有线数字电视系统幻灯片.ppt

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1、有线数字电视系统第1页，共150页，编辑于2022年，星期一概述l有线电视技术发展趋势：数字化网络化高清化智能化第2页，共150页，编辑于2022年，星期一内容提要l重点介绍数字有线电视系统l分四个部分：一、数字电视技术的发展二、数字电视技术的相关标准三、数字有线电视系统四、应用介绍第3页，共150页，编辑于2022年，星期一一、数字电视技术的发展1数字电视是电视发展的必然趋势电视技术的革命：第一次：黑白彩色第二次：模拟数字第4页，共150页，编辑于2022年，星期一l电视发展到今天，它的适用范围早已超越了广播娱乐界，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

2、日常生活的各个领域。l随着信息时代的到来和数字技术的飞速发展，电视进入数字时代已是势所必然。数字电视是电视发展的必然趋势第5页，共150页，编辑于2022年，星期一l传统的模拟电视最大的缺点是：逐级放大的传输方式容易产生噪声，长距离传输后信噪比恶化，图像清晰度受到严重损伤，图像对比度产生较大的畸变，相位失真也会造成色彩失真；对设备的非线性失真十分敏感。此外，模拟电视还具有稳定性差、可靠性低、调整繁杂、不便集成、自动控制困难、以及成本高昂等缺点。数字电视是电视发展的必然趋势第6页，共150页，编辑于2022年，星期一l数字电视是数字化信息技术革命的产物。所谓数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽

3、样、量化、编码等一系列处理转换成二进制数代表的数字式信号，然后可以很方便地进行各种处理、传输、存储和记录，也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得了比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有了模拟技术不能达到的新功能。l电视技术+计算机技术数字电视技术数字电视是电视发展的必然趋势第7页，共150页，编辑于2022年，星期一2数字电视的技术优势（1）采用了先进的图像压缩编码技术，因而每套节目占用的频带窄，可以更充分地利用频率资源。例如，在有线电视中，原来的一个模拟电视频道，可以用来传送6-8套标准清晰度的数字电视节目。对用户来说，这意味着可选择的节目将更加丰富。

4、同时，节目大容量的低廉传输和广范围的收视使网络运营费用大幅度降低。一、数字电视技术的发展第8页，共150页，编辑于2022年，星期一（2）图像清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。数字电视信号的信噪比和连续处理的次数无关，在传输过程中，不会降低信杂比。因此数字电视信号的传播不像模拟信号会在传输过程中噪声逐步积累，它不受地理因素的限制，几乎可以无限扩大覆盖面。因此，数字电视清晰度高，在接收端看到的电视图像及声音质量非常接近演播室水平。（3）伴音质量大幅度提高。目前的模拟电视，伴音是单声道的，只有个别电视台刚开始试播双声道的丽音，而数字电视可以提供5+1的环绕立体声。数字电视的技术优势第9页，共15

5、0页，编辑于2022年，星期一（4）数字电视采用大规模集成电路，结构更加简单，成本进一步降低，可靠性比模拟电视更高。（5）易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。同时保证了现有模拟电视画面的格式，普通电视机前加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目，电视台的电视节目制作设备也可沿用。数字电视的技术优势第10页，共150页，编辑于2022年，星期一（6）由于采用数字技术，数字电视有利于实现电视广播与计算机网络的融合，从而可以大大扩展服务内容，数字电视的标准已经考虑了与ATM以及IP的互操作性。对用户来说，这意味着可以从被动地收看变成主动地准交互（本地交互）、交互地收看。而且随着节目源的丰

6、富，用户可以获得更多的游戏娱乐节目；获得各类针对性的信息资讯，如财经信息等；其它服务，如：付费节目、随次计费节目、电影选播系统、歌唱点播、新闻选取、电视在线教育、电视购物、数字电子游戏、居家银行及互联网浏览等新颖服务。数字电视的技术优势第11页，共150页，编辑于2022年，星期一（7）很容易实现加密/解密和加扰/解扰技术，便于开展各类收费业务。而且条件接收系统的应用，可以实现对用户的良好管理，确保了资金的有效回报。数字电视的技术优势第12页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视的技术优势上述电视数字化的技术优势，无论是对于消费者，还是对于相关企业，甚至是对于整个电子产业、广播行业，都

7、意味着一场巨大的变革。对于消费者而言，数字电视不只是图像更清晰、声音更逼真、屏幕更大及频道更多，而且集电视、电脑、电信的功能为一体，使电视的用途由单一性向多元化发展，成为千家万户进入信息高速公路的便捷通道；对于电视机厂家、电视台、电视制作和传播媒体而言，数字电视的出现既是一种挑战又是一种机遇。但它所带来的电视市场扩容潜力将无可估量，并可推动通过数字电视的交互式特点开展各项业务的多种行业的发展。第13页，共150页，编辑于2022年，星期一一、数字电视技术的发展3.数字电视的发展历程与现状1994年，数字卫星电视启动；1998年，数字地面电视开始试播；欧、美、日发展较快；数字卫星电视出现最早，目

8、前最为成熟与规范；数字有线电视和数字地面电视目前尚处于起步和试验阶段。第14页，共150页，编辑于2022年，星期一一、数字电视技术的发展4.数字有线电视在我国面临良好的发展机遇（1）有线电视目前在中国有9000万以上用户，2005年将达到1.2亿。经济发达地区和城市的电视用户多数通过有线收看电视节目，同时有线电视数字化的技术基础也较成熟。有线电视数字化的发展将能够支持最全面的业务。第15页，共150页，编辑于2022年，星期一数字有线电视在我国面临良好的发展机遇（2）我国尚未放开个人和家庭直接接收卫星电视信号的限制，至于数字电视的地面广播，有关标准国际上正在制定中，美国计划于今年开播，我国则

9、会更晚一些，而且地面广播的频率资源有限，设备投资较大，发展受到局限。而我国有线电视网络已经遍布大中城市，乃至县城和一些乡镇，总用户将近9000万，实现数字有线电视广播，增加的频道数最多，在传输链路上的投资最少。第16页，共150页，编辑于2022年，星期一数字有线电视在我国面临良好的发展机遇（3）对于标准清晰度数字电视和家用级普及型数字电视，播放设备投资不大，国内也有条件自行研制、开发和生产。（4）不需要更新已经有的电视机，只要增加一个机顶盒，就能收看数字电视节目，广大有线电视用户比较容易接受，因而市场可以很快启动。l结论：尽管数字电视在国外首先发展的是卫星直播电视，但在我国，目前最有条件发展

10、的则是数字有线电视。第17页，共150页，编辑于2022年，星期一二、数字电视技术的相关标准l正如模拟电视有PAL、NTSC和SECAM等制式一样，数字电视也要制定本身的标准。目前数字电视标准有三种：美国的ATSC、欧洲的DVB，日本的ISDB。其中前两种标准用得较为广泛。第18页，共150页，编辑于2022年，星期一二、数字电视技术的相关标准1.ATSCATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)是美国高级电视系统委员会的简称，与1995年经美国联邦通讯委员会正式批准作为美国的高级电视（ATV）国家标准。ATSC标准规定了一个在6MHz带宽内传输高质量的视频

11、、音频和辅助数据的系统，在地面广播信道中可靠地传输约19Mbps的数字信息，在有线电视频道中可靠传输38Mbps的数字信息，使该系统能提供的分辨率是常规电视的5倍之多。ATSC被加拿大、韩国、阿根廷、墨西哥采用。第19页，共150页，编辑于2022年，星期一二、数字电视技术的相关标准2DVBDVB（DigitalVideoBroadcasting）即数字视频广播，是欧洲广播联盟组织的一个项目，目前已有220多个组织参加。DVB项目的主要目标是要找到一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术和系统。因此，它的设计原则是使系统能够灵活的传送MPEG-2视频、音频和其他数据信息，使用统一的MPEG-2传

12、送比特流复用，使用统一的服务信息系统，使用统一的加扰系统（可有不同的加密方式），使用统一的RS前向纠错系统，最终形成一个通用的数字电视系统。第20页，共150页，编辑于2022年，星期一二、数字电视技术的相关标准不同传输媒体可选用不同的调制方式和通道编码方法，其中DVB-S采用QPSK，DVB-C采用QAM，DVB-T采用COFDM。所有的DVB系列标准完全兼容MPEG-2标准，同时制定了解码器公共接口标准、支持条件接收、提供数据广播系统等特性。第21页，共150页，编辑于2022年，星期一二、数字电视技术的相关标准3ISDB日本数字电视ISDB（Integrated-ServicesDigi

13、talBroadcasting）标准于1993年9月制定。其核心内容包括：既传数字电视节目，又传其它数据的综合业务服务系统；视频编码、音频编码、系统复用均遵循MPEG-2标准；传输信道以卫星为主。迫于欧洲和美国的发展形势，已将原定于2005年才开始数字电视广播的计划改为2000年开始。并提出了ISDB-T制式，使数字电视地面广播再次出现三大制式并存的局面，日本已于1996年10月开始了名为PerfecTV的卫星数字电视广播，并计划于2000年发射数字电视广播卫星BS-4，全面进入数字电视时期。第22页，共150页，编辑于2022年，星期一二、数字电视技术的相关标准lATSC和DVB标准在信道的

14、传输方式、数字音频压缩标准、节目信息表上都有所差别，同时美国ATSC标准关注的是UHF和VHF频道的数字地面HDTV，在6MHz信道内只提供19.3Mbps的固定码率，而欧洲DVB以单一系统方式针对SDTV和HDTV，可用于所有广播媒体，在设计上码率可变，在8MHz内可选择4.9-31.7Mbps不同的传输码率，在支持条件接收方面，ATSC还没有进行相应的工作。上述三个标准的比较，在传输方面：美国首先考虑的是地面广播信道，而欧洲和日本考虑卫星信道，在图像规格方面：美国考虑地面广播HDTV；欧洲强调图像可分级性，日本强调多种数字业务集成，不只传一种HDTV信号，数字调制方式方面：美国地面广播采用

15、8-VSB或16-VSB；欧洲和日本地面广播采用OFDM。第23页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视广播流程数字电视广播流程节目制作：内容采集编辑信号处理：信源编码广播传输：信道编码接收显示：数字信号还原显示节目制作信号处理广播传输接收显示第24页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视节目的传输数字电视节目的传输数字电视节目传输有三种方式数字电视节目传输有三种方式 l数字卫星电视（数字卫星电视（DVB-SDVB-S）l数字有线电视（数字有线电视（DVB-CDVB-C）l数字地面无线广播（数字地面无线广播（DTMBDTMB）第25页，共150页，编辑于2022年，星期一 数字

16、电视是一个从节目采集、编辑、制作、存储、发射，到传输、接收、显示整个过程的数字化系统解决方案，涵盖了从节目源至用户端的一切环节，是一个完整的系统概念。不能简单地理解为数字处理电视接收机。三、数字有线电视系统第26页，共150页，编辑于2022年，星期一系统组成l数字有线电视前端+HFC+用户接收端（复杂系统）（机顶盒）第27页，共150页，编辑于2022年，星期一数字有线电视系统示意图InternetDVB-CDVB-C前前 端端卫星频道卫星频道混合混合设备设备自录频道自录频道电缆电缆DVBDVB视频视频服务器服务器HFCHFC数据数据服务器服务器播控中心播控中心第28页，共150页，编辑于2

17、022年，星期一数字电视系统的接收端数字电视系统的接收端l数字电视一体机数字电视一体机l机顶盒机顶盒+传统电视机传统电视机第29页，共150页，编辑于2022年，星期一数字有线电视前端l平台硬件设备组成：平台硬件设备组成：数字电视信源系统数字电视信源系统业务系统业务系统存储播出系统存储播出系统复用加扰系统复用加扰系统编码调制系统编码调制系统其它辅助系统。其它辅助系统。l l数字电视系统的应用系统数字电视系统的应用系统数字电视系统的应用系统数字电视系统的应用系统条件接收系统条件接收系统(CAS)(CAS)用户管理系统用户管理系统(SMS)(SMS)电子节目指南系统电子节目指南系统(EPG)(EP

18、G)数据广播系统数据广播系统(股票系统股票系统)自动更新系统自动更新系统(Load(Load系统系统)第30页，共150页，编辑于2022年，星期一数字有线电视系统组成示意图第31页，共150页，编辑于2022年，星期一前端组成实例第32页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视系统构成框架图 第33页，共150页，编辑于2022年，星期一1、数字电视信源系统l包括数字卫星信号的接收系统、模拟信号的编码系统、SDH网络信号的分接、转换系统。该系统以后还将逐步具备传输来自宽带IP等多种网络节目源的能力。它的特点是将信号进行一定格式转换，使之成为符合DVB-C标准的TS流信号。它对节目的内容

19、不加以编辑和存储，只起到节目转发的作用。l数字卫星接收机可以直接输出TS流。l模拟信号源需要转换成TS流的编码系统。第34页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视压缩编码系统l概念将模拟的视音频信号数字化，并实时传输到视频服务器或直接到复用器，采用广播级MPEG-2的编码方式。数字电视节目复用系统将多路单节目数字视频流复合成单路多节目数字视频流，并符合DVBASI传送标准，调整节目带宽实现多节目的数字广播，并确保与CA系统的良好配合。第35页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视压缩编码系统l设备A/D转换器在符合抽样定理的前提下，对模拟图像中像素点的亮度、色度进行采样，然后将

20、时间离散化的信号按一定的量化间隔量化，达成幅度离散化，最后以特定规则编码，形成数字信号。但此时的信号码率过高（数字复合NTSC为143Mbps，PAL为177Mbps，数字分量ITU-R601为270Mbps）第36页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视压缩编码系统l音视频编码器按照MPEG-II编码标准，对A/D输出信号进行压缩，输出符合ASI标准的TS码流。支持以下编码格式：分辨率分辨率 帧频帧频 宽高比宽高比 720 x57625Hz4:3 or 16:9704x57625Hz4:3 or 16:9528x57625Hz4:3 or 16:9480 x57625Hz4:3 or

21、 16:9352x57625Hz4:3 or 16:9分辨率分辨率 帧频帧频 宽高比宽高比 720 x48029.97Hz 4:3 or 16:9704x48029.97Hz 4:3 or 16:9528x48029.97Hz 4:3 or 16:9480 x48029.97Hz 4:3 or 16:9352x48029.97Hz 4:3 or 16:9第37页，共150页，编辑于2022年，星期一2、业务系统l播出前端对素材和信息进行编辑和整理，采用DVB-DATA标准（我国数字电视广播系统中的数据广播标准正在制定）对信息进行封装，完成播出TS流的打包；接收端机顶盒集成相应接收模块完成对数据

22、信息的解析。目前，国内的业务系统包括数据广播、Internet接入、实时股票信息等等。第38页，共150页，编辑于2022年，星期一3、存储播出系统l包括节目素材上载与收录系统、节目存储与节目库管理系统、节目预编/审核系统、准视频点播（NVOD）系统和专业频道管理播出系统。该系统的特点是可以对多种格式节目进行上载，收录存储多种传输方式的节目，并将其转换成TS流文件，并且支持手动和自动采集方式；对节目库中存储的文件进行分类编目，提供高效的文件检索功能；对（延时）播出的节目进行监审/编辑的功能；通过准视频点播（NVOD）系统和专业频道管理播出系统完成节目播出。第39页，共150页，编辑于2022年

23、，星期一4、复用加扰系统l此部分将上述1、2、3系统传来的信号，根据码率进行节目、数据信息复用并完成加扰，形成若干个频道的码流。根据使用设备的不同，系统的结构有所差别，有些复用器内置加扰模块，信号在复用器的内部可以完成加扰，有些复用器内部不具有加扰模块，需要外接独立加扰设备。第40页，共150页，编辑于2022年，星期一4、复用加扰系统l复用器多路复用器是整个系统的核心部分,相当于交通枢纽中心,把不同方向运载的货物经过复用器,根据用户的不同需求重新装到不同的车上从不同的路径运到不同的用户手中。复用器是以模块方式组成复用器支持PID的重新映射将加密控制信息注入到指定的节目内容中进行加密和控制具有

24、PSI/SI信息编辑能力支持多种条件接收系统，复用器还能对多家CA系统的同时支持，真正实现Simulcrypt方案框图第41页，共150页，编辑于2022年，星期一5、编码调制系统省市一级的网络运营商需要向下面的市县传送节目，所以调制前的信号需分成两路，一路直接接QAM调制器，进入本地HFC网进行传输；另一路通过接口适配器转换成DS3信号，复接到SDH网络上传送到市县的分前端，在分前端，使用网络接口适配器，将信号转换成TS流信号，再使用QAM调制器进行调制，然后混入到本地的HFC网络。第42页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统去RF有 线 信道时钟数据*m基带接口：来自本 地

25、MPEG-2节目源,分配链路,再复用等基带物理接口Sync1反转和随机化卷积交织器I=12字节字节到m位符号变换差分编码基带成形时钟和同步生成器QAM调制器和IF或RF物理接口有线前端888mIQ*MPEG-2传送复用包RS编码器(204,188)第43页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统lDVB系统从总体上可分为信源编码和信道编码两部分。这三种数字电视的信源编码方式相同，都是MPEG-2的复用数据包，但由于它们的传输途径不同而采用不同的信道编码方式和不同的调制方式。lDVB-C的信道质量要比DVB-S和DVB-T好得多，因此其信道编码器在功能上模块上相对要简单一些。第44页，

26、共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统l在信道编码部分，DVB-C只采用RS编码和卷积交织联合起来纠正随机性错误和突发性错误，而不必采用DVB-S和DVB-T系统中所使用的RS编码与卷积编码分别作为外编码和内编码的联合编码方式。在调制部分，DVB-C由于噪声干扰较小，因此可以采用编码效率较高的MQAM调制方式，而不采用DVB-S中所使用的QPSK调制方式；同时由于有线信道中的多径干扰不是十分严重，因此不采用DVB-T中为克服地面广播所固有的多径干扰所采用的COFDM这一复杂调制技术。第45页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统l基带接口与同步基带接口与同步经过此单元的处

27、理，使数据结构与信号源格式相适配。该单元中的信号帧结构应与含同步字节的MPEG-2传送层一致。lSYNC1变换和随机化变换和随机化该单元根据MPEG-2帧结构将SYNC1字节进行反转；同时为实现频谱成形，对数据流进行随机化处理。第46页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统lRS码编码器码编码器该单元使用截短的RS(204,188)编码，对每一个已随机化的传送包进行处理，产生一个误码保护包。l卷积交织器卷积交织器该单元完成一个深度I=12的误码保护包的卷积交织，同步字节的周期保持不变。字节变换到字节变换到m比特符号（比特符号（m-tuple）该单元将卷积交织器处理后的字节变换为QA

28、M符号。第47页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统l差分编码差分编码该单元对每符号的两个最高有效位（MSBs）进行差分编码，从而获得旋转不变的星座图。l基带成形基带成形该单元将经过差分编码的m比特符号映射为I、Q信号，在QAM调制前，对I、Q信号进行升余弦平方根滚降滤波。第48页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统lQAM调制和物理接口调制和物理接口该单元对信号进行QAM调制。随后，将QAM已调信号通过IF或RF接口送至射频信道。第49页，共150页，编辑于2022年，星期一编码调制系统l几个重要概念：随机化RS码卷积交织QAM调制第50页，共150页，编辑于20

29、22年，星期一l数字通信理论在设计通信系统时都是假设所传输的比特流中“0”与“1”出现的概率是相等的，各为50%，实际应用中的通信系统以及其中的数字通信技术的设计性能指标也是以这一假设为前提的。但TS码流经过编码处理后，可能会在其中出现连续的“0”或连续的“1”。这样一方面破坏了系统设计的前提，使得系统有可能会达不到设计的性能指标，另一方面在接收端进行信道解码前必须首先提取出比特时钟，比特时钟的提取是利用传输码流中“0”与“1”之间的波形跳变实现的，而连续的“0”或连续的“1”给比特时钟的提取带来了困难。随机化编码调制系统第51页，共150页，编辑于2022年，星期一随机化l为了保证在任何情况

30、下进入DVB传输系统的数据码流中“0”与“1”的概率都能基本相等，传输系统首先用一个伪随机序列对输入的TS码流进行扰乱处理。伪随机序列是由一个标准的伪随机序列发生器生成的，其中“0”与“1”出现的概率接近50%。由于二进制数值运算的特殊性质，用伪随机序列对输入的TS码流进行扰乱后，无论原TS码流是何种分布，扰乱后的数据码流中的“0”与“1”的概率都接近50%。扰乱改变了原TS码流，因此在接收端对传输码流纠错解码后，还需按逆过程对其进行解扰处理，以恢复原TS码流。第52页，共150页，编辑于2022年，星期一随机化l从信号功率谱的角度看，扰乱过程相当于将数字信号的功率谱拓展了，使其分散开了，因此

31、扰乱过程又被称为“能量分散”。l随机化器一般采用伪随机二进制序列(PRBS)信号发生器来实现。数据随机化的基础是线性移位寄存器和m序列理论。m序列是最常见的一种伪随机序列，它是周期最长线性反馈移位寄存器序列的简称。第53页，共150页，编辑于2022年，星期一随机化第54页，共150页，编辑于2022年，星期一RS码lRS码不但能纠正随机错误，也能纠正突发性错误，是一种功能极其强大的纠错编码。lRS的编码和解码过程都是通过一个特定的有限域的算术运算来实现。l在DVB-C系统中，MPEG-2传送包经过能量扩散随机化处理后，采用T=8、截短的RS编码，并将16个校验字节加到每一个已经随机化的MPE

32、G-2传送包上。即采用截短的RS（204,188）码。第55页，共150页，编辑于2022年，星期一卷积交织l任何纠错编码的纠错能力都是有限的，当信道中的干扰较严重，在传输信号中造成的误码超出纠错能力时，纠错编码将无法纠正错误。因此，如果在信道中存在着诸如火花放电等强烈的冲激噪声，将会在码流中造成连续的误码。这些连续误码落在RS码中，就可能超出RS码的纠错能力而造成信息失真。第56页，共150页，编辑于2022年，星期一卷积交织l为避免这种情况，加入了数据卷积交织环节。通过数据卷积交织改变了信号的传输顺序，将连续发生的误码分散到多组RS码中，落在每组RS码中的误码数量就会大大减少，不会超出RS

33、码的纠错能力，RS码能够将其纠正过来。实践证明，数据卷积交织提高了系统的纠错能力，特别是对冲激噪声的纠错能力。l卷积交织器、去交织器均由移位寄存器实现。第57页，共150页，编辑于2022年，星期一QAM调制l比较不同调制方式的重要指标有两个：一是频带利用率，即在单位频带内所能传输的最大比特率；二是功率利用率，即在误码率到达要求时所需的最小信号与噪声的功率比值。对于实际的通信系统而言，这两种指标常常是不能偏废的，但允许有所侧重。第58页，共150页，编辑于2022年，星期一QAM调制l多进制调制之所以能提高其频带利用率，通常是以降低其功率利用率为代价的。因为随着M的增大，在信号的矢量图中，各信

34、号点之间的最小距离会相应减小，因而当信号受到噪声和干扰的损害时，接收信号的错误概率将会增大。第59页，共150页，编辑于2022年，星期一QAM调制l单独使用幅度或相位携带信息时，不能最充分地利用信号平面，这可以从矢量图中信号矢量端点的分布直观地观察到。MASK时，矢量端点在一条轴线上分布，MPSK时矢量端点在一个圆上分布。随着M增大，这些矢量端点之间的最小距离也随之减小。如果我们能充分的利用整个平面，将矢量端点重新合理地分布，则有可能在不减小最小距离的情况下增加信号矢量的端点数目。基于上述概念，引入了幅度和相位相结合的QAM调制方式。因为这种调制方式和常规的多进制调制相比，既有较高的频带利用

35、率，且有较好的功率利用率。第60页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视具体平台设备构成数字电视具体平台设备构成l数字电视系统的前端设备数字电视系统的前端设备数字数字/模拟卫星接收：节目源模拟卫星接收：节目源编码：模拟节目转数字节目编码：模拟节目转数字节目视频服务器：播出自办数字节目视频服务器：播出自办数字节目复用：多路复用到模拟频道中复用：多路复用到模拟频道中加扰：加密，条件接收系统加扰：加密，条件接收系统调制：调制模式调制：调制模式QAM64QAM64第61页，共150页，编辑于2022年，星期一6、条件接收系统（CAS）条件接收系统是数字电视收费的技术保障系统。根据数字信号加密保

36、密性强的特点，可以按不同分组情况对不同数字电视节目频道进行收费管理，从而从根本上解决电视节目收费难的困扰。其技术途径是通过对数字电视信号进行数字加扰，实现传输码流中所含的视频和音频信息以及数据信息的加扰。同时将加扰处理的控制字经加密后形成加密信息随传输流一起传送。在用户端，未经授权的用户将不能对付费节目进行解扰，而无法收看该节目。第62页，共150页，编辑于2022年，星期一CA条件接收系统第63页，共150页，编辑于2022年，星期一7、用户管理系统SMSl用户信息管理：处理和维护用户的主要信息，开户、销户等用户信息管理：处理和维护用户的主要信息，开户、销户等l资源管理：主要内容是业务服务所

37、需的设备和产品，如资源管理：主要内容是业务服务所需的设备和产品，如ICIC卡、机顶卡、机顶盒等盒等l产品管理：对节目提供商的节目进行商品化的管理产品管理：对节目提供商的节目进行商品化的管理l用户业务管理和支援：用户订购产品信息、保证用户业务正用户业务管理和支援：用户订购产品信息、保证用户业务正常进行的管理常进行的管理l计费、缴费：计算用户应缴的费用及对用户缴的费用进行管计费、缴费：计算用户应缴的费用及对用户缴的费用进行管理理l授权管理：对用户信用度的确认、用户业务与授权管理：对用户信用度的确认、用户业务与ICIC卡的有效性的确认卡的有效性的确认等等l帐务管理及财务报表：对财务进行分析和管理以及

38、财务中的帐务管理及财务报表：对财务进行分析和管理以及财务中的各种报表各种报表l系统管理：保证系统正常运行所需的附加功能系统管理：保证系统正常运行所需的附加功能第64页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视电子节目指南EPGl全面符合国家标准（全面符合国家标准（SI/EPGSI/EPG）lEPG EPG 系统是面向网络和数据库系统是面向网络和数据库编辑系统编辑系统节目管理系统节目管理系统播出控制系统播出控制系统l支持当前支持当前/下一个和节目表两种方式下一个和节目表两种方式l方便、快捷地编辑节目信息（方便、快捷地编辑节目信息（1 1周）周）l实用的节目管理体系实用的节目管理体系l实时刷新

39、并播出节目信息实时刷新并播出节目信息l获得最新的节目信息获得最新的节目信息l显示电视节目显示电视节目,节目切换节目切换l分类查询，时间查询分类查询，时间查询第65页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视数字电视EPG系统三个部分系统三个部分前端，编辑，播出第66页，共150页，编辑于2022年，星期一数字电视数字电视EPGEPG系统框图系统框图第67页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG是ISO/IEC的联合工作组，英文为MovingPictureExpertGroup。80年代末成立，现已完成MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等标准。MPEG起因是过

40、去在视音频和数据方面的标准化工作互相协调不足，而技术发展迅速，尤其是多媒体技术发展，有必要对其信息表达、编码进行统一规范，因此应运而生。第68页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG与过去的电信领域和消费电子领域标准化过程在操作上的最大区别是先组织标准化组，再选择技术，即标准在先，产品在后；MPEG的另一个特点是编码端开放，为产品技术发展留出空间，这一点在标准化方面当时是领先的，它更关注数据结构，因此在技术上要求高，标准化难度大。第69页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG的组织由多个工作组构成，甚至于每个部分为一个工作组，活动极频繁。由于

41、技术的多样性和发展的不确定性，MPEG采取了一种以最终结点时间定义的方式进行项目的组织与运行。第70页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG-1MPEG-1的名称为CodingofMovingPicturesandAssociatedAudioforDigitalStarageMediaatuptoabout1.5Mbit/S，即达到1.5Mbps的数字存储媒体所用的运动图像及其相关声音编码。MPEG-1分五部分，其中系统、图像和声音部分，93年通过成为标准，第四部分一致性测试95年通过，第五部分软件仿真为技术报告。第71页，共150页，编辑于2022年，星期一关于M

42、EPG标准第一部分主要规定了基于MPEG-1图像和声音流合成为一个数据流的方案，它包含了多个流的时间信息，以便同步，使之易于存储或传送。第二部分表达了可用于图像压缩的编码结构和数据格式。可支持625行和525行图像信号压缩至1.5Mbps的流中。选用了一系列的算法以达到高压缩率。首先是选择合适的空间分辨率（即352*288），然后采用基于图像方块的运动补偿算法以消除时间冗余度，运动补偿基于当前帧与过去帧及未来帧信息进行运算，取差后再进行离散余弦变换（DCT）去除空间冗余，再量化。最后将运动矢量和DCT信息结合进行变长编码。第72页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准第三部分表

43、达了可用于声音压缩的编码结构和数据格式。可支持32K、44.1K和48KHz的采样频率，它利用人耳听觉的掩蔽效应，（即强单音对其相进频率的掩蔽），对单声道和立体声编码。编码过程为，首先将输入信号分为24个子频带，并做亚米样，同时听觉模型（计算掩蔽模型）创建一个数据集去进行子带参量量化和编码，最后由量化器和编码器完成。第四部分主要规定了对数据流和解码器与标准1、2、3部分的测试方法。可用于制造商、节目商等。第五部分严格说不是标准，而是技术报告，它给出了1、2、3部分仿真的全部源代码。第73页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG-2MPEG-2，名为GenericCod

44、ingofMovingPicturesandAssociatedAudioInformation。主要用于数字电视。由九部分组成，其中前5部分与MPEG-1名称功能相同，其余几部分为扩展。第74页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准第一部分系统描述了视音频和数据流的复用，并规定了不同用途节目流结构和传输流结构。第二部分视频比MPEG-1支持更多的图像格式，直至高清和4：2：2；支持更高的图像码率。并可用于级联编解码，（演播室使用和交换节目用）。第三部分音频在MPEG-1基础上支持多声道编码，立体声之外的声道编码在相当于MPEG-1的辅助数据段传送，因此向下兼容MPEG-1。第

45、四、五部分与MPEG-1相同。第75页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准第六部分DSMCC，数字存储媒体命令与控制，它规定了一组协议用于控制和操作MPEG-1、2数据流，它可支持单机和网络环境中设备，基本方式利用客户机/服务器模型。第七部分多路音频，它不限于向下兼容MPEG-1音频，已选定为AAC。第八部分本预搞10bit量化图像编码，因工业界对此无兴趣，已停止。第九部分传输流实时接口，主要用于解码器，以适应于所有传送传输流的网络。第十部分是DMCC的一致性测试，正在进行中。第76页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG-4MPEG-4主要针对多媒

46、体应用而制定，其音视频等主要内容已在99年确定。具体应用目标为数字电视、交互式图形应用和交互多媒体（如Internet等），主要是在低传送速率下。MPEG-4引入了媒体对象的概念，建立在面向对象的描述体系上，因此选用了多种图像声音压缩方案，其中包括自然的和人工合成可描述的。第77页，共150页，编辑于2022年，星期一关于MEPG标准lMPEG-7MPEG-7正式名为MultimediaContentDescriptionInterface，目标在于创建一个多媒体内容的描述标准，以支持信息语义的翻译，内容接入和查询等。lMPEG-21MPEG-21是一个多媒体体制标准，其方法是试图从消费者的角

47、度自上而下地建立多媒体体制，目前在需求分析阶段。第78页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统 选择选择CACA要考虑的问题要考虑的问题l政策面：总局，密码委，国家和产业的支持l服务：当前和未来服务的可能性任何一种同收费相关的业务都需要CA厂商的支持l安全性：安全的历史和商务条件数据的安全性和算法的安全性安全性在技术上的保证手段l技术：系统的先进性以及技术的发展l价格：当前和未来系统所要支付的费用当前的价格并不代表未来系统的费用lSTB和中间件第79页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统缩写缩写CASCAS：有条件接收系统：有条件接收系统EMMEMM：授权管理信息：授

48、权管理信息ECMECM：授权控制信息：授权控制信息SASSAS：用户授权系统用户授权系统SMSSMS：用户管理系统：用户管理系统MUXMUX：复用器：复用器SMART CARDSMART CARD：智能卡：智能卡TRDTRD：安全加密设备安全加密设备PPVPPV：节目分次预订节目分次预订IPPVIPPV：即时购买节目即时购买节目OSDOSD：屏幕显示信息屏幕显示信息第80页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统 CACA的划分和区别的划分和区别l基于算法的CA，但非通用加扰算法l基于密钥采用DES算法的CAl基于密钥采用Triple-DES算法的CAl基于密钥采用RSA算法的CA，

49、如：ChinaCryptl安全性：RSA算法优于Triple-DES算法Triple-DES算法优于DES算法第81页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统l条件接收系统的关键技术：密码学算法的实现密钥的生成和传递ECM与EMM的生成SAS与SMS的管理与控制第82页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统 密钥体系密钥体系加密 解密KeysKeys明文明文密文密文明文明文Key公钥公钥Key私钥私钥对称密钥对称密钥非对称密钥非对称密钥第83页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统 算法和密钥算法和密钥l通用加扰算法(DVB标准)随机控制字CW5-20秒变换一

50、次l对称密码体系DES算法，对称密钥(64位密钥）1975年Triple-DES，DES的改进算法，128位的密钥缺点：必须经常更换密钥，密钥传递是大漏洞2000年以后DES，Triple-DES已被西方国家所弃用l公共密码体系（Rivest,Shamir,Adleman）RSA算法，加解密密钥不同特别适合开放式环境，如广播，Internet等缺点：运算速度慢，芯片成本高第84页，共150页，编辑于2022年，星期一条件接收系统 CAS CAS 密钥结构密钥结构l管理密钥私钥（唯一密钥）：用于密钥更新组密钥：用于解用户EMM用户唯一密钥：用于解EMM运营商密钥：不同的运营商l用户授权密钥：解用