电视机课程设计

DVB-C有线数字电视系统组成与分析
摘要
数字视频广播是广播电视体系中重要的组成部分。

不仅克服了模拟无线电视易受干扰、图像质量差、有重影的缺点，还可以在一个电视频道内传送多达8套电视节目，极大提高了无线频谱的利用率。

数字电视带来的更大变化是，可以在移动状态下稳定接收到高质量电视节目信号，使得车载电视、便携手持电视成为可能。

经过多年坚持不懈的研究和发展，数字视频广播，取得了很多的成果，世界上已经提出了三个地面数字电视广播标准：欧洲的DVB-T、美国的ATSC和日本的ISDB-T，许多国家和地区都在选择和制定自己的地面数字视频广播标准。

我国的DVB-C数字视频广播系统也取得了较大的发展，为中国数字电视的发展提供了坚强的基础，在此基础上我国的数字电视技术正在飞速发展。

本文着重讨论我国数字视频广播（DVB-C）标准具有自主创新的特点，能提高系统性能的主要关键技术，能实现快速同步和高效信道估计与均衡的PN序列帧头设计和符号保护间隔填充方法、低密度校验纠错码（LDPC）、系统信息的扩频传输方法等。

关键词：DVB-C，数字视频广播，扩频传输，数字有线电视广播系统标准
目录
1 绪论 (1)
2数字电视的基本知识 (1)
3 DVB-C有线数字电视系统组成及其特点 (2)
3.1DVB-C有线数字电视系统组成 (2)
3.1前端系统 (2)
3.2传输网络 (4)
3.3用户终端 (4)
4 DVB标准数字视频广播技术 (5)
4.1DVB标准的核心 (5)
4.2DVB音频特点 (5)
4.3DVB视频特点 (5)
总结 (7)
致谢 (8)
参考文献 (9)
1 绪论
DVB, 数字视频广播Digital Video Broadcasting的缩写，是由DVB项目维护的一系列国际承认的数字电视公开标准。

DVB项目是一个由300多个成员组成的工业组织，它是由欧洲电信标准化组织European Telecommunications Standards Institute (ETSI), 欧洲电子标准化组织European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) 和欧洲广播联盟European Broadcasting Union (EBU)联合组成的联合专家组Joint Technical Committee (JTC)发起的。

这些标准在注册后可以从ETSI网站自由下载。

DVB-C是数字有线电视广播系统标准。

2数字电视的基本知识
数字视频广播的概念是在20世纪80年代由欧洲率先提出的。

之后，欧美国家的企业和研发机构用了近8年的时间，完成了数字视频广播技术的研发以及标准的制订，并先后于1998年11月和1999年春天分别开播了数字电视。

据悉，美国已经宣布在2006年淘汰模拟电视，欧洲也表示要在2010年实现数字电视的全面普及。

由于我国目前没有发展卫星电视广播的个体接收，人们收看电视主要是通过地面无线广播和有线电视广播两种方式。

在用户群方面，接收地面电视广播的用户，大部分分布在农村，这部分电视观众已购置的模拟电视机，要全部增加数字视频广播终端设备变为数字电视接收机还有一个过程，而8000万户有线电视用户大部分为城市人口，对数字视频广播的需求较强。

在节目源方面，有线数字视频广播除少量自办节目外，大多数为中央电视台和各省（市）电视台的卫星数字电视信号，这是一种采用MPEG—2压缩编码技术的标准清晰度的数字电视信号，如果有线电视台将前端设备稍加改造，便可将这种数字电视信号直接传送给用户。

在市场方面，国际有线数字视频广播标准基本统一在DVB—C标准之下，发展有线数字视频广播系统的不确定性要小很多，市场风险也小。

在技术方面，有线数字视频广播系统对网络的抗干扰能力、频谱利用率等的要求较低，技术难度和设备的复杂性也相对较低。

在系统投资方面，在已经建成的有线电视网上播出数字节目增加的系统设备投资要少于同样的地面广播。

因此，我国视频广播的数字化将从有线数字视频广播开始。

据不完全统计，截至2000年底，全国电视机拥有量为3.26亿台，电视人口覆盖率
90％以上。

有线电视用户已超过1亿，并以每年500万户左右的速度增长。

有线数字视频广播技术的引入，可以为有线电视用户提供上百套的数字电视节目和新型的宽带多媒体业务，扩大了有线电视网的服务空间，充分挖掘其双向传输能力，真正实现宽带高速接入，孕育着巨大的市场发展空间。

如果按现有3.26亿台电视机为基数计算，每年以5％的数量进行数字化更新，则每年需求有线数字视频广播终端接收机600万台，有线数字视频广播还将推动DVD的发展和以数字技术为核心的信息家电的迅速发展，有线数字视频广播已经成为我国二十一世纪开端的一个新的经济增长点。

2001年国家广电总局已颁布行业标准：《有线数字电视广播信道编码和调制规范》，该标准等同于DVB-C标准。

行标的制订有利于我国有线数字电视的推进。

数字电视系统方框图如图1所示。

图1数字电视系统方框图
3 DVB-C有线数字电视系统组成及其特点
3.1 DVB-C有线数字电视系统组成
有线数字电视系统有前端系统、传输网络、用户终端三大部分组成。

其中，前端系统是整个有线数字电视系统的核心，传输网络是系统的基础平台，用户终端是实现运营最终的结果。

简单地说，在现有有线电视网络（hfc）前端添置数字电视硬件设备和软件系统、用户端增加一台数字机顶盒，就可以组成有线数字电视系统，为有线电视用户提供前端授权的数字电视服务。

有线数字视频广播系统结构图如图2所示。

图2有线数字视频广播系统结构图
3.1 前端系统
有线数字电视的前端系统一般由数字卫星接收机、mpeg-2编码器、复用器、加扰器、qam调制器以及条件接收系统（cas）、用户管理系统（sms）、电子节目指南（epg）、数据广播系统（db）、准视频点播（nvod）、网络管理系统等硬、软件设备组成。

从上世纪90年代初至今，数字电视前端系统已经历了分立型设备（第一代）、集成型设备（第二代）、新一代数字电视前端系统等三代发展历程。

（１）数字卫星接收机接收通过卫星传送的中央和省级开路的综合卫视节目和付费节目。

本地的模拟电视节目在编码器中经取样、量化、压缩编码转换为数字电视节目流。

数字卫星接收机和编码器输出的数字电视节目与通过sdh网络传输的数字电视节目一起送到复用器。

在复用器中，按照统一的协议进行时分复用，同时插入辅助数据和信息，输出包含多路数字电视节目的传输流。

然后通过加扰器，与条件接收系统共同完成对节目传输流进行加密／加扰处理。

再通过qam调制器输出带宽为8mhz的已调制的射频信号。

（２）条件接收系统（cas）
条件接收系统是数字电视系统中的重要组成部分，它对节目流进行加密和加扰处理，使节目有选择地分配给用户，保证只有已付费的授权用户才能收到预订的电视节目和其它业务，而未交费未被授权的用户则无法享受这些服务。

（３）用户管理系统（sms）
用户管理系统也是数字电视系统中的重要组成部分，它负责管理用户信息、定购信息、收费信息，并可实现产品管理及查询统计。

（４）电子节目指南（epg）
电子节目指南是运行在机顶盒上的一种应用程序，通过电视屏幕向用户提供由文字、图形和图像组成的方便而直观的人机交互界面，负责电视节目和各种增值服务的导航，使用户通过该功能可以快速查询一个或多个甚至所有频道上近期播放的电视节目。

（５）数据广播（db）
数据广播系统是利用“推播”技术，融合了dvb-c和ip技术两者的优势，以有线电视hfc网为传输媒介，主要支持广播式单向数据传输业务，实现本地交互，它能为用户提供股票行情、生活服务、市政公告、天气预报、交通旅游等各种资讯及信息服务。

（６）软件在线升级（loader）
软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。

数据广播服务器按ｄｖｂ数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。

（７）nvod
nvod准视频点播是利用视频服务器将数字节目在多个通道上间隔若干时间不仃地播放，观众通过数字电视机顶盒可随时点播，间隔一定时间即可播放，其节目内容可以涵盖电影、电视剧、新闻、娱乐、体育、教育等，nvod给了用户一定的选择。

3.2 传输网络
传输网络由骨干传输网和本地分配网组成。

省到地市的骨干传输网通常采用同步数字体系sdh的传输体制和组网技术。

在
dvb-c系统中，一个8mhz带宽的电视频道，采用64am调制方式的最大传输容量为
38mbps，基本适应sdhds3接口速率的要求，可以实现有线数字电视业务在干线传输网和本地分配网之间的无缝对接。

在省前端系统经复用或加扰后的多节目传输流由网络适配器将asi信号转换为ds3信号，通过sdh网络传送到地市，再由网络适配器将ds3信号还原为asi信号，进入本地分配网即地市数字电视服务平台。

地市到县的骨干传输有两种体制，一种是采用sdh传输体制；另一种是采用1500nm 模拟光传输系统。

由于sdh传输体制的成本太高，1500nm模拟光传输系统愈来愈得到广泛的应用。

本地分配网即为市、县有线电视的hfc网。

数字传输对接收机的载躁比（c/n）的门限值比模拟信号的c/n要求低。

国标规定模拟有线电视网络达到四级图像质量的c/n 为43db，而64qam调制的数字传输信号，c/n的门限值为28db，即c/n>>28db，便可获得无差错的四级图像质量，比模拟电视系统要低15db左右。

因此，现有光纤同轴电缆混合网（hfc）只要符合《市、县有线电视网络设计规范》的要求，即可作为数字电视传输网络使用。

3.3 用户终端
数字电视机顶盒是随着数字电视广播系统的诞生而出现的一种消费电子设备。

顾名思义，数字电视机顶盒是指在电视机顶上的盒子，其基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒介应用功能。

数字电视机顶盒分为标准清晰度和高清晰度两种级别，每种级别按照业务和功能又划分为普及型、增强型、高级型三种类型。

数字电视整体转换所使用的是标准清晰度的基本型数字机顶盒，除接收数字电视广播节目外，其功能还包括：(1)电子节目指南；(2)数据广播；(3)软件在线升级；(4)有条件接收等。

4 DVB标准数字视频广播技术
DVB标准提供了一套完整的、适用于不同媒介的数字电视广播系统规范。

DVB选定ISO／IEC MPEG—2标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，随后对MPEG—2码流进行打包形成传输流（TS），进行多个传输流复用，最后通过卫星、有线电视及开路电视等不同媒介传输方式进行传输。

4.1 DVB标准的核心
系统采用MPEG压缩的音频、视频及数据格式作为数据源。

系统采用公共MPEG—2传输流（TS）复用方式。

系统采用公共的用于描述广播节目的系统业务信息用（SI）。

系统的第一级信道编码采用 R-S前向纠错编码保护。

调制与其它附属的信道编码方式，由不同的传输媒介来确定。

使用通用的加扰方式以及有条件接收界面。

4.2 DVB音频特点
DVB系统的音频编码使用 MPEG—1 Layer Ⅱ（第二层）音频编码，也称做MUSICAM。

音频的 MPEG—1 Layer Ⅱ编码压缩系统利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，这一人体生理学效应允许我们对于人耳不太敏感的频率进行低码率编码，这一技术的采用可以大大地降低音频编码速率。

MPEG—1 LayerⅡ音频编码可用于单音、立体声、环绕声和多路多语言声音的编码。

4.3 DVB视频特点
对于视频，国际上采用标准的MPEG—2压缩编码，MPEG—2视频编码系统由一个大家族构成，每一个系统之间都有兼容性和共同性，根据图像清晰度的不同，它分成四种信源格式或称“级”（LEVEL），从录像带（VCR）的低图像清晰度，到高清晰度电视。

除了根据图像清晰度定义的“级”以外，DVB视频标准还定义了“类”（PROFILE）的概念，每一个不同的“类”（PROFILE）能够提供构成编码系统的压缩工具和压缩算法。

（1）“类”（PROFILE）
目前在MPEG—2系统中存在5个“类”（PROFILE）。

“类”的最初级叫做简单类（SIMPLE PROFILE）、随后是主类（MAIN PROFILE）、信噪比可分级类（SNRSCALABLE PROFILE）、及空间频谱可分级类（SPACIALL SCALABLE PROFILE）。

最后为高级“类”（HIGH PROFILE）。

在“类”中存在两种图像取样方式，即：4：2：2和4：2：0格式。

（2）“级”（LEVEL）
根据图像节目源清晰度由低到高的不同，DVB MPEG—2标准分成4个“级”。

最低为低级（LOW LEVEL），随后是主级（MAIN LEVEL）、1440高级（HIGH—1440 LEVEL）和高级（HIGH LEVEU，则采用了更高的每行1920的取样方法。

目前在世界上最常用的MPEG—2标准是MP＠ML，即；MAIN PROFILE＠ MAIN LEVEL（主类／主级），它是第一代数宇有线电视和数字卫星电视的基础，节目提供者可以提供625线质量的节目，图像的长宽比可以是4：3或16：9，至于码流率，它是由节目提供者根据节目质量来选定的，图像质量越高，所需码流率越高，反之则越低。

总结
通过本次的电视机课程设计，初步了解了其优缺点，数字电视有线传输适合各种地理环境，覆盖范围广，损耗小而且可以实现超长距离传输，同时屏蔽性好，受外界干扰小，无同频干扰且信号质量高;但是建网工程大，成本较高，安装调试复杂，同时级联设备多且依赖性大，故障率较高以及维护困难，费用高。

致谢
在本课程设计的设计和制作过程中，我在专业知识、专业技能和解决问题方法方面得到很大的提高。

更深入了解并掌握了DVB-C数字电视的发展以及其组成原理，尽管本次设计还不是很完善，但这为我以后的设计之路积累了宝贵的经验。

在此，首先要衷心感谢的是我的指导教师栗红霞老师和贾洁老师！在我学习期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则。

这些都将使我终生受益。

无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。

我愿借此机会向栗老师和贾老师表示衷心的感谢！
其次，要感谢所有教育过我的老师！你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本次课程设计的基础。

此外，朋友们也给了很多的热心帮助，是他们在我遇到难题的时候给了我启发。

我要向关心和支持我学习的朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、支持和帮助！再次感谢栗老师，她循导善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；她严谨细致，一丝不苟的作风一直是我们工作、学习中的榜样；并将积极影响我今后的学习和工作。

参考文献
[1] 裴昌幸.电视机原理与现代电视系统[M].西安.西安电子科技大学出版社.1997
[2] 杨林.一种新的地面数字多媒体/电视广播传输系统, 电视技术, 2002
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[4] 潘长勇，数字电视地面广播传输系统[M]. 北京:幻灯片报告，2006
[5] 徐孟侠，DVB-T标准的工程实现组合介绍与启示，电视技术，2007年第4期
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[7] 李海霞.电视机原理实验指导书[M].黄河科技学院，2008
[8] 姜秀华.现代电视机原理[M].北京：高等教育出版社，2008
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（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。