1、數字電視概述第13章第十三章數字電視標準簡介1 DVB1.1DVB的主要目標及標準 DVB(Digital Video Broadcasting意為數字視頻廣播。DVB是歐洲有170多個組織參加的一個項目。它包括了衛星、電纜電視和地面廣播的普通電視和高清晰度電視的廣播與傳輸。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,對它的要求是: DVB系統應能靈活傳送MPEG-2視頻,音頻和其他數據信號。(1系統使用統一的MPEG-2傳送比特流復用。(2(3系統使用統一的服務信息系統提供廣播節目的細節等信息。系統使用統一的一級里德-索羅門前向糾錯系統。(4(5使用統一的加擾系統,但

2、可有不同的加密。選擇適于不同傳輸媒體的調制方法和通道編碼方法以及任何必須的附加糾錯方法。(6鼓勵歐洲以外地區使用DVB標準,推動建立世界范圍的數字視頻廣播標準。這一目標得到了ITU衛星廣播的(7支持。支持數字系統中的圖文電視系統。(8主要的標準有三個:DVB-S、DVB-C和DVB-T,分別用于衛星、電纜電視和地面廣播,已得到ETS(Europ ean Telecommunication standard的批準。DVB-S已被ITU推薦。DVB-S的標準是ETS300421,DVB-C的標準是ETS300429,DVB-T的標準是ETS300。1.2 DVB系統所使用的主要技術DVB各種系統的

3、核心技術是通用的MPEG-2視頻和音頻編碼。目前主要應用于數字衛星和電纜電視廣播的是M P ML。因此第一代歐洲DVB接收機將提供直到“625行演播室質量”(ITU-R Rec.BT 601的圖像,可以是43或169寬高比。還可根據業務要求確定所用的碼率。一般來說,所選碼率越高,圖像的質量越好,但占用頻帶越寬。碼率的選用與圖像內容有很大關系,對于運動較多的圖像如體育節目等應采用較大的碼率;而對于卡通片等節目可采用較小的碼率。因此目前在把多個節目比特流復用合成一個比特流的情況下都采用統計復用的方法,能在不同碼演播室質量所需數碼率為率需要的節目間靈活地分配總數碼率。為了滿足所有種類素材的要求,IT

4、 U-Rec TB 6019Mbps,PAL/SECAM播出質量所需數碼率為5Mbps,由于MPEG-2傳送比特流是一種數據包結構,所以可以很方便地加入適當信息,把各種不同的業務,如圖像聲音和數據業務合在一起,并對服務信息的格式作詳細的規定,所形成的標準就是服務信息標準ETS300468。同樣由于MPEG-2未確定實際的加擾系統和密鑰管理系統, DVB制定了解碼器應用的條件接收公共接口。1.3 DVB-S系統-S系統可適用于多種衛星廣播系統,衛星轉發器帶寬可以從26MHz到72MHz。轉發器功率從49dBW到6 DVB1dBW。發送端信號的處理分以下幾個層次:首先MPEG-2的信源編碼和復用,

5、將輸入的視頻信號,音頻信號和數據按MPEG-2格式編碼,再經節目復用和傳送復用形成有用的數據包格式,包長188拜特,包括1同步拜特。然后將此數據碼流經多項處理。其目的是用來增加信號對誤碼的抵抗能力并使其適應通道傳輸特性。這些處理包括:用偽隨機序列使數據隨機化,使用里德-索羅門編碼RS(204, 188 T=8及卷積交織編碼技術以提高對誤碼的抵抗能力。最后以QPSK調制方式發送至轉發器。-S的幀結構見圖13-1。為了達到最大的功率利用率而又不使頻譜利用率有很大的降低,衛星系統最好采 DVB用QPSK調制并使用卷積碼和RS級聯糾錯的方式,可取得較好的效果。該系統最好用于一個轉發器一個載波的系統,好

6、能用于多載波系統。 1.4 DVB-C系統電纜電視系統可由圖13-2的方框圖表示,其中分為兩個部分:CATV前端和綜合解碼接收機( IRD,也稱綜合解碼接收機。為了使各種傳輸方式盡可能兼容,除通道調制外的大部分處理均與衛星中的處理相同,也即有相同的偽隨機序列擾碼,相同的RS糾錯,相同的卷積交織。隨后進行的處理是專門用于電纜電視的。首先進行拜特到符號的轉換,如64QAM是將8比特數據轉換成6比特為一組的符號,然后頭兩個比特進行差分編碼再與剩余的4比特轉換成星座圖中相應的點。該方案可以適應16、32、64QAM三種調制方式。表13-1是使用DVB-C標準的CA TV的應用碼率實例。關于有線電視的標

7、準包括:DVB電纜系統中的信道編碼和調制;·ETS300468ITU-R中B制圖文電視的傳輸;·ETS300472SMATV系統中信道編碼和調制;·ETS300473DVB實時字幕系統;·ETS300743有關MPEG-2的實現指導;·ETR154SI碼的位置;·ETR162SI作用的實現指導;·ETR211·ETR289共用加擾;·EN50083傳輸流與有線前端的接口。 表13-1 DVB -C 在CATV 網中的應用實例有用碼率Ru MPEG -2 TS 總碼率Ru 包括RS (Mbps 符號率(Mb

8、aud 所占帶寬調制方法 38.1 31.9 25.241.34 34.61 27.346.89 6.92 6.847.92 7.96 7.86 64-QAM 32.QAM 16-QAM 31.672PDH 34.367 6.87 7.90 32-QAM 18.9 16.0 12.820.52 17.40 13.923.42 3.48 3.483.934.00 4.00 64-QAM 32-QAM 16-QAM 9.6 8.0 6.410.44 8.70 6.961.74 1.74 1.742.00 2.00 2.00 64-QAM 32-QAM 16-QAM2 MCNS 標準2.1 MCNS

9、 標準體系MCNS 是“Multimedia Cable Network System”的縮寫,即多媒體電纜網絡系統的意思。MCN S 標準已成為美國的數字有線電視系統的標準,并已成為國際標準的基本。MCNS 適用于 光纖-電纜網,即HFC 網。MCNS 給出了數據傳輸在電纜網中的參考模型,根據這個模型規定了各個接口介面,以及對各接口的技術要求。因此允許不同廠家生產的機頂盒和數據調制解調器在同一個電纜系統中工作,具有良好的統一性和互換性。標準體系包括以下內容MCNS-CMCI 電纜Modem到用戶室內設備的接口;·SP-CMRFI 電纜Modem至射頻的接口;·SP-CMT

10、RI 電纜Modem的電信回傳接口;·SPSP-CMTS-DRFSI 電纜Modem傳輸系統中下行RF接口;·-CMTS-NSI 電纜Modem傳輸系統的網絡邊接口;·SP-CMTS-SMI 電纜Modem傳輸系統的安全管理接口;·SP-CMTS-URFSI電纜Modem傳輸系統中上行RF邊接口;·SP-OSSI 工作支持系統接口;·SP-OSSI 工作支持體制。·TR其中SP代表Specification即規格參數,TR代表技術報告,以便理解SP內容。在此通常的電纜電視系統,改稱為電纜Modem傳輸系統,因為其中除了電視信

11、號外還傳輸各種數據,以區別以前的電纜電視系統。Modem即調制解調器。2.2 數據在電纜網中的參考模型數據在電纜網中的參考模型見圖13-3。 2.3 MCNS技術規范(1前端稱為電纜Modem終端系統(CMTS。要求有適合的MCNS前端硬件設備,例如包含有通用寬帶路由器,采用標準的Cisco 7200路由器和IOS軟件,·可支持MCNS射頻和電話回傳模式。網絡接口:10BaseT,100BaseT,ATM,HSSI。·(2要求有適合于MCNS的用戶端硬件設備。電纜Modem(CM ·與PC的接口:以太10BaseT。·計劃中的接口:USB和IEEE139

12、4。·數據協議:TCP/IP(3通過簡單網絡管理協議(SNMP進行遠程管理(4下行按ITUJ83附件B的要求。(5調制:64QAM或256QAM。·最大數據速率:27Mbps或38Mbps。·帶寬:6MHz頻道帶寬,也支持7MHz和8MHz。·頻率范圍:88-860MHz。··傳輸協議:MPEG-2。(6上行調制:16QAM或QPSK,可變的符號速率。··數據速率:320kbps10Mbps。·帶寬:200KHz32MHz頻率范圍:5-42MHz。·系統根據調制方式在開始時設置為最高的符號速率,

13、然后根據所檢測到的噪聲電平調整到合適的速率。··可用的速率范圍及所用的帶寬示于表13-2。表13-2上行符號速率(KspsQPSK數據速率(kbps16QAM數據速率(kbps所用帶(KHz160320640200320640128040064012802560800128025605120160025605120102432003.1 DAVIC系統描述是Digital Audio-Visual Council的縮寫,即數字音視頻理事會的簡稱,總部設在日內瓦,是一個非贏利DAVIC機構。目的是推動廣播和交互式數字音頻、視頻應用和業務的發展,制定能適應各種視音頻應用和業務,

14、能跨越世界各國不同環境有互操作性的端到端的開放接口、協議和規定,DAVIC包括了數字視音頻的幾乎所有的應用和業務,內容極其全面和廣泛。D AVIC對所有的政府機構、國際組織、公司和個人開放,到1995年12月,DAVIC已有202個成員遍及20多個國家,幾乎包括了世界上涉及數字視音頻應用和業務所有公司和組織。DAVIC 不是一種針對系統的專門規定,而是針對使用技術和工具的規定。因為針對系統的規定往往針對具體應用,而DAVIC規定必須是不針對具體系統的,要適用于不同的工業和系統。對一個工具進行規定的主要過程是:對目標系統先進行分析,將系統分成各個部分,識別出系統中的共同部分,對各個部分作出必要的

15、規定,檢查工具的規定是否適于組合整個系統。只要技術上可行,進行完善規定的工具可移動位置重新放置。DAVIC要求一種工具只有一種功能特性,并且是到處一致的,但可以有不同級別的性能,如規定可以先規定一般性能,但可保留今后改進使其反向兼容。可以用圖13-4來簡要描述DAVIC系統。任何一個DAVIC系統都可以分解為五大部分:內容提供系統(CPS:Content Provider System、服務提供系統(SPS :Service Consumer Provider System和服務消費系統(SCS:Service System以及他們之間的傳遞系統CPS-SPS傳遞系統和SPS-SCS傳遞系統。

16、原則上說DAVIC可以用同樣的方法定義任何子系統。 在模擬世界中,所有類似的系統都相互獨立地被各公司或公司集團所定義,由于模擬系統沒有像數字系統那樣的靈活性和相互聯系。模擬系統的服務和應用往往與傳遞系統緊密聯系在一起,也就是通常我們說的不管什么質量,電視總是用8MHz帶寬頻道傳送,電話總是用4kHz 專用系統來傳送等等。造成各種業務的多種設備。而數字系統則將各種業務統一在一起,這要求對系統作嚴格的定義和分工。才能保證各種設備和各種系統的互操作性。DAVIC定義了眾多的接口和層次,如圖中的A11,A10,A9,A1接口和物理層接口、網絡服務接口、會晤和傳送服務接口、應用服務接口和基本服務接口等,

17、并給予了各種接口和層次的詳細定義。3.2 DAVIC文件文件共有13個部分,分成兩類,一類是正式文件,設備必須遵守,另一類是非正式的,目前是非正式的DAVIC部分但在將來可能成為正式的。系統功能描述。(1DAVIC(2系統參考模式和方案。服務供給系統結構與接口。(3傳遞系統結構與接口。(4服務消費系統結構和高級應用程序接口。(5暫沒有內容預留作他用。(6高層和中層協議,附錄A:機頂盒管理信息基礎。(7(8低層協議和物理接口。信息表述,附錄:個人數據的包裝。(9保密性。(10使用信息協議。(11參考點。(12互操作性和符合性。(13第八部分7-7節電纜帶通單向物理層接口(Passband Uni

18、directional PHY on coax來看一下與DVB-C的聯系與區別。這一物理層口支持電纜中無線頻段(一直到1GHz的單向傳輸,也稱為HFC上的QAM鏈路(QAM -link on HFC。這一物理層接口描述了完整的物理層結構,即包括用于S1和S2信息流包裝的幀結構,通道編碼和調制方法。物理層和成幀規定對這兩種信息流都是一樣的。 為下行數據傳輸提供了兩種幀結構,一種是攜帶MPEG-2傳送碼流包,另一種是攜帶ATM信元。對射頻載波來說應都能使用這兩種結構。電纜單向物理層接口的頻率配置如圖13-5,頻率從54MHz到1000MHz,按6或8MHz 間隔劃分成各個QAM調制通道。機頂盒應能工作在規定的全部頻率范圍內并能支持至少一種幀結構。而發送設備只要工作在所規定的工作頻段內即可。QAM有三種級別:16QAM,32QAM和256QAM。編解碼框圖與DVB-C一致,不同之處是DVB-C的Q AM使用16,32,64三個等級,交織深度L=12;而DAVIC使用16,64,256QAM,對16和64QAM,交織深度為12,但對256QAM,交織深度L=204 。除此而外,使用MPEG-TS流時的DAVIC幀結構與DVB-C完全相同。也是每8個188拜特包同步翻轉一次,其他處理也同DVB-C,如圖13