數(shù)字電視與機頂盒工作原理

數(shù)字電視與機頂盒工作原理第一頁，共25頁。機頂盒基本原理介紹一、數(shù)字電視系統(tǒng)介紹二、機頂盒的硬件組成介紹第二頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.1、數(shù)字電視

電視信號的獲取、產(chǎn)生、傳輸、接收的過程都以數(shù)字形式進行的稱為數(shù)字電視系統(tǒng); 數(shù)字信號的產(chǎn)生: ①直接產(chǎn)生(數(shù)字攝象機); ②模擬信號經(jīng)數(shù)字化后產(chǎn)生的數(shù)字信號;第三頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.2、數(shù)字電視系統(tǒng)基本構成

視頻編碼多路復用音頻編碼信源編碼信道調(diào)制視頻音頻數(shù)據(jù)信道傳輸解復用解調(diào)信道接收視頻解碼音頻解碼視頻音頻信源解碼前端后端打包打包ESESPESPES第四頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.3、數(shù)字電視系統(tǒng)模型

第五頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.4、數(shù)字電視系統(tǒng)框圖

數(shù)字節(jié)目源采集節(jié)目數(shù)據(jù)處理編碼器復用器QAM

調(diào)制器

COFDM調(diào)制器QPSK調(diào)制器衛(wèi)星發(fā)射天線有線網(wǎng)絡傳輸微波天線發(fā)射接入Internet其它媒體接入計算機

DVB-C接收機連接電視機

DVB-S接收機

DVB-T接收機第六頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5概念介紹

1.5.1信源編碼： 信源編碼首先將輸入的圖像和伴音信號進行A/D變換，成為數(shù)字信號；然后將數(shù)字信號按照信息的統(tǒng)計特性進行變換，以減少信號的冗余度，提高傳輸效率。信源編碼是壓縮信號帶寬的編碼，壓縮后單位時間、單位頻帶內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘吭龃蟆５谄唔?，?5頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.1.1模擬信號的數(shù)字化： 取樣編碼量化模擬電視信號數(shù)字電視信號抽樣：時間上連續(xù)的取值變?yōu)橛邢迋€離散取值。量化：幅度上無限多種連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€離散值。編碼：把量化后的信號按照一定的對應關系轉(zhuǎn)變成一系列數(shù)字編碼脈沖的過程。第八頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.1.2常見的視頻壓縮格式： MPEG-1：ISO/IEC11172標準系列，典型應用如VCD。MPEG-2：ISO/IEC13818標準系列，標清數(shù)字電視主要應用主類和主級（MP@ML）；高清晰度數(shù)字電視采用主類和高級(MP@HL)。MPEG-4：ISO/IEC14496標準系列，目前主要用于流媒體，數(shù)字電視。H.264：

也稱AVC（MPEG-4/10）,流媒體,數(shù)字電視。VC-1:微軟所開發(fā)的視頻編解碼系統(tǒng)。AVS:全稱是中國數(shù)字音視頻編解碼技術標準工作組，成立的初衷是為了研發(fā)國產(chǎn)的音視頻標準。第九頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.1.3常見的音頻壓縮格式： MPEG-1：即MUSICAM，ISO/IEC

11172-3，有3個不同層次

Layer-1：（MP1）

Layer-2：（MP2）

Layer-3：（MP3）AAC：

即ISO/IEC

13818-7，用于高清數(shù)字電視。AC-3：

DolbyDigital5.1，由于DVD,高清數(shù)字電視。WMA:WindowsMediaAudio，微軟開發(fā)的。RA:RealAudio，Real公司開發(fā)的。第十頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.1.4編碼設備——編碼器，以及ES流、PES流、TS流、PS流的形成： 視頻編碼器音頻編碼器打包器打包器PS復用TS碼流PS碼流PESES視頻音頻數(shù)據(jù)編碼器數(shù)據(jù)TS復用時鐘節(jié)目復用ES:基本流(ElementaryStream）PES:打包的基本碼流(PacketizedElementaryStream)TS:傳送流 (TransportStream)PS:節(jié)目流（ProgramStream）第十一頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.2多路復用：采用MPEG2TS流句法（ISO/IEC

13818-1）對數(shù)字廣播的視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)進行組合、打包；并插入PSI信息和SI信息用于接收端的解復用和電子節(jié)目指南（EPG）。第十二頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.2.1多路復用：

輔助數(shù)據(jù)：可能包含PMT表，圖文數(shù)據(jù)，增值業(yè)務數(shù)據(jù)等。PSI（節(jié)目信息）：PAT、PMT、CAT、NIT等表格。SI（業(yè)務信息）：BAT、SDT、EIT、TDT、多節(jié)目TS流：即一個傳送頻點的所有TS包的集合。包含多個節(jié)目的音視、視頻、PCR的TS包；PSI、SI的各種表格的TS包?！?jié)目1TS節(jié)目復用節(jié)目2TS節(jié)目復用節(jié)目nTS節(jié)目復用PSI數(shù)據(jù)SI數(shù)據(jù)多節(jié)目TS流傳送復用視頻PES音頻PES輔助數(shù)據(jù)視頻PES音頻PES輔助數(shù)據(jù)視頻PES音頻PES輔助數(shù)據(jù)加擾加擾的多節(jié)目TS流第十三頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.2.2PSI表格：

PSI即節(jié)目信息，包含PAT、PMT、CAT等表格。

PAT：節(jié)目關聯(lián)表，PAT表的PID為0x00；它給出了構成傳送流中各 個節(jié)目的PMT表PID、NIT表的PID。

PMT：節(jié)目映射表，PMT表指出了組成節(jié)目的各個碼流的PID號，以 及ECM數(shù)據(jù)的PID。

CAT：條件存取表，PID為0x01；給出EMM（Entitlement ManagementMessage）數(shù)據(jù)的PID

第十四頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.2.3SI表格：

SI即業(yè)務信息（ServiceInformation），包含以下表格： BAT：（BouquetAssociationTable，節(jié)目業(yè)務群關聯(lián)表） NIT：（NetworkInformationTable,網(wǎng)絡信息表） SDT：（ServiceDescriptionTable，節(jié)目業(yè)務描述表） EIT：（EventInformationTable，節(jié)目段信息表） RST：（RunningStatusTable，運行狀態(tài)表） TDT：（TimeandDateTable，時間及日期表） TOT：（TimeOffsetTable，時間偏移表） ST：（StuffingTable，填充表）第十五頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.3信道編碼和信道調(diào)制：

為了將節(jié)目展示給終端用戶，必須對TS流進行傳輸。為了適應遠距離傳輸，增強信號的糾錯能力，而進行的對TS流的再編碼就是信道編碼。 經(jīng)過信道編碼后的信號是一個低頻基帶信號，無法進行遠程傳輸，為此將基帶信號搬移到信道損耗較小的高頻處就是信道調(diào)制。 不同國家，不同傳輸方式（信道），為此制定了不同的標準，DVB(歐標)、ATSC（美標）、ISDB（日標）組織都制定自己相應信道標準。常見的有：

DVB-C(歐標有線)DVB-S/DVB-S2(歐標衛(wèi)星)DVB-T/T2（歐標地面波）VSB(殘留邊帶調(diào)制美標地面波)DMB-T/H（國標地面波）ABS-S(國標直播衛(wèi)星)

第十六頁，共25頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.3.1DVB-C信道編碼和調(diào)制：1.5.3.2DVB-S信道編碼和調(diào)制：1.5.3.3.DVB-T信道編碼和調(diào)制：Q能量擴散RS編碼交織B/S轉(zhuǎn)換QAM調(diào)制上變頻TS流混合器I基帶成形IFRF

有線電視傳輸網(wǎng)差分編碼和映射n

B/S轉(zhuǎn)換絕對映射基帶成形QPSK調(diào)制發(fā)射機衛(wèi)星傳輸IQ內(nèi)編碼（卷積收縮碼）能量擴散RS編碼交織TS流IF內(nèi)交織幅度相位映射OFDM調(diào)制D/A變換保護間隔插入內(nèi)編碼（卷積收縮碼）能量擴散RS外編碼外交織TS流幀適配發(fā)射機地面波傳輸?shù)谑唔摚?5頁。一、數(shù)字電視系統(tǒng)1.5.3.4能量擴散：使用偽隨機二進制序列（PRBS），來打亂數(shù)據(jù)的規(guī)律性。 減少連“0”或連“1”的長度，保證接收機能提取到位定時信 號,使加擾后的信號頻譜更能適合基帶傳輸。RS編碼：一種前向誤碼校正（FEC）的糾錯編碼方法。188+16=204。交織：通過改變數(shù)據(jù)碼字傳輸順序的方法來分散連續(xù)錯誤。卷積收縮碼：也是一種前向誤碼校正（FEC）的編碼方法，看到的衛(wèi)星節(jié)目參數(shù)里的1/2,2/3,3/4,5/6,7/8.B/S轉(zhuǎn)換：位到符號的轉(zhuǎn)換。QPSK:四相相移鍵控調(diào)制

QAM:正交幅度調(diào)制OFDM:正交頻分復用調(diào)制，多載波調(diào)制，每個載波再采用QPSK或者QAM調(diào)制。第十八頁，共25頁。二、機頂盒基本原理介紹一、數(shù)字電視系統(tǒng)二、機頂盒基本組成和原理第十九頁，共25頁。二、機頂盒基本組成和原理2.1機頂盒的數(shù)據(jù)流圖

RF輸入信道解調(diào)調(diào)諧A/D解調(diào)解復用視頻編碼解擾視頻解碼IF解復用TSPES音頻輸出視頻輸出信源解碼PCM解碼音頻解碼

根據(jù)信道的不同將機頂盒分為衛(wèi)星機頂盒、有線機頂盒、地面波機頂盒，以及IP機頂盒。這幾類機頂盒的主要區(qū)別在于解調(diào)部分，后端部分原理都基本一樣。第二十頁，共25頁。二、機頂盒基本組成和原理2.2機頂盒的硬件模塊

RF輸入調(diào)諧器解調(diào)器SPDIFOSD環(huán)通輸出按鍵電源顯示遙控filterfilterfilterfilter音視頻解碼器CPUFLASHSDRAM解擾器filter卡座EEP混合USB音頻D/A串口視頻編碼視頻D/AHDMIA/VHDMIA/V分量S端子I2C總線TUNER主芯片前面板第二十一頁，共25頁。二、機頂盒基本組成和原理2.3衛(wèi)星信號接收裝置

作用：1）、接收下行信號:

C波段:3.7GHZ——4.2GHZKU波段：10.75GHZ——12.75GHZ 2）、放大信號3）、下變頻：變到950~2150MHZ,給機頂盒。 本振：C波段：5150GHZ；KU波段：9750GHZ,10600GHZ、10750GHZ、11300GHZ。 進入機頂盒的頻率：（衛(wèi)星下行頻率–本振頻率）的絕對值衛(wèi)星下行信號LNB天線同軸電纜機頂盒第二十二頁，共25頁。二、機頂盒基本組成和原理2.4信道解調(diào)

調(diào)諧器的作用：1）、選頻道2）、放大信號3）、射頻信號轉(zhuǎn)換成中頻信號。4）、動態(tài)信號強度調(diào)整。解調(diào)器的作用：1）、模數(shù)轉(zhuǎn)換2）、信號放大3）、信道解調(diào)，TS流的形成。解調(diào)的過程與調(diào)制的過程剛好 相反。4）、反映RF信號的強度（電平高低），質(zhì)量（信噪比）等。RF輸入調(diào)諧器解調(diào)器IFTS第二十三頁，共25頁。二、機頂盒基本組成和原理2.5解復用

以解復用得到節(jié)目0的音視頻PES流為例：首先給過濾器設置過濾條件為PID=0,得到PAT表，分析PAT表得到節(jié)目0的PMT表的PID是16；再給過濾器設置過濾條件為PID=16，得到PMT表，分析PMT表得到節(jié)目0的視頻、音頻、PCR

PID分別是54、48、90；分別將這3個PID設置到音頻、視頻、PCR過濾器，分別得到視頻、音頻PES流，以及用于恢復解碼時鐘的PCR數(shù)據(jù)。如果帶CA,則還需給過濾器設置過濾條件為PID=1,得到CAT表，分析CAT表得到節(jié)目0的EMM數(shù)據(jù)的PID是58；同時，如果是加密節(jié)目，PMT表里可以分析出ECM數(shù)據(jù)的PID是75；將EMM、ECMPID分別設置給過濾器，得到EMM和ECM數(shù)據(jù)，將這兩個數(shù)據(jù)送進CA卡，將得到CW(控制字)，將CW送給解擾器，解擾器便可對相應的音視頻數(shù)據(jù)進行解擾。33節(jié)目3