有线数字电视.docx

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有线数字电视

电视机课程设计

DVB-C有线数字电视系统组成与分析

院（系）名称信息工程学院

专业班级12普本电信一班

学号1201020065

学生姓名

指导教师栗红霞

2015年6月17日

DVB-C有线数字电视系统组成与分析

摘要

近年来DVB业务已经广泛应用于我国各个省市的数字电视业务中，DVB-C即数字电缆电视，也称有线数字电视广播，它和地面电视、卫星电视一样，都要对视音频进行编码和压缩。

它较模拟电视的优点首先是数字传输抗干扰能力强，信噪比高，获得高质量的图像，再则由于采用数字压缩，对于一套电视节目来说，它占用的频带就比模拟电视窄得多。

例如湛江数字电视，以往模拟电视的一个频道带宽，改造成DVB-C系统后，就可以传6-8套数字电视节目，整个传输网络可以达到200-300套节目，这是以往的模拟电视所不能做到的。

而且使用DVB-C的数字电视系统便于开展数据传输等增值业务，这是数字电视传输网络前途无量的希望所在。

本课题主要讲述有线数字电视的基本组成结构和功能分析。

关键词：

DVB-C，信号变换

目录

1数字电视基本知识1

1.1数字电视的概念1

1.2数字电视的优点1

2DVB-C有线数字电视系统的基本组成2

2.1DVB前端系统2

2.2CAS的多级分层密钥加密体系3

2.3EPG系统3

2.4宽带传输网络4

2.5用户终端接收系统4

3DVB-C有线数字电视系统信号变换过程5

结语6

致谢7

参考文献8

1数字电视基本知识

1.1数字电视的概念

数字电视是指包括节目摄制、编辑、发送、传输、存储、接受和显示等环节，全部采用数字处理的全新电视系统。

严格意义上的数字电视系统包括3部分：

发送端的信源部分、传输或存储的信道部分和接收端的信宿部分，即整个过程均为数字化的。

其中信源部分可以是由动画、字幕机、数字摄像机等直接产生的数字电视信号，也可以是将模拟的电视信号变换为数字形式的电视信号，还可以是处理后的数字电视信号。

信源部分的关键是模拟视音频信号的数字化和信源压缩编码[1]。

传输部分的核心内容是数字多路复用、纠错编码与数字调制。

当数字信号要进行传输时，为了使信号与信道特性匹配，要进行调制，或者还要进行某些预处理。

这一过程也可以称为信道编码。

信道则包括各种传输媒质和方式，如微波、卫星、电缆、光纤等传输线路。

在接收端则经解调和解码在变换为模拟电视信号。

在许多情况下，编码后的数字电视信号是送给数字信号处理单元进行处理。

这些单元可以是某些设备中的数字电路，也可以是一些专用设备，比如演播室的各种设备。

某些数字处理单元相当于模拟电视的功能，如图像增强、滤波、同步提取、抑噪。

也完成模拟处理中难以完成的功能，如电视制式的转换、各种屏幕特技、图文电视等。

数字电视信号还可以进行永久性或半永久性的存储。

接受部分的重点是与发送端和传输过程相逆的解调与解复用、纠错译码和解压缩编码。

1.2数字电视的优点

（1）数字电视的抗干扰能力强。

数字电视信号是二进制的编码信号，在传输过程中的干扰和失真不容易影响码的正确判决和恢复。

信噪比和连续处理的次数无关，由于数字信号的抗干扰能力强，同时又可避免系统的非线性失真，因此，与模拟电视相比，数字电视可以有更好的图像质量。

作为广播电视或有线电视来说，意味着可以相应地减少发射信号功率。

（2）数字电视信号易实现存储，而且存储时间与信号的特性无关，从而能进行包括时间轴和空间的二维、三维处理，实现模拟方法难以得到的各种信号处理功能。

例如，复杂的时基处理可以实现不同同步源信号间的同步转换。

（3）数字设备输出信号稳定可靠，易于调整，便于生产。

数字电视中的存储电路和信号电路易于大规模和超大规模集成，这不但提高了其稳定性，而且便于大规模生产，减少设备体积和重量。

（4）数字电视信号由于数字信号的共同形式，容易和其他信息链接，便于加入公用数据通信网。

数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播。

（5）数字电视采用数字压缩技术，传输信道带宽大为减少，频带利用率提高。

同时，数字电视具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道或通信网络中传输，也便于与计算机网络互连。

2DVB-C有线数字电视系统的基本组成

2.1DVB前端系统

DVB-C有线数字电视广播系统，该系统主要由DVB前端设备、CAS加密体系EPG系统、宽带传输网络、用户终端DVB接收系统五大部分组成[2]。

下图1为DVB-C有线数字电视广播系统前端组成方框图。

DVB前端是DVB-C系统的信息交换中心，负责信号的接收、处理和控制，完成信号输入、信号处理、信号输出和条件接收、节目管理、用户管理、系统管理等功能。

为提高DVB-C系统的安全可靠性，DVB前端中重要的设备可采用“用1备1”自动切换的热备份，一般的设备可用“用N备1”自动切换备份。

DVB前端主要有以下部分组成：

信号源、视频服务器、自动播控系统、实时编码器、传输流复用器、EPG子系统、CA服务器、QAM调制器、混合器、系统监控管理软件[4]。

CATV前端

图1有线电视传输系统前端原理框图

2.2CAS的多级分层密钥加密体系

条件接收系统CAS（ConditionalAccessSystem）技术在数字电视平台的应用扮演着很重要的角色。

数字电视平台的CAS是实现广播运营者对广播接收者进行接入的控制，决定接收者是否拥有接收相关电视节目的权限。

因此，CAS技术是建立在商业目的上，既保证用户自由选择接收节目内容的需求，又保护了广播运营者的利益，即确保了授权者与被授权者的利益。

加密算法和加密体系是确保CAS安全有效工作的关键，可通过更换加密算法、提高加密算法强度和密钥长度或者密钥的多级分层来保证CW和CAS的安全。

国内多数数字电视服务商采用招标形式向市场上订购，而且采用2-3家CAS厂家同时运作的模式。

例如湛江数字电视目前就是采用3家CA厂商同密运作，目的就是为了防止个别厂家垄断加密算法，促进市场竞争和技术竞争[3]。

2.3EPG系统

电子节目指南（EPG）系统给用户提供一种容易使用、界面友好、可以快速访问节目的方式，用户还可以通过该功能收看一个或多个频道，甚至所有频道近期将播放的节目。

同时，EPG可提供分类功能，可以帮助用户浏览和选择各种类型的节目。

所以电子节目指南对业务提供商也有很重要的意义。

用户收看DVB数字电视节目的方式不同于模拟电视节目，在DVB系统中，多个节目被复用到一个MPEG-2传输流（MPTS）中，每个节目只占有MPTS中的部分包，一个物理的频道包含多个节目的SPTS，要观看其中的某个节目，必须从MPTS中提取（解复用）该节目对应的传输包，然后再进行解码。

EPG对业务提供商和用户都具有十分重要的意义，DVB-C系统必须在前端将必要的业务信息（SI）插入TS中，SI应携带EPG所需的全部数据，用户终端STB从TS中取出SI即可构成（实现）EPG，由EPG把节目播出时间表和节目介绍等信息直观地显示出来，以帮助用户按照自己的喜好选择收看数字电视节目[7]。

2.4宽带传输网络

DVB-C系统的宽带传输网络分为五个层次，即国家级SDH干线网、省级SDH干线网、地市级SDH干线网、县级SDH干线网和城域HFC接入网[8]。

目前，我国广电四级SDH干线网已基本建成，并即将实现互联互通，作为接入网的城域HFC宽带传输网与SDH干线网通过分插复用器（SDM）等进行连接，组成完整的广电宽带传输网络。

HFC接入网负责将各类信号传输给终端用户，早期的集中式HFC网络一般为星树型拓扑结构，它只有一个前端，所有信号都由前端通过光纤和同轴电缆向下传输。

目前湛江数字电视分布式HFC接入网采用两级光纤链路级联的环-星-树型拓扑结构，其总前端和多个分布式分前端通过第一级环型光纤链路，组成物理环型自愈网，沿顺时针、逆时针方向同时发送同一光信号，采用发端并发、收端用光开关切换的工作方式，使第一级环型光纤链路具备双向自愈能力。

第二级星型光纤链路将各类信号送到各光节点，然后进入树型电缆分配系统。

分布式HFC接入网具有完整的冗余保护体系，有较高的安全可靠性、良好的拓展性和良好的网络性能指标，可以为开展双向化交互式数字电视业务提供良好的城域宽带传输网络平台。

2.5用户终端接收系统

用户终端接收DVB-C数字电视节目由带智能卡的DVB接收机顶盒和电视机来完成。

DVB接收机顶盒使电视机从被动接收模拟电视转为交互式接收数字电视和数据广播。

DVB接收机顶盒的软硬件平台分为硬件、底层软件、中间件和应用软件四层。

底层软件提供各种硬件驱动程序以及实时操作系统，中间件使应用软件不依赖于具体的硬件平台。

DVB接收机顶盒的最基本功能是接收数字电视节目，其中调谐模块接收射频信号并变换为中频信号，然后进行A/D变换为数字信号，再送入QAM解调模块进行QAM解调，输出MPEG-2传输流数据，送给解复用模块，解复用模块从MPEG-2MPTS传输流数据中抽出一个节目的PES数据流，包括视频PES、音频PES和辅助数据PES，解复用模块中包含一个解扰引擎，可在TS传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，解复用模块输出的是已解扰的PES。

视频PES送入视频解码模块，取出MPEG-2视频数据并对MPEG-2视频数据进行解码后送到模拟PAL/NTSC编码器，编码成模拟视频信号，再经视频输出电路输出[5]。

音频PES送入音频解码模块，取出MPEG-2音频数据并对MPEG-2音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出模拟音频信号，经音频输出电路输出。

3DVB-C有线数字电视系统信号变换过程

首先，我们需要将模拟电视信号通过A/D转换器数字化，由于未压缩的数字电视信号有很高的数据率，为了能在有限的带宽内传送更多的电视节目，因此需要对数字电视信号进行压缩处理，成为信源编码[6]。

编码之后的数字信号再依次经过复用器、信道调制器和发射机将数字电视信号发射出去，接收端再经过一系列相反的变换恢复出原模拟电视信号。

下图为DVB-C有线数字电视系统信号变换方框图。

信道

图2数字电视系统信号变换流程

结语

随着广播电视的采编、制作到播出、传输、发射等各个环节全面数字化进程的不断加速，一个全新的多媒体信息化时代已经到来。

作为一个广播电视传输媒体工作人员，为适应广电行业产业化和市场化发展的需要，我们必须重视广电宽带传输网络双向化和数字化技术的研究，充分利用广电宽带传输网络的基础设施和频率资源，不断完善有线数字电视广播业务，并同步建立起适合有线数字电视广播系统的经营管理模式，以抢占多媒体信息化业务的市场商机，尽快做大、做宽、做强我国广电数字电视业务。

课程设计是培养学生运用所学的知识进行实践性的良好途径，是将所学的理论知识转化为实际成果的桥梁。

在设计中，学生通过发现问题，分析问题，运用课内外的知识解决问题，丰富理论知识，增强实践能力，从而可以领悟和创新设计思想，使学生的综合能力得到提高。

致谢

通过近两周的努力，电视机课程设计终于完工，在此期间，遇到了很多的问题，也查阅了许多的资料，同时还有辅导老师的精心指导与帮助，才克服了一个又一个的难题。

在此，我真诚地对辅导表示感谢，你的教导和关怀给了我莫大鼓励，你的精心指导让我不再畏惧难题。

这次课程设计使我学到了很多专业知识，也让我明白了不畏困难，勇于攀登高峰的重要性，这对我未来的学习和生活产生了重要的影响。

参考文献

[1]裴昌幸.电视机原理与现代电视机系统[M].西安.西安电子科技大学出社.1997.

[2]李海霞.电视机原理实验指导书[M].黄河科技学院,2008.

[3]姜秀华.现代电视机原理[M].高等教育出版社,2008.

[4]何希才.新型开关电源设计与维修[M].北京,国防工业出版社.

[5]姜秀华，张永辉.数字电视广播原理与应用.人民邮电出版社.

[6]余兆明，余智.数字电视原理.人民邮电出版社.

[7]王铮亮.浅谈DVB-C系统在数字电视中的应用.湛江市广播电视台网络中心.

[8]何艳玲.有线数字电视前端系统设计探讨[J].数字技术与应用.2011（05）.