家電行業(yè)-數(shù)字電視基礎(chǔ)知識(shí)及前端介紹

數(shù)字電視根底知識(shí)及前端介紹

一數(shù)字電視根底知識(shí)二數(shù)字電視前端根本概況三本地線路傳輸量的變化：數(shù)字電視帶來(lái)最直接而且最先感受到的就是節(jié)目?jī)?nèi)容的增加。在一個(gè)8MHz帶寬的模擬頻道內(nèi)原來(lái)只能傳送一個(gè)普通的模擬電視節(jié)目，采用數(shù)字電視技術(shù)后在原來(lái)一個(gè)模擬頻道內(nèi)可傳送DVD（數(shù)字視頻光碟）質(zhì)量的節(jié)目5至6個(gè)，高清晰度電視（HDTV）質(zhì)量的節(jié)目1個(gè)或2個(gè)。（隨著編碼技術(shù)的提高，傳送數(shù)量還會(huì)進(jìn)一步提高）質(zhì)的變化：用戶不光能看電視，還能聽(tīng)播送，查看大量的信息資訊效勞。清晰度高，音頻效果更好，抗干擾能力更強(qiáng)方式的改變：雙向數(shù)字電視具有交互功能，觀眾可以根據(jù)節(jié)目菜單自主點(diǎn)播電視節(jié)目，享受豐富多彩的增值業(yè)務(wù)一數(shù)字電視根底知識(shí)1.1什么是數(shù)字電視？

數(shù)字電視是相對(duì)于模擬電視而言的。我們知道，電視——就是實(shí)時(shí)向遠(yuǎn)處傳送可視的活動(dòng)圖像。具體的方法，是先把光的圖像變成與其對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，利用電信號(hào)可以傳得遠(yuǎn)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)向遠(yuǎn)處傳送的目的。

（一）什么叫模擬電視？自然界的實(shí)際景物圖象千差萬(wàn)異，無(wú)論從亮度層次上，色彩種類上，都是極豐富的。用電信號(hào)表示它，一定是一個(gè)可以取任意值的連續(xù)變化的電量。我們把這樣直接與自然界實(shí)際圖象對(duì)應(yīng)的，連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào)，就是模擬實(shí)際，與實(shí)際一樣。用這種方式傳送電視就是模擬電視。

（二）什么是數(shù)字電視？先從用離散值代表模擬量談起。舉個(gè)例子，人的腳在一定尺度內(nèi)，其長(zhǎng)短分布是無(wú)限多個(gè)的，數(shù)值上是連續(xù)的。就是多長(zhǎng)的都有，這好比模擬量。但實(shí)際在工廠生產(chǎn)鞋的時(shí)候，并不是這樣，而是僅使用一定數(shù)量的號(hào)碼，就適應(yīng)了整個(gè)人群不同尺寸的腳。只要選擇靠近的某些號(hào)碼，就可以穿。這些尺寸不連續(xù)的號(hào)碼，把連續(xù)的腳長(zhǎng)“離散化”了，就是用離散量表示連續(xù)量，這種用離散量表示連續(xù)量的做法叫模擬量的數(shù)字化。數(shù)字電視，就是設(shè)想用離散的電量表示連續(xù)的電量，在電視信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、接收各個(gè)環(huán)節(jié)上，都使用離散數(shù)字來(lái)表示、處理。也就是說(shuō)，數(shù)字電視是信源、信道、信宿三個(gè)環(huán)節(jié)上全面數(shù)字化的電視系統(tǒng)。信源指節(jié)目的產(chǎn)生：攝、錄、編；信道指?jìng)鬏敚恍潘拗附邮?、顯示。

1.2數(shù)字電視由五個(gè)環(huán)節(jié)組成1、信源編碼：就是把原始的模擬電視信號(hào)用數(shù)字編碼來(lái)表示，也稱為數(shù)字化、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）。然后，進(jìn)行壓縮。數(shù)字電視信號(hào)源有三項(xiàng)：視頻數(shù)據(jù)流、音頻數(shù)據(jù)流和輔助數(shù)據(jù)流。輔助數(shù)據(jù)流包括管理數(shù)據(jù)、有條件接收數(shù)據(jù)以及與節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。

2、復(fù)用：就是把上述三項(xiàng)數(shù)據(jù)流合成一路。采用以“包”為單位的時(shí)分復(fù)用方式。首先把上面說(shuō)的三項(xiàng)數(shù)據(jù)流分割成一定長(zhǎng)度的包（也稱分組），在“包”的頭部加上標(biāo)識(shí)，作為區(qū)分是

屬于哪個(gè)流的標(biāo)志，以便在接收時(shí)把它們區(qū)別開(kāi)。然后把它們合流為單一的復(fù)用流。一個(gè)視頻數(shù)據(jù)流、一個(gè)音頻數(shù)據(jù)流、一個(gè)輔助數(shù)據(jù)流合成一套節(jié)目流。此后，多套節(jié)目流再合成為傳輸流。

3、信道編碼和調(diào)制：上述數(shù)據(jù)流不適于在傳輸通道中傳輸。為了使信號(hào)適配于傳輸信道，減少傳輸過(guò)程的過(guò)失，還需要對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行必要的處理（再編碼），這種做法叫信道適配，也稱為信道編碼。它的作用主要是負(fù)責(zé)誤碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。調(diào)制的作用是把基帶數(shù)據(jù)流搬移到高頻載波上去，把基帶信號(hào)變成頻帶信號(hào)。使之可以在頻分復(fù)用的模擬信道中

4、傳輸信道：有HFC、數(shù)字干線、衛(wèi)星、無(wú)線、存儲(chǔ)介質(zhì)等。

5、接收機(jī)：就是機(jī)頂盒，實(shí)現(xiàn)上述四項(xiàng)環(huán)節(jié)的逆過(guò)程，把從信道上接收的數(shù)據(jù)流復(fù)原成原始的模擬電視信號(hào)。1.3數(shù)字電視與模擬電視的技術(shù)比較模擬電視數(shù)字電視描述采用模擬信號(hào)傳輸電視圖像、伴音、附加功能等信號(hào)采用數(shù)字信號(hào)傳輸電視圖像、伴音、附加功能等信號(hào)信源編/解碼因?yàn)樾盘?hào)數(shù)據(jù)量不大。所以不存在信息編碼壓縮問(wèn)題電視信號(hào)數(shù)字化后，其信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率很高。須具有良好的數(shù)據(jù)編碼壓縮技術(shù)復(fù)用無(wú)復(fù)用器，視頻、音頻信號(hào)分別傳輸將編碼后的視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)信號(hào)分別打包后復(fù)合成單路串行的比特流信源編/解碼調(diào)制解調(diào)調(diào)制方式一般采用調(diào)頻或調(diào)幅有壓縮及復(fù)用，通過(guò)糾錯(cuò)、均衡來(lái)提高信號(hào)抗干擾能力，采用QAM調(diào)制方式。且隨著調(diào)制方法技術(shù)的改進(jìn)。傳輸效率會(huì)進(jìn)一步提高特點(diǎn)信號(hào)數(shù)據(jù)量少，技術(shù)成熟，價(jià)格廉價(jià)信號(hào)不易在傳輸中失真，清晰度高，占用頻帶窄。數(shù)字電視信號(hào)可方便地在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸，與計(jì)算機(jī)有良好的接口數(shù)字電視的特點(diǎn)。

與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下特點(diǎn)：

⑴數(shù)字信號(hào)傳輸噪聲沒(méi)有積累。

我們知道，模擬信號(hào)在傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)，都要參加噪聲，如放大器，每級(jí)放大器的噪聲都要加進(jìn)去，放大后信號(hào)大了，C/N(載噪比)低了。數(shù)字信號(hào)是一連串的“0”和“1”脈沖序列，在傳輸過(guò)程中，侵入的噪聲可以通過(guò)再生的方法去除。所謂再生處理，就是收到信號(hào)后，不是直接放大，而是重新在有脈沖的位置制作一個(gè)形狀完全相同的脈沖，恢復(fù)信號(hào)中脈沖的原樣而去除了噪聲。再生是基帶數(shù)字傳輸抗干擾的重要手段。其次，數(shù)字傳輸技術(shù)有非常有效的糾錯(cuò)方式，如我們使用的R-S糾錯(cuò)，可以把誤碼率由10E-4改善到10E-12。所以，我們收看數(shù)字有線電視時(shí)，主觀感覺(jué)最為明顯的是畫面清潔，沒(méi)有雜波、雪花。從維修的角度，數(shù)字信號(hào)對(duì)C/N的要求也比模擬信號(hào)寬容。模擬信號(hào)C/N=43dB時(shí)可以得到4分的收看質(zhì)量。數(shù)字電視C/N=31dB就可以滿意收看。事實(shí)上，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字信號(hào)的功率電平就是以比模擬電平低10dB來(lái)傳輸?shù)摹?/p>

⑵數(shù)字信號(hào)的傳輸和處理過(guò)程不存在非線性失真。

⑶有較好的收視穩(wěn)定性。模擬電視的收看質(zhì)量的劣化是漸變的，圖像由好到壞有一個(gè)過(guò)程，令人討厭。數(shù)字電視收看質(zhì)量的劣化有“斷崖效應(yīng)”，只要有圖像，質(zhì)量就是好的，無(wú)噪點(diǎn)，穩(wěn)定。信號(hào)劣化，就立即馬塞克，沒(méi)有過(guò)渡。相對(duì)于模擬信號(hào)，給收看者以穩(wěn)定的感覺(jué)。

⑷模擬改數(shù)字以后，極大地釋放了頻率資源。

由于采用壓縮率非常高的MPEG-2壓縮方法，使碼率降低很多，加上采用高效率的調(diào)制方式，可以在一個(gè)8Mhz的帶寬里傳送6套以上質(zhì)量到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SDTV）的節(jié)目。這給有線電視提供更多套節(jié)目，為實(shí)現(xiàn)NVOD、VOD提供資源。

⑸可以在現(xiàn)行傳輸體制下傳輸高清晰度電視（HDTV）。

⑹數(shù)字信號(hào)容易處理，易于使用大規(guī)模集成電路和微型化，生產(chǎn)時(shí)設(shè)備一致性好，無(wú)須調(diào)整。容易大量使用軟件，實(shí)現(xiàn)智能化操作。

⑺對(duì)節(jié)目加擾、加密容易、可靠，保證商業(yè)運(yùn)作。1.4怎樣實(shí)現(xiàn)模擬電視數(shù)字化1.4.1用離散數(shù)字來(lái)表示連續(xù)的模擬信號(hào)問(wèn)題。

打個(gè)比方：氣溫是逐漸變化的，每時(shí)每刻都在變化，因而它是隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量。但觀測(cè)氣溫不必每分每秒都測(cè)量，隔一定時(shí)間測(cè)一點(diǎn)畫在坐標(biāo)圖上，連一條線，就表示了氣溫的變化。如果時(shí)間間隔適宜，這條線的形狀與連續(xù)不間斷測(cè)量的曲線形狀會(huì)根本吻合，即，用離散量可以表示連續(xù)的模擬量。這種間隔測(cè)量的方式，叫做在連續(xù)變化的模擬量上的取樣。這是把模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步。1.4.2取樣間隔多大適宜？

首先的原則是能根本如實(shí)的代表原來(lái)的連續(xù)模擬量。間隔太遠(yuǎn)了要漏去重要的信息，比方測(cè)氣溫，最高氣溫出現(xiàn)在每天的14：00，取樣間隔太大，偏偏漏掉了14：00，就會(huì)發(fā)生大錯(cuò)。取樣的結(jié)果，僅是把模擬信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的離散。樣值的幅度，仍然是模擬取值的，具有連續(xù)的數(shù)值。必須在幅度值上也進(jìn)行離散處理，才能實(shí)現(xiàn)不僅時(shí)間上離散，幅度值上也離散。對(duì)幅度值的離散，就是把幅度值分成假設(shè)干等級(jí)，對(duì)不在等級(jí)線上的進(jìn)行舍零取整處理，歸到相鄰的等級(jí)上去。這與我們買鞋是一個(gè)道理。這樣，連續(xù)的幅度值就用離散化的有限個(gè)等級(jí)取代了，這個(gè)過(guò)程叫做量化。

1.4.3量化取多少個(gè)等級(jí)適宜？

等級(jí)多了好，但要付出的代價(jià)大。理論和實(shí)際都證明，對(duì)電視圖象信號(hào)，用256個(gè)等級(jí)就可以了。取樣、量化只是在時(shí)間和幅度上把信號(hào)的表示做到了離散化，還不是數(shù)字化。數(shù)字化的目的是用“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字碼表示一切等級(jí)、量值。為什么要用“0”和“1”，不用0—9，就是因?yàn)椤?”和“1”最容易用電量來(lái)表示。如，有電壓是“1”，無(wú)電壓是‘0“；開(kāi)關(guān)接通是“1”，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)是“0’,但“0”和“1”只能表示兩個(gè)等級(jí)，256個(gè)等級(jí)怎么辦？使用“0”“1”的排列組成碼就解決了。這有如條碼，條碼只有黑、白兩種條，但它們不同的組合可以編出無(wú)數(shù)的碼，可以分別代表多種商品。例如，我們用8位“0”和“1”編成8位碼，00000000、00000001、00000010……..11111111，就有了256=28種不重復(fù)的碼，表示256個(gè)量。把量化后的信號(hào)，用“0”和“1”組成的碼來(lái)表示，叫做編碼。用數(shù)字編碼表示量化的信號(hào)，模擬信號(hào)才算是真正數(shù)字化了。總的是，模擬數(shù)字化三個(gè)過(guò)程：取樣、量化和編碼。

1.5壓縮1.5.1壓縮的必要性下面的討論會(huì)看到，經(jīng)過(guò)取樣、量化、編碼后的電視信號(hào)信息量非常大。電視亮度信號(hào)的最高頻率是6Mhz，每個(gè)色差信號(hào)大最高頻率為兩個(gè)1.5Mhz。根據(jù)奈奎斯特定理，亮度與色度信號(hào)的取樣頻率分別應(yīng)該大于12Mhz和2×3Mhz=6Mhz。量化等級(jí)取256，需要8位二進(jìn)制編碼。這樣，傳送一套電視節(jié)目，所需要的碼率（每秒鐘傳送碼的位數(shù)）為（12+2×3）×8=144Mbit/s。傳送這么高的速率，對(duì)我們現(xiàn)在一個(gè)頻道8Mhz的帶寬，實(shí)在是大得了不得。實(shí)際上取樣頻率是13.5Mhz,量化比特?cái)?shù)是10,因而碼率為270Mhz。所以，要想使數(shù)字化節(jié)目真正能付之使用，必須對(duì)碼率進(jìn)行壓縮。這就是數(shù)字電視信號(hào)壓縮的必要性。

1.5.2、壓縮的可能性

數(shù)字電視信號(hào)之所以可以壓縮，是因?yàn)殡娨曅盘?hào)存在著冗余。首先是空間冗余。就是一幅畫面內(nèi)，各象素之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。例如，藍(lán)天，不必全部藍(lán)天的每一個(gè)象素都傳送一次，只傳送一個(gè)象素就行，其余的，到接收點(diǎn)全部按第一個(gè)復(fù)制。這樣一來(lái)就節(jié)約了大量信息，去除了冗余。其次是時(shí)間冗余。相鄰兩幀圖像的內(nèi)容也大體相似。我們可以不必每一幀圖像都傳，例如只傳送第一幀、在接收端，第三幀用第一幀預(yù)測(cè)產(chǎn)生，第二幀用第一、三兩幀取平均產(chǎn)生，這又可以壓縮碼率。再次，是人的視覺(jué)冗余。利用人眼對(duì)圖象高頻細(xì)節(jié)、色度信號(hào)靈敏度低的特點(diǎn)進(jìn)行壓縮，把人眼本來(lái)看不到的信號(hào)取消，以節(jié)省碼率。這就是信號(hào)壓縮的可能性。

1.5.3、壓縮的方法

壓縮的方法，采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。它針對(duì)圖像上述幾種冗余的特點(diǎn)，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)估值、離散余弦變換（DCT）、自適應(yīng)量化和熵編碼等技術(shù)（實(shí)際是一些算法），實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)碼率的壓縮。把數(shù)字化后144Mbit/s的碼率壓縮到6Mbit/s，仍然可以保持SDTV的水平。而且壓縮比可變，由VCD到HDTV等級(jí)都可以。運(yùn)動(dòng)估值是為了消除相鄰幀間的空間冗余。因?yàn)橄噜彽膸g，圖象大量的數(shù)據(jù)是相同的，不必都全部傳輸，僅傳遞相鄰幀的變化局部就可以了，這樣就可以壓縮了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。離散余弦變換DCT，是將信號(hào)由空間域變換到頻域，使信號(hào)能量集中到低頻率。自適應(yīng)量化是針對(duì)DCT而言，因?yàn)槿搜鄣囊曈X(jué)對(duì)圖象細(xì)節(jié)不敏感，故表示圖象細(xì)節(jié)的高頻局部可以壓縮。自適應(yīng)量化就是對(duì)DCT變換后的高頻系數(shù)采用粗量化，對(duì)低頻系數(shù)細(xì)量化。實(shí)際上是基于視覺(jué)冗余。熵編碼，就是可變字長(zhǎng)編碼。給使用概率大的事件分配短字碼，給使用概率小的事件分配長(zhǎng)字碼，最大限度的提高編碼效率。1.6數(shù)據(jù)電視的傳輸碼流

模擬電視信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換、壓縮后，變成了由二進(jìn)制脈沖組成的脈沖序列，叫做碼流。

每一套節(jié)目有視頻碼流、音頻碼流，這些與模擬信號(hào)一一對(duì)應(yīng)的碼流稱為根本流ES。為便于傳輸，實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，根本流ES必須“打包”，就是將順序、連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流按一定的時(shí)間長(zhǎng)度進(jìn)行分割，分割的小段叫做“包”，因而打包也稱為分組。在每個(gè)包前加上包頭，就構(gòu)成了打包的根本流PES。

傳送一套節(jié)目有三種根本碼流：視頻、音頻和相應(yīng)的數(shù)據(jù)流，需要把它們組合到一起，叫做復(fù)用。復(fù)用的方法是時(shí)分復(fù)用。上述把同一節(jié)目的三種根本流復(fù)用到一起叫節(jié)目復(fù)用。復(fù)用后，根據(jù)需要可以形成節(jié)目流PS和傳輸流TS。它們分別適用于不同的傳輸環(huán)境。

PS碼流：包的長(zhǎng)度可變，抗誤碼能力低，適用于相對(duì)誤碼低的環(huán)境，如存儲(chǔ)、制作DVD等TS碼流包的長(zhǎng)度固定，188字節(jié)，抗誤碼能力較高可用于相對(duì)較差的信道環(huán)境，如傳輸?shù)?.7數(shù)字電視信號(hào)是怎樣在有線電視HFC網(wǎng)上傳輸?shù)模?/p>

模擬電視連續(xù)的電信號(hào)數(shù)字化后，變成了完全由“0”、“1”組成的脈沖串（經(jīng)過(guò)MPEG-2編碼形成由MPEG-2包組成的傳輸流）。直接把數(shù)字串在網(wǎng)絡(luò)上傳送，叫做基帶傳輸（未經(jīng)某種處理的數(shù)字信號(hào)稱為基帶信號(hào)）。它要占用從0開(kāi)始的無(wú)限帶寬。但是我們現(xiàn)在的HFC網(wǎng)絡(luò)，傳輸模擬電視信號(hào)是采用AM-VSB（殘留邊帶調(diào)幅）頻分復(fù)用方式傳輸?shù)摹＞褪钦f(shuō)，每套電視節(jié)目先調(diào)制到一個(gè)指定的高頻率載波上（采用殘留邊帶調(diào)幅方式），每一個(gè)高頻率載運(yùn)一套節(jié)目，占用不同頻率的載頻，混合送到HFC網(wǎng)絡(luò)上傳輸。節(jié)目是以頻率不同而區(qū)分的，這就是頻分復(fù)用。每套節(jié)目占用的頻帶寬度都是8Mhz。這就是我們目前HFC的規(guī)矩——體制。

數(shù)字化后的基帶，不符合目前HFC的傳輸體制，沒(méi)有方法讓數(shù)字電視信號(hào)以基帶的形式上網(wǎng)與現(xiàn)有的模擬電視信號(hào)兼容傳輸。數(shù)字電視信號(hào)要服從原來(lái)的規(guī)矩，這叫做兼容。為了使數(shù)字基帶信號(hào)適應(yīng)HFC網(wǎng)絡(luò)的要求，與模擬的頻帶信號(hào)在HFC中兼容傳輸，就需要對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)做適當(dāng)處理，我們稱這種做法叫信道編碼。就是說(shuō)，信道編碼，是使數(shù)字基帶信號(hào)適配進(jìn)HFC網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。

信道編碼是在前端完成的。包括以下幾個(gè)局部：碼流的隨機(jī)化；R-S編碼；卷積交織；字節(jié)到字符的映射；差分編碼；基帶成型濾波和QAM調(diào)制.碼流的隨機(jī)化（也叫擾碼）處理，有兩個(gè)目的：一是防止在特殊情況下出現(xiàn)調(diào)制器輸出未調(diào)制載波，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。二是把MPEG-2碼流中的連“0”、連“1”信號(hào)攪亂。因?yàn)檫B“0”、連“1”會(huì)破壞傳輸系統(tǒng)的定時(shí)功能，而定時(shí)一旦被破壞，收、發(fā)雙方會(huì)失去同步，時(shí)分復(fù)用的數(shù)字傳輸就完全亂了。隨機(jī)化的方法，是采用偽隨機(jī)碼（PRBS）對(duì)輸入的MPEG-2碼流進(jìn)行隨機(jī)化處理。就是用較長(zhǎng)的偽隨機(jī)序列與MPEG-2序列送如移位存放器一個(gè)比特一個(gè)比特地“模2加”，使原來(lái)的信號(hào)規(guī)律也具有了偽隨機(jī)性質(zhì)。這樣連“0”、連“1”的現(xiàn)象就被消滅了。由于偽隨機(jī)碼具有相當(dāng)大的帶寬，碼流被隨機(jī)化處理以后，功率譜被擴(kuò)散，所以隨機(jī)化處理也叫能量擴(kuò)散。R-S編碼是為了糾錯(cuò)的。模擬方式傳輸錯(cuò)誤一般稱為失真——與原信號(hào)不一樣。模擬傳輸時(shí)，失真的表現(xiàn)是漸變的。收視者對(duì)限度以內(nèi)的失真劣化可以容忍。數(shù)字電視中的一切劣化集中表現(xiàn)為碼錯(cuò)誤——誤碼。數(shù)字信號(hào)誤碼對(duì)圖像質(zhì)量的影響有斷崖效應(yīng)，即碼錯(cuò)誤率超過(guò)一定值，整個(gè)圖象會(huì)立即變成不可看，收視者沒(méi)有容忍的余地。所以數(shù)字傳輸要集中力量解決誤碼問(wèn)題，采用有效的措施，糾正傳輸誤碼?，F(xiàn)在使用的R-S編碼，糾錯(cuò)能力相當(dāng)強(qiáng)，對(duì)每個(gè)傳輸包而言，可糾正8個(gè)字節(jié)隨機(jī)錯(cuò)誤的任意組合，或者可糾正長(zhǎng)度不大于57的突發(fā)錯(cuò)誤。具體的說(shuō)，在輸入誤碼率10E-4的情況下，糾正錯(cuò)誤碼，到達(dá)10E-12。誤碼率劣于10E-4已經(jīng)無(wú)法恢復(fù)圖像，而10E-12相當(dāng)于幾個(gè)小時(shí)才出現(xiàn)一個(gè)誤碼?？梢?jiàn)其糾錯(cuò)能力之強(qiáng)。

數(shù)字電視前端系統(tǒng)介紹二數(shù)字電視前端數(shù)字有線電視前端的功能：

數(shù)字電視信號(hào)在有線電視HFC網(wǎng)內(nèi)的傳輸，核心是信號(hào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適配問(wèn)題。模擬電視信號(hào)數(shù)字化、壓縮即信源編碼，解決了用數(shù)字比特代表連續(xù)的模擬信號(hào)和速率對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適配。那么如何解決傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適配，使用戶到達(dá)滿意的接收，這就是前端要解決的問(wèn)題。具體說(shuō)，前端的主要功能是：

⑴組織節(jié)目。

節(jié)目為王。向用戶提供多套數(shù)，高質(zhì)量的節(jié)目是數(shù)字電視的生命所在。數(shù)字有線電視的節(jié)目源主要有：來(lái)自衛(wèi)星的節(jié)目；以SDH形式從光纜傳來(lái)的節(jié)目；本地自辦節(jié)目；由視頻效勞器播出的NVOD、VOD節(jié)目；由本臺(tái)更新、增加的電子節(jié)目指南（EPG）等。前端的組織作用，就是要把這些不同的節(jié)目進(jìn)行數(shù)字化，壓縮編碼等過(guò)程，統(tǒng)一為MPEG-2傳輸流（MPEG-2TS）和ASI接口格式。

⑵監(jiān)視、調(diào)度和切換播出節(jié)目。

在有線電視HFC網(wǎng)中，數(shù)字電視也應(yīng)當(dāng)按每8Mhz帶寬一個(gè)頻道來(lái)傳輸。那么，哪個(gè)頻道傳送哪幾套節(jié)目，以及節(jié)目之間的切換、調(diào)度，都要在前端完成。完成這個(gè)任務(wù)的設(shè)備是一個(gè)多輸入口，多輸出口的數(shù)字切換矩陣，也稱路由器。它還可以為信號(hào)源的監(jiān)視提供選擇節(jié)目的功能。

⑶系統(tǒng)管理。

數(shù)字有線電視節(jié)目是以一種新的付費(fèi)方式提供給授權(quán)用戶的。因而可靠的授權(quán)管理是數(shù)字有線電視必備的功能。

系統(tǒng)管理包括有條件接收系統(tǒng)CAS、用戶管理系統(tǒng)SMS和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS。

有條件接收系統(tǒng)CAS；對(duì)節(jié)目和數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾、加密，對(duì)用戶進(jìn)行授權(quán)管理，實(shí)現(xiàn)有償效勞。

用戶（訂戶）管理系統(tǒng)SMS：對(duì)用戶進(jìn)行管理，包括用戶信息、用戶設(shè)備信息、數(shù)字產(chǎn)品信息、訂購(gòu)信息、授權(quán)信息、財(cái)務(wù)信息等。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS：對(duì)前端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行集中管理，包括規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置、檢測(cè)報(bào)警等。從信號(hào)形成、流向到質(zhì)量進(jìn)行控制，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障、錯(cuò)誤進(jìn)行報(bào)警，保證系統(tǒng)協(xié)調(diào)、正常、平安運(yùn)行。

⑷復(fù)用。

為了與模擬傳輸體制兼容，從多種渠道組織來(lái)的數(shù)字電視節(jié)目，都需要調(diào)制到8Mhz帶寬的不同頻道上。而每個(gè)頻道不但載運(yùn)不只一套節(jié)目，還必須載運(yùn)引導(dǎo)接收機(jī)正確工作的節(jié)目專用信息PSI、業(yè)務(wù)信息SI、電子節(jié)目指南EPG以及授權(quán)管理信息ECM、EMM等。這些都需要在進(jìn)入調(diào)制之前把它們復(fù)用到一起。

⑸進(jìn)行信道編碼和調(diào)制，實(shí)現(xiàn)與有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸適配。

CA系統(tǒng)NMS系統(tǒng)SMS系統(tǒng)TS流衛(wèi)星接收機(jī)衛(wèi)星接收機(jī)衛(wèi)星接收機(jī)復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器IP數(shù)據(jù)視頻服務(wù)器EPG系統(tǒng)復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器自辦節(jié)目光纜節(jié)目模擬節(jié)目復(fù)用器加擾器QAM調(diào)制器編碼器適配器編碼器混合器數(shù)字電視前端示意圖

數(shù)字電視系統(tǒng)前端一般可分為四個(gè)主要局部：信號(hào)處理局部信號(hào)輸入局部系統(tǒng)管理局部信號(hào)輸出局部2.1、信號(hào)輸入局部（信號(hào)源）數(shù)字電視前端局部信號(hào)源主要有以下三局部組成：衛(wèi)星接收信號(hào)采用接收與解碼為一體的帶有TS輸出的數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)將衛(wèi)星數(shù)字電視信號(hào)接收下來(lái)，直接進(jìn)行QPSK解調(diào)經(jīng)接收機(jī)ASI接口輸出的符合MPEG-2編碼的TS流。省播送電視SDH骨干網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)字電視節(jié)目DS3數(shù)據(jù)流利用適配器轉(zhuǎn)換為MPEG-2編碼的TS流。本地自制模擬節(jié)目利用編碼器轉(zhuǎn)換為MPEG-2編碼的TS前端，信號(hào)的統(tǒng)一格式是什么樣的？

是DVB-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的MPEG-2傳輸流。由長(zhǎng)度為188字節(jié)的傳輸包組成。每個(gè)包有4個(gè)字節(jié)的包頭，可變字節(jié)長(zhǎng)度的適配域和有效載荷。在傳輸鏈路里，這些MPEG-2傳輸包一個(gè)包一個(gè)包的串行傳輸。實(shí)際上，為了提高系統(tǒng)的糾錯(cuò)能力，每個(gè)包增加了長(zhǎng)度為16個(gè)字節(jié)的R-S糾錯(cuò)碼，包長(zhǎng)變成了204字節(jié)。

在整個(gè)數(shù)字有線電視系統(tǒng)中，設(shè)備與設(shè)備間，設(shè)備與線路間的傳輸接口，被規(guī)定為ASI（異步串行接口）。它的傳輸速率為270Mbit/s，可以輕松地承載8Mhz帶寬，64QAM調(diào)制的數(shù)據(jù)流。ASI物理接插形式，用得最多的是BNC卡口。

下面研究不同格式接口的節(jié)目如何統(tǒng)一成MPEG-2傳輸流格式和ASI接口。

模擬視音頻節(jié)目，經(jīng)編碼器完成數(shù)字化、壓縮形成MPEG-2格式。編碼器輸入視音頻信號(hào)，輸出碼率可在1.5-15Mbit/s之間調(diào)整的MPEG-2傳輸流，輸出接口是ASI。SDH傳送的數(shù)字電視節(jié)目，已經(jīng)是MPEG-2傳輸流。對(duì)應(yīng)于電視的輸出口是DS-3（或E3）口，以45Mbit/s的速率傳送5-6套復(fù)用的節(jié)目。把它納入數(shù)字有線電視，只需在SDH輸出與數(shù)字有線電視的輸入之間加一個(gè)適配器完成DS-3到ASI的轉(zhuǎn)換就可以了。點(diǎn)播類節(jié)目，如NVOD、VOD也是數(shù)字電視的重要節(jié)目源。它是由視頻效勞器經(jīng)硬盤播出設(shè)備輸出MPEG-2碼流的。將此類節(jié)目接入數(shù)字前端，需要作接口的轉(zhuǎn)換。一般來(lái)說(shuō)，用于HFC網(wǎng)絡(luò)播出的硬盤播放器，大都提供ASI接口，甚至已經(jīng)將碼流調(diào)制到高頻載波上形成64QAM射頻信號(hào)。輸出為ASI接口的可以直接進(jìn)切換矩陣，64QAM輸出的，只要頻率和電平適宜，就直接與現(xiàn)有的模擬頻道混合，進(jìn)入HFC傳輸。對(duì)于輸出口為DS-3（45Mbit/s）、ATM（155Mbit/s）以及高速以太網(wǎng)口，都需要經(jīng)過(guò)適配器將接口轉(zhuǎn)換為ASI，才能進(jìn)數(shù)字切換矩陣。開(kāi)展多媒體傳輸和因特網(wǎng)接入，還要通過(guò)數(shù)據(jù)播送效勞器、IP網(wǎng)關(guān)（代理效勞器）等，組織相關(guān)信號(hào)。2.2、信號(hào)處理局部信號(hào)處理局部主要完成TS傳輸碼流復(fù)用與業(yè)務(wù)信息處理等。涉及的主要設(shè)備---復(fù)用器、EPG播發(fā)系統(tǒng)

復(fù)用器：就是將節(jié)目源中的各路節(jié)目流重新組成一個(gè)新的TS傳輸流，同時(shí)附加相關(guān)節(jié)目信息字節(jié)以便引導(dǎo)機(jī)頂盒的正常接收和解碼

復(fù)用器：所謂復(fù)用，是使多路信號(hào)共享一條物理信道。例如，一個(gè)載波頻道可以載運(yùn)6套節(jié)目，首先要在未調(diào)制前將六套節(jié)目的傳輸碼流按時(shí)分復(fù)用的方法復(fù)用到一起。時(shí)分復(fù)用（TDM），是把傳輸通路分成假設(shè)干個(gè)時(shí)間段（時(shí)隙），每段時(shí)隙分配給一套節(jié)目或一個(gè)特定的碼流。在分配的這段時(shí)隙內(nèi)，節(jié)目唯一的占有整個(gè)頻帶，各節(jié)目周期的輪流占用。完成復(fù)用功能的設(shè)備叫復(fù)用器。

復(fù)用器可以把多路單節(jié)目傳輸流（SPTS），按時(shí)分復(fù)用成一路多節(jié)目傳輸流（MPTS），這叫做復(fù)接。也可以把輸入的一路MPTS，分開(kāi)成多路SPTS，這叫做分接。

復(fù)用器可以輸入節(jié)目傳輸流，也可以輸入PSI、SI、EPG等數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)復(fù)用。

總的說(shuō)，復(fù)用器要有如下功能：接口為ASI；可以輸入單節(jié)目傳輸流SPTS，也可以輸入多節(jié)目傳輸流MPTS；有PSI/SI生成、替換功能；支持PID重新映射（可以改變PID）；可以插入EPG：有數(shù)據(jù)接口TCP/IP。

復(fù)用方式有一般復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用。

一般復(fù)用是，多路信號(hào)復(fù)用后輸出信號(hào)的碼率等于各路輸入信號(hào)碼率之和，各路輸入信號(hào)的碼率不變。

統(tǒng)計(jì)復(fù)用是，根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)地調(diào)整每路信號(hào)的碼率。例如體育節(jié)目，動(dòng)作變化大，需要占用較大的碼率；教育節(jié)目靜止畫面多，不需要大的碼率。二者使用一個(gè)復(fù)用器，互相調(diào)劑碼率，充分利用資源，又保證每套節(jié)目都到達(dá)滿意效果。

復(fù)用在復(fù)用器中進(jìn)行。復(fù)用器的功能有：對(duì)每個(gè)輸入碼流進(jìn)行檢測(cè)，包括TS流同步是否喪失，同伴字節(jié)是否錯(cuò)誤，TS流是否連續(xù)，PAT、PMT表和PID值是否正確等。從輸入的MPEG-2TS中過(guò)濾出根本流ES，提取PSI/SI。將根本流復(fù)用成符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的TS流，同時(shí)生成PSI/SI。已經(jīng)加擾的碼流不再解擾，直接以加擾形式與其它碼流復(fù)用，包括ECM、EMM。

以上幾點(diǎn)提示我們，有線電視里的許多數(shù)據(jù)，如與節(jié)目有關(guān)的信息EPG、PSI、SI，管理信息ECM、EMM，加擾信息等都是從復(fù)用器參加的。處理局部的另一個(gè)重要功能是加擾。因使用設(shè)備不同，加擾可以在有內(nèi)置加擾模塊的復(fù)用器中進(jìn)行，也可以外接獨(dú)立的加擾器進(jìn)行。EPG（ElectronicProgramGuide)電子節(jié)目指南系統(tǒng)：

EPG系統(tǒng)的作用：輸出電子節(jié)目單以及節(jié)目信息SI和節(jié)目特定信息PSI到復(fù)用器。

EPG系統(tǒng)的組成：EPG編輯器和EPG播發(fā)器。

EPG編輯器：用于PSI/SI信息的生成。EPG播發(fā)器：信息采集、編輯錄入、存儲(chǔ)，節(jié)目編排，PSI/SI信息生成，與節(jié)目流復(fù)用（插入），播出控制等。（一）節(jié)目專用信息PSI：

1、PSI的作用：節(jié)目專用信息PSI的主要作用是自動(dòng)設(shè)置和引導(dǎo)接收機(jī)進(jìn)行解碼。因?yàn)樗峁┙邮战獯a所需的各種參數(shù)和同步信息，提供節(jié)目與包識(shí)別符PID的關(guān)系。因而PSI的傳輸是不能中斷的，并且是不能被加擾的。至少每秒傳輸20次。PSI的損傷也會(huì)造成收看的馬塞克。

2、PSI的組成：PSI由節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT、節(jié)目映射表PMT、有條件接收表CAT、傳輸流描述表TSDT四個(gè)表組成。

PAT是PSI的根。接收機(jī)必須從尋找PAT開(kāi)始整個(gè)接收過(guò)程，因?yàn)橄逻叺囊磺斜砗蚉ID都從PAT開(kāi)始查找。

PMT指出某個(gè)節(jié)目由哪些組件構(gòu)成，給出各組件的PID和節(jié)目時(shí)鐘基準(zhǔn)PCR的PID。

CAT給出系統(tǒng)CA標(biāo)識(shí)，指定授權(quán)管理信息的PID。

TSDT提供傳輸流參數(shù)。

PSI的所有表都不被加密。

（二）業(yè)務(wù)信息SI：

1、為什么還要引入SI？

因?yàn)镻SI缺乏以滿足接收端的全部需要，所以采用SI對(duì)PSI進(jìn)一步擴(kuò)展。SI提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有傳輸流TS的頻點(diǎn)、全部頻道/節(jié)目的信息，使接收端可以調(diào)諧、接收特定的節(jié)目，并對(duì)節(jié)目進(jìn)行分組；為解碼器構(gòu)成EPG及頻道自動(dòng)搜索功能；提供網(wǎng)絡(luò)信息。

SI的主要目的是：自動(dòng)利用PAT、PMT、NIT進(jìn)行頻道搜索；選擇節(jié)目和定位；實(shí)現(xiàn)EPG：作為應(yīng)用程序接口API的根底；進(jìn)行CA控制。

2、SI的組成：SI包括網(wǎng)絡(luò)信息表NIT、業(yè)務(wù)描述表SDT、事件信息表EIT、時(shí)間及日期表TDT四個(gè)必須傳送的根本表與一些可選的表。SI中只有EIT可以被加密。別的表是不可以加密的。

2.3、系統(tǒng)管理局部：主要設(shè)備加擾器、條件接受系統(tǒng)CAS、用戶管理系統(tǒng)SAS加擾器：對(duì)TS流中指定的節(jié)目進(jìn)行加擾，使授權(quán)的用戶能夠正常收看，而非授權(quán)的用戶無(wú)權(quán)收看，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商有條件收費(fèi)管理的設(shè)備。它一般由CA系統(tǒng)（條件接收：ConditionalAccess）采用軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)TS流的加擾，并將密鑰信息附加在TS流中，供機(jī)頂盒正確解擾。條件接收系統(tǒng)CAS（ConditionalAccessSystem）：是將加擾器加擾所用的控制字進(jìn)行加密后再發(fā)給加擾器，同時(shí)將用戶授權(quán)信息打包后也發(fā)給加擾器。用戶管理系統(tǒng)SMS（SubscriberManageSystem）：負(fù)責(zé)對(duì)用戶的訂購(gòu)信息、授權(quán)信息、用戶信息處理和記錄形成用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，并向CAS發(fā)送用戶授權(quán)管理信息。2.4、信號(hào)輸出局部：主要設(shè)備—QAM調(diào)制器調(diào)制器：用于接收來(lái)自加擾機(jī)輸出的含有EPG、CA等信息的TS流，進(jìn)行糾錯(cuò)編碼和QAM調(diào)制，轉(zhuǎn)換為適合在同軸電纜或HFC中傳輸?shù)纳漕l信號(hào)，將TS流調(diào)制到指定的頻點(diǎn)，然后進(jìn)入混合器，混合器總輸出進(jìn)入有線電視網(wǎng)。2.5機(jī)頂盒介紹機(jī)頂盒的簡(jiǎn)單分類：1數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒STB-S：也可稱為數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)，接收數(shù)字衛(wèi)星電視播送節(jié)目，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)播送、圖文電視等應(yīng)用.我們看的很多衛(wèi)視節(jié)目都是有線電視臺(tái)使用該類機(jī)頂盒從衛(wèi)星上接收下來(lái)，再通過(guò)有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸出去的。2數(shù)字地面電視機(jī)頂盒STB-T:功能與數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒類似，傳輸介質(zhì)由衛(wèi)星信道變成了地面播送信道。3數(shù)字有線電視機(jī)頂盒STB-C:功能與數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒類似，傳輸介質(zhì)為光纖/同軸混合網(wǎng)絡(luò)（HFC）。

單向機(jī)頂盒、雙向互動(dòng)機(jī)頂盒、PVR(可錄象帶硬盤)機(jī)頂盒、高清/標(biāo)清機(jī)頂盒機(jī)頂盒工作原理（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，由電視輸出)主要元器件：FLSAH、SDRAM、EEPROM、高頻頭、CPU三本地線路傳輸目前的信號(hào)傳輸數(shù)?；靷骷償?shù)字目前來(lái)說(shuō),我們采用了兩種傳輸方式,第一種是采用數(shù)?；旌蟼魉?主要針對(duì)的是老的小區(qū)用戶,因?yàn)檎w轉(zhuǎn)換需要一段時(shí)間的模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的調(diào)整,所以我們采用了這種方式.具體如以下圖:數(shù)字QAM模擬調(diào)制器混合器混合器混合器數(shù)?；靷骷償?shù)字信號(hào)干線干線網(wǎng)絡(luò)傳輸中要注意的幾個(gè)概念：

1、64QAM調(diào)制頻道傳輸實(shí)質(zhì)上是數(shù)字信號(hào)的模擬傳輸，HFC網(wǎng)絡(luò)可以不做任何改動(dòng)，包括電放大器、光設(shè)備、無(wú)源器件等。

2、關(guān)于傳輸電平：與模擬傳輸相同，都受限于有源器件的非線性動(dòng)態(tài)范圍?，F(xiàn)在設(shè)為比模擬低10dB，是由于二者功率分布不同，前者為峰值，后者為平均功率。全網(wǎng)整體平移后，雖全部傳輸數(shù)字調(diào)制信號(hào)了，電平仍然低10dB是合理的。

3、在模擬傳輸時(shí)忽略了的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備相位特性，在傳輸數(shù)字QAM信號(hào)是成為重要矛盾。利用星座圖分析故障（1）理想星座圖符號(hào)點(diǎn)均在決策邊框內(nèi)的中心點(diǎn)，說(shuō)明有良好的相位噪聲、熱噪聲等，因此MER值好。（2）熱噪聲引起的損傷現(xiàn)象：符號(hào)點(diǎn)隨機(jī)的向外擴(kuò)展（相對(duì)于中心點(diǎn)）（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(hào)向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使方形的星座圖變?yōu)閳A采用調(diào)幅方式的模擬電視信號(hào)，由于不是相位調(diào)制，相位噪聲對(duì)傳輸質(zhì)量的影響不嚴(yán)重。因而，關(guān)于相位噪聲的指標(biāo)是被忽略的。QAM數(shù)字調(diào)制，是既調(diào)幅又調(diào)相，因此，載波的相位噪聲對(duì)傳輸質(zhì)量的影響不能忽略。

相位噪聲是指單位赫茲的噪聲密度與信號(hào)總功率之比，也稱剩余相位調(diào)制，表現(xiàn)為載波相位的隨機(jī)漂移，是評(píng)價(jià)頻率源（振蕩器）頻譜純度的重要指標(biāo)。（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(hào)云的中心被掏空，形成圓串（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：星座圖不成方形，I、Q軸即寬、高不等

數(shù)字電視接收和維護(hù)工作的特點(diǎn)：

接收數(shù)字電視節(jié)目有許多不同于接收模擬電視信號(hào)的特點(diǎn)，全面掌握這些特點(diǎn)，對(duì)提高維護(hù)工作水平有極大的意義。

1、接收數(shù)字電視，頻道不等于節(jié)目。由于模擬電視一個(gè)8Mhz帶寬的頻道只能傳送一套節(jié)目，所以長(zhǎng)期以來(lái)，我們的用戶已經(jīng)習(xí)慣的把頻道和節(jié)目看成是一回事。在電視機(jī)里改換頻道就是改換節(jié)目。而數(shù)字電視，幾套節(jié)目調(diào)制在一個(gè)8Mhz帶寬的載波上，一個(gè)頻道載運(yùn)幾套節(jié)目。所以傳輸過(guò)程造成的頻道損傷，往往是幾套節(jié)目同時(shí)出現(xiàn)劣化。

2、數(shù)字電視接收由解調(diào)、解碼兩個(gè)過(guò)程完成，模擬電視接收只要完成解調(diào)，節(jié)目就恢復(fù)了。而且，解調(diào)、解碼還必須在前端提供的引導(dǎo)信息引導(dǎo)下才能進(jìn)行，機(jī)頂盒不能獨(dú)立完成。因此，前端提供的引導(dǎo)信息在接收中的作用等同于節(jié)目信號(hào)，喪失、損傷也會(huì)造成收不到節(jié)目。

3、數(shù)字電視信號(hào)的一切劣化在圖像中的表現(xiàn)通通都是馬塞克、中斷，沒(méi)有模擬電視圖像劣化那些雪花、網(wǎng)紋、雨刷等現(xiàn)象，因而給從圖像判斷故障性質(zhì)造成困難。