第1章下数字电视原理与接收

http://数字电视原理与接收第1章数字电视基本原理（下）

目录

1.4多路复用

1.5信道编码

1.6调制1.4多路复用

多路复用分为节目复用和系统复用，前者是将一路数字电视节目的视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法时分复用成一个单一的数据流。后者是将各路数字电视节目的数据流进行再复用，实现节目间的动态带宽分配，提供各种增值业务。

1.4.3业务信息SI

1.4.1PES流和TS流

1.4.2节目特定信息PSI1.4.5系统复用1.4.4描述符1.4.6数据增值业务1.4.7电子节目指南EPG1.4.1PES流和TS流

1.PES流

MPEG-2的结构可分为压缩层和系统层。一路节目的视频、音频及其他辅助数据经过数字化后通过压缩层完成信源压缩编码，分别形成视频的基本流ES(ElementaryStream)、音频的基本流和其他辅助数据的基本流；紧接着系统层将不同的基本流分别加包头打包（分组）为PES(PacketizedES，打包基本流)包,又称为分组基本码流。

PES包的结构如图1-32所示。包的头部有：起始码前缀(packetstartcodeprefix)，它由23个“0”后跟1个“1”组成；包识别(steamID)，表示这个包的码流是视频、音频或数据的序号；PES长度(PESpacketlength)，表示这个字段后面有多少字节；PES头部标志(PESHeaderFlags)共14个比特，包含内容有：SC为加扰指示；PR为优先级指示；DA表示相配合的数据；CR是有无版权指示；OC表示原版或拷贝；PD表示有无PTS(PresentationTimeStamp显示时间印记)或DTS(DecodeTimeStamp解码时间印记)；ESCR表示PES包头部是否有时间基准信息；RATE表示PES包头部是否有基本流速率信息；TM表示是否有8个比特的字段说明数字存储媒体(DSM)的模式；AC表示未定义；CRC表示是否有CRC字段；EXT表示是否有扩展标志。接下来是PES头部长度、PES头部可选区域和PES包数据块。图1-32PES包的结构PacketStartCodePrefixPRSCDACRPDOCRATEESCRTMACEXTCRCStreamIDPESPacketLength10PESHeaderFlagsPESHeaderLengthPESHeaderOptionalFieldsPESPacketDataBlock3Byte1Byte2Byte33b1Byte可变长度可变长度PES包DSMTrickModeAdditionalCopyInfoPESCRCPESExtensionESRateESCRPTSDTS22b42b8b7b16bOptionalField5FlagsPESExtensionField2b1b1b1b1b2b1b1b1b1b1b1bPESExtensionFieldLengthP-STDBufferProgramPacketSequenceCounterPackHeaderFieldPESPrivateData128b8b8b16b7b

2.TS流

为了多路数字节目流的复用和有效的传输，又将PES包作为负载分别插入传送流(TS，TransportStream)包中。TS包固定为188字节，其包头有固定的4字节的包头和可选的可变长的调整字段，如图1-33所示。TS包包头(Header)共4字节，包头后面就是需要传送的有用信息（负载，Payload），包括音频、视频或数据信息，通常是184字节长度，有时在有用信息前插入一个调整字段，(也称为适应头、自适应域，AdaptationField)用于补充长度不完整的TS包，或放置节目时钟基准PCR(ProgramClockReference)。PCR非常重要，它以固定频率插入包头，表示编码端的时钟，并反映了编码输出码率。解码端根据PCR来调整解码系统时钟，以保证对节目的正确解码。图1-33TS流的结构HeaderPayload……TS流4字节PIDTransportErrorIndicatorSyncByte188字节HeaderHeaderHeaderPayloadPayloadPayloadUnitStartIndicatorTransportPriorityTransportScramblingControlAdaptationFieldControlContinuityCounterAdaptationFieldAdaptationFieldLengthDiscontinuityIndicatorRandomAccessIndicatorESPriorityIndicator5flagesOptionalFieldStuffingBytesPCROPCRSpliceCountdownTransportPrivatedatalengthTransportPrivatedataAdaptationFieldextensionLength3flagesOptionalFieldItw

validFlagItwOffsetPiecewiseRateSpliceTypeDTS

next

au5811188834242115222334811113224保留

TS包包头(Header)共4字节，包头后面就是需要传送的有用信息（负载，Payload），包括音频、视频或数据信息，通常是184字节长度，有时在有用信息前插入一个调整字段，(也称为适应头、自适应域，AdaptationField)用于补充长度不完整的TS包，或放置节目时钟基准PCR(ProgramClockReference)。PCR非常重要，它以固定频率插入包头，表示编码端的时钟，并反映了编码输出码率。解码端根据PCR来调整解码系统时钟，以保证对节目的正确解码。

TS包包头中SyncByte有8比特，为0x47，是同步字节；TransportErrorIndicator为传输误码指示，1比特，为1表示在TS包中至少有一个不可纠正的错误位，只有在错误纠正之后该位才能重新置0；PayloadUnitStartIndicator为有效负荷单元起始指示，1比特，为1表示TS包中有效负荷以PES或PSI的第一个字节开始；TransportPriority为传输优先级，1比特，为1表示比具有相同PID但本位为0的包有更高的优先级；PID（PacketIdentifier）为包标识，13比特，用来标识包的类型；TransportScramblingControl是加扰控制标志，2比特，为00表示未加扰，其他值由用户定义；AdaptationFieldControl为适配区域控制标志，2比特，为01表示没有适配区域，为10表示没有有效负荷，为11表示适配区域后是有效负荷；ContinuityCounter为连续计数器，4比特，对有相同PID的TS包计数，达到最大值后又回复到0，AdaptationFieldControl为00或10时不计数。

各种PES包（视频PES包、音频PES包和其它辅助数据的PES包）按一定的比率复用后可形成一路节目的TS流，如图1-34所示。针对不同的应用环境(信道和存储介质)，ISO／IEC13818-1规定了两种系统编码方法：节目流PS(ProgramStream)和传送流TS(TransportStream)。PS是针对那些不容易发生错误的环境(如光盘存储系统上的多媒体应用)而设计的系统编码方法，特别适于软件处理的环境。TS流是针对那些很容易发生错误(表现为位值错误或组丢失)的环境(如长距离网络或无线广播系统上的应用)而设计的系统编码方法。图1-34MPEG-2中视频流和音频流的多路复用视频编码器音频编码器音频信号视频信号打包器打包器PS多路复用TS多路复用时钟视频PES音频PESESESPS（节目流公共时基的变长包）TS（传送流无公共时基的定长包）数据PES1.4.2节目特定信息PSI

为了能对一路节目的TS流中所含的各种信息进行标识(如区分音、视频包)，MPEG-2规定在复合的时候需要插入PSI信息(节目特定信息ProgramSpecificInformation)。1.几种节目特定信息

⑴节目关联表PAT(ProgramAssociationTable)，本身的PID为0x0000，它给出每一个节目对应的PMT的PID，还给出NIT的PID。

⑵条件接收表CAT(ConditionalAccessTable)，给出条件接收系统的有关信息，PID为0x0001。

⑶节目映射表PMT(ProgramMapTable)，给出一个节目内各种媒体流的PID及该节目的参考时钟PCR。

⑷网络信息表NIT(NetworkInformationTable)，给出物理传输网络的有关信息。有Actual和Other之分，表示当前值和其它值。

⑸传送流描述表TSDT（TransportStreamDescriptionTable）,PID为0x0002。提供传送流的一些主要参数。

PSI信息以段(SECTION)为单位进行组织，段可以作为负载插入TS包中，然后以一定的比率插入一路节目的TS流中，形成完整的一路节目的TS流。2.PSI和TS流的关系

图1-35表示了4个PSI和TS流之间的基本关系，每个TS流必须有一个完整有效的节目关联表(PAT)，节目关联表中给出了节目号(programnumber)和此节目的节目映射表(PMT)位置(PMT_PID)之间的对应关系。在映射为一个TS包之前，PAT可能被分为255个分段，每个分段包含有整个PAT的一部分。这种分法在出错时使数据丢失最少，也就是包丢失或位错误可定位于更小的PAT分段，这样就允许其它分段被接收和正确解码。节目号0规定用于网络PID。节目关联表在传送过程中不加密。图1-35PSI和TS流的关系PID=10节目2映射表(PID=33)节目关联表(PID=0)0CAsys1CAsys2CAsys3…CAsysn…网络信息表(PID=10)…节目0节目1节目2节目n……PID=22PID=55PID=33………PID=31PCR视频1音频普字幕…PID=31PID=48PID=39…音频粤PID=37节目1映射表(PID=22)PID=41PCR视频1音频普字幕…PID=41PID=38PID=49…音频粤PID=35条件接收表(PID=1)EMMPID＝51EMMPID＝52……EMMPID＝53EMMPID＝54节目1音频粤节目1音频普PAT22节目1PMT41节目1PCR视354951CAsys1EMM38节目2音频粤节目2音频普33节目2PMT31节目2PCR视373952CAsys2EMM节目1字幕TS流

节目映射表(PMT)完整地描述了一路节目是由哪些PES组成的,它们的PID分别是什么等。单路节目的TS流是由具有相同时基（PCR）的多种媒体PES流复用构成的，典型的构成包括一路视频PES、多路音频PES（多声道、普通话、粤语、英语等）以及一路或多路辅助数据。各路PES被分配了唯一PID，MPEG-2要求至少有节目号、PCR_PID、原始流类型和原始流PID。带有节目映射表的TS包不加密。条件访问表(CAT)给出一个或多个CA之间的关系，并带有EMM流和所有特殊的参数。网络信息表(NIT)内容为专用，MPEG-2标准没有规定。通常包含用户选择的服务和传送流标识符、通道频率、调制特性等。3.PAT的结构整个PAT被分割为一个或多个分段，每个分段具有图1-36所示的结构，分段的整体字头为8字节长，由表格标识符、分段语法指示、分段长度、传送流标识符、版本号、当前下次指示器、分段号和最后分段号组成。其可变字长的节目表清单由N个4字节长的节目项组成，每个节目项由16b的节目号和13b节目PMT表PID值组成。最后是4字节长的CRC校验。图1-36PAT表的结构Setionsyntaxindicator保留8bTableIDSetion

lengthTransportStreamid保留VersionnumberCurrentnextindicatorSectionnumberLastsectionnumberNLoopCRC321b1b02b12b16b5b2b1b8b8b32bProgramNumber0保留NetworkNITID…ProgramNumberi保留ProgramMAPIDi…16b13b3b16b13b3bProgram

association

section(){Table

id8uimsbfSection

syntax

indicator1bslbf“0”

1bslbfreserved2bslbfSetion

length

12

uimsbfTransport

Stream

id

16

uimsbf

reserved2bslbfVersion

number

5

uimsbfCurrent

next

indicator

1

bslbf

Section

number8uimsbfLast

section

number8

uimsbfFor(I=0;I<N;I++){Program

number

16

uimsbfreserved3

bslbfif(Program

number＝＝’0’){Network

id

13

uimsbf}else{Program

map

PID13

uimsbf}}CRC

3232

rpchof}

语法位数类型

表1-4PAT分段语法结构

表1-4是用C语言描述了PAT分段语法结构，同时表明了数据的位数和类型，比图1-36的描述更精确，是国际标准中常用的描述方法。

表中table_id标识了一个TS流中PSI分段的内容是PAT、CAT或PMT。对于PAT，置为0x00。section_syntax_indicator，对于PAT，置为1。section_length指示分段的字节数，从section_length之后开始，到CRC。transport_stream_id指出在网络中与其他复用流的区别标志，其值由用户定义。version_number指出所有PAT的版本号。一旦PAT有变化，版本号加1，当增加到31时，版本号循环回到0。current_next_

indicator置为1时，表示传送的PAT当前可以使用；置为0时，表示该传送的表不能使用，下一个表变为有效。section_number给出了该分段的数目。在PAT中的第一个分段的section_number为Ox00，PAT中每一个分段将加1。last_section_number指出了最后一个分段号,是在整个PAT中的最大分段数目。program_number指出了节目号，如果是Ox0000，那么后面的PID是网络PID，其他值由用户定义。network_id指出含有NIT的TS包的PID值。program_map_PID指定节目PMT表的PID值。CRC_32是用来校验数据正确性的循环冗余校验码。表中右边一列指示本项数据的类型，uimsbf表示无符号整数，高位在先（unsignedinteger,mostsignificantbitfirst）。bslbf表示比特串，左位在先(bitstring,leftbitfirst)。rpchof表示多项式除法的余数，高阶在先(remainderpolynomialcoefficients,highestorderfirst)。4.PMT结构图1-37和表1-5描述了PMT分段语法结构。图1-37PMT表的结构Setionsyntaxindicator保留8TableidSetion

length保留VersionnumberCurrentnextindicatorSectionnumberLastsectionnumberNLoopDescriptorsCRC32110212165218832StreamType保留elementaryPIDESinfoLength81334ProgramNumber保留PCRPID保留3413ProgramInfoLength12NLoop保留NLoopDescriptors12

图中table_id标识了一个TS流中PSI分段的内容是PAT、CAT或PMT。对于PMT，置为0x02。section_syntax_indicator，对于PMT，置为1。section_length指示分段的字节数，从section_length之后开始，到CRC。program_number指出了节目号。version_number指出所有PMT的版本号，一旦PMT有变化，版本号加1，当增加到31时，版本号循环回到0。current_next_indicator置为1时，表示传送的PMT当前可以使用；置为0时，表示该传送的表不能使用，下一个表变为有效。section_number给出了该分段的数目。在PMT中的第一个分段的section_number为Ox00，PMT中每一个分段将加1。last_section_number指出了最后一个分段号,是在整个PMT中的最大分段数目。PCR_PID指定包含有效PCR字段的TS包的PID值。Program

info

length规定在此字段后有关节目描述符字节数。Stream

type规定由Elementary

PID指定的PID值的TS包中的流类型。ES

info

length规定在此字段后有关基本流描述符字节数。CRC_32是用来校验数据正确性的循环冗余校验码。

通过添加描述符PMT的功能会更强。在Program（Service）一级的描述符中可以添加业务移动描述符(Service

move

descriptor)让接收端能够跟踪该业务的的移动情况(从一个TS流到另一个TS流)。添加数据广播描述符(Data

broadcast

descriptor)告诉接收端该节目是数据广播。添加马赛克描述符(Mosaic_descriptor)告诉接收端该节目是多个节目拼接而成的，需要接收方在一屏上多画面显示多个视频节目。在Elementary一级的描述符中可以添加图文描述符(Teletext

descriptor)告诉接收端该原始流是图文数据。添加字幕描述符(Subtitling

descriptor)。添加流识别描述符(Stream

identifier

descriptor)配合EIT，告诉接收端同种类型的多个原始流中哪一个是某个事件所触发的。语法

位数

类型

TS

Program

map

section(){Table

id

8uimsbfSection

syntax

indicator1bslbf“0”

1bslbfreserved2bslbfSetion

length

12

uimsbfProgram

number

16

uimsbf

reserved

2

bslbfVersion

number

5

uimsbfCurrent

next

indicator

1

bslbf

Section

number

8uimsbfLast

section

number

8uimsbfreserved

3

bslbf

PCR

PID

13

uimsbfreserved4bslbfProgram

info

length

12

uimsbfFor(I=0;I<N;I++){descriptor（）}For(I=0;I<N1;I++){Stream

type8

uimsbfreserved

3bslbfElementary

PID

13

uimsbfreserved4

bslbfES

info

length12

uimsbfFor(I=0;I<N2;I++){descriptor（）}}CRC

3232rpchof}

表1-5PMT语法结构表1-5PMT语法结构表1-5PMT语法结构表1-5PMT语法结构表1-6流类型和对应数值值流类型0x00保留0x01MPEG1视频0x02MPEG2视频0x03MPEG1音频0x04MPEG2音频0x05H.222和MPEG2私用分段0x06H.222和MPEG2含有私用数据的PES包0x07ISO/IEC13522MHEG0x08H.222和MPEG2DSMCC0x09H.222和MPEG2／MPEG10x0A～0x7F保留0x80～0xFF用户私用

1.4.3业务信息SI

节目特定信息(PSI)只规定了解码所需的最基本的信息，主要用于接收机对正在播放节目的过滤。为了适应实际应用和业务发展的需求，需要专门制定一个数字电视广播的业务信息(SI，ServiceInformation)标准。

SI数据是数字电视广播码流的组成部分，主要由节目特定信息(PSI)给出，附加数据包括帮助IRD(IntegratedReceiverDecoder,综合接收解码器)自动调谐的数据和为用户显示的辅助信息。IRD从码流中选择业务和事件的信息，自动设置可供选择的业务。电子节目指南(EPG)将成为数字电视传输的一种特色。业务信息中包含的数据可以作为电子节目指南的基础。

DVB的标准有DVB-SI《DVB系统业务信息（SI）规范》，编号为ETS300468；《业务信息（SI）实现和使用指导》，编号为ETR211；《DVB系统业务信息（SI）码的配置》，编号为ETR162。我国相应的标准是《数字电视广播业务信息规范》（GY/Z174－2001）。标准中对各种SI都作了详细的类似于表1-3的规范描述。附加数据有：

⑴业务描述表SDT(ServiceDescriptionTable)，PID值0x0011，table

id值0x42（现行）、0x42（其他），业务是节目的集合，指各路节目。SDT描述系统中业务的数据，例如业务名称、类型、业务提供者、可以接收的国家、实现NVOD的指导信息、实现多画面的控制信息、使用的加密系统等。业务是节目的集合，指各路节目。SDT中的service

id和PMT中的program

number取同一值，这样可以使播放的节目和业务标识符关联起来，实现通过业务名称选择观看节目内容功能。

⑵业务群关联表BAT(BouquetAssociationTable)，PID值0x0011，table

id值0x4A，提供了业务群(一系列类似节目)相关的信息，给出了业务群的名称、每个业务群中的业务列表、可以接收的国家代码等。用作IRD向观众显示一些可获得的业务的一个途径。

⑶事件信息表EIT(EventInformationTable)按时间顺序提供每一个业务包含的事件信息，是对某一路节目的进一步描述,PID值0x0012，包含了与事件或节目相关的数据，例如事件或节目的名称、开始时间、持续时间、播放状态、是否加密、基本码流类型、节目类型、限定年龄级别等。分为present、following和schedule，分别包含当前事件和下一个事件的信息以及在一个较长时间段内所安排的所有事件的信息。EIT有可能加密。

⑷运行状态表RST(RunningStatusTable)，PID值0x0013，给出事件的状态(运行／未运行)，指示节目提前或延迟播出。

⑸时间日期表TDT(TimeandDateTable)，PID值0x0014，table

id值0x70，给出了当前时间和日期的信息，该信息是频繁更新的。

⑹时间偏移表TOT(TimeOffsetTable)，PID值0x0014，table

id值0x73，给出了与当前时间、日期和本地时间的偏移相关的信息，该信息是频繁更新的。

⑺填充表ST(StuffingTable)

⑻选择信息表SIT(SelectionInformationTable)，PID值0x001F，仅用于码流片段中,包含描述该码流片段的业务信息的概要数据。

⑼间断信息表DIT（DiscontinuityInformationTable），PID值0x001E，仅用于码流片段中,它将插入到码流片段业务信息间断的地方。

包标识PID码特别重要，它是识别码流信息性质的关键，是节目信息的标识，不同的电视节目和业务信息(SI)对应有不同的PID码。表1-7是业务信息中的PID分配表。对于接收机中的解码器来说，为了找到它所要接收的电视节目，首先通过PID码找到PSI和SI所对应的不同内容。借助PID，用户可以将自己感兴趣的TS包从TS流中挑选出来，对不感兴趣的TS包可置之不理。这种机制保证了数字电视系统的可扩展性，或者说是后向兼容性。因为在引入新业务时，只需赋予该业务一个新的PID号。未经授权的接收机不能识别该PID号，经授权的接收机则可将该PID号“过滤”出来，进行相应的处理。因此数字电视系统中引入新业务非常方便，这对数字电视的发展具有深远的影响。

表1-7业务信息中的PID分配

PID值用途PID值用途PID值用途0x0000PAT0x0012EIT,ST0x001D测量0x0001CAT0x0013RST,ST0x001EDIT0x0002TSDT0x0014TDT,TOT,ST0x001FSIT0x0003～0x000F预留0x0015网络同步0x0FFF空包0x0010NIT,ST0x0016～0x001B预留使用

0x0011SDT,BAT,ST0x001C带内信令

1.4.4描述符

DVB在EN300468业务信息标准中定义了各种描述符（descriptor），给出了描述符标签值（descriptor

tag）和在SI表中最有可能出现的位置，但并不表示其他表中限制使用该描述符。这些描述符提供有关流内容、节目内容、FEC方案、调制方式、传送方式、链接类型、时区、语种等大量信息，这些信息对系统运行、参数设定、确定接收机的工作状态起了决定的作用。在各种SI表的语法结构中出现descriptor（），表示会存在指定标签值的描述符。EN300468业务信息标准中定义了各种描述符，这里以有线传送系统描述符为例进行说明。表1-8是有线传送系统描述符的语法结构。表1-8有线传送系统描述符的语法结构语法

位数类型

cable

delivery

system

descriptor（）｛descriptor

tag8uimsbfdescriptor

length8uimsbffrequency

32bslbfreserved

future

use12bslbfFEC

outer

4bslbfmodulation8bslbfsymbol

rate

28bslbfFEC

inner

4bslbf}

表中descriptor

tag是描述符的标签值，有线传送系统描述符标签值为0x44；descriptor

length给出描述符的的字节数；frequency以8个4位BCD码给出频率值，小数点位于第4个BCD码之后，单位为MHz，如0312.0000MHz；reserved

future

use是保留将来使用的位；FEC

outer表示前向纠错外码方案，0000未定义，0001表示无FEC外码，0010表示是RS(204，188)码，0011～1111预留使用；modulation指出有线电视传送系统的调制方式，0x00未定义，0x01～0x05分别表示16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM，0x06～0xFF预留使用；symbol

rate以7个4位BCD码表示符号率的值，小数点位于第3个BCD码之后，单位为Msymbol／s（兆符号／秒），如027.4500Msymbol／s；FEC

inner指出前向纠错内码方案，0000未定义，0001～0101分别表示卷积码率1／2、卷积码率2／3、卷积码率3／4、卷积码率5／6、卷积码率7／8，0110～1110预留使用，1111表示无卷积编码。1.4.5系统复用在实际的通信系统中，一路常规的模拟电视信道中可传送多路数字电视节目，在调制之前要将多路节目(可能具有不同的时基：PCR)的TS流进行再复用(Remultiplex)，实现节目间的动态带宽分配，提供各种增值业务，以适合传输的需要。这种多路节目的复用常称为系统复用或传送复用。图1-38是节目复用和系统复用的方框图。系统复用时，最主要的工作是进行PSI信息的重构和PCR修正。图1-38节目复用和系统复用示意图音频PES视频PES系统复用增值业务数据PESTS1TS4信道编码节目复用1辅助数据PES增值业务数据TSPSI和SI数据TS，包含PAT，PID＝0节目复用41.PSI信息的重构

编码器输出的TS流为单节目TS流(SPTS)；而卫星接收机解调输出的TS流则为多节目TS流(MPTS)。在再复用的过程中，通常需要从多个多节目TS流中各抽出一路或多路节目参与复用，复用生成的TS流仍然应当符合MPEG-2标准系统层的定义。整个再复用的过程实际上是一个节目特定信息分析、解复用、节目特定信息重组、复用的过程。同时为了适应传输码率的需要，再复用过程中还应包含码率调整、PCR调整等过程。

PSI被分成节目关联表、节目映射表、网络信息表及条件接收表等，这些表中包含了进行多路解调和显示程序的必要和足够的信息。每个表可以被分成一段或多段置于TS流中。系统层解复用，首先要获取节目关联表PAT，节目关联表PAT的PID值为0x0000，找到PID＝0的TS包就能找到PAT表，PAT表中包含了该TS流中所有节目的一个清单。通过PAT表，就可获取该TS流中所包含每个节目映射表PMT。

在每个节目的PMT表中，含有该节目的各个TS包的信息，包括PID、TS包类型，以及该节目含有效PCR字段TS包的PID值。

条件接收表CAT只有当TS流中有一个或几个TS包被加扰时才出现。每路TS流都有一个PAT和多个PMT，但是最后合成的TS流中只有一个PAT和与之相对应的多个PMT；而且在不同的TS流中可能定义了相同的PID，例如，TS1的视频TS包的PID有可能与TS2的音频TS包的PID相同。所以，在对各路TS流进行复用时，首先必须提取出各节目中TS包的PID，常称为TS包过滤；然后重新标识PID,再对所有TS流中的PAT和PMT进行分析、整理，生成总的PAT和PMT，作为合成TS流的PSI。2.节目时钟基准PCR修正

PCR是编码端系统时钟的采样值，一般情况下，一路节目只有一个PCR时间基点与之关联。在PSI的PMT中，指出了每路节目中带有PCR字段的TS包的PID值，该PID值也称为PCR

PID。时间标签一般以90kHz为单位。但PCR可以达到27MHz。PCR时序信息是将系统时间频率27MHz的1／300(27MHz／300=90kHz)编成33位码并加上9位(28<300<29)余数。PCR字段被编码在TS包的调整字段，其中以系统时钟频率27MHz的1／300(90kHz)为单位的称为PCR

base(公式1-5)，另一个以系统时钟27MHz为单位的称为PCR_ext(公式1-6)。PCR

base(i)={[系统时钟频率×t(i)]DIV300}%233(1-5)PCR

ext(i)={[系统时钟频率×t(i)]DIV1}%300(1-6)PCR(i)=PCR

base(i)×300+PER_ext(i)

(1-7)式中DIV代表除，％代表模除，a%b代表b除a后的余数。

MPEG-2标准中用TS流系统目标解码器(T-STD)这个概念来定义字节到达、解码事件以及它们发生的时间。数据从TS流进入T-STD的速率是一个分段常数，第i个字节在时间t(i)进入，这个字节进入T-STD的时间可以通过对输入流的PCR的字段解码而恢复，编码在PCR(i)(公式1-7)中的数据代表了t(i),i指包含PCR_base字段的最后一位的字节。因此，PCR指示PCR

base的最后一个字节预定到达目标解码器时间。通过PCR值不但可以获得正确的解码时间，还可以计算传送速率等与时间有关的指示。

PCR的正确传送将直接关系到解码端系统时钟的恢复，进而影响音、视频的同步回放。对于多路TS流的PCR修正，由于每路TS流都有各自的时钟，对每路时钟都要进行PCR修正，以消除抖动。根据PCR修正原理，由于从数据进入复用器至离开之间存在不确定的处理延迟，特别是对于多路节目的不同速率交织，更加剧了这种不确定性。为此，比较简单通用的做法是：在原有PCR值基础上加上该字段在复用器中的等待延迟Δt即可。

但此时还存在一个必须考虑的问题，即时钟起始时间尚未统一。若如上面所述，每个PCR在原有基础上再加上其延迟Δt，则在解码端恢复的系统时钟值实际上未考虑这段延迟，如果把所有延迟后的PCR减去Δtconst，即可达到恢复相同时间起点的目的，其中Δtconst是任选的一个Δt，在选择点处修正值为0。这是因为只要有一个PCR考虑到这段延迟，不进行修正，其余的PCR均在此基础上进行相对不定延迟的修正，这就使得复用时不修正的PTS和DTS相对于PCR来说恢复了统一的时间起点。最后得到每个PCR修正值为

PCR＝PCR＋Δt-Δtconst

(1-8)Δt=Tsys-out-Tsys-in(1-9)式中Tsys-out

是数据离开系统复用器的时间，Tsys-in是数据到达系统复用器的时间,Δtconst是任选的一路节目的Δt。详见参考文献30。

1.4.6数据增值业务

在信息化的世界，人们不满足于只收看电视节目，希望通过电视机能获得更多的信息，比如气象、交通、经济、科技、健康、娱乐、彩票、购物、证券、远程教育等等。把这些信息与数字电视节目一起在数字电视传输网(卫星，有线，地面广播)上传输，就是数字电视数据增值业务。1.数据增值业务的加入方式从上节介绍的节目复用和系统复用的过程来看，如果想在数字电视中开展增值业务，有两种加入的方法。

一种方法是从节目复用中加入，在一路正常的电视信号中，在节目复用时加入一些数据，与音频、视频PES一起形成TS流在电视系统中传输。接收端再把附加的数据从电视数据中分离出来。这种方法的特点是方便简单，不需要专门的信道。只要在收、发端的复用和解复用中作相应的改动就行。它的缺点是数据量不能太大，否则会影响数字电视节目的传输。此方法适合于数据量相对较少，实时性要求也不高的场合。如天气预报广播、商品信息广告、旅游指南等。另一种方法就是从系统复用中加入。当数据量比较大时，如远程教学、图文新闻广播、数据广播等，可以开辟一个专门的TS流。与其它数字电视节目TS流无关。

2.MPEG-2对数据增值业务的支持

在MPEG-2标准的系统层，除了规定音、视频数据的传输外，还充分考虑了非音、视频数据的传输，为在数字电视中实现数据增值业务提供了方便。⑴在MPEG-2的TS流中，所有数据都被打成固定长度的包，并且规定了13位长的PID以区别携带不同数据的TS包。支持数据增值业务的第一种方式就是为数据分配专用的PID，把要广播的数据直接放在TS包的净荷（信息负载）里。MPEG-2的各种PSI表的广播就是通过这种方式来实现的。

⑵在MPEG-2的PMT中规定了8位的stream

type域，stream_type指出了基本流的类型。同时在PES包的结构中，规定了8位的stream

id域，描述的也是基本流的类型。在stream_type和stream_id的分配表中可以看到，除了为用户保留的区域以外，还直接为数据广播分配了一些值，例如stream_type等于8、10～13表示基本流携带的是DSM-CC规定的数据等。这就使得把要广播的数据组织成基本流成为可能。⑶MPEG-2中的节目特定信息(PSI)表是按段(section)传输的，在段的语法结构中，第一个域是8位的table

id，它最多可以区别256个表。数字电视广播业务信息规范（GY/Z174－2001）中规定了table

id值的分配，见表1-9。表中定义的值很少，其他值可由用户自己定义。⑷MPEG-2为支持多媒体应用制订了数字存储媒体命令和控制扩展协议(DSM-CC，DigitalStorageMediaCommandandControl)，包括对数据广播的支持。table

id值描述table

id值描述0x00节目关联段0x4F其它传送流事件信息段，当前／后续0x01条件接收段0x50～0x5F现行传送流事件信息段，时间表0x02节目映射段0x50～0x6F其它传送流事件信息段，时间表0x03传送流描述段0x70时间－日期段0x04～0x3F预留0x71运行状态段0x40现行网络信息段0x72填充段0x41其它网络信息段0x73时间偏移段0x42现行传送流业务描述段0x74～0x7D预留使用0x43～0x45预留使用0x7E不连续信息段0x46其它传送流业务描述段0x7F选择信息段0x47～0x49预留使用0x80～0x8FCA系统使用0x4A业务群关联段0x90～0xFE用户定义0x4B～0x4D预留使用0xFF预留0x4E现行传送流事件信息段，当前／后续

表1-9表标识符table

id值的分配表

上海数字电视增值服务中的“多媒体杂志”以图文的方式提供新闻、娱乐、图书和彩票等信息。可以通过遥控器寻找相关信息的提要，获得图文并茂的信息，体现了自主选择的收视愿望。尤其是让不熟悉电脑的用户，借助遥控器的简单操作，也能享受到网上冲浪的乐趣。“多媒体杂志”提供包括“新闻中心”、“我的图书馆”、“娱乐手册”和“好彩连连”4个栏目内容。

1.4.7电子节目指南EPG

电子节目指南EPG(ElectronicProgramGuide)为用户收看电视节目和享受信息服务提供一个良好的导航机制，使用户能够方便快捷地找到自己关心的节目，查看节目的附加信息。⑴EPG的基本功能

1)节目预告：提供一段时间(如一个星期)内的所有电视节目信息，用户可以选择不同的方式进行浏览。例如沿时间轴和频道两个方向浏览节目信息，也可以通过分类选择对节目信息进行过滤，系统显示过滤后的时间表，例如体育节目列表等。

2)当前播出节目浏览：可按频道列出当前节目或按分类划分列出当前节目。

EPG还可包含以下高级功能(可选)。

1)节目附加信息：给出节目的附加信息，如节目情节介绍、演员名单、年度排名等。

2)节目分类：按节目内容进行分类，如体育、影视等。

3)节目预订：在节目单上预约一段时间之内将要播放的节目，届时自动播放。

4)家长分级控制：对节目内容进行分级控制。SI中必须包含EPG的基本功能和高级功能(如果提供高级功能)所需要的全部信息。EPG基本信息必须使用SI传送，以保证IRD获取EPG基本信息的兼容性。对于个性化EPG所需的额外信息可根据具体情况通过专用描述符加以补充。

⑵EPG系统的构成

接收机中EPG系统进行SI数据的接收、解析，形成SI数据库，显示EPG界面。从接收的TS流中解析出SI数据，并在机内RAM中建立SI数据库，用户通过EPG界面与SI数据库进行交互。为了方便用户的随机接入，SI数据是重复发送的，接收机不停地接收、解析来自发送端的SI数据，当发端的SI数据改变时，SI数据库更新。

EPG系统主要有以下几个关键技术：SI数据的接收和解析、SI数据库的建立、EPG界面的显示等。其中SI数据的接收和解析一般是用硬件实现的，SI数据库的建立和EPG界面的显示一般用软件实现。SI数据必须按照一定的数据结构进行存储，这样才能方便、快捷地对其进行检索和数据的提取。EPG界面显示程序运行于接收机的实时操作系统中，需要对用户的交互进行实时的动作。SI数据库建立的好坏对其性能有重要的影响。电视节目和EPG应用同时启动时，用户看到的可能是节目画面和EPG界面的叠加，用户所看到的电视画面从前到后可以分为3层，依次为图形层、视频层和背景层。这里的图形层就是OSD(OnScreenDisplay，屏幕显示)层，OSD界面显示技术指在图像画面上叠加文字显示，为用户提供更多的附加信息。视频层为当前正在收看的电视节目(解码出来的活动图像)；背景层是没有播放电视节目和启动EPG选单时的屏幕图像。

上海数字电视的EPG提供给用户“现在播映中”、“今晚先知道”、“一周早预告”、“精彩频道秀”4种查询方式，可以用以上4种方式查看到五大栏目的节目情况，五大栏目是“数字频道”(央视6套节目和上海市电视频道的节目“模转数”共18个频道)、“主题电视”(上海交互电视SITV自办)、“家庭影院”(SITV自办NVOD)、“分类体育”(SITV自办)、环球视野(SITV自办)。其中“现在播映中”列出了近1小时内的正在播出的节目，选择相关名称可以直接切换到该节目中去；“今晚先知道”列出了从18点到24点间隔1小时的分层节目列表，用户可以快速找到他所关心时段的节目；“一周早预告”列出了当天起7天内的节目预告；“精彩频道秀”是按不同的主题对节目进行分类，便于用户按不同的主题索引进行查询。还将“家庭影院”作为EPG推荐栏目，设置在EPG的第一页上，用户可以了解到一周内的准视频点播影片排片情况，并可查询内容简介和背景资料。1.5信道编码

信道编码是指纠错编码，是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。为了能在接收端检测和纠正传输中出现的错误，在发送的信号中增加一部分冗余码，这些冗余比特与信息比特之间存在着特定的相关性。个别信息比特在传输过程中遭受损伤，可以利用相关性从其他未受损的冗余比特中推测出受损比特的原貌，保证了信息的可靠性。信道编码增加了发送信号的冗余度，它牺牲信息传输的效率来换取可靠性的提高。数字通信系统为了达到高效率和可靠性的最佳折衷，信源编码和信道编码都是必不可少的处理步骤。

1.5.1概述1.5.2能量扩散1.5.3RS编码1.5.4交织1.5.5

卷积编码＊1.5.6Turbo码＊1.5.7TPC码＊1.5.8

LDPC码1.5.1概述1.基本定义⑴随机差错和突发差错

随机差错信道中，码元出现差错与其前、后码元是否出现差错无关，每个码元独立地按一定的概率产生差错。从统计规律看，可以认为这种随机差错是由加性高斯白噪声(AWGN，AdditiveWhiteGaussianNoise)引起的，主要的描述参数是误码率pe。

突发差错信道中，差错成片出现，一片差错称为一个突发差错。突发差错总是以差错码元开头、以差错码元结尾，中间码元差错概率超过某个标准值。通信系统中的突发差错是由雷电、强脉冲、时变信道的衰落等突发噪声引起的。存储系统中，磁带、磁盘物理介质的缺陷或读写头的接触不良等造成的差错均为突发差错。实际信道中往往既存在随机差错又有突发差错。

⑵分组码和卷积码：在分组码中，编码后的码元序列每n位为一组，其中k位是信息码元，r位是附加的监督码元，r=n-k，通常记为(n，k)。分组码的监督码元只与本码组的信息码元有关。卷积码的监督码元不仅与本码组的信息码元有关，还与前面几个码组有约束关系。⑶线性码和非线性码：若信息码元与监督码元之间的关系是线性的，即满足一组线性方程，称为线性码；反之，两者若不满足线性关系，则称为非线性码。数字电视技术中应用的全部是线性码。

⑷系统码和非系统码：在编码后的码组中，信息码元和监督码元通常都有确定的位置，一般信息码元集中在码组的前k位，而监督码元位于后r=n-k位。如果编码后信息码元保持原样不变，则称为系统码；反之称为非系统码。

⑸码长和码重：码组或码字中编码的总位数称为码组的长度，简称码长；码组中非零码元的数目称为码组的重量，简称码重。例如“11010”的码长为5，码重为3。⑹码距和最小汉明距离：两个等长码组中对应码位上具有不同码元的位数称为汉明(Hamming)距离，简称码距。例如，“11010”和“01101”有4个码位上的码元不同，它们之间的汉明距离是4。在由多个等长码组构成的码组集合中，定义任意两个码组之间距离的最小值为最小码距或最小汉明距离，通常记作dmin，它是衡量一种编码方案纠错和检错能力的重要依据。以3位二进制码组为例，在由8种可能组合构成的码组集合中，两码组间的最小距离是1，例如“000”和“001”之间，因此dmin=1；如果只取“000”和“111”为准用码组，则这种编码方式的最小码距d=3。对于分组码，最小码距dmin与码的检错纠错能力之间具有如下关系：在一个码组集合中，如果码组间的最小码距满足dmin≥e+1，则码组可以检知e位误码；如果满足dmin≥2t+1则可以纠正t位误码；如果满足dmin≥t+e+1(e>t)则可以纠正t位误码，同时具有检知e位误码的能力。

⑺线性分组码

线性分组码是指信息码元和监督码元之间的关系可以用一组线性方程来表示的分组码。线性方程的运算法则是以模2加为基础，线性分组码的主要性质有：①封闭性,任意两个准用码组之和(逐位模2加)仍为一个准用码组。②两个码组之间的距离必定是另一码组的重量，因此码的最小距离等于非零码的最小重量。③线性码中的单位元素是A=0，即全零码组，因此全零码组一定是线性码中的一个元素。④线性码中一个元素的逆元素就是该元素本身，因为A+A=O。

ITU-R656建议中对图像信号的定时基准码的第4字节中用F、V和H三个码确定奇偶场、场正程和行正程。由于定时基准码第4字节对数字电视信号非常重要，必须确保可靠地传输和接收，因此采用了(8，4)扩展汉明码，如表1-10所示，D7恒为1，D6D5D4对应于F，V和H三个信息码，P3P2P1P0为监督码元。F＝0对应于奇场，F＝1对应于偶场；V＝0对应于场正程期，V＝1对应于场消隐期；H＝0对应于行正程起始时刻，H＝1对应于行正程结束时刻。P3、P2和P1的监督方程组如下：P3＝D5⊕D4；P2＝D6⊕D4；P1＝D6⊕D5（1-10）

添加的监督码元P0使每个码组（表1-10中的状态1～8）构成奇校验。若不考虑D7，除状态1全零外其余状态的码重W＝4，根据线性分组码性质②，dmin＝4。这样的码组可以同时检知2位误码，纠正1位误码；加上D7，仍旧能够检知2位误码，纠正1位误码。位D7D6D5D4D3D2D1D0参数1FVHP3P2P1P0110000000210011101310101011410110110511000111611011010711101100811110001

表1-10定时基准码的第4字节状态表

⑻硬判决与软判决译码在译码理论的研究中，根据对接收信号处理方式的不同，分为硬判决译码和软判决译码。硬判决译码利用码的代数结构进行译码，比较简单，易于工程实现。软判决译码充分利用了信道输出波形信息，比硬判决译码具有更大编码增益。在加性高斯白噪声(AWGN)信道中，它比硬判决译码要多2dB的软判决增益，而在衰落信道中，软判决增益超过5dB。

对二进制来说，解调器输出供给硬判决译码器用的码元仅限定于两个值0和1。损失了波形信号中所包含的有关信道干扰的统计特性信息，译码器不能充分利用解调器匹配滤波器的输出，从而影响了译码器的错误概率。

译码器为了充分利用接收信号波形中的信息，使译码器能以更大的正确概率来判决码字，需要把解调器输出的抽样电压进行量化。这时供给译码器的值就不止两个，而有Q个(通常Q=2m)，然后译码器利用Q进制序列译码。这时的译码信道叫做二进制输入Q进制输出离散信道。如果信道中的噪声仅为高斯白噪声，则称为离散无记忆信道(DMC)。译码器利用Q进制序列或者模拟序列进行译码，使其性能达到或者接近最佳译码的算法称为软判决译码。

2.循环码的多项式表示循环码是一种系统码，它除了具有线性分组码的一般性质以外，还具有循环性，循环码中的任一码组循环移动一位以后，所得码组仍为该循环码的一个准用码组。数码用多项式来表示是一种比较直观的方法，如五位二进制数字序列11010可表示为：1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋0×20=11010以x表示系数只取0或1的多项式的基，则上述五位二进制序列可表示为：1×x4＋1×x3＋0×x2＋1×x1＋0×x0=x4＋x3＋x

这种以多项式表示二进制序列的方法给编码处理带来了方便,一个(n，k)循环码的k位信息码可以用x的k-1次多项式来表示，即

A(x)=ak-1xk-1+ak-2xk-2…a2x2+a1x+a0（1-11）

式中，an-1～a0为多项式的系数值（0或1）；x表示多项式的基，x的次数k-1～0表示了该位在码中的位置。

循环码编码时把k位信息码左移r位后被规定多项式除，将所得余数作校验位加到信息码后面。规定的多项式称为生成多项式，用G（x）表示。要将A(x)左移r位，只要乘上xr，得到xrA(x)。用生成多项式G（x）除xrA(x)便可得到商Q（x）和余数R(x)，即：

xrA(x)=G（x）×Q（x）+R(x)。（1-12）两边加上R(x)，得

xrA(x)+R(x)=G（x）×Q（x）+R(x)+R(x)。