有線數(shù)字電視講座
一、什么是數(shù)字電視？
數(shù)字電視是相對(duì)于模擬電視而言的。
我們知道，電視——就是實(shí)時(shí)向遠(yuǎn)處傳送可視的活動(dòng)圖像。具體的方法，是先把光的圖像變
成與其對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，利用電信號(hào)可以傳得遠(yuǎn)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)向遠(yuǎn)處傳送的目的。
什么叫模擬電視？自然界的實(shí)際景物圖象千差萬(wàn)異，無(wú)論從亮度層次上，色彩種類(lèi)上，都是
極豐富的。用電信號(hào)表示它，一定是一個(gè)可以取任意值的連續(xù)變化的電量。我們把這樣直接
與自然界實(shí)際圖象對(duì)應(yīng)的，連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào)，就是模擬實(shí)際，與實(shí)際一樣。
用這種方式傳送電視就是模擬電視。
什么是數(shù)字電視？先從用離散值代表模擬量談起。舉個(gè)例子，人的腳在一定尺度內(nèi)，其長(zhǎng)短
分布是無(wú)限多個(gè)的，數(shù)值上是連續(xù)的。就是多長(zhǎng)的都有，這好比模擬量。但實(shí)際在工廠生產(chǎn)
鞋的時(shí)候，并不是這樣，而是僅使用一定數(shù)量的號(hào)碼，就適應(yīng)了整個(gè)人群不同尺寸的腳。只
要選擇靠近的某些號(hào)碼，就可以穿。這些尺寸不連續(xù)的號(hào)碼，把連續(xù)的腳長(zhǎng)“離散化”了，
就是用離散量表示連續(xù)量，這種用離散量表示連續(xù)量的做法叫模擬量的數(shù)字化。
數(shù)字電視，就是設(shè)想用離散的電量表示連續(xù)的電量，在電視信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、接收各個(gè)環(huán)
節(jié)上，都使用離散數(shù)字來(lái)表示、處理。也就是說(shuō)，數(shù)字電視是信源、信道、信宿三個(gè)環(huán)節(jié)上
全面數(shù)字化的電視系統(tǒng)。信源指節(jié)目的產(chǎn)生：攝、錄、編；信道指?jìng)鬏敚恍潘拗附邮?、顯示。
數(shù)字電視由五個(gè)環(huán)節(jié)組成:
1、信源編碼：就是把原始的模擬電視信號(hào)用數(shù)字編碼來(lái)表示，也稱為數(shù)字化、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D
轉(zhuǎn)換）。然后，進(jìn)行壓縮。數(shù)字電視信號(hào)源有三項(xiàng)：視頻數(shù)據(jù)流、音頻數(shù)據(jù)流和輔助數(shù)據(jù)流。
輔助數(shù)據(jù)流包括管理數(shù)據(jù)、有條件接收數(shù)據(jù)以及與節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。
2、復(fù)用：就是把上述三項(xiàng)數(shù)據(jù)流合成一路。采用以“包”為單位的時(shí)分復(fù)用方式。首先把上
面說(shuō)的三項(xiàng)數(shù)據(jù)流分割成一定長(zhǎng)度的包（也稱分組），在“包”的頭部加上標(biāo)識(shí)，作為區(qū)分是
屬于哪個(gè)流的標(biāo)志，以便在接收時(shí)把它們區(qū)別開(kāi)。然后把它們合流為單一的復(fù)用流。一個(gè)視
頻數(shù)據(jù)流、一個(gè)音頻數(shù)據(jù)流、一個(gè)輔助數(shù)據(jù)流合成一套節(jié)目流。爾后，多套節(jié)目流再合成為
傳輸流。
3、信道編碼和調(diào)制：上述數(shù)據(jù)流不適于在傳輸通道中傳輸。為了使信號(hào)適配于傳輸信道，減
少傳輸過(guò)程的差錯(cuò)，還需要對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行必要的處理（再編碼），這種做法叫信道適配，也稱
為信道編碼。它的作用主要是負(fù)責(zé)誤碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。調(diào)制的作用是把基帶數(shù)據(jù)流搬移到高
頻載波上去，把基帶信號(hào)變成頻帶信號(hào)。使之可以在頻分復(fù)用的模擬信道中
4、傳輸信道：有HFC、數(shù)字干線、衛(wèi)星、無(wú)線、存儲(chǔ)介質(zhì)等。
5、接收機(jī)：就是機(jī)頂盒，實(shí)現(xiàn)上述四項(xiàng)環(huán)節(jié)的逆過(guò)程，把從信道上接收的數(shù)據(jù)流還原成原始
的模擬電視信號(hào)。
怎樣把模擬電視信號(hào)數(shù)字化？
先要解決用離散數(shù)字來(lái)表示連續(xù)的模擬信號(hào)問(wèn)題。打個(gè)比方：氣溫是逐漸變化的，每時(shí)每刻
都在變化，因而它是隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量。但觀測(cè)氣溫不必每分每秒都測(cè)量，隔一定時(shí)
間測(cè)一點(diǎn)畫(huà)在坐標(biāo)圖上，連一條線，就表示了氣溫的變化。如果時(shí)間間隔合適，這條線的形
狀與連續(xù)不間斷測(cè)量的曲線形狀會(huì)基本吻合，即，用離散量可以表示連續(xù)的模擬量。
這種間隔測(cè)量的方式，叫做在連續(xù)變化的模擬量上的取樣。這是把模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步。
取樣間隔多大合適？首先的原則是能基本如實(shí)的代表原來(lái)的連續(xù)模擬量。間隔太遠(yuǎn)了要漏去
重要的信息，比如測(cè)氣溫，最高氣溫出現(xiàn)在每天的14：00，取樣間隔太大，偏偏漏掉了14：
00，就會(huì)發(fā)生大錯(cuò)。因而，取樣間隔與信號(hào)性質(zhì)有關(guān)，要符合奈奎斯特定理：即取樣頻率要
大于信號(hào)最高頻率的二倍。這樣抽取的樣值就包含了原來(lái)模擬信號(hào)的全部信息而不遺漏。例
如電視亮度信號(hào)，最高頻率是6Mhz，取樣頻率就應(yīng)該大于2×6=12Mhz。取樣的實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單，
讓信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)每秒鐘接通12M 次（當(dāng)然每次接通時(shí)間都很短），就實(shí)現(xiàn)了
在模擬信號(hào)中每秒取12M 個(gè)離散了的樣值。這些樣值，不再是連續(xù)的了。
取樣的結(jié)果，僅是把模擬信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的離散。樣值的幅度，仍然是模擬取值的，具有連
續(xù)的數(shù)值。必須在幅度值上也進(jìn)行離散處理，才能實(shí)現(xiàn)不僅時(shí)間上離散，幅度值上也離散。
對(duì)幅度值的離散，就是把幅度值分成若干等級(jí)，對(duì)不在等級(jí)線上的進(jìn)行舍零取整處理，歸到
相鄰的等級(jí)上去。這與我們買(mǎi)鞋是一個(gè)道理。這樣，連續(xù)的幅度值就用離散化的有限個(gè)等級(jí)
取代了，這個(gè)過(guò)程叫做量化。
量化取多少個(gè)等級(jí)合適？等級(jí)多了好，但要付出的代價(jià)大。理論和實(shí)際都證明，對(duì)電視圖象
信號(hào)，用256 個(gè)等級(jí)就可以了。
取樣、量化只是在時(shí)間和幅度上把信號(hào)的表示做到了離散化，還不是數(shù)字化。數(shù)字化的目的
是用“0”和“1”兩個(gè)數(shù)字碼表示一切等級(jí)、量值。為什么要用“0”和“1”，不用0—9，
就是因?yàn)椤?”和“1”最容易用電量來(lái)表示。如，有電壓是“1”，無(wú)電壓是‘0“；開(kāi)關(guān)接通
是“1”，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)是“0’,但“0”和“1”只能表示兩個(gè)等級(jí)，256 個(gè)等級(jí)怎么辦？使用“0”
“1”的排列組成碼就解決了。這有如條碼，條碼只有黑、白兩種條，但它們不同的組合可以
編出無(wú)數(shù)的碼，可以分別代表多種商品。例如，我們用8 位“0”和“1”編成8 位碼，00000000、
00000001、00000010……..11111111，就有了256=28 種不重復(fù)的碼，表示256 個(gè)量。把量化
后的信號(hào)，用“0”和“1”組成的碼來(lái)表示，叫做編碼。用數(shù)字編碼表示量化的信號(hào)，模擬
信號(hào)才算是真正數(shù)字化了。
總的是，模擬數(shù)字化三個(gè)過(guò)程：取樣、量化和編碼。
二、有關(guān)數(shù)字壓縮。
討論壓縮的必要性、可能性和壓縮的方法。
下面的討論會(huì)看到，經(jīng)過(guò)取樣、量化、編碼后的電視信號(hào)信息量非常大。
電視亮度信號(hào)的最高頻率是6Mhz，每個(gè)色差信號(hào)大最高頻率為兩個(gè)1.5Mhz。根據(jù)奈奎斯特
定理，亮度與色度信號(hào)的取樣頻率分別應(yīng)該大于12Mhz和2×3Mhz=6Mhz。量化等級(jí)取256，
需要8 位二進(jìn)制編碼。這樣，傳送一套電視節(jié)目，所需要的碼率（每秒鐘傳送碼的位數(shù)）為
（12+2×3）×8=144Mbit/s。傳送這么高的速率，對(duì)我們現(xiàn)在一個(gè)頻道8Mhz的帶寬，實(shí)在是
大得了不得。實(shí)際上取樣頻率是13.5Mhz,量化比特?cái)?shù)是10,因而碼率為270Mhz。所以，要想
使數(shù)字化節(jié)目真正能付之使用，必須對(duì)碼率進(jìn)行壓縮。這就是數(shù)字電視信號(hào)壓縮的必要性。
數(shù)字電視信號(hào)之可以壓縮，是因?yàn)殡娨曅盘?hào)存在著冗余。首先是空間冗余。就是一幅畫(huà)面內(nèi)，
各象素之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。例如，藍(lán)天，不必全部藍(lán)天的每一個(gè)象素都傳送一次，只傳送
一個(gè)象素就行，其余的，到接收點(diǎn)全部按第一個(gè)復(fù)制。這樣一來(lái)就節(jié)約了大量信息，去除了
冗余。其次是時(shí)間冗余。相鄰兩幀圖像的內(nèi)容也大體相似。我們可以不必每一幀圖像都傳，
例如只傳送第一幀、在接收端，第三幀用第一幀預(yù)測(cè)產(chǎn)生，第二幀用第一、三兩幀取平均產(chǎn)
生，這又可以壓縮碼率。再次，是人的視覺(jué)冗余。利用人眼對(duì)圖象高頻細(xì)節(jié)、色度信號(hào)靈敏
度低的特點(diǎn)進(jìn)行壓縮，把人眼本來(lái)看不到的信號(hào)取消，以節(jié)省碼率。這就是信號(hào)壓縮的可能
性。
壓縮的方法，采用MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)。它針對(duì)圖像上述幾種冗余的特點(diǎn)，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)估值、離散余
弦變換（DCT）、自適應(yīng)量化和熵編碼等技術(shù)（實(shí)際是一些算法），實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)碼率的壓縮。
把數(shù)字化后144Mbit/s 的碼率壓縮到6Mbit/s，仍然可以保持SDTV 的水平。而且壓縮比可變，
由VCD 到HDTV 等級(jí)都可以。目前數(shù)字有線電視使用的壓縮等級(jí)是主級(jí)主類(lèi)：MP@ML，
相當(dāng)于SDTV（標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視720*576象素）水平。
運(yùn)動(dòng)估值是為了消除相鄰幀間的空間冗余。因?yàn)橄噜彽膸g，圖象大量的數(shù)據(jù)是相同的，不
必都全部傳輸，僅傳遞相鄰幀的變化部分就可以了，這樣就可以壓縮了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
離散余弦變換DCT，是將信號(hào)由空間域變換到頻域，使信號(hào)能量集中到低頻率。
自適應(yīng)量化是針對(duì)DCT而言，因?yàn)槿搜鄣囊曈X(jué)對(duì)圖象細(xì)節(jié)不敏感，故表示圖象細(xì)節(jié)的高頻部
分可以壓縮。自適應(yīng)量化就是對(duì)DCT變換后的高頻系數(shù)采用粗量化，對(duì)低頻系數(shù)細(xì)量化。實(shí)
際上是基于視覺(jué)冗余。
熵編碼，就是可變字長(zhǎng)編碼。給使用概率大的事件分配短字碼，給使用概率小的事件分配長(zhǎng)
字碼，最大限度的提高編碼效率。
三、數(shù)據(jù)電視的傳輸碼流；
模擬電視信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換、壓縮后，變成了由二進(jìn)制脈沖組成的脈沖序列，叫做碼流。每
一套節(jié)目有視頻碼流、音頻碼流，這些與模擬信號(hào)一一對(duì)應(yīng)的碼流稱為基本流ES。為便于傳
輸，實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，基本流ES 必須“打包”，就是將順序、連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流按一定的時(shí)間
長(zhǎng)度進(jìn)行分割，分割的小段叫做“包”，因而打包也稱為分組。在每個(gè)包前加上包頭，就構(gòu)成
了打包的基本流PES。傳送一套節(jié)目有三種基本碼流：視頻、音頻和相應(yīng)的數(shù)據(jù)流，需要把
它們組合到一起，叫做復(fù)用。復(fù)用的方法是時(shí)分復(fù)用。上述把同一節(jié)目的三種基本流復(fù)用到
一起叫節(jié)目復(fù)用。復(fù)用后，根據(jù)需要可以形成節(jié)目流PS 和傳輸流TS。它們分別適用于不同
的傳輸環(huán)境。PS 包的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且可變，適用于在良好的媒質(zhì)里傳輸。TS 包長(zhǎng)是固定的，
188 個(gè)字節(jié)，適用于容易出錯(cuò)的媒體中傳輸。在有線電視系統(tǒng)中傳輸?shù)氖莻鬏斄鱐S。
TS 包的包頭，長(zhǎng)4 個(gè)字節(jié)，包頭里最重要的要素是包識(shí)別符PID，它標(biāo)識(shí)該包是屬于哪套節(jié)
目的什么流。接著的是可變長(zhǎng)度的適配域，后面是凈荷，凈荷攜帶實(shí)際內(nèi)容。
數(shù)字電視的特點(diǎn)。
與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下特點(diǎn)：
⑴數(shù)字信號(hào)傳輸噪聲沒(méi)有積累。我們知道，模擬信號(hào)在傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)，都要加入噪聲，如
放大器，每級(jí)放大器的噪聲都要加進(jìn)去，放大后信號(hào)大了，C/N 低了。數(shù)字信號(hào)是一連串的
“0”和“1”脈沖序列，在傳輸過(guò)程中，侵入的噪聲可以通過(guò)再生的方法去除。所謂再生處
理，就是收到信號(hào)后，不是直接放大，而是重新在有脈沖的位置制作一個(gè)形狀完全相同的脈
沖，恢復(fù)信號(hào)中脈沖的原樣而清除了噪聲。再生是基帶數(shù)字傳輸抗干擾的重要手段。其次，
數(shù)字傳輸技術(shù)有非常有效的糾錯(cuò)方式，如我們使用的R-S 糾錯(cuò)，可以把誤碼率由10E-4 改善
到10E-12。所以，我們收看數(shù)字有線電視時(shí)，主觀感覺(jué)最為明顯的是畫(huà)面清潔，沒(méi)有雜波、
雪花。從維修的角度，數(shù)字信號(hào)對(duì)C/N 的要求也比模擬信號(hào)寬容。模擬信號(hào)C/N=43dB 時(shí)可
以得到4 分的收看質(zhì)量。數(shù)字電視C/N=31dB 就可以滿意收看。事實(shí)上，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字
信號(hào)的功率電平就是以比模擬電平低10dB來(lái)傳輸?shù)摹?br>⑵ 數(shù)字信號(hào)的傳輸和處理過(guò)程不存在非線性失真。
⑶ 有較好的收視穩(wěn)定性。模擬電視的收看質(zhì)量的劣化是漸變的，圖像由好到壞有一個(gè)
過(guò)程，令人討厭。數(shù)字電視收看質(zhì)量的劣化有“斷崖效應(yīng)”，只要有圖像，質(zhì)量就是好的，無(wú)
噪點(diǎn)，穩(wěn)定。信號(hào)劣化，就立即馬塞克，沒(méi)有過(guò)渡。相對(duì)于模擬信號(hào)，給收看者以穩(wěn)定的感
覺(jué)。
⑷ 模擬改數(shù)字以后，極大地釋放了頻率資源。
由于采用壓縮率非常高的MPEG-2 壓縮方法，使碼率降低很多，加上采用高效率的調(diào)制方式，
可以在一個(gè)8Mhz的帶寬里傳送6 套以上質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SDTV）的節(jié)目。這給有線電
視提供更多套節(jié)目，為實(shí)現(xiàn)NVOD、VOD 提供資源。
⑸ 可以在現(xiàn)行傳輸體制下傳輸高清晰度電視（HDTV）。
⑹ 數(shù)字信號(hào)容易處理，易于使用大規(guī)模集成電路和微型化，生產(chǎn)時(shí)設(shè)備一致性好，無(wú)
須調(diào)整。容易大量使用軟件，實(shí)現(xiàn)智能化操作。
⑺ 對(duì)節(jié)目加擾、加密容易、可靠，保證商業(yè)運(yùn)作。
六、 數(shù)字電視信號(hào)是怎樣在有線電視HFC網(wǎng)上傳輸?shù)模?br>模擬電視連續(xù)的電信號(hào)數(shù)字化后，變成了完全由“0”、“1”組成的脈沖串（經(jīng)過(guò)MPEG-2 編
碼形成由MPEG-2包組成的傳輸流）。直接把數(shù)字串在網(wǎng)絡(luò)上傳送，叫做基帶傳輸（未經(jīng)某種
處理的數(shù)字信號(hào)稱為基帶信號(hào)）。它要占用從0 開(kāi)始的無(wú)限帶寬。但是我們現(xiàn)在的HFC網(wǎng)絡(luò)，
傳輸模擬電視信號(hào)是采用AM-VSB（殘留邊帶調(diào)幅）頻分復(fù)用方式傳輸?shù)摹＞褪钦f(shuō)，每套電
視節(jié)目先調(diào)制到一個(gè)指定的高頻率載波上（采用殘留邊帶調(diào)幅方式），每一個(gè)高頻率載運(yùn)一套
節(jié)目，占用不同頻率的載頻，混合送到HFC網(wǎng)絡(luò)上傳輸。節(jié)目是以頻率不同而區(qū)分的，這就
是頻分復(fù)用。每套節(jié)目占用的頻帶寬度都是8Mhz。這就是我們目前HFC 的規(guī)矩——體制。
數(shù)字化后的基帶，不符合目前HFC 的傳輸體制，沒(méi)有辦法讓數(shù)字電視信號(hào)以基帶的形式上網(wǎng)
與現(xiàn)有的模擬電視信號(hào)兼容傳輸。數(shù)字電視信號(hào)要服從原來(lái)的規(guī)矩，這叫做兼容。為了使數(shù)
字基帶信號(hào)適應(yīng)HFC 網(wǎng)絡(luò)的要求，與模擬的頻帶信號(hào)在HFC 中兼容傳輸，就需要對(duì)數(shù)字基
帶信號(hào)做適當(dāng)處理，我們稱這種做法叫信道編碼。就是說(shuō)，信道編碼，是使數(shù)字基帶信號(hào)適
配進(jìn)HFC網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。
信道編碼是在前端完成的。包括以下幾個(gè)部分：碼流的隨機(jī)化；R-S 編碼；卷積交織；字節(jié)
到字符的映射；差分編碼；基帶成型濾波和QAM 調(diào)制。
碼流的隨機(jī)化（也叫擾碼）處理，有兩個(gè)目的：一是防止在特殊情況下出現(xiàn)調(diào)制器輸出未調(diào)
制載波，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。二是把MPEG-2 碼流中的連“0”、連“1”信號(hào)攪亂。因?yàn)檫B“0”、
連“1”會(huì)破壞傳輸系統(tǒng)的定時(shí)功能，而定時(shí)一旦被破壞，收、發(fā)雙方會(huì)失去同步，時(shí)分復(fù)用
的數(shù)字傳輸就完全亂了。隨機(jī)化的方法，是采用偽隨機(jī)碼（PRBS）對(duì)輸入的MPEG-2 碼流進(jìn)
行隨機(jī)化處理。就是用較長(zhǎng)的偽隨機(jī)序列與MPEG-2 序列送如移位寄存器一個(gè)比特一個(gè)比特
地“模2 加”，使原來(lái)的信號(hào)規(guī)律也具有了偽隨機(jī)性質(zhì)。這樣連“0”、連“1”的現(xiàn)象就被消
滅了。由于偽隨機(jī)碼具有相當(dāng)大的帶寬，碼流被隨機(jī)化處理以后，功率譜被擴(kuò)散，所以隨機(jī)
化處理也叫能量擴(kuò)散。
R-S 編碼是為了糾錯(cuò)的。模擬方式傳輸錯(cuò)誤一般稱為失真——與原信號(hào)不一樣。模擬傳輸時(shí)，
失真的表現(xiàn)是漸變的。收視者對(duì)限度以內(nèi)的失真劣化可以容忍。數(shù)字電視中的一切劣化集中
表現(xiàn)為碼錯(cuò)誤——誤碼。數(shù)字信號(hào)誤碼對(duì)圖像質(zhì)量的影響有斷崖效應(yīng)，即碼錯(cuò)誤率超過(guò)一定
值，整個(gè)圖象會(huì)立即變成不可看，收視者沒(méi)有容忍的余地。所以數(shù)字傳輸要集中力量解決誤
碼問(wèn)題，采用有效的措施，糾正傳輸誤碼?，F(xiàn)在使用的R-S 編碼，糾錯(cuò)能力相當(dāng)強(qiáng)，對(duì)每個(gè)
傳輸包而言，可糾正8 個(gè)字節(jié)隨機(jī)錯(cuò)誤的任意組合，或者可糾正長(zhǎng)度不大于57 的突發(fā)錯(cuò)誤。
具體的說(shuō)，在輸入誤碼率10E-4 的情況下，糾正錯(cuò)誤碼，達(dá)到10E-12。誤碼率劣于10E-4 已
經(jīng)無(wú)法恢復(fù)圖像，而10E-12 相當(dāng)于幾個(gè)小時(shí)才出現(xiàn)一個(gè)誤碼?？梢?jiàn)其糾錯(cuò)能力之強(qiáng)。
R-S 糾錯(cuò)是在發(fā)送端的MPEG-2 碼流中插入16 個(gè)用于檢驗(yàn)的冗余字節(jié)，使MPEG-2 的傳輸包
由188 字節(jié)變成了188+16=204 字節(jié)。在接收端，靠檢驗(yàn)該冗余字節(jié)的情況，來(lái)判斷并糾正錯(cuò)
誤。RS 編碼稱為外層糾錯(cuò)編碼，對(duì)突發(fā)干擾有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。
卷積交織，是內(nèi)層編碼，它能使連續(xù)發(fā)生的誤碼發(fā)散。DVB-C采用的卷積交織深度為I=12。
字節(jié)到字符的映射（轉(zhuǎn)換），也是一種適配。MPEG-2 的傳輸流是以字節(jié)為單位傳輸?shù)模? 字
節(jié)=8 比特。在后面要進(jìn)行的QAM 調(diào)制中，是以符號(hào)為單位進(jìn)行的。在2mQAM 調(diào)制中，1
個(gè)符號(hào)代表m比特（64QAM m=6）。由1字節(jié)=8比特轉(zhuǎn)換為1 符號(hào)=m比特，稱為字節(jié)到符
號(hào)的映射。映射就是轉(zhuǎn)換，在64QAM，要將3 個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)換為4 個(gè)6bit的字符。打個(gè)比方說(shuō)，
學(xué)生看電影，每8 個(gè)人一組去影院。而影院是每6 個(gè)人一條凳子。這樣，學(xué)生就得由每8 個(gè)
人一組，轉(zhuǎn)換為每6 個(gè)人一條凳子。
差分編碼。數(shù)字電視的調(diào)制方式是正交調(diào)幅，它需要把碼流分成兩路，一路稱為同向分量I，
一路稱為正交分量Q。I 和Q 分別對(duì)頻率相同而相互正交的載波進(jìn)行幅度調(diào)制（兩個(gè)正交的
載波是cosωt 和sinωt）。最后，二者疊加成QAM 調(diào)制信號(hào)。因而，進(jìn)入QAM 調(diào)制之前，
要把數(shù)據(jù)碼流分成兩路，即差分編碼。它實(shí)質(zhì)上是把單路串行碼流分成兩路并行碼流。
基帶成型濾波是脈沖波型變換。比特信號(hào)的“0 和“1”是方脈沖，具有無(wú)限帶寬。我們的網(wǎng)
絡(luò)是限帶的（每個(gè)頻道8Mhz），自然無(wú)法適應(yīng)。為了減少比特占用的帶寬，又不影響收到信
號(hào)的判決，可以把方的脈沖改變一下形狀。把上升沿和下降沿由突變的直線變?yōu)閳A滑的曲線，
把方波圓滑化。這種方法稱為滾降。在電路上是使方形脈沖通過(guò)一個(gè)升余弦滾降濾波器。其
滾降系數(shù)取α=5。
調(diào)制，是解決數(shù)字基帶信號(hào)不能直接在HFC網(wǎng)絡(luò)中與模擬信號(hào)按頻分復(fù)用兼容傳輸?shù)膯?wèn)題。
用基帶信號(hào)改變高頻率載波的某個(gè)參數(shù)，讓高頻率載波載運(yùn)基帶信號(hào)并實(shí)現(xiàn)頻譜從基帶到載
波頻率的搬移，叫做調(diào)制。頻率搬移是頻分復(fù)用所必須的。調(diào)制就是使載波的參數(shù)按所載運(yùn)
基帶信號(hào)的變化而變化。用載波的不同狀態(tài)表示基帶信號(hào)。調(diào)制方式有調(diào)幅（AM），調(diào)頻（FM），
調(diào)相（PM）幾種。我們使用的是QAM 調(diào)制，叫做正交幅度調(diào)制。它先把調(diào)制信號(hào)碼流分成
獨(dú)立的兩路，分別對(duì)同頻正交的兩個(gè)載波進(jìn)行雙邊帶抑制載波調(diào)幅，最后兩路已調(diào)信號(hào)相加
輸出。QAM 調(diào)制是幅度調(diào)制與相位調(diào)制的結(jié)合，既調(diào)幅又調(diào)相。有線電視使用的QAM 調(diào)制
是64QAM，就是調(diào)制后，載波有64 種狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)代表一個(gè)符號(hào)（一個(gè)符號(hào)是6 位比特
組成的碼）。
64QAM 的調(diào)制狀態(tài)可以直觀的用星座圖表示。座標(biāo)里的64 個(gè)點(diǎn)，代表64 個(gè)符號(hào)。正常時(shí)，
這些符號(hào)點(diǎn)在小方格中間。信號(hào)的劣化，造成符號(hào)點(diǎn)的偏移，嚴(yán)重時(shí)偏移到格子外，就“串”
了。造成符號(hào)被錯(cuò)判。
MPEG-2 碼流經(jīng)過(guò)上述的信道編碼、調(diào)制，最終把傳輸碼流載運(yùn)到一個(gè)指定頻率、8Mhz帶寬
的高頻率載波上。從高頻率載波的形式講，它與現(xiàn)在HFC 網(wǎng)中傳輸?shù)哪M電視頻道信號(hào)就一
樣了，可以堂而皇之的混合進(jìn)網(wǎng)傳輸了，并與模擬信號(hào)同等待遇，被光鏈路、電纜鏈路傳輸
到用戶.
64QAM調(diào)制由于既調(diào)幅又調(diào)相，頻率利用率高，每8Mhz帶寬可以傳輸?shù)男畔⑺俾蔬_(dá)40Mbit/s
以上，我們選為38Mbit/s。就是說(shuō)，把幾套節(jié)目先通過(guò)復(fù)用器復(fù)用成38Mbit/s 的多節(jié)目傳輸
流MPTS，再送進(jìn)調(diào)制器。
64QAM 的性能為：進(jìn)制8，頻譜利用率6bit/Hz，每套節(jié)目壓縮到1.5Mbit/s 時(shí)，每8Mhz 頻
道可以傳送17 套節(jié)目,壓縮到2Mbit/s 時(shí)，可以傳送13 套節(jié)目,壓縮到4Mbit/s,可以傳送6 套
節(jié)目。正常接收所需要的C/N（無(wú)糾錯(cuò)）28dB，用R-S 糾錯(cuò)為23dB。
經(jīng)調(diào)制后碼速率的變化如下：
R-S 編碼，由于傳輸包長(zhǎng)由188 變成了204 字節(jié)，每包碼字?jǐn)?shù)增加了，速率將提高到約為38
×204/188=41Mbit/s。
字節(jié)到字符映射，因?yàn)槊孔址麨?bit，比特速率變?yōu)樽址俾始s為41/6=6.8Ms/s(每秒字符)。
再經(jīng)升余弦滾降濾波，我們實(shí)際使用的符號(hào)率是6.875Ms/s。這是一個(gè)非常重要的傳輸參數(shù)，
是配置調(diào)制器和機(jī)頂盒必須的。
七 有線電視前端。
㈠ 數(shù)字有線電視前端的功能：
數(shù)字電視信號(hào)在有線電視HFC網(wǎng)內(nèi)的傳輸，核心是信號(hào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適配問(wèn)題。模擬電視信號(hào)數(shù)
字化、壓縮即信源編碼，解決了用數(shù)字比特代表連續(xù)的模擬信號(hào)和速率對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適配。那么
如何解決傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適配，使用戶達(dá)到滿意的接收，這就是前端要解決的問(wèn)題。
具體說(shuō)，前端的主要功能是：
⑴組織節(jié)目。
節(jié)目為王。向用戶提供多套數(shù)，高質(zhì)量的節(jié)目是數(shù)字電視的生命所在。數(shù)字有線電視的節(jié)目
源主要有：來(lái)自衛(wèi)星的節(jié)目；以SDH形式從光纜傳來(lái)的節(jié)目；本地自辦節(jié)目；由視頻服務(wù)器
播出的NVOD、VOD 節(jié)目；由本臺(tái)更新、增加的電子節(jié)目指南（EPG）等。前端的組織作用，
就是要把這些不同的節(jié)目進(jìn)行數(shù)字化，壓縮編碼等過(guò)程，統(tǒng)一為MPEG-2 傳輸流（MPEG-2 TS）
和ASI接口格式。
⑵監(jiān)視、調(diào)度和切換播出節(jié)目。 |
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