《卫星数字电视接收机与机顶盒技术-合肥2007》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卫星数字电视接收机与机顶盒技术-合肥2007（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、卫星数字接收机与机顶盒技术介绍1传输系统原理演播室演播室复用 系统通信线路通信线路 (G.703)(G.703) (8, 34, 45 (8, 34, 45 Mbit/sMbit/s) )SCPC/MCPCSCPC/MCPC卫星 调制家用或SMATV IRD (数字到模拟)视频编码 (N)VOD 视频服务器通信线路通信线路 (G.703)(G.703) (8, 34, 45 (8, 34, 45 Mbit/sMbit/s) )音频音频 / / 数据数据/ / 图文电视图文电视到有线到有线/ / MMDSMMDS 64 QAM64 QAM调制变换MPEG-2MPEG-2TS TSSCPC/MCP
2、CSCPC/MCPCDT HDT H演播室演播室压缩设备压缩设备复 用 系 统演播室演播室演播室演播室压缩设备当地当地 演播室演播室2什么是数字电视机顶盒n随着电视广播数字化进程而出现的一种新型的 消费电子设备 n数字电视广播系统的终端设备n用于实现数字电视信号的接收和解压缩处理， 恢复出原始的音视频信号n模拟与数字电视的不同点3机顶盒存在的原因n消费者不愿意立刻更换已有的模拟电视机，要 想用模拟电视机接收数字电视信号，就需要机 顶盒。n数字电视系统技术尚处在发展的阶段，消费者 对业务的需求还不完全确定。因此，通过机顶 盒的方式，可以给制造厂商和消费者提供产品 设计研发和选择上的灵活性。 4数
3、字电视系统基本框架5数字电视机顶盒基本结构6网络接口模块（NIM）n实现信号的频道选择、信道解调和信道解码等 功能 n与传输系统有关7卫星系统NIM8有线系统NIM9NIM的其它特点n对于机顶盒可靠接收信号具有重要影响。接收 电平门限、信噪比门限、误码率等都是反映 NIM模块性能的指标。n需要由主控制器配置工作参数，包括频率、符 号率、编码率等。n可完全由集成电路实现n双NIM或多NIM：面向画中画，单频道EPG， 两用/多用机顶盒等特定应用10复用原理视频节目包1节目表音频节目包2视频节目包1音频节目包1音频节目包2视频节目包1音频节目包1音频节目包2复用11时钟同步和音视频同步12解复用模
4、块（DMUX）n解复用模块的功能是把时分复用的TS码流中的 各路数据提取出来，恢复成独立的数据流，以 便于后续的模块进行处理。n如果节目被加密，解复用模块还要提取出包含 加密和授权信息的CAT表（条件接收表），用 于解密和解扰处理。 13解复用的步骤n在码流中搜索PID为0的PAT表（节目关联表） 。PAT表中包含了PMT表（节目映射表）的PID 号。n搜索PMT表。PMT表指示了每路节目的节目号和 该路节目的音频和视频码流（PES）的PID。n提取音频和视频码流。14数字节目接收码流 3.码流 k码流 2码流 1.音频2.数据音频1视频.49.554854.码流 3.码流 k码流 2码流 1
5、.音频2.数据音频1 视频.82.888116.221682540163348.节目2 视频节目1 视频PAT节目2 PMTEMM节目1 音频1节目2 音频2节目1 PMT节目2 视频PA T表(PID 0)P M T表网络私用数据NIT表传送流(TS流)CAT表(PID 1)条件接收数据节目 2.节目 k节目 1节目 0.33.552217.15条件接收（CA）n加扰：对音视频数据的加密处理 n加密：对加扰所需控制字的加密n加密机制：密钥传递方式和算法传递方式nCAT表：ECM，EMM n对于不同的运营商，同一CA厂商应提供CA系统应有所 区别，或者算法不同，或者主密钥不同。以避免CA系 统
6、被攻击后的扩散效应。 16条件接收处理模块n一般分为授权/解密和解扰两个部分。n实现步骤q在提取码流中的CAT表后，机顶盒首先判别码流采用的条件 接收系统与机顶盒的条件接收处理是否一致。q如果一致，机顶盒将CATEMM表提供给条件接收处理系统 ，检查该机顶盒是否被授权接收所选定的节目。q如果获得授权，条件接收处理系统利用CATECM表生成加 扰控制字。q该控制字提供给解扰模块，对加扰的TS流或PES流进行解扰 ，获得透明的码流。17条件接收处理模块的实现方式n内嵌式q将条件接收处理模块全部内嵌在机顶盒内。n智能卡式q将授权/解密部分放置在独立的IC卡上。这种IC卡内 置了一块低成本的微控制器，
7、只能完成小数据量的 运算。解扰部分集成在机顶盒中，目前一般集成在 解复用处理芯片中。nCAM卡式q将整个条件接收处理模块做成一个独立于机顶盒的 模块。18智能卡n智能卡是可替代的安全器件 n存储用户的所有加密信息n支持节目分配, PPV 和 IPPVn最新安全处理技术如安全微处理器和安全生产技 术n用于IRD - SC 接口加密的卡比较器n用于 IPPV 报告的安全回传通道 n可用于一个公共(RSA)和两个密钥算法n可装备8个不同的步骤用于密钥长度更新19CAM卡基本原理n驻留CA信息n输入加扰TS流，输出解扰TS流n完成卡与盒子的通讯调度n存储属性和结构信息，定义工作模式20解扰过滤命令接口
8、CPUROMRAM安检控制地址数据TS流入TS流出PC卡 接口模块盒基典型的CAM 卡原理方框图内部总线智能卡接口图21解压缩模块n解压缩处理包括视频和音频的解压缩。n解压缩步骤：q提取视频信号和音频信号的参数，包括视频的压缩方法、水 平分辨率、垂直分辨率、幅型比、帧频、扫描方式、原始信 号的制式，音频的压缩方法、采样率、信号通路类型、压缩 码率等。q按照压缩处理的逆过程对视频和音频压缩码流进行解压缩， 恢复出原始的音视频数字信号。q解压缩后的音视频数据在内存中进行缓存，然后按照音视频 同步机制同步播出。22视频解压缩n视频压缩一般为MPEG1和MPEG2标准。n视频解压缩模块一般有标准清晰度
9、和高清晰度两种类 型。这是标准清晰度和高清晰度机顶盒的区别之处。n高清模块支持MPEG2 MPHL和MPML及以下等 级标准，而标清模块只支持MPML及以下等级标准 。支持高清晰度码流数据率高，所以高清晰度解压缩 模块的处理能力和存储需求量也较高。一般高清晰度 解压缩模块都可以处理标准清晰度压缩码流。23音频解压缩n一般支持MPEG1和MPEG2第1、2层标准n其它支持的标准qMPEG2第3层标准qAAC信号qDOLBY AC-3信号24视频后处理n视频的后处理包括叠加OSD、抗闪烁滤波、D/A变换 、信号合成、放大、滤波，阻抗匹配等。对于高清晰 度电视，后处理还包括图像格式的上下变换。n信号
10、输出q标准清晰度信号：复合信号、S-VIDEO分量信号。q高清晰度信号：RGB分量、YprPb分量、数字串行分量等。n16：9和4：3幅型比。n防录制处理25音频后处理n音频的后处理包括声道变换处理、D/A变换、 放大、滤波、阻抗匹配等。n音频信号的输出一般模拟声、数字声和压缩信 号输出。模拟声的输出包括单声道、双声道和 六声道。26主控制器n机顶盒的核心控制部件。n负责响应用户的操作，控制机顶盒中的各个模 块的动作，监测各模块的状态。n一般采用32位微控制器，并且多数都和其它模 块有一定的集成。27总线n数据总线和地址总线依赖于所采用的芯片组n控制总线：I2C 28存储器n用于软件的存储和软
11、件运行过程中的数据存储n包括四个部分。qROM，在掉电时不会丢失，用于存储软件。这一部分可以采 用掩膜ROM、EPROM、FLASH等。q系统DRAM，用于存储软件运行过程中的各种临时数据。q图像DRAM，专门用于视频解码的缓存和显示图形的缓存。q小容量不易散失存储器，用于频道参数、节目参数、用户设 置（比如音量）等的保存。这部分存储器容量比较小，一般 为2K到64K字节，可以逐字节修改，掉电后不会丢失。29接口n射频接口：传输信号接口，音视频调制射频输出接口n音频接口：模拟音频输出口，串行数字声音输出口， 串行压缩多路数字声音输出口等。n视频接口：模拟复合信号输出，模拟分量信号输出， Y/C
12、分量信号输出，RGB分量输出，YprPb分量输出 ，串行数字分量输出等。30接口n数据接口：q低速串行接口，一般采用RS-232标准；q高速串行接口，目前主要有USB和IEEE1394两种；q高速并行接口，主要采用IEEE1284接口。设计速率为 10Mbps；q蓝牙和无线局域网接口；q以太网接口n用户接口：按键，键盘，红外遥控等。n其它接口：智能卡接口，有条件接收通用接口 31软件系统结构32中间件n解决以下问题q硬件平台和操作系统多样性q应用软件可移植性q解决业务应用一致性问题n中间件是一种中间软件层，它将应用软件于底层硬件 和操作系统隔离开，对操作系统和驱动程序定义统一 接口，同时对应用
13、程序也定义统一接口，另外对常规 数字广播电视业务和增值业务应用也提供统一接口。n虚拟机33软件功能nEPGn节目业务搜索n叠印字幕n消息n数据广播34SI/EPGnMPEG2数据表：PAT，PMTnDVB SI数据表：节目业务群关联表（BAT）、节目业 务描述表（SDT）、节目段信息表（EIT）、运行状 态表（RST）、时间及日期表（TDT）、时间偏移表 （TOT）等。n网络信息表（NIT）：本网络或其它网络的网络名称 、传输媒介、调制系统、传输参数等。nSI信息的发送方式：单独的SI频道、SI信息在所有频 道传送、部分SI集中传送等。35软件更新n实现方式：在线卫星（有线前端）广播下载更 新
14、和单机本地更新。n对于在线更新模式，更新过程必须具有状态显 示机制，软件升级如果出现失败或冲突，机顶 盒应具有软件恢复或再升级机制。n在线更新方式节省成本，但应注意黑客攻击问 题。 36软件测试n软件系统在机顶盒中占有了相当大的比重，是 复杂的嵌入式系统软件n测试：功能，性能，可靠性37扩展型和非传统型机顶盒 n交互式机顶盒n软件机顶盒n以太网机顶盒n存储式机顶盒nDVD组合机顶盒n流媒体机顶盒38机顶盒分类n广电总局发布的有线数字电视机顶盒和遥控 器功能实施指导意见中将机顶盒分成了三种 类型 n这种分类是一种参考。服务平台的运营商应当 对本地消费者的需求进行充分的市场调研。结 合本地的需求，
15、制定机顶盒的规划。n由于CA的不同以及网络的不同，行成我国广 电用户IRD/STB的多样性。39第1类机顶盒n可开展的业务包括免费数字电视业务和付费数字电视 业务，基本功能包括：q只能接收授权的节目q简体中文显示q基本EPG（电子节目指南）功能q符合GB 2312标准的字库q至少支持一种在服务平台中运行的CA系统，且符合GY/Z175 -2001规范。q具有软件升级功能q加密信息提示40第2类机顶盒n在第1类机顶盒的基础上进行扩展，扩展的业务包括 ：按次付费业务、数据广播业务、准视频点播业务、 本地交互业务等。扩展的功能包括：q集成中间件q支持本地式交互q支持字幕q支持数据广播（可选）q支持单
16、独的浏览器（可选）q支持GB 13000标准的字库（可选）41第3类机顶盒n在前两类机顶盒的基础上进行扩展，扩展的业务包括 ：视频点播、上网浏览、电子邮件收发、互动游戏、 电子表决、IP电话等；扩展的功能包括：q通用中间件q扩展的EPG功能q高级交互功能q支持互联网接入q节目存储功能(可选)q支持条件接收中的公共接口（可选）42相关标准和规范（1） nGB/T 17975.1-2000信息技术 运动图像及其伴音 信息的通用编码 第1部分：系统nGB/T 17975.2-2000信息技术 运动图像及其伴音 信息的通用编码 第1部分：视频nGB/T 17975.3-2000信息技术 运动图像及其伴音 信息的通用编码 第1部分：音频nGB/T 17191.3-1997信息技术 具有1.5Mbit/s数据 传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码 第3 部分：音频nGB 2312-80信息交
