（通信与信息系统专业论文）数字电视业务信息和电子节目指南系统研究.pdf

中文摘要 数字电视和模拟相比较，在技术上有诸多优势。它采用先进的数字音视频压 缩技术，如d c t 变换编码、运动估值和哈夫曼熵编码等，对音视频数据进行高效 压缩，并采用先进的调制技术以确保传输质量，使利用有限的带宽传输高质量的 信息成为可能。同时数字电视提供浏览网页、n o v d ( n e a rv i d e o0 nd e m a n d ) 、 电子邮件、数据下载、购物、教育等多种增值业务。数字电视的诸多优点就意味 着它将成为j 1 一播电视发展的趋势。 作为数字电视服务特色之一的电子节目指南e p g ( e l e c t r o n i cp r o g r a mg u i l d ) 系统尽管已经不是一个新名词，但是对于e p g 系统的研究和技术上的实现仍然 是数字电视领域的一个热点。业务信息是构成电子节目指南所必须的数据，在数 字电视发送端在节目播出前将符合相关标准定义的业务信息表以段的形式插入 到t s 包净荷，与音频、视频和其它数据流进行系统层复用构成数字电视广播业 务码流，并通过数字电视广播信道传送给终端用户。本文对d v b s i 和数字视频 广播中文业务信息规范以及业务信息在数字视频广播e p g 系统中的应用进行了 研究分析，并在此基础上设计了e p g 发送系统软件，完成了s i 数据库设计、e p g 信息编辑和打包发送。 在数字电视接收端，为了在s t i 5 5 1 8 平台上扩展e p g 功能，本文阐述了8 t 2 0 嵌入式操作系统、s t i 5 5 1 8 芯片和应用程序模块。并在s t i 5 5 1 8 平台上加入了e p g 解码模块和e p g 数据库模块。 关键字：数字电视、m p e g 一2 、业务信息、电子节目指南、机顶盒 a b s t r a c t d i g i t a lt e l e v i s i o nl e a d sar e v o l u t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yb e c a u s eo fi t s d i s t i n c ta d v a n t a g e s i te m p l o y sa d v a n c e dh i 出c a p a c i t ya u d i oa n dv i d e ot e c h n o l o g y s u c ha sd c tt r a n s f o r m a t i o n ，m o t i o ne s t i m a t i o na n dh u f f m a nc o d i n g ，w h i c ha l s o p r o m i s eh i g h - q u a l i t ya u d i oa n dv i d e os i g n a l s a d v a n c e dm o d u l a t i o nt e c h n o l o g y i s a p p l i e dt od t v t r a n s m i s s i o ns y s t e ms ot h a tt r a n s m i t t i n gh i g h q u a l i t ys i g n a lb yu s i n g l i m i t e db a n d w i d t hb e c o m ep o s s i b l e d t va l s ob r i n g sn e ws e r v i c e ss u c ha ss u r f i n go n t h ei n t e r n e t ，n o v d ，e m a i la n de b n s i n e s s a l t h o u g l le p g i sn o ta n ym o r e n o v e l t y t h e r ea r es t i l ld i f f e r e n tc o n c e p t sa b o u t a p p l i c a t i o n sa n dt e c h n i c a li m p l e m e n t a t i o no fe p g a n di ts t i l lb ec o n s i d e r e da so n eo f t h eh o ts p o t si nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f d t v s e r v i c ei n f o r m a t i o np r o v i d e s e s s e n t i a ld a t af o re p gt h e ya r ei n s e r t e di n t ot h et r a n s p o r ts t r e a ma ss e c t i o n sa n d t r a n s m i t t e dt ot h eu s e r sb yd t vt r a n s m i t t i n gc h a n n e l s i nt h i st h e s i s ，w ea n a l y s e s e r v i c ei n f o r m a t i o na n di t sa p p l i c a t i o ni ne p gs y s t e m w ea l s od e s i g ne p g d a t a b a s e a n dg u i ( g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e ) b yw h i c ht h eu s e r sc a ne d i ta n di m p l e m e n t e n c a p s u l a t i o no f s id a t a w eu s es t i 5 518a ss t b ( s e tt o pb o x ) s o l u t i o n st oe n h a n c ee p gf u n c t i o n s f i r s t ， w eh l t r o d u c e t h e h a r d w a r e a n ds o f t w a r es t r u c t u r eo f s t i 5 5 1 8 a n dg i v ea b r i e f i n t r o d u c t i o no fs t 2 0 t h e nw ee l a b o r a t eh o wt od e m u l t i p l e xt h es id a t aa n dd e s i g na b i d i r e c t i o nc h a i n e d l i s tt oo r g a n i z et h ed a t ao f e p c i k e yw o r d s ：d t v ，m p e g 一2 ，s i ，e p gs t b 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的i 司志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者繇a 遗签字慨矽r 年五月1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨生盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨洼基堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制于段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：孤绉 导师签名9 上事 、l 签字日期： 衙z 月2 j 日 签字日期：上。龟、年乙月己f 日 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 数字电视现状及今后发展趋势 数字电视以其高清晰的图像质量、海量化的信息、更宽阔的业务范围和人性 化的服务成为电视产业的必然发展方向，它正引导着传媒业的一场技术创新革 命。数字电视是一个从节目录制、编辑、发射、传输到信号接收、处理显示完全 数字化的电视系统。它采用先进的数字音视频压缩技术，如d c t 变换编码、运动 估值和哈夫曼熵编码等，对音视频数据进行高效压缩，并采用先进的调制技术以 确保传输质量，使利用有限带宽传输高质量的信息成为可能。同时数字电视提供 浏览网页、n o v d ( n e a rv i d e oo nd e m a n d ) 、电子邮件、数据下载、购物、教育 等多种增值业务，使数字电视具备强大的市场潜力和光明的前景。 1 1 1 数字电视系列标准和各国发展现状 最早有关数字电视的研究可以追溯到上个世纪六十年代，主要侧重于模拟电 视信号数字化后进行远距离传输、音视频压缩编码方法和电视演播中- t l , 的数字 化，包括数字化终端和p c m 编码标准的确定。随着电子技术和计算机技术的飞速 发展，各个国家也竞相开展数字电视的研究工作，2 0 世纪8 0 年代是数字电视发 展的兴旺时期，有关理论和技术趋于成熟并不断深化。人们对数字压缩算法和系 统复用基本框架达成了共识，并指定了一系列标准。其中包括1 9 9 0 年7 月i t u t 通过的h 2 6 1 建议，j p e g 在1 9 9 1 年3 月通过的3 1 0 9 1 8 标准，还有m p e g 随后相 继指定的一系列m p e g 标准。其中m p e g2 的视频标准适用于s d t v 、h d t v 及i t v 中，故各国均采用它作为视频信源数据码率压缩和系统复用标准。除了视频数据 压缩标准外，数字电视的关键技术还包括音频信号信源编码、数字广播系统信道 编码和调制方式以及数字电视频率资源分配。音频压缩编码主要的规范包括： a c 一3 杜比音频编码、m p e g 一2 音频层、a a c 音频标准、c s 一5 1 、d t s 和t t l x 。d t v 广播调制方式利信道编码规定了经信源编码和系统复用后再向卫星、地面和有线 电视等传输媒体发送前，为了将数字信号转换成适合信道特性的波形和确保传输 天津大学硕士学何论i第一章绪论 第一章绪论 1 1 数字电视现状及今后发展趋势 数字电视以其高清晰的图像质量、海量化的信息、更宽阔的业务范围和人性 化的服务成为电视产q k 的必然发展方向，它正引导着传媒业的一场技术创新革 命。数字电视是一个从节目录制、编辑、发射、传输到信号接收、处理显示完全 数字化的电视系统。它采用先进的数字音视频压缩技术，如d c t 变换编码、运动 估值和哈夫曼熵编码等，对音视频数据进行高效压缩，并采用先进的调制技术以 确保传输质量，使利用有限带宽传输高质量的信息成为可能。同时数字电视提供 浏览嘲负、n o v d ( n e a rv i d e oo nd e m a n d ) 、电子邮件、数据下载、购物、教育 等多种增值业务，使数字电视具备强大的市场潜力和光明的前景。 1 1 1 数宇电视系列标准和各国发展现状 最早有关数字电视的研究可以追溯到上个世纪六十年代，土要侧重于模拟电 视信号数字化后进行远距离传输、音视频压缩编码方；杰和电视滨援中心的数字 化，包括数字化终端和p c m 编码标准的确定。随着电子技术和计算机技术的飞速 发展，各个国家也竞相开展数字电视的研究工作，2 0 世纪8 0 年代是数字电视发 屉的兴旺时期，有关理沦和技术趋于成熟并不断深化。人们对数字压缩算法和系 统复用基本框架达成了共识，并指定了系列标准。其中包括1 9 9 0 年7 月i t u t 通过的h 2 6 1 建议，j p e g 在1 9 9 1 年3 月通过的3 1 0 9 1 8 标准，还有m p e g 随后相 继指定的一系列m p e g 标准。其中k l p e g2 的视频标准适用于s d t v 、l i d 、v 及i t v 巾，故各国均采肘岂作为视频信源数据码率压缩和系统复用标准。除了视频数据 压缩标准外，数字电视的关键技术还包括音频信号信源编码、数字广播系统信道 编码和调制方式以及数字电视频率资源分配。音频压缩编码主要的规范包括： a c 一3 杜比音频编码、m p e ( ；一2 音频层、a a c 音频标准、c s - 5 1 、d t s 和t h x ，d t v 广播调制方式和信道编码规定了经信源编码和系统复用后再向卫星、地而和有线 电视等传输媒体发送前，为了将数字信号转换成适合信道特性的波形和确保传输 电j ! | i l 等传输媒体发送前，为了将数字信号转换成适合信道特性的波形和确保传输 天津大学硕士学位论文第一章绪论 质量所要进行的处理。目前，国际上比较成熟并且已经应用或即将应用的数字电 视标准主要分为三大类： 美国的a t s c 标准( a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e m sc o n m i t t e e ) 1 9 9 3 年美国七家公司组成了大联盟( g a ) ，目标是制订美国高清电视地面标 准。1 9 9 5 年9 月，高级电视系统委员会( f c c ) 通过了“a t s c 数字电视标准”， 其关键技术为：视频压缩标准采用m p e g 一2 ；音频采用d o l b ya c3 ；数字电视系 统部分采用m p e g2 系统层标准，强调将一个或更多的音视频或其他基本数据流 合成为单个或多个数据流，以适应于存储和传输；信道编码和调制标准：美国首 先考虑地面广播信道，采用8 - v s b 和1 6 v s b 残留边带数字调制方式，信道编码用 r s 码，为了提高抗干扰能力，还采用格状编码t c m 、数据随机化和交织等措施。 美国于1 9 9 7 年4 月颁布了实施数字电视地面广播时间表及电视频道分配方 案，到2 0 0 1 年9 月数字电视用户己达到1 3 7 0 万。根据美国全国广播结构协会 ( n a b ) 的统计，到2 0 0 2 年2 月，在美国8 4 个地面电视广播城市和地区，已有 2 4 4 个数字电视台正式播出，d t v 覆盖率达到7 5 。并且根据美国指定的时间表， 在2 0 0 6 年模拟电视在全美将全面停播。 日本i s d b 标准( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a lb r o a d c a s t i n g ) 白1 9 8 5 年，日本的“综合业务数字广播( 1 s d b ) ”的研究项目就一直进行， 并于1 9 9 3 年9 月出台相关标准，其关键技术为：音视频压缩编码和系统复用均 采用m p e g 一2 ，传输信道以卫星传输为主。1 3 本于1 9 9 6 开始卫星数字电视广播， 到2 0 0 3 年卫星d t v 用户达到7 1 7 万。并且计划到2 0 0 5 年有线电视全部采用光纤， 到2 0 1 0 年完成所有有线网的数字化改造。对于地面数字电视的广播，日本计划 最晚在2 0 0 6 年前完成全国覆盖，到2 0 1 1 年关闭模拟电视。 欧洲的d v b 标准( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ) 数字电视广播项目成立于1 9 9 5 年，由欧洲1 5 0 多个组织组成，并成立了d v b 联盟。d v b 联盟是。一个由3 0 多个国家的2 3 0 多个成员组成的国际机构，该机构 的首要目标是在全球范围内发展和推广数字电视广播标准。d v b 联盟共同制定了 数字电视的d v b 标准，提出了三种传输方式，包括d v b s ( s a t e l l i t e ) 、 d v bt ( t e r r e s t r i a l ) 和d v b c ( c a b l e ) 。d v b 标准规定数字电视系统使用m p e g 一2 压缩方法和系统复用方法，声音标准可以采用m u s i c a m 立体卢、m u s i c a m 环绕立 体声和d o l b ya c 一3 。信道编码采用r s 码，在地面广播时采用的数字调制方式为 o f d m 和t c m 级联方式。卫星广播采用q p s k ，有线广播采用q a m 。 1 9 9 6 年4 月法国开始第一个欧洲商业数字电视广播，之后欧洲数字电视市 场无论从订户数量还是产值都有相当高的增长率，到1 9 9 9 年，欧洲数字电视有 了快速的发展。在欧盟国家中，除了比利时和卢森堡外其余1 3 个国家都有卫星 天津大学硕十学位论文第一章绪论 数字电视广播，并且达到每年新增1 0 0 个数字电视频道。电子节目指南( e p g ) 、 电子商务、浏览网页和电子邮件等都得到了广泛的应用。根据最近英国的全面普 及数字电视时间表，最早可能从2 0 0 6 年开始，计划在2 0 1 0 年停止模拟地面电视 广播。 1 1 2 数字电视在我国的发展 面对如此迅速的发展局势，为了能赶上世界数字电视技术发展的步伐，我国 早在2 0 世纪8 0 年代就开始了对数字电视技术的研究。1 9 8 9 年，原国家科委组 织了h d t v 科学研究。1 9 9 6 年4 月，h d t v 功能样机系统总体实施方案得到批准。 1 9 9 9 年国庆，我国建国5 0 周年之际，对天安门广场的庆典进行了现场直播，获 得了成功。这次首播使用的制式为d v bt 和a t s c 两种，通过试播考察他们的性 能指标，为最后确定我国数字电视制式提供一手资料。根据最新资料的报道，有 线电视数字化的配套政策已经陆续出台，数字广播电视直播卫星正在加紧研制， 国家地面数字电视标准也在加紧制定中。我国广播电视总局将引入竞争机制，并 且本羲适度开放的原则，加大产业开发政策支持力度。目前，7 9 套数字付费频 道、1 4 套数字广播节目已经批复。根据2 0 0 4 年6 月1 2 号广电总局发布的中 国有线电视向数字化过渡时间表，我国将首先开展卫星广播，预计在2 0 0 6 年开 展数字卫星直播业务平台；2 0 0 3 年到2 0 0 6 年大力推进有线数字电视，完善节目 平台、传输平台、播出平台、监管平台四大平台，建立起全国有线数字电视新体 系；加快地面数字电视标准的制订，估计到2 0 0 6 年全国使用，2 0 0 8 年大面积推 广移动数字电视业务和高清电视业务；预计2 0 1 5 年停止模拟电视播出，实现数 字广播电视的全国覆盖。 1 1 3 数字电视及数字视频技术的未来发展 随着各国对数字电视研究的不断跟进，相关标准政策的相继出台以及数字电 视市场的巨大潜力，数字电视已经逐步走进我们的生活。数字电视作为一个开放 的体系，随着微电子技术、通信技术、数字信号处理技术和计算机以及网络技术 的不断发展而日臻完善成熟，新技术新业务层出不穷。在过去的一年中，技术就 出现了新进展。a t s c 颁布了使广播业者又更大灵活性的增强版本标准。数字电 视的未来是交互，为此a t s c 颁布d a s e 标准推动交互；d v b 也有了m h p ，实现网 络数字电视。d a s e 是一种交互电视软件环境，未来应用前景非常看好。而d v b m h p 也定义了一整套音视频压缩编码、传输协议和中间件标准以支持增强型数字广 播、交互电视和互联网的接入。 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 1 2 论文主要工作内容 本论文完成了e p g 业务信息发送系统软件模块设计和接收系统部分e l g 功能的扩展，主要包括以下几个部分的内容： m p e g 一2 系统层分析、d v b s i 和数字视频广播中文业务信息规范 以及业务信息在数字视频广播e p g 系统中的应用研究分析； 电子节目指南业务信息发送系统设计 一业务信息数据库的设计和s i 信息的编辑更新； 一e p g 业务信息打包发送； s t 2 0 嵌入式操作系统、s t i 5 5 1 8 芯片和应用程序软件包研究； 基于s t i 5 5 1 8 平台e p g 功能扩展，包括s i 信息的提取和e p g 数据 组织。 4 天津大学硕+ 学位论文 第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 2 ，1e p g 系统简介 2 1 1e p g 在数字电视中的角色 根据欧洲广播联盟e b u ( e u r o p e a nb r o a d c a s t i n gu n i o n ) 和欧洲电信标准协 会e t s i ( e u r o p e a nt e l e c o m m n i c a t i o ns t a n d a r di n s t i t u t e ) 在e t s3 0 0 7 0 7 中给出的定义，电子：霄目指南e p g ( e l e c t r o n i op r o g r a mg u i l d ) 是“为数字电 视导航所用传送电子数据的协议( p r o t o c o lf o rt v g u i l du s i n ge l e c t r o n i cd a t a t r a n s m i s s i o n ) ”。更进一步地讲，数字电视提供给观众数百频道、丰富的电视节 目和品种繁多的增值服务，所以关键的因素是怎样高效地组织这些大量的数据， 这是通过电子节目指南系统来实现的。理想的e p g 就是哪怕对于一般人来说也应 该简单易用，而且功能强大，它帮助用户管理庞大的数字电视节目内容、查找和 归类自己喜爱的节目、提供节目内容的描述和节目预定等功能。 2 1 2e p g 系统简介 电子节目指南系统是整个数字电视系统中一个重要的组成部分，分为电子节 目指南播出系统和用户终端两个部分。电子节目指南的播出系统集成于数字电视 前端播放平台上，与视频服务器、条件接收系统、中间件系统、网络管理系统、 复用传输系统和回传接入系统协同工作。它完成对电视台数字视频广播业务信息 ( 包括网络信息、业务群信息、传输流信息、服务信息、时间信息等) 的配置与 修改，并且提供电子节目指南( e p g ) 的数据录入和编辑，也就是数字视频广播 播山节目单的录入与编辑。同时还负责数字电视台的p s i s i ( p r o g r a ms p e c i a l i n f o r m a l i d n s p e c i a li n f r o m a t i o n ) 表、私有描述符和各种增值应用数据的播 出。在用户终端，电视台所播放的e p g 信息将会显示在用户终端上，用户可以通 过它方便地浏览各频道的节目单、每个节日的简介和演员列表；分类查询节目信 息；快速定位自己喜欢的节目等，所以e p g 就成为数字电视用户收视的导航系统。 天津大学硕十学位论文 第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 2 2e p g 系统基本原理 2 2 1m p e g - 2 简介 m p e g 一2i s 0 i e c l 3 8 1 8 标准是运动图像压缩标准组织m p e g ( m o v i n gp i c t u r e e x p e r tg r o u p ) 于1 9 9 4 年编辑出版的，主要分为系统层、音频压缩层和视频压缩 层三部分。现在广泛应用于数字电视信源编码和系统复用技术中。按照系统层语 法编码的数据流，适用于存储和传输，并且可以在一个很宽的恢复和接收条件下 进行同步译码。m p e g2 视频压缩编码的作用在于可以使运动视频数据作为- - 7 中 计算机可处理的数据形式，并且可以存储在各种存储媒体上，可以在现存或者未 来网络上发送、接收。 2 21 1m p e g - 2 系统复用原理 m p e g - 2 的系统部分强调将一个或更多音频、视频或其他基本数据流合成单 个或多个数据流，以适应于存储和传输。系统编码定义了两种类型的码流，即传 输流和程序流，分别适应于不同应用。程序流用于传送和保存一道程序的编码数 据或其他数据。通常用于不容易发生错误的传输系统中。而传送流( t s ) 是根据 i t utr e c h 2 2 2 0 i s o i e c1 3 8 1 8 2 和i s 0 i e c1 3 8 1 8 3 定义的一种数据流， 应用于可能发生错误的环境下进行一道和多道程序的编码数据传送和存储。我们 数字电视系统中用的是传送流。单个音视频原始数据流的基本多路复用方法如图 2 一l 所示： 图2 1 单个节目复用原理图 天津大学硕士学位论文第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 如图所示，音视频数据首先按照i t u tr e c h 2 2 2 o i s o i e c1 3 8 1 8 2 和 i s o i e c1 3 8 1 8 3 标准对音视频信号进行编码压缩形成视频e s ( e l e m e n t a r y s t r e a m ) 和音频e s ，然后音视频e s 打包成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 ) 分组，最后p e s 分组加上系统级信息被复用成传输流r s ( t r a n s p o r ts t r e a m ) 或 程序流p s ( p r o g r a ms t r e m n ) 。t s 流由一系列的包组成，包固定长度为1 8 8 比特， 适用于信道传输。节目特殊信息p s i 和音视频以及业务信息被复用于一个传输流 中，它提供了综合解码器i r d ( i n t e g r a t e dr e c e i v ed e c o d e r ) 解复用所需要 的数据。业务信息s i 是e p g 数据的主要来源，它包含的各个表并以段的形式被 映射到t s 流中传输给用户。 2 2 2 2i s 包的语法结构 由以上分析我们知道，t s 流最基本的单位是t s 包，也就是说t s 包是组成 t s 流的基本单元。t s 遵循i s o i g c1 3 8 1 8 一l 系统层标准，同一套节目或不同套节 目的音视频信息或者其他数据分别构成t s 包；同一t s 流中可含同一套节目或 不同套节目的或带有其他数据净荷的t s 包。其语法结构如图2 2 所示： 图2 2t s 流的语法结构 我们通过这个图可以看到t s 包可分为头部和数据净荷两部分。数据净荷部 分为携带视、音频的打包基本流p e s 分组或携带数据信息的段。其中部分字段的 天津大学硕士学位论文第二：章e p g 系统的基本原理及信息来源 语法定义如下： 同步字s y n c b y t e ：值为 0 1 0 00 1 1 l 的固定8 位字段，s y n c b y t e 与象 包标识符p i d ( p a c k e ti d e n t i f i e r ) 那样按规律产生字段的值的选择一样应避 免竞争的发生； 包标识符p 1 d ：1 3 位字段，指示存储于分组有效负载中的数据类型。标准 中一部分表的p i d 值是事先定义好的，部分表的p i d 分配如下： 表p i d 值 节目关联表 0 x 0 0 0 0 条件接收表 0 x 0 0 0 1 传输流描述表 o x 0 0 0 2 预留o x 0 0 0 3 至o x o o o f 网络信息表填充表 0 x 0 0 1 0 业务描述表业务群关联表表填充表 o x 0 0 1 1 事件信息表填充表 0 x 0 0 1 2 运行状态表填充表 0 x 0 0 1 3 利饲和日期表时间偏移表填充表 o x 0 0 1 4 表2 1p i d 值的分配 5 个标志：5 位字段，包括p c r - f l a g 、o p c r _ f l a g 、s p i c i n g _ f l a g 、 t r a s p o r t p r i v a t e d a t a f l a g 年口a d a p t a t i o n f i e l d _ e x t e n s i o n f l a g 。其中 p c r _ f l a g 是1 位标志，1 表示调整字段包括一个p c r 字段；0 表示此调整 字段不含任何p c r 字段。 系统时钟参考p c r ：4 2 位字段，单通道解码器的同步实现是依靠p c r 字段的。 由于每个程序都有自己的时间基点，所以含有多道程序的传输流的每一道程序都 有独立的p c r 字段，当然，有些情况可以共享p c r 字段。 由以上分析可知，t s 包起始于同步字节0 x 4 7 ，来建立t s 包的起始位置，实 现传输数据的同步要求；其携带可变长度的p e s 分组数据，并将其封装在闽定长 度的数据包中；一个t s 允许携带多个p e s 分组；包标识符p i d 标识了t s 包净荷 的类型，包含用来发现、识别和重构节目的所有信息。 2 2 2e p g 系统基本原理 正如2 1 2 节论述所讲，e p g 系统分为前端子系统和接收端子系统。前端子 天沣大学硕士学位论文 第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 系统主要负责s i 数据的组织和生成，一般来说，由一个专门的e p g 服务器来完 成这部分工作。接收端子系统主要负责s i 数据的接收、解析等。 2 2 2 1e p g 发送端原理 业务信息到传输流t s 包的映射： 在e p g 系统的发送端，由e t s ie n3 0 04 6 8d v b s i 标准定义的各个表以段 可直接映射到t s 包中。段可能起始于t s 包有效负载的起始处，但这并不是必需 的，凶为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 r f i e l d 字段指定 的。一个t s 包内决不允许存在多余一个的p o i n t e rf 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，这是因为语法规定一个传输 码流的段之间不能有空隙。 在任意p i d 值的t s 包中，一个段必须在下一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 字节均填充为o x f f 。这样t a b l e i d 就不允许耿值为o x f f ，以免与填充相混淆。 一旦一个段的末尾出现了字节o x f f ，该t s 包的剩余字节必然都被填充为o x f f ， 从而允许解码器丢弃t s 包的剩余部分。填充也可用一般的a d a p t a t i o n _ f i e l d 机制实现。 e p g 发送端原理： 如图2 一i 单个节目复用原理图所示，在节目的发送端将由e p g 服务器对e p g 数据库进行编辑和数据的打包，产生s i 信息( 包括网络信息、业务群信息、传 输流信息等) 。e p g 数据库主要包含了标准所定义的相关业务信息s i 。打包部分 则是按t s 流的语法以及遵循e 1 s ie n3 0 04 6 8d v b s i 标准定义的表的语法结构 来进行数据的组织生成。如前所述，数字电视发送端在节目播出前将符合标准定 义的p s i 和s i 表插入t s 包净荷，与音频、视频和其它数据流进行系统层复用构 成数字电视广播码流。如果是d v b c 有线电视广播系统，则生成的t s 流将由物 理接口进入信道编码及q a m 调制器，再经过同步字节1 翻转将同步字节每隔一个 包翻转一次，然后通过随机化在信号上加扰一个伪随机序列。再经过r s ( 2 0 4 ，1 8 8 ) ( 里德一所罗门，r e e ds o l o m o n ) 编码，在随机化后的t s 包后面加入1 6 字节 的纠错码。再经过卷积交织和差分编码等。最后是q a m 调制，生成调制信号经过 有线电视网发送给用户。 22 2 2e p 6 用户终端原理 在数字电视的接收端，e p g 是运行在机顶盒上的应用程序。机顶盒主要负责 通过分析p s i 表的各个段，从中提取山基本流p i d 信息，从而解复用和解码所需 天津人学硕士学位论文第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 的码流；同时，还要负责对s i 数据的接收和解析。机顶盒从接收的t s 流中解 析出s i 数据，并在本地建立s i 数据库，用户通过e p g 界面同s i 数据库进行交 互。为了方便用户的随机接入，s i 数据是重复发送的。当发端s i 数据改变时， s i 数据库要及时更新。并且e p g 通过电视屏幕向用户提供文字、图形和图像组 成的人机交互界面，负责电视节目和各种增值业务的导航。本课题e p 6 接收系统 研究是基于s t i 5 5 1 8 芯片开发的，其软件系统如图2 3 所示：e p g 位于机顶盒 软件系统的应用层。但是由于s t i 5 5 1 8 所提供的应用程序接口a p i ( a p p l i c a t i o n p r o g r a mi n t e r f a c e ) 不足以满足实现e p g 功能的需要，所以在s t i 5 5 1 8 平台上 开发e p g 应用程序需要修改添加和修改相应的a p i 程序。 喊绷较件增德靛务 熬g 戤黼确点釜c 翘龋、膏黼、祷瞧转) 艘糌扭l l 舷麟 鬟涮摊挥带揽疑l t e 疆搿o 霾制 2 3e p g 的信息来源 图2 3 机顶盒软件系统 目前国际上有两套标准都对业务信息有所定义，一套是美国的a t s c 标准， a t s c 的业务信息是在“节目和系统信息协议”( p r o g r a ma n ds y s t e mi n f o r m a t i o n p r o t o c o l ，p s i p ) 中定义的，该协议于1 9 9 7 年1 1 月2 3 曰被收录为a t s c 的正是 标准。p s i p 包含系统信息s i ( s y s t e m i n f o r m a t i o n ) 和节目指南p g ( p r o g r a m 6 u i d e ) 两部分。系统信息部分主要提供系统时间、网络、虚拟频道和分级系统等方面的 信息。节目指南主要提供系统中播出的各个具体节目相关信息；另外一套标准是 欧洲的d v b ，其有关于业务信息的描述定义于e t s ie n3 0 04 6 8d v b s i 标准中。 该标准定义了描述网络、事件、业务群等等各个不同的表，以提供电子节目指南 必要的数据信息。 目前国内也颁布了两个与e p g 相关的标准，一个是g y z1 7 42 0 0 1 数字 电视广播业务信息规范，这个标准文件定义了e p g 需要的业务信息来源。另一 天津大学硕士学位论文 第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 个标准是g y z2 0 3 - - 2 0 0 4 数字电视广播电子节目指南规范。两个e p g 行业标 准都是根据d v b 标准体系编制的，遵循d v b s i 定义的各种表的语法结构。由于 我们开发的解码终端依据d v b c 标准的机顶盒，所以我们选用d v b s i 为我们电 子节目指南的信息来源。 2 4d v b si 数字视频广播业务信息在e p g 系统中的应用 2 4 1d v b - s i 简介 d v b s i 是欧洲广播联盟e b u ( e u r o p e a nb r o a d c a s t i n gu n i o n ) 指定的d v b 标 准体系中的业务信息部分标准。在标准中详细描述了组成o v b 比特流的信息数据 s l ，以便于提供给用户可以选择插入t s 码流的业务信息，使得综合解码器i r d 可以自动地选择业务数据。关于引导接收机自动解复用部分在i s o i e c1 3 8 1 8 一l 中的节目特殊信息p s i 中给出定义。这套标准为e p g 提供了最基本的数据来源。 它详细定义了网络信息表n i t ( n e t w o r ki n f o r m a t i o nt a b l e ) 、业务群关联表 b a t ( b o u q u e ta s s o c i a t i o nt a b e ) 、业务描述表s d t ( s e r v i c ed e s c r i p t i o n t a b l e ) 、时间信息表e i t ( e v e n ti n f o r m a t i o nt a b l e ) 、时问和日期表t d 1 1 ( t i m e a n dd a t et a b l e ) 、时间偏移表t o t ( t i m eo f f s e tt a b l e ) 、运行状态表r s t ( r u n n in g s t a t u st a b l e ) 和填充表s t ( s t u f f i n gt a b l e ) 的功能和语法结构。并且定义 了描述子、c r c 解码模型和字符编码等规则。 2 4 2d v b - s i 表在e p g 中的应用 d v b - s 1 分别定义了如下各表： 2 4 2 1 网络信息表n i t ( n e t w o r k in f o r m a t i o nt a b i e ) 传递了与通过一个给定的网络传输的复用流，i l s 流的物理结构相关的信息， 以及与网络自身特性相关的信息。网络信息表提供一组传输t s 流和相关调频信 息。 n i t 表可以用于启动i r d 流程的过程中，相关的调谐信息可以存储在机顶盒 的非易失性存储器中。接收机还可以从n i t 表中提取相应的网络和传输流信息例 如网络名称、频率、调制方式等； 天津大学硕士学位论文 第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 2 4 2 2 业务群关联表b a t ( b o u q u e ta s s o c i a t ；o nt a b l e ) 提供有关业务群的信息。业务群定义为一组业务的集合，并可能横跨于不同 的网络上。提供的信息例如：业务群标识、业务群名称、每个传输流携带的业务 群号； 在电子节目指南系统中，业务群关联数据提供了按照节目类型分类的功能， 通过使用b a t 表的信息，用户可以分类查询节目，从而迅速的选择自己喜爱的节 目。 2 4 2 3 业务描述表s d t ( s e r v i c ed e s c r ip t i 0 1 3t a b i e ) 描述包含于一个特定的传输流中的业务。该业务可能是现行传输流中的一部 分，也可能是其他传输流中的一部分，可以根据表标识符t a b l e - i d 来确定区分 上述两种情况。例如提供的信息有：传输流标识、节目名称、节目所属的业务群。 s d t 应用于列出t s s 流中包含业务和其他参数的名称。一一个t s 流中存在一 个独立的s d t 表或者s d t 子表。使用规则如下： 一当前传输流t s 中必须包含s d t 表； 一一个特定t s 流中的s d t 表应该包含这个t s 流中的所有业务； 一其他t s 流叶1 的s d t 表必须包含那个传输流中的所有业务； 一一旦对一个网络中的特定业务定义了s e r v i c e i d s ，这个标识不能更改； 一s d t 表数据能让接收机实现“最喜爱频道”的功能。 2 4 2 4 事件信息表e i t ( e v e n tl n f o r m a t i o nt a b i e ) 按时间顺序提供每一个业务所包含的事件的信息。有四种不同类型的事件信 息表。其提供的事件信息如：事件名、事件标识号、起始时间、持续时问、分类 信息、分级信息等； e i t 表用于传送当前、后续和将来事件的信息。每一个业务中应该有一个单 独的e i t 表存在。 e i t 当前后续信息： s i 比特流中的一个e i t 当前后续信息应该有两个段s e c t i o n s ，描述当前事 件的段号s e c t i o nn u m b e r 为o x 0 0 ，描述下一个事件的段号s e c t i o n _ n u m b e r 为 o x 0 1 。事件信息段中的e v e n t i d 应该按照升序标识。 d v b s i 规定在一个段中描述一个事件的e i t 最大长度是4 0 9 6 个字节。 e i t 当前后续信息表应该按照当前和后续事件来组织。规则如下： 一在一个时问点只能有一个“当前事件”； 一对于“当前事件”，e i t 当前后续信息表的段号应该是0 ： 天沣人学硕士学位论文第二章e p g 系统的基本原理及信息来源 一当没有“当前事件”时，段号标为07 的空e i t 当前后续信息表应该 被传送； 一对于每个时间点，最多存在一个“后续事件”； 一如果“后续事件”存在，它应该在段号为“l ”的e i t 当前后续信息表 中描述。 一如果没有“后续事件”，段号为一的e i t 当前后续信息表也应该被传送 e i t 时间信息： 以下是e i t 时间表遵循的原则： 一e i t 时间表分配了1 6 个t a b l e i d s ，从o x 5 0 - - o x 5 f 表示“当前传输流”， 从o x 6 0 - - o x 6 f 表示“其他传输流”。应该按照时间先后顺序排序； 一每个子表下的2 5 6 个s e c t i o n s 被分成3 2 个s e g m e n t s ，每个s e g m e n t 有 8 个s e c t i o n s ； 一每个s e g m e n t 描述三小时时段内任何地方开始的事件； 一在s e g m e n t s 中描述的独立事件都应该按照时间顺序排列： 一如果一个s e g m e n t 中包含的n 个s e c t i o