有线数字电视系统技术.ppt

1、1,有线数字电视技术,中国传媒大学 宽带网络研究所 金立标 博士,中 国 传 媒 大 学,2,内容大纲,第一部分 数字电视基础 第二部分 数字电视前端系统 数字电视前端硬件系统 有线数字电视传输网络 数字电视前端软件系统 第三部分 数字电视增值业务平台 第四部分 三网融合与数字电视传输网络,3,第一部分 数字电视基础,4,数字电视基础,何为数字电视？ 节目数字化 传输数字化 接收数字化 数字电视与模拟电视的区别？ 传输方式：调制解调、TS流 波形：正弦波、余弦波、脉冲 频带利用率 条件接收,5,数字电视基础,数字电视系统基本构成,6,数字电视基础,1.1、基本概念 信道与带宽 信道可以分为两种

2、： 传输模拟信号的称为模拟信道 传输数字信号的称为数字信道 。 信道所能传送信号的频率宽度，称为带宽。 理想带宽 实际带宽,7,数据传输速率 比特率：单位是bit/s简写b/s或bps，表示每秒传输多少个二进制元素。 波特率：也就是符号率，每秒传输的符号个数。 R=Blog2N（b/s），其中R是比特率，B是波特率，N是n比特的符号数。 符号率带宽/1+a，a为升余弦滚降系数。,数字电视基础,8,误码率 也叫码元差错率，指信号传输过程中系统出现错误码元数目与所传输码元总数之比值，即 Pe传错码元个数/传输码元总数 误比特率 也叫比特差错率，是指传错信息的比特数与所传输的总信息比特数的比值，即

3、Pe传错信息比特数/传输的总信息比特数,9,数字电视基础,数字电视分类 LDTV：比特率为12Mbps，显示清晰度约300线； SDTV：比特率为38Mbps，清晰度为350600线，图像分辨率720756（PAL）。 HDTV：比特率为1820Mbps，显示清晰度为8001000线，图像分辨率为19201080. 注：以上比特率为MPEG2压缩后速率。,10,数字电视基础,有线数字电视标准DVB-C ATSC-64QAM ATSC-16VSB ISDB-C调制方式 16-64QAM 64QAM 16VSB 64QAM带 宽 8MHz 6MHz 6MHz 6MHz传输速率 31.64Mb/s

4、41.34Mb/s 43.05Mb/s 30.31Mb/s滚降系数 15% 15% 11.5% 18%纠错编码 RS(204,188) RS(128,122) RS(207,187) RS(204,188)压缩方式 MPEG-2,11,1.2、模拟信号的数字化 抽样：时间上连续的取值变为有限个离散取值。 量化：幅度上无限多种连续的样值变为有限个离散值 。 编码：用n比特二进制码来表示已经量化了的取样值。 传输速率：传输速率=取样频率fs量化比特数。,数字电视基础,12,数字电视基础,1.2、模拟信号的数字化,模拟信号,数字信号,13,数字电视基础,数字电视信号的码率（未压缩） 标准清晰度数字电

5、视（SDTV）：在ITU-R601标准中，采用10bit量化时，亮度信号的码率为取样频率 X 量化比特数 = 13.5MHz X 10bit = 135Mbps2个色差信号的码率为2 X 6.75MHz X 10bit = 135MbpsSDTV的总码率为亮度信号码率 + 2个色差信号码率 = 135Mbps + 135Mbps= 270Mbps,14,数字电视基础,高清晰度电视（HDTV）：在SMPTE274M数字电视标准中，采用10bit量化时，亮度信号的码率为取样频率 X 量化比特数 = 74.25MHz X 10bit = 742.5Mbps2个色差信号的码率为2 X 37.125MH

6、z X 10bit = 742.5MbpsHDTV的总码率为亮度信号码率 + 2个色差信号码率 = 742.5Mbps + 742.5Mbps= 1485Mbps,15,数字电视基础,1.3、信源编码,16,数字电视基础,1.3、信源编码,17,数字电视基础,1.3、信源编码 信源编码首先将输入的图像和伴音信号进行A/D变换，成为数字信号； 然后将数字信号按照信息的统计特性进行变换，以减少信号的冗余度，提高传输效率。 信源编码是压缩信号带宽的编码，压缩后单位时间、单位频带内传输的信息量增大。,18,（1）数据压缩的可能性 压缩过程：去除图像中与信息无关或对图像质量影响不大的部分，即冗余部分。电

7、视信号中存在很多这样的冗余部分，这就为压缩提供了可能性。 空间冗余 视频图像在水平方向的相邻元素之间、垂直方向的相邻元素之间的变化一般都很小，即存在极强的相关性。 特别是同一景物各点的灰度和颜色之间往往存在着空间连贯性，从而产生了空间冗余。 时间冗余 在相邻场或相邻帧的对应像素之间，亮度和色度信息存在着极强的相关性。 当前帧图像与前后两帧图像往往具有相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置略有不同。,19,数字电视基础,（2）数据压缩的标准 MPEG-1 1988年提出，1992年公布为国际标准。 是MPEG工作组制定的第一个标准：具有1.5Mbps数据传输速率的数字存储媒体运动图像

8、及其伴音的编码。 只处理逐行扫描的图像，对隔行扫描的图像应先转换为逐行扫描格式后再编码。 音频编码后的码率32448kbps。 典型应用如VCD等家用数字音象产品。,20,数字电视基础,MPEG-2 MPEG是运动图像专家组(Moving Pictures Expert Group)的缩写，成立于1988年，以建立活动图像及相应音频的编码标准。 1988年提出，1994年公布为国际标准，是专门针对数字电视（包括SDTV和HDTV）的信源编码标准。 分为4级5类：低级LL、主级ML、高1440级H14L、高级HL；简单类SP、主类MP、信噪比可分级类SNRP、空间可分级类SSP、高类HP。 低级

9、最大输出码率是4Mbps。 标准清晰度的数字电视主要应用主类和主级MPML，最大输出码率为15Mbps（高类主级是20Mbps）。 高清晰度数字电视采用主类和高级MPHL，最大输出码率为80Mbps（高类高级是100Mbps）。,21,数字电视基础,MPEG-4： 1993年提出，2000年公布为国际标准。 与MPEG 1 和MPEG 2 有很大不同，它更基于内容的交互 性，高的压缩率和灵活多样的存取模式。目前主要用于流媒体。 主要是针对多媒体交互应用等通信领域，MPEG-4试图达到两个目标：一是低比特率下的多媒体通信； 二是多工业的多媒体通信的综合。 音频编码。MPEG-4的优越之处在于，它

10、不仅支持自然声音，而且支持合成声音。MPEG-4的音频部分将音频的合成编码和自然声音的编码相结合，并支持音频的对象特征。 视频编码。与音频编码类似，MPEG-4也支持对自然和合成的视觉对象的编码。合成的视觉对象包括2D、3D动画和人面部表情动画等。,22,数字电视基础,H.264 1999年开始制定，2004年年底发布。 采用了许多不同于以往标准的先进技术，在相同的码率下能够获得更高的图像质量： 在相同的SNR下，平均码流H.264比MPEG-4降低41%，比MPEG-2降低67%（一套SDTV/6Mbps降低为1.98Mbps)。 引入了面向IP包的编码机制，有利于网络中的分组传输，支持网络

11、中视频的流媒体传输；具有较强的抗误码特性，可适应丢包率高、干扰严重的无线信道中的视频传输；,23,数字电视基础,基于数字音视频编解码技术标准AVS: 全面实现了数字视频广播所需的功能，在编码效率上比传统的MPEG-2提高了2到3倍，在计算资源的消耗上降低了30%到50%。 AVS的全称是中国数字音视频编解码技术标准工作组，成立的初衷是为了研发国产的音视频标准。 最近几年来，国内的DVD等音视频行业饱受国外企业索取专利费的困扰，3C联盟、6C联盟等动辄要求每台DVD交几每元的专利费，甚至有日本企业向中国彩电厂商索取专利费。因此，AVS研发成功，将给中国企业摆脱国外专利费的困扰提供了机会。,24,

12、1.4、信道编码 信道编码是指纠错编码，是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。 在发送的信号中增加了一部分冗余，来检测和纠正传输中出现的错误：冗余比特和信息比特之间存在着特定的相关性。 个别信息比特在传输过程中遭受损伤，可以利用相关性从未受损的冗余比特中推测出受损比特的值。 信道编码牺牲传输效率来换取可靠性。,数字电视基础,25,数字电视基础,数字电视中的差错控制采用前向纠错FEC方式：接收端能根据接收到的码元自动检出错误和纠正错误。 数字电视的前向纠错包括四个部分：能力扩散、RS编码、交织、卷积编码。 （1）能量扩散 也称为随机化、加扰或扰码。 在数字电视中会出现码流中断的情况，导致调制

13、器发射未经调制的载波信号； 信元码流中可能会出现长串的连0或连1，给恢复定时信息造成困难。,26,数字电视基础,能量扩散的作用： 信号扩散具有伪随机性质，其已调波的频谱将分散开来，从而降低对其他系统的干扰。 连0码或连1码的长度缩短，便于接收端提取比特定时信息。 能量扩散的实现：利用伪随机序列发生器。 （2）RS编码 数字电视中采用（204，188）编码，能纠正8个字节的错误。 属于外码编码，适合于纠正突发错误。,27,数字电视基础,（3）交织 减小信道中错误的相关性，把常突发错误离散成短突发错误或随机错误。 交织深度越大，则离散程度越高：对于（204，188）的RS码，与交织深度I12相结合

14、，则具有最多纠正12896字节的突发错误能力。 I越大，纠错能力越强。 （4）卷积编码 用（n，k，N）表示，n为码长，k为码组中信息码元的个数，每输入k比特，输出n比特，编码效率为Rk/n。 N移位寄存器的段数，也称约束长度。 数字卫星电视采用（2，1，7）卷积码，称为内码编码。,28,数字电视基础,为了简单说明交织的原理，只取交织深度=5为例来说明。,29,数字电视基础,设传送的码流序列为：X=(A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,A13,A14,A15,A16,A17,A18,A19,A20,A21,A22,A23,A24,A25)若用矩阵表示交

15、织器的输入，它是按行写入每行5码元，即：A1 A2 A3 A4 A5A6 A7 A8 A9 A10X1= A11 A12 A13 A14 A15A16 A17 A18 A19 A20A21 A22 A23 A24 A25,30,数字电视基础,发端交织器是码元分组交织器，25个信息码元分为5行5列，按行输入：当A1输入交织器直通至输出到第1行第1列位置；当A2输入交织器5x1=5位延迟后输出，至第2行第2列位置；当A3输入交织器5x2=10位延迟后输出，至第3行第3列位置；当A4输入交织器5x3=15位延迟后输出，至第4行第4列位置；当A5输入交织器5x4=20位延迟后输出，至第5行第5列位置。

16、 经过并行的5个存储器后，有A1 A22 A18 A14 A10A6 A2 A23 A19 A15X2 = A11 A7 A3 A24 A20A16 A12 A8 A4 A25A21 A17 A13 A9 A5,31,数字电视基础,按行读出送入信道的码元序列为：X3 =(A1,A22,A18,A14,A10,A6,A2,A23,A19,A15,A11,A7,A3,A24,A20,A16,A12,A8,A4,A25,A21,A17,A13,A9,A5)这个码元序列在信道中受到两个突发干扰，到达接收端的码元序列为：X4 =(A1,A22,A18,A14,A10,A6,A2,A23,A19,A15,

17、A11,A7,A3,A24,A20,A16,A12,A8,A4,A25,A21,A17,A13,A9,A5)序列中红色码元表示受到突发干扰的码元。在接收端送入去交织器，去交织器结构与发端交织器结构互补，并且同步运行，即并行寄存器自上而下延迟5x4=20,5x3=15, 5x2=10,5x1=5,0（直通）。X4分5行5列，按行输入，用矩阵表示为：,32,数字电视基础,A1 A22 A18 A14 A10A6 A2 A23 A19 A15X5 = A11 A7 A3 A24 A20A16 A12 A8 A4 A25A21 A17 A13 A9 A5去交织器输出为A1 A2 A3 A4 A5A6

18、A7 A8 A9 A10X6 = A11 A12 A13 A14 A15A16 A17 A18 A19 A20A21 A22 A23 A24 A25按行读出并送入信道译码器的码流序列为X7 = (A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9, A10，A11,A12,A13,A14,A15,A16,A17,A18,A19,A20,A21,A22,A23,A24,A25)突发干扰导致的集中差错，经过交织/去交织处理后，转换为随机独立差错。,33,数字电视基础,1.5、调制传输 由于传输失真会导致信号难以恢复，基带信号不适合长距离传输的。为了进行长途传输，必须将数字信号调制到载波上才能进行

19、信道传输。 正交振幅调制（QAM）：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。 键控移相调制（QPSK）：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。编码正交频分调制（COFDM）：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播。 残留边带调制（VSB）：抗多径传播效应好，适合地面广播,34,数字电视基础,幅移键控(ASK)，不同幅度代表“1”和“0”，频率、相位不变。,35,数字电视基础,频移键控(FSK)，不同频率代表“1”和“0”，振幅、相位不变。,36,数字电视基础,1.6 DVB设备接口标准 1.ASI（异步串行接口） 采用270Mbps的固定连接速率，适

20、用于电缆和光缆传输。 在用于电缆传输时，采用BNC连接器。 2.SPI（同步并行口） 用于较短距离的信号连接。 接口连接器采用25针型。 3.SSI（同步串行口） 传输介质可以是电缆或光缆，采用BNC连接器。 使用的速率是传输码流的速率。,37,第二部分 数字电视前端系统,TS切换矩阵,39,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,2.1.1 TS码流的形成,PS 复 用,PES,ES,数据编码器,TS 复 用,40,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,PS码流： 包的长度可变 抗误码能力低 适用于相对误码低的环境，如存储、制作DVD等 TS码流 包的长度固定，188字节

21、抗误码能力较高 可用于相对较差的信道环境，如传输等,41,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,2.1.1 TS码流的结构,42,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,同步字节：0X47 传输错误指示符： “1”表示相关传输流分组中至少有一个不可纠正的错误； 置“1”后除非错误被纠正，否则不会恢复为“0”。 净荷单元起始指示符 ：用来指示传送流分组带有PES分组或PSI数据时的情况。 当传送流分组的有效负载带有PES分组数据的时候，该位具有以下特性：1表明传送流的净荷将以PES分组的第一个字节开始；0表明在传送流的开始不是PES分组。,43,数字电视前端硬件平台 2.1MP

22、EG-2编码器,传送优先级（transport_priority）：1比特指示器。当被置为1时表明相关的分组比其他具有相同PID但此位没有置1的分组有更高的优先级。 包识别符（PID）：13比特字段。指示在传送包净荷内携带的数据类型，属于同一基本码流或打包的基本码流的传送包具有相同的PID；PID值不是随意提供的，它由用户指定。PID值0x0000为节目关联表保留，0x0001为条件访问表保留，0x00020x000F保留，0x1FFF属于空包。,44,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,传送加扰控制：2比特字段，用来指示传送包的净荷是否已经加扰；传送流的包头和调整字段不应该被加扰

23、。当这两个比特为00时，表示没有加扰。 调整字段控制：2比特字段。用于指示传送包的包头后是否跟有调整字段或者净荷。00保留；01表示没有调整字段，仅含有净荷；10表示仅含有调整字段，没有净荷；11表示调整字段后面是净荷。 连续记数器：4比特字段。它随着每一个具有相同PID的传送包而增加，当达到0xf后又回复到0。当传送包的调整控制字段为00或者10，连续记数器就不应该增加。根据记数器的值，我们可以确定接收端是否有传送包丢失或者重复发送。,45,2.1.2编码速率 MPEG-2编码器可由用户选择，把一个频道的电视信号压缩成215Mbps等的数字信号。 压缩为6MB/S和8MB/S的图象与没有压缩

24、的图象基本没有区别，但在压缩为4MB/S以下的快速体育运动图象上，则能看到图象的缺陷。,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,46,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,2.1.3 常用接口 MPEG2编码器除了用于数字电视前端之外，还要与HFC网络、SDH网络或微波系统进行互联，因此MPEG2编码器还应该具备与其相适应的接口。 对于音视频输入接口要不仅能够输入模拟的音视频信号，还要能够输入数字信号。此外还应具备数据接口以适应系统添加一些辅助的数据信息。 为了适应在各种网络中的应用，编码器留有各种不同的输出接口，以便用于和不同标准的系统连接。 TS流的输出接口一般有两类形式

25、，一种是符合DVB标准的接口，包括ASI、SPI、SSI三种接口。,47,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,ASI接口是异步串行接口，利用电缆传输时用BNC接头。SPI接口是同步并行接口，一般用于短距离的信号传输，接口连接器采用25针的D型连接头。SSI接口是同步串行口，采用电缆传输时也是采用BNC接头。 除了以上的DVB标准的三种接口之外，有的编码器还提供E1、E2、DS3三种接口，也是为了用于不同的网络。比如编码器同SDH网络连接时，如果编码器有DS3接口，那么可以直接连接到光机的DS3接口；如果编码器没有DS3接口，那么需要网络适配器把ASI接口输出转换为DS3的接口输出。

26、,48,2.1.4编码器的使用 使用前注意的几点： 一套节目对应一路MPEG-2编码器；有的编码器可能具备多个编码通道。 如果是来自SDH网络的数字信号，那么SDH来的是已经TS流，无需MPEG-2编码器； 信号送入SDH网络时，由于SDH的接收光机端口是DS-3或E3接口，如果编码器没有DS3接口，那么需适配器进行ASI接口与DS3接口的转换；,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,49,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,调整选择MPEG-2编码器的输出速率，一般MPEG-2编码器的编码速率是连续可调的。当然速率越高，图象质量就越好，但是占据带宽也就越多。因此在不影响

27、节目观赏的情况下，可以适当降低压缩码率从而降低节目占用的带宽，增加系统的节目容量。对于标清的电视节目，输出速率一般选择6Mbps左右。 视频输入端口的设置要根据节目源的设备来确定。输出端口要根据复用器来选择相应的接口：ASI接口或者SPI接口； 视频标准的编码有PAL和NTSC两种，一般我们选择PAL制式，这也是一般国产编码器的默认编码模式。,50,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,对于视频参数的设定，例如视频亮度、对比度、饱和度、色度、增益控制等参数在编码器出厂时已经进行了设定，并且该设定一般是最佳的，我们无需进行调整。如果输出效果不理想，或者输入的视频信号不好，我们可以通过调

28、节这些参数使得视频显示效果达到最好。 对于音频参数的设定，一个是音频采样频率，有44.1KHz、48KHz、32KHz三种，可根据实际需要进行设定；第二个是音频码率，一般情况下用系统初时设置的值即可；第三个音频格式有立体声、联合立体声、双声道、单声道四种，可根据自己需要进行选择一种。,51,数字电视前端硬件平台 2.1MPEG-2编码器,最后还要设置TS流PID值，它是包识别符，用来识别码流的性质，比如节目关联表、节目映射表等复用信息表都有不同的PID值，应按照DVB的标准进行设置。 以上参数设置完毕，条件许可的话应该利用码流分析仪对输出码流进行分析，记录TS码流的一些关键参数，查看码流是否符

29、合标准。,52,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,2.2.1概述 我国上星的数字电视节目采用的是QPSK调制方式 ，数字卫星接收机都是QPSK解调 。 有的虽然是接收卫星上的数字节目，但是输出的还是模拟的音视频信号，不是真正的数字接收机。 数字卫星接收机是直接输出TS码流； 还有一种就是既能输出模拟信号，又能输出数字的TS码流。,53,2.2.2 QPSK调制原理,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,54,调制过程： a路比特序列的0、1以1、1表示，I(t)； b路比特序列0、1也以1、1表示，Q(t)； I(t)对载波sinc t进行平衡调制，得到sinct Q(t)对载波c

30、osc t进行平衡调制，得到cosc t 将sinc t与cosc t信号相加，形成QPSK信号 ；,55,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,星座图中星座间的距离越大，信号的抗干扰能力就越强，接收端判决再生时就越不容易出现误码。,56,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,QPSK在一个符号内可传两比特，对相同的带宽，数码率提高了一倍。 实际上,为避免码间干扰，要对波形进行均衡，带宽略有扩展，数码率就提高不了一倍。,QPSK(4QAM)星坐图2(1振幅4相位图),11,01,I轴 同向轴,00,10,=45,=135,=225,=315,Q轴 正交轴,57,数字电视前端硬件平台2.

31、2数字卫星接收机,58,2.2.3节目速率举例 上星的节目采用QPSK调制解调方式，假设采用的基本码率4.42MBPS，以及RS (204，188)、3/4卷积码、QPSK调制方式 。 其中4.42为符号率，也就是码率；由于采用QPSK，所以一个符号需要用2个比特来表示；RS编码为（204，188），表示有效数据为188个字节，有（20418816）个字节用于冗余纠错。卷积码的效率为3/4。 由此可以算出节目的传输速率：4.4223/4188/204 =6.11 Mbps,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,59,2.2.4 SCPC/MCPC SCPC是单路单载波传输方式，每个载波只传

32、输1套广播电视信号，这样一个转发器内同时存在多个载波，其特点是各套节目可在不同地点上星。 MCPC是多路单载波传输方式，每个载波可同时传输多套广播电视信号，特点是1个转发器只有1个载波，频带和功率的利用率较高，多套节目要经复接后在同一地点上星。,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,60,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,2.2.5、设备选型 输入接口：数字卫星高频头输入 输出接口：DVB标准ASI接口 网管接口：RS-232/以太网接口 支持单节目码流(SPTS)或多节目码流(MPTS) 对MPTS码流具有节目选择和过滤功能,61,数字电视前端硬件平台2.2数字卫星接收机,以带宽

33、：29.65MHz为例调制方式 CNR门限 传输速率 QPSK 14.5 4516QAM 22 89 64QAM 28 140 256QAM 34 180,62,数字电视前端硬件平台2.3复用器,2.3.1复用器的作用 复用器在复用的过程中，插入PSI信息和SI信息，重新组合，并且重新分配PID值。用于接收端的解复用和电子节目指南（EPG）。具体功能如下： 对每个输入码流进行检测，包括TS 流同步是否丢失，同伴字节是否错误，TS 流是否连续，PAT、PMT表和PID 值是否正确等。 从输入的MPEG-2 TS 中过滤出基本流ES，提取PSI/SI。 将基本流复用成符合MPEG-2 标准的TS

34、流，同时生成PSI/SI。 如果复用器内置加扰模块，还要插入加扰信息：ECM/EMM。,63,2.3.2、复用器的原理 （1）MPEG-2中的PSI信息 节目特定信息Program Specific Information（PSI）, 使用了四个表来定义码流的结构： 节目关联表（PAT）：描述多路节目的复用信息； 节目映射表（PMT）：描述单路节目的复用信息； 网络信息表（NIT）：描述网络传输的物理信息； 条件访问表（CAT）：描述条件接收系统的信息。,数字电视前端硬件平台2.3复用器,64,2.3.2、复用器的原理 节目关联表 包含了与多路节目复用有关的控制信息： 用于指出TS流中包括哪些

35、节目，每个节目的编号及相应的PMT的位置（PID）；同时还提供网络信息表（NIT）的位置。 PAT丢失，将导致接收端无法解码TS流中的任何节目。 PAT所在的TS包的PID=0。,数字电视前端硬件平台2.3复用器,PAT (PID=0),NIT (PID=16),65,数字电视前端硬件平台2.3复用器,2.3.2、复用器的原理 节目映射表 包含了与单路节目复用有关的控制信息： 指出某一套节目由哪些节目流构成，以及这些流的类型（视频、音频、数据）及位置，即对应的TS包的PID值。 同时给出该节目的节目时钟参考（PCR）字段的位置 PMT所在的TS包都有自己独特的PID。,节目1 PMT,66,数

36、字电视前端硬件平台2.3复用器,2.3.2、复用器的原理 条件接收表（CAT） 给出有关条件接收系统的信息，指定授权管理信息（EMM）所在的TS包的PID值及其它相关参数。 CAT所在的TS包的PID=1。 网络信息表（NIT） 提供与多组传送流、物理网络及网络传输相关的信息，如调谐频率、编码方式、调制方式等参数。 PID由PAT指定。,68,数字电视前端硬件平台2.3复用器,2.3.3、PSI信息的重构 每路TS流都有一个PAT和多个PMT，最后合成的TS流只有一个PAT和与之相对应的多个PMT； 在不同的TS流中可能定义了相同的PID。 因此，在对各路TS流进行复用时，首先必须提取出各个节

37、目中TS包的PID，称为TS包过滤； 然后重新标识PID，再对所有TS流中的PAT和PMT进行分析、整理，生成总的PAT和PMT，作为合成TS流的PSI信息。 最后将TS包交织后输出。,69,2.3.4 PCR时钟的修正 PCR是编码端系统时钟的采样值，一路节目只有一个PCR时间基点与之关联。 在PSI的PMT中，指出了每路节目中带有PCR字段的TS包的PID值：PCR_PID。 PCR的正确传输与否直接关系到解码端系统时钟的恢复，进而影响到音视频的同步回放。 由于每路TS流都有各自的时钟，因此对每路时钟都要进行修正，以消除抖动。 由于存在处理延迟，应在原有PCR值基础上加上该字段在复用器中的

38、等待延迟。,70,数字电视前端硬件平台2.3复用器,2.3.4、解复用,71,2.3.5、业务接口及信号 进入复用器的信号可以是卫星接收机、MPEG2编码器输出的TS流，也可以是来自SDH网络中的信号。 SDH网络的数字电视信号已经是TS流，对应的输出接口为DS3（或E3）接口，其传输速率为45Mbps左右，可以容纳6套节目左右。 如果复用器带有DS3接口，则直接接入即可；如果没有，则需要网络适配器把DS3接口转换为ASI接口。 复用器应该具有PID过虑功能，能够对输入的多路节目信号进行节目选择合过虑；此外还应该有带宽保护功能，如果输入信号的速率超过复用器能够容纳的速率，复用器能够舍弃一些数据

39、包或者丢掉某套节目。,数字电视前端硬件平台2.3复用器,72,复用器除了复用数字电视信号之外，还可以复用器其他的一些数据业务，只要这些数据业务符合DVB标准即可，像因特网业务、多媒体等，需要一个IP网关转换为DVB标准的TS流。 此外，视频点播的节目也可以进入复用器，它是由视频服务器经硬盘播出设备输出的TS流，它进入复用器时也需要进行接口的转换，例如如果是输出接口为DS3(45Mbps)、ATM接口（155Mbps）、高速以太网接口等，都需要网络适配器将接口转换为ASI接口再进入复用器。,73,2.3.6 安装调试 安装调试之前，首先确定复用几套节目，以保证输入的TS流总速率不会超出复用器的输

40、入速率，输出速率不会超出QAM调制器的输入速率限制：先确定卫星接收机和编码器的输出速率，再根据QAM调制器的调制方式和符号率来确定QAM调制器能够传输的总速率，最后根据复用器的输入输出速率技术指标确定复用几套节目。 把卫星接收机或者MPEG2编码器的输出接口（ASI或者SPI）连接到复用器；并用数字码流分析仪测量卫星接收机或者MPEG2编码器输出TS流的速率，并记录TS流关键参数（包同步字节、PSI表格等）。,74,把SDH设备TS流的输出接口连接到网络适配器（可选），然后把网络适配器的ASI接口连接到复用器。并用数字码流分析仪测量SDH输出TS流的速率，并记录TS流关键参数（包同步字节、PS

41、I表格等） 如果系统没有独立加扰器（即复用器自带加扰模块），则把复用器的输出接口连接到QAM调制器；如果系统设有独立加扰器（即复用器没有自带加扰模块），则把复用器的输出接口连接到独立加扰器后再连接到QAM调制器。 设置复用器的TS流输入总码率； 输入方式（ASI接口、SPI接口、DS3等）； 传输包的长度（188或204）。,75,查看输入TS流的结构并选择输出码流的内容。 通过复用器的微处理器可以查看输入TS流的信息（各路输入TS流的码率、PID值、节目编号等）。 输入的TS流是音视频的节目码流时，复用器会显示某路输入码流中所包含的节目号、码率以及其他PSI信息，可以确定传输输入码流的哪一套

42、节目，不传输的节目可以关闭。 为了防止PID的冲突，还可以手工修改TS流的PID值。 如果输入的TS流是数据码流（EPG、数据广播）等时，复用器不会对该码流进行分析，只是列出该码流中的PID值。我们手动选择需要复用的码流的PID值。,76,数字电视前端硬件平台2.3复用器,表格重复间隔,77,数字电视前端硬件平台2.3复用器,2.3. 6、TS码流的检测分析 根据ETR101 290标准，可将数字电视基带错误划分为三个等级，： 第一优先级错误：会引起解码器无法进行解码 ； 第二优先级错误：会损伤已解码的图像，或者造成断续解码 ； 第三优先级错误：指示出编码器、复用器的问题，但不影响解码，对图像

43、质量影响较小 。,78,数字电视前端硬件平台2.3复用器,（1）第一优先级错误 同步错误 连续2个或2个以上的同步字节（0x47)错误，此时应指示同步丢失 ； 正常同步后方可进行其它参数的检测。传输流失去同步，表明传输过程中有一部分数据丢失，将直接影响解码后画面的质量。 严重的同步丢失现象则表明传输中断，同步字节出现错误。,79,数字电视前端硬件平台2.3复用器,同步字节错误 同步字节错误和同步错误的区别在于传输数据包长仍为188字节或204字节，但同步字头的标准值047被其他数字代替 ； 当出现同步字节错误时，同步字头的值为其他数值，表明在传输过程中部分数据出现错误，可能导致接收时出现马赛克

44、，严重时可能导致解码器解不出信号。,80,数字电视前端硬件平台2.3复用器,包识别符PID丢失 检测数据流中各套电视节目的图像/声音数据是否正确。 包识别符PID如果丢失，将导致该套节目无法正确解码。 视频码流或音频码流PID的出现频率不超过5s，原则上，每一个PID可以定义不同的出现频率,81,数字电视前端硬件平台2.3复用器,节目关联表PAT错误 PAT在DVB标准中用于指示当前节目及其在数据流中的位置。 如果PAT丢失，将导致解码器无法搜索到相应的节目包，使得接收端收不到图像。 如果PAT超时，则解码器工作时间延长。 对于PID为0x0000的TS包，有以下情况之一即为PAT错误：包发送

45、间隔超出0.5s；包中不含表标识符0x00；包中的加扰控制段不是00。,82,数字电视前端硬件平台2.3复用器,节目映射表PMT错误 PMT在DVB标准中用于指示该套节目视/音频数据在传输流中的位置。 如果某一套节目的PMT丢失，将导致解码器找不到该套节目视/音频数据，使得接收端收不到图像或声音。 如果PMT传输超时，将影响解码器切换节目时间。,83,数字电视前端硬件平台2.3复用器,连续计数错误 对于每一套节目的视/音频数据包而言，连续计数错误是一个很重要的指标。 传输流包头连续计数不正确，表明当前传输流有丢包、错包、包重叠等现象，将导致解码器不能正确解码，图像出现马赛克等现象。 TS包顺序

46、正确，TS包无丢失，同一TS包不出现两次以上，即无错误。,84,数字电视前端硬件平台2.3复用器,第二优先级错误 TS流传输错误：出现传送错误时，TS包头中的传送误码指示符（设置）为“1”。 PCR错误：相邻PCR之间的时间间隔大于40ms即为PCR重复错误。 显示时间标志PTS错误：PTS重复周期超出700ms即为PTS错误。 CRC错误：关于CAT，PAT，PMT，NIT，EIT，BAT，SDT，和TOT表的CRC检测显示对应于这些表的内容是否出错。,85,数字电视前端硬件平台2.4QAM调制器,2.4.1调制方式的选择 DVB-S中，采用的是QPSK调制解调方式； DVB-C中，采用的是

47、QAM调制解调方式； DVB-T中，采用的是OFDM多载波调制，每个载波再采用QPSK或者QAM调制。,86,数字电视前端硬件平台2.4QAM调制器,QAM调制 正交幅度调制QAM，也称为正交幅移键控：由两路数字基带信号对正交的两个载波调制合成而得到。 一般用m-QAM表示m电平正交调幅，用MQAM表示M状态正交调幅。 通常有2电平正交幅移键控（2-QAM或4QAM），4电平正交幅移键控（4-QAM或16QAM），8电平正交幅移键控（8-QAM或64QAM）等。 电平数m和信号状态M之间的关系是:M=mm。,87,2.4.2调制速率 16QAM调制中，一个符号用4个比特来表示；64QAM调制中

48、，一个符号用6个比特来表示；256QAM调制中，一个符号用8个比特来表示。 64QAM的符号率在8MHz最高可以达到6.89MBps，那么最高数据传输速率为6.89641.34Mbps 其中有RS编码，去掉冗余，有效传输数据速率为41.34（188/204）38.1MBps。,数字电视前端硬件平台2.4QAM调制器,88,调制方式 CNR门限 传输速率64QAM 25.5 38.4 128QAM 29.5 43256QAM 33.5 49,8MHz带宽可传输的码率和节目数量,视频压缩标准 MPEG-2压缩码率(Mb/s) 8 6 5 4 64QAM最多节目数 4 6 7 8 128QAM最多节目数 5 7 8 10 256QAM最多节目数 6 8 9 12,89,数字电视前端硬件平台2.4QAM调制器,2.4.2 安装调试 首先把复用器/独立加扰器的输出接口连接到QAM调制器的输入接口，或者把来自网络适配器的ASI输出接口连接到QAM调制器的输入接口。 对输入的TS码流进行检测： QAM调制器如果有输入码流检测功能，则需记录输入TS码流的数据速率，如果超出了当前调制的最大码率，则需设置更大的符号率或高阶的调制方式，或者降低输入码率的速率。 QAM调制器如果没有检测功能，则需用码流分析仪进行检测。,