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1、一、数字电视基础培训1.1概述电视技术发展到今天其适用范围早已超越出广播娱乐界，已广泛地扩展到文化、教育、科研、管理、工矿企业、医疗卫生、公安、交通、军事宇航和人们日常生活的各个领域。随着信息和知识时代的到来，信息和数字技术飞跃发展，电视技术在历经了从黑白电视到彩色电视的革命性转变后，自然而然的进入了从模拟电视到数字电视的第二次革命。所谓数字电视是将传统的模拟电视信号经过量化和编码转换成二进制数的数字信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录，也可以用计算机进行处理监测和控制采用数字技术获得比模拟设备更高的性能，并具有模拟技术所不能达到的新功能。电视数字化的必然性根源于其相对优势：1 .信
2、号质量高抗干扰能力强模拟电视信号的失真和杂波在传输和处理过程中存在着积累现象，在经过长距离传输后或多次复制后，信号质量会迅速下降；数字电视信号的失真和杂波不会积累，经过多次处理后，其特性保持不变，数字电视广播用户接收到的图像质量和声音质量几乎与电视台发送的质量一样。2 .传输效率高多功能复用大家知道，在6-8M 的带宽内只能传输一套模拟电视节目，而数字电视信号经过压缩后能在同样带宽内传送4-6 套电视节目，利用有限的频道资源，数字技术还可实现多功能复用，例如将数字图文信号插入场逆程中，可以传送各种数据、信息电子出版物，将声音插入声音载波上，可传送多路立体声。数字电视信号在处理和传输的过程中具有
3、很强的纠错功能。3 .双向交互性数字电视广播可将一点对多点的广播扩展为点对点交互系统，用户可根据个人爱好点播节目或信息。4 .便于网络化数字电视信号便于计算机网络应用环境，便于图像和声音的传输，实现电视节目资源共享，另外数字电视系统还具有体积小、耗电低、价格便宜等优点。1.2数字电视的发展历程从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收机，主要分布于欧洲美国和日本。2003年5月，国家广电总局根据各地数字电视试验基础及全国的
4、总体部署，计划在33个比较成熟的地市和3个省份建立数字电视示范网，加快开展有线付费业务，推动网络整合，逐步停止模拟节目的播出。具体包括：3个直辖市（北京、上海、重庆）、11个省会城市（南京、杭州、沈阳、济南、石家庄、南宁、广州、成都、贵阳、银川、乌鲁木齐）、4个计划单列市（青岛、大连、宁波、深圳）、15个地级市（苏州、无锡、常州、南通、盐城、温州、绍兴、嘉兴、湖州、唐山、秦皇岛、淄博、保定、梧州、佛山）和个省级网络（福建、江西、陕西）。（注9）根据国家广电总局的规划，可以得出我国数字电视规划时间表如下：l 2003年，开播10套以上付费影视频道和若干套有线数字广播节目，力争发展数字机顶盒用户1
5、00万，通过业务开发带动网络整合，促进网络改造和产业升级；l 2004年底前，要推出30个左右付费影视频道和多套有线数字广播节目、多种增值业务，打出品牌，站稳市场，初步建立有线数字广播电视技术新体系和运营新模式；l 2005年底前，付费影视频道达到50-80个，全国有线数字广播节目达到150套左右，数字机顶盒用户达到3000万户，初步形成导向正确、品牌突出、特色鲜明、内容丰富、门类齐全的付费广播影视消费市场，东部发达地区地市以上城市、中西部地区大部分省会城市基本实现数字化；l 2008年，在奥运会期间，开播高清晰度电视；l 2010年，全国将全面实现数字广播电视；东部相对发达地区普及数字电视；
6、l 2015年，全国将停止模拟广播电视的播出。1.3数字电视系统简介一套完整的数字电视系统，由三个部分组成：数字电视前端系统、传输网络和用户终端系统。1.3.1数字电视前端系统数字电视前端系统通常划分为信源处理、信息处理和传输处理三部分。从功能上又划分为用户管理子系统、CA 子系统、DVB-C 前端设备子系统、数字节目的存储和编播子系统数据广播和中间件子系统等。前端系统构成如下图所示：信源部分：数字电视前端的信源有多钟形式，主要由以下几部分组成。l 卫星节目：数字卫星节目是目前有线电视前端节目源的主要构成，包括了免费的卫星节目和加密的卫星节目，相对应的信源接收处理的设备就包括了免费的数字卫星接
7、收机和能够解密的卫星数字接收机。l 干线网节目：通过光纤SDH网络传送的数字电视节目也是数字电视前端的主要节目源之一，通过DS3-ASI协议转换设备来接收，如果是加密节目，还需要使用综合解码器来解密。l 自办节目：对本地节目编码压缩成DVB-MPEG2数字信号。l 数据节目：将IP数据和其他用于数据广播和交互服务的数据转换成DVB方式，通过复用器与其他信号一起传送的用户端。l 视频节目：NVOD和视频节目可通过视频服务器进行编辑直接和复用器连接。信息处理单元信息处理单元由节目调度系统、用户管理系统、多路复用系统、条件接收系统等部分组成。l 网络管理技术：网络管理是对网络的性能、品质、和安全性进
8、行监测和控制的过程，其内容包括对组成网络的各个单元设备的性能进行监测；对网络中流通的业务进行监测，在发现设备故障时进行处理，包括启用备用设备或把业务转移到其他路由等；在发现网络过载（拥塞）时进行调度处理包括路由调度和业务调度。随着业务的发展，在现代网络管理系统中还包括配置管理和计费（账务）管理；通过增加配置可以提高网络性能，通过计费管理可以适用复杂的业务需求。l 复用技术在数字电视广播系统中，MPEG-2码流复用技术被广泛采用。音频、视频及数字信号首先经过 MPEG-2编码器进行数据压缩，通过节目复用器形成基本码流(ES)，基本码流经过打包后形成有包头的基本码流(PES)。代表不同音频、视频信
9、号的 PES流被送人传输复用器进行系统复用，复用后的码流叫做传输流(TS)，传输流中包括多个节目源的不同信号，为了区分这些信号，在系统复用器上需要加入服务信息(SI)，使接收端可以识别不同的节目。l 接收控制系统/条件接收系统该系统的任务是保证DVB业务仅被授权接收的用户所接收，其主要功能是对信号加扰，对用户电子密钥的加密以及建立一个确保被授权的用户能接收到加扰节目的用户管理系统。传输处理部分主要是信道编码，针对不同的传输媒体按照不同的调制方式对信号进行调制，如卫星传输采用QPSK调制，CABLE网络采用QAM调制，地面开路传输采用COFDM调制。在有线电视系统中，传送数字电视采用QAM调制，
10、其主要参数为: QAM调制的阶次和数字调制信号的载波电平。而有线电视网的网络参数和频道配置与传送的数字电视质量关系密切。1. QAM调制的阶次 对QAM阶次的选择，主要是对传输容量和抗干扰性取舍的问题。现有中等质量的网络，数字频道载噪比达30dB以上，选256QAM太临界; 而选QPSK频谱利用率太低，选64QAM较适宜。2. 数字信号载波电平的选择一般规定数字信号载波电平应比模拟图像载波电平低010dB。3. 频道配置应将模拟频道安排在一起，数字频道安排在一起，各自成组。模拟节目安排在低频道，数字节目安排在高频道1.3.2 数字电视传输网络数字电视网络的传输手段包括卫星、有线、地面发射和MM
11、DS等。在交互式数字电视平台中，还具备了多种方式的回传通道，如采用CABLE MODEM方式的HFC回传通道，采用普通MODEM的PSTN回传通道，采用以太网方式的INTERNET回传通道。卫星数字电视网络：卫星数字电视广播网络（简称卫星直播系统）是把数字电视节目信息集中经卫星地面发射站用微波发送到离地面3.8万公里高度的同步卫星上，同步卫星用微波转发回地面，用户电视机通过对星无遮挡的小型卫星接收天线和卫星制式机顶盒收视卫星数字电视节目。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。我国卫星数字电视网络采用的是DVB-S标准，数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式，工作频率为11G/12G
12、Hz。在使用MPEG-2 MPML格式时，用户端若达到CCIR 601演播室质量，码率为9Mbps；达到PAL质量，码率为5Mbps。一个54MHz转发器传送速率可达68Mbps，可用于多套节目的复用。DVB-S标准几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。有线电视网络：随着全频道模拟电视广播信号的光纤宽带传输技术的突破，一个以光纤为干、同轴电缆为支的树形光纤/同轴电缆混合网（HFC）在城市得到普遍利用，逐渐演进成为脱离地面广播系统而独立存在的有线电视广播网络，拥有绝大多数的城市电视用户。与地面广播网必须全国统一频率规划不同，有线广播网可以一城一网或一地一网，具有企业运营特征，在电视用户端它们通
13、过有线制式机顶盒和电视机连接。目前我国有线电视网络的标准尚未制定，但目前国内数字电视的发展基本上都采用了DVB-C的标准，即使以后采用自己制定的标准也会兼容DVB-C标准。DVB-C数字有线电视广播系统标准具有16、32、64、128、256QAM(正交调幅)多种调制方式，工作频率在10GHz以下。采用64QAM时，一个PAL通道的传送码率为41.34Mbps，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，在终端需要电缆机顶盒地面数字广播网络：地面数字电视广播网络通过电视台制高点天线发射无线电波，覆盖电视用户，用户通过接收天线和电视机收看电视节目。这是数字电视广播最基本的传输网络形
14、式。地面数字电视发射的传输容量理论上与有线电视系统相当，本地区覆盖最好。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。 我国的地面数字电视网络的标准正在制定中。1.3.3 数字电视用户终端用户终端系统就是通常所说的机顶盒（STB），根据在不同传输网络的使用，分为卫星数字机顶盒、有线数字机顶盒和地面数字机顶盒。数字有线机顶盒的分类l 按主芯片分类目前数字有线机顶盒采用的主流芯片包括：l 按集成的CA分按照数字有线机顶盒所集成的CA，可以分为：l 按集成的中间件分 按照数字有线机顶盒所集成的中间件，可以分为：数字有线机顶盒的硬件构成 数字有线机顶盒采用
15、硬件模块化设计、软件层次化设计，可灵活配置、维护方便。从功能上看，数字有线机顶盒的结构如下图所示：图 有线机顶盒的一般结构数字有线机顶盒一般包括高频头、QAM解码、TS流解复用、解扰模块、MPEG-2解码、FLASH、ROM、SDRAM、视频编解码、智能卡等模块。数字电视机顶盒前端包括调谐器和QAM解调器，该部分可从射频信号中解调出MPEG传输流；MPEG解码部分包括解复用、解扰引擎和MPEG解压缩，其输出为MPEG视音频基本流和数据净荷；视频编解码部分完成视音频模拟编码和图形处理功能；CPU与存储器模块用于存储和运行软件系统，并对各模块进行控制；接口电路提供丰富的外部接口，包括通用串行接口USB、高速串行接口1394、以太网接口、RS232和视音频接口等。低层软件底层软件提供操作系统内核和各种硬件驱动程序，机顶盒操作系统不是非常庞大，但却要求可以在实时环境中工作，并可在较小的内存空间中运行，这种操作系统称为实时操作系统。目前流行的实时操作系统有Wind River System 公司的VxWorks、 Integrated Systems Incorporated公司的pSOS 、Windows CE 以及专为机顶盒开发的PowerTV 等。这些操作系统各有所长在机顶盒领域都有应用其中VxWorks、
