【正文】 1MPEG2編碼器 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)取? TS碼流的結(jié)構(gòu) TS碼流的結(jié)構(gòu)如圖 23 TS碼流由一個(gè)或多個(gè) PES包組成，這些 PES包可以是有一個(gè)公共的時(shí)間基準(zhǔn)，也可以是幾個(gè)獨(dú)立的時(shí)間基準(zhǔn)。 TS碼流由 TS包組成， TS包的長(zhǎng)度固定，為 188字節(jié)。 每個(gè) TS包由包頭和凈荷組成。 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 23 TS碼流的結(jié)構(gòu)圖 編碼速率 MPEG2編碼器可由用戶選擇，把一個(gè)頻道的電視信號(hào)壓縮成 2MB/S、 3MB/S、 4MB/S、5MB/S、 6MB/S和 8MB/S等的數(shù)字信號(hào)。 實(shí)際觀測(cè)表明，壓縮為 6MB/S和 8MB/S的圖象與沒(méi)有壓縮的圖象基本沒(méi)有區(qū)別，但在壓縮為 4MB/S的快速體育運(yùn)動(dòng)圖象上，則能看到圖象的缺陷。 編碼器的使用 1）一套節(jié)目對(duì)應(yīng)一路 MPEG2編碼器； 2）輸入音視頻信號(hào)，輸出 TS流； ASI接口； 3） SDH來(lái)的是 TS流，無(wú)需 MPEG2編碼器； 4） SDH是 DS3或 E3接口，需適配器轉(zhuǎn)換為 ASI接口； 5）增加 MPEG2編碼器，還是增加數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)？如果衛(wèi)星上的節(jié)目下來(lái)就是模擬的，那只能采用編碼器。 數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī) 概述 我國(guó)上星的數(shù)字電視節(jié)目采用的是 QPSK調(diào)制方式 ，數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)都是 QPSK解數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 調(diào) 。有的雖然是接收衛(wèi)星上的數(shù)字節(jié)目，但是輸出的還是模擬的音視頻信號(hào)，不是真正的數(shù)字接收機(jī)。數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)是直接輸出 TS碼流；還有一種就是既能輸出模擬信號(hào)，又能輸出數(shù)字的 TS碼流。 QPSK調(diào)制原理 圖 24 QPSK調(diào)制框圖 圖 25 QPSK星座圖 圖 26 QPSK解調(diào)電路框圖 節(jié)目速率 上星的節(jié)目采用 QPSK調(diào)制解調(diào)方式，采用的基本碼率 ，以及 RS (204， 188)、3/4卷積碼、 QPSK調(diào)制方式。其中 ，也就是碼率；由 于采用 QPSK，所以一個(gè)符號(hào)需要用 2個(gè)比特來(lái)表示； RS編碼為（ 204， 188），表示有效數(shù)據(jù)為 188個(gè)字節(jié)，有（ 204－ 188＝ 16）個(gè)字節(jié)用于冗余糾錯(cuò)。卷積碼的效率為 3/4。由此可以算出節(jié)目的傳輸速率：數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2 3/4 188/204 = Mbps SCPC/MCPC SCPC是單路單載波傳輸方式，每個(gè)載波只傳輸 1套廣播電視信號(hào)，這樣一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)同時(shí)存在多個(gè)載波，其特點(diǎn)是各套節(jié)目可在不同地點(diǎn)上星。 MCPC是多路單載波傳輸方式，每個(gè)載波可同時(shí)傳輸多套廣播電視信號(hào)，特點(diǎn)是 1個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器只有 1個(gè)載波，頻帶和功率的利用率較高，多套節(jié)目要經(jīng)復(fù)接后在同一地點(diǎn)上星。 復(fù)用器 復(fù)用器的作用 對(duì)多路節(jié)目（也就是多路節(jié)目的 TS流）復(fù)用，復(fù)用成一路 TS流，使得多路節(jié)目能夠在一個(gè)頻道中傳輸。 在復(fù)用的過(guò)程中，插入 PSI信息和 SI信息，重新組合，并且重新分配 PID值。 用于接收端的解復(fù)用和電子節(jié)目指南（ EPG）。 復(fù)用器的原理 （ 1） MPEG2中的 PSI信息 節(jié)目特定信息 Program Specific Information（ PSI） , 使用了四個(gè)表 來(lái)定義碼流的結(jié)構(gòu) ： 1） 節(jié)目關(guān)聯(lián)表 包含了與多路節(jié)目復(fù)用有關(guān)的控制信息 ， 用于指出 TS流中包括哪些節(jié)目 ， 每個(gè)節(jié)目的編號(hào)及相應(yīng)的 PMT的位置 （ PID）； 同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò)信息表 （ NIT） 的位置。 若 PAT丟失，將導(dǎo)致接收端無(wú)法解碼 TS流中的任何節(jié)目，其 PAT所在的 TS包的 PID=0。 2）節(jié)目映射表 包含了與單路節(jié)目復(fù)用有關(guān)的控制信息：指出某一套節(jié)目由哪些節(jié)目流構(gòu)成，以及這些流的類型（視頻、音頻、數(shù)據(jù)）及位置，即對(duì)應(yīng)的 TS包的 PID值。 同時(shí)給出該節(jié)目的節(jié)目時(shí)鐘參考（ PCR）字段的位置， PMT所在的 TS包都有自己獨(dú) 特的 PID。 3 條件接收表（ CAT） 給出有關(guān)條件接收系統(tǒng)的信息，指定授權(quán)管理信息（ EMM）所在的 TS包的 PID值及其數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 它相關(guān)參數(shù)。其 CAT所在的 TS包的 PID=1。 4）網(wǎng)絡(luò)信息表（ NIT） 提供與多組傳送流、物理網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的信息，如調(diào)諧頻率、編碼方式、調(diào)制方式等參數(shù)；其 PID由 PAT指定。 復(fù)用器的選擇 ?復(fù)用多少套節(jié)目合適 ?復(fù)用器的碼率容量 ?QAM調(diào)制器的調(diào)制方式 ?節(jié)目質(zhì)量的要求 一個(gè)復(fù)用器可以容納 25Mbps的數(shù)據(jù)速率，現(xiàn)在考慮一路節(jié)目給它多高的數(shù)據(jù)速率。如果一路節(jié)目給 4Mbps， 那么就可以容納 6路，也就是可以復(fù)用 6套節(jié)目；如果一路節(jié)目給2Mbps，那么就可以復(fù)用 12套節(jié)目。 其次，就是考慮我們所用 QAM調(diào)制器的調(diào)制方式，是采用 16QAM，還是采用 64QAM，還是采用 256QAM，最后就是考慮所采用符號(hào)率，從而可以計(jì)算出數(shù)據(jù)速率。 QAM調(diào)制器 調(diào)制方式的選擇 DVBS中，采用的是 QPSK調(diào)制解調(diào)方式； DVBC中，采用的是 QAM調(diào)制解調(diào)方式； DVBT中，采用的是 OFDM多載波調(diào)制，每個(gè)載波再采用 QPSK或者 QAM調(diào)制。 調(diào)制 速率 16QAM調(diào)制中，一個(gè)符號(hào)用 4個(gè)比特來(lái)表示； 64QAM調(diào)制中，一個(gè)符號(hào)用 6個(gè)比特來(lái)表示； 256QAM調(diào)制中，一個(gè)符號(hào)用 8個(gè)比特來(lái)表示。 64QAM的符號(hào)率在 8MHz最高可以達(dá)到 ，那么最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 6＝ 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 其中有 RS編碼，去掉冗余，有效傳輸數(shù)據(jù)速率為 （ 188/204）＝ 。 QAM調(diào)制原理 正交調(diào)幅（ QAM）是幅度調(diào)制和相位調(diào)制的結(jié)合，既調(diào)幅又調(diào)相。 數(shù)字比特序列被分成兩個(gè)序列，以 16QAM為例，每 4個(gè)調(diào)制比 特分為兩組，每組兩個(gè)比特，分別去調(diào)制同相正交載波，然后將兩路已調(diào)信號(hào)相加發(fā)送。 QAM調(diào)制原理框圖如下： 圖 27 QAM調(diào)制原理框圖 QA M星座圖 圖 28 QA M星座圖 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。 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 291 理想星座圖 （ 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)） 圖 292 熱噪聲引起的損傷星座圖 （ 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 圖 292相位噪聲引起的損傷熱星座圖 （ 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 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 293 相干干擾時(shí)的星座圖 （ 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 圖 293 I/O口不平衡時(shí)的星座圖 調(diào)制器與復(fù)用器 現(xiàn)在我們可以跟前面的復(fù)用器結(jié)合起來(lái)考慮： 如果采用 64QAM調(diào)制方式， 最高有效數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到 ，那么采用的復(fù)用器如果可以容納 38Mbps的速率，一路節(jié)目的數(shù)據(jù)速率為 4Mbps，那么就可以復(fù)用 9套節(jié)目；如果一路節(jié)目的數(shù)據(jù)速率為 6Mbps，那么可以復(fù)用 6套節(jié)目。 也就是說(shuō)，復(fù)用的節(jié)目數(shù)越多，那么每套節(jié)目的數(shù)據(jù)速率越低，這要根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)不同的節(jié)目要求去處理。 加擾器 加擾器的主要功能： 1）對(duì)指定節(jié)目或者 TS流進(jìn)行 DVB加擾 2）處理與 CA有關(guān)的 PSI、 SI信息，可以是 PSI、 SI動(dòng)態(tài)再生 。 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3）在 TS流中插入 EMM（授權(quán)管理信息） 和 ECM（授權(quán)控制信息）數(shù)據(jù)流。 4） 生成加擾控制字 CW。 需要注意的問(wèn)題 調(diào)制器的輸出電平調(diào)整 ：數(shù)字調(diào)制器的輸出電平比模擬調(diào)制器的輸出電平低 10 dB。一般前端模擬與模擬相鄰頻道、數(shù)字與數(shù)字相鄰頻道之間電平差不要超過(guò)177。 dBμV。 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第三章 軟件系統(tǒng)平臺(tái) EPG系統(tǒng) EPG主要功能 為用戶提供節(jié)目指南，與用戶之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)操作；將節(jié)目單上的原始信息存入數(shù)據(jù)庫(kù) ，從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取原始數(shù)據(jù)，生成 DVBSI規(guī)定的表，也就是生成 SI信息 ；按照一定的周期將 SI信息送 入復(fù)用器；復(fù)用器將這些表于其他節(jié)目的 TS流復(fù)用在一起，然后通過(guò) QAM調(diào)制器后送入 HFC網(wǎng)。 EPG工作原理 DVBSI標(biāo)準(zhǔn)的 SI信息主要是給用戶端提供設(shè)置信息，使接收機(jī)能夠自動(dòng)調(diào)諧接收特定的節(jié)目并對(duì)節(jié)目進(jìn)行分組。 SI中有傳送的節(jié)目信息，包括節(jié)目的種類，節(jié)目的時(shí)間，節(jié)目的來(lái)源等等。這些信息包含在表中：節(jié)目群信息表（ BAT）、業(yè)務(wù)描述表（ SDT）、事件信息表（ EIT）、時(shí)間日期表（ TDT）、運(yùn)行狀態(tài)表（ RST）等。 節(jié)目群關(guān)聯(lián)表（ BAT）： 節(jié)目群指一系列相關(guān)的節(jié)目（可以不在同一傳輸流中， 甚至可以不用同一廣播方式）的集合。 BAT用來(lái)描述節(jié)目群的名稱、服務(wù)組成等。利用 BAT可以方便地進(jìn)行相關(guān)節(jié)目或某一類節(jié)目的瀏覽和選擇。 TableID： 0x4A 業(yè)務(wù)描述表（ SDT） 描述系統(tǒng)中業(yè)務(wù)的名稱、業(yè)務(wù)提供者、是否有相應(yīng)的事件描述、起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等； SDT可以描述當(dāng)前 TS流的相應(yīng)信息，也可以描述其它 TS流的相應(yīng)信息，這由 SDT的表標(biāo)識(shí)符（ TableID）來(lái)區(qū)分。 SDT（ actual TS）： 0x42 SDT（ other TS）： 0x46 事件信息表（ EIT） 包含事件或節(jié)目 片斷的有關(guān)數(shù)據(jù)，如名稱、開始時(shí)間、時(shí)間長(zhǎng)度、運(yùn)行狀態(tài)等。 EIT有四種，由表標(biāo)識(shí)符來(lái)區(qū)分： 描述當(dāng)前 TS流的正在或?qū)⒁コ龅墓?jié)目 ： 0x4E； 描述當(dāng)前 TS流的計(jì)劃播出的節(jié)目 ： 0x50～ 0x5F； 描述其它 TS流的正在或?qū)⒁コ龅墓?jié)目 ： 0x4F； 數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 描述其它 TS流的計(jì)劃播出的節(jié)目 ： 0x60～ 0x6F； 運(yùn)行狀態(tài)表（ RST） 提供某一事件或多個(gè)事件的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間，即某一事件運(yùn)行或不運(yùn)行的信息，可用于按時(shí)自動(dòng)切換到指定的事 ?TableID： 0x71 時(shí)間和日期表（ TDT） 給出當(dāng)前的時(shí)間和日期 ?TableID： 0x70 EPG系統(tǒng)結(jié)構(gòu) EPG系統(tǒng)基本上由三部分構(gòu)成： EPG中心、 EPG信息采集、 EPG信息發(fā)布。 EPG采集系統(tǒng)連接各電視臺(tái)和 ChinaEPG中心，負(fù)責(zé)將各電視臺(tái)的節(jié)目預(yù)告信息匯集到 ChinaEPG中心 ， EPG中心整理采集來(lái)的 EPG數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一格式進(jìn)行加工，建立 EPG數(shù)據(jù)庫(kù)，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的維護(hù) ， EPG發(fā)布系統(tǒng)連接 EPG中心和各有線電視臺(tái)，將定制的 EPG信息按統(tǒng)一格式發(fā)送到各有線電視臺(tái) DVBCA系統(tǒng) 基本定義 加密 /解密系統(tǒng) 在條件接收 系統(tǒng)中存在兩種類型的加密，用途如下： 對(duì)授權(quán)管理信息 EMM進(jìn)行加密處理，然后以單獨(dú)授權(quán)或分組授權(quán)的方式發(fā)送到用戶接收終端的相應(yīng)處理裝置； 對(duì)授權(quán)控制信息 ECM進(jìn)行加密處理，其中 ECM信息中包含了對(duì)業(yè)務(wù)的訪問(wèn)準(zhǔn)則信息以及用于解擾的信息。 解密操作在接收機(jī)端進(jìn)行。通常為了安全性，解密操作和接收機(jī)分離，在一個(gè)可分離的模塊中進(jìn)行，如智能卡，以利于增強(qiáng)系統(tǒng)的保密性。 加擾 /解擾系統(tǒng) 加擾是為了保證傳輸安全而對(duì)業(yè)務(wù)碼流進(jìn)行特殊處理。 通常在廣播前端的條件接收系統(tǒng)控制下改變或控制被傳送業(yè)務(wù)碼流的某些特性 ，使得數(shù)字電視前端系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 未經(jīng)授權(quán)的接收者不能得到正確的業(yè)務(wù)碼流。 解擾是加擾的逆過(guò)程，在用戶接收端的解擾器中完成。 授權(quán)管理信息 EMM 授權(quán)管理信息（ EMM）：一種專有的條件接收信息，指定了用戶或用戶組對(duì)業(yè)務(wù)或事件的授權(quán)等級(jí)。 授權(quán)管理信息發(fā)生器（ EMMG） ：產(chǎn)生授權(quán)管理信息的部件，并按照合適的時(shí)間間隔重發(fā)。 在前端， EMM 發(fā)生器從用戶管理系統(tǒng)取得授權(quán)信息（用戶標(biāo)識(shí)號(hào)、智能卡號(hào)、用戶授權(quán)信息等）和密鑰，編碼后形成 EMM 數(shù)據(jù)包，加密送到復(fù)用器中傳送。在接收端， EMM 也用于控制解擾。 授權(quán)控制信息（ ECM） 授權(quán)控制信息是一種專有的條件接收信息，包含有經(jīng)安全加密的控制信息和授權(quán)信息。授權(quán)控制