1、第4章 有线数字电视的节目平台技术 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.1 有线数字电视系统中数字电视平台的介绍有线数字电视系统中数字电视平台的介绍 4.2 基于国家标准的有线数字电视系统的组成基于国家标准的有线数字电视系统的组成 4.3 有线数字电视节目平台的码流复用技术有线数字电视节目平台的码流复用技术 4.4 有线数字电视系统中的信道编码技术有线数字电视系统中的信道编码技术 4.5 有线数字电视系统节目平台的主要设备和功能有线数字电视系统节目平台的主要设备和功能 4.6 有线数字电视系统节目平台实例介绍有线数字电视系统节目平台实例介绍 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.1 有线
2、数字电视系统中数字电视平台的介绍有线数字电视系统中数字电视平台的介绍为了发展我国有线数字电视产业，国家广电总局提出了建立数字电视新体系标准的要求，同时明确指出，这个新体系主要由节目平台、传输平台、服务平台、监管平台等组成。有线数字电视新体系四个平台的关系如图4-1所示。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-1 有线数字电视新体系四个平台的关系图 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.1.1 有线数字电视系统中四个技术平台的定位有线数字电视系统中四个技术平台的定位1.节目平台节目平台有线数字电视节目平台的主要任务是在提供基本电视节目的同时，提供某些付费标准清晰度电视节目、高清晰度电视节目、
3、交互电视节目和数据业务以及数字广播节目等，它将各个节目频道集成，并加入相应的节目信息等，经加密后，送入传输平台。节目平台分中央节目平台和省级(自治区、直辖市)节目平台两级。中央节目平台由中央播出机构建立，组织集成播出中央数字广播电视节目、中央付费广播电视节目、数字电影节目，并获准向全国传输省级付费广播电视节目以及其他广播影视新业务等，面向全国范围播出。省级节目平台由省级播出机构建立，集成播出本省数字广播电视节目、付费广播电视节目以及其他广播影视新业务等，面向本省范围播出。第4章 有线数字电视的节目平台技术 2.传输平台传输平台节目传输平台的主要任务是根据节目平台的业务委托调度线路，将节目送到预
4、定地点；负责互联网上视/音频服务、宽带业务/数据业务等增值业务的开发。传输平台的有线数字电视传输系统可分为国家干线网和省级干线网两级，分别由中央和省级网络公司建立。中央和省级网络主要承担节目平台的上行信号和下行信号的传输任务，通常采取由国家干线网联合各省级干线网的联运方式将中央节目平台的节目传送到全国各地。第4章 有线数字电视的节目平台技术 3.服务平台服务平台服务平台的主要任务是直接面向最终用户提供接入服务。例如：在有线数字电视分配网前端将各节目平台的数字节目与本地节目集成在一起，根据各节目业务信息SI，生成完整的业务信息和电子节目单，经过本地加密后送入分配网；按照订购单给用户机顶盒授权开通
5、节目，向节目平台和监督平台提供相关用户的管理信息；负责本地网的技术维护、服务用户、管理用户、发展用户、开拓市场等。服务平台是由拥有一定规模及用户数量的有线电视分配网的省和地(市)网络公司(中心)建立的，它集成了中央和省台节目平台的数字电视节目、卫星电视节目、本地节目，经过本地加密后送入有线电视分配网，由授权用户在接收端通过数字机顶盒接收。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.监管平台监管平台监管平台用于协调和监管数字电视运营秩序。其主要任务是从服务平台获取用户管理数据、IC卡数据、节目订购数据，从银行获取结算数据，为参与数字电视运营的各方提供相关用户管理信息；监督数字电视码流的规范性和合法性
6、，服务平台SMS与监督平台接口的规范性，监管各平台的运营范围。监管平台分中央监管中心和省级监管分中心两级，如有线数字电视，它是由广电总局监测中心负责在全国电视监测网的基础上建立中央监管中心，省级监管分中心负责监管辖区内数字电视运行情况，统计数据并上报中央监管中心。中央监管中心由监测中心负责维护运行，省级监管分中心由省级广播电视行政主管部门负责维护运行。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.1.2 有线数字电视各平台的技术要求有线数字电视各平台的技术要求1.节目平台的技术要求节目平台的技术要求节目平台必须具备集成播出数字电视节目所需的各项基本技术条件，需要时，可以建立条件接收系统和用户管理系统
7、。如有线数字电视，需将播出的多套数字电视节目复用成38 Mb/s的传输流，也可以把其他系统送来的数字声音广播节目、数字电视节目、数字电影节目的传输流加入必要的传输加密信息一起复用成38 Mb/s的传输流，送入传输平台，每个38 Mb/s的传输流复用的节目套数不超过6套。第4章 有线数字电视的节目平台技术 2.传输平台的技术要求传输平台的技术要求传输平台的主要任务是透明传输节目平台的码流，经过适配器生成符合ITU-T G.703标准的45 Mb/s信号，再通过同步数字系列SDH传输系统传送到服务平台。第4章 有线数字电视的节目平台技术 3.服务平台的技术要求服务平台的技术要求目前，服务平台如是有
8、线数字电视，则要承担本地有线电视网络向数字化过渡的任务，要按照我国有线电视向数字化过渡时间表，尽量采取整体平移方式，大力普及机顶盒，有计划、分区分片地将本地的用户转化为数字用户。服务平台提供的基本业务要保证60套左右的节目频道数量，即除将有线网中原有的模拟节目全部转换成数字信号外，还要将现有的公共节目(包括中央、省级卫星电视节目，以及本省、本地节目)全部转换成数字信号作为基本业务提供给用户，并提供电子节目指南服务。在此基础上，根据用户订购需求提供相应的付费节目、增值业务等接入服务。第4章 有线数字电视的节目平台技术 服务平台必须具备一定规模的分配网和运营数字电视基本业务所需的技术系统和设备，并
9、建立用户管理系统、客户服务中心和机顶盒推广、技术维护体系，以及依托银行建立的收费、结算、分账体系等，有条件的可以增加交互应用播出及控制系统。服务平台将节目平台送来的数字电视节目传输流或卫星节目通过QPSK解调、解密产生的数字电视节目传输流，以及对当地模拟的音/视频节目按照ISO/IEC13818的标准进行压缩编码产生的数字电视节目传输流，按一个模拟电视频道上传输48路数字电视节目进行复用，插入必要的节目特定信息PSI和业务信息SI，经过加密，调制(一般采用64QAM)变换为RF信号，送入有线电视网络，授权用户端的机顶盒接收，并可以在机顶盒显示自己的电子节目指南EPG。服务平台内部使用的专有数据
10、，不能影响对节目平台业务的正常接收。服务平台对节目平台送来的数字电视节目传输流，应该按照总局颁布的有关规范采用解密或不解密模式。第4章 有线数字电视的节目平台技术 必须采用经总局入网认证的CA系统，若采用国外CA系统的，则必须与国内CA系统进行同密播出。CA系统必须并只能与监管平台监管下的用户管理系统数据库互连，用户管理系统数据库必须向监管平台提供有关信息。服务平台在某种意义上说就是本地前端系统。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.监管平台的技术要求监管平台的技术要求监管平台由一个中央监管中心、各省(自治区、直辖市)监管分中心以及设在服务平台的监管前端和信息采集终端组成。监管平台利用全国有
11、线广播电视监测网的已有资源，增加设备，扩展功能。中央监管中心搭建在总局有线广播电视监测中心，指导和管理监管分中心的业务，接收分中心上报的数据，必要时直接从监管前端获取 SMS数据、银行数据、SI数据和播出的图像，为节目平台和服务平台提供服务，向主管部门定期报告数字电视新体系的运行状况。监管分中心搭建在各省(自治区、直辖市)有线广播电视监测分中心，维护管理辖区内监管前端和数据采集终端设备，获取SMS数据、银行数据、SI数据和播出的图像等，进行统计并向中央监管中心上报。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.2 基于国家标准的有线数字电视系统的组成基于国家标准的有线数字电视系统的组成有线数字电视系
12、统包括两个部分：CATV前端和CATV综合解码接收机(IRD，也称机顶盒)，如图4-2所示。为了使各种传输方式尽可能兼容，除通道调制外，大部分处理电路均与卫星数字电视广播信道编码和调制标准相同，即有相同的帧结构，相同的伪随机序列扰码，相同的RS纠错，相同的卷积交织。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-2 数字CATV系统组成框图 第4章 有线数字电视的节目平台技术 图中各部分的作用如下：基带接口与同步：该单元能使数据结构与信号格式相适配，信号帧结构应与含同步字节的MPEG-2传送层一致。反转与随机化：该单元根据MPEG-2帧结构将SYNC1(同步信号)字节进行反转，同时为实现频谱成形，对
13、数据流进行随机化处理。RS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。同样，对同步字节本身也使用这种编码。卷积交织器：该单元完成一个深度I=12字节的误码保护包的卷积交织，同步字节的周期保持不变。第4章 有线数字电视的节目平台技术 字节到符号变换：该单元将交织器产生的字节变换为m比特的QAM符号。差分编码：该单元对每个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。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。QAM调制与物理接口：该单元对信
14、号进行QAM调制，随后将QAM已调信号通过IP或RF接口送至射频信道。有线数字电视接收系统则通过与上述相反的过程完成信号的逆处理，从而获得基带信号。第4章 有线数字电视的节目平台技术 从图4-2所示的数字CATV系统组成框图可以看出：(1)系统采用了MPEG-2标准压缩视/音频信号及数据格式作为信号源。(2)QAM调制方式并以8 MHz为一区间，在8 MHz内置一载波。(3)在8 MHz内可传输大约6套电视节目，这6套节目的数字信号以时分复用方式组成一个TS流，然后进行QAM调制。(4)多个QAM调制信号进行频分复用(混合)后送至有线电视网络(HFC网)，最后送至用户机顶盒。第4章 有线数字电
15、视的节目平台技术(5)机顶盒首先进行选频(调谐)，选出所需要节目的QAM信号，经QAM解调后形成基带信号，这个基带信号由6套节目组成，然后在这6套时分复用的节目中选出所需要的节目。(6)每套节目都有视频、音频信号，多套节目各自形成视频数据包和音频数据包，但它们的数量是不等的，多个视频包才对应有一个音频包，因为视频的信息量远远大于音频的信息量。另外，还必须加入控制管理数据，否则无法识别、收录节目。最后将形成的TS流输入到DVB系统进行处理。DVB系统还要加入自己的控制管理数据。第4章 有线数字电视的节目平台技术 从硬件设备观点来看，在有线数字电视系统中以下三个设备是必备的：1.编码器编码器各种数
16、字设备如数码摄像机、数码照相机、演播室设备、卫星接收设备、光盘读出设备等信号源输出的数字或模拟信号均需通过编码器转换成符合MPEG-2的数字压缩信号，同样，上行数字信号源也要进行格式转换。第4章 有线数字电视的节目平台技术 2.复用器复用器复用器的任务是将多路信号复用成单路TS流。TS流净荷中有视频数字信号、音频数字信号，特别重要的是需加入控制管理数据。每个节目数据包的包头内必须有包识别符(PID)，否则无法识别和提取。在多路信号复用时须加入业务信息(数据)，数据也会以数据包的形式进行复用。业务信息提供了各种节目的编号、位置、信号的属性和参数，否则无法从许多信号中提取用户所需的节目信号。这种查
17、寻和提取可借助于电子节目指南(EPG)来完成，因此后面将介绍MPEG-2传输复用包的形成和业务信息这两方面的内容。第4章 有线数字电视的节目平台技术 3.QAM调制器调制器在图4-2中，从“基带接口与同步”直至“QAM调制与物理接口”的各部分都有可能包含在QAM调制器的设备之内，因此，图4-2不是结构的描述而是逻辑链路和原理的框图。需要指出的是，随着技术的进步，上述三个设备的界限已被打破，最新的产品也许只有一个盒子，各种功能都由软件来完成。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.3 有线数字电视节目平台的码流复用技术有线数字电视节目平台的码流复用技术4.3.1 有线数字电视有线数字电视MPEG
18、-2系统复用的作用系统复用的作用数字电视选定MPEG-2标准对信源进行统一的压缩而形成ES流，随后对ES流进行打包形成PES流，再复用为TS和PS流。复用技术分为单节目复用和多节目系统复用，其作用就是将视频、音频和数据的基本码流组合成一个或多个适于存储、传输的码流。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.3.2 有线数字电视有线数字电视MPEG-2系统复用的结构系统复用的结构有线数字电视MPEG-2系统复用的结构如图4-3所示。图4-3 MEPG-2标准的系统复用结构 第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-3所示的MEPG-2标准的系统复用结构中各部分的功能如下：(1)ES：由编码器输出的
19、视/音频码流，称为基本码流。(2)PES：为了使接收端解码器能从码流中分离出视频、音频数据，ES流不能直接进入复用器，而需要经过打包后才能进入复用器，ES经过打包器后，将连续的传输数据按一定长度分段，构成特定长度的一个个单元包。所以，PES称为打包的基本码流。对视频PES，则由编码内容不同的一帧图像组成，因此，视频PES包的大小不固定。音频PES包一般不超过64 KB。传输码流TS流或节目码流PS流都是PES包复用而成的。第4章 有线数字电视的节目平台技术(3)PS：称为节目流，PS流供给单节目使用，如制作DVD碟流等。由于PS包长不固定，一旦其中一个包的同步丢失，解码器难以确定下一个包的同步
20、位置，易造成严重的信息丢失，因此PS只能用于较好的信道环境，典型的应用为光盘制作。(4)TS：称为传输码流，一般在多节目状态下使用。TS用于多节目传输系统，TS包由固定的188 B组成。TS流是数字电视传输中的一个重要概念。(5)数据信息：除了视频信息、音频信息外，还包括数据信息，数据信息亦称业务信息。业务信息包含一些提供识别选择和控制作用的信息，可以帮助解码器自动设置进行解码、提供交互服务、建立电子节目指南(EPG)等。业务信息在MPEG-2中称为节目特定信息(PSI)。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.3.3 有线数字电视系统有线数字电视系统TS流的结构流的结构TS流由前后相接的TS
21、包构成。TS包由固定的188 B组成，每个TS包都由包头部分和净荷部分构成。其中，包头的一个字节用于同步，另三个字节用于业务识别、加扰和控制信息，随后是184字节的MPEG-2数据或附加数据，如图4-4所示。由于TS流中每个TS包的长度是固定的，解码器容易定位找出同步信息，失去同步后不难恢复同步，因此，TS流适合于相对差一些的信息环境，如应用于传输。电视广播是在有噪声和干扰的环境下传输数据的，因此需使用MPEG-2的TS流进行传输。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-4 MPEG-2传输码流的结构 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.3.4 有线电视系统的多节目双层复用有线电视系统的
22、多节目双层复用TS流流数字电视信号经过压缩后，可在一个8 MHz电视频道传输多套数字电视节目，这时，需要进行多路节目的双层复用。首先通过节目复用器将同一个节目的各个基本码流(包括视频、音频和数据)复用在一起，组成单个节目的TS流。再通过系统传输复用器将各个节目的TS流复用在一起，组成多套节目的TS流，然后传输到信道编码器。节目复用有共同的时间基准，而传输复用则各自可以有独立的时间基准。在多节目复用的TS流中还包括了节目专用信息(PSI)，如图4-5所示，图中PMT、PAT和EMM为MPEG-2的PSI信息包。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-5 多节目MPEG-2的TS流 第4章 有线
23、数字电视的节目平台技术 4.3.5 有线数字电视有线数字电视TS流中流中PSI和和SI的信息介绍的信息介绍在TS流中，业务信息PSI具有特殊的重要作用，为了能对一路节目的TS流中所含的各种信息进行标识(如区分视、音频包)，MPEG-2规定，在复合的时候需要插入PSI节目特定信息，它对用户使用起到指导作用，对系统运行起到管理控制作用。有关数字电视广播业务信息可参看有关规范。节目特定信息PSI是由MPEG-2定义的，业务信息SI是由DVB定义的。第4章 有线数字电视的节目平台技术 1.有线电视节目特定信息的内容有线电视节目特定信息的内容(1)节目映射表(PMT)：包含了与单路节目复用有关的控制信息
24、，用于指出某一套节目所含的内容，即节目由哪些流构成，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。第4章 有线数字电视的节目平台技术(2)节目关联表(PAT)：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。若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。(3)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T
25、S包的PID值及其他相关参数。CAT所在的TS包的PID=1。第4章 有线数字电视的节目平台技术(4)网络信息表(NIT)：提供与多组传输流、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。NIT所在的TS包的PID=6。(5)传输流描述表(TSDT)：提供传输流的一些主要参数。(6)专用段(PS)：提供单节目数据。(7)描述符(Descriptor)：提供有关视频流、音频流、语言、层次、时钟、码率等各种信息。第4章 有线数字电视的节目平台技术 2.有线电视业务信息的内容有线电视业务信息的内容(SI)除了在PSI中有定义的上述信息外，DVB还定义了一些其他的SI。SI的主要
26、目的是：根据选择自动利用NIT、PAT、PMT等信息进行频道调谐；选择节目和定位；实现电子节目指南(EPG)；作为API的接口；进行CA控制等。DVB的SI主要内容有下列各表：(1)节目群关联表(BAT)：节目群指一系列相关的节目(可以不在同一传输流中，甚至可以不用同一广播方式)的集合；BAT用来描述节目群的名称、服务组成等。BAT可以方便地进行相关节目或某一类节目的浏览和选择。BAT是形成EPG的重要信息来源。(2)服务描述表(SDT)：用于描述系统中服务的名称、服务提供者、是否有相应的事件描述等方面的信息。第4章 有线数字电视的节目平台技术(3)事件信息表(EIT)：事件是业务信息中的专有
27、名词，指一组有给定起始时间和结束时间、属于同一业务的集合。例如，一场足球比赛的半场，新闻快报和娱乐表演的一部分，均可称为事件。EIT包含事件或节目片断的有关数据，如名称、开始时间、持续时间、运行状态等。(4)运行状态表(RST)：提供某一事件运行或不运行的信息。此外，SI还有时间和日期表(TDT)、时间偏移表(TOT)、填充表(ST)等。PSI的信息基本上都与当前的码流相关，而SI可以包括不在当前码流中的一些服务和事件，允许用户进行更多的选择和了解更多的服务内容。PSI的主要目的在于自动设置和引导接收机有选择地进行解码；SI的主要目的在于调谐、节目选择、实现电子节目指南(EPG)，SI提供除当
28、前信息外的更多服务信息。第4章 有线数字电视的节目平台技术 3.描述符描述符上述各表的内容不是用文字来说明的，而是通过描述符来说明的。描述符分为组件描述符、内容描述符、有线传输系统描述符、地面传输系统描述等。例如节目内容为少儿节目，可以用描述符05表达。描述符有数百种，这些描述符可以分别插入到NIT、BAT、EIT、PMT等表中。综上所述，有线电视系统MPEG-2系统流复用可用图4-6表达。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-6 MPEG-2系统流复用 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.4 有线数字电视系统中的信道编码技术有线数字电视系统中的信道编码技术4.4.1 数据随机化和同步
29、取反技术数据随机化和同步取反技术数据随机化的目的在于打破MPEG-2的TS流包中可能出现的连续长1或长连续0。如果TS流包中出现连续长1或连续长0，将产生两个方面的不利后果：(1)信号在低频段频谱上有大量的能量，不适应信道的传输特性。数据随机化也称能量扩散或数据加扰，其目的是使频谱主要能量段向高频段移动。(2)连续长1或连续长0不利于比特时钟的提取，因为比特时钟的提取是利用传输码流中1或0之间的波形跳变实现的。实现随机化的方法是用一个伪随机信号(PRBS)发生器产生一个伪随机信号PRBS流与输入数据进行逐个比特的异或运算来实现的，随机化不包括同步字节。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-
30、7 随机化与去随机化实现过程的原理框图 第4章 有线数字电视的节目平台技术 随机化周期为8个传输包，共15.03个字节，同步取反的目的是给解扰器提供一个启动信号，使收、发两端PRBS发生器同步同相，两个随机信号完全一致，第一个MPEG包的同步字节逐比特取反(取反码)，以后七个同步字节不取反，如图4-8(b)所示。图4-8是有线数字电视信号的帧结构的形成过程。其中，图4-8(a)是MPEG-2传送复用包；图4-8(b)是随机化后的传输包，同步字节，随机化序列R；图4-8(c)是RS(204，188，T=8)码误保护数据包；图4-8(d)是有线数字电视信号的交织帧，交织深度I=12 B，Sync1
31、表示没有随机化的逐比特反同步字节，Syncn表示没有随机化的同步字节，n=2，3，8。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-8 有线数字电视的帧结构 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.4.2 RS编码技术编码技术在能量扩散随机化处理之后，采用截短的RS(204，188，T=8)编码生成一个误码保护数据包，参见图4-8(c)，RS(204，188，T=8)是由原始的RS(255，239，T=8)截短而得到的。数据包同步字节，不论是未反转的(即47HEX)还是已经逐比特取反转换的(即B8HEX)，都要进行RS编码处理。截短的RS码可以通过在(255，239)编码器输入的信息字节之前加51
32、个全为0字节的方法来实现。在RS编码过程完成后，这些空字节将被去掉。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.4.3 卷积交织卷积交织对误码保护数据包进行深度为I=12的卷积交织处理如图4-9所示，其结构是生成一个交织帧，见图4-8(d)。卷积交织处理深度为I=12。交织帧由相互交迭的误码保护数据包组成，并且界定于已取反的或没有取反的MPEG-2同步字节(借此保持204字节的周期)。交织器由12个分支构成，由输入开关周期性地把输入字节流接入各路输入。每一路是深度为Mj个单元的先入先出(FIFO)移位寄存器(其中M=17=N/I，N=204=误码保护帧长度，I=12=交织深度，j为分支号)。每个F
33、IFO单元大小为一个字节，并且输入与输出的开关应同步。第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-9 卷积交织器与去交织器原理图 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.4.4 字符到符号的映射字符到符号的映射经卷积交织后，要进行字节到符号的准确映射。对于不同级别的QAM调制，映射的符号数不同。在任何情况下，符号Z的最高有效位MSB(第一个字节的第一位)都应取自字节V的最高有效位MSB。相应地，该符号的下一位有效位应取自字节的下一个有效位。2mQAM调制情况下，该处理将k个字节映射到n个符号：8k=nm。用于64QAM的字节到m比特符号的变换如图4-10所示，这里m=6，k=3，n=4。第4章
34、有线数字电视的节目平台技术 图4-10 64QAM调制下的字节到符号变换 第4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-11 字节到符号变换与两位MSB差分编码示例第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.4.5 调制调制系统调制方式采用16QAM、32QAM、64QAM、128QAM或256QAM正交幅度调制。星座图代表了数字CATV系统中传送的信号。数字CATV系统接收机至少应支持64QAM调制。综上所述，有线电视信号只有通过上述几节内容所述的一系列的数字技术处理后，才能进入传输平台被用户接收。因此，在数字电视平台中，这些数字处理技术是有线电视系统技术的核心，是基础，十分重要。第4章 有线数字电
35、视的节目平台技术 4.5 有线数字电视系统节目平台的主要设备和功能有线数字电视系统节目平台的主要设备和功能4.5.1 有线数字电视系统节目平台概况有线数字电视系统节目平台概况有线数字电视系统节目平台(即前端系统)包含的内容比模拟CATV前端更加广泛。数字CATV的前端系统一般由数字卫星接收机、视频服务器、编/解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。数字电视前端系统一般可分为四个主要部分，即信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分，每一部分都有特定的功能，最终组成完整的数字电视前端。目前，占主流地位的有线数字电视系统的前端构成框图如图4-12所示。第
36、4章 有线数字电视的节目平台技术 图4-12 前端系统(DVB-C前端)的构成框图 第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.5.2 有线数字电视系统节目平台的输入部分有线数字电视系统节目平台的输入部分有线数字电视前端的输入部分用来接收来自不同网络的节目，如卫星、开路接收等接入方式，也有的是本地的模拟电视节目经编码压缩以及视频服务器形成的。所以，信号输入端接收设备的种类要比输出端调制设备的种类多，而且接收传输信号的格式和控制方式不相同，应将它们转换为统一的格式送入信号处理部分。第4章 有线数字电视的节目平台技术 有线数字电视前端的输入部分包括以下几方面：1.卫星接收卫星接收采用接收与解码为一体的
37、带有TS传输流输出的数字卫星接收机(IRD)，将数字卫星电视信号接收下来，直接进行QPSK解调并送出TS流。此类设备多为国外设备，如飞利浦、现代、科学亚特兰大等，国产品牌以同洲为主。2.数字开路信号接收机数字开路信号接收机由于通常的DVB-T编码器可在数字高清电视(HDTV)与标准清晰度数字电视(SDTV)之间切换，因此接收机也能作相应的切换。我国DVB-T的标准尚在制定中，此类接收设备还未能商用。第4章 有线数字电视的节目平台技术 3.来自数字式通信干线的传输流来自数字式通信干线的传输流它们可能来自SDH、PDH、ATM等网络传输设备，对这些传输流，主要应注意接口形式的适配。同洲公司生产的I
38、PGW-2000网关就是适用于IP转成DVB的网络适配设备。4.来自本地节目源的来自本地节目源的A/V信号信号对于来自本地节目源的A/V信号，需要进行MPEG-2的编码，如果多节目产生一个传输流，则需要多路复用器。目前国际上较有名的复用器生产厂家有比利时的巴可公司、荷兰的飞利浦、以色列的Scopus等。第4章 有线数字电视的节目平台技术 为提高数字电视信号的质量和可靠性，有线数字电视前端设备的选型非常重要。通常应考虑如下一些问题：在选择地面站卫星接收天线时应注意，所选择的卫星天线一定要满足卫星天线电视接收技术文件中关于天线的要求，要有良好的机械性能，天线口径可根据实际情况具体确定(若条件允许，
39、口径应尽可能大)。高频头要选择本振频率稳定、噪声温度指标值低的产品，如Ku波段噪声温度指标要在0.7 dB以下。根据需要也可选择双极化、双输出的高频头。第4章 有线数字电视的节目平台技术 数字卫星接收应选用带ASI标准的基带数字信号传输接口的综合IRD(符合MPEG-2/DVB标准)数字卫星接收机。这就保证了与各种设备之间以及不同公司的设备之间的相互连接性，如巴可公司的数字卫星接收机。视频服务器主要由存储系统和建立在这之上的各种控制器管理系统组成，其目的是实现压缩媒体数据的存储以及按请求进行媒体信息的检索和传输。视频服务器与传统的数据服务器在很多方面有显著不同，需要解决许多问题，以支持各种功能
40、的实现。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.5.3 有线数字电视系统节目平台的信号处理部分有线数字电视系统节目平台的信号处理部分信号处理部分包括传输码流(TS)的监视、解扰、复用与业务信息(SI)处理等，是数字前端的核心。这部分主要完成的任务是对所有节目进行解扰、截取、复用等处理。业务信息随时更新，以保证引导机顶盒正常地工作，并且所有的应用数据均能正确地插入。在模拟前端中，若要增加一套节目，只需简单地将一台接收机与一个调制器相连接就可以了；在数字前端中，增加一套节目是以虚拟方式进行的，该节目被加到某个复用器中，至于在整个通路中的什么地方加入并不重要，机顶盒会自动地用每个传输流的SI服务信息
41、找到它。另外，信号处理部分的管理必须采用集成的管理系统，在所有的前端处理部分均以ASI(异步串行接口)作为标准接口，这样以后就能容易地增加任何厂商提供的设备，并具有良好的兼容性。第4章 有线数字电视的节目平台技术 信号源所送出的传输码流(TS)在送到QAM调制器前，首先要接受检查。检查的主要内容如下：传输码流(TS)同步是否丢失？同步字节(Sync字节)是否错误？传输码流(TS)是否连续？节目关联表(PAT)是否正确？节目映射表(PMT)是否正确？信息包标志符(PID)是否正确？第4章 有线数字电视的节目平台技术 此外，由于来自DVB-S、DVB-T等节目的PSI和SI服务信息是不同于DVB-
42、C分配系统所需要的PSI(节目特定信息)、SI信息的，因此需要对PSI和SI信息进行提取，插入和修改，重新定义、更新PSI和SI信息时才能确保未来成型节目平台实现预定的计划。由于节目经取舍、复用后形成了新的TS流，因此PAT、PMT等也要更新。第4章 有线数字电视的节目平台技术 传输流解扰器可以是嵌入式的内置解扰，也可以是开放标准的，像DVB的公共界面(CI)或美国的Open Cable标准。在这两种标准中，那些与某种CA系统有关的特定因素都与机顶盒的公用部分无关，而是放在可插/取的PCMPIA卡上。这种TS解扰技术的最大优点是，能很容易改变CA(条件接收)系统，并无须变换完全的解扰设备。如果
43、将这种TS解扰器做成一个带有ASI输入、输出接口的小插件，则可以方便地把它插到前端的任何接收设备中去。第4章 有线数字电视的节目平台技术 在数字前端，备份是必要的。因为在模拟系统中，一个设备仅接一套节目，如一个调制器处理一套节目，而数字电视的设备均工作在传输流这一层，这就涉及到与几套节目的关系；另一个原因是数字系统最终要提供更多的收费服务，如PPV。系统中的故障直接影响到用户的收费，因此系统的备份很有必要。一般在数字电视系统中的备份可按所接收节目的重要性来考虑。重要的部分可以采用1 1自动切换的热备份，其他部位可采用n 1自动切换备份来满足系统的可靠性。这样既满足了系统备份的要求，又节约了系统
44、的投资成本。第4章 有线数字电视的节目平台技术 复用是数字前端中的一个重要组成部分，它将所有接收到的信号以多个ASI传输流的方式加到复用器的输入端，用户所需要的节目与不需要的节目可能是在一个TS传输流里面。首先将所需要的节目从传送流中提取，然后将提取的所有节目建立一个新的TS传输流，再加上附加信息以便引导机顶盒的正常接收和解码。复用处理应该可以重新组织与更新它所取得节目的服务信息(SI)。在输入传输流处理之前，要检查与分析TS传输流误码率，并记录下来，加以纠正，以免继续传播到用户的机顶盒上去。同时对所有传输流的成分测量其比特率，从而保证既充分利用比特率，又不超过输出的最大比特率。复用的另一重要
45、特点是，能让输出流自动跟随输入信号的诸多变化，及时地将这些变化反映到输出的传输流中去。第4章 有线数字电视的节目平台技术 复用可分为一般复用和统计复用。一般复用即将输入的多个TS流的信息汇总成一个比特率更高的TS流输出，不改变各TS流中所含节目信息的比特率。而统计复用则可分析各输入节目的具体情况，按需分配，使有限的比特率尽可能合理地在所有的节目间进行动态分配，以达到压缩总比特率而不影响节目质量的目的。第4章 有线数字电视的节目平台技术 服务信息SI表与节目特定信息PSI表对机顶盒的正常工作是很关键的，那些仅与它们所在的传输流有关的表称为“现行表”，复用器重建传输流时对“现行表”进行实时处理，而
46、那些在同一网络中有关其他传输流信息的表，则必须由其他设备处理，同时这些设备应能与系统中所有的复用器进行通信。只有这样，所有的表才能在所有的传输流中保持一致。另外，EPG发生器也很重要，用该发生器可以建立与排序那些EPG(电子节目表)所需的数据的表，它对机顶盒的使用是必不可少的。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.5.4 有线数字电视系统节目平台的信号输出部分有线数字电视系统节目平台的信号输出部分前面讲了前端系统是整个有线数字电视系统的核心，而调制器是前端系统核心的重要组成部分。信号输出部分得到已经处理的信息后，把它变成传输网络所需的信号格式，典型的64QAM调制器用于有线电视网。在调制器的
47、使用中，对输出电平的调制和频率的设置调试非常重要。第4章 有线数字电视的节目平台技术 1.调制器的输出电平调整调制器的输出电平调整在整个有线电视前端系统的信号输出部分，模拟信号和数字信号是混合输出的。由于它们的调制方式不同，因此，它们的输出电平的标准也不同。我们知道，模拟电视的载波调制是VSB，即残留单边带调幅制，而数字有线电视的64QAM调制具有类似双边带的特征。它们的峰值功率和平均功率是不同的，根据计算和实践的经验，通常数字调制器的输出电平比模拟调制器的输出电平低10 dB。第4章 有线数字电视的节目平台技术 另外，模拟与模拟频道、数字与数字频道之间输出电平的大小和平坦度直接影响到网络的系
48、统指标。对前端来说，除按线路设计控制输出电平外，高低电平差的大小也要控制好，频道间电平差调得越小，系统平坦度就越好。一般前端模拟与模拟相邻频道、数字与数字相邻频道之间的电平差不要超过0.5 dBV。第4章 有线数字电视的节目平台技术 2.调制器的频率设置调制器的频率设置前面讲到，由于数字电视与模拟电视的调制方式不同，因此它们的输出频率的设置也有所不同。模拟电视调制器的频率是按图像载波频率设置的，而数字电视调制器的频率是按该频道的中心频率来设置的，这一点非常重要。QAM调制器可用模拟方案或数字滤波器法来实现。数字滤波器是实现数字滤波的核心器件。数字滤波包括自适应数字滤波，是数字电视系统中最基本的
49、数字信号处理方式之一。通过对离散信号的滤波，可除去信号噪声、提取信息、改变离散信号的取样率，并采取某种形式或关系来修改输入信息。第4章 有线数字电视的节目平台技术 Barco公司的QAM调制器属于数字方案，赫斯曼公司的QAM调制器属于模拟方案。数字方案有下述优点：完美的正交调制；较小的幅度相位不平衡失真；载波完全抑制；无非线性失真等。第4章 有线数字电视的节目平台技术 4.5.5 有线数字电视系统节目平台的管理部分有线数字电视系统节目平台的管理部分各种管理服务器主要完成一些用户信息的管理和计费工作，以及影视材料的管理工作和安全保密等。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影
50、视材料和数据的交换。数字前端输出部分的最后处理是“加扰授权”，而加扰器的工作是与有条件接收(CA)系统密切相关的，加扰器应可支持现在市场上的CA系统并基于开放性标准，传输流的输入与输出采用ASI口，它的设计是基于DVB的“同密”标准的。用“同密”标准，就可以在同一个传输流中使用两种或两种以上不同的CA系统，这一特点能使系统管理很方便地增加新的和停用旧的CA系统，在系统保持原有的功能下，可增加许多采用其他CA系统的新的机顶盒。第4章 有线数字电视的节目平台技术 系统管理必须能实时地了解前端输入和输出的工作状态，能够监视输入信号和输出信号及所需节目的有无和质量。所有的设备之间都是用DVB-ASI作
