浅析数字电视系统的组成及关键技术

《中国有线电视》2007(12) CH I N A D I GI T AL CABLE T V

中图分类号:T N949. 197　　文献标识码:E 　　文章编号:1007-7022(2007) 12-1204-02

・有线广角・

浅析数字电视

系统的组成及关键技术

□潘红霞

(通州市平东镇广播电视站, 江苏通州226300)

1　数字电视系统的组成

数字电视是一个大系统, 从横向来说, 数字电视广

播是从节目制作(编辑) →数字信号处理→广播(传输) →接收→显示的端到端的系统问题; 从纵向来说, 是从物理层传输协议→中间件标准→信息使用→保护的一系列问题。备主要有:数字摄像机、编辑机、信号处理的技术有:、数据加扰和解扰、加密和解密技术等。信号传输的方式有:地面无线传输、有线(光缆) 传输、卫星广播等。用于显示的设备有:阴极射线管显示器(CRT ) 、液晶显示器(LCD ) 、等离子体显示器(P DP ) 、投影显示(包括前投、背投) 等。

数字电视系统的结构框图如图1所示。其中信源编解码、传送复用、信道编解码、调制/解调、中间件、条件接收以及大屏幕显示技术是数字电视系统的技术核心。2　关键技术

2. 1　数字电视的信源编解码

图1　数字电视系统的结构框图

视, 未压缩的数字电视信号都具有很高的数据率, 为了

能在有限的频带内传送电视节目, 必须对电视信号进行压缩处理。

在数字电视的视频压缩编解码标准方面, 国际上统一采用了MPEG -2标准。在音频编码方面, 欧洲、日本采用了MPEG -2标准; 美国采纳了杜比公司的AC -3方案,MPEG -2为备用方案。2. 2　数字电视的传送复用

从发送信息的流向来看, 复用器把音频、视频、辅助数据的码流通过一个打包器打包(这是通俗说法, 其实是数据分组) , 然后再复用成单路串行的传输比特流, 送给信道编码器及调制器。接收端与此过程正好相反。目前网络通信的数据都是按一定的格式打包传输的, 电视节目数据的打包将使其具备了可扩展性、机顶盒和电视接收机, 它们既可接收模拟电视又可接收数字电视节目。对于数字电视节目, 机顶盒中安排有数字解调设备和解码设备, 经解码后得到的模拟视频在电视机上显示, 数字视频信号也可通过PC -DT V 卡送入PC 机显示, 通过该卡的数据还可送入PC 机存储。

[收稿日期:2007204228]

信源编解码技术包括视频压缩编解码技术及音频

压缩编解码技术。无论是HDT V , 还是标准清晰度电经解调后再经QPSK 调制送到混合器, 还可从摄像机经MPEG -2编码器送到QAM 数字调制器, 调制后的信号送到混合器。模拟电视节目可以由摄像机再经节目制作系统后送到模拟调制器, 调制好的信号再送到混合器。前端还安排视频点播服务器, 供用户点播节目, 还安排数据广播服务器, 供数据广播之用。用户可以通过因特网点击所需数据或所需软件。在用户端设

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《中国有线电视》2007年第12期　　　　　　　　　　　　　　潘红霞:浅析数字电视系统的组成及关键技术分级性、交互性的基础。在数字电视的传送复用标准方面, 国际上也统一采用MPEG -2标准。2. 3　信道编解码及调制解调

经过信源编码和系统复接后生成的节目传送码流, 通常需要通过某种传输媒介才能到达用户接收机。传输媒介可以是广播电视系统(如地面电视广播系统、卫星电视广播系统或有线电视广播系统) , 也可以是电信网络系统或存储媒介(如磁盘、光盘等) , 这些传输媒介统称为传输信道。通常情况下, 编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的, 必须经过某种处理, 使之变成适合在规定信道中传输的形式。在通信原理上, 这种处理称为信道编码与调制。

任何信号经过任何媒质传输都会产生失真, 导致数字信号在传输过程中的误码。为了减少传输过程中的误码, 针对不同的传输方式, 必须设计不同的信道编码方案和调制方案。数字电视信道编解码及调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力, 通过调制把信号放在载波上, 做好准备。统一, 主要是指纠错、同, 编码和复用后在向卫星、有线电视、地面等传输媒介发送前所需要进行的处理, 包括从复用器之后到最终用户的接收机之间的整个系统, 它是数字电视广播系统的重要标准, 直接关系到数字电视广播事业和民族产业的发展问题。

对于卫星数字电视广播, 国际上普遍采用可靠性强的四相相移键控(QPSK ) 调制方式:对于有线数字电视广播, 美国采用16-VS B (16-level Vestigial Side Band modulati on, 16电平残留边带调制) 方式, 欧洲和我国采用QAM (Quadrature Amp litude Modulati on, 正交调幅) 方式; 对于地面数字电视广播, 美国采用8-VS B 方式, 欧洲采用COF DM (Coded O rthogoal Frequen 2cy D ivisi on Multi pex, 编码正交频分复用) 调制方式, 日

能主要是对接收的射频信号进行信道解码、解调、MPEG -2码流解码及模拟音频信号的输出。而电视内容的显示、EPG 节目信息及操作界面等都依赖软件技术来实现, 缺少软件系统更无法在数字电视平台上开展交互电视等其他增强型电视业务, 所以, 在数字电视系统中, 软件技术有非常重要的作用。中间件(M id 2dle ware ) 是一种将应用程序与底层的实时操作系统、硬件实现的技术细节隔离开来的软件环境, 支持跨硬件平台和跨操作系统的软件运行, 使应用不依赖于特定的硬件平台和实时操作系统。它通常由各种虚拟机构成, 如个人Java 虚拟机, JavaScri p t 虚拟机, HT ML 虚拟机等。中间件的作用是使机顶盒基本的和通用的功能以应用程序接口AP I 形式提供给机顶盒生产厂家, 以实现数字电视交互功能的标准化, 同时使业务项目() 下载到用户机顶2. Conditi onal Access ) 是指这样的一

, 它只允许已缴费的授权用户使用某一业务, 未经授权的用户不能使用这一业务。条件接收系统是数字电视广播实行收费所必需的技术保障。条件接收系统必须解决以下两个问题:即如何阻止用户接收那些未经授权的节目和如何从用户处收费。在广播电视系统中, 在发送端对节目进行加扰, 在接收端对用户进行寻址控制和授权解扰是解决这两个问题的基本途径。条件接收系统是一个综合性的系统, 集成了数据加扰和解扰、加密和解密、智能卡等技术, 同时也涉及到用户管理、节目管理、收费管理等信息应用管理技术, 能实现各项数字电视广播业务的授权管理和接收控制。2. 6　大屏幕显示显示器是最终体现数字电视效果或魅力的产品。尽管HDT V 对显示技术提出了很高的要求, 但目前已有多种技术能够满足HDT V 显示的需要, 其中包括阴极射线管(CRT ) 显示器、液晶显示器(LCD ) 、等离子体显示器(P DP ) 、投影显示(包括前投、背投) 等, 关键问题是如何降低产品的造价, 以可接受的价格进入家庭。

[收稿日期:2007204225]

本采用改进的COF DM 调制方式。

2. 4　软件平台———中间件

数字电视接收机(或数字电视机顶盒) 的硬件功

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