广播电视技术应知应会汇编.docx

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广播电视技术应知应会汇编

广播电视技术应知应会汇编

晋城市广播电视网络有限责任公司

2013年4月

数字电视基本概念·························3

光缆的基础知识··························25

数据网络基础知识························37

数字电视机顶盒维修知识··················48

数字电视基本概念

一、数字电视的定义：

数字电视是数字电视系统的简称，是指音频、视频和数据信号从信源编码、调制到接收和处理均采用数字技术的电视系统。

从节目的采集、制作到节目传输，以及到用户终端的接收全部实现数字化；广义上说，数字电视是数字传输系统，是原有电视系统的数字化。

国际上的精确定义：

将活动图像、声音和数据，通过数字技术进行压缩、编码、传输、存储，实时发送、广播，供观众接收、播放的视听系统。

数字电视广播电视系统由信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机组成。

数字电视广播（DVB）分为有线数字电视广播（DVB-C）、卫星数字电视广播（DVB-S）和地面数字电视广播（DVB-T）。

其信源编码都是MPEG-2标准的数据传输流，信道调制分别采用QAM、QPSK和COFDM（或VSB）方式。

基于MPEG-2标准的DVB-C以有线电视网作为传输介质，当采用64-QAM正交调幅调制时，一个8MHz模拟PAL电视频道可供6-8套数字电视节目复用传输。

地市级有线数字电视广播系统（以下简称DVB-C系统）主要由DVB前端、宽带传输网络、用户终端DVB接收系统三大部分组成。

二、数字电视技术分类：

1、按信号传输方式

地面无线传输数字电视

卫星传输数字电视

有线传输数字电视

2、按图像清晰度

数字高清HDTV：

宽银幕电影分辨率

数字标清SDTV：

现有电视分辨率

数字普清LDTV：

现有VCD分辨率

3、按显示屏幕幅型比

4:

316:

9

三、数字电视有如下优点：

1、图像传输质量高，距离远。

数字电视信号在传输过程中，多次中继后不会发生干扰和噪声的积累，同时可采用纠错编码技术，提高抗干扰能力。

所以数字电视在传输中保持信噪比基本不变，收端图像质量基本保持与发端一致，且传输距离不受限制。

2、频谱资源利用高。

数字电视采用压缩编码技术，在一个8MHz带宽的频道内传输6-8套电视节目。

而模拟电视只能传输一套节目。

3、信号稳定可靠，设备维护简单，使用方便。

模拟电视信号数字化后，信号以二进制码的形式出现，它只有“0”和“1”两种状态，二进制数字信号不受电源波动、器件非线性的影响，所以信号能保持稳定、可靠。

处理数字信号可采用大规模集成电路，可降低了设备的功耗，减少体积，提高了设备的可靠性。

4、提供全新的业务，实现高速数据传输。

在数字电视通信中可以互不干扰地同时传输文字、数据、语音、静止图像等多种数字信息，数字电视网可与计算机网、电信网互联互通。

5、灵活友好的人机界面。

灵活和实用的人机交互界面，便于普通用户操作。

6、易于实现条件接收。

数字电视信号容易进行加密/加扰，有利信息安全，便于实现付费电视、视频点播及交互式电视。

四、数字电视系统主要设备及系统：

数字电视的前端是有线电视网的信息源和数据交换中心，一般由数字卫星收机、编解码器、复用器、加扰器、QAM调制器、适配器等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4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。

数字电视前端系统的总体描述：

卫星接收器接收卫星上传输的卫星信号（RF信号），通过卫星接收机输出成TS流。

复用器把各卫星接收器上接收的频道信号（TS格式）复用成一路TS信号，通常4－6各频道复用成一个流，然后经过加扰（就是加密）后，把多路复用过的信号放到调制器上，每路信号（包含4－6路节目）用不同的频点调制出去（因为每8M频宽大约能够容纳4－8个频道的节目），然后把所有调制器调制好的信号接入到混合器上混合，最后输出成1路信号发到用户家的机顶盒上。

用户接收信号后会解扰（即解密，通过EMM授权信息比对密字），然后把解扰的信号交给解码芯片解码，最后输出为AV信号供用户收看。

电视台播出的节目不光是卫星节目，有些电影或者自己本地电视台录制的新闻等节目也要播出，这些节目源不是数字格式的，要用编码器把他们编成符合数字电视传输标准的TS流。

数字电视系统主要硬件设备

卫星接收器接收卫星上传输的卫星信号（RF信号），通过卫星接收机输出成TS流。

模拟卫星电视接收机--接收的是，目前因为大部分信号均已经数字化，基本已经绝迹。

接收机--接收的是数字，是目前比较常用的接收机，又分插卡数字机，免费机，高清机等。

1、编/解码器

编码器的基本功能是将基带的数字视音频信号进行压缩，并且通过ASI、SPI等接口输出符合MPEG-2标识的TS流，而解码器是编码器的逆过程，通过将输入的TS流解压缩，输出模拟或者数字的视音频信号。

编码器——将基带的模拟或者数字视/音频信号进行压缩，通过ASI、SPI等接口输出符合MPEG-2标准的TS流。

解码器——编码器的逆过程，通过将输入的TS流解压缩，输出模拟或者数字视/音频信号。

编/解码器接口

视频输入接口：

模拟/数字；

音频输入接口：

模拟/数字；

信号输出接口：

ASI/SPI、DS3/E3、E1、IP；

数据、图文接口。

数字电视传输等级

低级（LowLevel）：

352×240×30（代表图像帧频为每秒30帧，每帧图像的有效扫描行数为240行，每行的有效像素为352个），或352×288×25

主级（MainLevel）：

位于低级之上，即：

720×480×30或720×576×25

准高级（High-1440Level）：

位于主级之上，图像宽高比为4∶3

格式为1440×1080×30

高级（HighLevel）：

位于准高级之上，图像宽高比为16∶9

格式为1920×1080×30

2、复用器

复用器：

是将单节目流复用成多节目流，将多个单节目或多节目流复用成一个多节目流。

（1）复用器原理

复用器原理

（2）复用器功能

输入多节目码流（MPTS）节目分析

PID过滤、PID映射等

PSI/SI提取、插入和修改

多路分解

PCR校正

变码率输出

过载保护

节目流1+1备份

（3）调制器

把信号源（可以是数字电视机顶盒、卫星数字电视接收机、DVD机、电脑、摄像机、电视解调器等AV信号源）所提供的视频信号（VIDEO）和音频信号（AUDIO）调制成稳定的高频射频振荡信号,视频为调幅调制方式，音频为调频调制方式。

传输信息两种方式：

基带传输和调制传输

1）基带传输——信源直接生成，频率较低，传输信道低频处损耗很大，难以长距离传输；

2）调制传输——将基带信号搬移到信道损耗较小的高频处，适合长距离传输。

调制器功能

1）输入接口

2）码流处理

3）QAM调制

4）上变频处理（52~866MHz）

QAM调制器最关键指标调制误差率MER

MER越高接收效果越好，MER过低可能会出现马赛克、静帧等现象

信号强度接收门限——电平门限（40dBuV）

信号质量接收门限——MER接收门限（30dB以上准无误码）

考虑传输信道内各频点相互干扰，需要留有更多的指标余量

国标要求的MER下限32dB

寄生输出抑制比衡量调制器对网络内其它频点的干扰程度

同频干扰，出现图像雪花（模拟电视）或马赛克（数字电视）

国标要求的寄生输出抑制比下限50dB

优秀的QAM调制器输出电平95~120dBuV，方便不同用户灵活使用

捷变频52~866MHz内数字可调

能够做到输出频率范围和输出电平相互兼顾

4、加扰器

独立加扰器是一种在条件接收系统（CAS）的控制下对TS中指定节目进行加扰，使授权用户能够正常收看，而非授权用户无权收看，从而实现系统运营商有条件收费管理的设备。

加扰器原理

独立加扰器工作原理

基本功能——在条件接收系统（CAS）的控制下对TS中指定的节目或基本传输流进行加扰，使授权用户能够正常收看，而使非授权用户无权收看，从而实现系统运营商有条件收费管理。

加扰器其它功能

输入支持单节目码流（SPTS）和多节目码流（MPTS）；

输入净码率1~54Mbit/s，码率可以自适应；

输入TS包长188和204自适应；

支持同密；

支持EMM和ECM数据插入；

支持处理与CA有关的PSI/SI表信息；

支持集中网管和远程监控；

安全性高

条件接收系统（CAS）是数字电视广播（DVB）实行收费所必须采用的系统，也是数字电视平台不可缺少的部分，CAS负责完成用户授权控制与管理信息的获取、生成、加密、发送及节目调度控制等工作，保证只有已被授权的用户才能收看节目，从而保护节目制作商和广播运营商的利益。

SMS工作原理：

SMS的原理是通过对用户订购信息的记录与处理，形成用户数据库，并经由与CAS的接口，向CAS发送用户授权管理信息（EMM）的基本数据，由此实现对用户进行精确的授权控制与授权管理。

节目指南（EPG）

是机顶盒的主机界面以及各种业务功能的导航菜单。

通过EPG，用户能方便快捷地接收、选择数字电视节目，可以使用户了解到节目的相关信息，它是用户与机顶盒进行交互的主要途径。

CAS系统

我国条件接收系统经历了三代产品：

第一代多属于国外产品：

安全隐患多

第二代国内早期CAS厂商开发的产品：

均为国外产品的仿制品

第三代完全自主研发的条件接收系统：

双向网络、增值业务、版权保护以及三网融合

CAS工作原理

条件接收系统的三层结构：

第一、控制字CW对视音频及数据信号比特流进行加扰；

第二、业务密钥SK对控制字CW进行加密；

第三、个人分配密钥PDK对业务密钥SK进行加密。

CAS应用模型

CAS安全机理

前端加密（主要分为两大部分）

一是前端信号加扰部分；

二是前端加密部分：

SK加密CW，得到ECM；

PDK加密SK，得到EMM。

ECM：

授权控制信息，包含时间、节目价格、节目授权控制等信息；

EMM：

授权管理信息，包含智能卡号、授权时间、授权等级等用户授权信息。

终端机顶盒解密

智能卡PDK解密EMM，得到SK；

SK解密ECM，得到CW；

CW完成解扰；

ECM、EMM解密过程都是在智能卡的解密系统中完成。

结论：

CAS系统是实现数字电视节目加密、收费的主要工具，自身的安全性非常重要。

CAS安全机理

（1）算法

防止算法被破解两种措施：

加长密钥

多重算法

如果万一出现了算法被破解的情况，治理措施——更换智能卡算法：

空中升级（升级数据加密传输）；

通过营业厅专用设备进行升级（安全，但需回收智能卡）。

5、数字电视与模拟电视的异同

（1）频谱结构和能量分布不同。

模拟电视在HFC网中是以AM-VSB即残留边带调幅方式频分复用传输的。

载波被调幅后，以载波为中心产生上、下两个边带，两个边带都携带有调制信号的全部信息。

为了压缩占用带宽，节约频率，并考虑到技术上的一些困难，采用抑制了下边带一部分的办法，即残留边带调幅。

它的特点是有明确的载波频率。

如第九频道的192.25Mhz就是图象载波频率，电视图象信号就是调制到这个频率的载波上的。

由于抑制了部分下边带，所以九频道占用的带宽是191-199Mhz。

伴音的传送，是先把声音信号以调频的方式调到6.5Mhz的载频上，称为伴音副载频。

频率选为6.5Mhz的原因是为了与图象信号捆到一起传送，不再另外占用独立的频道。

为了避开图象信号的主要能量区域，又要在8Mhz带宽之内，因而选为6.5Mhz。

伴音调频到6.5Mhz的副载频上后与图象信号混合，一起再去调制图象载频，伴音载频就变成了图象载频±6.5Mhz（fA=fV±6.5），由于下边带被抑制，只有fV+6.5Mhz被传输。

对AM-VSB信号进行频谱分析，在每个8Mhz带宽，即一个频道内,能量集中分布在图象载频上（部分边带抑制，并不抑制载波，这与平衡调幅是不同的）。

如九频道的1192.25Mhz，频谱显示出一个峰，图象载频两边特别是向高频方向，有相当的能量分布（呈簇状分布），代表图象的存在。

在fV+4.43处有一个跳动的峰，这是彩色副载波所在的位置，随图象色饱和度的不同而变化。

在fV+6.5Mhz处，是伴音副载波的峰。

数字电视信号，采用的是QAM调制。

它首先把完成了信道编码的MPEG-2传输流对高频载波既调幅又调相。

调幅又是平衡调幅，抑制了载波。

因而从频谱分析仪上看，一个数字频道的已调信号，象一个抬高了的噪声平台，均匀的平铺于整个带宽之内。

它的能量，是均匀分布在整个限定带宽内的。

伴音信号在MPEG-2编码时，已经与图象信号以包的形式复用到了一起。

因而，一个数字电视频道，不但没有所谓图象载波，也没有伴音载波。

（2）国家标准推荐，在兼容传输的网络中，数字频道的电平比模拟频道电平应当低10dB，有以下几个原因：

从频道内能量的频谱分布上看，已如前所述，即数字QAM信号有类似双边带的特性，能量均匀分布在整个频道的带宽内；模拟信号的能量主要集中在三个载频（图像、伴音、彩色）附近，且呈离散簇状分布。

从信号电平的表述上看，AM-VSB调制模拟电视信号电平，是指调制包络峰值（同步头）处图像载波电压的有效值。

其取样点从频域看是图像载波处，从时域看是包络峰值（同步头）处。

这个特征，只有AM-VSB调制的模拟电视信号才具有。

QAM调制数字电视信号电平，是用被测信道信号的平均功率表述的。

测量方法是对整个信道进行扫描，通过对相邻抽样点的抽样功率值取平均，画出整个频道的频谱，把频道内每一个抽样点的功率值取平均值，得到信道的平均功率（即所谓积分信道功率）。

从误码率的计算看：

按国际标准，为保证良好的接收，在进入接收解调器RS纠错前，误码率BER应小于10E-4。

这相当于经过RS纠错之后，误码率达到10E-12的准无误码水平。

即在传输速率40Mbit/s时，每七个小时才产生一个误码。

由误码率BER与Eb/N0的关系曲线中可以查得对应于BER=10E-4，Eb/N0为16.5dB。

而Eb/N0与系统载噪比的转换式为（对64QAM，近似）C/N=Eb/N0+10lgm对64QAM调制，m=log264=6故对应10E-4误码率的C/N=16.5+10lg6=24.28dB而模拟频道,要获得主观收看评价4分,需要43dB的C/N。

试验还表明，在把数字64QAM信道平均功率配置为比模拟信道电平低8-10dB的情况下，降低整个通路信号电平，当模拟信号主观收看评价达到2分时，数字信道的收看质量仍在4分。

我们在550MhzHFC系统中传送27套模拟频道，用5个8Mhz64QAM调制数字频道传送25套节目时发现，当数字信道平均功率提高到比模拟信道图像载波电平低5dB时，部分模拟频道受到干扰的程度已十分明显。

画面上象是盖上一层部分网孔被堵塞的窗纱，对比度、清晰度明显下降，给收看者压抑感。

但数字信道并没有出现明显的马塞克现象。

将数字信道功率调回到比模拟峰值功率低10dB，干扰就不可察觉。

上述事实说明，数字频道的存在，非线性产物对模拟频道的干扰明显比数字频道严重。

把数字64QAM信道功率配置为比模拟信道图像载波峰值电平低至10dB是正确的。

（3）数字电视与模拟电视兼容传输的特点差异：

、电平测量方式不同

a）传输电平的配置。

b）削波问题。

、衡量传输系统的指标标准不同。

a）模拟：

图象载波电平、C/N、CM、IM、CSO、CTB、HUM、DG、DP、回波值等。

b）数字电视：

MER、BER、频道平均功率电平等。

、故障图象主观评价方式不同。

a）模拟：

雪花干扰、滚道干扰、网纹干扰、窜台、重影、彩色鬼影等。

b）数字电视：

马赛克、静帧、黑屏等。

、非线性失真产物及其影响不同。

a）模拟：

CSO、CTB离散族状分布，网纹、负像等。

b）数字电视：

白噪声弥散分布，类似组合互调失真噪声。

c）数字信号干扰模拟信号的特点：

图象分辨率、对比度下降，不透露，缺乏粒度，有压抑感，似被灰尘堵塞了的纱窗，引起C/N劣化，但是CSO、CTB指标不明显降低。

d）模拟信号干扰数字信号的特点：

频繁的马赛克现象。

五、数字电视的故障

1、零星用户的故障

零星用户发生数字数字电视故障的原因，少数是由于入户电平太低引起的，或者因为网络没有通过设计，入户电平本来就不足（特别是高端电平不足的问题比较常见），或者分接多台电视以后造成电平不足；用户私接劣质信号放大器劣化信号质量引起故障的现象也有一些;多数是由于用户室内器件阻抗失配、接触不良、电缆屏蔽损坏引入外界干扰引起的。

由于某些干扰信号有固定的频率或频带，或者不是整天开通，通常不是整天干扰全部的各套数字电视，当用户收看被干扰的节目时，就报告数字电视出了故障，当收看没有被干扰的节目时，就说数字电视没故障；或者用户仅仅在晚上看电视、白天不看电视（上班），就报告晚上数字电视出故障；加上其他各种原因，数字电视管理部门接到数字电视故障时隐、时现的投诉是很正常的现象。

无论数字电视的故障是不是时隐、时现，只要发生过故障就说明用户的室内网络有问题，就得进行维修。

在维修时、在安装数字电视用户时，重点注意以下几个容易引发故障的“细节”问题；

连接机顶盒的电视信号线，最好用新电缆做成两头电缆接头的电缆线、不用塑料压注双插头线（通常剪掉一个插头重做一个电缆接头接机顶盒、尚留一个压注插头接墙壁插座），因为塑料压注插头极容易内部脱焊而引发数字电视故障。

不要从用户墙壁的插座板上引接信号到机顶盒，因为插座极易发生接触不良引发的数字电视故障。

最好把插座改成电缆对冲接头（或换用F头对冲插接板），然后用带两个电缆接头的电缆线引接信号至机顶盒。

新房屋装修时，禁止再使用电视信号普通插座板，改用F头对冲接头板。

室内分接电视信号，一定要用合格的高隔离度分配器、分支器和电缆，不可用劣质品，分配器、分支器的空端口要接上75欧负载电阻，绝对禁止将多条电缆直接扭合起来分接信号。

遇到用户室内故障难以排除时，可以用一条两头做好电缆接头-5电缆，直接从室外接信号到机顶盒，用以鉴定判别或试用。

2、局部点片故障

检修局部点片故障时，一定要利用网络图纸，仔细分析发生故障的范围，确定大致的故障点，然后才出门检修，可以达到事半功倍的效果。

如果某条用户分配主线以下有多数用户报告出故障，其他线路正常。

那么这条主线电缆最大可能的问题是：

接头接触不良、接头进水外导体霉断、分支器件进水或损坏。

某放大器以下所有各条线路下有多数用户报告出故障，其他放大器之下正常。

那么最大可能的问题是：

放大器前面干线电缆发生前的问题、放大器输出电平太高、放大模块损坏导致失真剧增（有些仅仅是高端或低端增益下降3、4个dB、还可调出正常输出电平）或输出电平降低等。

某光接收机之下各放大器、各条线路下有多数用户报告出故障，其他光接收机之下正常。

那么最大可能的问题是：

光接收机输出电平过高（或过低）、光接收机损坏、光链路问题造成接收光功率下跌等。

某光发射机之下各台光接收机、放大器、各条线路下有多数用户报告出故障，其他光发射机之下正常。

那么最大可能的问题是：

光发射机输入电平过高（或过低）、光发射机故障等。

3、因载噪比过低引起的故障

由于数字数字电视抗普通噪声干扰的能力强，系统指标的下裕量很大，按正常程序设计安装的网络，很少可能因载噪比过低而引起故障。

因载噪比过低引起故障的现象，通常发生在由“新手”负责、放大器间距未经设计计算而建的网络中。

比如某网页上反映，当地新建的数字电视系统，在第4级放大器下面就无法收看数字电视。

那里到达第4级放大器输入端口的信号电平不到44dB,输出电平不到74dB（显然放大器增益G=30dB）。

实际C/N指标就在门限值以下，数字电视自然就无法收看了。

因此，要避免出现因载噪比过低而引起数字数字电视故障，新建或改造数字电视网络时，必须进行网络图纸设计，至少要做到到达放大器输入端口的高端电平不低于放大器的“标称输入电平（72dB）”、放大器的输出电平要与其“标称输出电平（72+G）”相等或相近。

对于数字电视的测量,只看电平是远远不够的.应该测量的参数应该有以下三个：

电平＼ＭＥＲ＼ＢＥＲ。

ＭＥＲ是调制误差率，相当于模拟里的载噪比

ＢＥＲ是误码率，是考量数字信号传输质量的重要指标．

六、数字电视信号的主要技术指标。

1、系统输出口数字调制信号的输出功率电平

数字频道功率电平指的是平均功率电平，而不是峰值电平。

因为射频载波被随机化的数字信号调制，使射频信号呈现为类似噪声充满整个频谱。

一般而言，64QAM调制数字频道的峰值功率要比平均功率高6---10dB、（QPSK调制数字频道的峰值功率要比平均功率高3---5dB）。

一方面要为了防止数字信号的峰值电平过高导致放大器压缩、互调干扰及光发射机的限幅削波产生CSO、CTB等非线形产物对模拟信号的干扰而要降低数字信号的功率，另一方面又要尽量提高数字频道的电平以增加信噪比，提高抗非线性及噪声的能力。

数字频道的功率电平应比模拟电视载波电平低6---10dB为好。

2、调制误差率MER

调制误差率MER反映了在整个测量系统中对信号的所有相位、幅度类型的损伤和劣化。

例如：

各种非中断性的损伤（系统噪声、CSO、CTB、侵入噪声）、相位误差、相位噪声等造成的相位误差及调制器IQ幅度不平衡、放大器压缩造成的幅度误差等。

在只考虑频道中的高斯噪声时，MER近视于基带数字调制信号的SNR。

MER的测试结果客观而准确的反映了数字接收机正确还原数字信号的能力，也可以看作为数字信号被正确还原的概率。

在考察数字电视传输系统的性能、调制信号的质量及SNR的分配时，MER比S/N更能说明整个系统的性能。

关于MER的门限：

基于8MHz的64QAM的MER门限值为24dB，一旦低于此值，由于数字信号的“峭壁”效应，图象就会从满意的效果转到马赛克现象、静帧或黑屏。

（这一点完全不同于模拟电视的图象质量逐渐下降）。

一般应给系统输出4---6dB的安全裕量。

建议系统输出口的MER在28dB。

前端MER值达到35dB时将是理想情况（一般仪器的测量范围在18---35dB）。

用专用仪器即可通过高速计算软件测得MER值。

3、误差矢量幅度EVM

4、比特误码率BER

错误比特数和发送比特总数的比，简称为误码率。

数字信号不同于模拟信号，一切损伤与干扰最后都反映在BER上。

系统可靠性最终都归结到BER这一指标上。

BER与测试点的C/N有关。

测量BER一般有两种显示值：

FEC校正前的BER、FEC校正后的BER。

FEC校正前的BER指系统的误码率（包括可校正、不可校正的误码），FEC校正后的BER指FEC不能校正的误码，两者之间的不同反映了FEC工作的状况及系统离失败点的远近程度。

高于1E-03的误码率则超过了系统FEC校正的能力，1E-04为64QAM系统FEC校正前的BER临界，高于此误码率，系统的传输质量将急剧劣化，而误码率在1E-06、1E-07时将会出现可察觉的图象损伤，误码率在1E-09以下时质量将相当好。

5、载噪比C/N；噪声功率带宽内的每比特能量Eb/