0PBI 数字电视前端系统方案.docx

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0PBI数字电视前端系统方案

XXX

有线数字电视系统

技术方案建议书

北京云天视讯科技有限公司

北京市海淀区太平路甲18号西南写字楼123室

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目录

第一章前言

1.1数字电视概述

数字电视是数字化信息技术革命的产物。

数字技术使人类与外界交流的信息（图像、声音和文字）数字化，所有的信息在数字世界里传播、转换和处理。

所谓数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转化成用二进制数组成的数字式信号，然后对数字式信号进行各种功能的处理、传输、存储和记录，在信号的转换过程中也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。

采用数字技术不仅是各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术所不具备的新功能。

数字电视系统为改善声音和图像质量提供了新的方式，同时也大大提高了传送信号频率资源的利用率，提供了信息融合与共享的途径。

数字电视的普及成为建设国家信息化基础的一个重要组成部分。

数字化使得广播电视网能够和电信网、计算机网相连接，成为数字电视未来的发展方向。

电视数字化革命的必然性根源于它的相对优势：

1）采用了先进的图像压缩编码技术，每套节目占用的频带窄，可以充分利用频带资源；

2）图像清晰度高，音频效果好，抗干扰能力强；

3）伴音质量大幅度提高；

4）数字电视采用大规模集成电路，结构更加简单，成本进一步降低，可靠性比模拟电视更高；

5）易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关；

6）由于采用数字技术，数字电视有利于实现有线电视网与计算机网的佛能够和，从而可以大大扩展服务内容；

7）很容易实现加密/解密和加扰/解扰技术，便于开展各类收费业务；

8）数字电视和模拟电视是两种完全不同的技术，模拟电视的视频信号和传输的高频调制信号均采用模拟信号，而数字电视则采用压缩的数字编码视频信号，并由不同的数字信道编码实现信号的传输。

1.2有线数字视频广播系统的发展现状和前景分析

数字视频广播的概念是在20世纪80年代由欧洲率先提出的。

之后，欧美国家的企业和研发机构用了近8年的时间，完成了数字视频广播技术的研发以及标准的制订，并先后于1998年11月和1999年春天分别开播了数字电视。

据悉，美国已经宣布在2006年淘汰模拟电视，欧洲也表示要在2010年实现数字电视的全面普及。

由于我国目前没有发展卫星电视广播的个体接收，人们收看电视主要是通过地面无线广播和有线电视广播两种方式。

在用户群方面，接收地面电视广播的用户，大部分分布在农村，这部分电视观众已购置的模拟电视机，要全部增加数字视频广播终端设备变为数字电视接收机还有一个过程，而8000万户有线电视用户大部分为城市人口，对数字视频广播的需求较强。

在节目源方面，有线数字视频广播除少量自办节目外，大多数为中央电视台和各省（市）电视台的卫星数字电视信号，这是一种采用MPEG—2压缩编码技术的标准清晰度的数字电视信号，如果有线电视台将前端设备稍加改造，便可将这种数字电视信号直接传送给用户。

在市场方面，国际有线数字视频广播标准基本统一在DVB—C标准之下，发展有线数字视频广播系统的不确定性要小很多，市场风险也小。

在技术方面，有线数字视频广播系统对网络的抗干扰能力、频谱利用率等的要求较低，技术难度和设备的复杂性也相对较低。

在系统投资方面，在已经建成的有线电视网上播出数字节目增加的系统设备投资要少于同样的地面广播。

因此，我国视频广播的数字化将从有线数字视频广播开始。

据不完全统计，截至2000年底，全国电视机拥有量为3.26亿台，电视人口覆盖率90％以上。

有线电视用户已超过1亿，并以每年500万户左右的速度增长。

有线数字视频广播技术的引入，可以为有线电视用户提供上百套的数字电视节目和新型的宽带多媒体业务，扩大了有线电视网的服务空间，充分挖掘其双向传输能力，真正实现宽带高速接入，孕育着巨大的市场发展空间。

如果按现有3.26亿台电视机为基数计算，每年以5％的数量进行数字化更新，则每年需求有线数字视频广播终端接收机600万台，有线数字视频广播还将推动DVD的发展和以数字技术为核心的信息家电的迅速发展，有线数字视频广播已经成为我国二十一世纪开端的一个新的经济增长点。

2001年国家广电总局已颁布行业标准：

《有线数字电视广播信道编码和调制规范》，该标准等同于DVB-C标准。

行标的制订有利于我国有线数字电视的推进。

1.3DVB标准数字视频广播技术

DVB标准提供了一套完整的、适用于不同媒介的数字电视广播系统规范。

DVB选定ISO／IECMPEG—2标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，随后对MPEG—2码流进行打包形成传输流（TS），进行多个传输流复用，最后通过卫星、有线电视及开路电视等不同媒介传输方式进行传输。

1.3.1DVB标准的核心

◆系统采用MPEG压缩的音频、视频及数据格式作为数据源。

◆系统采用公共MPEG—2传输流（TS）复用方式。

◆系统采用公共的用于描述广播节目的系统业务信息用（SI）。

◆系统的第一级信道编码采用R-S前向纠错编码保护。

◆调制与其它附属的信道编码方式，由不同的传输媒介来确定。

◆使用通用的加扰方式以及有条件接收界面。

1.3.2DVB音频特点

　　DVB系统的音频编码使用MPEG—1LayerⅡ（第二层）音频编码，也称做MUSICAM。

音频的MPEG—1LayerⅡ编码压缩系统利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，这一人体生理学效应允许我们对于人耳不太敏感的频率进行低码率编码，这一技术的采用可以大大地降低音频编码速率。

MPEG—1LayerⅡ音频编码可用于单音、立体声、环绕声和多路多语言声音的编码。

1.3.3DVB视频特点

　　对于视频，国际上采用标准的MPEG—2压缩编码，MPEG—2视频编码系统由一个大家族构成，每一个系统之间都有兼容性和共同性，根据图像清晰度的不同，它分成四种信源格式或称“级”（LEVEL），从录像带（VCR）的低图像清晰度，到高清晰度电视。

除了根据图像清晰度定义的“级”以外，DVB视频标准还定义了“类”（PROFILE）的概念，每一个不同的“类”（PROFILE）能够提供构成编码系统的压缩工具和压缩算法。

（1）“类”（PROFILE）

　　目前在MPEG—2系统中存在5个“类”（PROFILE）。

“类”的最初级叫做简单类（SIMPLEPROFILE）、随后是主类（MAINPROFILE）、信噪比可分级类（SNRSCALABLEPROFILE）、及空间频谱可分级类（SPACIALLSCALABLEPROFILE）。

最后为高级“类”（HIGHPROFILE）。

在“类”中存在两种图像取样方式，即：

4：

2：

2和4：

2：

0格式。

（2）“级”（LEVEL）

　　根据图像节目源清晰度由低到高的不同，DVBMPEG—2标准分成4个“级”。

最低为低级（LOWLEVEL），随后是主级（MAINLEVEL）、1440高级（HIGH—1440LEVEL）和高级（HIGHLEVEU，则采用了更高的每行1920的取样方法。

　　目前在世界上最常用的MPEG—2标准是MP＠ML，即；MAINPROFILE＠MAINLEVEL（主类／主级），它是第一代数宇有线电视和数字卫星电视的基础，节目提供者可以提供625线质量的节目，图像的长宽比可以是4：

3或16：

9，至于码流率，它是由节目提供者根据节目质量来选定的，图像质量越高，所需码流率越高，反之则越低。

1.3.4MPEG—2码流复用及业务信息

　　音视频及数字信号首先经过MPEG—2编码器进行数据压缩，通过节目复用器形成基本码流（ES），基本码流经过打包后形成有包头的基本码流（PES）。

代表不同音频、视频信号的PES流被送入传输复用器进行系统复用，复用后的码流叫做传输流（TS），传输流中包括多个节目源的不同信号。

为了区分这些信号，在系统复用器上需要加入业务信息（SI），使接收端可以识别不同的节目。

为了便于理解DVB传输系统的服务信息，我们对传输码流的结构进行粗略的介绍，每个传输码流数据包的长度定义为188个字节长，如图1.1所示。

图1.1传输码流结构图

　　每个传输流数据包的前4个字节为包头（Header），包头后面就是需要传送的有用信息，包括音频、视频或数据信息，通常是184个字节长度，有时在有用信息（UsefullData）中插入一段适配区域（AdaptationField），用于补充长度不完整的传输流，放置解码时钟（PCR）。

传输流的包头是识别传输流的关键，大小为32位，其结构及含义如图1.2所示。

图1.2包头各位的结构及含义

　　在包头的32位数据中，长度为13位的PID码特别重要，它是辨别码流信息性质的关键，是节目信息的“身份证”，不同的电视节目和业务信息（SI）对应有不同的PID码。

对于一台解码接收机而言，为了找到它所要接收的电视节目，它首先会通过PID码找到业务信息（SI）所对应的不同表格（Table），然后通过这些业务信息表格查到所要接收节目的PID码和对应的时钟PCR，将节目进行还原。

除PSI（ProgramSpecificInformation，节目说明信息）外，业务信息（SI）主要包含：

BAT：

BouquetAssociationTable，节目业务群关联表

　　NIT：

NetworkInformatioTable，网络信息表

　　SDT：

ServiceDescriptionTable，节目业务描述表

　　EIT：

EventInformationTable，节目段信息表

　　RST：

RunningStatusTable，运行状态表

　　TDT：

TimeandDateTable，时间及日期表

　　TOT；TimeOffsetTable，时间偏移表

　　ST；StuffingTable，填充表

　　PAT：

ProgramAllocationTable，节目关联表

　　CAT：

ConditionalAccessTable，有条件接收表

通过这些服务信息表格，可以查到所要接收节目的PID码和对应的时钟PCR，节目就可以还原。

DVB标准的传输系统分成信源编码（SourceCoding）和信道编码（channelCoding）两部分，信源编码采用MPEG-2码流。

首先，对音频和视频进行节目复用，然后再将多个数字电视节目流进行传输复用。

信道编码包括：

前向纠错编码、解码、调制、解调和上下变额三部分。

前向纠错码根据不同的传输媒介采用不同的组合。

卫星传输采用QPSK调制，有线传输采用QAM调制，开路传输采用COFDM调制或16VSB调制。

见图1.3所示。

图1.3DVB传输系统图

第二章公司介绍

2.1PBI北京加维通讯电子技术有限公司简介

北京加维通讯电子技术有限公司作为美国PBI通用卫星宽带公司的全资子公司于1993年10月在中国大陆成立，业务范围包括数字多媒体、有线电视、卫星电视、无线通讯和宽带等系列产品的设计、生产、销售和维修服务。

作为跨国经营的综合性集团公司，在美国、欧洲、中东、东南亚、香港均设有子公司、工厂、代表处、发货仓库和维修中心，已形成高效而快速的技术开发设计、生产、销售和服务网络体系。

PBI北京加维通讯电子技术公司可独立进行数字多媒体、有线电视、卫星电视、无线通讯和宽带等领域产品的技术开发、生产和销售，目前已实现IPoverDVB系统、卫星数字电视接收、数字有线电视前端、模拟有线电视前端、微波通讯、光纤传输等产品的系列化和完整配套化。

PBI致力于前端产品的开发，具有有线数字电视前端、有线模拟电视前端、光纤传输设备等完整的系列化产品，并已广泛应用于国内外各种规模的有线电视系统中。

在有线数字电视前端方面，已有MPEG-2数字压缩编码器、数字多路复用器、专业的QPSK数字解调/解码器、QAM调制器和QPSK/QAM数字调制转换器等产品；在有线电视模拟前端方面，PBI可提供完整配套的模拟前端系列器材，如各种规格的邻频调制器、有线电视解调器、调频广播调制器、混合器等。

所有的前端设备均符合国家标准并通过国家3C认证和广电总局入网许可。

PBI的IPoverDVB数据广播及交互电视系统的端到端解决方案，可完全应用于远程教育、金融证券、电视会议、宽带网络、网站广播、交互电视、智能大厦等方面。

PBI愿与各电信运营商、广电运营商、卫星运营商、网络运营商以及国家政府各机构和地方各单位一起共同致力于我国数字多媒体和宽带技术等国家信息高速公路的建设和发展，并为广大用户提供多种有效、快速的宽带多媒体增值服务。

PBI是专业的机顶盒生产厂家。

机顶盒系列产品包括有线数字电视机顶盒、卫星数字电视机顶盒、HDTV高清数字接收机、IP-TV接收机等、移动电视接收机等，支持各种宽带接入方式、支持多种信息格式、支持综合业务的新一代宽带IP机顶盒,始终保持着行业标准与技术领先的地位。

PBI是专业的LNB生产厂家，具有全系列的C/Ku波段LNB，产销量均位于世界前茅。

尤其是Gold-1040和Turbo-2100等已广泛应用于村村通工程和远程教育系统。

PBI秉持“创造宽带网络应用价值”的宗旨，致力于打造最适合中国国情的宽带应用服务技术平台；致力于数字电视产品、网络终端设备和信息家电产品的研究开发与市场推广；致力于宽带应用的内容集成、业务集成以及网络建设的系统集成服务。

配套完整的系列产品，稳定的性能，良好的售后服务，已深获广大用户的信赖和大力支持爱护。

PBI愿与所有的合作伙伴一起共同致力于我国数字电视和宽带系统的建设和发展，并为广大用户提供更新、更好的产品和服务。

PBI与您拥有共同的未来，请与PBI一起跨进数字信息时代的前列。

2.2PBI品牌优势

全世界第一大高频头供货商

●在过去10年里，超过5千万支高频头出口到40个国家。

●在澳大利亚、印尼、土耳其、泰国、西班牙、葡萄牙和中国，是高频头的主要供货商。

●在欧洲、南美洲、北美洲、英国、中东，成为顶级高频头供货渠道。

中国最主要的品牌

●PBI是数字卫星电视和有线电视市场中最主要的品牌。

综合系统工程

●CompetitivetechnicalcapabilityinS/W,F/W,H/Wsystemintegration软件，硬件等综合势力一流

System&EnvironmentalTesting&Tuning

Trouble-Shooting

ContinuousupgradeableS/W&H/WSupporttoOEM/ODMPartners

●重点投资在CA,CI,交互式中间设备,IP解码技术。

●CA可以兼容Viaccess,Irdeto,Conax,Nagravision,NDS，永新同方，算通……

在中国市场的成功经验

●与当地政府有着良好的关系

●具有模拟/数字前端、数字机顶盒和高频头的生产许可证及公司运营执照。

有效灵活的后勤/服务运作

●台湾基于亚洲区总部、研发、销售、国外售后服务、财务和管理

●中国基于研发、制造、国内销售和售后服务

2.3PBI公司企业分布

为更快地实现服务、人才以及经营的本土化，为本土的客户提供更为周到、更具价值的服务，PBI在中国大陆设有多个制造基地，北京主要以研发、制造和销售为中心，北京制造基地主要生产有线电视前端产品系列，深圳龙华制造基地主要生产各类STB，针对海外市场月产销量30万台以上，东莞的LNB制造基地主要生产各种类型的LNB远销欧美等国家和地区，月销量超过100万只。

PBI亚洲区总部坐落在台湾，并设有研发中心和生产基地；PBI在全国31个省、市设有销售及服务中心。

亚洲区台湾公司总部

北京研发中心、销售中心及工厂

深圳龙华分厂（STB外销工厂）

广东东莞分厂（LNB外销工厂）

2.4研发/生产能力

北京工厂

●前端系统8万台/年

●数字机顶盒2万台/月

东莞工厂

●高频头和多种转换开关100万只/月

龙华工厂

●数字机顶盒50万台/月

●无线局域网产品20万台/月

高才能管理队伍

●来自ADB,DECFoxconn,GI,MTI,Philips,SONY,Quanta…的出色管理人员。

●300多具有相关行业工作经验的人员。

高价值的工程资源

●软件/软硬结合/CAD制图工程师：

85人

●硬件工程师：

45人

●射频/微波工程师：

40人

●机械工程师：

20人

●生产/测试技术人员：

128人

●东莞工厂2000人

●龙华工厂4000人

为了保证产品稳定的品质和一致性，PBI配备了大量的国外高尖端仪器设备来配合产品的研发和生产，现将所使用的仪器设备摘要介绍如下：

1．数字频谱仪R3131A

2．音视频信号测试仪VM700T

3．数字电视信号发生器RSSFQ

4．标准信号发生器RSDVRG

5．手提实时码流分析仪TIM-2311

6．IRDETOSCAMBLER

7．码流录制播放器

8．数字电视信号测试分析仪RS692/D

9．数字频谱仪MS2601K

2.5合作伙伴

PBI作为专业的数字/模拟电视设备制造商，在过去的几年里研发出一系列高性能、高品质的STB与数字前端设备，并与国际知名厂商进行了一系列的ODM与OEM合作，PBI的外销工厂每个月数字接收机（DVB-C/T/S）的出货量稳定在50万台以上，这些国际知名厂商分别如下：

●Philips

●SIEMENS

●Tandberg

●SONY

●Globo

●TechniSat

●Kjaerullf

●FTV

●EMC

●TVplus

●JuTaiAudioCable

●……

有线电视调制器入网证书及3C认证证书

2.6认证证书

全国定点工业生产许可证

第三章数字电视前端系统方案

3.1系统需求分析

首期按19套数字电视节目，共3个模拟频道容量设计，系统包括有条件接收系统等部分。

计划传输下述节目：

Ø各地上星卫视节目19套

3.2系统信源

根据XXX的需求，本方案中信源接收的数字电视节目来源于2棵卫星节目，分别是：

中星6B卫星（115.5°E）、鑫诺3号卫星（125.0°E）

1、中星6B卫星（115.5°E）

湖北、湖南、四川、江苏、黑龙江、安徽、中教一台、陕西、广西、山东、北京、山西、河南、福建、天津、江西、辽宁、吉林等节目。

2、鑫诺3号卫星（125.0°E）

广东、重庆、浙江、青海、云南、贵州、深圳、上海、炫动卡通、甘肃、旅游、金鹰卡通、宁夏、河北等节目。

总计：

接收的国内节目，可根据客户要求选择19套节目。

序号

节目类别

节目接收形式

节目数量

接收设备

1

中星6B卫星

免费的数字卫星节目

19

配置19台带ASI输出接口的数字卫星解码器：

DCH-3000P-18S。

3.3系统码流复用

本方案中使用3台DCH-3000MX码流再复用器，对系统中的单节目码流（SPTS）进行数字复用处理，输出多节目传输流（MPTS）。

码流再复用处理是基于PID包交换技术，可处理复用多达8个MPEG-2传输流，经2个ASI口输出2路镜像TS流，自动生成PSI/SI信息，具有节目（Service）和PID过滤和再复用功能。

3.4系统信道编码调制及频道规划

系统对码流复用后，须对数据码流进行必要的处理（再编码），称为信道编码,主要是负责码流的误码检错和纠错。

调制的作用是把基带数据流搬移到高频载波上去，把基带信号变成频带信号，使之可以在频分复用的模拟信道中传输。

数字电视的调制方式是正交幅度调制，即QAM调制。

它先把调制信号码流分成独立的两路，分别对同频正交的两个载波进行双边带抑制载波调幅，最后两路已调信号相加输出。

MPEG-2码流经过上述的信道编码、调制，最终把传输码流载运到一个指定频率、8MHz带宽的高频率载波上。

有线电视使用的QAM调制是64QAM，每8MHz带宽可以传输的信息速率达40Mbit/s以上。

64QAM的性能为：

进制8，频谱利用率6bit/Hz，每字符为6bit，比特速率变为字符速率约为41/6=6.8Ms/s（每秒字符）。

1.信源

在整个系统设计中传送19套节目，使用3个模拟频道进行传输，共计使用3台DCH-3000TM全频道捷变式数字电视QAM调制器。

2.EMM和ECM信息

系统的EMM和ECM信息，需要插入到每一个加扰器，根据产品包的个数，预期的用户数，以及授权到用户终端的可忍受时间等，需要为EMM信息预留500Kbps带宽。

3.EPG电子节目指南信息

EPG系统是数字电视系统的重要组成部分，在系统的发展过程中必然要予以考虑，所以我们在现有的频道规划中为EPG预留一定的带宽。

Ø由于节目数量较多，所以对电子节目指南的信息量要求较大，建议为EPG信息预留1－2Mbps带宽；

Ø采用多频点插入的方式解决EPG信息量大和接收速度慢的问题，每个复用器均需要为EPG预留一个输入口；

Ø如果采用每个频点均发送所有频点的EPG信息，数据量在100套节目时有可能到达2M以上，这样每一个频道的带宽可能出现过载的现象，可以采用每个频点只发送当前频点SI信息的方案进行解决。

根据上述分析，系统带宽规划如下：

播出流号

包含节目（业务）

节目码率

节目数量

总码率

TS-1

各地方上星节目

5.0－6Mbps

6

38Mbps

EMM、ECM信息

500Kbps

EPG预留

2Mbps

TS-2

各地方上星节目

5.0－6Mbps

6

38Mbps

EMM、ECM信息

500Kbps

EPG预留

2Mbps

TS-3

各地方上星节目

5.0－6Mbps

7

38Mbps

EMM、ECM信息

500Kbps

EPG预留

2Mbps

3.5系统结构图

数字电视前端系统结构示意图

3.6系统工作流程

根据XXX数字电视项目的需求，我公司给出系统结构信号流程图如上面所示，涵盖了卫星接收、复用、QAM调制等各部分。

详细的功能描述如下：

1）来自卫星接收系统的数字电视节目，通过卫星码流接收机进行QPSK解调。

在获得节目的接收参数（传播卫星、极化方式、下行频率、传送码率等），调谐数字IRD，可以接收输出包含所需接收节目的TS流，IRD的ASI口输出TS流信号到复用器，然后进行PID选取、重映射等工作。

2）采用PBIDCH-3000MX码流再复用器，该复用器具有八个ASI输入端口，有2个镜像ASI输出接口，具备最大输出码率170Mbps的输出能力。

3）复用器输出的码流，直接输入到64QAM调制器。

每路TS码率接近38Mbps，对应1个8MHz