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数字电视介绍

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职能部门:
城市:上海
金币:22

数字电视介绍

1、 数字电视
凡是在电视信号的获取、产生、处理、传输、接收和储存的过程中使用数字电视信

号的都可以称数字电视系统或数字电视设备。
这里数字电视信号可以是直接生成的数字电视信号,如数字摄像机产生的数字信号

;也可以是由模拟信号经过数字化以后产生的数字电视信号;也可以是经处理的数

字电视信号。
数字电视的标准
主要有三种;美国的ATSC,欧洲的DVB和日本的ISDB.其中前两种标准用的广泛.我国

采用的是欧洲的DVB.
DVB系统的主要目标及标准
DVB意为数字视频广播,主要的目标是要找出一种对所有传输媒体都适用的数字电

视技术和系统,对它的要求是;
(1)、系统应灵活传送MPEG—2视频、音频和其它数据信号。
(2)、系统使用统一的MPEG—2传送比特流复用。
(3)、系统使用统一的服务信息系统提供广播节目的细节等消息。
(4)、系统使用统一的一级里德—索门前向纠错系统。
(5)、系统使用统一的加扰系统,但可有不同的加密。
(6)、选择适与不同传输媒体的调制方法和通道编码方法以及任何必须的附加纠

错方法。
(7)、鼓励欧洲以外地区使用DVB标准,推动建立世界范围的数字视频广播标准


(8)、支持数字系统中的图文电视系统。
主要标准有三个;DVB—S,DVB—C,DVB—T
2、 数字电视系统
数字电视系统可分为三大部分;
(1)、电视信号的数字化及其处理。
(2)、数字电视信号的传送和交换。
(3)、数字电视信号的接收和记录。
3、 电视信号的数字化
电视信号的数字化需用三个步骤——抽样、量化、编码。
(1)、抽样
电视信号数字化的第一步就是抽样,对模拟信号如何进行抽样,才能在接收端将其

复原?根据奈奎斯特抽样定理,就可以从抽样信号中完全恢复原信号。
抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续变化的信号,也

就是在时间上将模拟信号离散化。
(2)、量化
抽样是把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号,但脉冲的幅度仍然是模拟的,还

必须进行离散,才能最终用数码来表示。
量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值,把模拟信号的连续幅度变为有

限数量的有一定间隔的离散值。
(3)、编码
抽样、量化后的信号还不是数字信号,需要把它转换成数字符号,这一过程叫编码

。最简单的编码方式是二进制编码。
编码是按照一定规律,把量化后的值用二进制数字表示,然后转成二值或多值的数

字信号流。
附;模拟信号是随时间连续变化的电流,电压或电磁波,可以用其参量(如幅度,频率或相

位等)来表示要传输的数据,
数字信号则是一系列的电脉冲.可以利用一瞬间的状态来表示要传输的数据.
 幅度           幅度
  1 1   1
    0


T
数字基带信号
数字信号传输技术是建立在数字通信理论基础之上的,原始的数字信号就是指0、1

两个状态所形成的数据流,可用电平高低、电流有无、电路通断等形式表示,一般

用二进制电平分析。通常称这种未对载波调制的原始信号为数字基带信号。
4、 基带信号为什么不能长距离传送?
基带信号可以在短距离直接传输,如局域网内计算机之间的数据交换。基带信号不

能长距离传送的主要原因是;数字基带信号传输时的衰减以及数字信号带宽与信道

带宽的矛盾。
数字电视信号传输时,都是对载波调制后实行频带传输的,传输时所需要的带宽与

信号基带本身带宽、调制方式有关。
5、数字信号的传输方式
数字信号的传输方式分为两种形式;一种是直接传输数字信号,称数字信号的基带

传输。数字基带传输技术无需使用副载波调制,比较简单,对S/N的要求低,S//N仅

需21.6dB。另一种是建立在原有CATV网上的数字带通传输技术,即仍在频道划分的

基础上,对数字信号进行载波。如采用QAM的调制,
6、为什么数字信号必须要进行数字压缩?
当模拟信号数字化后其频带将大大加宽,1路6MHz带宽的普通电视信号数字化后,

其数码速率将高达167Mb/s,由于数据量太大,根本不可能用于传输和存储,这样将

使数字信号失去实用价值,必须进行压缩。压缩以后的编码信号适合于在网络中传

输和存储设备上保存。
所以说数字压缩技术很好的解决了上述困难,信号压缩后所占用的频带大大低于原

模拟信号的频带,因此说,数字压缩技术是使数字信号走向实用化的关键技术之一


7、数字压缩技术
现在的模拟全电视信号是通过调制在射频载波上发送出去的。数字电视是将电视信

号进行数字化抽样,其信号的数据量是很大的,非常不利于传输,因此数据压缩技

术成为关键。实现数字压缩技术的方法有两种:
一是信源编码过程中进行压缩,IEEE的MPEG专家组已发展制订了ISO/IEC13818

(MPEG—2)国际标准。MPEG—2采用不同的层和级组合即可满足从家庭质量到广

播级质量以及将要播出的高清晰度的电视质量的不同要求,其应用面很广。
二是改进信道编码,发展新的数字调制技术,提高单位频宽数据传输速率。如数字

卫星电视系统(DVB—S)采用正交相移键控调制(QPSK);数字有线电视系统(

DVB—C)采用正交幅度调制(QAM);数字地面开路电视系统(DVB—T)采用正

交频分复用调制(COFDM)。
8、图像压缩技术之MPEG—2码流形成过程
如图,左部分属压缩层,右部分为系统层。压缩层编码包括视频、音频两部分,通

过编码得到视频、音频基本流ES。系统层又可分为视频ES、音频ES,分别打包成分

组基本流PES和把视频PES、音频PES复用成一个串行传输流TS或节目流PS两个过程


PES是复用过程中的逻辑结构,不用于储存和传输。
PS适用在条件较好的信道传输,可用于DVD。交互式多媒体业务等,码率固定或不

变,包长不必固定。
TS由时基相同的同一套节目的ES复用而成,或由时基独立的多套节目的TS再复用

成单一的TS。TS适用于较差信道,包括数字电视信号传输的信息。与码流形成过程

相对应,MPEG—2码流可分为ES、PES和TS3层。
ES含压缩的视频、音频数据及辅助数据。ES的全部或局部加包头形成PES包,其包

长固定或不变。PES包的全部或局部加包头构成TS包,包长固定188B。一系列视频

、音频及辅助信息的TS包按规则交替复用在一起,既形成TS流。
9、数字电视调制
模拟系统中信号的传输有其独特的标准,若数字信号在模拟系统中传输,需要将数

字信号的格式进行转换,即转换为模拟系统可以接受的在频道中传输的波形。
数字信号为随时间变化的离散状态,若在电缆中传输,需要将其处理为模拟波形,

否则模拟系统将无法识别。
在数字信号的调制中,载波的波形可以是任意的,通常选择便于产生和接收的正弦

、余弦波。信号调制是数字电视前端最后一个物理环节,直接决定信号在网络中传

输的质量。同模拟信号调制一样,数字信号的调制也是用要传输的信号去控制载波

的幅度、频率和相位。(就是说调制方法;主要通过改变正弦波的幅度、频率和相位

来传输信号)由于数字信号是离散的值,如同开关信号一样,故把数字信号的调制称

为键控。调制载波的幅度为幅度键控;调制载波的频率为频率键控;调制载波的相

位为相位键控。
模拟电视采用VSB—AM;  数字电视采用QAM调制.
10、数字电视调制方式 (载波具有三大要素:幅度,频率和相位. 数字信号针对载波的

不同要素或它们的组合进行调制.)
数字传输的常用调制方式有;
(1)正交振幅调制(QAM);调制频率高,对传送途径的信噪比要求高,适合地

面广播。
(2)相移键控(QPSK);调制频率高,对传送途径的信噪比要求低,适合卫星广

播。
(3)残留边带调制(VSB);抗多径传播效应好(即消除重影效果好),适合地面

广播。
(4)编码正交频分调制(COFDM);抗多径传播效应和同频干扰好,适合地面广

播和同频网广播。
11、相移键控(调制QPSK)基本原理
相移键控是指将基带数字信号对载波的相位进行一 一映射,转换为相互区别的相位

进行传输。
在相移键控技术中,通过改变载波信号的相位来表示二进制数0、1,而相位改变的

同时,最大振幅和频率则保持不变。例如:可用两种不同相位的正弦信号分别表示

0和1,用90°相位表示0,用180°相位表示1,这种PSK技术称为二相位PSK或2—PSK

,信号之间的相位差为180°。
同样,可以用4种不同相位的正弦信号分别表示00、01、10、11,信号之间的相位差

为90°,这种PSK技术称为四相位PSK或QPSK(即相移键控),与2—PSK相比,其

编码效率提高1倍。
相移键控广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入与移动通信

及有线电视的上行传输。
12、正交振幅调制(QAM)基本原理
正交振幅调制基本原理与QPSK差别不大,只是在调相的同时结合调幅,不同的幅

度和相位代表不同的编码符号。正交振幅调制根据电平幅度和相位,分为

16/32/64/128/256—QAM。数字越大,频带利用率越高,但同时抗干扰能力也随之降

低。
主要用在有线数字视频广播和宽带接入等通信系统方面。
13、调制器的中频、射频信号输出的优缺点?
在实际的应用中,各地在选择——是中频、射频信号输出时存在不同的做法,有的

选用中频信号输出,再经过数字上变频器后混入网络,射频留作本端监控;有的则

将射频信号直接送入混合器。
从原理上,调制器选用中频还是射频信号输出是无所谓的,但通常调制器上自带的

上变频器技术指标不是很过硬;另外为了预防调制器输出的射频信号出现突发性峰

值,干扰其它频道,一般将中频信号引出后,再做上变频。
当然这种方法也有弊端,由于64QAM是即调幅又调相的,经过上变频器容易产生相位

噪声,但只要其杂波造成的幅度不超过某一额定电平,判决器就能恢复原信号。另

一缺点就是增加了投入成本,有多少频道就得买多少台上变频器。根据实际经验采

用前者能达到较好的效果。
14、为什么数字电视信号比模拟电视信号电平低10dB?
在整个有线电视前端系统的信号输出部分,模拟信号和数字信号是混合输出的,由

于两者的调制方式不同,它们的输出电平标准也不同。模拟电视的调制是VSB(残

留单边带调制),而数字有线的64QAM调制具有类似的双边带的特征,它们的峰值

功率和平均功率是不同的,通常数字信号输出电平比模拟信号的输出电平低10dB。
模拟频道之间、数字频道之间输出电平的大小和平坦度直接影响到网络的系统指标

。对前端来说除按线路设计控制输出电平外,高低电平差的大小也要控制好,频道

间电平越小,系统平坦度越好。一般前端的模拟相邻频道之间、数字相邻频道之间

电平差不要超过0.5 dB。
15、数字电视的用途
在数字电视中,采用了双向信息传输技术,增加了交互能力,赋予了电视许多全新

的功能,使人们可以按照自己的需求获取各种网络服务,包括视频点播、网上购物

、远程教学、远程医疗等新业务,使电视机成为名副其实的信息家电。
16、数字信号与模拟信号的基本差异
(1)、信息的表现形式:模拟信号的信息包含在波形之中,而数字的信息包含在

码元的组合之中。
(2)、信号的幅度:模拟信号的幅度在时间上是连续变化的,数字信号是离散的


(3)、时间特性:模拟信号是连续的而数字信号是离散的,码元的持续时间是间

断的。
(4)、质量判断:模拟信号为波形失真,而数字信号是误码率(BER)、数字信号

允许脉冲波形失真但要求判断无误。
17、数字调制信号与模拟调制信号的差异
(1)、数字调制信号,如QPSK或QAM调制,采用载波抑制方法,不能用普通的场

强仪来测量载波。
(2)、数字调制信号的频谱是充满整个频带的梯形特性,是均匀的,而模拟调制

信号的频谱是线状频谱加调制,频谱成份集中在各载波附近。
(3)、数字载波调制信号中影响BER的某些因素,在模拟调制信号中不存在影响,

可以忽略。例如数字调制信号对相位噪声敏感,而模拟调制信号中对相位噪声不敏

感。
(4)随着网络参数的恶化,模拟调制信号的图像质量逐渐变坏,直到不能观看;

而数字调制信号的图像质量在门限点前与网络的参数恶化无关,门限点后图像质量

急骤变坏(像悬崖一样,非常陡峭)。
18、在同一个有线电视系统中,数字信号和模拟信号质量的比较
(就是说明;模拟信号劣化是缓慢变化进行的,即是一个渐变过程.)
数字与模拟图像质量的变化过程如下,为了简化起见,从模拟图像彩色消失(消色

)开始讲起。
(1)、当主观评价2.5分(C/N=33.8dB)时;模拟图像彩色消失,模拟图像上干扰

损伤比较严重,黑白图像的大轮廓能分出来,而图像细节模糊不清;这时,数字电

视图像上,无任何干扰和损伤,图像清晰,彩色正常。
(2)、当C/N=31.8dB时;模拟电视机因干扰和噪声太大而静噪,也就是说模拟图像

质量太差,电视机的视频自动断开,显像管上出现蓝色屏幕,称为静噪。关掉模拟

电视机的静噪,显像管上又出现图像。这时,模拟图像干扰损伤严重,黑白大轮廓

已模糊不清;而数字电视图像一切正常。
(3)、当C/N=29.5dB时;模拟图像上干扰和损伤极严重,已无法收看。模拟图像上

,只有黑白的、模模糊糊的、抖动的影子;而数字电视图像一切正常。
19、数字图像质量陡变过程(说明数字信号劣化像陡峭的山崖,图像质量迅速恶化.
数字图像质量陡变的起始点称为门限点。门限点的定义:在数字图像上每秒钟出现

两次马赛克(马赛克为数字图像上产生方块型图像丢失,丢失图像的方块里充满噪

声)时的载噪比。对DVB—C常用的64QAM门限点约为C/N=22.5 dB。
(1)、门限点以前,数字电视图像质量与载噪比的变坏无关。
(2)、门限点开始出现马赛克,随着载噪比进一步降低,马赛克飞速增加。
(3)、门限点以后,使连续图像变成动画一样,一跳一跳的,最严重时,连一个

较完整的画面都没有。
20、数字电视的优点
数字电视技术与传统的模拟电视技术相比,有以下优点;
(1)、由于采用数字技术,与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。
(2)、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。
(3)、可避免系统非线性失真的影响。收视效果好,图像清晰度高,音频质量高

,满足人们感官的需求。
(4)、干扰能力强。数字电视不易受外界的干扰,避免了串台、串音、噪声等影

响。
(5)、传输效率高。利用有线电视网中的模拟频道可以传送8—10套标准清晰度数

字电视节目。
(6)、兼容现有模拟电视机。通过在普通电视机前加装数字机顶盒即可以收视数

字电视节目。
(7)、提供全新的业务。借助双向网络,数字电视不但可以实现用户自点播节目

、自由选取网上的各种信息,而且可以提供多种数据增值业务。
21、有线数字电视清晰度为什么能达到DVD质量的电视节目?(MPEG—1是VCD;

MPEG—2是DVD)
有线数字电视系统严格按照我国现有有线数字电视标准,对频视和音频的编码标准

采用MPEG—2,与DVD采用同样的编码标准。
对有线数字电视而言,只要误码不超过门限,不会对图像和声音产生直接的干扰,

就能得到几乎完美的无损伤的图像和声音。通过机顶盒有线数字电视用户可以收看

到清晰度达到DVD质量的电视节目。
22、SDH(同步数字体系)传输技术优点?
(1)、SDH系统的传输容量大。它的传输速率可达(2.5Gb/s)在传输有线电视信号

的同时,还可以传输电话IP、宽带等信号,这样就把频带利用率提高了最大值。
(2)、SDH系统具有自愈的能力。它所具有的环保护能力能使有线电视信号更可靠


(3)、SDH系统具有很强的兼容性。而且速率不同的模块如STM—1、STM—4、

STM—6都能有效地映射到SDH系统中,不同的厂家的SDH设备都兼容且易于升级及

扩容并能传递综合业务。
(4)、SDH系统还可以根据不同品质的高画质电视信号来选择不同的频宽。8M、

6M、3M的电视信号可以根据实际情况进行选择。
23、数字电视技术的构成
数字电视技术由两大部分组成,即系统技术和应用技术。
一、系统技术主要包括条件接收技术(CAS)、复用/解复用技术、用户管理技术(

SMS)、节目管理技术(PMS)四大部分,其中,CAS、SMS、PMS是构成可管理

、可控制数字电视系统的技术核心。
(1)件接收技术(CAS)是提供对数字电视用户业务进行授权和认证的一种技术手

段,通俗的说,是对视、音频和数据等信息实施加密、解密、接收的控制技术。条

件接收系统能够对数字电视业务按时间、频道和节目进行有效的控制和管理,从而

实现各项数字电视广播业务的授权管理和接收控制,只容许被授权的用户使用某一

业务,未授权的用户不能使用这一业务。
该系统是一个综合性的系统,系统涉及了多种技术,包括系统管理技术、网络技术

、加解扰技术、加解密技术、数字编码技术、数字复用技术、接收技术、智能卡技

术等,同时也涉及到用户管理、节目管理、收费管理等信息管理应用技术。
(2)复用/解复用技术由GB/T17957.1ISO/ICE13818描述,它规定的TS流是运载由

CAS、SMS、PMS关联生成的控制信息、PSI/SI信息、图像/伴音信息的载体、处于

系统技术的最地层,是整个系统平台的物理支撑。
(3)字电视用户管理系统(SMS)和中间件系统;
 用户管理系统是数字化播出前端的心脏,由存有所有用户信息的数据库服

务器和许多负责解答用户咨询的用户服务代表的用户呼叫中心构成。
用户管理系统主要执行以下功能:登记和管理用户资料、包装和收买节目制定服务

计费标准、管理财务、对用户提供咨询服务等。
中间件是一种IRD的操作系统,可在其上开发多种电视和广播以外的服务信息,如

天气预报、游戏等。
二、应用技术是支持VOD、EPG、数据广播、交互游戏和交互证券等业务的软件技

术。应用软件在系统前端和用户端设备中运行时,需要由中间件系统建立与系统软

件进行接口,因此,中间件系统在结构层次上位于系统技术和应用技术之间,是系

统平台对综合业务开发的支撑技术。
光纤网
24、数字电视的接收设备
数字电视的接收系统是最终用户端系统,是以机顶盒及应用软件组成的最终应用系

统。接收系统除完成数字电视信号的接受、处理、播放等基本任务外,还响应用户

的交互操作,根据SI信息对信号的传输及播放过程进行端对端的实时控制。

 



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