密密：在DVB前端端中，，通过过控制制字CW用用加扰扰算法法对信信号进进行加加扰。。“加加密””是条条件接接收系系统提提供的的。该该系统统通过过用户户授权权系统统提供供的业业务密密钥SK（（由数数据库库产生生）对对控制制字CW加加密，，生成成授权权控制制信息息ECM。。SK同时时还被被提供供给业业务密密钥加加密器器，业业务密密钥加加密器器根据据用户户授权权系统统提供供的PDK，对对SK加密密，产产生授授权管管理信信息EMM。788.2CA工工作原原理（（续））解密、、解扰扰：ECM和和EMM通通过TS流流传送送给用用户机机顶盒盒，用用户智智能卡卡上的的用户户个人人分配配密钥钥PDK对对EMM解解密取取出SK，，用SK对对ECM解解密，，取出出控制制字CW，，CW通过过解扰扰器对对信号号进行行解扰扰，还还原出出正常常的TS码码流。。为了能能提供供不同同级别别、不不同类类型的的各种种服务务，一一套CA系系统往往往为为每个个用户户分配配了几几个PDK。我国目目前采采用的的加密密授权权方式式主要要为智智能卡卡授权权方式式。798.3同密和和多密密同密：是指指通过过同一一种加加扰算算法和和加扰扰控制制信息息，使使多个个CA共同同工作作的技技术活活方式式。其其核心心是不不同厂厂家采采用同同一种种加扰扰方式式，用用同一一种加加扰算算法来来加扰扰节目目，但但对各各自的的密钥钥数据据采用用各自自的加加密算算法。。它描述述了有线前前端不不同加加密系系统与与复用用器的的接口口，目目的是是为了了使两两家以以上的的CA系统统同时时对同同一套套数字字电视视节目目进行行加扰扰。808.3同密和和多密密（续续）“多密密”：是指机机顶盒盒加密密系统统的接接口，，即同同一厂厂家机机顶盒盒可以以用于于多种种不同同的加加密系系统。。DVB在综综合解解码接接收机机IRD和和CA之间间定义义了一一个公公共接接口CI。。通过过CI，各各CA生厂厂商能能将公公共解解扰器器和专专利解解密器器集成成在一一块可可拆卸卸的模模块上上，并并可装装入DVB接收收机上上的插插槽中中。CI的的物理理格式式采用用了笔笔记本本电脑脑的PCMCIA标标准。。81九用户户管理系系统9.1SMS工作原原理：SMS的的原理是是通过对对用户订订购信息息的记录录与处理理，形成成用户数数据库，，并经由由与CAS的接接口，向向CAS发送用用户授权权管理信信息（EMM））的基本本数据，，由此实实现对用用户进行行精确的的授权控控制与授授权管理理。829.1SMS工作原原理（续续）：SMS的的核心功功能模块块主要包包括：产品管理理模块、、设备管管理模块块、策略略管理模模块、系系统配置置模块、、计费管管理模块块、业务务受理模模块、订订户管理理模块、、授权处处理模块块、接口口处理模模块等。。839.2SMS分布式式应用：目前SMS多采采用面向向服务的的架构（（SOA），包包括数据据层、处处理层和和展示层层。SMS系系统一般般基于分分布式对对象设计计，可根根据实际际逐步增增加功能能，并且且系统建建立在基基于网络络的大型型数据库库系统之之上。SMS系系统架构构主要分分为客户户机/服服务器网网络结构构（C/S）和和浏览器器/服务务器网络络结构（（B/S）结构构。849.2SMS分布式式应用（（续）：分布式用用户管理理系统主主要体现现为以下下三种方方式：1）直辖方式式：下属地区区设立营营业厅，，营业厅厅之间属属平级关关系。数数据直接接从中心心数据库库存取，，应用于于地市中中心广电电控制下下级广电电，县级级广电只只是中心心的一个个代理。。859.2SMS分布式式应用（（续）：2）SMS分分前端方方式：下属地区区有自己己的节目目，有自自己的CA系统统，与中中心使用用同一套套SMS，使用用相同的的数据库库。应用用于地市市中心控控制县级级广电，，县级广广电能自自办节目目，所有有数据对对中心广广电透明明。3）独立方式式：下属地区区有完整整的前端端和SMS系统统，数据据需要定定期上传传。应用用于地市市中心与与县级广广电属平平等关系系，中心心广电只只提供节节目，县县级SMS数据据对中心心部分透透明。869.3SMS系统安安全机理理：1）网络安全全：SMS应应用服务务器可采采用双网网卡，一一个连接接数据库库服务器器组成机机房内部部局域网网，另一一个网卡卡与客户户端连接接组成广广电内部部局域网网，保证证客户端端与数据据库处于于不同网网段。服务器上上须安装装防病毒毒软件，，WEB服务器器还需要要添加防防火墙。。879.3SMS系统安安全机理理（续））：2）应用层安安全：系统之间间的连接接全部通通过TCP/IP、HTTP/HTTPS等不同同层次的的协议进进行通信信，这些些协议包包含安全全机制。。可以设定定SMS登陆系系统的安安全权限限（包括括操作模模块权限限、功能能操作权权限等）），并对对权限进进行认证证。889.3SMS系统安安全机理理（续））：3）数据安全全：SMS所所有客户户端与应应用服务务器交互互的数据据都经过过加密处处理。SMS系系统需要要采用冷冷/热双双重备份份方式对对数据库库进行备备份。冷冷备份需需要人工工进行手手工备份份；热备备份通过过程序自自动执行行。899.3BOSS：BOSS是指商商业运营营支撑系系统。SMS下一个个发展方方向就是是BOSS，也也是有线线电视多多业务运运营的必必然需求求。对运营商商来说，，BOSS提提供了了统一的的运营平平台；对对客户来来说，BOSS提提供了统统一的客客户服务务平台；；对集成成系统上上来说，，BOSS提提供统统一的集集成平台台。909.3BOSS：BOSS系统设设计原则则：统一一模型、、集中管管理、综综合营运运、多个个通道。。BOSS系统统的搭建建一般采采用大型型分布式式关系数数据库、、应用服服务器、、组件和和插件、、并行处处理、IPC技技术、SAN存存储等关关键技术术。91十IPTV和和互动电电视9.1IPTV9.1.1IPTV定义：：IPTV即交互互式网络络电视，，是一种种利用宽宽带网络络（如电电信网、、有线网网），集集互联网网、多媒媒体、通通讯等多多种技术术于一体体；向家家庭用户户提供包包括数字字电视在在内的多多种交互互式服务务的技术术体系。。929.1IPTV（续续）9.1.2IPTV技术体体系：IPTV系统结结构主要要包括流流媒体服服务、节节目采编编、存储储及认证证计费等等子系统统，主要要存储及及传送的的内容是是以MP-4或或H.264标标准为编编码核心心的流媒媒体文件件，采用用IPoverDWDM技术，，基于DVDIP光光纤网传传输。通通常要在在边缘设设置内容容分配服服务节点点，配置置流媒体体服务及及存储设设备。用户终端端可以是是IP机机顶盒＋＋电视机机，也可可以是PC。939.1.1IPTV技术体体系结构构949.1IPTV（续续）9.1.3IPTV特点：：IPTV有很灵灵活的交交互特性性，由于于基于IP网的的对称交交互优势势，其节节目在网网内可采采用广播播、组播播、单播播多种发发布方式式。可以以非常灵灵活地实实现电子子菜单、、节目预预约、实实时快进进、快退退、终端端帐号及及计费管管理、节节目编排排等多种种功能。。另外基于于Inter网网的其它它内容业业务也可可以展开开，如网网络游戏戏、电子子邮件、、电子理理财等。。959.1IPTV（续续）9.1.4IPTV对承载载网络要要求：1）带宽宽：采用用MPEG-4或H.264压缩编编码时要要求每个个IPTV用户户接入带带宽达到到1.5M-2M。2）频道道切换时时延：模模拟电视视的频道道切换非非常快，，IPTV也应应尽量减减少切换换时延。。3）网网络QoS：IP宽宽带传传输网网络应应尽可可能减减少丢丢包、、抖动动，以以保证证IPTV接收收质量量，可可采用用MPLS、P2P技术术。969.1IPTV（（续））对对承载载网络络要求求：4）IPTV要要采用用组播播/广广播方方式提提供IPTV节节目流流媒体体数据据广播播类业业务。。5）为为了提提高业业务的的响应应和传传输实实时性性，要要求IP宽宽带传传输网网络能能够有有效地地将IPTV节节目流流媒体体数据据推送送到内内容分分发网网(CDN/VDN)，，缓解解冲击击性和和波动动性的的点播播/交交互业业务请请求对对前端端的压压力。。979.2互互动电电视互互动电电视概概念互动电电视是是利用用宽带带网络络，以以家用用电视视机(需配配置机机顶盒盒)作作为主主要收收视终终端，，通过过互联联网络络协议议来提提供包包括电电视节节目在在内的的多种种交互互式数数字媒媒体服服务。。除视频频类业业务外外，在在交互互电视视上能能够集集成多多种交交互类类视频频和数数据有有机结结合的的应用用(如如电视视邮箱箱、教教育类类、游游戏类类、个个人信信息等等)。。989.2互互动电电视（（续））广电的的DVB和和交互互电视视代表表了两两种不不同的的视频频业务务提供供方式式，DVB的优优点在在于能能够提提供低低成本本高质质量的的广播播式视视频服服务，，不足足在于于交互互性较较差；；而交交互电电视的的优势势在与与交互互性强强，可可提供供的业业务种种类丰丰富，，其不不足之之处在在于实实现大大规模模的广广播业业务成成本较较高。。DVB和交交互电电视业业务具具有较较强的的互补补性。。可以以通过过在终终端（（STB））对两两者提提供支支持。。999.2互互动电电视（（续））互互动电电视系系统核核心功功能组组件：：1）后后台管管理系系统BO（（业务务管理理BMS、、内容容管理理CMS、、认证证鉴权权计费费AAA、、互动动电视视节目目导航航iEPG及应应用下下载管管理组组件））；2）媒媒体服服务平平台MSP（媒媒体接接入平平台MAP）；；3）内内容分分发网网络CDN；4）视视频服服务器器VS；5）IPQAM；6）网网络管管理系系统NMS。100互动电电视解解决方方案101双向互互动平平台分分层架架构图图1029.2互互动电电视（（续））互互动电电视业业务介介绍：：1）基基本业业务标清和和高清清的视视频点点播业业务；；频道回回放：：是指指向用用户提提供对对播放放完毕毕的频频道节节目进进行点点播收收看的的业务务。时移业业务（（也称称即时时时移移）：：是指指向用用户提提供对对当前前播放放的频频道节节目进进行暂暂停、、播放放快退退和快快进等等个性性化观观看服服务的的业务务。电视信信息服服务业业务：：如电电视杂杂志、、阳光光政务务、天天气预预报1039.2互互动电电视（（续））互互动电电视业业务介介绍：：1）基基本业业务标清和和高清清的视视频点点播业业务；；频道回回放：：是指指向用用户提提供对对播放放完毕毕的频频道节节目进进行点点播收收看的的业务务。时移业业务（（也称称即时时时移移）：：是指指向用用户提提供对对当前前播放放的频频道节节目进进行暂暂停、、播放放快退退和快快进等等个性性化观观看服服务的的业务务。电视信信息服服务业业务：：如电电视杂杂志、、阳光光政务务、天天气预预报等等。电视支付业业务1049.2互互动电视（（续）9.2.3互动电电视业务介介绍：2）互动扩扩展业务互动游戏；；卡拉ok；；股票财经；；互动教育；；电视短消息息；互动广告；；1059