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1、数字有线电视系统介绍第1页，共112页，编辑于2022年，星期六内容提要一、数字电视技术的发展一、数字电视技术的发展二、有关基础知识二、有关基础知识三、数字有线电视前端硬件平台三、数字有线电视前端硬件平台四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台五、数字电视技术的相关标准五、数字电视技术的相关标准六、数字有线电视系统六、数字有线电视系统 第2页，共112页，编辑于2022年，星期六一、数字电视技术的发展1 数字电视是电视发展的必然趋势 电视技术的革命：第一次：黑白彩色 第二次：模拟数字第3页，共112页，编辑于2022年，星期六n传统的模拟电视缺点是：容易受噪声干扰，长距离传输后
2、信噪比恶化；图像清晰度下降，信号波形畸变，相位失真、色彩失真；对设备的非线性失真十分敏感。n模拟电视还具有稳定性差、可靠性低、调整繁杂、不便集成、自动控制困难。n不能与IT接轨，业务受限。第4页，共112页，编辑于2022年，星期六2.数字电视的发展历程与现状 1994年，数字卫星电视启动；1998年，数字地面电视开始试播；欧、美、日发展较快；数字卫星电视出现最早，目前最为成熟与规范；数字有线电视和数字地面电视目前尚处于发展阶段。第5页，共112页，编辑于2022年，星期六3.数字有线电视在我国面临良好的发展机遇（1）有线电视目前在中国有9000万以上用户，2005年将达到1.2亿。经济发达地
3、区和城市的电视用户多数通过有线收看电视节目，同时有线电视数字化的技术基础也较成熟。有线电视数字化的发展将能够支持最全面的业务。（2）我国尚未放开个人和家庭直接接收卫星电视信号的限制，数字电视的地面广播，有关标准国际上正在制定中。实现数字有线电视广播在传输链路上的投资最少。目前最有条件发展的则是数字有线电视。第6页，共112页，编辑于2022年，星期六二、数字通信基础知识2.1信道与带宽n传输信息的通路称为信道，可以分为两种：传输模拟信号的称为模拟信道，传输数字信号的信道称为数字信道。n信道所能传送信号的频率范围，称为带宽。传输信道的最小频道宽度应数字信号本身频谱的宽度。第7页，共112页，编辑
4、于2022年，星期六二、数字通信基础知识2.2 数据传输速率n比特率：是指二进制数码流的数据传输速率，单位是：bit/s简写b/s或bps，它表示每秒传输多少个二进制元素（每一个二进制的元素称为比特）。n波特率：也就是符号率，又称调制速率，是针对模拟数据信号传输过程中，调制解调器输出的调制信号每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是B/s，称为波特(baud)率。nR=Blog2N（b/s），其中R是比特率，B是波特率，N是n比特的电平数（即，进制数）。nlog2N=n:比特数/符号 第8页，共112页，编辑于2022年，星期六二、数字通信基础知识2.3 信源编码n抽样：将时间上连续的取值变为有限
5、个离散取值的过程。n量化：将经抽样后幅度上无限多种连续的样值变为有限个离散值的过程。n编码：把量化后的信号按照一定的对应关系转变成一系列数字编码脉冲的过程。n信源数据压缩编码：降低传输数据率。第9页，共112页，编辑于2022年，星期六二、数字通信基础知识2.4 信道编码n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。n交织：是对纠错过程的补充。其基本原理是在编码时将数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，使之恢复出原始次序。第10页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平
6、台3.1数字卫星接收机1.概述概述 因为我国上星的数字电视节目的大部分采用的是因为我国上星的数字电视节目的大部分采用的是QPSK调制方式调制方式，数字卫星接收机都是数字卫星接收机都是QPSK解调解调。数字卫星接收机也分为几种，有的虽然是接数字卫星接收机也分为几种，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收卫星上的数字节目，但是输出的还是模拟的音视频信号，这就是目前大部分电视台前端系统所视频信号，这就是目前大部分电视台前端系统所采用，还没有改造的。有的是直接是输出采用，还没有改造的。有的是直接是输出TS码码流；还有一种就是既能输出模拟信号，又能输出流；还有一种就是既能输出模拟信号，
7、又能输出数字的数字的TS码流。码流。第11页，共112页，编辑于2022年，星期六数字调制信号的向量表示或星座图表示数字调制信号的一般描述在第n个符号间隔，发射的已调信号，可表示为一个向量。IjQ0AnnInQn在所有时间上，发射的已调信号只有有限的若干种，可表示为若干个向量。若只画出向量的端点称为星座图。第12页，共112页，编辑于2022年，星期六QPSK信号的正交调制 IjQBPSK，载波cosctBPSK，载波sinct合成为QPSK第13页，共112页，编辑于2022年，星期六A方式QPSK正交调制器 第14页，共112页，编辑于2022年，星期六B方式QPSK正交调制器 第15页，
8、共112页，编辑于2022年，星期六星座图：调制载波变化状态的表示图星座图：调制载波变化状态的表示图a和和b为数据率减半的为数据率减半的bit序列，序列，A/D后后0以以+1表示，表示，1以以1表示表示,并用并用I(t)表示表示a；Q(t)表示表示b。平衡调幅器输出：平衡调幅器输出：I(t)sinc ct=sinc ct Q(t)cosc ct=cosc ct 若载波为：若载波为：sin(c ct45)和和 cos（c ct45）则星座图旋转则星座图旋转45，见图中的标记，见图中的标记“”。第16页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.1数字卫星接收机Q第17页
9、，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.1数字卫星接收机恢复绝对NRZ码的0，1状态1第18页，共112页，编辑于2022年，星期六复用适配和 能量扩散RS编码器(204,188)卷积交织器I=12字节到 m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQSync1反转和去 能量扩散RS码解码器 卷积去交织器符号 到 字节 映射差分解码器匹配 滤波器与 均衡RF 物理 接口QAM解码器接RF有线信道有线IRDIQ数据时钟载波、时钟和同步恢复DVB-C系统框图三、数字有线电
10、视前端硬件平台第19页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制系统去RF有线信道时钟数据*m基带接口：来自本地MPEG-2节目源,分配链路,再复用等基带物理接口Sync1反转和随机化卷积交织器I=12字节字节到m位符号变换差分编码基带成形时钟和同步生成器QAM调制器和IF或RF物理接口有线前端888mIQ*MPEG-2传送复用包RS编码器(204,188)对每符号的两个最高有效位进行差分编码，从而获得旋转不变的星座图。将m比特符号映射为I、Q信号，并进行滚降滤波。根据MPEG-2帧结构将SYNC1字节进行反转；对数据流进行随机化处理。使数据结构与信号源格式相适配。第20页，共112页，编
11、辑于2022年，星期六字节到符号的变换例：64QAM的字节m比特符号的变换，2m=64，m=6，3字节转换为4个符号b7b6b5b4b3b2b1b0字节v字节v+1字节v+2自交织器输出 （字节）b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0b5b4b3b2b1b0符号z符号z+1符号z+2符号z+3至差分编码器 （6-bit符号）第21页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.2 QAM调制器n1.调制方式的选择调制方式的选择 nDVB-S中，采用的是中，采用的是QPSK调
12、制解调方式；调制解调方式；nDVB-C中，采用的是中，采用的是QAM调制解调方式；调制解调方式；nDVB-T中，采用的是中，采用的是OFDM多载波调制，每个载波再多载波调制，每个载波再采用采用QPSK或者或者QAM调制。调制。vQAMQAM是用数字信号去调制载波的幅度和相位，常用有是用数字信号去调制载波的幅度和相位，常用有16QAM16QAM、32QAM32QAM、64QAM64QAM等。由于载波的幅度和相位都带有信息，等。由于载波的幅度和相位都带有信息，比比QPSKQPSK方式传输的数码率高。方式传输的数码率高。DVB-CDVB-C多用多用64QAM64QAM的调制方的调制方式。式。vQPS
13、KQPSK方式具有较强的抗干扰能力，多用在双向网的回方式具有较强的抗干扰能力，多用在双向网的回传。传。第22页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.2 QAM调制器n2.调制速率 n16QAM调制中，一个符号用调制中，一个符号用4个比特来表示；个比特来表示；64QAM调制中，一个符号用调制中，一个符号用6个比特来表示；个比特来表示；256QAM调制中，一个符号用调制中，一个符号用8个比特来表示。个比特来表示。n 64QAM的调制符号率为的调制符号率为6.89MBps时时，它的最高数，它的最高数据传输速率为据传输速率为6.89641.34Mbps，由于其中有，由于
14、其中有RS编码，去掉冗余，有效传输数据速率为编码，去掉冗余，有效传输数据速率为41.34（188/204）38.1Mbps。B:波特波特第23页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.2 QAM调制器3.QAM调制原理 n正交调幅（QAM）是幅度调制和相位调制的结合，既调幅又调相。nQAM是将调制符号调制到一对正交载波上，是二维调制技术。n数字比特序列被分成两个序列，以16QAM为例，每4个调制比特分为两组，每组两个比特，分别去调制同相正交载波，然后将两路已调信号相加发送。第24页，共112页，编辑于2022年，星期六QAM的正交调制实现 IQ4ASK,载波0相位
15、IQ4ASK,载波900相位IQ第25页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.2 QAM调制器nM-QAM由2路正交的L-ASK信号叠加而成,M=L2 A/D第26页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.2 QAM调制器n 16QAM星座图第27页，共112页，编辑于2022年，星期六差分编码的作用n为了获得/2旋转不变QAM星座图，每个符号的两个最高有效位应进行差分编码。复用适配和 能量扩散RS编码器(204,188)卷积交织器I=12字节到 m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目
16、复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQ第28页，共112页，编辑于2022年，星期六差分编码规则和示意图n两个MSB差分编码由下面的表达式给出字节到m比特 符号变换映射q个比特(bq-1,bo)Ak=MSBBk=bq差分编码QkIkQIq=2，16QAM时；q=3，32QAM时；q=4，64QAM时；第29页，共112页，编辑于2022年，星期六差分编码规则和示意图n两个MSB差分编码由下面的表达式给出字节到m比特 符号变换映射q个比特(bq-1,bo)Ak=MSBBk=bq差分编码QkIkQIq=2，16QAM时；q=3，32QAM时；q=4，64QAM时；第30页，共1
17、12页，编辑于2022年，星期六QAM星座图n系统采用16/32/64QAMn举例：16QAM星座图IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IkQk=00IkQk=10IkQk=11IkQk=01IkQk为每象限的两个MSB，第31页，共112页，编辑于2022年，星期六象限MSBLSB旋转100210+/2311+401+3/2星座图中的第1象限星座点到其它象限星座点的变换 n 通过改变2个MSB位（即IkQk）并根据表中规则旋转q个LSB，可将第1象限中的星座点变换至第2、3、4象限。第32页，共1
18、12页，编辑于2022年，星期六IQ载波相位旋转示意图 载波相位旋转任意角度IQ0000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101IQ00000001001100101000101010111001110011101111110101000110011101010000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101载波相位旋转900第33页，共112页，编辑于2022年，星期六IQ00000001001100101000101010111001
19、11001110111111010100011001110101IQ00000001001100101000101010111001110011101111110101000110011101010000000100110010100010101011100111001110111111010100011001110101 n载波发生/2,3/2象位旋转时，q个LSB不会发生错误，而2个MSB经差分译码后也不会发生错误。第34页，共112页，编辑于2022年，星期六符号率、带宽的关系n对QAM信号，占用射频带宽B与符号率Rs的关系为：B=(1+)Rsn采用0.15滚降系数时，一个8MHz信道中
20、理论上的最大符号率为6.96MBaud。（Baud=symbol/s）8MHzfc第35页，共112页，编辑于2022年，星期六比特率与符号率的关系有用比特率Ru、总比特率Ru、符号率Rs复用适配和 能量扩散RS编码器(204,188)卷积交织器I=12字节到 m位符号变换差分编码基带成形QAM调制至RF有线信道视频编码器音频编码器数据编码器节目复用器传送复用器12n有线前端MPEG-2源编码和复用IQRuRuRsRu=Ru(188/204)=(log2M)Rs(188/204)第36页，共112页，编辑于2022年，星期六举例 有用比特率Ru(MPEG-2传送层)Mbit/s总比特率Ru包含
21、RS(204,188)Mbit/s有线符号速率RsMBaud占用带宽MHz调制方案38.131.925.241.3434.6127.346.896.926.847.927.967.8664-QAM32-QAM16-QAM31.672 PDH34.3676.877.9032-QAM18.916.012.820.5217.4013.923.423.483.483.934.004.0064-QAM32-QAM16-QAM9.68.06.410.448.706.961.741.741.742.002.002.0064-QAM32-QAM16-QAM第37页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制
22、系统nDVB三种系统的信源编码方式相同-MPEG-2，但采用不同的信道编码方式和不同的调制方式。n信道编码，DVB-C只采用RS编码和卷积交织联合起来纠正随机性错误和突发性错误，不采用DVB-S和DVB-T，用RS编码与卷积编码分别作为外编码和内编码的联合编码方式。n调制部分，DVB-C噪声干扰较小，可采用编码效率较高的MQAM，不用DVB-S的QPSK；有线信道中的多径干扰不是十分严重，也不采用DVB-T为克服多径干扰所用的COFDM。第38页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制系统n基带接口与同步基带接口与同步经过此单元的处理，使数据结构与信号源格式相适配。该单元中的信号帧结构应
23、与含同步字节的MPEG-2传送层一致。nSYNC1变换和随机化变换和随机化该单元根据MPEG-2帧结构将SYNC1字节进行反转；同时为实现频谱成形，对数据流进行随机化处理。（SYNC1：随机化序列的第随机化序列的第1个个TS包，共包，共8个包）个包）见下图第39页，共112页，编辑于2022年，星期六DVB-S帧结构 第40页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制系统nRS码编码器码编码器该单元使用截短的RS(204,188)编码，对每一个已随机化的传送包进行处理，产生一个误码保护包。n卷积交织器卷积交织器该单元完成一个深度I=12的误码保护包的卷积交织，同步字节的周期保持不变。n 字
24、节变换到字节变换到m比特符号比特符号 该单元将卷积交织器处理后的字节变换为QAM符号。第41页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制系统基带成形基带成形该单元将经过差分编码的m比特符号映射为I、Q信号，在QAM调制前，对I、Q信号进行升余弦平方根滚降滤波。第42页，共112页，编辑于2022年，星期六基带成形滤波的作用 n编码器产生矩形基带脉冲，其频谱无限延伸，为无失真传输需要无限宽的信道。n而实际信道都是带宽受限的，对所传输的信号造成频谱失真，反映在时域波形上即畸变和波形展宽，使相邻的脉冲波形在时间上互相重叠，造成了符号间干扰（ISI）。如图n若基带脉冲波形是某种适当的波形，那么可以
25、保证抽样点上不存在ISI，如图n为此，调制前需对编码器产生的基带脉冲进行基带成形滤波。第43页，共112页，编辑于2022年，星期六/T-4/T/T-2/T1/T3/T/TH(f)-1/T矩形脉冲及其频谱tf(t)T/2-T/20滤波单个脉冲的响应接收到的波形输入波形10110ttTst抽样点抽样点Ts码间干扰二进制系统接收脉冲中的ISI示意图第44页，共112页，编辑于2022年，星期六 前一位脉冲下一位脉冲抽样时刻发端脉冲当前脉冲(非正常比例，仅供演示)第45页，共112页，编辑于2022年，星期六理想低通滤波器的脉冲成形n所传输信号的符号率为fS，symbol/s。n理想LFP的截止频率
26、为fN=fS/2，称为奈奎斯特频率，如左图。n调制后的射频带宽为2fN=fS，如右图。第46页，共112页，编辑于2022年，星期六升余弦滚降滤波器的脉冲成形n理想LPF的过渡带无限滚降，不能实现。n实际滤波器的过渡带有适当的滚降，但不一定满足无ISI传输。n升余弦滚降滤波 特性关于fN齐对 称，满足无ISI 传输。n称为滚降系数。第47页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制系统nQAM调制和物理接口调制和物理接口 该单元对信号进行QAM调制。随后，将QAM已调信号通过IF或RF接口送至射频信道。第48页，共112页，编辑于2022年，星期六编码调制系统n几个重要概念：随机化 RS码
27、 卷积交织 第49页，共112页，编辑于2022年，星期六n数数字字通通信信理理论论在在设设计计通通信信系系统统时时都都是是假假设设所所传传输输的的比比特特流流中中“0”与与“1”出出现现的的概概率率各各为为50%，通通信信系系统统以以及及其其数字通信技术的设计性能指标是以这一假设为前提的。数字通信技术的设计性能指标是以这一假设为前提的。n但但TS码码流流经经过过编编码码处处理理后后，可可能能会会在在其其中中出出现现连连续续的的“0”或或连连续续的的“1”。这这样样一一方方面面破破坏坏了了系系统统设设计计的的前前提提，使使得得系系统统可可能能会会达达不不到到设设计计的的性性能能指指标标；另另外
28、外，接接收收端端进进行行信信道道解解码码前前必必须须首首先先提提取取比比特特时时钟钟，提提取取是是利利用用传传输输码码流流中中“0”与与“1”之之间间的的波波形形跳跳变变实实现现的的，而而连连续续的的“0”或连续的或连续的“1”给比特时钟的提取带来了困难。给比特时钟的提取带来了困难。随机化编码调制系统第50页，共112页，编辑于2022年，星期六随机化n为了保证在任何情况下进入DVB传输系统的数据码流中“0”与“1”的概率都能基本相等，传输系统首先用一个伪随机序列对输入的TS码流进行扰乱处理。伪随机序列是由一个标准的伪随机序列发生器生成的，其中“0”与“1”出现的概率接近50%。由于二进制数值
29、运算的特殊性质，用伪随机序列对输入的TS码流进行扰乱后，无论原TS码流是何种分布，扰乱后的数据码流中的“0”与“1”的概率都接近50%。扰乱改变了原TS码流，因此在接收端对传输码流纠错解码后，还需按逆过程对其进行解扰处理，以恢复原TS码流。第51页，共112页，编辑于2022年，星期六随机化n从信号功率谱的角度看，扰乱过程相当于将数字信号的功率谱拓展了，使其分散开了，因此扰乱过程又被称为“能量分散”。n随机化器一般采用伪随机二进制序列(PRBS)信号发生器来实现。数据随机化的基础是线性移位寄存器和m序列理论。m序列是最常见的一种伪随机序列，它是周期最长线性反馈移位寄存器序列的简称。第52页，共
30、112页，编辑于2022年，星期六RS码nRS码不但能纠正随机错误，也能纠正突发性错误，是一种功能极其强大的纠错编码。nRS的编码和解码过程都是通过一个特定的有限域的算术运算来实现。n在DVB-C系统中，MPEG-2传送包经过能量扩散随机化处理后，采用T=8、截短的RS编码，并将16个校验字节加到每一个已经随机化的MPEG-2传送包上。即采用截短的RS（204,188）码。第53页，共112页，编辑于2022年，星期六卷积交织n任何纠错编码的纠错能力都是有限的，当信道中的干扰较严重，在传输信号中造成的误码超出纠错能力时，纠错编码将无法纠正错误。因此，如果在信道中存在着诸如火花放电等强烈的冲激噪
31、声，将会在码流中造成连续的误码。这些连续误码落在RS码中，就可能超出RS码的纠错能力而造成信息失真。第54页，共112页，编辑于2022年，星期六卷积交织n为避免这种情况，加入了数据卷积交织环节。通过数据卷积交织改变了信号的传输顺序，将连续发生的误码分散到多组RS码中，落在每组RS码中的误码数量就会大大减少，不会超出RS码的纠错能力，RS码能够将其纠正过来。实践证明，数据卷积交织提高了系统的纠错能力，特别是对冲激噪声的纠错能力。n卷积交织器、去交织器均由移位寄存器实现。第55页，共112页，编辑于2022年，星期六三、数字有线电视前端硬件平台3.3加扰器加扰器所完成的主要功能有以下这些：加扰器
32、所完成的主要功能有以下这些：n对指定节目或者对指定节目或者TS流进行流进行DVB加扰加扰 n处理与处理与CA有关的有关的PSI、SI信息，可以是信息，可以是PSI、SI动态再动态再生生 n在在TS流中插入流中插入EMM（授权管理信息）和（授权管理信息）和ECM（授权控制（授权控制信息）数据流，生成加扰控制字信息）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关于其详细的工作原理在后面的CA系统中给予介绍。系统中给予介绍。第56页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.1 EPG系统系统nEPG主要功能主要功能 n为用户提供节目
33、指南，可以与用户之间实现互动为用户提供节目指南，可以与用户之间实现互动操作操作 n将节目单上的原始信息存入数据库将节目单上的原始信息存入数据库 n从数据库中提取原始数据，生成从数据库中提取原始数据，生成DVB-SI规定的表，规定的表，也就是生成也就是生成SI信息信息 n按照一定的周期将按照一定的周期将SISI信息送入复用器信息送入复用器 n复用器将这些表与其他节目的复用器将这些表与其他节目的TS流复用在一起，流复用在一起，然后通过然后通过QAM调制器后送入调制器后送入HFC网。网。第57页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.1 EP
34、G系统nEPG工作原理工作原理 nDVB-SI标准的标准的SI信息主要是给用户端提供设置信息，信息主要是给用户端提供设置信息，从而可以使接收机能够自动调谐接收特定的节目并对从而可以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。节目进行分组。nSISI中有传送的节目信息，包括节目的种类，节目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。这些信息包含在的时间，节目的来源等等。这些信息包含在4 4个个表中：网络信息表（表中：网络信息表（NITNIT）、业务描述表（）、业务描述表（SDTSDT）、）、节目信息表（节目信息表（EITEIT）、时间日期表（）、时间日期表（TDTTD
35、T）。）。第58页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.1 EPG系统nEPG工作原理工作原理 n网络信息表主要提供接收端所需的接收频率、符号率、网络信息表主要提供接收端所需的接收频率、符号率、调制方式等等调制方式等等。n业务描述表主要提供复用器中与节目或者业务有关业务描述表主要提供复用器中与节目或者业务有关的节目名字等参数。的节目名字等参数。n节目信息表给出各类节目的时间安排。节目信息表给出各类节目的时间安排。n时间与日期表提供节目开始的具体时间，由于时间与日期表提供节目开始的具体时间，由于TDTTDT表有具体的时钟信息，因此有时也
36、可作为表有具体的时钟信息，因此有时也可作为IRDIRD的解码时钟的更新。的解码时钟的更新。第59页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.2 DVB-CA系统n1 有条件接收基本概念有条件接收基本概念 n条件接收子系统：是解码器的一部分，其作用是对电子密钥进行解码条件接收子系统：是解码器的一部分，其作用是对电子密钥进行解码并恢复出用于控制解扰序列的所需信息。并恢复出用于控制解扰序列的所需信息。n加扰控制字（加扰控制字（CW)CW)：用于加扰，并作为解扰器中的密钥。：用于加扰，并作为解扰器中的密钥。n加密：加密是指连续不断的改变电子密钥的
37、处理。加密：加密是指连续不断的改变电子密钥的处理。n授权管理信息授权管理信息(EMM)：授权用户对某个业务进行解扰。：授权用户对某个业务进行解扰。n授权控制信息授权控制信息(ECM)：是一种特殊形式的电子密钥信号和信道：是一种特殊形式的电子密钥信号和信道寻址信息。电子密钥通过信道安全地传送给用户寻址信息。电子密钥通过信道安全地传送给用户 n用户授权系统：它在用户管理系统的指导下，负责对用户授权系统：它在用户管理系统的指导下，负责对ECM和和EMM数据流进行组织，使之序列化并传输到用户管理中心。数据流进行组织，使之序列化并传输到用户管理中心。n用户管理系统：它是向用户发放电子密钥，寄送帐单及收费
38、的商业中用户管理系统：它是向用户发放电子密钥，寄送帐单及收费的商业中心。心。第60页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.2 DVB-CA系统n2.有条件接收的工作原理（框图）有条件接收的工作原理（框图）加密TS流业务密钥业务密钥控制字产生器控制字（CW）加密器A加密CW加扰器用户授权系统加密器B加密业务密钥ECM信息EMM信息复用器传送流（TS）第61页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.2 DVB-CA系统n2.有条件接收的工作原理有条件接收的工作原理（发送端）（发送端
39、）n控制字发生器产生加扰控制字（控制字发生器产生加扰控制字（CW），控制字就是加扰所用的密），控制字就是加扰所用的密钥。钥。n加扰器根据提供的控制字（加扰器根据提供的控制字（CW），对来自复用器的），对来自复用器的TS流进行加扰流进行加扰运算，打乱运算，打乱TS流。流。n加密器加密器A，根据授权系统提供的业务密钥对控制字进行加密运算，输出，根据授权系统提供的业务密钥对控制字进行加密运算，输出加了密的控制字，称为授权控制信息（加了密的控制字，称为授权控制信息（ECM）。）。n业务密钥业务密钥同时送给加密器同时送给加密器A和和加密器加密器B。它能够自己产生密钥，并对。它能够自己产生密钥，并对授权系
40、统提供的业务密钥进行加密。加密器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输出结果就是加了密的业务密钥，称为授权管理信息（的业务密钥，称为授权管理信息（EMM）。）。n上面所产生的上面所产生的ECMECM和和EMMEMM信息都送往信息都送往MPEG-2MPEG-2复用器，与其他的复用器，与其他的TSTS流流一起进行打包，形成一起进行打包，形成TSTS流再输出。流再输出。第62页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台4.2 DVB-CA系统系统n2.有条件接收的工作原理有条件接收的工作原理（接收端）（接收端）n解调后的数
41、据流经过解扰乱后送往解复用器解调后的数据流经过解扰乱后送往解复用器 n解复用器根据解复用器根据TS流的包结构，提取出流的包结构，提取出ECM和和EMM控控制信息制信息。n提取出来的提取出来的ECM和和EMM信息分别被送往智能卡的解信息分别被送往智能卡的解密器密器A和解密器和解密器B，解密器，解密器B解出业务密钥，解出业务密钥，解密器解密器A恢恢复出加扰控制字复出加扰控制字CW，把，把CW送往解扰器。送往解扰器。n恢复控制字的过程非常短暂，一旦恢复出正确的控制字后，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，把加扰解扰器便能正常解扰，把加扰TS流变成正常的流变成正常的
42、TS流流 第63页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统n2.有条件接收的工作原理（有条件接收的工作原理（总结总结）三层保护：三层保护：n加扰，打乱加扰，打乱TSTS流流n用业务密钥对控制字加密用业务密钥对控制字加密n对业务密钥进行加密对业务密钥进行加密第64页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统n3.条件接收的主要特点条件接收的主要特点（1 1）公共的加扰和解扰算法）公共的加扰和解扰算法 （2 2）公共接口）公共接口（3
43、 3）同密加密）同密加密（4 4）多密加密）多密加密 第65页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统4.SMS系统简介系统简介：n用户管理系统是整个收费电视系统的重用户管理系统是整个收费电视系统的重要组成部分，用户管理系统实现数字电要组成部分，用户管理系统实现数字电视广播条件接受用户的管理，包括对用视广播条件接受用户的管理，包括对用户信息、用户设备信息、用户预订信息、户信息、用户设备信息、用户预订信息、用户授权信息、财务信息进行记录、处用户授权信息、财务信息进行记录、处理、维护和管理。理、维护和管理。第66页
44、，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统5.SMS体系结构体系结构数据库数据库、应用服务应用服务、客户端应用程序客户端应用程序 第67页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平四、数字有线电视前端软件平台台 4.2 DVB-CA系统系统6.SMS系统系统功能功能用户管理模块用户管理模块：用户管理模块是整个条件接收用户管理系统用户管理模块是整个条件接收用户管理系统的重要组成部分，用来管理用户信息、用户预定授权和节目编的重要组成部分，用来管理用户信息、用户预定授权和节目编号等信息，并将相关数
45、据自动传给号等信息，并将相关数据自动传给CA系统。系统。用户维护用户维护 ：具体功能是用户注册、用户暂停、用户恢复、用户：具体功能是用户注册、用户暂停、用户恢复、用户注销、注销、ICIC卡登记、机顶盒登记、密码、卡登记、机顶盒登记、密码、IPPVIPPV金额、合同和用金额、合同和用户投诉等。户投诉等。节目预定：用户按照系统提供的方式（按照单频道，全部频道，节节目预定：用户按照系统提供的方式（按照单频道，全部频道，节目编号）预定和取消电视节目，进行的账册和查询，脉冲式按次目编号）预定和取消电视节目，进行的账册和查询，脉冲式按次计费（计费（IPPVIPPV）查询。）查询。第68页，共112页，编辑
46、于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统n6.SMS系统n授权管理模块授权管理模块：n用户信息：具有对全体/集合/单独用户发送B-mail的功能，对特殊用户赋予某种收视权利和取消相应的权利的功能n节目信息：处理有关节目提供商的功能 nIC卡信息：处理有关IC卡方面的功能 第69页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统6.SMS系统系统n控制管理模块控制管理模块：控制管理模块是为了保控制管理模块是为了保证系统正常运行必须具备的运行环境和证系统正常
47、运行必须具备的运行环境和运行控制的功能。运行控制的功能。n具体功能有：维护节目提供商、节目提具体功能有：维护节目提供商、节目提供商频道、节目提供商对应的销售单价供商频道、节目提供商对应的销售单价等。等。第70页，共112页，编辑于2022年，星期六n6.SMS系统n环境管理模块环境管理模块：环境管理模块用于管理有关节目分类，节目分类与节目提供商的对应关系。n分类管理模块分类管理模块：在环境管理模块的基础上，实现按节目内容进行分类销售方式，具体有：按照节目分类方式，按照节目主题方式，按照节目主题级别方式。四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统第71
48、页，共112页，编辑于2022年，星期六四、数字有线电视前端软件平台四、数字有线电视前端软件平台 4.2 DVB-CA系统系统n6.SMS系统系统n节目管理模块节目管理模块：n节目档案管理：通过对节目进行编号、分类、主题等技术手段的处理，将节目整理成易于查询、使用，易于分类统计的数据文件，主要有建立节目编码规则；建立节目分类、主题和级别的相互关系；确定每个节目成熟率。n节目单制作：通过播出计划生成节目播出单，对节目重播、节目异日重播、节目和广告在时间上的连接处理。第72页，共112页，编辑于2022年，星期六四、四、数字有线电视前端软件平台 6.SMS系统系统n统计报表处理：用户管理系统能够根
49、据要求提供统计报表和统计图，系统的报表有任意时间段的营业报表，用户信息统计表，用户预定汇总表。n银行信息处理：n数据通讯：通过银行提供的服务器将有关的信息实时或者非实时地传到用户管理系统。n数据处理：对于合同用户，当其账号下金额满足要求时，系统向该用户发送授权，当其账号下金额不满足要求时，系统有黑名单的处理功能；对于非合同用户，用户到银行缴款预定节目提供商的某频道、或全部频道节目，系统有数据校验功能，专门处理由于人为的原因造成的错误信息。最后，将从银行取来的正确数据，转换成用户管理系统使用的数据，修改资金帐产生准EMM，同时产生财务上需要的银行对帐表。第73页，共112页，编辑于2022年，星
50、期六四、数字有线电视前端软件平台7.NMS系统n主要功能：n对编码器、复用器、切换矩阵、调制器、卫星接收机进行监控、参数配置和管理 n动态编辑PSI/SI，察看和设置播出节目信息 n通过网管完成编码器、复用器、卫星接收机的在线软件升级 n对本地及远端解码器进行监控管理 第74页，共112页，编辑于2022年，星期六五、数字电视技术的相关标准n正如模拟电视有PAL、NTSC和SECAM等制式一样，数字电视也要制定本身的标准。目前数字电视标准有三种：美国的ATSC、欧洲的DVB，日本的ISDB。其中前两种标准用得较为广泛。第75页，共112页，编辑于2022年，星期六1.ATSC ATSC(Adv