（计算机应用技术专业论文）dvbc机顶盒软件接收系统的研究.pdf

摘要 摘要 近年来，我国加快了电视的数字化进程。随着目前全国各地数字电视的试播 和数字电视机项盒的普及，模拟信号向数字信号过渡全面展开。有线数字电视机 顶盒在我国目前的网络条件下将成为我国数字电视机顶盒中的主导产品。因此， 对有线数字电视机顶盒软件接收系统的设计和开发的研究具有重要的学术价值和 实际意义。 课题所研究的有线数字电视机顶盒以l s il o g i c 公司的单片信源解码器 s c 2 0 0 5 为主芯片进行设计。文中首先研究了有线数字电视系统所涉及到的相关理 论，包括m p e g 一2 、d v b c 等标准，分析了有线数字电视传输流的构成和其携带 的信息，描述了有线数字电视机顶盒的工作原理和硬件结构。又结合项目的实践 开发介绍了s c 2 0 0 5 主芯片、采用的实时嵌入式操作系统c o s i i 和软件的开发 环境，接下来又对软件的体系结构做了详尽的讲解，并对机顶盒的启动流程及任 务的创建做了重点描述。最后详细描述了在s c 2 0 0 5 主芯片的o s d 层建立用户界 面的过程，并提出了一种外观新颖、功能强大的电子节目指南的设计方法。通过 对产品的开发试产，实践证明了该开发方案的可行性和先进性。 关键字：机顶盒节目特定信息业务信息图文屏显电子节目指南 a b s t r a c l a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s t h et r a n s i t i o nf r o ma n a l o gt vt od i g i t a lt vh a sb e c o m eo b v i o u s l y f a s t e ra n df a s t e ri nc h i n a a l o n gw i t ht h eb r o a d c a s tt e s t i n gi nm a n yp l a c e si nc h i n a ， a n dt h ep o p u l a r i z a t i o no fd i g i t a lt vs e tt o pb o x t h et r a n s i t i o nf r o mt h ea n a l o gs i g n a l t od i g i t a ls i g n a li s c o m p r e h e n s i v eo u t s p r e a d i n g o nt h eb a s i so ft h es i t u a t i o no f n e t w o r ki no n rc o u n t r ya tp r e s e n t ，d v b cs e tt o pb o xw i l lb e c o m et h em a i np r o d u c t t h e r e f o r e ，t h e r ea r ei m p o r t a n ts c i e n t i f i cv a l u e sa n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et os t u d yt h e d e s i g na n de x p l o i t a t i o no fs o f t w a r er e c e i v i n gs y s t e mf o rd v b cs e tt o pb o x t h ed v b cs e tt o pb o xw h i c hw es t u d i e di sd e s i g n e do nt h el s ii x l g i c c o r p o r a t i o n sf i n 蓟e - c h i pd e c o d e rs c 2 0 0 5 t h i sp a p e rs t u d i e st h et h e o r i e sr e l a t e dt o d i 舀t a lt vf i r s t ，i n c l u d i n gm e p g 一2a n dd v bs t a n d a r d s ，a n da n a l y s e st h es t r u c t u r eo f d v bt r a n s p o r ts t r e a ma n di n f o r m a t i o nc a r r i e di ns t r e a m ，a n dd e s c r i b e st h ew o r k p r i n c i p l e sa n dh a r d w a r es t r u c t u r eo fs e tt o pb o x t h ep a p e ra l s oi n t r o d u c e st h em a i n c h i ps c 2 0 0 5 ，t h er e a lt i m eo p e r a t i n gs y s t e m z c o s - i it h a ti sa d o p t e d a n dt h es o f t w a r e d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t t h e nt h ep a p e re x p l a i n e st h es o f t w a r es t r u c t u r ea tl a r g e ， a n dh a sap r i m a r yd e s c r i p t i o nf o rt h es t a r t u pf l o wa n dt a s k sh o wt of o u n do fs e t t o p b o x f i n a l l y , t h ep a p e rd e s c r i b e st h ep r o c e s so fe s t a b l i s h i n gu s e ri n t e r f a c eo no s d l a y e r , a n db r i n g san e wm e t h o dt od e s i g nan o v e la n dp o w e r f u le l e c t r o n i cp r o g r a m g u i d es y s t e m o v e r p a s st h et r i a l p r o d u s s c e ，t h es o f t w a r ep r o j e c th a sb e e ns h o w nt ob e v i a b l ea n da d v a n c e di na c t u a lu s e k e y w o r d ：s e tt o pb o x p s is 10 s d e p g 独创性( 或创新- | 生) 声明 y 8 5 8 5 6 1 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及所取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论 文中不包含其它人已发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志为本研究 所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名 盘j 迭一 日期；型6 ：111 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位论文期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保 证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大 学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文 的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、或其它复制手段保存论文。( 保密 的论文在解密后遵守此规定) 。 本人签名：童! l 毖 导师签名： 奇掌1 日期：堕! 皇堑 第一章绪论 1 1 1 数字电视简介 第一章绪论 1 1 研究背景 数字化革命是一场全世界范围的新技术革命，电视的发展也不例外。电视技 术的数字化是电视产业发展的必然趋势，也是电视网络化的前提和必要条件。 数字电视，是指从电视节目采集、录制、播出到发射、接收全部采用数字编 码与数字传输技术的新一代电视，是在数字技术基础上把电视节目转换成为数字 信息( o ，1 ) ，以码流形式进行传播的数字形态。综合了数字压缩、多路复用、纠 错掩错、调制解调等多种先进技术。运用了数字技术，电视清晰度和抗噪能力大 大加强，而且更少的带宽就可以传输更多的节目。用户通过高清晰度电视机，看 到的画面质量可以轻松达到演播室的水平。和模拟电视相比，数字电视机具有高 清晰画面、高保真立体声伴音、电视信号可以存储、可与计算机完成多媒体系统、 频率资源利用充分等多种优点。对习惯了收看模拟电视的观众而言，看数字电视 就象享受一次听觉和视觉的盛宴。 数字电视的这些优点使之具有强大的生命力和光明的前景，大大丰富了人们 的生活，并将在不远的未来最终取代现有的模拟电视。 1 1 2 数字电视的发展 自上世纪9 0 年代以来，数字电视在全球范围内迅猛发展。目前以制定现今数 字电视三大标准的美国、欧洲、日本的发展最为迅速，他们对我国的数字电视发 展模式、技术标准的选择有一定的指导和借鉴意义。 美国是世界上最早发展数字电视的国家，不仅在技术领域完成了数字电视三 大标准的制订工作，而且率先实现了商用播出。1 9 9 7 年4 月，f c c 为全美1 6 5 0 个电视台指派了用于数字电视广播的频道，并公布了到2 0 0 6 年所有电视台全部实 现数字播出，彻底停止现行模拟广播的只程计划。1 9 9 9 年7 月，美国已有分布在 大中城市6 9 个电视台播出数字电视节目，覆盖了5 0 的美国人1 2 1 。由于技术支 持和资金实力的推动，美国的数字电视截至2 0 0 3 年年中，地面数字电视的覆盖率 已达9 4 。美国计划在2 0 0 6 年完成模拟向数字的过渡。 在欧洲，1 9 9 5 年1 5 0 个组织合作开发数字视频广播( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t ， 2 o r b c 机顶盒软件接收系统的研究 d v b ) 项目，并成立了d v b 联盟，共同制定了数字电视的d v b 标准。从1 9 9 5 年 起，欧洲陆续发布了数字电视地面广播( d v b d 标准、数字电视卫星广播( d v b s 1 标准和数字电视有线广播( d v b - c ) 标准。欧洲数字电视的卫星广播1 9 9 6 年开播， 数字化己接近1 0 0 。有线数字化自1 9 9 7 年末快速发展，其中英国计划在2 0 1 0 年全面普及数字电视，停止模拟地面电视广播。 日本是世界上最早推出h d t v 广播的国家。日本数字电视首先考虑的是卫星 信道，并在1 9 9 9 年发布了数字电视的标准i s d b t ( t e r r e s t r i a li n t e g r a t e ds e r v i c e s d 硒t a lb r o a d c a s t i n g ) ，这是一种适用于窄带和宽带的数字广播和电视的技术。日 本1 9 9 9 年前后研制成功数字电视，2 0 0 1 年开播高清晰度数字电视，2 0 0 3 年才在 主要的大城市开播地面高清晰电视，计划2 0 0 6 年实现地面数字电视全国覆盖，到 2 0 1 1 年全国范围内的所有电视台都将采用数字信号发送，彻底结束模拟信号发送 的历史。 我国自从国家科技部1 9 9 5 年批准实施中国高清晰度电视重大科技产业工程 项目以来，中国的数字电视已经历了十年的发展，并取得了举世瞩目的成绩。1 9 9 8 年9 月中国第一套( 国际第四套) 高清晰度电视地面广播功能样机系统研制成功。 1 9 9 9 年1 0 月，经过改进，利用自主开发的高清功能样机系统完成了国庆5 0 周年 天安门广场庆典的现场实况转播试验。2 0 0 0 年以来，国家设立了数字电视研发及 产业化专项，重点是研究和制定自主知识产权的国家数字电视标准、数字电视产 业化和应用推广试验，包括批准北京、上海、深圳3 个试验区和2 个测试实验室， 批准立项系列产业化开发项目。2 0 0 1 年1 1 月国家广电总局批准在全国1 3 个城市 率先开展有线数字电视的商业运营试验，2 0 0 3 年上海等城市开展城市移动无线电 视商业试验，2 0 0 3 年1 0 月深圳电视台开出全国首个高清电视运营频道。按照我 国已经制定的数字电视实旅计划时间表，2 0 0 8 年将用数字电视转播奥运会；2 0 1 0 年广播影视节目制作、播出以及卫星、有线传输实现数字化，数字电视接收机得 到普及；2 0 1 5 年将全面实现数字化，完成模拟向数字的过渡，停播模拟信号。 1 2 数字电视机顶盒介绍 1 2 1 数字电视机顶盒的概念 数字电视机顶盒目前是模拟电视机向数字电视机过渡的最佳解决方案。它把 卫星数字电视信号、地面数字电视信号、有线电视网数字信号甚至互联网的数字 信号转换成模拟电视机可以接收的信号，使观众可以在现存的模拟电视机上观看 数字电视节目，是新型的可以进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费 第一章绪论3 类电子产品。 数字电视机顶盒已成为数字时代家庭必备的多媒体信息终端，它不仅提供了 丰富的节目内容，而且改变了收看电视的传统方式。使用数字电视机顶盒的有线 电视用户，可以享受电视、数据、话音等全方位的信息服务。 根据传输媒体的不同，数字电视机顶盒可分为卫星数字电视机顶盒( d v b s ) 、 地面数字电视机顶盒( d v b - - t ) 和有线数字电视机项盒( d v b - - c ) 【1 】三种，三 种机顶盒硬件结构的区别主要在解调部分。目前应用较为广泛的是卫星数字电视 机顶盒和有线数字电视机顶盒。 1 2 。2 数字电视机顶盒的功能 数字电视机顶盒能够接收m p e g 2 数字电视传输流和各种数据信息，通过解 调、解复用、解码和视音频编码，从而实现在模拟彩色电视机上观看数字电视节 目和各种数据信息。目前，数字电视机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目， 同时还可具有所有广播和交互式多媒体f 2 j 的应用功能，包括： 电子节目指南：它为用户提供了一种易操作、界面友好、可快速搜索访问 节目的方式，用户可通过该功能看到近期各个频道将要播放的电视节目。 高速数据广播：能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网络 等各种信息。 因特网接入和电子邮件：数字电视机项盒通过内置的电缆调制解调器便可 实现因特网接入功能。用户可通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子 邮件，也可以提供各种接口与p c 相连，使用p c 接入因特网。 支持交互式应用，如视频点播、互动游戏等。 软件在线升级：可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器将升级软 件发送给机顶盒，机顶盒识别该软件的版本号，若发现为较高版本则接 收运行该软件进行更新升级。 条件接收：条件接收的核心是加扰和加密，数字电视机顶盒只具有解扰和 解密的功能，使前端电视台发送的加扰和加密节目能正常播放。 随着数字电视和网络技术的发展，数字电视机顶盒的功能将更加完善。交互 式机顶盒将成为数字电视机顶盒的主流，用户在模拟彩色电视机上不仅能收看数 字电视，还能实现娱乐和上网。 1 3 本文的研究内容和章节安排 本文研究了一款基于l s il o g i c 公司的s c 2 0 0 5 机顶盒专用芯片的有线数字电 4 d v b c 机顶盒软件接收系统的研究 视机顶盒的软件系统，该芯片是目前市面上最新功能最强大的主芯片机顶盒专用 芯片之一。论文中深入研究了数字电视中使用到的重要标准，主要有m p e g 一2 、 d v b 、节目特定信息( p s i ) 和业务信息( s i ) 。并对该款机顶盒的硬件结构、s c 2 0 0 5 主芯片、以及软件的开发环境和体系架构作了详细的描述，接着详细讲解了系统 启动和任务创建的过程和用户界面以及电子节目指南系统的设计和实现。 论文分为七章： 第一章，介绍了数字电视的发展和数字电视机顶盒，概述了本文的研究内容 和章节安排。 第二章，研究了数字电视中使用到的重要标准和这些标准在数字电视系统及 机顶盒中的应用。 第三章，分析了基于l s il o g i c 公司的s c 2 0 0 5 芯片开发的有线数字电视机顶 盒方案的硬件结构和主芯片。 第四章，对开发方案的软件开发环境、采用的实时操作系统和体系结构作了 介绍，另外还详细描述了系统启动和任务创建的过程。 第五章，阐述了如何在机项盒的o s d 层上对用户界面进行设计和实现。 第六章，研究了电子节目指南系统的工作原理，并描述了电子节目指南系统 在机顶盒上的建立和实现。 第七章，总结了本文所做的工作，提出了一些尚需进一步研究的理论和内容， 同时，还展望了数字电视机顶盒发展的前景。 第二章数字电视中的应用标准 第二章数字电视中的应用标准 2 1 m p e g 一2 标准简介 m p e g 是活动图像专家组( m o v i n gp i c t u r ee x p o r t sg r o u p ) 英文的缩写，于1 9 8 8 年成立，是为数字视立频制定压缩标准的专家组，目前已拥有3 0 0 多名成员，包 括i b m 、s u n 、b b c 、n e c 、i n t e l 、a t & t 等世界知名公司。m p e g 组织最初 得到的授权是制定用于“活动图像”编码的各种标准，随后扩充为“及其伴随的音 频”及其组合编码。后来针对不同的应用需求，解除了“用于数字存储媒体”的限制， 成为现在制定“活动图像和音频编码”标准的组织。m p e g 组织制定的各个标准都 有不同的目标和应用，目前已提出m p e g 1 、m p e g 2 、m p e g 4 、m p e g 7 和 m p e g 2 1 标准。 m p e g 组织于1 9 9 4 年推出m p e g 一2 压缩标准，以实现视音频服务与应用互 操作的可能性。其标准号为i s o i e c l 3 8 1 8 ，标准名为“信息技术一电视图像和伴 音信息的通用编码( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y g e n e r i cc o d i n go fm 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 i n f o r m a t i o n l ”。 3 m p e g 2 1 4 1 1 5 6 1 标准就是针对标准数字电视和高清 晰度数字电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码码率从每秒3 兆1 0 0 兆比特，提供了一个较广范围的可变压缩比，阻适应不同的画面质量、 存储容量以及带宽的要求。m p e g 2 特别适用于广播级的数字电视的编码和传输， 被认定为s d t v 和h d t v 的编码标准。m p e g 一2 还专门规定了多路节目的复分接 方式。此外，m p e g 2 还兼顾了与a t m 信元的适配问题。 m p e g 2 图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性：空间相关性和时间相 关性。一帧图像内的任何一个场景都是由若干像素点构成的，因此一个像素通常 与它周围的某些像素在亮度和色度上存在一定的关系，这种关系叫作空间相关性； 一个节目中的一个情节常常由若干帧连续图像组成的图像序列构成，一个图像序 列中前后帧图像间也存在一定的关系，这种关系叫作时间相关性。这两种相关性 使得图像中存在大量的冗余信息。如果我们能将这些冗余信息去除，只保留少量 非相关信息进行传输，就可以大大节省传输频带。而接收机利用这些非相关信息， 按照一定的解码算法，可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像。一个 好的压缩编码方案就是能够最大限度地去除图像中的冗余信息a m p e g 2 是目前数字视频技术工业事实上的标准。m p e g 一2 已经被广泛用于 d v d 、广播电视、多媒体、信息高速公路、电子影院等多种领域中。目前数字电 视的主要应用，即视频和音频服务都是继承了现有的m p e g - 2 的压缩标准，并且 d v b c 机顶盒软件接收系统的研究 传输流也继承了m p e g 一2 的复用格式。通过m p e g 一2 压缩，可以除去运动图像中 的空间冗余和时间冗余，这样可把数据码流压缩至3 m b s 以下，而声音则可压缩 至4 0 0 k b s 以下。 m p e g 2 标准在广播电视领域中主要应用如下： 1 视音频资料的保存。 2 电视节目的非线性编辑系统及其网络。 3 卫星传输。 4 电视节目的播出。 2 2d v b 标准 d v b ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ，数字电视广播1 是欧洲多个组织参加的一个 项目。1 9 9 3 年，欧洲多家公司联合签署了d v b 备忘录，之后在日内瓦成立了欧 洲d v b 组织，目标是制定欧洲的d v b 标准以及尽早引入d v b 业务。参加者都 是自愿的，他们中有研究单位、制造商、广播商、节目供应者、网络和卫星的运 行商。d v b 标准不是直接针对高清晰度电视，而是由普通分辨率的电视广播数字 化作为起点，首先制定的是卫星直播的数字电视标准，然后是使用c a t v 传输数 字电视的标准。在这些标准有了大量应用后，才最终制定了地面广播的数字电视 标准。 d v b 标准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标 准，它需要满足如下一些要求： 系统能灵活地传送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 一2 传输比特流复用； 系统使用统一的服务信息系统提供节目的细节信息； 系统使用统一的一级r s 前向纠错系统； 系统使用统一的加扰系统，但可有不同的加密； 系统选择适用于不同传输媒体的调制方法和信道编码方法以及任何必需 的附加纠错方法： 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电视广播 标准； 支持图文电视系统。 d v b 主要包括三个标准【7 1 ：d v b t 、d v b s 和d v b c ，分别应用于地面数 字电视广播、卫星数字电视广播和有线数字电视广播。 d v b t ，数字地愿广播系统，它是最复杂的d v b 传输系统。d v b - t 采用 c o f d m ( j q - 交频分复用调制) ，8 m h z 带宽内能传送4 套数字电视节目，而且传输 第二章数字电视中的应用标准7 质量高。d v b t 也是采用的m p e g 2 视频、音频压缩编码技术。 d v b - s ，数字卫星直播系统，它是为了满足卫星转发器的带宽及卫星信号的 传输特点而设计的。该标准以卫星作为传输介质，将视频、音频和数据打包成固 定长度的包后复用成m p e g 2 传输流，信号在传输过程中有很强的抗干扰能力。 通过卫星转发的数字信号经过卫星接收机接收交给机顶盒处理，还原出视频、音 频信号。 d v b c ，数字有线广播系统，该标准以有线电视网作为传输介质。d v b c 由于传输介质采用的是同轴电缆，因此比卫星传输信道有更好的抗干扰能力，信 号强度高。d v b c 传输系统传送的节目既可来源于从卫星系统接收下来的节目， 也可来源于本地电视节目。 d v b 还扩充了m p e g 2 系统层的复用部分，加入了数字电视服务信息s i ， 使得d v b 系统成为集视频、音频、数据通信为体的多媒体开放系统。d v b 系 统充分考虑了与现有网络和业务的兼容性，为未来各种新的增值业务的拓展提供 了灵活的发展空间。图2 1 所示为d v b 的逻辑框架图。 叫鞴 m p e 0 - 2 组 l 盘l i ( 豹景l s 帕 垃务ls 衰 巍叫m 瑚4 6 l le t r2 l l 、 隧文l 塑墨! 塑一 电槎r 些纠明文蝴 1 霭n3 0 0 4 讫) 塑纠 字幂 i ( e n3 0 0 7 4 3 ) 鎏翮 ld s m c c ) 到( 咚酊s 出8 0 0 j 0 2 ie t s3 0 08 0 1 i k r s3 0 0 8 0 0 ) 条件访 离# e t r 2 静 德用期抗 算渤 g n5 0 2 2 l ( 通用接甜 ， 图2 1 d v b 的逻辑框架图 卫基 ( e n 3 0 0 4 2 1 ) 甜a o 暖0 7 4 4b删f 二= i s i o l1 9 1 ) f 有线 ( 嘲期日4 2 9 ) 卫差站 s m a w ( e r r 3 0 04 7 3 ) 篮时 薪 警粼 d v b - c 机顶盒软件接收系统的研究 从d v b 系统的逻辑框架图，可以看到，d v b 系统的主要应用，即视频和音 频服务都是继承了现有的m p e g 一2 的压缩标准，并且传输流也继承了m p e g - 2 的 复用格式。图2 2 从各种数据的封装层次角度示意了d v b 和m p e g 一2 的关系。 私膏数据 图2 2d v b 和m p e g 2 的关系 2 3 传输流的构成 数字电视的传输流是由一系列的传输流分组形成的，具有较强的抵抗传输误 码的能力，在广播电视传输媒体中进行传输的m p e g 一2 流都是采用1 8 8 个固定字 节的t s 流包格式【1 0 】。t s 流采用这样的包结构进行传输，当未来要新增业务时， 无需新增一套传输流的情况下就可以将新业务复用进现有的传输流中，为添加新 业务提供了很大的灵活性。 m p e g 2 标准主要由三部分组成。它们分别是系统、视频和音频。m p e g 一2 的编码过程就是通过对视频和音频在系统中进行编码，最终得到适合不同通信或 存储场合的节目流p s 传输流t s 。传输流复用分为三个步骤，如图2 3 所示： 图2 3t s 流的复用 ( 1 ) 首先，系统将视频或音频信号数据通过视频或者音频编码器进行编码， 第二章数字屯视中的应用标准 得到视频或者音频信号的基本码流，原始流e s ( e l e m e n t a r ys t r e a m ) ： ( 2 ) 接着将视频或者音频的原始流进行分组打包，得到相应的视频或者音频 的分组原始流p e s ( p a c k e t e de l e m e n t a r ys t r e a m ) ，p e s 流的长度是可变的。 ( 3 ) 最后将得到的视频或者音频的p e s 流，根据实际应用中的要求，复用 得到节目流或传输流。节目流与传输流分别适用于不同的应用场合。节目流适用 于错误较少发生的场合，如数字演播室。节目流的包的长度是可变的。传输流则 适合于噪声较大或者是错误较常发生的通信场合，它的包的长度是固定的，为1 8 8 字节。另外，传输流中还含有时间信息p c r ( 节目时间参考) 。 t s 流是在p e s 基础上构建出来的，支持一路或多路节目的具有独立时基的 视频、音频p e s 的复用。在给定的传输流中，所有属于同一基本数据流的数据包 都具有相同的p i d ，解码器( 或解多路调制器) 根据p i d 选择其所需的基本数据流， 并去除剩余的部分。数据包连续性计数确保解码器对收到的数据流中每个数据包 进行正确解码。只要数据包与其从属的t s 流能正确关联，那么解多路复用器就 能通过视频、音频和图文传输数据包p i d 的相关性正确的选择数据包和指定的节 目。通常一个频道对应一个t s 流，一个频道的t s 流又由多个业务或节目的t s 流组成。 1 8 8 字节的t s 包由4 字节的包头、可变长字节的调整字段( a d a p t i o nf i e l d ) 以 及有效载荷( p a y l o a d ) 2 t _ 成。如图2 4 所示。 m p e o - 2 t s l 1 8 8 b l u b ij 1 8 8 b f i 1 8 8 b 包头调整宇段 有效藏葡 ( 4 b )( 可囊长发) ，l 黼k i 图2 4 t s 包的结构 如图2 4 所示，t s 包的头部4 个字节由8 b i t 同步字节、l b i t 传输差错指示、 1 b i t 有效载荷单元开始指示、l b i t 传输优先级、1 3 b i t 包标识( p i d ) 、2 b i t 传输加扰 控制、2 b i t 调整字段控制和4 b i t 连续计数器组成。主要字段含义如下： 1 0 d v b - c 机顶盒软件接收系统的研究 夺s y n c _ y t e ：其值固定为0 x 4 7 ，是m p e g 2 t s 包的同步标识。 夺t r a n s p o r t _ e r r o r _ i n d i c a t o r ：当其值为1 时，表示该t s 包在传输过程中至少 有一个不可纠正的错误位；其值为o 的话表示当前t s 包没有错误。 夺t r a n s p o r t _ p r i o r i t y ：置1 表示比置0 的包有更高的优先级。 夺p i d ：包的标识，用来表示t s 包有效载荷中的数据类型。不同的节目特 定信息( p s l ) 和d v b 业务信息( s i ) 有特定的p i d 值，因此p i d 特别重要， 它是识别t s 流结构的关键。 夺t r a n s p o r t 表示 包有效载荷的加扰方式，取值为_scramblingcontrol：ts 0 0 表示有效载荷未加扰，取其他值时的含义由条件访问系统( ( c a ) 定义。 对于空包，t r a n s p o r ts c r a m b l i n g的值应为00。control 令a d a p t i o n ：调整字段控制，用来表示ts包头部后面是否紧_field_control 跟着调整字段，其含义如表2 1 所示。 表2 1 调整字段控制含义 a d a p t i o nf i e l dc o n t r o l 说明 0 0 i s o 1 e c 保留 0 1t s 包中无调整字段，仅含有1 8 4 b 有效载荷 1 0t s 包无有效载荷，仅含有1 8 3 b 的调整字段 1 1t s 包头部后面紧跟的一个字节指明调整字段长度 耷 c o n t i n u i t y c o n t r o l ：随着具有相同p i d 的t s 包数量的增加而加i ，当它 达到最大值0 x f 时再加1 的话又恢复成0 x 0 。 传输流不仅仅是音频p e s 和视频p e s 的复合。除了音频、视频和数据之外， 传输流中还包含了大量描述数据流的附加数据。如在m p e g 2 中专门定义的节目 特定信息p s i 和d v b 的业务信息s i 。下面将介绍p s i 信息和s l 信息。 2 4 节目特定信息p s i g w f1 7 9 7 5 1 2 0 0 0 中的业务信息被称为节目特定信息( p s i ) 。在t s 流中如 果没有引导信息，机顶盒将无法找到需要的码流，所以在m p e g 一2 中，专门定义 了p s i 信息，其作用是自动设置和引导接收机进行解码。用于对复用流中的不同 节目流进行解复用和解码。p s i 信息在复用时通过复用器插入到t s 流中，并用特 定的p i d ( 包标识符) 进行标识。 p s i 信息定义了四种表的结构，每种表又可分为多个段( s e c t i o n ) 。节目关联 表( p r o g r a ma s s o c i a t i o nt a b l e ，p a t ) 、节目映射表( p r o g r a mm a p1 a b l e ，p m t ) 、网 络信息表( n e ti n f o r m a t i o nt a b l e ，n i t ) 、条件访问表( c o n d i t i o n a la c c e s st a b l e ， 第二章数字电视中的应用标准 c a t ) t 1 2 】【1 3 】，这些表插入到t s 流中以t s 包的形式传输。其作用和含义描述如下： ( 1 ) p a t ：其p i d 值固定为0 x 0 0 0 0 。针对复用的每一路业务，p a t 提供了相应 的p m t 表的位置( t s 包的p i d 的值) ，同时还在第一条输入( 即节目0 ) 提供 n i t 表的位置。在t s 流中至少有一个完整有效的p a t 表，解复用器工作总是通 过寻找p a t 表开始。p a t 表中列出了传输流中存在的节目流，指定了所有p m t 表的p i d ，从而可根据该p i d 找到相应业务( 节目) 的p m t 包。 ( 2 ) p m t ：p m t 表标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节 目时钟参考( p c r ) 字段的位置。p m t 表指出了组成节目业务的各个码流的p i d 号，并对各路码流进行描述。其p i d 值是私自选择的。如果需要的话可以使用多 个p i d 值。 ( 3 ) n i t ：n i t 表由e t s3 0 0 4 6 8 定义，符合i s o i e c l 3 8 1 8 1 标准，其内容是 私有的，目的是提供有关物理网络的信息。如果存在，n e t w o r kp i d 值应由用户 在p a t 表中定义，其p r o g r a mn u m b e r 为保留的0 x 0 0 0 0 。每个网络都有唯一的识 别符，网络编码参看e t r1 6 2 。网络信息表主要携带：网络识别符( n e t w o r ki d ) 、 网络名称、传输系统参数、节目业务类型及s e r v i c ei d 等网络信息，使机顶盒可 以按照用户的选择进行频道的快速搜索。 ( 4 ) g 缸：c a t 表p i d 值固定为0 x 0 0 0 1 ，提供了在复用流中条件接收系统的 有关信息。这些信息属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有授权管理信息 ( e m m ) 时，它还包括了e m m 流的位置。c a t 表提供系统中条件接入的信息，提 供一个或多个c a 系统，它包含了各个节目的e m m 识别p i d ，描述了各个节目 的加密方式。授权控制信息( e c m ) 的p d 和e m m 的p 1 d 列在c a t 数据包( p i d = i ) 中，指定了c a 系统与它们相应的e m m 之间的联系，指定e m m 的p i d 以及其 它相关的参数。只有授权的解码器才能由c a t 收到密钥，解码出相应的数据流。 图2 5 给出了p a t 、p m t 和基本流的关系，p a t 表是p s i 信息的根。当机顶 盒第一次接收到t s 流时，解多路复用器必须在数据包报头中寻找p i d 为0 和1 的包，即p a t 表和c a t 表。如未加密，则根据p a t 表找到所需播放的节目对应 的p m t 表的p i d 。在p m t 表中又可以找到与该节目有关的所有基本码流的p i d ， 如视频、音频和数据及有关信息的p i d 。这样解多路复用器依据查找到的p 1 d 值 对各码流进行解码，便完成了对一个t s 流的解码播放。 如果节目被加密不能正常播放，则还需要进入c a 一”壤。获取密钥后再按上 述过程解码。 1 2 d v b c 机顶盒软件接收系统的研究 p a r 袁( p r d0 ) h t 表 节目0 l t 一 网路锎数据 节目t2 2 节目2 3 3 节目 粥 r t 鼻坤 码藏i楫频5 4 码流音频l6 碍流3音频24 9 码瓤数据5 5 p m t 表 码疏l视频1 6 码流音频i6 l 码赢3音频2 8 2 码瘟k数据 8 8 圆图圃凰圆圈圄 4 81 6- - 2 8 2“0埔 图2 5p a t 、p m t 和基本流的关系 2 5 业务信息d v b s i 2 5 1 业务信息( s i ) 概述 由于p s i 数据只提供了单个t s 流的信息，只是对被复用的单一码流进行描 述，不能提供多t s 流的有关业务、节目类型、节目内容、播出时间等信息，使 接收机只能对单t s 流中的不同节目流进行解码，而数字电视系统中通常存在着 多个t s 流( 即多个频道) 。为了能在多个码流中快速找出所需业务( 电视台) ， d v b 在e n 3 0 04 6 8 标准中对m p e g 2 的p s i 进行了扩展【8 i 9 1 ，其主要目的在以下 几个方面： 实现数字电视频道的自动搜索。 实现数字电视广播中传送多种业务。 实现电子节目指南的导航功能。 实现数字电视节目分级控制等其它功能。 为此，在p s i 四个表的基础上再增加了9 个表，形成了业务信息s i ( s e w i c e i n f o r m a t i o n ) 1 1 6 1 。也就是说，数字电视业务信息包括两部分，即m p e g 一2 的p s i 第二章数字电视中的应用标准 1 3 信息和独立定义的扩展部分s i 信息。s i 信息的9 个表分别是业务群关联表( b a t ) 、 业务描述表( s d t ) 、事件信息表( e i t ) 、时间和同期表( t i ) t ) 、运行状态表( r s t ) 、 偏移表( t o t ) 、填充表( s t ) 、选择信息表( s i t ) 、间断信息表( d l f ) 0 7 】1 1 8 i 。 与p s i 中p a t 、p m t 、c a t 不同的是，s i 的9 个表在实际使用中并不都是强 制性传送的。在实际( 现行) 传送系统中，n i t 、s d t 、e i t 及t d t 的传送是强制性 的。在其它传送系统中，n i t 、s d t 、e l f 是可选传送的。b a t 、r s t 、t o t 在任 何情况下都是可选传送的。s t 、s i t 和d i t 则是需要时才存在。除携带时间表信 息的e i t 外，所有的p s i 和s l 表都不能加扰，以免影响解码器正常工作。 s i 表传送的信息都是通过描述符( d e s c r i p t o r ) 的形式给出的。每个描述符都 以d e s c r i p t o r _ t a g ( 用于唯一标识d e s c r i p t o r 的类型) 和d e s c r i p t o rl e n g t h 开始。不 同的描述符用于描述不同s i 表中承载的信息。 2 5 2 业务信息( s i ) 表结构 s l 表与m p e g 2 中的p s i 表，都被分成为一个或若干个段表示，然后插入到 t s 包中。所谓的表只是概念性的，在1 r d 中无需以特定的形式重新生成。通常 所说的表实际上是子表，事实上所有具有相同t a b l ei d 的所有的子表合在一起才 可称之为表。段( s e c t i o n ) 是一种用来把在所有的m p e g 2 表和s i 表映射成t s 包的语法结构。子表就是由一系列的s e c t i o n 组成的，所有的s e c t i o n 都有相同的 t a b l ei d 和t a b l ei de x t e n s i o n 。这些业务信息的语法结构必须符合g b t1 7 9 7 5 1 2 0 0 0 定义的专用段语法结构。 1 说明 段的长度是可变的。除e l f 表外，每个表中的段限长为1 0 2 4 字节，但e l f 中的段限长4 0 9 6 字节。每一个段由以下元素的组合唯一标识： a 1 表标识符( t a b l e _ i d ) ： 表标识符标识段所属的表；一些表标识符已分别被i s o 和e t s i 定义。表标 识符的其它值可以由用户根据特定目的自行分配。 b ) 表标识符扩展( t a b l e i d e x t e n t s i o n ) ： 表标识符扩展用于标识子表； 曲段号( s e c t i o n _ n u m b e r ) ： 段号字段用于解码器将特定子表的段以原始顺序重新组合。标准建议段按顺 序传输，除非某些子表的段需要比其它的段更频繁地传输，例如出于随机存取的 考虑。段编号也适用于子表。 d ) 版本号( v e r s i o n _ n u m b e r ) ： 当业务信息所描述的传输流特征发生变化时( 例如：新事件开始，给定业务 d v b c 机顶盒软件接收系统的研究 的组成的基本流发生变化) ，应发送更新了的业务信息数据。新版本的业务信息以 传送一子表为标志，它与前子表具有相同的标识符，但版本号改为下一值。版本 号适用于一个子表的所有段。 e ) 当前后续指示符( c u r r e n tn e x ti n d i c a t o r ) ： 每一段都要标以“当前”有效或“后续”有效。它使得新的s i 版本可以在传 输流特征发生变化之前传输，让解码器能够为变化做准备。然而，一个段的下一 个版本的提前传输不是必需的，但如果被传输，它将成为该段的下一个正确版本。 2 段到传输流( t s ) 包的映射 段可直接映射到t s 包中。段可能起始予t s 包有效负载的起始处，但这并不 是必需的，因为t s 包的有效负载的第一个段的起始位置是由p o i n t e rf i e l d 字段指 定的。一个t s 包内只有一个p o i n t e r _ f i e l d 字段，其余段的起始位置均可从第一个 段及其后各段的长度中计算出来，因为语法规定一个传输码流的段之间不能有空 隙。在任一p i d 值的t s 包中，一个段必须在下个段允许开始之前结束，否则 就无法识别数据属于哪个段标题。若一个段在t s 包的末尾前结束了，但又不便 打开另一个段，则提供一种填充机制来填满剩余空间。该机制对包中剩下的每个