CATV知识之十一：DVB-C传输系统知识解读

CATV知识之十一：DVB-C传输系统知识
浙江传媒学院陈柏年
1、DVB-C信道编码采取哪些措施？
（1）为克服直流分量波动采用能量扩散技术，频谱成形随机化，码流随机化处理。

（2）基于RS码编码的前向纠错（FEC）技术，码流中加入冗余纠错码，形成RS（204，188，t=8）误码保护数据包。

（3）为克服信道中的突发干扰造成的误码还采用了字节交织技术。

交织深度I=12，形成相互交迭的误码保护数据包，以抵抗信道中突发的干扰。

符号交织之后没有级联的卷积编码，也即只有外编码而无内编码，原因在于有线信道质量较好，不必将FEC做得复杂化。

2、画出DVB-C多路复用、信道编码及调制框图。

DVB-C信号处理过程有哪些？
DVB-C信号处理过程：
（1）信源编码与复用
信源编码：将视频、音频和数据信号编码成MPEG-2标准的TS流；
复用加扰：将多路TS流复用成多路数字电视节目传输码流，并对复用后的码流进行加扰。

（2）同步反转能量扩散
同步字节倒相：翻转每8 个TS 包的第一个包的同步字节极性（每隔8个TS 包，同步字节倒相1次）。

能量扩散：将数据流随机化。

（3）RS编码（外码编码）：将已随机化的传送包编码成误码保护包RS（204，188，t=8）。

（4）卷积交织：完成交织深度为I＝12的误码保护包的字节卷积交织变换。

交织后的数据形成交叠的错误保护帧。

（5）字节到符号映射：将交织产生的字节组成QAM符号。

（6）差分编码：将每个符号的两位最高有效位进行差分编码，再和剩余的比特形成相应星座图上的星座点。

（7）基带成形：对I 和Q 信号进行余弦滚降平方根滤波。

将信号的频域过渡特性改变，形成升余弦滚降信号，得到无串扰波形。

滚降系数α= 0. 15。

（8）QAM调制：完成QAM调制，将基带信号调制成已调频带信号（中频或射频），将QAM已调信号连接到RF 信道。

3、DVB-C卷积交织的参数有哪些？
（1）参数表示方法（n ，I ）=（204，12）
（2）纠错步长n=204个字节（RS纠错包长度）
（3）交织深度I=交织前相邻符号在交织后的最小间隔=交织电路的分支数= 12 （小于信道突发错长度，否则解交织后仍然有突发错存在）
（4）交织宽度M=延迟缓存器尺寸=交织后相邻符号在交织前的最小间隔=移存器最少字节数=n /I =17 （小于编码的约束长度，否则突发错不能打散）（5）交织延时D=交织去交织存储容量S=M ×I ×（I-1）=17 ×12×11=2244字节
4、画出DVB-C前端组成配置图。

数字有线电视前端播出系统由哪些部分组成？
数字有线电视前端播出系统
5、对MPEG信源编码和复用部分进行简要归纳。

（1）主要任务：编码、复用、加扰
（2）主要设备：
①编码器：按照MPEG-2标准完成视频、音频和数据信号的A/D变换、标准变换和数字信号压缩。

②节目复用器：将一套数字电视节目的视频、音频和辅助数据混合成一个数码流。

③传输复用器：将多套数字电视节目的数码流复合成MPEG-2传送码流，送到信道编码器。

④加扰模块或加扰器：对传送码流进行扰码处理，可以复用器内置加扰模块或外接独立加扰器两种加扰处理方式。

6、画出DVB-C前端输出部分框图。

输出部分由哪些处理环节？
（1）基带物理接口：负责DVB-C传输系统与MPEG-2传送复用系统之间的信号码型、数据格式和通信协议等方面的转换。

使数据与信号源格式相适配，单元中的信号帧结构与含同步字节的MPEG- 2 传输层一致。

（2）同步反转和数据随机化扰码：根据MPEG - 2 帧结构将同步字节进行反转，同时为实现频谱成型，对数据流进行随机化处理，使数据序列能量均匀分布。

（3）RS编码：采用截短的里德－所罗门码RS（204，188，t＝8）进行前向纠错，对每个已随机化的传送包进行处理，产生误码保护包。

（4）卷积交织：采用交织深度为I＝12的误码保护包的字节卷积交织，产生交织后的错误保护帧。

（5）字节到m位符号映射：将交织器产生的字节变换成QAM 符号。

（6）差分编码：为得到π/2旋转不变的QAM星座图，对映射后符号从最高有效位（MSB）开始的高两位进行差分编码，形成同相分量I k和正交分量Q k。

（7）基带成形：在QAM 调制前，对I信号和Q信号进行升余弦平方根滚降滤波的基带整形，滚降系数α＝0.15。

（8）QAM调制：对I信号和Q信号进行正交QAM 调制，将QAM 已调制信号通过中频IF 和射频RF 送到射频信道。

7、归纳8MHz带宽模拟电视频道有线数字电视的传输特性。

64QAM调制方式时，CNR门限=25.5 [dB]，传输速率=38.4 [Mb/s]，频谱利用率=4.8 [bit/s/Hz]。

在8MHz带宽内可压缩的数字电视节目数
8、归纳DVB-C前端系统的硬件和软件。

（1）硬件平台：①卫星数字电视接收机阵列，②MPEG-2编码器阵列，③码流复用器/码流分配器阵列，④加扰器阵列，⑤视频服务器阵列，⑥SI服务器，⑦64QAM调制器阵列，⑧数字矩阵切换器，⑨网关，交换机，路由器，⑩DS-3适配器。

（2）中心软件平台：①SMS系统，②CA系统，③EPG系统，④中间件系统，⑤网络管理系统，⑥计费系统，⑦播控系统。

9、什么是PSI和SI？对PSI和SI进行比较。

（1）节目专用信息PSI：MPEG-2中用于规定不同节目和节目中的不同成分如何复用成一个统一码流的信息。

PSI位于MPEG-2传输数据包188字节的有效载荷中。

（2）业务信息SI：在DVB标准中对MPEG-2的PSI进行了扩充形成的对整个系统所有码流的描述信息。

用来描述传输系统、传送内容和广播数据流时间表等的数据，是MPEG-2中PSI的附加数据。

PSI和SI的比较表
10、PSI的作用是什么？PSI由哪些表组成？
PSI主要作用：自动设置和引导解码器进行解码，保证在一个携带多个节目的TS中正确找到特定的节目和组成节目的组件。

指明如何从一个携带多个节目的传送流中正确找到特定的节目。

PSI表格
11、SI具体作用是什么？
（1）根据选择自动利用节目关联表PAT、节目映射表PMT、网络信息表NIT等信息进行频道搜索；
（2）选择节目和定位；
（3）实现电子节目指南（EPG）；
（4）作为应用程序接口（API）的基础；
（5）进行条件接收（CA）控制。

SI 表的作用图示
12、SI由哪些表组成？
（1）网络信息表（NIT）：PID为0x00010。

提供与多组传输流、物理网络及网络传输相关的一些信息。

（2）节目业务群关联表（BAT）：PID为0x00011。

提供业务群（一系列相关节目的集合）的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。

给不同观众组合不同节目提供了便利。

节目业务群：也称为“束”，是指一系列相关节目（可以不在同一流中，甚至可以不用同一的广播方式）的集合。

（3）业务描述表（SDT）：给出复用器中与每个业务（Service）有关的信息。

（4）事件信息表（EIT）：PID为0x0012。

按时间顺序提供每一个节目中包含的节目段信息。

SI中，只有EIT才有可能被加密。

（5）运行状态表（RST）：PID为0x0013。

用于快速更新某节目或某些节目的运行参数，提供某一节目（事件）或多个节目（事件）的运行状态和时间的信息。

（6）时间及日期表（TDT）：PID为0x0014。

提供节目开始的具体时间；给
出与当前的时间和日期相关的信息。

（7）时间偏移表（TOT）：PID为0x0014。

给出与当前时间、日期和本地时间偏移相关的信息。

与时间日期表TDT表配合使用。

（8）填充表（ST）：PID为0x0014。

表明表的内容是无效的，用于使现有的段无效的信息。

（9）兆帧初始化包（MIP）：PID为0x0015。

协助完成单频网络的同步的信息。

（10）不连续信息表（DIT）：PID为0x001E。

表明码流中这一部分与前面的码流可能不再连续的信息。

（11）选择信息表（SIT）：PID为0x001F。

表明“部分”码流的业务信息。

13、SI使用有什么规定？
（1）SI中的各表在实际使用中并不都需要传送，其中NIT、SDT、EIT、TDT是必需传送的，其它表则按照需要进行选择传送。

（2）特别要注意的是，除携带时间表信息的EIT外，所有的PSI和SI表都不能加扰，以免影响解码器正常工作。

（3）有关包标识符和表标识符分配可查阅《数字电视广播业务信息规范》。

（4）在PSI中定义的NIT的传送是可选的。

在SI中，要求在实际（现行）传送流中，NIT的传送是强制性的。

14、EPG定义是什么？EPG的方法和显示又是如何的？
（1）EPG定义：利用符合MPEG-2和DVB中定义的、可从TS流内业务信息（SI ）中提取的、用于数字电视接收机自动配置的节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的形式显示给数字电视用户，使得用户可以方便地接收、选择数字电视节目的工具。

（2）EPG方法：从网络下发SI信息（SDT、NIT、EIT）中提取出节目提供商播出节目的列表和播出参数，以直观的形式显示给数字电视用户，使得用户可以方便地接收、选择数字电视节目。

（3）EPG显示：多层次显示方式，用户可通过遥控器逐层浏览。

15、业务信息、EPG和接收机之间是什么关系？
业务信息、EPG和接收机之间关系：
（1）构成一个DVB系统最基本的业务信息应该包括PSI和SI，用以实现节目的自动和分类接收。

（2）基本EPG（指完全可以用GY/Z 174-2001中的NIT、BAT、SDT和EIT 进行描述的EPG信息）由SI生成。

（3）DVB接收机靠EPG来引导接收和选择收看节目。

16、试述用户通过EPG进行节目选择的过程。

（1）查找BAT表：选择某一类节目的BAT。

（2）查找NIT表：根据BAT，选择所需要的服务。

EPG根据BAT中服务对应的传输流标识查找NIT中的传输流描述，根据描述子中的参数（如频率、调制方式等）将接收机调谐到相应的频道。

（3）查找SDT表：接收机对传输流进行解调，根据BAT中得到的服务标识字在当前传输流的SDT中查找对应的服务，得到有关服务的信息，并列出节目列表供用户选择。

（4）查找EIT表：用户选择某一节目后，EPG根据所选节目的标识字和服务标识字查找EIT，得到有关节目的信息。

（5）查找PAT表和选择PMT表：若用户决定观看所选节目，EPG根据服务标识字在PAT中选择相应的PMT，接收机即可解码相应的节目。

若所选节目是加密的，则EPG根据BAT中的原始网络标识找出节目提供商，自动向该节目提供商联系付费等。

17、接收机如何解复用和解码？
前提：接收机进入同步状态后。

（1）按PID=0找到有效的PAT ；
（2）从PAT中查到拟接收节目PMT 所在TS 包的PID ；
（3）从相应TS包的净载荷中恢复PMT，按PMT 列的PID 值，在相应TS 包的净载荷中提取PCR 以及相应节目的音、视频PES；
（4）从PES 负载中，恢复音频、视频ES。

（5）PCR送PLL，锁定本地时钟，按PES 中的PTS，DTS 或它们的内插值，解码、显示图像帧和相应的声音。

18、CAS定义是什么？数字电视的加扰和加密含义是什么？
数字电视中条件接收系统、“加扰”和“加密”专用术语表
19、什么是SAS？SAS的主要作用是什么？
用户授权系统（SAS）：在用户管理系统（SMS）的指导下，负责用户业务开通前的授权预处理操作，包括对用户信用度的确认，用户业务与IC卡有效性确认等。

用户授权系统（SAS）的主要作用：
（1）ECM、EMM数据流组织和序列化；
（2）产生业务密钥SK （Service Key）。

20、CAS的功能包括哪些？
（1）基本功能：①对数字电视进行加扰传输；②对CAS数据进行加密传输；
③与SMS一起，实现对用户收费的管理。

（2）附加功能：①支持OPPV、IPPV、IPPT等运营模式；②实现对智能卡的管理；③为增值业务提供传输平台。

21、什么是控制字CW？加扰目的是什么？DVB标准对CW规定是什么？
控制字CW：用在加/解扰器中的电子密钥，实质上是用于同步收发两端伪随机序列的初始值（一个随机数）。

加扰目的：将输入信号成分内的有用部分转换为一种不可予测的二进制数据流输出，但保持复用码流的帧结构。

DVB标准规定了通用加扰算法（64bit控制字）的技术规范。

控制字CW必须保证：①多重密钥，②经常改变，③加密传送。

22、什么是同密？什么是多密或重密？
（1）同密：通过同一种加扰算法和加扰控制字，使多个条件接收系统一同工作的技术或方式。

同密方式只要一个条件接收子模块便可接收多个授权节目，这些节目采用同一种加扰算法。

（2）多密或重密：指用户机顶盒中集成完全不同的多种解密/解扰系统，对多个不同的条件接收系统的节目进行接收的技术或方式。

多密方式则要具有多个条件接收子模块才可接收多个不同的授权节目，这些节目采用不同的加扰算法。

23、什么是秘密密钥？什么是公开密钥？
（1）秘密密钥：也称单密钥或对称密钥，加密和解密使用相同的密钥，加密密钥Ke和解密密钥Kd是相同或等价的密钥。

对CW加密时采用。

（2）公开密钥：也称双密钥或不对称密钥，加密密钥Ke和解密密钥Kd互不相同，而且几乎不可能从加密密钥推导出解密密钥。

对EMM加密时采用。

两种密钥体系比较
24、什么是ECM？什么是EMM？
（1）授权控制信息ECM：一种特殊形式的电子密钥信号和信道寻址信息，即与控制字有关的加密编码和接收参数信息。

（2）授权管理信息EMM：一种授权用户对某个业务进行解扰的信息。

25、试说明CA系统安全性的三重保护。

CA系统安全性的三重保护表
加密
26、什么是SMS ？SMS基本功能有哪些？
用户管理系统（SMS）：采用数字技术、网络技术，对用户订购数字电视产品进行服务的运营管理信息系统。

SMS基本功能：（1）用户管理；（2）产品管理；（3）订购管理；（4）授权信息管理；（5）计费管理；（6）收费管理；（7）权限管理；（8）接口管理；（9）资源管理；（10）报表管理。