數(shù)字電視是指電視節(jié)目的攝制、編輯、發(fā)送、傳輸、存儲、接收和顯示均采用數(shù)字化和數(shù)字處理，即在信源、信道和信宿三方面全面數(shù)字化和數(shù)字處理的電視系統(tǒng)。

數(shù)字電視按視頻傳輸率的分類如表1所示。

數(shù)字電視信號的有線傳輸與接收" border="0" real_src="http://files.chinaaet.com/images/20111217/41839796-9739-4930-a0d6-c1dc0220ab70.jpg" src="http://files.chinaaet.com/images/20111217/41839796-9739-4930-a0d6-c1dc0220ab70.jpg" style="border-top-width: 0px; padding-right: 0px; padding-left: 0px; border-left-width: 0px; border-bottom-width: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; padding-top: 0px; list-style-type: none; border-right-width: 0px" title="數(shù)字電視信號的有線傳輸與接收" />

視頻數(shù)字壓縮技術(shù)能夠把數(shù)字電視的原始數(shù)據(jù)壓縮到1／100，在廣播電視的數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2中規(guī)定了視頻／音頻數(shù)據(jù)的編碼過程、視頻、音頻、數(shù)據(jù)的復(fù)用結(jié)構(gòu)和同步方法、用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包格式。為達(dá)到有效的數(shù)據(jù)壓縮，應(yīng)用了色度／亮度預(yù)處理、離散余弦變換、可變長度編碼、運動估計與補(bǔ)償、自適應(yīng)場／幀間編碼、速率緩沖控制和統(tǒng)計復(fù)接等技術(shù)。

1　有線數(shù)字電視前端系統(tǒng)

有線數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成如圖1所示。
    
圖1中基帶物理接口與同步單元能夠使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與信號格式相匹配，信號幀結(jié)構(gòu)與含同步字節(jié)的MPEG-2傳送層一致，有線數(shù)字電視傳送采用的MPEG-2數(shù)據(jù)傳送層由188個字節(jié)的包組成，其中包頭的4個字節(jié)中1個字節(jié)用于同步（47HEX），3個字節(jié)用于業(yè)務(wù)識別和加擾控制，其余的184個字節(jié)是MPEG-2數(shù)據(jù)或附加數(shù)據(jù)。同步(SYNCI)變換和隨機(jī)化單元的功能是根據(jù)MPEG-2幀結(jié) 構(gòu)將SYNCI字節(jié)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，同時為實現(xiàn)頻譜成形對數(shù)據(jù)流進(jìn)行隨機(jī)化處理。



MPEG-2傳送復(fù)用器輸出端的數(shù)據(jù)可按圖2所示的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行隨機(jī)化，在每8個傳送包的開始處將偽隨機(jī)二進(jìn)制碼 （PRBS）寄存器進(jìn)行初始化。為了向解擾器提供一個初始化信號，將每組8個傳送包中的第一個傳送包的MPEG-2同步字節(jié)由47HEX逐比特取反轉(zhuǎn)換為B8HEX，是傳送復(fù)用適配的 過程。偽隨機(jī)二進(jìn)制碼（PRBS）生成器輸出的第一位加到被取反后的MPEG-2同步字節(jié)（B8HEX)后面的第一個字節(jié)的第一位（最高有效位MBS）上。在同步傳送其余的7個傳送包的MPEG-2同步字節(jié)期間PRBS繼續(xù)工作，為使這此字節(jié)不被加擾，在此期間PRBS無輸出，因此PRBS序列的 周期是1 503 B。隨機(jī)化處理的過程無論是在調(diào)制器有無輸入時，還是輸入的比特流與MPEG-2傳送的格式不兼容時都要進(jìn)行避免未調(diào)制的載波由調(diào)制器輸出。
    
RS編碼器使用的是截短的RS編碼，對每一個已經(jīng)隨機(jī)化的傳送包處理后產(chǎn)生誤碼保護(hù)數(shù)據(jù)包，同步字節(jié)本身也使用這種編碼。RS(204,188)是由原始的RS（255，239，T＝8）截短得到的。數(shù)據(jù)（包括同步字節(jié)）無論是未反轉(zhuǎn)的（47HEX）還是已經(jīng)逐比特取反后的（B8HEX）均采用RS編碼處理。截短的RS碼可通過在（255，239）編碼器輸入的信息字節(jié)之前加51個0字節(jié)，當(dāng)編碼過程完成以后再去掉這些空字節(jié)。



卷積交織器的作用是在保持同步字節(jié)的周期不變的條件下完成深度I＝12 B的誤碼保護(hù)數(shù)據(jù)包的卷積交織處理，生成一個交織幀。交織幀由相互交迭的誤碼保護(hù)數(shù)據(jù)　　包組成并且界定于已取反或沒有取反的MPEG-2同步字節(jié)。交織器由幾個分支構(gòu)成，由輸入開關(guān)周期性地把輸入字節(jié)流接入各路輸入。每一路是深度為M•j個單元的先入先出（FIFO）移位寄存器。每個FIFO單元大小為一個字節(jié)，輸入輸出開關(guān)同步。
    
字節(jié)到m位符號變換是將卷積交織器產(chǎn)生的字節(jié)變換為QAM符號（字節(jié)到符號的映射）。對于不同級別的QAM調(diào)制，映射的符號數(shù)不同。在任何情況下符號Z的MSB都是取字節(jié)V的MSB。相應(yīng)地該符號的下一個有效位應(yīng)取字節(jié)的下一個有效位。在2m-QAM調(diào)制情況下，該處理將k個字節(jié)映射到n個符號。其關(guān)系為8k＝n×m。為獲得π／2旋轉(zhuǎn)不變的QAM星座，對每個符號的2個最高有效位進(jìn)行差分編碼。2個MSB（最高有效位IK QK）的差份編碼由下列布爾表達(dá)式表示：

基帶成型單元的功能是把已經(jīng)被差分編碼的m位比符號映射成I，Q信號，并對該I，Q信號進(jìn)行升余弦平方根滾降濾波（滾降系數(shù)0．15）。
    
QAM調(diào)制和物理接口單元的任務(wù)是對QAM信號進(jìn)行調(diào)制，然后將已經(jīng)調(diào)制好的QAM信號通過IF或RF接口傳送到射頻通道（IF：圖像頻率信號，RF：射頻）。QAM是基于正交載波的抑制載波振幅調(diào)制，2個載波間相差π／2，QAM調(diào)制器的工作原理是發(fā)送數(shù)據(jù)比特／符號編碼器內(nèi)被分成兩路（速率各為原來的一半），分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。QAM是一種對無線、有線或光纖鏈路上的數(shù)字信息進(jìn)行編碼的方式，這種方法結(jié)合了振幅和相位2種調(diào)制技術(shù)，QAM是多相位移相鍵控的 一種擴(kuò)展，多相位一相監(jiān)控也是一種相位調(diào)制方法，這二者之間最基本的區(qū)別是在QAM中不出現(xiàn)固定包絡(luò)，而在移相鍵控技術(shù)中則出現(xiàn)固定包絡(luò)，利用其頻譜利用率高的特點采用QAM技術(shù)。QAM具有任意數(shù)量的離散數(shù)字等級。常見的有QAM-64,QAM-256。
    
由有線數(shù)字電視前端系統(tǒng)輸出的已調(diào)信號通過有線的方式將數(shù)字電視信號傳送到用戶接收端。
    
2　有線數(shù)字電視用戶接收系統(tǒng)
    
當(dāng)用戶接收端是數(shù)字電視機(jī)時，通過綜合解碼接收機(jī)（有線IRD）完成對信號的逆處理，將獲得的基帶信號通過基帶物理接口饋送給數(shù)字電視機(jī)，如圖3所示。



當(dāng)用戶接收端是模擬電視機(jī)時，要使通過有線信道傳送的數(shù)字電視信號在模擬電視機(jī)上播放，必須通過機(jī)頂盒進(jìn)行信號處理。機(jī)頂盒的功能可對有線數(shù)字電視信號和通信壓縮信號進(jìn)行解碼和解擾。在機(jī)頂盒中需要提供一個軟件處理平臺，用于支持那些用來實現(xiàn)交互式業(yè)務(wù)用戶接口應(yīng)用軟件。對于來自RF（射頻）有線信道的數(shù)字信號，通過物理接口送入QAM解調(diào)器，QAM解調(diào)后供給信道解碼部分完成信道的前向糾錯解碼。然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行符號映 射、差分解碼、去交織、RS解碼及去能量擴(kuò)散，再經(jīng)過解擾解密得到MPEG-2傳輸流(TS)。解復(fù)用器按一定的規(guī)則或根據(jù)用戶的要求，從包含多路節(jié)目的TS流中選取一路節(jié)目進(jìn)行MPEG-2解碼，得到重建的視頻和音頻數(shù)據(jù)，再經(jīng)過NTSC／PAL／MECAM視頻信號編碼以及音頻信號的D／A轉(zhuǎn)換后送入模擬電視機(jī)。
    
有線數(shù)字電視機(jī)頂盒的系統(tǒng)構(gòu)成如圖4所示。



圖4中網(wǎng)絡(luò)接口單元的任務(wù)是信號的接收、變頻和解調(diào)。系統(tǒng)模塊主要包括CPU、外圍存儲器及相關(guān)電路完成系統(tǒng)控制及機(jī)頂盒與外界的通信控制，MPEG-2傳輸解復(fù)用等。解碼模塊對MPEG-2碼流進(jìn)行音頻視頻解碼，按所需的制式（PAL／NTSC／MECAM）編碼并可插入圖文信號。模擬視頻音頻電視信號編碼單元包括A／D轉(zhuǎn)換器、音頻視頻放大器等將數(shù)字信號，以轉(zhuǎn)換為模擬信號便于模擬電視機(jī)收看。



3　結(jié)　語
    
有線數(shù)字電視系統(tǒng)既可以為高清晰的數(shù)字電視提供大容量、高質(zhì)量的數(shù)字信號，也可以在數(shù)字電視機(jī)并不普及的今天為模擬電視機(jī)提供畫面清晰、音質(zhì)優(yōu)良的模擬信號，充分利用有線電視系統(tǒng)的頻率資源，為實現(xiàn)交互式電視服務(wù)，建立家庭多媒體平臺做好準(zhǔn)備。