數(shù)字電視標準簡介

1.1DVB的主要目標及標準

?  DVB(Digital Video Broadcasting)意為數(shù)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(wèi)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。

 ? 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(shù)字電視技術(shù)和系統(tǒng)，對它的 要求是：

 ? (1)系統(tǒng)應能靈活傳送MPEG－2視頻，音頻和其他數(shù)據(jù)信號。

 ? (2)系統(tǒng)使用統(tǒng)一的MPEG－2傳送比特流復用。

 ? (3)系統(tǒng)使用統(tǒng)一的服務信息系統(tǒng)提供廣播節(jié)目的細節(jié)等信息。

 ? (4)系統(tǒng)使用統(tǒng)一的一級里德－索羅門前向糾錯系統(tǒng)。

 ? (5)使用統(tǒng)一的加擾系統(tǒng)，但可有不同的加密。

 ? (6)選擇適于不同傳輸媒體的調(diào)制方法和通道編碼方法以及任何必須的附加糾錯方法。

 ? (7)鼓勵歐洲以外地區(qū)使用DVB標準，推動建立世界范圍的數(shù)字視頻廣播標準。這一目標 得到了ITU衛(wèi)星廣播的支持。

 ? (8)支持數(shù)字系統(tǒng)中的圖文電視系統(tǒng)。

?  主要的標準有三個：DVB－S、DVB－C和DVB－T，分別用于衛(wèi)星、電纜電視和地面廣播，已得 到ETS(European 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(tǒng)所使用的主要技術(shù)

 ? DVB各種系統(tǒng)的核心技術(shù)是通用的MPEG－2視頻和音頻編碼。目前主要應用于數(shù)字衛(wèi)星和電纜 電視廣播的是MP @ ML。因此第一代歐洲D(zhuǎn)VB接收機將提供直到“625行演播室質(zhì)量”(ITU－R Rec.BT 601)的圖像，可以是4∶3或16∶9寬高比。還可根據(jù)業(yè)務要求確定所用的碼率。一 般來說，所選碼率越高，圖像的質(zhì)量越好，但占用頻帶越寬。碼率的選用與圖像內(nèi)容有很大 關(guān)系，對于運動較多的圖像如體育節(jié)目等 應采用較大的碼率；而對于卡通片等節(jié)目可采用 較小的碼率。因此目前在把多個節(jié)目比特流復用合成一個比特流的情況下都采用統(tǒng)計復用的 方法，能在不同碼率需要的節(jié)目間靈活地分配總數(shù)碼率。為了滿足所有種類素材的要求，IT U－Rec?TB 601演播室質(zhì)量所需數(shù)碼率為9Mbps，PAL／SECAM播出質(zhì)量所需數(shù)碼率為5Mbps， 由于MPEG－2傳送比特流是一種數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，所以可以很方便地加入適當信息，把各種不同的 業(yè)務，如圖像聲音 和數(shù)據(jù)業(yè)務合在一起，并對服務信息的格式作詳細的規(guī)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(tǒng)和密鑰管理系統(tǒng)， DVB制定了解碼器應用的條件接收公共接口。

1.3 DVB－S系統(tǒng)

? DVB－S系統(tǒng)可適用于多種衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬可以從26MHz到72MHz。轉(zhuǎn)發(fā)器功率 從49dBW到61dBW。

 ? 發(fā)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，將輸入的視頻信號，音頻信號和數(shù)據(jù)按MPEG－2格式編碼， 再經(jīng)節(jié)目復用和傳送復用形成有用的數(shù)據(jù)包格式，包長188拜特，包括1同步拜特。

 ? 然后將此數(shù)據(jù)碼流經(jīng)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(shù)據(jù)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(shù)以提高對誤碼的抵抗能力。

 ? 最后以QPSK調(diào)制方式發(fā)送至轉(zhuǎn)發(fā)器。

? DVB－S的幀結(jié)構(gòu)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(wèi)星系統(tǒng)最好采用QPSK調(diào)制并使用卷積碼和RS級聯(lián)糾錯的方式，可取得較好的效果。該系統(tǒng)最好用于一個轉(zhuǎn)發(fā)器一個載波的系統(tǒng)，好能用于多載波系統(tǒng)。

1.4 DVB－C系統(tǒng)

 ? 電纜電視系統(tǒng)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(diào)制外的大部分處理 均與衛(wèi)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(zhuǎn)換，如64QAM是將8比特數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成星座圖 中相應的點。該方案可以適應16、32、64QAM三種調(diào)制方式。表13－1是使用DVB－C標準的CA TV的應用碼率實例。

 ? DVB關(guān)于有線電視的標準包括：

 ? ·ETS300468——電纜系統(tǒng)中的信道編碼和調(diào)制；

 ? ·ETS300472——ITU－R中B制圖文電視的傳輸；

　

 ? ·ETS300473——SMATV系統(tǒng)中信道編碼和調(diào)制；

 ? ·ETS300743——DVB實時字幕系統(tǒng)；

 ? ·ETR154——有關(guān)MPEG－2的實現(xiàn)指導；

 ? ·ETR162——SI碼的位置；

 ? ·ETR211——SI作用的實現(xiàn)指導；

 ? ·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(wǎng)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??(Mbaud)	所占帶寬?	調(diào)制方法
38.1 31.9 25.2	41.34 34.61 27.34	6.89 6.92 6.84	7.92 7.96 7.86	64-QAM 32.QAM 16-QAM
31.672PDH	34.367	6.87	7.90	32-QAM
18.9 16.0 12.8	20.52 17.40 13.92	3.42 3.48 3.48	3.93 4.00 4.00	64-QAM 32-QAM 16-QAM
9.6 8.0 6.4	10.44 8.70 6.96	1.74 1.74 1.74	2.00 2.00 2.00	64-QAM 32-QAM 16-QAM

　

2 MCNS標準?

2.1 MCNS標準體系

 ? MCNS是“Multimedia Cable Network System”的縮寫，即多媒體電纜網(wǎng)絡系統(tǒng)的意思。MCN S標準已成為美國的數(shù)字有線電視系統(tǒng)的標準，并已成為國際標準的基本。MCNS適用于 光纖－電纜網(wǎng)，即HFC網(wǎng)。MCNS給出了數(shù)據(jù)傳輸在電纜網(wǎng)中的參考模型，根據(jù)這個模型規(guī)定 了各個接口介面，以及對各接口的技術(shù)要求。因此允許不同廠家生產(chǎn)的機頂盒和數(shù)據(jù)調(diào)制解 調(diào)器在同一個電纜系統(tǒng)中工作，具有良好的統(tǒng)一性和互換性。

 ? MCNS標準體系包括以下內(nèi)容

 ? ·SP－CMCI 電纜Modem到用戶室內(nèi)設備的接口；

 ? ·SP－CMRFI 電纜Modem至射頻的接口；

 ? ·SP－CMTRI 電纜Modem的電信回傳接口；

 ? ·SP－CMTS－DRFSI 電纜Modem傳輸系統(tǒng)中下行RF接口；

 ? ·SP－CMTS－NSI 電纜Modem傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡邊接口；

 ? ·SP－CMTS－SMI 電纜Modem傳輸系統(tǒng)的安全管理接口；

 ? ·SP－CMTS－URFSI電纜Modem傳輸系統(tǒng)中上行RF邊接口；

 ? ·SP－OSSI 工作支持系統(tǒng)接口；

 ? ·TR－OSSI 工作支持體制。

 ? 其中SP代表Specification即規(guī)格參數(shù)，TR代表技術(shù)報告，以便理解SP內(nèi)容。在此通常的電 纜電視系統(tǒng)，改稱為電纜Modem傳輸系統(tǒng)，因為其中除了電視信號外還傳輸各種數(shù)據(jù)，以區(qū) 別以前的電纜電視系統(tǒng)。Modem即調(diào)制解調(diào)器。?

2.2 數(shù)據(jù)在電纜網(wǎng)中的參考模型

 ? 數(shù)據(jù)在電纜網(wǎng)中的參考模型見圖13－3。??

 

2.3 MCNS技術(shù)規(guī)范

     (1)前端稱為電纜Modem終端系統(tǒng)(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(wǎng)絡接口：10BaseT，100BaseT，ATM，HSSI。

 ? (2)電纜Modem(CM)? ·要求有適合于MCNS的用戶端硬件設備。

 ? ·與PC的接口：以太10BaseT。

 ? ·計劃中的接口：USB和IEEE1394。

 ? (3)數(shù)據(jù)協(xié)議：TCP／IP

 ? (4)通過簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)進行遠程管理

 ? (5)下行按ITUJ?83附件B的要求。

 ? ·調(diào)制：64QAM或256QAM。

 ? ·最大數(shù)據(jù)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(xié)議：MPEG－2。?

     (6)上行

 ? ·調(diào)制：16QAM或QPSK，可變的符號速率。

 ? ·數(shù)據(jù)速率：320kbps～10Mbps。

 ? ·帶寬：200KHz～3?2MHz。

 ? ·頻率范圍：5－42MHz。

 ? ·系統(tǒng)根據(jù)調(diào)制方式在開始時設置為最高的符號速率，然后根據(jù)所檢測到的噪聲電平調(diào)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(Ksps)	QPSK數(shù)據(jù)速 率(kbps)	16QAM數(shù)據(jù)速率(kbps)	所用帶(KHz)
160	320	640	200
320	640	1280	400
640	1280	2560	800
1280	2560	5120	1600
2560	5120	1024	3200

　

3.1 DAVIC系統(tǒng)描述

 ? DAVIC是Digital Audio－Visual Council的縮寫，即數(shù)字音視頻理事會的簡稱，總部設在日內(nèi)瓦，是一個非贏利機構(gòu)。目的是推動廣播和交互式數(shù)字音頻、視頻應用和業(yè)務的發(fā)展，制 定能適應各種視音頻應用和業(yè)務，能跨越世界各國不同環(huán)境有互操作性的端到端的開放接口 、協(xié)議和規(guī)定，DAVIC包括了數(shù)字視音頻的幾乎所有的應用和業(yè)務，內(nèi)容極其全面和廣泛。D AVIC對所有的政府機構(gòu)、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(shù)字視音頻應用和業(yè)務所有公司和組織。DAVIC 不是一種針對系統(tǒng)的專門規(guī)定，而是針對使用技術(shù)和工具的規(guī)定。因為針對系統(tǒng)的規(guī)定往往 針對具體應用，而DAVIC規(guī)定必須是不針對具體系統(tǒng)的，要適用于不同的工業(yè)和系統(tǒng)。對一 個工具進行規(guī)定的主要過程是：對目標系統(tǒng)先進行分析，將系統(tǒng)分成各個部分，識別出系統(tǒng) 中的共同部分，對各個部分作出必要的規(guī)定，檢查工具的規(guī)定是否適于組合整個系統(tǒng)。只要 技術(shù)上可行，進行完善規(guī)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(guī)定可以先規(guī)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(tǒng)。任何一個DAVIC系統(tǒng)都 可以分解為五大部分：內(nèi)容提供系統(tǒng)(CPS:Content Provider System)、服務提供系統(tǒng)(SPS ：Service Consumer Provider System)和服務消費系統(tǒng)(SCS:Service System)以及他們之 間的傳遞系統(tǒng)CPS－SPS傳遞系統(tǒng)和SPS－SCS傳遞系統(tǒng)。原則上說DAVIC可以用同樣的方法定 義任何子系統(tǒng)。??

 

　

在模擬世界中，所有類似的系統(tǒng)都相互獨立地被各公司或公司集團所定義，由于模擬系統(tǒng)沒 有像數(shù)字系統(tǒng)那樣的靈活性和相互聯(lián)系。模擬系統(tǒng)的服務和應用往往與傳遞系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起，也就是通常我們說的不管什么質(zhì)量，電視總是用8MHz帶寬頻道傳送，電話總是用4kHz 專用系統(tǒng)來傳送等等。造成各種業(yè)務的多種設備。而數(shù)字系統(tǒng)則將各種業(yè)務統(tǒng)一在一起，這 要求對系統(tǒng)作嚴格的定義和分工。才能保證各種設備和各種系統(tǒng)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(wǎng)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，并給予了各種接口和層次的詳細定義。

 3.2 DAVIC文件

 ? DAVIC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 ，目前是非正式的部分但在將來可能成為正式的。

 ? (1)DAVIC系統(tǒng)功能描述。

 ? (2)系統(tǒng)參考模式和方案。

 ? (3)服務供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口。

 ? (4)傳遞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口。

 ? (5)服務消費系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和高級應用程序接口。

 ? (6)暫沒有內(nèi)容預留作他用。

 ? (7)高層和中層協(xié)議，附錄A：機頂盒管理信息基礎(chǔ)。

 ? (8)低層協(xié)議和物理接口。

 ? (9)信息表述，附錄：個人數(shù)據(jù)的包裝。

 ? (10)保密性。

 ? (11)使用信息協(xié)議。

 ? (12)參考點。

 ? (13)互操作性和符合性。?

    第八部分7－7節(jié)電纜帶通單 向物理層接口(Passband Unidirectional PHY on coax)來看一下與DVB－C的聯(lián)系與區(qū)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(jié)構(gòu)，即包括用于S1和S2信息流包裝 的幀結(jié)構(gòu)，通道編碼和調(diào)制方法。物理層和成幀規(guī)定對這兩種信息流都是一樣的。??

 

? 為下行數(shù)據(jù)傳輸提供了兩種幀結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。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(diào)制通道。

? 機頂盒應能工作在規(guī)定的全部頻率范圍內(nèi)并能支持至少一種幀結(jié)構(gòu)。而發(fā)送設備只要工作在 所規(guī)定的工作頻段內(nèi)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QAM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(jié)構(gòu)與DVB－C完全相同。也是每8個188拜特包同步 翻轉(zhuǎn)一次，其他處理也同DVB－C，如圖13－6。

? 對于傳送ATM包，為了提供交織的同步和對齊糾錯碼塊，使用與DVB－C同樣的188拜特ATM復 用包，包結(jié)構(gòu)如圖13－7。從圖中可以看出。使用雙包結(jié)構(gòu)傳送ATM的幀結(jié)構(gòu)時， 將7個具有48拜特信息、5拜特包頭、共53拜特的ATM包轉(zhuǎn)換成2個具有187拜特信息、1拜特包頭的188拜特包。??

    

DAVIC還提供了一種改進同步可靠性的對傳送標準是透明的工具“高可靠性標志”

 ? DAVIC標準還定義了一些DVB－C未曾涉及的一些項目和參數(shù)，如對QAM定義2個級別，第一 級別A，只涉及16和64QAM，第二個級別B，包括16，64和256QAM。

 ? 由上可知，DAVIC和DVB－C大部分規(guī)定是相同的，但有所補充。