中 国 传 媒 大 学 数字电视传输技术 中国传媒大学 宽带网络研究所 金立标 博士.

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1 中 国 传 媒 大 学 数字电视传输技术 中国传媒大学 宽带网络研究所 金立标 博士

2 内容概述 数字电视基础 数字电视系统关键技术 地面数字电视传输技术 IPTV数字电视技术

3 第一部分 数字电视基础

4 数字电视基础 数字电视系统基本构成 模数转换 信源编码 信道编码 调制 数模转换 信源解码 信道解码 解调 信道 模拟电视信号输入
模拟电视信号输出

5 数字电视基础 1.1、基本概念 信道与带宽 信道可以分为两种： 传输模拟信号的称为模拟信道 传输数字信号的称为数字信道 。 信道所能传送信号的频率宽度，称为带宽。 理想带宽 实际带宽

6 数字电视基础 数据传输速率 比特率：单位是bit/s简写b/s或bps，表示每秒传输多少个二进制元素。 波特率：也就是符号率，每秒传输的符号个数。 R=Blog2N（b/s），其中R是比特率，B是波特率，N是n比特的符号数。 符号率＝带宽/1+a，a为升余弦滚降系数。

7 数字电视基础 数字电视分类 PDTV：比特率为1～2Mbps，显示清晰度约300线； SDTV：比特率为3～8Mbps，清晰度为350～600线； HDTV：比特率为18～20Mbps，显示清晰度为800～1000线。 注：以上比特率为MPEG－2压缩后速率。

8 数字电视基础 有线数字电视标准 调制方式 16-64QAM 64QAM 16VSB 64QAM
DVB-C ATSC-64QAM ATSC-16VSB ISDB-C 调制方式 QAM QAM VSB QAM 带 宽 8MHz MHz MHz MHz 传输速率 Mb/s Mb/s Mb/s Mb/s 滚降系数 % % % % 纠错编码 RS(204,188) RS(128,122) RS(207,187) RS(204,188) 压缩方式 MPEG-2

9 数字电视基础 1.2、模拟信号的数字化 抽样：时间上连续的取值变为有限个离散取值。 量化：幅度上无限多种连续的样值变为有限个离散值 。
编码：用n比特二进制码来表示已经量化了的取样值。 传输速率：传输速率=取样频率fs×量化比特数。 取样 编码 量化 模拟电 视信号 数字电

10 数字电视基础 1.2、模拟信号的数字化 模拟信号 数字信号

11 数字电视基础 数字电视信号的码率（未压缩） 标准清晰度数字电视（SDTV）： 在ITU-R601标准中，采用10bit量化时，
亮度信号的码率为 取样频率 X 量化比特数 = 13.5MHz X 10bit = 135Mbps 2个色差信号的码率为 2 X 6.75MHz X 10bit = 135Mbps SDTV的总码率为 亮度信号码率 + 2个色差信号码率 = 135Mbps + 135Mbps = 270Mbps

12 数字电视基础 高清晰度电视（HDTV）： HDTV的总码率为 在SMPTE274M数字电视标准中，采用10bit量化时， 亮度信号的码率为
取样频率 X 量化比特数 = 74.25MHz X 10bit = 742.5Mbps 2个色差信号的码率为 2 X MHz X 10bit = 742.5Mbps HDTV的总码率为 亮度信号码率 + 2个色差信号码率 = 742.5Mbps Mbps = 1485Mbps

13 数字电视基础 1.3、信源编码 解码器 编码器 4:2:2编码、8bit量化未压缩SDTV信号 从传输角度上考虑需要进行电视信号压缩
传输带宽 要求100Mhz左右 只要求3Mhz左右 4:2:2编码、8bit量化未压缩SDTV信号 从传输角度上考虑需要进行电视信号压缩 解码器

14 数字电视基础 1.3、信源编码 解码器 编码器 4:2:2编码、8bit量化一帧SDTV图像数据量8.6Mb
从存储角度上考虑需要进行电视信号压缩 解码器 10分钟要求 130Gb存储容量左右 10分钟只要求 4Gb左右 4:2:2编码、8bit量化一帧SDTV图像数据量8.6Mb 1.3、信源编码

15 数字电视基础 1.3、信源编码 数据压缩的可能性 压缩过程：去除图像中与信息无关或对图像质量影响不大的部分，即冗余部分。电视信号中存在很多这样的冗余部分，这就为压缩提供了可能性。 电视信号的冗余性表现在以下几个方面： 空间相关冗余 时间相关冗余

16 数字电视基础 1.3、信源编码 数据压缩的方式 MPEG-1：典型应用如VCD等家用数字音象产品。最高编码速率1.8 Mb/S。
H.264：在相同的SNR下，平均码流H.264比MPEG-4降低41%，比MPEG-2降低67% （一套SDTV/6Mbps降低为1.98Mbps)

17 纠错：在信道编码过程中将附加数据加于数据流之中，在接收端通过校验位来发现有错误的数据字，并给予纠正。
数字电视基础 1.4、信道编码 纠错：在信道编码过程中将附加数据加于数据流之中，在接收端通过校验位来发现有错误的数据字，并给予纠正。 交织：编码时将数据码流按已定义的规则“搅乱”，在接受端再将那些“搅乱”的数据字按相反的规则重新排列，恢复出原始次序。

18 数字电视基础 1.5、调制传输 基带信号变为频带信号，频谱搬移； 便于远距离传输； QPSK、QAM、OFDM。

19 第二部分 数字电视系统关键技术

20 数字电视前端平台 CA系统 NMS系统 SMS系统 TS流 卫星接收机 复 用 器 加 扰 QAM 调制器 IP数据 视频服务器 EPG系统
自办 节目 模拟 节目 编码器 混合器

21 数字电视前端硬件平台 －2.1MPEG-2编码器 2.1.1 TS码流的形成 ES PES 视频编码器 打包器 TS 复 用 视频 TS码流
音频编码器 打包器 音频 PS 复 用 PS码流 数据编码器 数据

22 数字电视前端硬件平台 －2.1MPEG-2编码器 PS码流： 包的长度可变 抗误码能力低 适用于相对误码低的环境，如存储、制作DVD等
TS码流 包的长度固定，188字节 抗误码能力较高 可用于相对较差的信道环境，如传输等

23 数字电视前端硬件平台 －2.1MPEG-2编码器 2.1.1 TS码流的结构 包头 净荷 … 188字节 适应字段 8 1 13 包 同步
误码指示 开始指示 传送优先级 PID 加扰控制 适应字段控制 连续性计数器 2 4 可变长

24 MPEG-2编码器可由用户选择，把一个频道的电视信号压缩成2~15Mbps等的数字信号。
2.1.2编码速率 MPEG-2编码器可由用户选择，把一个频道的电视信号压缩成2~15Mbps等的数字信号。 压缩为6MB/S和8MB/S的图象与没有压缩的图象基本没有区别，但在压缩为4MB/S以下的快速体育运动图象上，则能看到图象的缺陷。

25 数字电视前端硬件平台 －2.1MPEG-2编码器 2.1.3、设备选型 序号 项目 技术指标 备注 1 视频编码方式
符合GB/T XXXX 4:2:0 （可选） 2 视音频编码速率 4:2: Mbps -15Mbps 3 音频采样频率 32/48/44.1 kHz 4 音频编码方式 符合GB/T 和GB/T 的第1层和第2层格式。环绕声可选。 5 音频编码速率 32 kbit/s kbit/s 6 输出TS流的符合性 包含正确的PAT、PMT SDT （可选）

26 数字电视前端硬件平台 －2.1MPEG-2编码器 常用接口 同步并行接口（SPI） 异步串行接口（ASI） 串行数据接口（SDI）

27 数字电视前端硬件平台 －2.1MPEG-2编码器 2.1.4编码器的使用 一套节目对应一路MPEG-2编码器；
输入音视频信号，输出TS流；ASI接口； SDH来的是TS流，无需MPEG-2编码器； SDH是DS-3或E3接口，需适配器转换为ASI接口； 增加MPEG-2编码器，还是增加数字卫星接收机？ 如果卫星上的节目下来就是模拟的，那只能采用编码器。

28 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机 2.2.1概述
我国上星的数字电视节目采用的是QPSK调制方式 ，数字卫星接收机都是QPSK解调 。 有的虽然是接收卫星上的数字节目，但是输出的还是模拟的音视频信号，不是真正的数字接收机。 数字卫星接收机是直接输出TS码流； 还有一种就是既能输出模拟信号，又能输出数字的TS码流。

29 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机 2.2.2 QPSK调制原理

30 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机

31 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机

32 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机 2.2.3节目速率举例
上星的节目采用QPSK调制解调方式，假设采用的基本码率4.42MBPS，以及RS (204，188)、3/4卷积码、QPSK调制方式 。 其中4.42为符号率，也就是码率；由于采用QPSK，所以一个符号需要用2个比特来表示；RS编码为（204，188），表示有效数据为188个字节，有（204－188＝16）个字节用于冗余纠错。卷积码的效率为3/4。 由此可以算出节目的传输速率：4.42×2×3/4×188/204 =6.11 Mbps

33 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机 2.2.4 SCPC/MCPC

34 数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机 2.2.5、设备选型 输入接口：数字卫星高频头输入 输出接口：DVB标准ASI接口
网管接口：RS-232/以太网接口 支持单节目码流(SPTS)或多节目码流(MPTS) 对MPTS码流具有节目选择和过滤功能

35 带宽：29.65MHz 信道编码 CNR门限 传输速率 QPSK 14.5 45 16QAM 22 89
数字电视前端硬件平台－2.2数字卫星接收机 带宽：29.65MHz 信道编码 CNR门限 传输速率 QPSK 16QAM 64QAM QAM

36 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.1复用器的作用
对多路节目（也就是多路节目的TS流）复用，复用成一路TS流，使得多路节目能够在一个频道中传输。 在复用的过程中，插入PSI信息和SI信息，重新组合，并且重新分配PID值。 用于接收端的解复用和电子节目指南（EPG）。

37 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.2、复用器的原理 （1）MPEG-2中的PSI信息
节目特定信息Program Specific Information（PSI）, 使用了四个表来定义码流的结构： 节目关联表（PAT）：描述多路节目的复用信息； 节目映射表（PMT）：描述单路节目的复用信息； 网络信息表（NIT）：描述网络传输的物理信息； 条件访问表（CAT）：描述条件接收系统的信息。

38 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.2、复用器的原理 节目关联表 包含了与多路节目复用有关的控制信息：
用于指出TS流中包括哪些节目，每个节目的编号及相应的PMT的位置（PID）；同时还提供网络信息表（NIT）的位置。 PAT丢失，将导致接收端无法解码TS流中的任何节目。 PAT所在的TS包的PID=0。 PAT (PID=0) NIT (PID=16) 节目 PMT的PID 节目0 16 节目1 22 节目3 33 …… 网络私有数据

39 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.2、复用器的原理 节目映射表 包含了与单路节目复用有关的控制信息：
指出某一套节目由哪些节目流构成，以及这些流的类型（视频、音频、数据）及位置，即对应的TS包的PID值。 同时给出该节目的节目时钟参考（PCR）字段的位置 PMT所在的TS包都有自己独特的PID。 节目1 PMT 码流 类型 PID 1 视频 54 2 音频 48 3 49 4 数据 50 5 PCR 90

40 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.2、复用器的原理 条件接收表（CAT）
给出有关条件接收系统的信息，指定授权管理信息（EMM）所在的TS包的PID值及其它相关参数。 CAT所在的TS包的PID=1。 网络信息表（NIT） 提供与多组传送流、物理网络及网络传输相关的信息，如调谐频率、编码方式、调制方式等参数。 PID由PAT指定。

41 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 Programnumber(节目号) PMT_PID（节目映射表的PID号）
0x10（指示NIT表的PID号） 2 0x64（指示节目2的PMT的PID） 节目类型 PID值 MPEG_2视频码流 0xFF（255） MPEG_2音频码流 0x100（256） 0x101（257） 私人数据 0x102（258）

42 码流 3 ... 码流 k 码流 2 码流 1 音频2 数据 音频1 视频 49 55 48 54 82 88 81 16 22 33 ? 节目2 节目1 PAT PMT EMM PA T表(PID 0) P M T表 网络私用数据 NIT表 传送流(TS流) CAT表(PID 1) 条件接收数据 节目 2 节目 k 节目 1 节目 0 17

43 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.3、PID冲突问题 同一个频道或同一个复用器 不同频道或不同的复用器

44 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.4、解复用

45 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.5、复用器的选型 序号 项目 技术要求 1 PSI生成 生成PMT/PAT 2 输入接口
应支持ASI接口；支持MPTS与SPTS输入； 自适应包长188和204字节的TS流。 3 输出接口 应支持ASI输出接口 4 输出速率 单口有效输出码率： ≥ 38.01Mbps（包长188字节） ≥ 41.25Mbps（包长204字节）

46 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 续上表（表格重复间隔） 序号 检测项目 单位 技术要求 1 PAT ms 25~500 2 PMT 3
NIT 25~10000 4 SDT 25~2000

47 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.6、复用器的安装调试
确定复用几套节目：根据卫星接收机和编码器的输出速率，复用器的输入输出速率，以及QAM调制器的调制方式和符号率来确定。 设置复用器的TS流输出总码率； 设置复用器的输出方式（ASI接口、SPI接口、DS3等）； 设置复用器的输出TS流的传输包的长度（188或204）；

48 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 2.3.7、TS码流的检测分析 根据ETR101 290标准，可将数字电视基带错误划分为三个等级，：
第一优先级错误：会引起解码器无法进行解码 ； 第二优先级错误：会损伤已解码的图像，或者造成断续解码 ； 第三优先级错误：指示出编码器、复用器的问题，但不影响解码，对图像质量影响较小 。

49 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 （1）第一优先级错误 同步错误 连续2个或2个以上的同步字节（0x47)错误，此时应指示同步丢失 ；
正常同步后方可进行其它参数的检测。传输流失去同步，表明传输过程中有一部分数据丢失，将直接影响解码后画面的质量。 严重的同步丢失现象则表明传输中断，同步字节出现错误。

50 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 同步字节错误
同步字节错误和同步错误的区别在于传输数据包长仍为188字节或204字节，但同步字头的标准值0×47被其他数字代替 ； 当出现同步字节错误时，同步字头的值为其他数值，表明在传输过程中部分数据出现错误，可能导致接收时出现马赛克，严重时可能导致解码器解不出信号。

51 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 包识别符PID丢失 检测数据流中各套电视节目的图像/声音数据是否正确。
视频码流或音频码流PID的出现频率不超过5s，原则上，每一个PID可以定义不同的出现频率

52 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 节目关联表PAT错误 PAT在DVB标准中用于指示当前节目及其在数据流中的位置。
对于PID为0x0000的TS包，有以下情况之一即为PAT错误：包发送间隔超出0.5s；包中不含表标识符0x00；包中的加扰控制段不是00。

53 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 节目映射表PMT错误 PMT在DVB标准中用于指示该套节目视/音频数据在传输流中的位置。

54 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 连续计数错误 对于每一套节目的视/音频数据包而言，连续计数错误是一个很重要的指标。
传输流包头连续计数不正确，表明当前传输流有丢包、错包、包重叠等现象，将导致解码器不能正确解码，图像出现马赛克等现象。 TS包顺序正确，TS包无丢失，同一TS包不出现两次以上，即无错误。

55 数字电视前端硬件平台－－2.3复用器 第二优先级错误 TS流传输错误：出现传送错误时，TS包头中的传送误码指示符（设置）为“1”。
PCR错误：相邻PCR之间的时间间隔大于40ms即为PCR重复错误。 显示时间标志PTS错误：PTS重复周期超出700ms即为PTS错误。 CRC错误：关于CAT，PAT，PMT，NIT，EIT，BAT，SDT，和TOT表的CRC检测显示对应于这些表的内容是否出错。

56 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 2.4.1调制方式的选择 DVB-S中，采用的是QPSK调制解调方式；
DVB-C中，采用的是QAM调制解调方式； DVB-T中，采用的是OFDM多载波调制，每个载波再采用QPSK或者QAM调制。

57 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 2.4.2调制速率
16QAM调制中，一个符号用4个比特来表示；64QAM调制中，一个符号用6个比特来表示；256QAM调制中，一个符号用8个比特来表示。 64QAM的符号率在8MHz最高可以达到6.89MBps，那么最高数据传输速率为 6.89×6＝41.34Mbps 其中有RS编码，去掉冗余，有效传输数据速率为 41.34×（188/204）＝38.1MBps。

58 8MHz带宽可传输的码率和节目数量 信道编码 CNR门限 传输速率 64QAM 25.5 38.4 128QAM 29.5 43
视频压缩标准 MPEG-2 压缩码率(Mb/s) 64QAM最多节目数 128QAM最多节目数 256QAM最多节目数

59 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 2.4.2 QAM调制原理 正交调幅（QAM）是幅度调制和相位调制的结合，既调幅又调相。

60 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 2.4.2 QAM调制原理框图

61 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 2.4.2 QAM星座图

62 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 利用星座图分析故障 （1）理想星座图
符号点均在决策边框内的中心点，说明有良好的相位噪声、热噪声等，因此MER值好。

63 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 （2）热噪声引起的损伤 现象：符号点随机的向外扩展（相对于中心点）

64 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 （3）相位噪声引起的损伤（上下变频器） 现象：四个边角的符号向内旋转，使方形的星座图变为圆

65 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 （4）相干干扰（如CTB、CSO等互调失真、侵入噪声产物） 现象：符号云的中心被掏空，形成圆串

66 数字电视前端硬件平台－2.4QAM调制器 （5）I/Q不平衡（前端I/Q调制器、基带放大器、滤波器造成）

67 数字电视前端硬件平台－－2.5加扰器 加扰器的主要功能： 对指定节目或者TS流进行DVB加扰 。
处理与CA有关的PSI、SI信息，可以是PSI、SI动态再生 。 在TS流中插入EMM（授权管理信息）和ECM（授权控制信息）数据流，生成加扰控制字CW。 关于其详细的工作原理在后面的CA系统中给予介绍。

68 组网举例 CCTV-1的传送

69 数字电视的EPG （电子节目指南）

70 1、EPG概述 1.1、EPG主要功能 为用户提供节目指南，与用户之间实现互动操作；
将节目单上的原始信息存入数据库 ，从数据库中提取原始数据，生成DVB-SI规定的表，也就是生成SI信息 ； 按照一定的周期将SI信息送入复用器 ； 复用器将这些表于其他节目的TS流复用在一起，然后通过QAM调制器后送出。

71 1、EPG概述 1.2、EPG工作原理 DVB-SI标准的SI信息主要是给用户端提供设置信息，使接收机能够自动调谐接收特定的节目并对节目进行分组。 SI中有传送的节目信息，包括节目的种类，节目的时间，节目的来源等等。 这些信息包含在表中：节目群信息表（BAT）、业务描述表（SDT）、事件信息表（EIT）、时间日期表（TDT）、运行状态表（RST）等。

72 2、DVB－SI信息 节目群关联表（BAT）： 业务描述表（SDT）
节目群指一系列相关的节目（可以不在同一传输流中，甚至可以不用同一广播方式）的集合。 BAT用来描述节目群的名称、服务组成等。利用BAT可以方便地进行相关节目或某一类节目的浏览和选择。Table-ID：0x4A 业务描述表（SDT） 描述系统中业务的名称、业务提供者、是否有相应的事件描述、起始时间、持续时间等； SDT可以描述当前TS流的相应信息，也可以描述其它TS流的相应信息，这由SDT的表标识符（Table-ID）来区分。 SDT（actual TS）：0x SDT（other TS）：0x46

73 2、DVB－SI信息 事件信息表（EIT） 包含事件或节目片断的有关数据，如名称、开始时间、时间长度、运行状态等。
描述当前TS流的正在或将要播出的节目 ：0x4E 描述当前TS流的计划播出的节目 ： 0x50～0x5F 描述其它TS流的正在或将要播出的节目 ：0x4F 描述其它TS流的计划播出的节目 ： 0x60～0x6F

74 2、DVB－SI信息 运行状态表（RST） 时间和日期表（TDT）
提供某一事件或多个事件的运行状态和时间，即某一事件运行或不运行的信息，可用于按时自动切换到指定的事 Table-ID：0x71 时间和日期表（TDT） 给出当前的时间和日期 Table-ID：0x70

75 MPEG-2 （必要信息） DVB （可选信息） PAT PID=0x0000 Table-ID=0x00 NIT 当前TS流 PID=0x0010 Table-ID=0x40 NIT 其它TS流 PID=0x0010， Table-ID=0x41 BAT PID=0x0011， Table-ID=0x4A SDT 其它TS流 PID=0x0011， Table-ID=0x46 CAT PID=0x0001 Table-ID=0x01 SDT 当前TS流 PID=0x0011 Table-ID=0x42 EIT 当前TS流 （计划播出） PID=0x0012 0x50～0x5F EIT 其它TS流 当前/即将播出 Table-ID=0x4F 0x60～0x6F （当前/即将播出） Table-ID=0x4E PMT PID=p Table-ID=0x02 RST PID=0x0013， Table-ID=0x71 TSDT PID=0x0002 Table-ID=0x03 TOT PID=0x0014， Table-ID=0x73 TDT PID=0x0014 Table-ID=0x70 ST PID=0x0010~0x0014， Table-ID=0x72

76 3、EPG系统 3.1 EPG系统结构 EPG系统基本上由三部分构成：EPG中心、EPG信息采集、EPG信息发布。
EPG采集系统连接各电视台和ChinaEPG中心，负责将各电视台的节目预告信息汇集到ChinaEPG中心 EPG中心整理采集来的EPG数据，按照统一格式进行加工，建立EPG数据库，并负责数据的维护 EPG发布系统连接EPG中心和各有线电视台，将定制的EPG信息按统一格式发送到各有线电视台

77 数字电视的加扰技术 DVB-CA系统

78 一、基本概念 1.1、授权管理信息EMM 授权管理信息（EMM）：一种专有的条件接收信息，指定了用户或用户组对业务或事件的授权等级。
EMM 发生器从用户管理系统取得授权信息（用户标识号、智能卡号、用户授权信息等）和密钥，编码后形成EMM 数据包，加密送到复用器中传送。在接收端，EMM 也用于控制解扰。

79 一、基本概念 1.2、授权控制信息（ECM） 授权控制信息是一种专有的条件接收信息，包含有经安全加密的控制信息和授权信息。
ECM 传送加密后的密钥和节目标识、收视条件、加扰算法、提供商等。ECM 是在前端形成的。把控制字发生器产生的加扰控制字，按一定的数据编码格式加密、打包，送到复用器中传送。在接收端，ECM 用来控制解扰。

80 一、基本概念 1.5、加扰 加扰：指在前端系统的控制字CW的控制下，连续不断的对被传送的全部内容（视、音频 流和数据流）进行扰乱，使不用恰当的解码器和密钥就不能收到正确的信号。 加扰的方法是由伪随机码发生器产生的伪随机序列与原始的传输流进行XOR运算，改变被传输信息的特征，使信号变为不可预测的数据流。

81 一、基本概念 1.6、控制字CW 控制字CW：指用于解码器中的电子密钥。
CW是CA 的关键，必须可靠的传输。CW由前端加密后经网络传送到用户机顶盒的智能卡上，经解密后产生密钥。 为了防止被破译，CW要不断改变，一般每隔5—20 秒改变一次。

82 一、基本概念 1.7、同密 同密：是一种加扰方式。该方式通过同一种加扰算法和控制字使多个条件接收系统一同工作。
这种方式便于多级运营管理，为多级运营商选择CA 系统提供灵活性（不必大家都使用同一CA 系统）。而每台机顶盒也只须选用一种CA 系统，不必装多个CA系统。这样便于不同的CA 开发商在同一网络中公平竞争。

83 一、基本概念 1.8、多密 多密：也是一种加扰方式，也称公共接口CI 方式。是针对接收端机顶盒而言的。
在多密方式下，每台机顶盒通过公共接口CI 对不同的CAS 解密。即用同一台机顶盒接收不同CA系统的加密节目。 当CA 更换时，仅需更换CA 模块，不必换盒。从而实现机卡分离。机顶盒是通用的，卡是由不同运用商管理的。

84 一、基本概念 1.9、用户个人分配密钥PDK 用户个人分配密钥PDK：是一个数列，是机顶盒的唯一地址码。
由CA系统自动生成并严格控制，存放在用户智能卡中。 在用户端，智能卡通过PDK 对EMM和ECM 解密，取出CW，实现对加扰传输流的解扰。

85 二、DVB-CA原理 业务密钥 控制字产生器 控制字（CW） 加密器A 加扰器 用户授权系统 加密器B ECM信息 EMM信息 复 用 器
复 用 器 传送流（TS）

86 二、DVB-CA原理 2.1、发送端 首先由控制字发生器产生加扰控制字（CW），提供给加扰器和加密器A。
加扰器根据提供的控制字（CW），对来自复用器的TS流进行加扰运算。加扰器的输出结果就是经过加扰打乱了的TS流，控制字就是加扰所用的密钥。 加密器A接收到控制字（CW）之后，根据用户授权系统提供的业务密钥对控制字进行加密运算。加密器A的输出结果就是加了密的控制字，称为授权控制信息（ECM）。

87 二、DVB-CA原理 业务密钥在送给加密器A的同时，也送给了加密器B。它能够自己产生密钥，并且能够对授权系统提供的业务密钥进行加密。加密器B的输出结果就是加了密的业务密钥，称为授权管理信息（EMM）。 上面所产生的ECM和EMM信息都送往MPEG-2复用器，与其他的TS流一起进行打包，形成TS流再输出。

88 二、DVB-CA原理 2.2、接收端 解调后的加扰数据流经过解扰器解扰，然后送往解复用器
解复用器根据TS流的包结构，提取出ECM和EMM控制信息 。 提取出来的ECM和EMM信息分别被送往智能卡的解密器A和解密器B，然后恢复出加扰控制字（CW），把CW送往解扰器。 恢复控制字的过程非常短暂，一旦恢复出正确的控制字后，解扰器便能正常解扰，把加扰TS流变成正常的TS流

89 三、性能特点 1、节目管理 节目按频道预订（OPPC）
用户提前购买一个频道的某一段较长的观看时间（例如一个月），用户在这段时间内可以观看节目，超过这段时间即无法观看节目。 节目分次预订（OPPV） 允许用户提前购买某个节目的一段时间（例如1个小时），用户在这段时间内可以观看这个节目，超过这段时间即无法观看节目。

90 三、性能特点 节目即时购买（IPPV） 用户首先在IC卡中充入一定的点数值（等同与金钱），点数值的多少由用户自己决定，充值方式可以有多种选择，包括直接到营业厅充值、短信充值、电话充值、网上银行充值等。 然后用户在机顶盒上查看EPG信息，主要是节目内容、节目类型、节目时间和节目点数，选择要购买的节目。 当节目开始以后如果用户观看了此节目，那么IC卡自动从卡中扣除相应的点数；如果节目开始后用户没有观看此节目IC卡不会作出任何动作。

91 三、性能特点 免费预览 每种节目类型都可以设置一定的开始时间为免费预览时间，是否设定预览和预览时间的长短由用户动态自由设定。
在这段时间内，所有的用户或者符合某个条件的用户可以免费观看节目。

92 三、性能特点 节目级别限制（父母控制） 对每个产品设置节目级别，用户可以在机顶盒上设置IC卡的观看级别。当用户设置的IC卡观看级别小于节目的级别时，IC卡将禁止用户观看节目。 此功能主要是用来防止儿童观看某些成人级的节目。当用户在机顶盒上修改IC卡的观看级别时需要输入PIN码进行验证，如果通过验证才可以修改，否则连续输入3次错误PIN码，则IC卡锁定PIN码。

93 三、性能特点 节目防盗版保护 节目供应商使用防止录像功能时可使录像机录下的图象扭曲，但播出的节目在电视机中收看不会产生任何影响，但如果用户使用录像机录下这个节目后，使用录像机播放时图象将会扭曲变形，无法正常收看。从而保护节目提供商的利益不被侵犯。(需机顶盒硬件支持)

94 四、DVB-CA的应用模式 1、节目平台与服务平台的CA系统基本架构
节目平台的加扰节目码流传送到服务平台后，可采用解密和不解密两种模式向最终用户传输。 解密模式中，节目平台的节目码流传送到服务平台后被解扰，还原为非加扰的节目码流，再被本地CA系统加密后，传送到用户。 解密模式的条件接收系统结构如下图所示。

95 四、DVB-CA的应用模式 加扰节目流 加扰 CAS 1 解扰 CAS 2 用户 节目平台 服务平台 解密模式的CA系统结构

96 四、DVB-CA的应用模式 不解密模式中，当节目平台和服务平台采用相同的CA系统时，节目平台的节目码流传送到服务平台后不解扰，直接传送到用户。 不解密模式的系统结构如下图所示。

97 四、DVB-CA的应用模式 加扰节目流 加扰 CAS 1 CAS 2 用户 节目平台 服务平台 不解密模式的CA系统结构

98 五、不解密模式 基于密钥的CA系统的不解密模式 节目平台节目+节目平台ECM +节目平台EMM 服务平台节目+服务平台ECM
分区智能卡 本地用户收视节目平台节目的 申请信息 节目平台密钥 服务平台密钥 服务平台ECM+服务平台EMM 节目平台ECM+节目平台EMM 节目平台 CA系统 SMS 数字电视 前端 服务平台 基于密钥的CA系统的不解密模式

99 五、不解密模式 基于算法的CA系统的不解密模式 服务平台节目+服务平台ECM +服务平台EMM 节目平台节目+节目平台ECM
分区智能卡 本地用户收视节目平台节目的 申请信息 服务平台ECM+服务平台EMM 节目平台算法 服务平台算法 节目平台EMM 收视节目平台节目的授权信息 节目平台ECM 节目平台 CA系统 SMS 数字电视 前端 服务平台 基于算法的CA系统的不解密模式

100 数字电视机顶盒

101 第三部分 地面数字电视传输技术

102 地面数字电视 标准 优点：频谱效率高、功率效率高； 未顾及室内接收、移动接收、单频网等。
美国 ATSC 8VSB 标准 -- 单载波调制技术 优点：频谱效率高、功率效率高； 未顾及室内接收、移动接收、单频网等。 欧洲 DVB-T COFDM 标准 -- 多载波调制技术 用频谱效率和功率效率指标换取了支持室内接收、移动接收、单频网等优点。 世界上已有 33 个国家或地区决定采用。 日本 ISDB BST-OFDM标准 -- 多载波调制技术 ISDB-T 系统和 DVB-T 系统类似，是基于 COFDM技术。 RF频带分为 13 段，不同段上可传送不同业务。 OFDM 是宽带无线传输技术发展的主流方向 无线局域网：IEEE802.11a、IEEE802.16a、HiperLan2 新一代（4G）移动通信：OFDM-CDMA、MC/DS-CDMA等 宽带有线通信：ADSL，VDSL，电力线通信

103 性能比较 DTMB （4K） QPSK DVB-T（2K） 64QAM DVB-T（8K） 保护间隔 55.56ms（1/9）
传输速率 5.414 Mb/s 4.974 23.424 频谱利用率 0.68 Bit/S/Hz 0.62 3.1 2.9 C/N门限（AWGN） 1.9dB 4.7dB 15.2dB 18.6dB 接收灵敏度 -97dBm -87.1dBm -83.0dBm -78.6dBm 信号截获时间 约5ms 约200ms

104 DTMB单频网系统具体方案 机房 SDH 网络 GPS 激励器 发射机 微波适配 网络适配 微波 适配 编码器 网络适配器 光发 DDF
主发射台机房 微波适配 网络适配 AV1 复用器 DTMB 单频网适配 分路 机房 微波 适配 编码器 GPS接收 网络适配器 AV2 AV3 Data SDH 网络 光发 DDF 机房A 机房B 机房N DTMB激励 G P S 接 收 光收 发射台A 发射台B 发射台N

105 DTMB的高清晰度电视广播 高清晰度电视固定接收主用工作模式 主要性能指标 子载波数 保护间隔 子载波调制 LDPC码率 模式应用
4K（3780） 1/9（55.56us） 64QAM 0.6 HDTV 主要性能指标 净码率 24.36Mbps 抗单频干扰下限C/I 0.27 dB 高斯载噪比门限C/N 15.27dB 动态6径抗多普勒频移 83 Hz 最小接收信号电平 -82.95dBm 抗同频模拟干扰 C/I 0.6 dB 静态多径载噪比门限 17.55dB 抗同频数字干扰C/I 15.1dB 抗回波最大时延D/E=0dB 40.0us 三径单频网下限C/N 17.99 dB 抗最大回波强度D/E 0dB/40us 功率峰均比(99.9%) 8.52dB 抗干扰脉冲宽度C/I=-3dB 6550 us 恢复正常接收时间 1.05s

106 DTMB的高清晰度电视广播 高清晰度电视移动接收主用工作模式 主要性能指标 子载波数 保护间隔 子载波调制 LDPC码率 模式应用
4K（3780） 1/9（55.56us） 16QAM 0.8 HDTV 主要性能指标 净码率Mbps 21.658 抗单频干扰下限C/I 1.9dB 高斯载噪比门限C/N 12.5 dB 抗多普勒频移D/E=0dB 100Hz 最小接收信号电平 -86.9 dBm 抗同频模拟干扰 C/I -2.1 dB 静态多径载噪比门限 16.11 dB 抗同频数字干扰C/I 15.4 dB 抗回波最大时延D/E=0dB 46.0 us 三径单频网下限C/N 22.7dB 抗最大回波强度D/E 0dB/40us 功率峰均比(99.9%) 7.2dB 抗干扰脉冲宽度C/I=-3dB 710 us 同步建立时间 ＜5ms

107 DTMB的标准清晰度电视广播 标准清晰度电视移动接收主用工作模式 主要性能指标 子载波数 保护间隔 子载波调制 LDPC码率 模式应用
4K（3780） 1/9（55.56us） QPSK 0.4 SDTV 主要性能指标 净码率 5.414Mbps 抗单频干扰下限C/I -5.1 dB 高斯载噪比门限C/N 1.7 dB 动态6径抗多普勒频移 142.2 Hz 最小接收信号电平 -98.0 dBm 抗同频模拟干扰 C/I -6.4 dB 静态多径载噪比门限 3.34 dB 抗同频数字干扰C/I 2.2 dB 抗回波最大时延D/E=0dB 46.5 us 三径单频网下限C/N 7.4 dB 抗最大回波强度D/E 0dB/40us 功率峰均比(99.9%) 7.0 dB 抗干扰脉冲宽度C/I=-3dB 6550 us 同步建立时间 ＜2ms

108 DTMB在一个8MHZ频道可以实现的业务 移动 5.4 Mbps 移动和 固定 16.2 Mbps 24.4 Mbps
服务类型 数据率 视频 音频 数据 移动 5.4 Mbps 2.8 Mbps用来传输一路标清数字电视（如循环新闻） 192 kbps用来传输两路视频通道立体声 500 kbps用来传输节目表或者电子节目指南 512 kbps用来传输四路立体声音乐服务（每对128 kbps） 1.4 Mbps用来传输标题新闻、体育快报、股票信息、天气预报、交通路况等 移动和 固定 16.2 Mbps 12.5 Mbps传输5路标清视频 1 Mbps 传输5路节目的音频信号（每对192 kbps） 700 kbps用来传输节目表或者电子节目指南 1Mbps用来传输8路音乐节目（每对128 kbps） 1 Mbps用来传输标题新闻、体育快报、股票信息、天气预报、交通路况等 24.4 Mbps 20 Mbps用来传输8路标清数字视频节目（或者20 Mbps用来传输1路高清和1路标清） 1.9 Mbps传输10路视频节目的立体声信号（每对192 kbps） 1 Mbps传输节目表或者电子节目指南 1 Mbps传输8路音乐节目（每对128 kbps） 500 kbps用来提供标题新闻、体育快报、股票信息、天气预报、交通路况等

109 移动多媒体广播需求和现有标准 广电总局的安排：统一标准、全国漫游 现有移动多媒体广播标准
中央媒体的节目（可传输20套电视节目、30套广播节目 ） 地面增补网络同频转发卫星上的节目（L波段 MHz）可适当加入部分当地节目（ VHF6-12CH， MHz ） 地面移动多媒体广播（DMB）可传输10套左右广播节目、2套左右电视节目和信息服务。 现有移动多媒体广播标准 现有标准 DVB-H T-DMB S-DMB ISDB-T Media (FLO) 调制方式 COFDM，QPSK,16QAM COFDM，DQPSK COFDM， DQPSK BST-COFDM QPSK, 16QAM 使用带宽 7.61 MHz 1.536MHz 5 MHz 5.57MHz 1.54MHz 码率/节目 kbps 400 kbps kbps Mbps 50kbps-1Mbps 每个电视频道提供的节目数 最大 50套电视节目 3 到4套电视节目 11套电视25路音频和3路数据 最大13套电视节目 约20套电视节目

110 现有标准比较1 现有标准 DVB-H T-DMB S-DMB ISDB-T Media (FLO) 试验国家 欧洲国家,美国,
新加坡, 澳洲, 韩国,马来西亚 中国，德国 加拿大 日本，香港. 美国 使用国家 欧洲, 新加坡, 美国, 澳大利亚 韩国 韩国和日本 日本 使用频段 MHz MHz 2.6G卫星频段 MHz UHF到3 GHz 调制方式 C-OFDM，QPSK 或 16QAM C-OFDM， DQPSK BST-C-OFDM QPSK, 16QAM 或16QAM 子载波数 4K 2K,1K,0.5K 8K /13CH 源编码视 频/音频 MPEG4/ H.264 ACC MPEG4/H.264 SAC MPEG4/H.264 ACC MPEG4/H.264 信道编码 卷积码和RS级联码 Turbo码和RS级联码 传输流格式 IP MPEG2 TS

111 现有标准比较2 现有标准 DVB-H T-DMB S-DMB ISDB-T Media (FLO) 省电方法 时间分片 使用手机电池
小时间分片 ＋小的带宽 手机电池 无分片, 较高容量手 机电池 小带宽, 较高容量手机 电池 FLO功率优化 技术, 使用 手机电池. 使用带宽 5/6/7/8 MHz 1.536 MHz 6 MHz分3个 8 MHz分4个 5 MHz 6/7/8 MHz (5.57MHz) 每个节目 的数据率 一般200kbps， 最大384kbps 400 kbps 1.5 kbps 到 384 kbps kbps到 kbps 50 kbps 到 1Mbps 每个电视 频道提供 的节目数 最大 50 路节目 3 到4 路 11路电视,25 路音频和3路 数据 最大13 路节 目 大约20路电视 移动能力 最大 200 km/h km/h 最大150 km/h 200 km/h (8k) 400 km/h (4k) 最大200km/h 理论覆盖 半径 24km/2k 模式 48km /4k 模式 96km /8k 模式 大约140 km 使用卫星发 射 缺 60km，大城市使 用2 - 3个发射 机

112 第四部分 IPTV数字电视技术

113 中国传媒大学 IPTV与数字电视系统 与DVB-C前端接口 机顶盒 双向接入 编码标准 CDN EPG 后台技术

114 编码方式 MPEG－2over IP(TS over IP) IP封装将占用更大的带宽 在欧洲一些电信运营商使用
采用高效视频压缩编码 适合提供点播服务

115 MPEG-4 标准 视频压缩技术 MPEG-2 AVC = H.264 = MPEG-4 Part 10 简单层 (SP)
未压缩的 250Mbps MPEG-2 4-6Mbps 视频压缩技术 MPEG-4 标准 MPEG-4采用三种视频编 解码方式，H.264是 MPEG4 AVC在 ITU里的名 称 AVC = H.264 = MPEG Part 10 Bit Rate 摄像机 & PDA 视频会议,不支持广播 简单层 (SP) 支持广播 高级简单层 (ASP) 2Mbps 广播行业内新的标准 支持广播 高级视频编码 (AVC) or H.264 1Mbps

116 CDN技术

117 多播技术

118 IPTV机顶盒 硬件解压 以专用的多媒体微处理器为核心，带有MPEG-4实时解码功能芯片，实现对视频流的实时解码；
TI, Sigma, ST, Broadcom等与年底或明年将陆续推出产品。 软解压 DSP解码； 利用内置的嵌入式操作系统自带组件，实现 对视频流的纯软件实时解码。

119 谢谢！