數字有線電視系統(tǒng)課件

數字有線電視系統(tǒng)

數字有線電視系統(tǒng)課件1內容提要一、數字電視技術的發(fā)展二、有關基礎知識三、數字有線電視前端硬件平臺四、數字有線電視前端軟件平臺五、數字電視技術的相關標準六、數字有線電視系統(tǒng)

內容提要一、數字電視技術的發(fā)展2一、數字電視技術的發(fā)展1．

數字電視是電視發(fā)展的必然趨勢

電視技術的革命：第一次：黑白→彩色第二次：模擬→數字一、數字電視技術的發(fā)展1．數字電視是電視發(fā)展的必然趨勢3傳統(tǒng)的模擬電視缺點是：容易受噪聲干擾，長距離傳輸后信噪比惡化；圖像清晰度下降，信號波形畸變，相位失真、色彩失真；對設備的非線性失真十分敏感。模擬電視還具有穩(wěn)定性差、可靠性低、調整繁雜、不便集成、自動控制困難。不能與IT接軌，業(yè)務受限。傳統(tǒng)的模擬電視缺點是：容易受噪聲干擾，長距離傳輸后信噪比惡化42.數字電視的發(fā)展歷程與現狀1994年，數字衛(wèi)星電視啟動；1998年，數字地面電視開始試播；歐、美、日發(fā)展較快；數字衛(wèi)星電視出現最早，目前最為成熟與規(guī)范；數字有線電視和數字地面電視目前尚處于發(fā)展階段。2.數字電視的發(fā)展歷程與現狀53.數字有線電視在我國面臨良好的發(fā)展機遇（1）有線電視目前在中國有9000萬以上用戶，2005年將達到1.2億。經濟發(fā)達地區(qū)和城市的電視用戶多數通過有線收看電視節(jié)目，同時有線電視數字化的技術基礎也較成熟。有線電視數字化的發(fā)展將能夠支持最全面的業(yè)務。（2）我國尚未放開個人和家庭直接接收衛(wèi)星電視信號的限制，數字電視的地面廣播，有關標準國際上正在制定中。實現數字有線電視廣播在傳輸鏈路上的投資最少。目前最有條件發(fā)展的則是數字有線電視。3.數字有線電視在我國面臨良好的發(fā)展機遇6二、數字通信基礎知識

2.1信道與帶寬傳輸信息的通路稱為信道，可以分為兩種：傳輸模擬信號的稱為模擬信道，傳輸數字信號的信道稱為數字信道。信道所能傳送信號的頻率范圍，稱為帶寬。傳輸信道的最小頻道寬度應≥數字信號本身頻譜的寬度。

二、數字通信基礎知識

2.1信道與帶寬傳輸信息的通路稱為信道7二、數字通信基礎知識

2.2數據傳輸速率比特率：是指二進制數碼流的數據傳輸速率，單位是：bit/s簡寫b/s或bps，它表示每秒傳輸多少個二進制元素（每一個二進制的元素稱為比特）。波特率：也就是符號率，又稱調制速率，是針對模擬數據信號傳輸過程中，調制解調器輸出的調制信號每秒鐘載波調制狀態(tài)改變的數值，單位是B/s，稱為波特(baud)率。R=Blog2N（b/s），其中R是比特率，B是波特率，N是n比特的電平數（即，進制數）。log2N=n:比特數/符號

二、數字通信基礎知識

2.2數據傳輸速率比特率：是指二進制8二、數字通信基礎知識

2.3信源編碼抽樣：將時間上連續(xù)的取值變?yōu)橛邢迋€離散取值的過程。

量化：將經抽樣后幅度上無限多種連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€離散值的過程。編碼：把量化后的信號按照一定的對應關系轉變成一系列數字編碼脈沖的過程。信源數據壓縮編碼：降低傳輸數據率。二、數字通信基礎知識

2.3信源編碼抽樣：將時間上連續(xù)的取9二、數字通信基礎知識

－－2.4信道編碼糾錯：在信道編碼過程中將附加數據加于數據流之中，在接收端通過校驗位來發(fā)現有錯誤的數據字，并給予糾正。交織：是對糾錯過程的補充。其基本原理是在編碼時將數碼流按已定義的規(guī)則“攪亂”，在接受端再將那些“攪亂”的數據字按相反的規(guī)則重新排列，使之恢復出原始次序。

二、數字通信基礎知識

－－2.4信道編碼糾錯：在信道編碼過10三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.1數字衛(wèi)星接收機1.概述

因為我國上星的數字電視節(jié)目的大部分采用的是QPSK調制方式，數字衛(wèi)星接收機都是QPSK解調。 數字衛(wèi)星接收機也分為幾種，有的雖然是接收衛(wèi)星上的數字節(jié)目，但是輸出的還是模擬的音視頻信號，這就是目前大部分電視臺前端系統(tǒng)所采用，還沒有改造的。有的是直接是輸出TS碼流；還有一種就是既能輸出模擬信號，又能輸出數字的TS碼流。

三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.1數字衛(wèi)星接收機1.概11數字調制信號的向量表示或星座圖表示數字調制信號的一般描述在第n個符號間隔，發(fā)射的已調信號，可表示為一個向量。IjQ0AnφnInQn在所有時間上，發(fā)射的已調信號只有有限的若干種，可表示為若干個向量。若只畫出向量的端點稱為星座圖。數字調制信號的向量表示或星座圖表示數字調制信號的一般描述在第12QPSK信號的正交調制

IjQBPSK，載波cosωctBPSK，載波sinωct合成為QPSKQPSK信號的正交調制IjQBPSK，載波cosωctBP13A方式QPSK正交調制器

A方式QPSK正交調制器14B方式QPSK正交調制器

B方式QPSK正交調制器15星座圖：調制載波變化狀態(tài)的表示圖a和b為數據率減半的bit序列，A/D后0以+1表示，1以－1表示,并用I(t)表示a；Q(t)表示b。平衡調幅器輸出：I(t)sinωct=±sinωctQ(t)cosωct=±cosωct若載波為：sin(ωct－45)和cos（ωct＋45）則星座圖旋轉45，見圖中的標記“×”。

星座圖：調制載波變化狀態(tài)的表示圖a和b為數據率減半的bit序16三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.1數字衛(wèi)星接收機Q三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.1數字衛(wèi)星接收機Q17三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.1數字衛(wèi)星接收機恢復絕對NRZ碼的0，1狀態(tài)±1三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.1數字衛(wèi)星接收機恢復絕18復用適配和能量擴散RS編碼器(204,188)卷積交織器I=12字節(jié)到m位符號變換差分編碼基帶成形QAM調制至RF有線信道視頻編碼器音頻編碼器數據編碼器節(jié)目復用器傳送復用器12n有線前端MPEG-2源編碼和復用IQSync1反轉和去能量擴散RS碼解碼器卷積去交織器符號到字節(jié)映射差分解碼器匹配濾波器與均衡RF物理接口QAM解碼器接RF有線信道有線IRDIQ數據時鐘載波、時鐘和同步恢復DVB-C系統(tǒng)框圖三、數字有線電視前端硬件平臺復用適配和能量擴散RS編碼器(204,188)卷積交織19編碼調制系統(tǒng)去RF有線信道時鐘數據*m基帶接口：來自本地MPEG-2節(jié)目源,分配鏈路,再復用等基帶物理接口Sync1反轉和隨機化卷積交織器I=12字節(jié)字節(jié)到m位符號變換差分編碼基帶成形時鐘和同步生成器QAM調制器和IF或RF物理接口有線前端888mIQ*MPEG-2傳送復用包RS編碼器(204,188)對每符號的兩個最高有效位進行差分編碼，從而獲得旋轉不變的星座圖。將m比特符號映射為I、Q信號，并進行滾降濾波。根據MPEG-2幀結構將SYNC1字節(jié)進行反轉；對數據流進行隨機化處理。使數據結構與信號源格式相適配。編碼調制系統(tǒng)去RF時鐘數據*m基帶接口：來自本地MPEG-220字節(jié)到符號的變換例：64QAM的字節(jié)m比特符號的變換，2m=64，m=6

，3字節(jié)轉換為4個符號b7b6b5b4b3b2b1b0字節(jié)v字節(jié)v+1字節(jié)v+2自交織器輸出（字節(jié)）b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0符號z符號z+1符號z+2符號z+3至差分編碼器（6-bit符號）字節(jié)到符號的變換例：64QAM的字節(jié)m比特符號的變換，b7b21三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器1.調制方式的選擇

DVB-S中，采用的是QPSK調制解調方式；DVB-C中，采用的是QAM調制解調方式；DVB-T中，采用的是OFDM多載波調制，每個載波再采用QPSK或者QAM調制。QAM是用數字信號去調制載波的幅度和相位，常用有16QAM、32QAM、64QAM等。由于載波的幅度和相位都帶有信息，比QPSK方式傳輸的數碼率高。DVB-C多用64QAM的調制方式。QPSK方式具有較強的抗干擾能力，多用在雙向網的回傳。

三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器1.調22三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器2.調制速率

16QAM調制中，一個符號用4個比特來表示；64QAM調制中，一個符號用6個比特來表示；256QAM調制中，一個符號用8個比特來表示。64QAM的調制符號率為6.89MBps時，它的最高數據傳輸速率為6.89×6＝41.34Mbps，由于其中有RS編碼，去掉冗余，有效傳輸數據速率為41.34×（188/204）＝38.1Mbps。B:波特三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器2.調23三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器3.QAM調制原理

正交調幅（QAM）是幅度調制和相位調制的結合，既調幅又調相。QAM是將調制符號調制到一對正交載波上，是二維調制技術。數字比特序列被分成兩個序列，以16QAM為例，每4個調制比特分為兩組，每組兩個比特，分別去調制同相正交載波，然后將兩路已調信號相加發(fā)送。

三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器3.24QAM的正交調制實現

IQ4ASK,載波0相位IQ4ASK,載波900相位IQQAM的正交調制實現IQ4ASK,載波0相位IQ4ASK,25三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器M-QAM由2路正交的L-ASK信號疊加而成,M=L2

A/D三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器M-Q26三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器16QAM星座圖三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.2QAM調制器1627差分編碼的作用為了獲得π/2旋轉不變QAM星座圖，每個符號的兩個最高有效位應進行差分編碼。復用適配和能量擴散RS編碼器(204,188)卷積交織器I=12字節(jié)到m位符號變換差分編碼基帶成形QAM調制至RF有線信道視頻編碼器音頻編碼器數據編碼器節(jié)目復用器傳送復用器12n有線前端MPEG-2源編碼和復用IQ差分編碼的作用為了獲得π/2旋轉不變QAM星座圖，每個符號的28差分編碼規(guī)則和示意圖兩個MSB差分編碼由下面的表達式給出字節(jié)到m比特符號變換映射q個比特(bq-1,…,bo)Ak=MSBBk=bq差分編碼QkIkQIq=2，16QAM時；q=3，32QAM時；q=4，64QAM時；差分編碼規(guī)則和示意圖兩個MSB差分編碼由下面的表達式給出字節(jié)29差分編碼規(guī)則和示意圖兩個MSB差分編碼由下面的表達式給出字節(jié)到m比特符號變換映射q個比特(bq-1,…,bo)Ak=MSBBk=bq差分編碼QkIkQIq=2，16QAM時；q=3，32QAM時；q=4，64QAM時；差分編碼規(guī)則和示意圖兩個MSB差分編碼由下面的表達式給出字節(jié)30QAM星座圖系統(tǒng)采用16/32/64QAM舉例：16QAM星座圖IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IkQk=00IkQk=10IkQk=11IkQk=01IkQk為每象限的兩個MSB，QAM星座圖系統(tǒng)采用16/32/64QAMIQ000000031象限MSBLSB旋轉100210+π/2311+π401+3π/2星座圖中的第1象限星座點到其它象限星座點的變換

通過改變2個MSB位（即IkQk）并根據表中規(guī)則旋轉q個LSB，可將第1象限中的星座點變換至第2、3、4象限。象限MSBLSB旋轉100210+π/2311+π401+332IQ載波相位旋轉示意圖

載波相位旋轉任意角度IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IQ00000001001100101000101010111001110011101111110101000110011101010000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101載波相位旋轉900IQ載波相位旋轉示意圖載波相位旋轉任意角度IQ000033IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IQ00000001001100101000101010111001110011101111110101000110011101010000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101

載波發(fā)生π/2,π,3π/2象位旋轉時，q個LSB不會發(fā)生錯誤，而2個MSB經差分譯碼后也不會發(fā)生錯誤。IQ000000010011001010001010101134符號率、帶寬的關系對QAM信號，占用射頻帶寬B與符號率Rs的關系為：B=(1+α)Rs采用0.15滾降系數時，一個8MHz信道中理論上的最大符號率為6.96MBaud。（Baud=symbol/s）8MHzfc符號率、帶寬的關系對QAM信號，占用射頻帶寬B與符號率Rs的35比特率與符號率的關系有用比特率Ru、總比特率Ru’、符號率Rs復用適配和能量擴散RS編碼器(204,188)卷積交織器I=12字節(jié)到m位符號變換差分編碼基帶成形QAM調制至RF有線信道視頻編碼器音頻編碼器數據編碼器節(jié)目復用器傳送復用器12n有線前端MPEG-2源編碼和復用IQRuRu’RsRu=Ru’(188/204)=(log2M)Rs(188/204)比特率與符號率的關系有用比特率Ru、總比特率Ru’、符號率R36舉例

有用比特率Ru(MPEG-2傳送層)[Mbit/s]總比特率Ru‘包含RS(204,188)[Mbit/s]有線符號速率Rs[MBaud]占用帶寬[MHz]調制方案38.131.925.241.3434.6127.346.896.926.847.927.967.8664-QAM32-QAM16-QAM31.672PDH34.3676.877.9032-QAM18.916.012.820.5217.4013.923.423.483.483.934.004.0064-QAM32-QAM16-QAM9.68.06.410.448.706.961.741.741.742.002.002.0064-QAM32-QAM16-QAM舉例有用比特率Ru總比特率Ru‘有線占用帶寬38.141.37編碼調制系統(tǒng)DVB三種系統(tǒng)的信源編碼方式相同-MPEG-2，但采用不同的信道編碼方式和不同的調制方式。信道編碼，DVB-C只采用RS編碼和卷積交織聯合起來糾正隨機性錯誤和突發(fā)性錯誤，不采用DVB-S和DVB-T，用RS編碼與卷積編碼分別作為外編碼和內編碼的聯合編碼方式。調制部分，DVB-C噪聲干擾較小，可采用編碼效率較高的MQAM，不用DVB-S的QPSK；有線信道中的多徑干擾不是十分嚴重，也不采用DVB-T為克服多徑干擾所用的COFDM。編碼調制系統(tǒng)DVB三種系統(tǒng)的信源編碼方式相同-MPEG-238編碼調制系統(tǒng)基帶接口與同步經過此單元的處理，使數據結構與信號源格式相適配。該單元中的信號幀結構應與含同步字節(jié)的MPEG-2傳送層一致。SYNC1變換和隨機化該單元根據MPEG-2幀結構將SYNC1字節(jié)進行反轉；同時為實現頻譜成形，對數據流進行隨機化處理。（SYNC1：隨機化序列的第1個TS包，共8個包）見下圖編碼調制系統(tǒng)基帶接口與同步39DVB-S幀結構

DVB-S幀結構40編碼調制系統(tǒng)RS碼編碼器該單元使用截短的RS(204,188)編碼，對每一個已隨機化的傳送包進行處理，產生一個誤碼保護包。卷積交織器該單元完成一個深度I=12的誤碼保護包的卷積交織，同步字節(jié)的周期保持不變。字節(jié)變換到m比特符號該單元將卷積交織器處理后的字節(jié)變換為QAM符號。編碼調制系統(tǒng)RS碼編碼器41編碼調制系統(tǒng)基帶成形該單元將經過差分編碼的m比特符號映射為I、Q信號，在QAM調制前，對I、Q信號進行升余弦平方根滾降濾波。編碼調制系統(tǒng)基帶成形42基帶成形濾波的作用編碼器產生矩形基帶脈沖，其頻譜無限延伸，為無失真?zhèn)鬏斝枰獰o限寬的信道。而實際信道都是帶寬受限的，對所傳輸的信號造成頻譜失真，反映在時域波形上即畸變和波形展寬，使相鄰的脈沖波形在時間上互相重疊，造成了符號間干擾（ISI）。如圖若基帶脈沖波形是某種適當的波形，那么可以保證抽樣點上不存在ISI，如圖為此，調制前需對編碼器產生的基帶脈沖進行基帶成形濾波?；鶐С尚螢V波的作用編碼器產生矩形基帶脈沖，其頻譜無限延伸，43/T-4/T/T-2/T1/T3/T/TH(f)-1/T矩形脈沖及其頻譜tf(t)T/2-T/20濾波單個脈沖的響應接收到的波形輸入波形10110ttTst抽樣點抽樣點Ts碼間干擾二進制系統(tǒng)接收脈沖中的ISI示意圖/T-4/T/T-2/T1/T3/T/TH(f)-1/T矩形44

……前一位脈沖下一位脈沖抽樣時刻發(fā)端脈沖當前脈沖(非正常比例，僅供演示)……前一位脈沖下一位脈沖抽樣時刻發(fā)端脈沖當前脈沖(非45理想低通濾波器的脈沖成形所傳輸信號的符號率為fS，symbol/s。理想LFP的截止頻率為fN=fS/2

，稱為奈奎斯特頻率，如左圖。調制后的射頻帶寬為2fN=fS，如右圖。理想低通濾波器的脈沖成形所傳輸信號的符號率為fS，symbo46升余弦滾降濾波器的脈沖成形理想LPF的過渡帶無限滾降，不能實現。實際濾波器的過渡帶有適當的滾降，但不一定滿足無ISI傳輸。升余弦滾降濾波特性關于fN齊對稱，滿足無ISI

傳輸。α稱為滾降系數。升余弦滾降濾波器的脈沖成形理想LPF的過渡帶無限滾降，不能實47編碼調制系統(tǒng)QAM調制和物理接口該單元對信號進行QAM調制。隨后，將QAM已調信號通過IF或RF接口送至射頻信道。編碼調制系統(tǒng)QAM調制和物理接口48編碼調制系統(tǒng)幾個重要概念：隨機化

RS碼卷積交織

編碼調制系統(tǒng)幾個重要概念：49

數字通信理論在設計通信系統(tǒng)時都是假設所傳輸的比特流中“0”與“1”出現的概率各為50%，通信系統(tǒng)以及其數字通信技術的設計性能指標是以這一假設為前提的。但TS碼流經過編碼處理后，可能會在其中出現連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”。這樣一方面破壞了系統(tǒng)設計的前提，使得系統(tǒng)可能會達不到設計的性能指標；另外，接收端進行信道解碼前必須首先提取比特時鐘，提取是利用傳輸碼流中“0”與“1”之間的波形跳變實現的，而連續(xù)的“0”或連續(xù)的“1”給比特時鐘的提取帶來了困難。隨機化編碼調制系統(tǒng)

數字通信理論在設計通信系統(tǒng)時都是假設所傳輸的比特流中“0”50

隨機化為了保證在任何情況下進入DVB傳輸系統(tǒng)的數據碼流中“0”與“1”的概率都能基本相等，傳輸系統(tǒng)首先用一個偽隨機序列對輸入的TS碼流進行擾亂處理。偽隨機序列是由一個標準的偽隨機序列發(fā)生器生成的，其中“0”與“1”出現的概率接近50%。由于二進制數值運算的特殊性質，用偽隨機序列對輸入的TS碼流進行擾亂后，無論原TS碼流是何種分布，擾亂后的數據碼流中的“0”與“1”的概率都接近50%。擾亂改變了原TS碼流，因此在接收端對傳輸碼流糾錯解碼后，還需按逆過程對其進行解擾處理，以恢復原TS碼流。

隨機化為了保證在任何情況下進入DVB傳輸系統(tǒng)的數據碼流中“51

隨機化從信號功率譜的角度看，擾亂過程相當于將數字信號的功率譜拓展了，使其分散開了，因此擾亂過程又被稱為“能量分散”。隨機化器一般采用偽隨機二進制序列(PRBS)信號發(fā)生器來實現。數據隨機化的基礎是線性移位寄存器和m序列理論。m序列是最常見的一種偽隨機序列，它是周期最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱。

隨機化從信號功率譜的角度看，擾亂過程相當于將數字信號的功率52RS碼RS碼不但能糾正隨機錯誤，也能糾正突發(fā)性錯誤，是一種功能極其強大的糾錯編碼。RS的編碼和解碼過程都是通過一個特定的有限域的算術運算來實現。在DVB-C系統(tǒng)中，MPEG-2傳送包經過能量擴散隨機化處理后，采用T=8、截短的RS編碼，并將16個校驗字節(jié)加到每一個已經隨機化的MPEG-2傳送包上。即采用截短的RS（204,188）碼。RS碼RS碼不但能糾正隨機錯誤，也能糾正突發(fā)性錯誤，是一種功53卷積交織任何糾錯編碼的糾錯能力都是有限的，當信道中的干擾較嚴重，在傳輸信號中造成的誤碼超出糾錯能力時，糾錯編碼將無法糾正錯誤。因此，如果在信道中存在著諸如火花放電等強烈的沖激噪聲，將會在碼流中造成連續(xù)的誤碼。這些連續(xù)誤碼落在RS碼中，就可能超出RS碼的糾錯能力而造成信息失真。卷積交織任何糾錯編碼的糾錯能力都是有限的，當信道中的干擾較嚴54卷積交織為避免這種情況，加入了數據卷積交織環(huán)節(jié)。通過數據卷積交織改變了信號的傳輸順序，將連續(xù)發(fā)生的誤碼分散到多組RS碼中，落在每組RS碼中的誤碼數量就會大大減少，不會超出RS碼的糾錯能力，RS碼能夠將其糾正過來。實踐證明，數據卷積交織提高了系統(tǒng)的糾錯能力，特別是對沖激噪聲的糾錯能力。卷積交織器、去交織器均由移位寄存器實現。卷積交織為避免這種情況，加入了數據卷積交織環(huán)節(jié)。通過數據卷積55三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.3加擾器加擾器所完成的主要功能有以下這些：

對指定節(jié)目或者TS流進行DVB加擾

處理與CA有關的PSI、SI信息，可以是PSI、SI動態(tài)再生

在TS流中插入EMM（授權管理信息）和ECM（授權控制信息）數據流，生成加擾控制字CW關于其詳細的工作原理在后面的CA系統(tǒng)中給予介紹。

三、數字有線電視前端硬件平臺

－－3.3加擾器加擾器所完成的56四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.1EPG系統(tǒng)EPG主要功能

為用戶提供節(jié)目指南，可以與用戶之間實現互動操作

將節(jié)目單上的原始信息存入數據庫

從數據庫中提取原始數據，生成DVB-SI規(guī)定的表，也就是生成SI信息

按照一定的周期將SI信息送入復用器

復用器將這些表與其他節(jié)目的TS流復用在一起，然后通過QAM調制器后送入HFC網。

四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.1EPG系統(tǒng)EPG主57四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.1EPG系統(tǒng)EPG工作原理

DVB-SI標準的SI信息主要是給用戶端提供設置信息，從而可以使接收機能夠自動調諧接收特定的節(jié)目并對節(jié)目進行分組。SI中有傳送的節(jié)目信息，包括節(jié)目的種類，節(jié)目的時間，節(jié)目的來源等等。這些信息包含在4個表中：網絡信息表（NIT）、業(yè)務描述表（SDT）、節(jié)目信息表（EIT）、時間日期表（TDT）。

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－－4.1EPG系統(tǒng)EPG工58四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.1EPG系統(tǒng)EPG工作原理

網絡信息表主要提供接收端所需的接收頻率、符號率、調制方式等等。業(yè)務描述表主要提供復用器中與節(jié)目或者業(yè)務有關的節(jié)目名字等參數。節(jié)目信息表給出各類節(jié)目的時間安排。時間與日期表提供節(jié)目開始的具體時間，由于TDT表有具體的時鐘信息，因此有時也可作為IRD的解碼時鐘的更新。

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－－4.1EPG系統(tǒng)EPG工59四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.2DVB-CA系統(tǒng)1有條件接收基本概念

條件接收子系統(tǒng)：是解碼器的一部分，其作用是對電子密鑰進行解碼并恢復出用于控制解擾序列的所需信息。加擾控制字（CW)：用于加擾，并作為解擾器中的密鑰。加密：加密是指連續(xù)不斷的改變電子密鑰的處理。授權管理信息(EMM)：授權用戶對某個業(yè)務進行解擾。授權控制信息(ECM)：是一種特殊形式的電子密鑰信號和信道尋址信息。電子密鑰通過信道安全地傳送給用戶用戶授權系統(tǒng)：它在用戶管理系統(tǒng)的指導下，負責對ECM和EMM數據流進行組織，使之序列化并傳輸到用戶管理中心。用戶管理系統(tǒng)：它是向用戶發(fā)放電子密鑰，寄送帳單及收費的商業(yè)中心。

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－－4.2DVB-CA系統(tǒng)60四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.2DVB-CA系統(tǒng)2.有條件接收的工作原理（框圖）

加密TS流業(yè)務密鑰業(yè)務密鑰控制字產生器控制字（CW）加密器A加密CW加擾器用戶授權系統(tǒng)加密器B加密業(yè)務密鑰ECM信息EMM信息復用器傳送流（TS）四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.2DVB-CA系統(tǒng)61四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.2DVB-CA系統(tǒng)2.有條件接收的工作原理（發(fā)送端）控制字發(fā)生器產生加擾控制字（CW），控制字就是加擾所用的密鑰。加擾器根據提供的控制字（CW），對來自復用器的TS流進行加擾運算，打亂TS流。加密器A，根據授權系統(tǒng)提供的業(yè)務密鑰對控制字進行加密運算，輸出加了密的控制字，稱為授權控制信息（ECM）。

業(yè)務密鑰同時送給加密器A和加密器B。它能夠自己產生密鑰，并對授權系統(tǒng)提供的業(yè)務密鑰進行加密。加密器B的輸出結果就是加了密的業(yè)務密鑰，稱為授權管理信息（EMM）。上面所產生的ECM和EMM信息都送往MPEG-2復用器，與其他的TS流一起進行打包，形成TS流再輸出。

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－－4.2DVB-CA系統(tǒng)262四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.2DVB-CA系統(tǒng)2.有條件接收的工作原理（接收端）解調后的數據流經過解擾亂后送往解復用器

解復用器根據TS流的包結構，提取出ECM和EMM控制信息。提取出來的ECM和EMM信息分別被送往智能卡的解密器A和解密器B，解密器B解出業(yè)務密鑰，解密器A恢復出加擾控制字CW，把CW送往解擾器。

恢復控制字的過程非常短暫，一旦恢復出正確的控制字后，解擾器便能正常解擾，把加擾TS流變成正常的TS流

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－－4.2DVB-CA系統(tǒng)263四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)2.有條件接收的工作原理（總結）三層保護：加擾，打亂TS流用業(yè)務密鑰對控制字加密對業(yè)務密鑰進行加密四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.2DVB-CA系64四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)3.條件接收的主要特點（1）公共的加擾和解擾算法（2）公共接口（3）同密加密（4）多密加密

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－－4.2DVB-CA系65四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)4.SMS系統(tǒng)簡介：用戶管理系統(tǒng)是整個收費電視系統(tǒng)的重要組成部分，用戶管理系統(tǒng)實現數字電視廣播條件接受用戶的管理，包括對用戶信息、用戶設備信息、用戶預訂信息、用戶授權信息、財務信息進行記錄、處理、維護和管理。

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－－4.2DVB-CA系66四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)

5.SMS體系結構數據庫、應用服務、客戶端應用程序

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－－4.2DVB-CA系67四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)6.SMS系統(tǒng)功能用戶管理模塊：用戶管理模塊是整個條件接收用戶管理系統(tǒng)的重要組成部分，用來管理用戶信息、用戶預定授權和節(jié)目編號等信息，并將相關數據自動傳給CA系統(tǒng)。用戶維護：具體功能是用戶注冊、用戶暫停、用戶恢復、用戶注銷、IC卡登記、機頂盒登記、密碼、IPPV金額、合同和用戶投訴等。節(jié)目預定：用戶按照系統(tǒng)提供的方式（按照單頻道，全部頻道，節(jié)目編號）預定和取消電視節(jié)目，進行的賬冊和查詢，脈沖式按次計費（IPPV）查詢。

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－－4.2DVB-CA系68四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)6.SMS系統(tǒng)授權管理模塊：用戶信息：具有對全體/集合/單獨用戶發(fā)送B-mail的功能，對特殊用戶賦予某種收視權利和取消相應的權利的功能節(jié)目信息：處理有關節(jié)目提供商的功能IC卡信息：處理有關IC卡方面的功能

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－－4.2DVB-CA系69四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)6.SMS系統(tǒng)控制管理模塊：控制管理模塊是為了保證系統(tǒng)正常運行必須具備的運行環(huán)境和運行控制的功能。

具體功能有：維護節(jié)目提供商、節(jié)目提供商頻道、節(jié)目提供商對應的銷售單價等。

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－－4.2DVB-CA系706.SMS系統(tǒng)環(huán)境管理模塊：環(huán)境管理模塊用于管理有關節(jié)目分類，節(jié)目分類與節(jié)目提供商的對應關系。

分類管理模塊：在環(huán)境管理模塊的基礎上，實現按節(jié)目內容進行分類銷售方式，具體有：按照節(jié)目分類方式，按照節(jié)目主題方式，按照節(jié)目主題級別方式。

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－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)6.SMS系統(tǒng)四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.271四、數字有線電視前端軟件平臺

－－4.

2DVB-CA系統(tǒng)6.SMS系統(tǒng)節(jié)目管理模塊：節(jié)目檔案管理：通過對節(jié)目進行編號、分類、主題等技術手段的處理，將節(jié)目整理成易于查詢、使用，易于分類統(tǒng)計的數據文件，主要有建立節(jié)目編碼規(guī)則；建立節(jié)目分類、主題和級別的相互關系；確定每個節(jié)目成熟率。

節(jié)目單制作：通過播出計劃生成節(jié)目播出單，對節(jié)目重播、節(jié)目異日重播、節(jié)目和廣告在時間上的連接處理。

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－－4.2DVB-CA系72四、數字有線電視前端軟件平臺

6.SMS系統(tǒng)統(tǒng)計報表處理：用戶管理系統(tǒng)能夠根據要求提供統(tǒng)計報表和統(tǒng)計圖，系統(tǒng)的報表有任意時間段的營業(yè)報表，用戶信息統(tǒng)計表，用戶預定匯總表。銀行信息處理：數據通訊：通過銀行提供的服務器將有關的信息實時或者非實時地傳到用戶管理系統(tǒng)。數據處理：對于合同用戶，當其賬號下金額滿足要求時，系統(tǒng)向該用戶發(fā)送授權，當其賬號下金額不滿足要求時，系統(tǒng)有黑名單的處理功能；對于非合同用戶，用戶到銀行繳款預定節(jié)目提供商的某頻道、或全部頻道節(jié)目，系統(tǒng)有數據校驗功能，專門處理由于人為的原因造成的錯誤信息。最后，將從銀行取來的正確數據，轉換成用戶管理系統(tǒng)使用的數據，修改資金帳產生準EMM，同時產生財務上需要的銀行對帳表。

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6.SMS系統(tǒng)統(tǒng)計報73四、數字有線電視前端軟件平臺

－－7.NMS系統(tǒng)主要功能：對編碼器、復用器、切換矩陣、調制器、衛(wèi)星接收機進行監(jiān)控、參數配置和管理

動態(tài)編輯PSI/SI，察看和設置播出節(jié)目信息

通過網管完成編碼器、復用器、衛(wèi)星接收機的在線軟件升級

對本地及遠端解碼器進行監(jiān)控管理

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－－7.NMS系統(tǒng)主要功能：74五、數字電視技術的相關標準正如模擬電視有PAL、NTSC和SECAM等制式一樣，數字電視也要制定本身的標準。目前數字電視標準有三種：美國的ATSC、歐洲的DVB，日本的ISDB。其中前兩種標準用得較為廣泛。五、數字電視技術的相關標準正如模擬電視有PAL、NTSC和S751.ATSCATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)是美國高級電視系統(tǒng)委員會的簡稱，與1995年經美國聯邦通訊委員會正式批準作為美國的高級電視（ATV）國家標準。ATSC標準規(guī)定了一個在6MHz帶寬內傳輸高質量的視頻、音頻和輔助數據的系統(tǒng)，在地面廣播信道中可靠地傳輸約19Mbps的數字信息，在有線電視頻道中可靠傳輸38Mbps的數字信息，使該系統(tǒng)能提供的分辨率是常規(guī)電視的5倍之多。ATSC被加拿大、韓國、阿根廷、中國臺灣、墨西哥采用，亞洲及中北美洲的許多國家也正在考慮使用。1.ATSC762．DVBDVB（DigitalVideoBroadcasting）即數字視頻廣播，是歐洲廣播聯盟組織的一個項目，目前已有220多個組織參加。DVB項目的主要目標是要找到一種對所有傳輸媒體都適用的數字電視技術和系統(tǒng)。因此，它的設計原則是使系統(tǒng)能夠靈活的傳送MPEG-2視頻、音頻和其他數據信息，使用統(tǒng)一的MPEG-2傳送比特流復用，使用統(tǒng)一的服務信息系統(tǒng)，使用統(tǒng)一的加擾系統(tǒng)（可有不同的加密方式），使用統(tǒng)一的RS前向糾錯系統(tǒng)，最終形成一個通用的數字電視系統(tǒng)。2．DVB77不同傳輸媒體可選用不同的調制方式和信道編碼方法，其中DVB-S采用QPSK，DVB-C采用QAM，DVB-T采用COFDM。所有的DVB系列標準完全兼容MPEG-2標準，同時制定了解碼器公共接口標準、支持條件接收、提供數據廣播系統(tǒng)等特性。目前，DVB已經擴展到歐洲以外的國家和地區(qū)。世界上現有30個國家、200多家電視臺開始了DVB各種廣播業(yè)務，100多個廠家生產符合DVB標準的設備。歐洲的DVB重點放在SDTV，其COFDM制式的地面廣播正在歐洲各國陸續(xù)開播。衛(wèi)星的MPEG2/DVB-S廣播已于1996年開播。不同傳輸媒體可選用不同的調制方式和信道編碼方法，其中D783．ISDB

日本數字電視ISDB（Integrated-ServicesDigitalBroadcasting）標準于1993年9月制定。其核心內容包括：既傳數字電視節(jié)目，又傳其它數據的綜合業(yè)務服務系統(tǒng)；視頻編碼、音頻編碼、系統(tǒng)復用均遵循MPEG-2標準；傳輸信道以衛(wèi)星為主。迫于歐洲和美國的發(fā)展形勢，已將原定于2005年才開始數字電視廣播的計劃改為2000年開始。并提出了ISDB-T制式，使數字電視地面廣播再次出現三大制式并存的局面。3．ISDB

79ATSC和DVB標準在信道的傳輸方式、數字音頻壓縮標準、節(jié)目信息表上都有所差別。ATSC標準關注的是UHF和VHF頻道的數字地面HDTV，在6MHz信道內只提供9.3Mbps的固定碼率，歐洲DVB以單一系統(tǒng)方式針對SDTV和HDTV，可用于所有廣播媒體，在設計上碼率可變，在8MHz內可選擇4.9-31.7Mbps不同的傳輸碼率，在支持條件接收方面，ATSC還沒有進行相應的工作。三個標準的比較，傳輸：美國首先考慮地面廣播信道，歐洲和日本考慮衛(wèi)星信道；圖像規(guī)格：美國考慮地面廣播HDTV，歐洲強調圖像可分級性，日本強調多種數字業(yè)務集成，不只傳一種HDTV信號；數字調制方式：美國地面廣播采用8-VSB或16-VSB；歐洲和日本地面廣播采用OFDM。ATSC和DVB標準在信道的傳輸方式、數字音頻壓縮標準、節(jié)目80我國的基本情況：衛(wèi)星：已經確定采用DVB-S

有線：正在試行DVB-C

地面：6個標準的比較實驗之中，尚未決定。我國的基本情況：81六、數字有線電視系統(tǒng)六、數字有線電視系統(tǒng)82數字有線電視系統(tǒng)示意圖InternetDVB-C前端衛(wèi)星頻道混合設備自錄頻道電纜DVB視頻服務器HFC數據服務器播控中心數字有線電視系統(tǒng)示意圖InternetDVB-C衛(wèi)星頻道混合83數字有線電視系統(tǒng)組成示意圖

數字有線電視系統(tǒng)組成示意圖84系統(tǒng)組成數字有線電視前端+HFC+用戶接收端（復雜系統(tǒng)）（機頂盒）系統(tǒng)組成85（一）、前端系統(tǒng)基本組成：數字電視信源系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)、存儲播出系統(tǒng)、復用加擾系統(tǒng)、條件接收系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、編碼調制系統(tǒng)、回傳處理系統(tǒng)、其它輔助系統(tǒng)。（一）、前端系統(tǒng)基本組成：86前端組成實例前端組成實例871、數字電視信源系統(tǒng)包括數字衛(wèi)星信號的接收系統(tǒng)、模擬信號的編碼系統(tǒng)、SDH網絡信號的分接、轉換系統(tǒng)。該系統(tǒng)以后還將逐步具備傳輸來自寬帶IP等多種網絡節(jié)目源的能力。它的特點是將信號進行一定格式轉換，使之成為符合DVB-C標準的TS流信號。它對節(jié)目的內容不加以編輯和存儲，只起到節(jié)目轉發(fā)的作用。數字衛(wèi)星接收機可以直接輸出TS流。模擬信號源需要轉換成TS流*。數字電視壓縮編碼系統(tǒng)（略）1、數字電視信源系統(tǒng)包括數字衛(wèi)星信號的接收系統(tǒng)、模擬信號的編882、業(yè)務系統(tǒng)播出前端對素材和信息進行編輯和整理，采用DVB-DATA標準（我國數字電視廣播系統(tǒng)中的數據廣播標準正在制定）對信息進行封裝，完成播出TS流的打包；接收端機頂盒集成相應接收模塊完成對數據信息的解析。目前，國內的業(yè)務系統(tǒng)包括數據廣播、Internet接入、實時股票信息等等。2、業(yè)務系統(tǒng)播出前端對素材和信息進行編輯和整理，采用DVB-893、存儲播出系統(tǒng)

包括節(jié)目素材上載與收錄系統(tǒng)、節(jié)目存儲與節(jié)目庫管理系統(tǒng)、節(jié)目預編/審核系統(tǒng)、準視頻點播（NVOD）系統(tǒng)和專業(yè)頻道管理播出系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是可以對多種格式節(jié)目進行上載，收錄存儲多種傳輸方式的節(jié)目，并將其轉換成TS流文件，并且支持手動和自動采集方式；對節(jié)目庫中存儲的文件進行分類編目，提供高效的文件檢索功能；對（延時）播出的節(jié)目進行監(jiān)審/編輯的功能；通過準視頻點播（NVOD）系統(tǒng)和專業(yè)頻道管理播出系統(tǒng)完成節(jié)目播出。3、存儲播出系統(tǒng)包括節(jié)目素材上載與收錄系統(tǒng)、節(jié)目存儲與節(jié)904、復用加擾系統(tǒng)此部分將上述1、2、3系統(tǒng)傳來的信號，根據碼率進行節(jié)目、數據信息復用并完成加擾，形成若干個頻道的碼流。根據使用設備的不同，系統(tǒng)的結構有所差別，有些復用器內置加擾模塊，信號在復用器的內部可以完成加擾，有些復用器內部不具有加擾模塊，需要外接獨立加擾設備。4、復用加擾系統(tǒng)此部分將上述1、2、3系統(tǒng)傳來的信號，根據91復用器

多路復用器是整個系統(tǒng)的核心部分,相當于交通樞紐中心,把不同方向運載的貨物經過復用器,根據用戶的不同需求重新裝到不同的車上從不同的路徑運到不同的用戶手中。復用器是以模塊方式組成

復用器支持PID的重新映射

將加密控制信息注入到指定的節(jié)目內容中進行加密和控制

具有PSI/SI信息編輯能力支持多種條件接收系統(tǒng)，復用器還能對多家CA系統(tǒng)同時支持，真正實現Simulcrypt方案

框圖復用器框圖925、條件接收系統(tǒng)（CAS）此系統(tǒng)主要完成對信號的加擾控制和加密管理信息的分發(fā)，保證節(jié)目提供商和有線電視網絡運營商的利益。根據數字信號加密保密性強的特點，可以按不同分組情況對不同數字電視節(jié)目頻道進行收費管理。條件接收系統(tǒng)是推動數字電視走向市場成功的重要環(huán)節(jié)。5、條件接收系統(tǒng)（CAS）此系統(tǒng)主要完成對信號的加擾控制和93條件接收系統(tǒng)國外CA的狀況大部分運營商數字化，直接用戶數以千萬計CA有幾十種之多，符合DVB的有10多種，國內常見的有5-6種沒有統(tǒng)一的CA標準，技術上各不相同大部分CAS不完全符合DVB同密的標準IPCA成為市場的熱點大運營商利用CAS壟斷運營市場盜卡現象十分嚴重，無法解決條件接收系統(tǒng)國外CA的狀況94條件接收系統(tǒng)國內CA的狀況相關標準：GY/Z175-2001，GY/Z174-2001

現參與的企業(yè)有10多家，更多的企業(yè)正在加入 總局圈定試點6家大多數企業(yè)處于研發(fā)階段，有較大的技術差距引進國外技術開發(fā)本地化產品是較好的選擇從同密走向多密（多播）國家信息安全嚴格管理，國內CA將成為主流條件接收系統(tǒng)國內CA的狀況95條件接收系統(tǒng)選擇CA要考慮的問題政策面：總局，密碼委，國家和產業(yè)的支持服務：當前和未來服務的可能性任何一種同收費相關的業(yè)務都需要CA廠商的支持安全性：安全的歷史和商務條件數據的安全性和算法的安全性安全性在技術上的保證手段技術：系統(tǒng)的先進性以及技術的發(fā)展價格：當前和未來系統(tǒng)所要支付的費用當前的價格并不代表未來系統(tǒng)的費用STB和中間件條件接收系統(tǒng)選擇CA要考慮的問題96條件接收系統(tǒng)縮寫CAS：有條件接收系統(tǒng)EMM：授權管理信息

ECM：授權控制信息SAS：

用戶授權系統(tǒng)

SMS：用戶管理系統(tǒng)MUX：復用器

SMARTCARD：智能卡TRD：

安全加密設備

PPV：節(jié)目分次預訂IPPV：

即時購買節(jié)目

OSD：屏幕顯示信息條件接收系統(tǒng)縮寫97條件接收系統(tǒng)CA的劃分和區(qū)別基于算法的CA，但非通用加擾算法基于密鑰采用DES算法的CA基于密鑰采用Triple-DES算法的CA基于密鑰采用RSA算法的CA，如：ChinaCrypt安全性：RSA算法優(yōu)于Triple-DES算法Triple-DES算法優(yōu)于DES算法條件接收系統(tǒng)CA的劃分和區(qū)別98條件接收系統(tǒng)條件接收系統(tǒng)的關鍵技術：密碼學算法的實現密鑰的生成和傳遞

ECM與EMM的生成用戶授權系統(tǒng)SAS與用戶管理系統(tǒng)SMS的管理與控制

條件接收系統(tǒng)條件接收系統(tǒng)的關鍵技術：99條件接收系統(tǒng)密鑰體系加密

解密KeysKeys明文密文明文Key公鑰Key私鑰對稱密鑰非對稱密鑰條