1、第8章 有线数字电视的接收技术 第8章 有线数字电视的接收技术 8.1 模拟有线电视接收终端模拟有线电视接收终端 8.2 有线数字电视接收终端设备有线数字电视接收终端设备 8.3 有线数字电视接收机顶盒技术有线数字电视接收机顶盒技术 8.4 各公司有线数字电视机顶盒的介绍各公司有线数字电视机顶盒的介绍 第8章 有线数字电视的接收技术 8.1 模拟有线电视接收终端模拟有线电视接收终端 8.1.1 模拟有线电视终端的特殊性模拟有线电视终端的特殊性从本质上讲，现行的模拟有线电视系统使用的终端接收机就是彩色电视机，在系统中可称为解调设备。这些彩色电视机基本上分为两类：一类是不具有CATV功能的普通彩色
2、电视机；另一类是具有CATV功能的新型彩色电视机，目前这类彩色电视机是主流。模拟有线电视终端的特殊性要回答的是：如何利用普通彩色电视接收有线电视信号，以及为了保证在接收有线电视信号时能得到满意的图像和伴音效果，应该采取怎样的对策。第8章 有线数字电视的接收技术 8.1.2 采用普通彩电接收邻频采用普通彩电接收邻频CATV信号存在的问题和解决方法信号存在的问题和解决方法有线电视的邻频传输与无线广播电视的隔频传输在整体上完全不同。无线电视隔频传输方式对边带及带外信号的抑制要求不很高，设备易制作，接收机也易于适应；有线电视信号是邻频传输，所以有线电视台在接收到当地无线电视台的信号后，必须靠前端频道处
3、理器和调制器对信号进行必要的处理，把射频解调至中频，再进行信号的整形，利用声表面波滤波器来提高边带及带外信号抑制的能力，并通过调整图像信号电平的大小来改变A/V比，消除伴音信号对邻频道信号的干扰，使无线信号达到能进行邻频传输的要求。如果不进行上述的邻频处理，直接用无线电视信号进行邻频广播，那么串入用户接收机的干扰信号会使用户电视机上的画面在观看某个频道节目时，背景有另一频道的图像在走动，以及伴音对图像信号的干扰。因此，目前的无线电视不可能进行邻频传输。第8章 有线数字电视的接收技术 1.选择性差 我国彩色电视的选择性标准值及实测值如表 8-1 所示。表 8-1 彩色电视接收机的选择性标准值及实
4、测值 频率/MHz (以 fv为基准)衰减值/dB 实际衰减值/dB-1.5 -1.5 以下-35 -30-40 以下 -35 以下+8 +8 以下-40 -30-45 以下 -40 以下 第8章 有线数字电视的接收技术 2.本振频率的稳定性要求高本振频率的稳定性要求高要实现邻频接收，电视接收机的高频调谐器本振频率漂移必须小，否则，电视机的选择通道不会正好落在系统的频道上，而会跨在两个频道之间，造成相互干扰。彩色电视机一般都有自动频率控制(AFC)功能，可使高频调谐器准确调谐于接收频道上，自然频移一般在100 kHz以内，基本上可以满足有线电视邻频的要求。对一些不具有AFC功能的老式彩色电视机
5、就难以满足要求，经常会出现跑台等现象，不能适应邻频接收。第8章 有线数字电视的接收技术 3.图像质量图像质量虽然无线电视的频率配置有很多可用的频道，即在VHF频段有12个频道，在UHF频段有56个频道，但对某一个地区而言，实际传送时为避免镜像干扰、本振干扰和邻频干扰等，而选用隔频传输方式，即在VHF频段要间隔一个频道，在UHF频段至少要间隔6个频道。这样，对电视机因非线性所产生的交调成分也较少，因此对接收机的技术要求不很高。但有线电视系统频道容量大，一个450 MHz系统可实实在在地送进47套电视节目，550 MHz系统可送进59套电视节目。当这么多的频道同时进入电视接收机的输入端时，由接收机
6、本身带来的交互调产物就会增大，使图像质量下降。第8章 有线数字电视的接收技术 4.频道配置频道配置有线电视的频道配置与无线电视的频道配置不同。普通彩色电视机只能接收VHF频段，即频谱图中的、波段的信号，而对A1、A2和B波段的增补频道信号，大部分彩色电视机不能全部正常接收。第8章 有线数字电视的接收技术 5.付费收视付费收视有线电视因其容量大、传输信号质量高及具有双向传输的功能，势必要对专业频道采用加解扰技术，因此，普通彩色电视机就无法收看，难以实现付费收视的要求。既然存在上述问题，那么是不是就要废弃普通电视机而采用有线电视专用的彩色电视机呢？显然，这对一般家庭用户来说是不可取的方案。普通彩色
7、电视机不是按邻频接收设计的，严格地讲，将其直接用于邻频接收是不适用的。但如果把A/V比由-10 dB调至-17 dB，降低伴音信号的幅度，且在电视机内将整个频带内幅频特性严格控制在一定限度内，使其满足有线电视系统标准，即相领频道载波电平差小于3 dB，这样人眼基本上分辨不出来领频产生的串像干扰。第8章 有线数字电视的接收技术 一般电视机的输入电路带宽为8 MHz，上、下邻频道图像与声音载波相对于本频道图像载波处衰减为40 dB，其中，下邻频道图像载频和上邻频道伴音载频与本振频道图像载波相距较远，人眼对40 dB衰减后产生的串像以及对图像的干扰基本上难以分辨。经过实践证明，只要有线电视系统前端、
8、干线和分配设备的指标能满足邻频传输的技术条件要求，无论是VHF频段，还是UHF频段，大多数用户使用的具有AFC功能的普通电调谐高频头、中频放大采用高指标选择性的声表面波滤波器(对邻频抑制度大于40 dB)和同步检波器的彩色电视机，直观收看效果基本上可达4级以上。第8章 有线数字电视的接收技术 8.1.3 采用普通彩电接收采用普通彩电接收CATV增补频道存在的问题和解决方法增补频道存在的问题和解决方法CATV增补频道Z7Z1是从VHF波段的DS6频道开始向低频率方向排列的，Z8Z16是从VHF波段的DS12频道向高频率方向排列的，Z35Z17则是从UHF频段的DS13频道向低频率方向排列的，它们
9、都与标准频道连续。普通彩色电视机上使用的高频调谐器都是分段连续可调的电调谐方式，通过对输入回路和调谐电路的分析得出：如用普通彩色电视机直接接收有线电视台的节目，可以满意地收到至少78个增补频道；如能对高频调谐器做简单的改动，如调整滤波器的截止频率和扩展调谐电压范围等，就可以扩展电视机调谐器的接收频段范围，使其能直接接收大部分的增补频道。机上变换器是针对普通彩色电视机对相当一部分增补频道不能接收的问题而设计的，它能把增补频道的节目转换到普通彩色电视机可以收看的标准频道上，而用户的电视机无需做任何改动，只需将电视机固定调谐在某个标准频道上，通过机上变换器完成节目的接收。第8章 有线数字电视的接收技
10、术 机上变换器能覆盖有线电视网包括增补频道在内的47个或59个频道(450 MHz或550 MHz的CATV系统)。机上变换器通常串接在有线电视系统输出口和电视机输入端之间，如图8-1所示。机上变换器输入端用高频电缆与有线电视网用户端口相连接，输出端接到电视机的天线输入端。利用机上变换器的调谐可准确地调谐到任一有线电视频道，并经机上变换器内的调制器变换到任一固定的标准频道上输出。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-1 机上变换器的连接 第8章 有线数字电视的接收技术 8.1.4 采用具有接收采用具有接收CATV功能的新型接收终端功能的新型接收终端正确的有线电视终端接收方法中，最便捷的方法之一
11、是采用具有接收CATV功能的新型彩色电视机。数码彩电正是这一要求的体现。随着CATV系统的日益发展，对电视机提出了应具有与有线电视系统兼容功能的要求，即要求电视机内的高频调谐器除能正常选择标准广播频道的电视信号外，还能选择接收每隔8 MHz间隔设置的增补频道信号。因此，要求调谐器与图像中频电路和天线端匹配；中频抑制、交扰调制干扰和镜像频率干扰抑制能力要强；第8章 有线数字电视的接收技术 本振对外辐射要小及选台要方便等。自1997年以后生产的大、中屏幕彩色电视机大都具有与CATV兼容的功能。近些年推出的高清晰度数字/模拟兼容电视机也是其中的一种，这种机器充分考虑用户今后的利益，可接收目前的模拟电
12、视信号。该机型的地面广播接收器、CATV接收器、模拟卫星电视接收器等由于采用了数字处理技术，使电视信号更加细腻逼真；而且该类电视机保留了数字高清晰度电机(数字HDTV)的信号接口，当发射数字电视信号后，可通过外接装置接收高清晰度电视节目。这样可使用户的电视机在模拟至数字的过渡期中得到合理应用。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-2 典型的数模兼容电视接收系统方框图 第8章 有线数字电视的接收技术 在图8-4中，这种彩电前端为各种信源接收器，它可以是模拟的，也可以是数字的(如DVB-T、DVB-C、DVB-S、DVD等)，数字的各种接收器可称为机顶盒。各种接收器输出的是视音频信号，经过AV转接
13、插座箱，输出全电视信号FBAS，也可输出Y/C信号或RGB信号。除前端外，整机电路主要分为四部分：一是视频数字处理；二是音频数字处理；三是同步及偏转信号数字处理；四是中央控制器控制信号输出，这里采用I2C总线控制方式。这种数码彩电本质上只能接收模拟信号，只是在中频以后采用了数字化处理技术，这样做大大提高了电视机的各种指标和质量，但它不是真正意义上的数字电视。第8章 有线数字电视的接收技术 8.2 有线数字电视接收终端设备有线数字电视接收终端设备 8.2.1 采用多媒体计算机接收有线数字电视信号的方式采用多媒体计算机接收有线数字电视信号的方式数字电视接收卡(PC-DTV)是基于MPEG-2和DV
14、B标准的计算机PCI插卡，将其安装到PC上之后，通过I2C总线的控制进行解调、解复用，如接收到数据广播文件，就将数据文件存储在硬盘上；如接收到数字视频信号，经处理后将视频信号送至显示卡，将音频信号送至声卡。这样，人们就可以通过计算机接收卫星和有线电视网(CATV)发送的数字信息，欣赏到精彩的数字电视节目和Internet信息。PC-DTV卡为接收数字电视节目、数据广播和VOD点播提供了基于PC的软解码形式。其组成框图如图8-3所示。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-3 电视接收卡组成框图 第8章 有线数字电视的接收技术 深圳同洲电子股份有限公司研制的数字电视接收卡(有线多媒体接收卡又称有线
15、新视通)采用硬件逻辑电路设计，既能解复用IP数据，又能接收TS流数据，并通过软件解码还原出音频信号。它以计算机为终端，将互联网、有线数字电视和计算机等领域的技术优势和功能集于一体，实现了IP电视、电子报刊、远程教育、新闻总汇、视频点播等多媒体数据广播功能。第8章 有线数字电视的接收技术 8.2.2 采用有线数字电视接收机接收有线数字信号的方式采用有线数字电视接收机接收有线数字信号的方式目前采用单芯片处理器的数字有线电视接收机产品已经进入消费市场，如CDVBC3000VS数字CATV接收机，它完全符合DVB-C标准，采用富士通强大的单芯片处理器MB87L2250，可以处理非加密和以“Viacce
16、ss Conditional Access”方式加密的数字节目，带两个SCART接口。第8章 有线数字电视的接收技术 该数字CATV接收机产品的特点是：支持Viaccess条件接收；完全符合DVB-C/MPEG-2标准；QAM调解，符号速率为27 Mb/s；全兼容通用高频头，48.5860 MHz；高保真立体声输出；800个可编辑的电视节目和200个可编辑的广播节目；1个RS-232C通信接口，1个用于条件接收的智能读卡器，2个SCART接口(TV-SCART和VCR-SCART)；第8章 有线数字电视的接收技术 支持S-VHS视频输出；SCPC、MCPC波段兼容；NTSC/PAL自动识别；支
17、持RS-32接口升级以及远程升级软件；多语言OSD；全功能红外遥控。第8章 有线数字电视的接收技术 表 8-2 CDVBC3000VS 数字 CATV 接收机的技术参数 名 称 技 术 参 数 输入频率/MHz 48.5860 输入阻抗/75 高频头 输入信号电平/dBmV-20+20 微处理器型号 Fujitsu MP87L2250 处理速率/(Mb/s)54 程序内存/MB 1(512 Kb 16)程序内存SDRAM/MB 2(1 Mb 16)微处理器和内存 解码内存SDRAM/MB 2(1 Mb 16)调制方式 QAM16、QAM32、QAM64、QAM128、AM256 符号率/(Mb
18、/s)27 前端解调器 遵循标准 DVB-C EN 300 429 解复用标准 ISO/IEC 13818-1 传输流解复用器 输入最大码流/(Mb/s)60(串行)/7.5(并行)第8章 有线数字电视的接收技术 续表 名 称 技 术 参 数 视频解码 ISO/IEC 13818-2 MPML 视频格式 43，169 视频解码参数 分辨率 多达 720 576 样点 音频解码参数 音频解码 ISO/IEC 13818-3 LAYER&输出方式 左/左，右/右，左/右 采样频率/kHz 32，44.1，48 视频去重 CCIR REC.405-1，625 LINES 视频带宽/MHz 5.5 视
19、频输出阻抗/75 AV 输出的 V 输出 视频输出电平/V 1.0(峰峰值)第8章 有线数字电视的接收技术 音频方式 单声道，左右立体声 音频输出频率范围/Hz 2020 k 音频输出阻抗 低阻 AV 输出的 A 输出 音频输出电平/dBm 0 连接头 DB-9 协议 RS-232 异步 RS-232 接口 波特率/Baud 38400 输入电压/V 86265，50/60(Hz)电源功耗/W 30(最大)操作温度/040 第8章 有线数字电视的接收技术 有线数字电视接收机与普通彩电或数码彩电等接收机终端是完全不同的。有线数字电视机是在一定的硬件基础上更多的侧重于系统的软件控制，由强大的嵌入式
20、CPU、嵌入式操作系统和一些应用软件组成。有线数字电视接收机内置智能化平台，其功能可以不断地扩展和更新。有线数字电视接收机不仅可以观看下行节目，而且可以在不中断电视节目的同时发送上行信息，提供即时服务。有线数字电视接收机可以与互联网对接，供人们浏览互联网信息。它即插即用、设置简单、操作容易，不如使用机顶盒复杂，是真正的数字电视接收机，它是未来发展的方向。而数码接收机本质上只能处理模拟信号，只是在信号处理中使用了一些数字处理技术而已。第8章 有线数字电视的接收技术 8.2.3 采用模拟电视接收机和外接数字机顶盒接收有线数字采用模拟电视接收机和外接数字机顶盒接收有线数字电视信号的方式电视信号的方式
21、模拟电视机+机顶盒是各国目前普遍采用的有线数字电视的接收方式。数字CATV机顶盒是利用有线广播电视网向用户提供综合信息业务的终端设备。从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶盒(STB)。所以，通常把与电视机连接的模拟频道增补器、模拟频道解扰器，将电话线与电视机联系在一起的网络机顶盒，数字卫星的综合接收解码器(IRD)，数字地面机顶盒以及数字CATV机顶盒都统称为机顶盒。第8章 有线数字电视的接收技术 目前有线广播电视网正在向数字化、综合化、宽带化、智能化和多媒体化方向发展，最终将建成宽带综合信息网。网络机顶盒利用电视网络做为传输平台，利用电视机做为显示平台，实现Internet
22、接入功能，因此，可以将其看成是一种非PC类的互联网接入设备。数字卫星机顶盒、数字地面机顶盒与数字CATV机顶盒的基本原理相同，只是信号传输平台不同，数字CATV机顶盒用于全电缆网络或光纤/同轴混合网。第8章 有线数字电视的接收技术 有线电视运营商成功地以丰富的数字CATV节目吸引了数百万计的订户，从而刺激了市场对数字CATV机顶盒的需求。除了接收数字电视节目以外，有线电视运营商和有线电视用户还不断地给机顶盒制造厂商施加压力，促使他们增强对交互性和增值服务功能的开发。视频点播(VOD)、个人视频录制(PVR)和时移(Time Shift)将成为标准的功能配置，而结合了DVD播放和三维游戏功能的高
23、端机顶盒也将遂步进入家庭娱乐的应用。第8章 有线数字电视的接收技术 8.3 有线数字电视接收机顶盒技术有线数字电视接收机顶盒技术8.3.1 有线数字电视机顶盒的功能及分类有线数字电视机顶盒的功能及分类数字电视机顶盒的概念是比较广泛的。从广义上说，凡是与显示器连接的网络终端设备都可以称为机顶盒或称为综合解码接收机(IRD)，它是数字电视的接收设备。机顶盒包含数字解调、信道解码、解复用、条件接收控制和信源解码等数字电视的核心技术，它可以把来自数字电视卫星广播、数字有线电视广播、数字电视地面广播和网络的信号接收下来，通过解调、信道解码、解复用和信源解码转换成三基色信号RGB送给显示器，也可以转换成P
24、AL制信号送给电视机显示，还可以进行数据广播信号的接收和处理。有了机顶盒，还可以通过网络非常方便地根据需要(即使显示设备电视机是模拟的)选择特定时间播放特定的内容，在播放过程中，还可以像操作本地VCD、DVD一样方便地实现快进、快退、暂停、重放等功能。第8章 有线数字电视的接收技术 也正是由于STB(机顶盒)具有转换卫星数字电视信号、地面数字电视信号和有线电视网数字电视信号的功能，用户无需更换电视就可以轻松享受数字化科技带来的高清晰度电视，可以进行数据广播信号的接收和处理，能把互联网数字信号转换成模拟电视机可以接收的信号，实现没有电脑的上网。因此，STB引发的电视革命将再一次改变人们的生活。机
25、顶盒发展至今，经历了从模拟式到数字式，从广播式到交互式的变迁。与以往相比，它的应用已不再局限于简单的收费控制了。新一代数字机顶盒的功能主要体现在以下几个方面。第8章 有线数字电视的接收技术 1.机顶盒是模拟电视向数字电视过渡的桥梁机顶盒是模拟电视向数字电视过渡的桥梁数字电视经过多年的开发与实验，现已制定了相应的标准和规范。与模拟电视相比，数字电视在性能上的优点之一是：实现了信道资源的有效利用。例如，采用模拟卫星方式传送一路节目需要占用一个宽带为36MHz的转发器，同样的转发器如果用来传送数字节目，则可以传送46路电视节目，极大提高了信道的利用率。数字电视节目能实现真正意义上的高清晰度，基本上可
26、以达到演播室水平，即实现严格意义上的高保真传输和接收。由于是数字传送，因此通过纠错等措施，接收端不会出现误差，杜绝了模拟电视在传送过程中的各种干扰。尽管数字电视节目有上述优点，但目前绝大多数用户使用的是模拟电视接收机，是无法直接收看数字电视节目的。因此，这时需要数字机顶盒作为中介，将接收的数字音视频信号解码为模拟信号，再输送到模拟电视机，达到模拟电视收看数字电视节目的目的。所以，机顶盒是模拟电视向数字电视过渡的桥梁。第8章 有线数字电视的接收技术 2.机顶盒是实现交互功能的关键设备机顶盒是实现交互功能的关键设备对于利用CATV网接收数字电视广播的机顶盒而言，充分利用CATV网络的带宽来实现交互
27、功能是其发展的重要方向。数字技术的发展所形成的概念不仅仅使CATV增加了更多的频道，更重要的是数字技术使电视机具有了与计算机和通信系统一样的交互性，这是模拟技术无法做到的。通过上行通道和数字机顶盒，用户坐在家中就能享受到视频点播(VOD)、网上浏览、远程教学和购物、家庭银行、互动教室和交互游戏等服务。机顶盒的交互性将改变人们收看电视的传统习惯。第8章 有线数字电视的接收技术 3.机顶盒是电视接入互联网的重要工具机顶盒是电视接入互联网的重要工具随着互联网的迅速发展，家庭信息化是大势所趋，如能利用十分普及的电子产品(如电视机)上网，势必拉近用户和互联网之间的距离，电视机因具有深入家庭的高普及度和现
28、实功能，成为除PC之外接入互联网的最佳候选。例如Web TV网络机顶盒，用户只需将该机顶盒接到电视机和电话线上并在Web TV网络公司登记注册，就可以漫游因特网，收发电子邮件。到目前为止，它是最好的电视机显示Web的方式。第8章 有线数字电视的接收技术 按照不同的划分方法，数字机顶盒的类别也不尽相同。1)按照应用范围来划分STB按照应用范围来划分，目前市场上的机顶盒可分为接收数字电视的数字电视顶盒，接入通信网、计算机网和广播电视的网络视频(Web TV)机顶盒，以及多媒体(Multimedia)机顶盒三类。第8章 有线数字电视的接收技术(1)数字电视机顶盒。数字电视机顶盒接收从各种传输介质送来
29、的数字电视和各种数据信息，通过解调、解复用、解码和音视频编码(或者通过相应的数据解析模块)将其转换为模拟电视信号，使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目和各种数据信息，图像质量接近500线水平，但无上网功能。根据信号传输介质的不同，数字电视机顶盒分为有线、卫星和地面三种。其中，地面数字机顶盒(DVB-T)用来接收数字地面广播节目；有线数字机顶盒(DVB-C)用来接收数字有线广播节目；卫星数字机顶盒(DVB-S)用来接收数字卫星广播节目。三种机顶盒的硬件结构的主要区别在解调部分。第8章 有线数字电视的接收技术 卫星数字电视机顶盒又称数字综合接收解码器(数字IRD)，简称数字解码器，用来接收数字
30、卫星广播电视节目。该类机顶盒在几年前就已商业化，有专业的IRD，也有家用的IRD。现在所看到的许多卫视节目都是有线电视台通过专业的IRD从卫星接收下来，再通过有线电视送入用户家中。家用的IRD在我国并不普及，但在国外具有较好的市场。该类机顶盒的主要功能是接收数字电视广播，同时也支持数据广播、图文电视等应用。但由于它采用卫星信道传输，因此支持交互式应用比较困难。数字卫星机顶盒基本采用DVB-S标准。第8章 有线数字电视的接收技术 地面数字电视机顶盒的功能与卫星数字电视机顶盒类似，所不同的是传输介质由卫星信道变成了地面广播信道。该类机顶盒所使用频率与有线电视频率相同，但由于这种无线信道的情况比有线
31、电视网络复杂得多，因此它的信号传输与数字有线电视机顶盒也有较大差别。第8章 有线数字电视的接收技术 有线数字电视机顶盒的基本原理与卫星数字电视机顶盒、地面数字电视机顶盒相同，只是信号传输的介质是有线电视广播所采用的全电缆网络和光纤/同轴电缆混合网。但由于有线电视网络有较好的传输质量以及成熟电缆调制解调器技术，使得这类机顶盒可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，如数字电视广播接收、电子节目指南(EPG)、准视频点播(NVOD)、按次会费观看(PPV)、软件在线升及、数据广播、因特网接入、电子邮件、IP电话和视频点播等，被业界广泛看好。第8章 有线数字电视的接收技术(2)网络视频机顶盒。网络视
32、频机顶盒包括网络电视(WebTV)机顶盒与视频点播(VOD)数字机顶盒。网络电视机顶盒是在微软公司“维纳斯计划”和凯思公司“女娲计划”的催化下产生的，其主要功能是使现有模拟电视机用户通过PSTN(公众电视交换网)或双向CATV实现上因特网、收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等。视频点播数字机顶盒是一种基于宽带网的可实现上网和双向视频点播功能的机顶盒，也是目前国内需求量最大，被业界认为发展前景最好的新产品。第8章 有线数字电视的接收技术(3)多媒体机顶盒。多媒体机顶盒是对前两种机顶盒功能的综合，有时也称为综合业务机顶盒或全功能数字机顶盒。它可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，包括收看普通电视
33、节目及数字加密电视节目，点播多媒体节目和信息、电子节目指南(EPG)、收发电子邮件、浏览因特网、网上购物、远程教育等，其应用的条件是双向CATV网。目前，机顶盒技术的发展方向已不仅仅是提供基本音视频业务和数据应用，而是充分利用通信网、计算机网和广播电视网实现交互功能，最终发展成为集解压缩、Web浏览、解密收费和交互控制为一体的数字化终端设备。可以说，机顶盒是模拟电视转向数字电视的过渡阶段的桥梁。第8章 有线数字电视的接收技术 2)按照技术性能来划分STB按照技术性能来划分，数字机顶盒通常分为普及型数字机顶盒、增强型数字机顶盒和交互式数字机顶盒三种。第8章 有线数字电视的接收技术(1)普及型数字
34、机顶盒。普及型数字机顶盒可以有加密或没有加密，主要以接收基本的付费数字电视节目为主，有非常简单的中间件(内置式中间件)。普及型数字机顶盒可满足大多数用户的需求，并且具有良好的性能价格比。其主要功能如下：支持基本的数字音视频和数字音频广播接收。集成有条件接收系统。具有中文电子节目指南(EPG)和二级以上字库。支持软件在线更新功能。支持复合视频(CVBS)输出，具有音频输出处理功能(单声道、立体声和双声道)。第8章 有线数字电视的接收技术(2)增强型数字机顶盒。增强型数字机顶盒是在普及型机顶盒的基础上增加基本中间件软件系统，基本中间件可以实现数字信息浏览、准视频点播、实时股票信息接收等多种应用。增
35、强型数字机顶盒已超越了以观看数字电视为主的需求，增加了多种增值业务，且具有可升级性，价格易被接受，对今后的应用发展、业务开发也没有限制。其主要新增功能如下：第8章 有线数字电视的接收技术 集成基本中间件系统。支持数据广播、实时股票等数据信息接收功能。支持NVOD点播功能。具有多种游戏。具有音频输出处理功能(单声道、立体声和双声道)。具有T/C、复合视频(CVBS)、Y/Cb/Cr输出(可选)功能。具有逐行扫描输出(可选)功能。支持Modem电话拨号回传方式。第8章 有线数字电视的接收技术(3)交互式数字机顶盒。交互式数字机顶盒是在增强型数字机顶盒的基础上，增加了CM、硬盘和支持MPEG-2的媒
36、体流处理器功能，于是它通过周围的网关可以和各用户联网。交互式数字机顶盒集成了符合MHP标准的中间件软件系统，除提供增强型机顶盒的主要功能外，还可以基于MHP提供交互式应用、网页信息浏览等多种增值业务。交互式数字机顶盒的价格比较高，同时在前端也需要更多的开发和投入。比方说，如果使用CM，则对双向网络的改造投入相当大；网上购物时，若要用信用卡在机顶盒上马上结算，则前端就要和银行连接起来；若要在机顶盒上打电话，则前端系统就要和电信的交换机连接起来。不仅如此，还要建立复杂完善的计算机管理控制系统及用户的数据库等。第8章 有线数字电视的接收技术 交互式数字机顶盒的新增功能如下：集成MHP中间件系统。支持
37、交互式应用，如视频点播、互动游戏、网上冲浪等。第8章 有线数字电视的接收技术 8.3.2 有线数字电视机顶盒的硬件结构有线数字电视机顶盒的硬件结构机顶盒的功能取决于其结构与关键技术。为适应日新月异的数字技术的发展，机顶盒也从最初的模拟式机顶盒演变成新一代的数字机顶盒。随着广播电视节目的数字化以及互联网的普及，机顶盒的功能越来越强，其作用从单一的解密收费功能发展成集解压缩、互联网浏览、解密收费、交互控制为一体的数字化装置。由于这一领域可能成为未来10年甚至更长时间内计算机与消费类电子产品的主流，因此，包括IBM、Intel、Philips、ST、Sony、Microsoft等在内的很多大公司都开
38、始进入这一领域，一些国际和地区性组织也纷纷制定了相应的标准和建议。第8章 有线数字电视的接收技术 尽管机顶盒的形式非常多，但有一点是共同的，就是机顶盒的使用受网络带宽制约较大。就目前而言，鉴于宽带局域网技术比较成熟，基于IP宽带的数字机顶盒可以普及。因此，机顶盒设计的一个重要原则是：开放式结构，不排斥现有技术，做到既能与网络有效连接，又具有灵活的可扩充性。它的基本硬件组成必须有数字调谐器、ATM单元、ADSL接口、图像和声音解码器、NTSC/PAL/SecAM编码器、内存接口及扩展接口。可见，机顶盒是一个模块化的结构。一个典型的机顶盒硬件结构如图8-4所示。第8章 有线数字电视的接收技术 图8
39、-4 一般机顶盒的硬件结构及工作流程 第8章 有线数字电视的接收技术 8.3.3 有线数字电视机顶盒的工作原理有线数字电视机顶盒的工作原理如图8-4所示，机顶盒的工作流程或原理可简单描述如下：从网络(同轴电缆)传来的射频信号经A/D转换、QAM解调及前向纠错后，由ATM处理单元进行数据包的解复用，并将数据分为视频流、音频流和数据流。视频流由MPEG-2视频解码器解码后，交给PAL/NTSC/SecAM编码器以得到相应格式的模拟视频信号；在此过程中，可以叠加图形发生器产生的诸如选单之类的图形信号。音频流由MPEG-2解码后，由音频D/A转化为模拟音频信号。数据流传递给CPU，由CPU做相应的处理
40、。例如，CPU可根据数据流中的图形数据来控制图形发生器产生图形；CPU还可以根据用户的选择产生相应的消息数据，经QPSK或QAM调制由上行通道反馈给视频服务器。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-4所示的机顶盒拥有模拟视频通道、数字视频通道和双向控制通道，使其能够支持模拟式广播传输、数字式广播传输和交互功能。按照信号传播介质的不同，机顶盒可分为卫星数字电视机顶盒、有线数字电视机顶盒和接入互联网的Web TV机顶盒。下面我们只对有线数字电视机顶盒进行描述。第8章 有线数字电视的接收技术 8.3.4 从不同角度认识有线数字电视机顶盒从不同角度认识有线数字电视机顶盒1.有线数字电视机顶盒的系统结构
41、图有线数字电视机顶盒的系统结构图目前，有线数字电视机顶盒的应用最多也最为重要。它主要由模拟视音频信号接收、数字视音频信号接收、有线电视用户接入因特网和双向控制信道等部分组成。从系统观点出发，有线电视机顶盒的系统结构如图8-5所示。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-5 有线电视机顶盒的系统结构图 第8章 有线数字电视的接收技术(1)图8-5的中部用来实现数字信号的接收。调谐器完成射频选择转换，QAM解调器从射频信号中解调出MPEG-2传送流。MPEG-2传送流通过解复用器、解扰器和解压缩器输出MPEG-2视音频基本流以及数据。视、音频处理器完成视、音频信号的模拟编码和图形处理功能，视、音频接
42、口分别输出满足不同需要的视、音频信号。(2)图8-5的上部用来实现模拟视、音频信号的接收。调谐器完成射频选择转换，模拟解调器解出视、音频信号。第8章 有线数字电视的接收技术(3)图8-5的下部为电缆调制解调器，可完成数据通信。有线电视用户接入因特网时，必须采用线缆调制解调器，因为有线电视HFC网传输的是模拟RF信号，如果用它来传输数字数据，则需使用Cable Modem。它是一种可以通过有线电视网络进行高速数据接入的装置，其作用是将数据调制在一定的频率范围内，通过有线电视网将信号传输出去，接收方再对这一信号进行解调，还原出数据。第8章 有线数字电视的接收技术 一个典型的Cable Modem通
43、常分别在两个不同的方向上接收和发送数据。在下行方向，数据信号调制在42750 MHz中的某个6 MHz(或8 MHz)带宽电视载波频道上。调制方式有两种QPSK和QAM，这个信号可放在规划的6 MHz(或8 MHz)宽的频道上。在一个双向有线电视网中，上行通道通常设在542 MHz，这意味着上行通道处在漏斗状噪声干扰较多的环境中。因为QPSK抗干扰能力较强，所以上行方向大多采用QPSK调制方式。第8章 有线数字电视的接收技术(4)CPU和交互接口。CPU是完成各种指令和控制的硬件基础，也包括ROM和RAM等。ROM和RAM主要用于信息和应用软件的储存。交互式接口包括通用串行接口USB、高速串行
44、接口1394、以太网接口和视频音频接口等。第8章 有线数字电视的接收技术 2.有线数字电视机顶盒的逻辑结构图有线数字电视机顶盒的逻辑结构图数字电视是一个大系统，从横向来说，它是节目制作和信号处理、传输、接收、显示的端到端的系统。数字CATV机顶盒的逻辑结构如图8-6所示。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-6 数字CATV机顶盒逻辑结构框图 第8章 有线数字电视的接收技术 调谐模块接收射频信号并将其下变频为中频信号，接着转换为数字信号，再送入QAM解调模块进行解调，输出MPEG传输流串行或并行数据。解复用模块接收MPEG传输流，从中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES和音频PES。视频P
45、ES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MEPG视频数据进行解码，然后输入到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。第8章 有线数字电视的接收技术 3.有线数字电视机顶盒的网络结构图有线数字电视机顶盒的网络结构图当前，国内外数字CATV机顶盒的类型十分广泛，各具特色。从电路角度分析，数字CATV机顶盒通常包括以下几部分：数字电视广播接收前端，MPEG解码，视音频和图形处理，电缆调制解调器，CP
46、U及存储器，以及各种接口电路。接口电路提供了丰富的外部接口，包括通用串行接口USB、高速串行接口IEEE1394、以太网接口、RS232、视音频接口等，还可以通过HFC网与因特网联系。为了进一步认识机顶盒，还可从网络结构的角度将数字CATV机顶盒系统概括为如下四个主要单元(见图8-7)。第8章 有线数字电视的接收技术 图8-7 数字CATV机顶盒网络结构 第8章 有线数字电视的接收技术 1)网络接口单元网络接口单元主要完成信号的接收、变频和解调。它主要包括CATV、TUNER(调谐器)、QAM解调芯片、一级A/D转换及声表面滤波器等相关组件。调谐器可选的种类很多，如ALPS公司的TDBE1、T
47、DBE2，MITSUMI公司的CATV19。调谐器由高放、MOPLL(锁相环混频器)、QAM解调和信道解码器三部分组成。它可将射频信号下变频到一个固定的中频上，从而使配套器件能够准确采样。第8章 有线数字电视的接收技术 A/D转换器件是通用的，在市场上很多，但是其采样率必须满足具体的要求，例如ST公司的STV0197就推荐采用10 bit、40 MGz采样率的HI5746或ADC9050。也有些器件将A/D部分集成在QAM器件中(例如LSILOGIC的L94768、L9A5004 QAM解调芯片)，这种方式是比较好的，因为A/D转换部分往往是指标很难调的部分，放在电路板上远不如集成在芯片中稳定
48、，且成本也降低了很多。对于QAM解调芯片，许多大公司都有各自成型的产品，国内推广较多的主要就是上述两家公司的芯片，这两家公司都有一整套DVB-C机顶盒的参考设计，其中包括QAM解调的芯片。第8章 有线数字电视的接收技术 2)系统控制单元系统控制单元即系统模块，它含有CPU、存储器接口、解扰模块、同步/异步总线控制、智能卡接口、图文接口等，可同时实现解复用功能。该单元主要完成以下功能：CPU：用于系统控制及机顶盒与外界的通信控制。解复用：其功能的实现，有些系统是用软件来完成的，这种方式对CPU的资源占用较大，系统灵活性不好；有些使用固定的硬件解复用，占用CPU的资源较少，仅仅用CPU来识别MPE
49、G的各种表(如PAT、PMT、NIT、CAT、CDT等)并设置寄存器而已，这种方式系统灵活性较大，解复用后，生成MPEG的PES流传给专用的解码芯片。第8章 有线数字电视的接收技术 解扰：这部分电路的数字处理运算量较大，几乎所有DVB专用的解复用芯片都将解扰的硬件模块集成进去。此模块控制相应的一块内存，一旦解复用时发现了加扰的MPEG数据包，则使用DMA方式将数据包传入解扰模块对应的内存中去，解扰后再传回来，继续以后的解码过程。这个过程所要占用的系统资源较多，而且时间上也很紧张，所以，针对有加密系统的机顶盒，其软件往往要经过优化。不同的CA系统有不同的加扰方式，一般的DVB专用的解复用芯片中的
50、解扰模块都是针对DVB的通用解扰算法的，也有的将一些专用CA系统的解扰算法集成进去。第8章 有线数字电视的接收技术 MPEG解码：对MPEG-2码流进行音视频解码，需要有自己相应的外部存储器(如SDRAM)来完成运算。它的重要性不言而喻，其算法决定了整个系统的运行速度。有代表性的MPEG解码芯片有ST公司的STI3520，LSI公司的L64005，IBM公司的MPEGCD1和MEC公司的HPD61020等。第8章 有线数字电视的接收技术 3)模拟编码单元模拟编码单元包括一级D/A转换器、音视频放大器等相关电路，用于音视频的输出。它可将解码芯片输出的数字音频信号进行D/A转换，输出模拟声；同时将
