（通信与信息系统专业论文）数字电视广播系统中复用解复用的实现.pdf

浙江凡学硕j ：论文 摘要 m p e g 一2 作为数字视频眶缩技术和国际通用标准，在视听工业、多媒体通信、数字视 频广播以及未来的信息高速公路等领域有着广阔的前景。高清晰度电视( h d t v ) 是当今 世界上最先进的图像压缩编码和数字通信技术的结台，是第三代电视的标志。h d t v 技术 也是当今世界高技术竞争的焦点之一，掌握了这一技术就可能抢占到未米电子技术的制高 点，控制新一代电子产品的市场，抢占商机。 d v b m p e g 2 传送流复用解复削是数字电视r 播系统中的重要组成部分之一，它将 从信源编码器输出的多路节目源复用成一路传输流送入传输信道，或者从信道中包含多路 节1 3 源的一路传输流中解复用出一路节目送到解码器解码。冈此，复崩解复用的性能赢接 关系到数字广播系统传送节目的能力以及接收机图像解码的质量。 本文研究了基于m p e g 2 和d v b 标准上的传输流复用解复用的原理，探讨了传送流 复用器的实现算法，并且给出一种实现的方案。主要内容如f ： 第一章绪论首先概述了数字电视与高清晰度数字电视的发展历史和原理，并简要介绍 了d s p 的发展历程。 第二章主要讲述了数字电视系统中与节目复用相关的d v b 部分标准和m p e g 一2 部分 标准。 第三章主要介绍了d v b 标准中的s i 信息表和m p e g 2 标准中的p s i 信息表。 第四章主要介绍了数字电视复用解复用的原理，并详细阐述了复用过程中的两个关 键技术：p c r 矫正和p s i 信息重构。 第五章给出了一种基j - d s p 和f p g a 上的系统复用器的实现方案，并对方案中的硬 什结构和软件流程做了详细阐述 【关键词l数字电视，d ，m p e c r 2 ，复用，解复用，传送流，p c i t ，p s i ，s 1 ； 浙江大学 6 i 论文 a b s t r a c t m p e g 一2i sa ni n t e r n a t i o n a ls t a n d a r da b o u td i g i t a lm o t i o n p i c t u r ea n da u d i os i g n a l i z i n gf o r u s i n gi nt e l e c o m u n i c a t i o n ，b r o a d c a s t i n g ，s t o r a g em e d i aa n dc o m p u t e rf i e l de s t a b l i s h e d b y 1 s o i e c 1 】， 2 】h d t v ( h i g hd e f i n i t i o nt e l e v i s i o n ) t e c h n o l o g yi n t e g r a t e st h em o s ta d v a n c e d i m a g ec o m p r e s s i o ne n c o d i n gt e c h n o l o g ya n dt h ed i g i t a lc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , w h i c hi s r e p r e s e n t a t i v eo f t h et h i r dg e n e r a t i o nt e l e v i s i o n i th a sb e c o m e o n eo f t h ef o c u s e si nt h eh i g h - t e c h c o m p e t i t i o n s h a v i n g t h ei n i t i a t i v ei nt h i sf i e l dw i l lt a k et h el e a do f h i g ht e c h n o l o g yi nt h ef u t u r e a n dg e t g r e a tc h a n c ei nt h eg r o w i n g m a r k e t d v b m p e g - 2t r a n s p o r ts t r e a m m u l t i p l e x e r d e m u l t i p l e xt a k e s a n i m p o r t a n tr o l e i n d i g i t a l v i d e o b r o a d c a s t i n gs y s t e m i tc a n c o m b i n es e v e r a l t r a n s p o r ts t r e a m sf r o ms o u r c ee n c o d e r i n t oa s i n g l et r a n s p o r t s t r e a mt o t r a n s p o r tc h a n n e l ，o rd e m u l t i p l e xt r a s n s p o r t s t r e a mi n t oo n e p r o g r a m s o r c et os o u r c ed e c o d e r i t sp e r f o r m a n c eh a sa g r e a t i n f l u e n c eo nt h e p r o g r a m t r a n s m i s s i o n a b i l i t y o fh d t vs y s t e ma n dt h e d e c o d i n gq u a l i t y o fd e c o d e ri nh d t v r e c e i v e r m p e g - 2s y s t e mm u l i t p l e x e rs i g n a l i z e dv i d e o ，a u d i o ，h o s td a t aa n ds oo nt of i x e dl e n g t h p a c k e tt y p ef o rm a k i n gt r a n s p o r ts t r e m n t h i st h e s i si n t r o d u c et h ep r i c i p a lo ft r a n s p o r ts t r e a mm u l t i p l e x i n g d e m u l t i p l e x i n gw h i c hi s b a s e do nm p e g - 2 d v bs y s y t e ms p e c f i c a t i o n sf o rb r o a d c a s t i n g ，a n dd i s c u s st h ei m p l e m e n t a t i o n a l g o r i t h m so ft r a n s p o r ts t r e a mm u l t i p l e x e r , a n dd e s c r i b ed e s i g na n di m p l e m e m t a t i o n t h em a i n c o n t e n t so f t h i st h e s i sa r ea tag l a n c e ： c h a p t e r 1 g i v e sa b r i e fs u r v e yo np r i n c i p l ea n dd e v e l o p m e n to fd i g i t a lt vs y s t e ma n d h d t v s y s t e m ，r e s p e c t i v e l y a n di n t r o d u c e t h ed e v e l o p m e n t o f d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i n g c h a p t e r2g i v e sa no v e r v i e wo f d v ba n dm p e g 一2t r a n s m i s s i o ns t a n d a r d si nd i g i t a lv i d e o s y s t e m c h a p t e r3 d e s c r i b e sp s i ( p r o g r a ms p e c i f i ci n f o r m a t i o n ) i nt h em p e g 一2s t a n d a r da n d s l ( s e r v i c ei n f o r m a t i o n ) i nt h ed v b s t a n d a r d c h a p t e r4d i s c u s s e st h ep r i n c i p l eo fm u l t i p l e x e r r e m u l t i p l e x e r , a n d f o c u s e so nt w ok e y t e c h n o l o g i e si nt h ep r o c e s so f m u l e t i p l e x i n g d e m u l t i p l e x i n g c h a p t e r5g i v eai m p l e m e n t a t i o no fs y s t e mm u l t i p l e x e rw h i c hb a s e do nd s p a n df p g a ， a n dd e s c r i b et h eh a r d w a r es t r c t u r ea n ds o f t w a r ef l o wj nd e t a i l 【k e yw o r d s d i g i t a ln d v b , m p e g - 2 ，m u l t i p l e x d e m u l t i p l e x , t r a n s p o r ts t r e a m ，p c r , p s i ，s i ； 4 浙江人学顶 论文 第一章绪论 传统的模拟i u 视制式( n t s c ，p a l ，s e c a m ) i _ = ! _ 有四十多年的历史了，这些老一代 的电视所采用的模拟传输方式是基于当时的技术条件，今天数字传输手段以其可靠性、通 川灵活性止在逐渐取代传统的模拟通信，我们的世界止日益走向“数字化”。在这个情况f ， 作为消费类产品的电视依1 日沿用老的模拟制式就显得有些“不合时宜”了。 电视的数字化是1 9 4 8 年就提山来了，由于技术条件的制约直至八十年代才有真正的 产品。1 9 8 0 年c c l r ( 现i t u r ) 制定了演播室电视信号数字化的6 0 1 建议。此后，在电 视制作年播送中采用了箨种数字技术以提高电视信号的质量。1 9 8 2 年西德i r t 公布了在 p a l 接收机中采用数字处理的一套专用i c 以改善收看质量。目前，在电视信号的发送端、 接收端都已经大最采用了数字技术，1 i 幸的是在电视信号的传输链路中仍旧是模拟制技术， 吲其原理上的“先天不足”造成“头尾高度膨胀而中间细长”的瓶颈问题日益突出。解决 的唯一办法就是彻底改造电视制式，使之适廊数字传输。 高清晰度电视( h d t v ：h i g hd e f i n i t i o nt e l e v i s o n ) 是全球广播电视行业最引人注目的焦 点之一，它的水平分辨率高达1 1 5 2 线，垂直分辨率高达1 9 2 0 线，由于h d t v 已成为第三 代电视标准( 相对丁黑白电视机和普通彩色电视机) ，具有很人的市场潜力，对各国的政治、 经济、文化、社会生活各方面都会产生深远的影响，因而全球在科技、t 业等领域的竞争 是非常激烈的。 1 1 数字电视与高清晰度数宇电视的发展历史险7 - 2 砌 1 1 1 数字电视的发展 现行模拟电视诞生已有半个多世纪到今天电视已成为人们工作生活中不可缺少的一 部分。但由于信噪比不高，加之易受各种干扰的影响，致使不少家庭用户收看电视图像清 晰度较低，收拾效果不很理想。最早，在1 9 4 8 年就有人提出过电视和声音的数字化建设， 但由丁模拟信号数字化后码率问题，还有数字电子技术的水平等原因，使得这一_ 1 j 作多年 来迟迟无法进展。直到1 9 8 0 年代，这一议案才真正进入全面规划开发的阶段。但是，由丁 带宽和码率的压缩问题并没有根本解决，因此距实用阶段的要求相差很远。 在电视系统的数字化进程中具有突破性意义的是进入9 0 年代。1 9 9 1 年j p e g ( 联合图 片：号家组) 和m p e g ( 活动图像专家组) 的建议相继山台，这才使人们看到电视系统的全数 字化曙光。1 9 9 7 年4 月美国计算机界的儿大巨头们m i c r o s o f t 、c o m p a q 、和i n t e l 宣布人规 浙江人学硕1 ：论文 模进入数字l u 视领域，包括仃曰制作、传输、存储记录、接收等。而美国地面电视j “播是 免费的，这样可使数字电视成为发展美国国家信息基础设施的最有效和最廉价的手段之一。 冈此数字电视在美国的发展势头极为迅猛，它必将对世界各国的数字电视产生极为深刻的 影响。 数字电视往我国并不落后。作为数字电视体系中的一类业务v c d 播放机，1 9 9 4 年率 先在我国上市，1 9 9 4 年秋以来数字s d t v 技术已经在我国中央电视台和十儿个省级电视台 被州于电视信号的卫星传输。d t h 的数字电视广播业务，包括c a t v 、卫星广播、地面j 播等。 1 1 2 高清晰数字电视发展 高清晰度电视自出现以来，经历了模拟到数字的发展过程。现在，大家已达成共识： 数字制式优于模拟制式。模拟制式包括日本的m u s e 制式和欧洲的h d - m a c 制式。 美国是研究高清晰度电视最早的国家，早在七十年代就应j ；| ；j 于军事上。而民用上的高 清晰度电视的概念最早在七十年代由日本广播协会( n h k ) 提出，井于1 9 8 3 年公布了h d t v 在卫星j 1 播中采h | 的模拟信号多重弧奈取样( m u s e ：m u l t i p l es u b - n y q u i s ts a m p l i n g e n c o d i n g ) 系统，于1 9 8 4 年首次在北京演示了其非兼容的h d t v 系统。 m u s e 系统经过八十年代末的试播，丁1 9 9 1 年实现了通过卫星d b s 3 b 的正式每天八 小时广播。到目前口本仅销售了三十万台m u s e 接收机。由于m u s e 制式h d t v 信号频 带为1 6 2 m h z ，比常规电视频道宽得多，所以只能在卫星j 播中使用；另一方面h d t v 接收机价格昂贵，所以日本认为h d t v 是种豪华电视，将与常规电视并存。 欧洲研究h d t v 起始丁1 9 8 6 年的尤里卡计划( e u 9 5 ) ，研制与m a c ( m u l t i p l e x e d a n a l o g u ec o m p o n e n t ) 制的电子新闻采集标准相兼容的h d m a c 制式h d t v 。h d - m a c 与m u s e 制式的思路接近，只有少量差别和参数上的不同，扫描参数前者为1 2 5 0 行帧、 5 0 h z 、2 ：i 隔行扫描，后者为i1 2 5 行帧、6 0 h z 、2 ：1 隔行扫描。h d m a c 制式h d t v 系 统予1 9 9 2 年在巴塞罗那奥运会上作了演不。 虽然美国在军用h d t v 方面领先，但在民用方面的研究却在日本和欧洲之后。美国，。 播界最初的想法是h d t v 应和常规电视兼容，就象现在的彩色电视和黑白电视兼容一样。 虽然早在八十年代初，美国电影电视学会研究小组报告认为这种兼容做不到，但在这种兼 容思想影响下，还是提出了几种改良电视方案，但都不是彻底数字化的h d t v 方案。直到 1 9 8 8 年，美国联邦通信委员会( f c c ) 还强调a t v ( a d v a n c e dt e l e v i s i o n ，包含h d t v ) 要和常规电视兼容。 由于经过专家论证，h d t v 和常规电视的兼容做不到，f c c 于1 9 9 0 年提出了几条关 丁h d t v 的指导思想： ( 1 ) 由于兼容不可能，在h d t v 和常规电视并存时期采用同播制，即每套节日同时要 6 浙江人学硕l 论义 有常规电视车h d t v 的j 、播。 ( 2 ) 在频谱利崩上做到和现行常规电视兼容。 ( 3 ) h d t v 的地面广播从肩用现在禁川频道开始。由于禁用频道的临近频道往往是已 经柜使j j 的频道，或者本身是临近地区的使用频道，冈此h d t v 广橘的接收机心具备对付 常规【b 视干扰的能力，同时要尽量避免对现存常规电视的干扰。 在f c c 提出要求后，美国各公司即提出四种全数字化的h d t v 方案，即d i g i c i p h e r , d s c h d t v , a d t v 和c c d i g i c i p h e r ，参与统一的h d t v 制式的竞争。它们的屏幕宽高比 部是1 6 ：9 ，但扫描参数和亮度信号的每帧有效象素不同，因此总的数据率不同。这些数字 h d t v 系统均采崩以c c i t th2 6 1 建议为核心的信源压缩编码方案，而各自有一定的改进 措施。在调制方式上，除d s c h d t v 采_ = i jv s b 外，其余均采用q a m 。为对付信道中多 径干扰，四种方案均采用白适应均衡器。为提高系统的抗噪声性能，四种方案采_ h j 了不同 纠错能力的r e e d s o l o m o n 码。 为了能够在h d t v 地面广播中争得一席之地，日本改进了m u s e 制式的方案，义提 山了窄带m u s e ( n m u s e ) 方案，以适应f c c 所提出的要求。并和美国的四种h d t v 方案一起，交给f c c 领导下的a t v 电视设备咨询委员会进行测试。以期从中挑选最佳方 案作为将来h d t v 的统一制式。 测试于1 9 9 2 年l o 月完成，并丁1 9 9 3 年2 月提出报告。测试报告指出，m u s e 制的 h d t v 广播方案与另外四种全数字h d t v 相比前者无论是传输覆盖能力、图象质量、接 收门限电平还是抗干扰能力均远不如后者，冈而决定不采用。至于四种数字化的h d t v 方 案则各有所长、各有不足，离目标都差一点。1 9 9 3 年初，参加1 9 9 2 年测试的公司、厂家 组织成大联盟讨论形成一种联合的方案，在1 9 9 4 年进行了进一步的测试，最终于1 9 9 6 年 1 2 月形成了美国的h d t v 制式( g a 方案) 。 全数字的h d t v 的发展虽然只有6 年的历史，但对模拟制式的冲击十分巨大，现已完 全证明数字化的h d t v 优于模拟制式。欧溯于1 9 9 3 年宣布停i 上h d m a c 的试播，改向全 数字化h d t v 的研究。日本也承认全数字化是h d t v 的最终方向。至此，模拟h d t v 结 束了它的历史使命，对h d t v 的研究已完全转向数字化。 h d t v 数字化的另一个结果是接收机的价格可以被寻常百姓所接受。据美国人的分 析，初期价格为3 0 0 0 美元，随着生产批量的提高，可望降到1 0 0 0 美元以f 。因此美国认 为，经过一个阶段的同播时期，以后每年淘汰1 0 的常规电视机，到2 0 1 0 年左右就可以 全部过渡到h d t v 。 1 2 数字电视的概念和优点啪_ 3 7 1 数字电视，是一种全新的广播方式和电视未来的发展趋势。它是一种需要新的思路和 浙江火学顾 论文 新的商业经营模式的媒体。数字l u 视是模拟电视的继承者，今后所有的广播方式都要采取 这种方式。 柑：全球范同内，电缆、卫星和无线经营者都要转向数字领域。在美国的四家主要网络 - - a b c ，n b c ，c b s 和f o x 都已经从1 9 9 9 年1 1 月开始数字广播。到2 0 0 6 年，美国的联邦通 讯委员会( f c c ) 要求不再发送模拟电视信号。在欧洲，法国、爱尔兰、两班牙、德国、 荷兰和英国的广播界以在1 9 9 9 年启动数字化技术。在中国，深圳已经启动了数字电视的无 线广播。许多、i p 界的分析家预测数字电视的传输将会是改变全球数千万家庭生活方式的革 命而不仅仅只是一次进化。 对丁消费者，数字时代将通过电影质量的图片、c d 音质的声音、成千上万的频道、可 以改变的镜头角度和令人激动的新娱乐服务来提高他们的观赏经历。只有在很小的范围内 选择频道的时代一去不复返。电视将会变得更有趣、更有用，同时更简单、更友善。 数字电视拥有许多实在的优点和性能特点： 1 图象质量高数字电视采用二进制纠错编码技术，对可能出现的误码具有纠错能力， 和模拟制电视相比，几乎不产生图像失真。电视h j 户的图象伴音质量完全取决于发送 端编码器的质量水平。即使偶尔出现了极个别的错码，在接收端尚可采用“误码掩蔽” 技术，使图象的损坏降低到不易被察觉的程度。 2 抗干扰力强模拟电视信号在传输过程，特别是地面广播情况f 受外界干扰严重，因此 图象质量因时、因地变化较大，效果总是不能令人满意。数字信号在传输中也会受干 扰，但由于其基本信号只有高、低两种电平，即使做长距离传输或是多代复制，波形 出现了较大失真，只需通过均衡和再生，仍可无失真地重现原来的信号波形，图象质 量不会因此而下降。 3 便丁- 数据操作数字信号容易存储和读取，且无积累误差，便于应用各种算法模型进行 不同要求的压缩编码，这点模拟信号是无法与之相比的。 4 频谱资源利h ；| 率高经数码压缩编码后的每套数字电视节目所占有频带宽度较窄，约为 o s o 7 5 m h z ，在现在的一套模拟p a l 制电视节目所占用的8 m h z 带宽内，无论是采 川o f d m 3 2 q a m 还是8 - v s l 3 的调制技术，均可向用户播送4 6 套分辨率达4 0 0 线 的专业级数字电视节目。 5 互操作性好视频压缩方式中，m p e g 2 标准是一种工具箱式国际标准，这给用户提供 了极为友好的操作环境 6 设各利用率高、发射功率低数字设备同模拟设备相比较，在调整方便、运行可靠性、 稳定性、平均故障率等诸方面都有极明显的优势。 7 适丁特殊专业的应用由于数字电视容易实施加密解密、加扰，解扰等各种技术，便丁 在军事领域、保密系统以及收费电视等特殊业务场合应用。 浙汀大学硕l 论文 1 3 数字电视系统的构造原理瞳7 - 2 8 。删 全数字电视系统是从信源编码、信道编码到传输、接收、解码的全过程中均采用数字 化技术。f 图显示了一个标准的数字广橘系统本地单元的摹本构造原理。 图l数字广播系统基本构造原理框幽 数字t v 的运行者从各种不同的来源，比如本地电视、有线电视和卫星电视等，获得 节目内容。 1 ) 压缩和编码组件( c o m p r e s s i o n a n d e n c o d i n g ) 数字电视广播系统的中枢是压缩系统，其任务是通过对节目源进行压缩，使内容信息 的存储容每尽可能小，从而能使用少量的带宽向用户传递高质量的视频和音频。 一个压缩系统包括编码器和多路复用器。编码器用米对视频、音频和数据通道进行数 字化、压缩和编码；信号被编码和压缩后，产生的m p e g 2 流被送到多路复用器，在此从 不同编码器来的输出和安全性、节目信息及其他数据被合并到同一个数字流。 2 )调制( m o d u l a t i o n ) 使用的调制技术依赖于运营条件和网络结构。三种主要被采用的的数字调制技术是： q a m ：对于电缆运营商，q a m 是首选的调制方式，可达4 0 m b i t s s e c 的 传输速率。 q p s k ：常用于卫星环境或者有线电视系统的反向信道( r e t u mp a t h ) 。 q p s k 对于电磁噪声比q a m 有更强的抵抗力，可以提高网络的鲁棒性， 传输率约为1 0 m b i t s s e c c o f d m ：_ f ：j 丁：建筑密集区，欧洲基于地面广播主要采用该调制方案。 渐7 i ：人学硕t 论文 3 ) 条什访问系统( c o n d i t i o n a la c c e s s ) c a 系统的主要口的是控制用户对有偿数字t v 的访问，办证运营者的商业利益，c a 系统为网络运营商提供了对刚户脱看内容和时间的控制。c a 可以被看作一个允许1 _ j 户访 问数字服务的虚拟网关。 对特定服务的访问限定通过加密技术米实现，将信号变成不可读的格式来保护数字服 务。在川户的接收端，用数字机顶盒进行解密。机顶盒结合了接收和解码被加密信号的硬 竹和软什系统。加密一解密芯片，负责具体的c a 算法；安全处理器包含解密不同数字服 务所需的密钥。_ j 户强能取得相关授权才能解码和访问特定的数字服务。一般的，运营商 对j 户的授权以机顶盒的智能仁的形势实现。 除r 加密数字服务，c a 系统还与用户管理系统( s m n ) 连接，协同j 一作。知名的c a 系 统有p h i l i p s 的c r y p t o w o r k s ，法国电信的v i a c c e s s ，c a n a l + 的m e d i a g u a r d 等。 4 )用户管理系统( s u s c r i b e rm a n a g e m e n ts y s t e m ) ： s m s 系统处理用户数据库，并且向用户授权系统s a s 发送请求，其典型功能为： 机顶龠雨i 智能卡目录管理； 州户跟踪； 记帐和审核； 帐单准备利格式化等。 h j 户授权系统( s y u s c r u b e r a u t h o r i z a t i o ns y s t e m ) ：s a s 将从s m s 送来的请求转化成 e m m 这些授权信息是由数字多路复用器发送到机顶盒的智能# 系统的。 1 4 数字广播系统中三大标准及比较。”1 众所周知，现行模拟电视有三种制式( p a l 、n t s c 、s e c a m ) 目前数字电视尚无统 一的国际标准，而美国、欧洲和日本各自形成了3 种不同的数字电视标准。美国的标准是 a t s c ( 先进电视制式委员会) ；欧洲的标准是d v b ( 数字视频广播) ；日本的标准是i s d b ( 综 合业务数字广播) 。 1 4 1a t s c 标准 a t s c 数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面，最高层为图像 层，确定图像的形式，包括象素陈列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层，采用m p e g - 2 压缩标准。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包种，采用m p e g 一2 压缩 标准。最后足传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统对于地面 广播系统，采用z e n i t h 公司开发的8 - v s b 传输模式，在6 删z 地面广播频道上可实现1 9 3 m b s 的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统高数据率的1 6 一v s b 传输模式，可在6 n t z 0 浙江人学硕j ：论文 有线l b 视信道中实现3 8 6 m b s 的传输速率。 最高层 第二层 第二层 最低层 图像层 图像匝缩层 系统复j h 层 传输层 图2a t s c 层结构 f 面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配 置，如h d t v 或s d t v ；还确定a t s c 标准支持的具体图像格式，共有1 8 种( h d t v6 种、s d t v l 2 种) ， 其中1 4 种采州逐行扫描方式。 ( 1 ) h d t v ，1 9 2 0 像素( h ) 1 0 8 0 像素( v ) ，宽高比1 6 ：9 ，帧频6 0 h z 隔行扫描制，帧频3 0 h z 逐行扫描制，帧频2 4 h z 逐行扫描制； ( 2 ) l i d t v ，1 2 8 0 像素( h ) 7 2 0 像素( v ) ，宽高l l l 6 ：9 ，帧频6 0 h z 隔行扫描制，帧频3 0 h z 逐行扫描制，帧频2 4 h z 逐行扫描制； ( 3 ) s d t y ，7 0 4 像素( h ) 4 8 0 像素( v ) ，宽高l l l 6 ：9 或4 ：3 ，帧频6 0 h z 隔行扫描制，帧 频6 0 h z 逐行扫描制，帧频3 0 h z 逐行扫描制，帧频2 4 h z 逐行扫描制； ( 4 ) s d t v ，6 4 0 像素( h ) 4 8 0 像素( v ) ，宽高比4 ：3 ，帧频6 0 h z 隔行扫描制，帧频6 0 h z 逐行扫描制，帧频3 0 h z 逐行扫描制，帧频2 4 h z 逐行扫描制； h d t v 除1 种之外，图像格式都采用逐行扫描，冈为1 9 2 0 1 0 8 0 格式不适合在6 衄z 信道内 以6 0 , p 贞s 进行运行扫描，故以隔行扫描代之。s d t v 的6 4 0 x 4 8 0 图像格式与计算机的v g a 格式 相同，保证了与计算机的适用性。在所有1 2 种s d t v 格式中，有9 种采用逐行扫描，保留3 种为 隔行扫描方式以适应现有的视频系统。 尽管a t s cd t v 标准包含1 6 一v s b 传输模式，但美国有线电视业实际上是采用相近但不相同 的标准，冈为其在a t s cd t v 标准被f c c 通过之前已在有线电视数字化方面投入了大量的资金。 作为a t s c 的重要成员，有线电视通信工程协会已采纳数字有线电视系统标准，此标准协调了 美国有线电视业现行标准 n a t s cd t v 标准。另外，有线电视标准包括反映现行标准的一级图 像格式、a 1 、s cs d t v 图像格式，并设定了一套可供有线电视业用于后兼容电视上的二级图像 格式。二级图像格式与a t s cd t v 格式相同，包括h d t v 和s d t v 。另外，a t s c 还开发并通过= 广可 为采心5 0 1 i z 帧频的国家使用的另行标准。t t d t v 格式的象素阵列相同，但帧频为2 5 h z l l s o h z ； s d t v 格式的垂直分辨率为5 7 6 行，水平分辨率则不同；也包含3 5 2 2 8 8 格式，适应必要的窗 口设置。 浙江大学硕1 沦文 1 4 2d v b 标准 d v b 传输系统涉及卫星、有线电视、地而、s m a t v 、d s 等所有传输媒体。它们对麻的d v b 标准为：d v bs 、d v bc 、d v bt 、d v b s m a t v 、d v bm s 1 1 d v b m c 。 ( 1 ) d v bs ( e t s3 0 0 4 2 1 ) 一一数字卫晕直播系统标准 该标准以卫星作为传输介质，通过卫星转发的压缩数字信号，经过卫星接收机后由卫星 机顶盒处理，输出现有模拟电视机可以接收的信号。这种传输具有覆盖而广、节目容耸大等 特点。数据流的调制采用四相相移键控调制( q p s k ) 方式，工作频率为1 1 1 2 g h z 。在使用 m p e g 一2 m p m l 格式时，用户端若达到c c i r6 0 1 演播室质量，码率为9 m b s ；达到p a l 质量， 码率为5 m b s 。一个5 4 m h z 转发器传送速率町达6 8 m b s ，可用于多套节目的复用。d v bs 标准几乎为所有的甲星广播数字电视系统所采用。我国也选用了d v b s 标准。 ( 2 ) d v b c ( e t s 3 0 0 4 2 9 ) 一数字有线厂+ 播电视系统标准 该标准以有线电视网作为传输介质，应用范围广。它具有1 6 、3 2 、6 4 q a m ( 止交调幅) 三 种调制方式一l 一作频率在i o g h z 以下。采用6 4 q a m 时，一个p a l 通道的传送码率为4 1 ，3 4 m b s ， 可川丁多套节目的复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号，在终端需要电缆机顶盒。 ( 3 ) d v b t ( e t s3 0 0 7 4 4 ) 数字地面广播系统标准 该标准是最复杂的d v b 传输系统。地面数字电视发射的传输容量，理论上与有线电视系 统相当，本地区覆盖好。采用编码正交频分复用( c o f d m ) 调制方式，在8 m h z 带宽内能传送4 套电视节目，传输质量高；但其接收费用高，频道也较少。 ( 4 ) d v b s m a t v ( e t 83 0 0 4 7 3 ) 一数字s m a t v ) “播系统标准 它是在d v b s n d v b c 基础上制定的。 ( 5 ) d v b m s ( e t s3 0 0 7 4 8 ) 一高于l o g h z 的数字广播m i d s 分配系统标准。 m m d s 是采用调幅微波向多点传送，分配多频道电视节目的系统。该标准基于d v b s ，使 携带大量节目的微波信号直接入户。用d v b s 接收机配上一个m m d 8 频率变换器，就可接收 d v b _ _ m s 信号。 ( 6 ) d v b m c ( e t s3 0 0 7 4 9 ) 一低t - i o g h z 的数字r 播i i n d s 分配系统标准。 它基于d v b c 使携带大量节目的微波信号直接入户。用d v b c 接收机配上一个m m d s 频率 变换器，就可接收d v b m c 信号。 d v b 数字“播系统除传送普通的视频、音频信号外，还可传送接收i r i ) 调谐、节日指南及 蚓文、字幕、图标等信息。适用于此类基带附加信息系统的d v b 标准包括：d v b s i 、d v b t x t , f h d v b s u b 。 ( 1 ) d v b s i ( e t s3 0 0 4 6 8 ) 一数字广播业务信息系统标准 该标准用于i r d 自行设置，井为用户提供广播业务指南。d v b s i 由一系列表和描述符构 成，它们给出有关d v b 业务或节目的所有参数。 2 浙江人学硕： 二论文 ( 2 ) d v b t x t ( e 1 、s3 0 0 4 7 2 ) 数字图文j “播系统标准 该标准刚于嘲定格式图文电视的传送。 ( 3 ) d v b s u b ( e t 83 0 0 7 4 3 ) 数字广播字幕系统标准 该标准川于字幕及图标( 台标等) 的传送。 d v b 数字j 播系统能根据需要，提供交互业务服务。构成交互业务系统的要素包括：与 其它相关团际标准兼容的交互业务网络独立协议、传送交互服务过程命令与控制信号的同传 信道等。对麻的d v b 标准有：d v b n i p 、d v b r c c 乘 d v br c t 。 另外住d v b 数字广播系统中，有些业务传送的是加扰的条什接收信息。条件接收的通h 接口，使i r d ( 综合解码接收机) 能够解扰采用通i ； j 加扰算法的加扰信息。条什接收是付费 l b 视广播的基本部分，对数字电视运行的成功发展至关重要。d v b 数字广播系统与其它电信 网络( 例如p d h 、s d h 、a t m 等) 连接，扩展了d v b 技术的应用范围，可实现d v b 向电信网络的过 渡。此外，还有用丁连接专业设备及i r d 的接口。关于这些接口的d v b 标准包括：d v b c i 、 d v b - p 、d v b s d h 、d v b a t m 、d v b p t ： i i d v b i r d i 。 i 4 3i s d b 标准 日本是世界上最早研制高清晰度电视的国家。由于模拟甫u h d t v 是以人幅度提高传输带宽 ( 每节目达3 0 m l l z ) 为代价的，因此在1 9 8 3 年5 月召开的国际无线电咨询委员会 c c i r 第1 6 次会 议上，欧共体代表就以上述缺点为由，强烈反对通过以日本为主起草拟订的h d t v 演播室标准 草案。但是已在模拟带) j h d t v 上投入1 0 多亿美元的日本自然不甘心轻易退出。1 9 8 4 年，日本又 推出了带宽为8 1 删z 的m u 5 e 制h d t v ，并迅速开发了m u s e n t s c 转换器。当美国率先提出全数 字化电视时，尽管日本也意识到数字电视的优越性，但是为了不使研究成果付诸东流，日本 作出决定：不惜代价人量生产m u s e $ ! | 电视机，以降低价格，扩大市场。造成既成事实。然而， l h 视的数字化已是人势所趋，为兔于被孤立于世界电视市场之外，日本邮电部不得不于1 9 9 7 年宣布支持数字电视技术标难，随屙推出了i s d b t ( t 表示地面) 数字电视地面传播标准。 图3i s d b 幕本结构 浙江人学硕j 一论文 i s d b 是日本的d i b e g ( 数字广播专家组) 制定的数字广播系统标准，它利圳一种标准化 的复州方案，在一个普通的传输信道上可发送各种不同的信号，同时可以通过各种不同的传 输信道发送复i l i j 信号。i s d b 具有柔韧性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多 ：宵日的电视和其它数据、i p 务。i s d b 基本结构如上图所示。 1 4 4d v b 与a t s c 的比较 欧秽h d v b 标准平l i 美国a t s c 数字电视标准的区别如f ： ( 1 ) 方形像素：在a t s c 标准中采纳了方形像素( s q u a r ep i c t u r ee l e m e n t s ) ，因为它们更 适合于计算机；而d v b 标准晟初没有采纳，最近采纳了。此外，范围广泛的视频图像格式也 被d v b 采纳，而h t s c 对此则不作强制性规定。 ( 2 ) 系统层和视频编码：d v b h a t s c 标准都采纳m p e g 一2 标准的系统层和视频编码，但是， 由丁m p e g 一2 标准爿未对视频算法作详细规定，因而实施方案可以不同，与两个标准都无关。 ( 3 ) 音频编码：d v b 标准采纳t m p e g 一2 的音频压缩算法；而a t s c 标准则采纳了a c 一3 的音频 压缩算法。 ( 4 ) 信道编码：两者的扰码器( r a d o m i z e r s ) 采用不同的多项式；两者的里德一所罗门前 向纠错( f e c ) 编码采用不同的冗余度，d v b 标准用1 6 b ，而a t s c 标准用2 0 b ：两者的交织过程 ( i n t e r l 。e a r i n g ) 不同；在d v b 标准中网格编码( t r e l l i xc o d i n g ) 有可选的不同速率，而在a t s c 标准中地面广播采用固定的2 3 速率的网格编码，有线电视则不需采用网格编码。 ( 5 ) 调制技术：卫星广播系统中d v b 标准采用o p s k ，而a t s c 标准不涉及卫星广播。有线电 视系统中d v b 标准采用任选的1 6 3 2 6 4 q a m ，而a t s c 标准采用1 6 - v s b ，两者完全不同。地面 广播系统中d v b 标准采用具有q p s k ，1 6 q a m 或6 4 q t 的c o f d m ( 2 k 个或8 k 个载波) ，而h w s c 标准采 _ l f 8 一v s b 。 1 ，5 1d s p 发展历程 1 5d s p 简介3 喵1 d s p 发展历程大致分为三个阶段：7 0 年代理论先行，8 0 年代产品普及，9 0 年代突飞 猛进。 七卜年代：一在d s p 出现之前数字信号处理只能依靠m p u ( 微处理器) 来完成。 但m p u 较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，直到7 0 年代，有人才提出了 d s p 的理论和算法基础。那时的d s p 仅仅停留在教科书上，即便是研制山来的d s p 系统 也是由分立元什组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。 八十年代：一一随着大规模集成电路技术的发展，1 9 8 2 年世界上诞生了首枚d s p 芯 4 浙江人学硕t 1 论文 片。这种d s p 器件采用微米一艺n m o s 技术制作，虽功耗和尺寸稍人，但运算速度却比m p u 快了儿十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应h | 。d s p 芯片的问世是个罩科 碑，它标志着d s p 应用系统由人型系统向小型化迈进了一_ 人步。至8 0 年代中期，随着c m o s 技术的进步与发展，第二代基于c m o st 艺的d s p 芯片麻运而生，其存储容草平运算速度都 得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。8 0 年代后期，第三代d s p 芯 片阎世，运算速度进一步提高，其应崩丁范围逐步扩人到避信、计算机领域。 九十年代：一一9 0 年代d s p 发展最快，相继出现了第四代和第五代d s p 器件。现在 的d s p 属t 第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将d s p 芯核及外围元件综合 集成在单一芯片上。这种集成度