（通信与信息系统专业论文）dvb数据广播中数据转盘与对象转盘的研究及实现.pdf

d v b 数据广播中数据转盘及对象转盘的研究及实现 摘要 电视技术经历了从黑白电视到彩色电视再到数字电视的一个发展过程。数 字电视不仅具有高质量画面伴音、高性能的抗干扰接收和高效率的数据传输传输 的优势，而且引入了宽带i n t e m e t 浏览、综合信息发布、家庭购物、电子商务等 新业务。随着数字电视技术的发展及普及，数字电视必将成为家庭信息获取，娱 乐与消费的主要平台。 在未来的数字电视系统中，软件将扮演非常重要的角色，起到关键作用， 对开展数字电视交互式应用有巨大的推动作用。数据广播也是数字电视系统的重 要组成部分和基础，数字电视系统中的交互式应用都需要建立在数据广播的基础 、 上a 本文主要围绕数字电视中间件软件中的数据广播传输协议栈展开讨论。 首先介绍了数字电视系统的标准化组织，给出了数字电视系统的结构模型， 并简单介绍了数据广播的基本概念。 其次分析了d v b 的广播信道传输协议栈，并从其基础协议开始，逐级介绍， 理清了协议栈的层次关系。主要有m p e g 2 及其系统层，d v b s i ，d s m c c 协 议栈中的相关协议，并讨论了d v b 数据广播中的几个应用领域。 接着在前期项目设计的增强型数字电视的软件仿真演示系统中所积累的经 验的基础上，在对数据广播标准中数据转盘( d a t ac a r o u s e l ) 协议的实现过程中， 将数据转盘分成三层结构，并在该模块结构的基础上完成了对于各种系统的较通 用的类实现层次结构。 随后对对象转盘( o b j e c tc a r o u s e l ) 协议的工作原理的进行了阐述，并结合 自己在中问件软件项目中所做的工作，系统的讨论了数据广播标准中对象转盘协 议的实现，给出了其实现的模块结构。 最后对d v bm h p 平台进行了一个介绍，指出了数据广播协议栈在该平台 中的所起的作用，并给出了基于m h p 的中间件软件平台的模块划分。 关键词：数字电视；数据广播；数据转盘；对象转盘；多媒体家用平台 s t u d ya n di m p l e m e n t a t i o no f d 姒c a r o u s e la n do b j e c tc a r o u s e l i nd v bd a t ab r o a d c a s t i n g a b s t r a c t t h r e e s t a g e s a r ei n v o l v e di nt h e d e v e l o p m e n t o ft e l e v i s i o n t e c h n i q u e s ： b l a c k a n d w h i t et e l e v i s i o n ，c o l o rt e l e v i s i o n ，a n dd i g i t a lt e l e v i s i o n a m o n gt h e l t l ， d i g i t a lt e l e v i s i o ni sn o to n l ys u p e r i o rf o ri t sh i 曲e f f i c i e n c yi nd a t at r a n s m i s s i o n ，i t s h i g l lq u a l i t yo f a u d i o v i d e oh a r m o n y , a n di t se x c e l l e n tp e r f o r m a n c ei na n t i - j a m m i n g ， b u ta l s oa d v a n c e df o ri t sb r i n g i n gn e ws e r v i c e ss u c ha sw i d ed e n s ei n t e m e tb r o w s i n g ， c o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o nd i s t r i b u t i o n ，f a m i l yn e t s h o p p i n g a n de - b u s i n e s s w i t ht h e d e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i z a t i o no fd i g i t a lt e l e v i s i o nt e c h n i q u e s ，d i g i t a lt e l e v i s i o ni s s u r et ob e c o m et h em a j o rp l a t f o r mf o rf a m i l i e st oo b t a i ni n f o r m a t i o n ，t oe n t e r t a i na n d t oc o n s l l n l e i nf u t u r ed i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m ，s o f t w a r ew i l lp l a yav e r yi m p o r t a n tr o l ea n d f u n c t i o n e s s e n t i a l l y i n p r o m o t i n g t h ei n t e r a c t i v e a p p l i c a t i o n o fv a r i o u s d i g i t a l t e l e v i s i o n s a ne s s e n t i a lp a r to fd i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e mi sd a t ab r o a d c a s t i n g ，o n w h i c ht h ei n t e r a c t i v ea p p l i c a t i o no fd i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e r ni sb a s e d c i r c l i n g 幽e t r a n s m i s s i o np r o t o c o ls t a c ko fd a t ab r o a d c a s t i n gi n t h em i d s o f t w a r eo fd i g i t a i t e l e v i s i o n ，t h i st h e s i si st om a k ead i s c u s s i o ni nf i v es e c t i o n s ： f i r s t l y , a ni n t r o d u c t i o nt ot h es t a n d a r d i z e do r g a n i z a t i o no fd i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m i s m a d ea n das t r u c t u r a lm o d eo f d i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m i sp r e s e n t e d ab r i e f s u m m a r y o f t h eb a s i cc o n c e p t sc o n c e r n i n gd a t ab r o a d c a s t i n gi sa l s oi n c l u d e di nt h i sp a r t i n c l u d e di nt h es e c o n ds e c t i o ni sa na n a l y s i so fd v bt r a n s m i s s i o np r o t o c o ls t a c ko f b r o a d c a s t i n gc h a n n e l t h ea n a l y s i si sd o n es t 印b ys t 印f r o m t h eb a s i cp r o t o c o l st ot h e t o po n e s ，t h u sc l a r i f 弭n gt h eh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ew i m i n t h ep r o t o c 0 1 t h i ss t r u c t u r e i s m a i n l yc o m p o s e do f 但e g 2a n di t ss y s t e m a t i cl a y e gd v b s i ，a n dr e l e v a n t p r o t o c o l si nd s m c cp r o t o c o ls t a c k t h ef i n a lp a r to f t h i ss e c t i o ni sc o n c e r n e dw i t l l s e v e r a lp r a c t i c a lf i e l d sw h e r e i nd v b d a t ab r o a d c a s t i n gc a nb e a p p l i e d i nt h et h i r ds e c t i o n ，e n l i g h t e n e db yt h ee x p e r i e n c eo fe m u l a t i v ep e r f o r m a n c es y s t e m o f r e i n f o r c e dd i g i t a lt e l e v i s i o ns o f t w a r ed e s i g n e di np r e v i o u sp r o j e c t s ，d a t ac a r o u s e li s d i v i d e di n t ot h r e el a y e r si nt h ep r o c e s so fr e a l i z i n gi t sp r o t o c o li nd a t ab r o a d c a s t i n g s t a n d a r d o nt h eb a s i so ft h i sm o u l ds t r u c t u r e ，ac l a s sr e a l i s t i ch i e r a r c h yt h a t i s c o m p a r a t i v e l yp o p u l a ra m o n g v a r i o u ss y s t e m si sc o n s t r u c t e d i i t h ef o r t hs e c t i o ni sm a d eu po fa ni l l u s t r a t i o nt ot h ew o r k i n gp r i n c i p l e so f o b j e c t c a r o u s e l ，as y s t e m a t i c d i s c u s s i o no ft h er e a l i z a t i o no fo b j e c tc a r o u s e li nd a t a b r o a d c a s t i n gs t a n d a r di nc o n n e c t i o nw i t ht h ea u t h o r so w ne x p e r i e n c ei nd e v e l o p i n g m i d s o f t w a r e ，a n dam o d a l i t ys t r u c t u r ef o ri t sr e a l i z a t i o n t h el a s ts e c t i o nm a k e sa ni n t r o d u c t i o nt od v bm h p p l a t f o r ma n de x p l a i n st h e f u n c t i o n so fd a t ab r o a d c a s t i n gp r o t o c o li nt h i sp l a t f o r m am o d u l ed i v i s i o nb a s e do n t h em h ps o f t w a r e p l a t f o r mi sa l s op r o v i d e d i nt h i ss e c t i o n k e yw o r d s ：d i g i t a lt e l e v i s i o n ，d a t ab r o a d c a s t i n g ，d a t ac a r o u s e l ，o b j e c tc a r o u e s l ， m u l t i m e d i ah o m ep 1 a t f c i r i l l i i i 上海交大硕上论文2 0 0 2 年1 月 第一章绪论 1 1 引言 “在地平线上现在能看到的将来的各行业中，电视最牢固地抓住了公众地 想象力。为了使电视达到为公众业务所需要地完善程度，我们的工作在进行，面 临这巨大地压力、高成本、令人鼓舞的技术成果”，这是早在1 9 3 6 年6 月1 5 日， 当时电视本身正在从无线电的基础上兴起，后来的美国无线电公司总裁d a v i d s a m o f f 给联邦通信委员会( f c c ) 作的一次演讲上提到的电视发展。 在这样的工作中诞生了电视，随后电视便以其带给人们的高信息量而深入 千家万户。1 9 7 0 年，也就是s a m o f f 将军演讲3 4 年之后，数字电视( d t v ) ，特 别是其中的高清晰度电视( h d t v ) ，再一次成为国际的热门话题。它以其高解 析度的图象，高质量的声音，高容量的数据传输和高性能的抗干扰接收效果而备受 人们的关注。 数字电视是包括节目制作、播出、发射和接收等都是采用数字电视信号方 式实现的系统。数字电视有卫星、有线和无线等不同传输方式，不同传输方式有 不同传输标准。数字电视有高清晰度和标准清晰度等多种业务形式。数字电视可 实现丰富的信息业务服务，包括数据广播、信息广播和交互电视等。数字电视广 播业务发展般分为三个阶段：传统音频业务数字广播，单向数据业务广播( 增 强型广播) ，双向交互数据业务点播( 网络型交互) 。 现在，有的国家已开始试播高清晰度电视和立体电视，我国也从1 9 9 9 年1 0 月1 日起开始试播高清晰度电视( h d t v ) 。电视的使用范围早己超越了广播娱乐 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。数字电视是一个非常大的产业，数字电视技术的发展将 带动整个信息产业的发展。它不仅具有高效传输、高质量画面伴音、高性能的抗 干扰接收的优势，而且引入了宽带i n t e m e t 浏览、综合信息发布、家庭购物、电 子商务等新业务。随着数字电视技术的发展及普及，数字电视必将成为家庭信息 获取，娱乐与消费的主要平台。 d v b 数据广播中数据转盘与对象转盘的研究及实现第章绪论 1 2 电视的发展历程 电视技术经历了从黑白电视到彩色电视，再到数字电视的发展过程。最初 的电视是黑白电视，它收看的是没有彩色的灰度图像。这一时期电视技术的发展 主要集中在增加扫描行数，改善伴音质量上。五六十年代，北美和欧洲又分别引 入了彩色电视广播，它成为黑白电视的替代品，在随后的近五十年里成为许多家 庭与外界保持接触的主要媒体之一。彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来 的。由于黑白电视历史较长，技术简单，且较为普及，因此世界各国的彩色电视 广播都是在保留和继承本国的黑白电视广播标准的基础上加以发展，以达到彩色 电视与黑白电视兼容的目的。这样形成了各国具有不同特点的彩色电视制式。主 要有n t s c 制、p a l 制、以及s e c a m 制，它们都是兼容制式彩色电视。 黑白电视和兼容制的彩色电视都属于模拟电视，在传输过程中存在信号的 非线性和相位失真的累积和信噪比恶化的问题。七十年代以后各国都意识到数字 技术在电视传播中存在的潜力及其优越性，上述问题可以通过模拟信号转变为数 字信号并进行数字信号的处理、存储、控制和传输来解决。 数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点： ( 1 ) 在传输过程中可避免噪声和非线性失真对其造成的影响。模拟信号在处 理和传输中，每次都可能引入新的噪声和非线性失真，为了保证最终输出有足够 的信噪比，就必须对各种处理设备提出较高信噪比和线性响应要求。电视信号经 过数字化后是用若干位二进制的两个电平来表示，在连续处理过程中叠加上去的 噪声和非线性失真只要不超过某一范围，通过数字信号再生和纠错编、解码技术， 都可能把它清除掉。所以，数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声和非 线性失真。 ( 2 ) 易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。近年来，大规 模集成电路f 半导体存储器) 的发展，可以存储多帧的电视信号，从而完成用模拟 技术不可能达到的处理功能。例如，帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处 理，获得各种新的电视图像特技效果。 ( 3 ) 由于数字电视和计算机都采用的是数字技术，所以可以很方便的与计算 机进行协同处理，以实现设备的自动控制和调整。 ：! 塑奎盔亟土_ i ：c ：文2 0 0 2 年1 月 ( 4 ) 数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，除了可以传送传统的音、 视频信号外，还可以利用数字电视信号中的一些服务信息传送其它的数据信号。 另外，采用数字技术可以合理地利用各种频谱资源。以地面广播而言，数字电视 可以启用模拟电视的”禁用频道”，而且能够采用诸如单频网技术等来提高频谱资 源的利用率。 ( 5 ) 压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广播，在一定的服务 区域内，观众可以接收到高品质的视、音频流，收看到的电视图像及声音质量非 常接近演播室质量。 ( 6 ) f l 二】于采用数字技术，数字电视可以很容易实现加、解密和加、解扰技术， 便于各类专业应用和广播应用( 特别是各类收费业务) 。 ( 7 ) 具有可扩展性，可分级性和互操作性，便于在各类通信信道特别是异步 转移模式( a t m ) 的网络中传输，也便于与计算机的网络互联。 ( 8 ) 在数字电视中采用的数字压缩技术可以以很高的压缩比压缩视音频数 据。压缩后可以在一路模拟信号的带宽内传送多路标准清晰度的数字电视( 相当 于普通的模拟电视信号图像质量) ，或者在一路模拟信号的带宽内传送一路高清 晰度的电视节目( 按美国a t s c 标准相当于3 5 m m 电影的质量) ，充分的利用有 限的频谱资源。 经过2 0 年左右的探索，在各自不同的模拟电视基础上，美、日、欧三个主 要集团在数字电视的技术方面走着不同的道路，再一次形成了各国具有不同特点 的数字电视制式。 1 3 数字电视的标准化 数字电视的标准的研究与制定，吸引了包括广播电视业界政策制定者、管 理决策者、产业界、研究机构的关注。目前有许多组织正在致力于数字电视相关 标准的制定，因此产生了几种不同的标准： 1 3 1d v b 标准 欧洲数字视频广播( d i g i t a l v i d e ob r o a d c a s t i n g ，d v b ) 计划开始于1 9 9 3 年 9 月，它由当时的“欧洲数字视频广播启动小组”发起，有来自全球2 5 个国家的 d v b 数据广塑中数据转盘与对象转盘的研究及实现第一章绪论 超过2 0 0 多个组织参加，目的是要制定欧洲的基于m p e g 一2 【9 】【1 0 1 的数字电视业务 的框架，找到一种对所有传输媒体包括卫星、电缆电视和地面广播的普通电视和 高清晰度电视的广播与传输都适用的数字电视技术和系统： 系统能灵活传送m p e g 2 视频，音频和其他数据信号。 系统使用统一的m p e g 2 传送比特流复用。 系统使用统的服务信息系统提供广播节目的细节等信息。 系统使用统一的一级里德一索罗门前向纠错系统。 使用统一的加扰系统，但可有不同的加密。 选择适于不同传输媒体的调制方法和通道编码方法以及任何必须的附 加纠错方法。 鼓励欧洲以外地区使用d v b 标准，推动建立世界范围的数字视频广播 标准。这一目标得到了u 卫星广播的支持。 支持数字系统中的图文电视系统。 经过多年的努力，d v b 制定了包括基带数据格式、传输系统、条件接收和 交互式业务在内的众多标准，这些标准统称d v b 标准。主要的标准有三个： d v b s t ”1 、d v b c f l 7 1 和d v b t 【1 8 1 ，分别用于卫星、电缆电视和地面广播，已得 到e t s ( e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d ) 的批准。d v b s 已被i t u 推荐， d v b s 的标准是e t s3 0 04 2 1 ；d v b c 的标准是e t s3 0 04 2 9 ；d v b t 的标准 是e t s3 0 07 4 4 。d v b 的标准反映了制造商、广播商、节目供应商以及网络运行 者等多方面的要求。 1 3 2d a v i c 系统 d a v i c 是d i 百t a la u d i o - - v i s u a lc o u n c i l 的缩写，即数字音视频理事会的简 称，总部设在日内瓦，是一个非赢利机构。目的是推动广播和交互式数字音频、 视频应用和业务的发展，制定能适应各种视音频应用和业务，能跨越世界各国不 同环境有互操作性的端到端的开放接口、协议和规定，d a v i c 包括了数字视音 频的几乎所有的应用和业务，内容极其全面和广泛。d a v i c 对所有的政府机构、 国际组织、公司和个人开放，迄今为止，d a v i c 已有来自2 5 个国家的2 2 2 个成 员，几乎包括了世界上涉及数字视音频应用和业务所有公司和组织。d a v i c 不 ! 塑至丕堡主堡塞2 0 0 2 年1 月 是一种针对系统的专门规定，而是针对使用技术和工具的规定。针对系统的规定 往往针对具体应用，而d a v i c 规定必须是不针对具体系统的，它适用于不同的 工业和系统。任何一个d a v i c 系统2 3 i 都可以分解为五大部分：内容提供系统 ( c p s ：c o n t e n tp r o v i d e rs y s t e m ) 、服务提供系统( s p s ：s e r v i c ec o n s u m e rp r o v i d e r s y s t e m ) 和服务消费系统( s c s ：s e r v i c es y s t e m ) 及他们之间的传递系统c p s s p s 传递系统和s p s s c s 传递系统。 d a v i c 的最新标准为d a v i c1 5 【2 3 】，共有1 4 个部分，分成两类，一类是正 式文件，设备必须遵守( 其中的2 ，6 1 2 ，1 4 已经由i s o i e cj t c1 通过成为国 际标准) ，另一类是非正式的，这一部分可能在将来成为正式的： 1 ) d a v i c 系统功能描述( d e s c r i p t i o n o f d i g i t a l a u d i o v i s u a l f u n c t i o n a l i t i e s ) 2 1 系统参考模式和方案( s y s t e m r e f e r e n c em o d e l sa n ds c e n a r i o s ) 3 1 服务供给系统结构与接口( s e r v i c ep r o v i d e rs y s t e m a r c h i t e c t u r e ) 4 1 传输系统结构与接口( d e l i v e r y s y s t e m a r c h i t e c t u r e a n d i n t e r f a c e s ) 5 1 服务消费系统构架( s e r v i c ec o n s u m e rs y s t e ma r c h i t e c t u r e ) 6 1 管理结构和协议( m a n a g e m e n t a r c h i t e c t u r e a n dp r o t o c o l s ) 7 ) 高层和中层协议( h i g h a n d m i d l a y e rp r o t o c o l s ) 8 ) 低层协议和物理接口( l o w e r - l a y e r p r o t o c o l sa n d p h y s i c a li n t e r f a c e s ) 9 ) 信息表述( i n f o r m a t i o n r e p r e s e n t a t i o n ) 1 0 ) 基本安全工具( b a s i cs e c u r i t y t o o l s ) 11 ) 使用信息协议( u s a g ei n f o r m a t i o np r o t o c o l s ) 1 2 ) 系统动态特性、场景和协议要求( s y s t e md y n a m i c s ，s c e n a r i o sa n d p r o t o c o lr e q u i r e m e n t s ) 13 1 互操作性和符合性( c o n f o r m a n c ea n d i n t e r o p e r a b i l i t y ) 。 1 4 1 范畴：技术领域( c o n t o u r s ：t e c h n o l o g y d o m a i n ) 这1 4 个部分又可以进一步分为： 系统需求与框架( p a r t l 2 ) ：给出了交互式音、视频业务在业务提供端 和接收端所需的功能，提出了交互式电视与增强型电视的概念，并给出 了包括详细的系统模块、交互信息流、接口的系统参考模型。 d v b 数据广播中数据转盘与对象转盘的研究及实现第一章绪论 系统结构导引( p a r t 3 + 5 ) ：分别给出了服务器、传输子系统和用户端子 系统的架构。 技术工具集( p a r t 6 1 1 ) ：给出了数字音视频系统从节目制作到传输所需 的工具集及相关协议。 系统综合，实现与致性( p a r t l 2 1 4 ) ：给出了实现系统综合与一致性 所需满足的规范和协议。 有关d a v i c 规范的具体细节可以在网站w w w d a v i c o r g 找到。 1 3 3a t s c 标准 美国高清晰度数字电视联盟( a t s c ) 于1 9 8 3 年成立，是由美国国内外1 7 2 个 电视技术公司组成的，其主要业务之一是制订包括数字式高清晰度电视( h d t v ) 在内的电视系统的技术标准。1 9 9 6 年1 2 月2 4 日，美国联邦通信委员会( f c c ) 正式采纳了a t s c 数字电视标准( a 5 3d i g i t a l t e l e v i s i o ns t a n d a r d ) 1 2 0 1 的主要要素， 以建立美国下一代广播电视系统。目前，加拿大、韩国和阿根廷等国家已接受 并采用了a t s c d t v 标准。 该标准描述了美国高级电视( a t v ) 的系统特性，详细规定了系统参数， 包括：视频编码器的输入信号格式，音频编码器的预处理和压缩参数，业务复用 和传送层特性等。a t s c 系统能够在一个6 m h z 地面广播信道中可靠的传送 1 9 m b i t s 的流量，也可在一个6 m h z 有线电视信道中传递3 8 m b i t s 的数据流量， 包括高质量视频、音频和辅助信息等。 a t s c 标准文件主要有： 1 、a t s c 数字电视标准( a 5 3 ) 描述高级电视( a t v ) 系统的特性。 2 、a t s c 数字电视标准使用指南( 文件a 5 4 ) 提供由a t s c 标准“a 5 3 a t s c 数字电视”定义的高级电视( a t v ) 系统特性的综述和指导。 3 、数字声频压缩( a c - - 3 ) ( a 5 2 ) 规定了声频信息的编码表示法和编码过程， 详细说明了编码过程的信息。 4 、数字电视规划指南( a 5 5 ) 对小型、容易获取信号和容易改善的规划指南 数据库作了规定。 5 、数字电视的系统信皂, ( a 5 6 ) 确定与数字多路位流( 按i s o i e c 1 3 8 1 8 - - 1 上海交丈硕士论文2 0 0 2 年1 月 构成的) 兼容的系统信息( s i ) 标准。 6 、规j i f l i 情节版本标识符标准( a 5 2 ) 提供单独规定规划、情节、版本以及 m p e g - - 2 语法中源点的方法。 7 、数字电视的传输与顺从1 生( a 6 4 ) 描述用于数字电视( d t v ) 系统的传输子 系统的试验、监控与测量的方法。 8 、地面广播与电缆的系统信息规划( n 6 5 ) 确定与数字多路位流兼容的系统 信息( s i ) 与规划指南( p g ) 数据的标准。 9 、a t s c 推荐惯例( 5 8 ) 确定使用a t s c 数字电视标准时与d v bs i 的协 调。 有关a t s c 的详细标准可直接到网站w w w a t s c o r g 下载。 1 3 4i s d b t 地面广播标准 在日本，自1 9 9 3 年起即开始研究i s d b ( i n t e g r a t e d s e r v i c e s d i g i t a l b r o a d c a s t i n g ) 。1 9 9 9 年春季制定了i s d b 地面广播的标准，即i s d b t ，用于地面 数字视频，数字音频与数据广播。i s d b t 在调制方面与d v b t 一样选择了多载 波调制，但具体的技术与d v b t 不一样，它采用的是b s t - o f d m ( b a n ds e g m e n t e d t r a n s m i s s i o n o f d m ) 。1 1 i s d b 系统地综合了多种数字化的内容，其中每种成分都可以包括h d t v 、 s d t v 、声音、图像、文字等。i s d b t 的主要特点有： 1 、采用m p e g 一2 传输流的标准接口。 2 、能在m p e g 2 传输流的基础上直接进行信号综合。 3 、对数据流内的不同内容可以灵活地使用适宜地调试方式及码率。 4 、利用控制信号通知接收机关于复用和调试的配置信息。 5 、可以采用部分接收的方法用简单接收机接收部分业务。 1 4 数字电视系统结构 数字电视系统根据其是否具有反向信道可分为增强型数字电视广播系统 ( e n h a n c e dd i g i t a lt e l e v i s i o nb r o a d c a s t i n gs y s t e m ) 和交互式数字电视广播系统 ( i n t e r a c t i v e d i g i t a l t e l e v i s i o n b r o a d c a s t i n gs y s t e m ) ，根据国际电信联盟无线电通 2 呈鏊塑 塑! 辇塑茎垒兰翌墨茎垒堕竺圣丝塞翌 茎= 童笪逢 信部( i t u r ) 第1 1 3 任务组的规定，一般的增强型数字电视系统可由三个子系 统组成( 即三个层次) ，如下图所示： 发送端 图1 1 数字电视系统结构 f i g u r e 1 - 1 s y s t e ma r c h i t e c t u r eo fd i g i t a lt e l e v i s i o n 以发送端为例( 接收端有着类似的三层结构) ，这三个子系统是： 1 、信源编码和压缩 这一层用于对视频、音频和辅助数据进行编码，减小比特率，即进行数据 压缩。其中辅助数据包括控制数据、条件接入控制数据，以及和视频、音频有联 系的数据，如字幕等。以d v b 标准为例，其视频编码采用m p e g 2 的视频部分， 音频编码采用基于m u s i c a m 的m p e g 音频压缩标准。 2 、业务复用和传输 这一层涉及的是将数字码流分割成“包”信息的方法，识别各个包的方法， 将视频码流包、音频码流包和辅助码流包复用成一个单一的码流的恰当方法。其 中主要要考虑的是数字媒体之间的互操作性，如地面广播、有线分配、卫星分配、 记录媒体和计算机接口等。一般数字电视系统都采用m p e g 2 传输码流语法来将 l 二塑至盔塑主堡塞2 0 0 2 年1 月 视频、音频和数据信号打包和复用形成复合广播系统。 3 、射频发送系统 该层主要用来对业务复用和传输层所出来的数据进行信道编码和调制。信 道编码在传送的码流上加入一些附加的信息，这样当接收机接收到在信道传送中 受到损伤的信号时，接收机仍然可以靠这些附加信息的帮助恢复原来的数据。调 制是利用数字的码流来调制发送的信号，使数字信号能在一定的信道中传输。如 美国的a t s c 标准规定调制子系统在地面传输系统中采用8 - v s b ( 残留边带调 制) ，在有线传输环境中采用1 6 一v s b 。 本文所涉及的主要是欧洲的d v b 标准。d v b 中直接采用了m p e g 一2 标准 中的系统、视频、音频部分的标准，用于形成d v b 中的e s ( e l e m e n t a r ys t r e a m ) 和t s ( t r a n s p o r ts t r e a m s ) 。另外，d v b 在t s 流中定义了许多辅助的信息，称为 服务信息( s i ，s e r v i c ei n f o r m a t i o n ) 6 】【7 1 ，以便于选择节目和了解与节目相关的一些 信息，提供节目之间的相互关系，以及如何携带特定的数据。 针对不同的广播发送渠道，d v b 在信道编码和调制部分有几种不同的传输 标准： d v b s ：规定通过卫星进行数字电视广播的方法。针对的业务是1 1 g h z 频段 的固定卫星业务( f s s ，f i x e ds a t e l l i t es e r v i c e ) 和广播卫星业务( b s s ，b r o a d c a s t s a t e l l i t es e r v i c e ) ，用于实现多节目数字电视和高清晰度电视广播。它的信号采用 多重编码，外码为r s 码，内码采用卷积收缩码，调制方式采用抗干扰能力较强 的q p s k 或b p s k 。 d v b c ：针对有线电视( c a t v ，c a b l e t v ) 系统。它采用r s 码来进行前向 纠错，并采用交织来抗突发误码。由于c a t v 传输环境相对比较可靠，因此，在 d v b c 没有采用内码，以提高传输效率，其调制方式采用正交幅度调制( q a m ， q u a d r a t u r ea m p l i t u d e m o d u a l a t i o n ) 。 d v b t ：是d v b 的地面广播标准。该系统中的能量扩散、外码编码、外交 织、内码编码等与d v b s 及d v b c 中相同，但由于地面广播的条件较差，d v b t 采用多一重的内交织来提高系统的抗误码能力，并采用c o f d m 调制方式来减小 系统多径效应的影响和提高频率资源的利用率。 d v b 数据广插中数据转盘与对象转盘的研究及实现第一章绪论 1 5 数字电视中的数据广播 在广播信道中传输数据在模拟电视系统中就已经存在了，如字幕 ( c a p t i o n i n gd a t a ) 和图文电视( t e l e t e x t ) 。在模拟信号中传播数据信息主要是 利用场消隐期间( v b i ) 来加载数据信息。在模拟电视信号中传输数据信息有 相关的标准，如美国关于字幕信息的标准e i a 一6 0 8 a 1 2 8 j ，欧洲关于图文电视的标 准e b us p b4 9 2 ( 19 9 2 ) ：“t e l e t e x ts p e c i f i c a t i o n ( 6 2 5 一l i n et e l e v i s i o n s y s t e m s ) 1 2 9 l 。 数字电视的发展为计算机与电视的融合提供了契机。数字视频与数据并没 有本质的区别，它本身就是一种特殊的数据，计算机网络可以用来传送数字视音 频数据，同样传送数字电视的信道也可以用来传送其它数据。在数字电视广播信 道中传送数据( 数据广播，d a t ab r o a d c a s t i n g ) 将是未来数字电视系统的重要组 成部分和基础。未来数字电视系统许多应用( 包括交互式应用) 都将建立在数据 广播标准的基础上，如远程购物，远程教学，交互电视，软件下载等。 为了保证不同厂商生产的数据广播产品的互操作性，数字电视的标准化组 织纷纷推出了各自的标准，也就是我们通常所说的数据广播标准，其中主要有 d v b 和a t s c 的标准。 a t s c 的标准有： a t s c a 9 0 ，“d a t ab r o a d c a s ts t a n d a r d ”，2 6j u l y2 0 0 0 2 1 1 a t s cd o c u m e n t a 9 1 “i m p l e m e n t a t i o ng u i d e l i n e sf o r d a t ab r o a d c a s ts t a n d a r d 1 0j u n 2 0 0 1 1 2 2 在数据广播标准的制定及应用方面，欧洲处于领先地位。d v b 关于数据广 播方面的标准更加完善，着眼于交互式应用，适应数字电视未来的发展方向，所 以在本文中将对d v b 的数据广播标准加以研究。 d v b 关于数据广播方面的标准主要有两个： 1 e n3 0 119 2 ：”s p e c i f i c a t i o nf o rt h et r a n s m i s s i o no fd a t as e r v i c e si nd v b b i t s t r e a m s ”u n1 9 9 9 1 1 】 2 t r1 0 1 2 0 2 ：”i m p l e m e n t a t i o ng u i d e l i n e s f o rd a t ab r o a d c a s t i n g ”，f e b 1 9 9 9 【1 2 】 另外还有一些相关的标准，作为其基础和补充： 3 e n3 0 04 6 8 ：”d i g i t a lb r o a d c a s t i n gs y s t e m sf o rt e l e v i s i o n ，s o u n da n dd a t a 1 0 上海交大硕士论文 2 0 0 2 年1 月 s e r v i c e s ；s p e c i f i c a t i o n f o rs e r v i c e i n f o r m a t i o n ( s i ) i nd i g i t a l v i d e o b r o a d c a s t i n g ( d v b ) s y s t e m s ”，f e b1 9 9 8 4 i s o i e c1 3 8 1 8 1 ：”i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y g e n e t i cc o d i n go fm o v i n g p i c t u r e sa n da s s o c i a t e da u d i oi n f o r m a t i o n p a r t1 ：s y s t e m s i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d ( i s ) ” 5 i s o i e c13 818 6 ：。i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ：c o d i n go f m o v i n gp i c t u r e sa n d a s s o c i a t e da u d i o - p a r t6 d i g i t a l s t o r a g em e d i ac o m m a n da n dc o n t r o l ( d s m c c ) ”1 1 4 1 6 e t s3 0 08 0 2 ：”n e t w o r ki n d e p e n d e n tp r o t o c o l sf o rd v bi n t e r a c t i v es e r v i c e s ”n o v1 9 9 7 【1 5 】 其中1 ，2 是d v b 数据广播的标准，也是本文所研究的重点；3 ，4 ，5 ，6 是作为标准的基础和重要补充，在后面会进行详细的讨论。 1 6 本文内容安排和研究成果 数据广播是目前数字电视系统中不可缺少的组成部分，它涉及到