数字有线电视DVB-C信道编码器与解码器

1、电视机原理课程设计数字有线电视DVB-C信道编码器与解码器2011年5月30日课程设计说明书第I页数字有线电视DVB-C信道编码器与解码器摘要数字电视是继黑白电视和彩色电视之后的第三代电视，它克服了模拟电视许多无法避免的不足与缺陷，在现代科学技术飞速发展的背景下应运而生，它引领着现代电视技术的发展潮流，它的出现及完善被誉为电视发展史上的一个重要的 里程碑。数字电视不仅图像清晰、色彩鲜艳、声音悦耳等基本特征，而且观众可 进行视频、音频节目点播，选择自己感兴趣的数字电视节目源， 实现了用户与电 视台的双向交互功能，这使用户收看电视节目的主动性得到大大的增强，从根本上改变了传统电视用户只能被动接受的局面。数字电视是将模拟电视信号转换成数字信号,然后再对数字信号进行处理、 传输、记录和控制的系统。目前我国数字电视机还没有普及， 大家收看数字电视 节目一般是利用机顶盒，把数字信号解码转换成模拟信号供模拟电视机接收。本课程设计的任务是按照 DVB-C接收数字电缆电视的技术标准设计并实现 “标准清晰度数字电视机顶盒”中的信道编码器与解码器，并对其原理进行相关介绍。关键字：数字有线电视DVB-C机顶盒

2、编码解码器课程设计说明书第II页目 录1 .绪论 11.1 引言 11.2 数字电视的概述 11.3 数字电视的系标准分类 21.4 DVB及DVB-丽准简介 32 .现代有线电视网络的基本构成 42.1 数字电视广播系统组成 42.2 数字有线电视前端系统 52.3 DVB-C传输系统 53 . DVB-C信道编码器和解码器 63.1 DVB-C信道编码器 63.1.1 信道编码原理简介 63.1.2 DVB系统信道编码技术 83.2 DVB-C信道解码器 104 .数字电视机顶盒 124.1 数字电视机顶盒概述 124.2 数字电视机顶盒的技术 134.3 机顶盒的系统构成 14总结 15致谢 16参考文献 17课程设计说明书第#页1 .绪论1.1 引言随着时代、科技的发展，人类社会已经进入信息化时代，正处于一个生机勃 勃的发展过程，作为信息化时代的主要标志，“数字化技术”有着突飞猛进的发 展。数字电视、高清晰度电视、交互电视、多媒体通信等一大批高新技术正在朝 人们走来，也将逐步改变我们的日常生活、工作与学习方式。数字电视（DTV）,是电视接收系统的发展潮流，数字电视的飞速发展永远

3、超出我们的预想，部分发达国家的广播电视从模拟向数字的过已经全面展开，正在从部分数字化向全面数 字化方向发展。我国的部分地区已经开始了从模拟向数字的过渡，我国的“数字电视”时代已经拉开帷幕。作为从模拟向数字转换时必备的电视接收机一数字电 视接收机（STB）将进入普通老百姓的家庭，因此对于开发一款性能优异、质量稳 定、适应性强，成本低廉的数字电视接收系统有着重要的意义。1.2 数字电视的概述电视技术，经历着从黑白电视到彩色电视的发展过程， 有的国家已开始试播 高清晰度电视和立体电视。我国决定从1999年10月1日起开始试播高清晰度电 视（HDTV）。电视的使用范围早已超越了广播娱乐界，并深深地扩展到文化教育、 科研管理、工矿企业、医疗卫生、公安交通、军事宇航等各个重要部门。现在的 彩色电视虽已发展到色彩鲜艳，形象逼真的高超地步，但是，它们仍然是 模拟 电视”。在图像信号的制作处理、控制调节、记录重放、调制解调、传输转播、 接收显示等过程中，图像信号和伴音信号都是在时间轴上和振幅轴上连续变化的 模拟信号。模拟电视最明显的缺点是接力传输方式产生噪声， 长距离传输的信噪 比恶化，使图像清晰度越来

4、越受到损伤； 发送传输设备中，放大器的非线性积累 使图像对比度产生越来越大的畸变；相位失真的积累产生色彩失真，使 鬼影” 现象愈来愈严重。同时，模拟电视还具有稳定度差、可靠性低、调整繁杂、不便 集成、自动控制困难、以及成本高昂等缺点。近十多年来，由于微电子技术、超 大规模集成电路技术、数字信号处理技术、计算机技术的突飞猛进，使数字电视的发展已取得了令人鼓舞的成果。特别是数字图像获取、数字存储、位图打印和 图形显示的数字设备的出现带来了许多数字图像方面的应用。技术先进国家的电视演播室设备数字化已完成，数字电视接收机已上市出售，各种数字图像编码压 缩设备随多媒体技术的发展已投人使用。国际上也相应地制定了统一的数字电视 信号的编码标准，为数字电视的发展奠定了坚实的基础。数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽样、 量化和编码转换成用二进制 数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录，也可以用 电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原 有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能， 使电视 技术进入崭新时代。1.3 数字电视的系标

5、准分类数字电视是一个总称，凡是将电视信号以数字化的方式进行传送的都称为数 字电视。数字电视有多种具体类型。如果按清晰度进行划分，则可分为：PDTV（比特率为12Mbp6显示清晰 度约300线）；SDTV（比特率为38Mbps清晰度为350600线）；HDTV（比特 率为1820Mbp显示清晰度为8001000线）。以上比特率为MPEG2压缩后 速率按信道部分的标准来分，根据传输媒介的不同数字电视系统包括有线数字电视广播 （DVB-C ）、卫星数字电视广播（DVB-S ）和地面数字电视广播三中传输系统。其中有线数字电视系统的分类如下表：表1.有线数字电视标准DVB-CATSC-64QAMATSC-16VSBISDB-C调制方式16-64QAM64QAM16VSB64QAM带宽8MHz6MHz6MHz6MHz传输速率31.64Mb/s41.34Mb/s43.05Mb/s30.31Mb/s滚降系数115%15%11.5%18%纠错编码RS(204,188)RS(128,122)RS(207,187)RS(204,188)压缩方式MPEG-2本课程设计的任务是按照DVB-C接收数字电缆电视的技

6、术标准设计并实现 “标准清晰度数字电视机顶盒”中的信道编码器与解码器。1.4 DVB及DVB-C标准简介DVB组织是一个来自3 3个国家、2 3 0个组织参加的国际机构，国家广 电总局广科院于1 9 9 9年4月1 3日作为协会会员加入了DVB组织。同时DVB (Digi talVi deoBroadcas t ing)也是欧洲数字视频广播标准，主要的标准包括了卫星电视DVBS、电缆电视DVBC、地面广播普通电视的DVBT和高清晰度电视(HDTV)的广播与传输，以上三种传输标准的编号分别为ETS30042 1,ETS300429和ETS300744。TS是欧洲电信标准。D V B S是为改变模拟电视技术因标准不同而形成分割局面，从而制定的一套数字广播技术规范，它担负有促成其成 为数字广播技术的国际标准，推进广播电视技术的国际交流，合作与发展的任 务。D V B项目的主要目标是找到一种对所有传输媒体都适用的数字电视技术 和系统。对它的要求是：1、能灵活传送M PEG-2视频、音频和其他数据信号。2、使用统一的MP EG2传送比特流复用。3、使用统一的服务信息系统提供广播节目的细节等信息。

7、4、使用统一的一级里德一所罗门前向纠错系统。5、使用统一的加扰系统，但可有不同的加密方式。6、选择适用于不同传输媒体的调制方式和信道编码方法以及任何必须的附 加纠错方法。7、鼓励欧洲以外的地区使用D V B标准， 推动建立世界范围的数字视频广 播标准。8、支持数字系统中的图文电视系统。DVB-C标准以有线电视网作为传输介质，应用范围广。它具有 16、32、64、 128和256QAhM种方式，工作频率在10GHz以下。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。DVB-C传输采用QAM（正交振幅调制）方式，该传输系统是一个全数字的通信系 统,它与传统的模拟电视传输系统有着本质性的区别。DVB-C标准的传输系统分为信源编解码和信道编解码两部分。其中，信道编解码包括前向纠错编码、译码、 调制、解调和上、下变频几部分。DVB-C传输系统具有如下的主要特点：可与多种节目源相适配， DVB-C传输 系统所传送的节目既可来源于从卫星系统接收下来的节目， 又可来源于本地电视 节目，以及其它节目信号；可用于标准数字电视又可用于高清晰度数字电视

8、。2 .现代有线电视网络的基本构成2.1 数字电视广播系统组成一个完整的数字电视系统,在从信源至接收的全过程中,对数字电视信号进 行的编码包括信源编码、信道编码以及加密与解密，其中信源编码与信道编码是 对数字电视信号进行处理的重要步骤，本课题主要介绍信道编解码器工作原理， 而加密与解密则主要用于数字电视条件接收系统，它是数字电视的一大重要特 征，其目的是为了实现数字电视的有偿服务机制，使授权用户能够得到所需要的数字电视节目及其服务，从而保证数字电视运营系统的良性循环。数字电视广播系统的组成框图如图 2所示图2数字电视广播系统组成框图输入信号在经过信源编码后，形成系列二进制序列，我们称之为信息序列。然后由信道编码对信息进行信道编码，经信道编码后的二进制序列被送到数字调制器进行调制，数字调制的实质是将二进制信息序列映射成一定的信号波形，以在带通信道中传输数字信号。而接收端由数字解调制器完成相反过程.将信号波 2伤科益挈区课程设计说明书第#页形恢复为二进制信息序列。在 DVB-C中信道编码普遍采用扰码+RS （里德-所罗 门）编码+交织的方法，而调制方式则采用 QAhMS制技术。图2信源编码

9、的作用是保证所需图像和声音质量前提下对高码率的视/音频数据进行压缩，以提高数据传输速率；信道编码的作用是在确保高效率数据传输 下，提高数据的传输可靠性。此后，将基带数字信号调制到高频载波上，使已调 制信号能通过特定的传输媒体（有线、卫星或地面开路传输通道）向外传送。不 同的传输媒体采用各自相应的数字调制方式，以适应不同传输媒体的固有特性。本课程设计主要分析了数字有线电视 DVB-C信道的编码器和解码器的工作原理。2.2 数字有线电视前端系统数字有线电视前端系统包括复用器、信道编码和数字调制器、条件接收系统、 用户管理系统、网络管理系统、节目播出管理、媒体资源管理、收费管理等一系 列子系统。数字电视前端系统一般可分为四个主要部分，即信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分，每一个部分都有其特定的功能，最终 组成完整的数字电视前端。另外，在现代有线电视系统中，用户必须加机顶盒才 能收看数字电视，才能获得授权享受个性化的视频服务和其他增值服务。2.3 DVB-C传输系统数字电视地面广播传输系统发送端完成从输入数据码流到地面电视信道传 输信号的转换。输入数据码流经过扰码器（随机化）、前向纠错编码（ FEC , 然后进行从比特流到符号流的星座映射，再进行交织后形成基本数据块。基本数 据块与系统信息组合（复用）后，经过帧体数据处理形成帧体。而帧体与相应的 帧头（PN序列）复接为信号帧（组帧），经过基带后处理转换为基带输出信号（8MH邓宽内）。该信号经正交上变频转换为射频信号（UH刖VHF

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