DVB相关知识培训.

1、DVB非开发技术人员培训一：卫星介绍卫星从用途上可以分为：资源探测卫星，气象卫星，军事卫星，通信卫星，直播卫星等。从理论上讲，如果在地球赤道上空相对于地球静止的卫星轨道上放置三颗间隔各120度的卫星，就可以实现全球通信或全球广播。 如图(1):卫星电视传输是在卫星通信的基础上发展起来的，它是在地球赤道上空35800km处静止卫星上，装载转发器和天线系统向地面转发广播电视信号，直接进行大面积广播电视覆盖的一项技术。它能覆盖区内的广大用户直接收看千百里之外乃至地球另一面广播电视节目。我国幅员辽阔，地形复杂，人口众多，而且分布又很不均匀，如果完全依赖 传统的地面无线传输方式解决广播电视覆盖率是极其困

2、难的。利用卫星传输广播和电视节目，作为一种提高广播电视人口覆盖率，改进传输质量的最有效、最经济、最先进的手段，在过去的十几年里它得到了蓬勃的发展和广泛应用。二: DVB简介DVB组织是一个来自3 3个国家、 2 3 0个组织参加的国际机构，国家广电总局广科院于1 9 9 9年4月13日作为协会会员加入了DVB组织。同时DVB(DigitalVideo Broadcasting)也是欧洲数字视频广播标准，主要的标准包括了卫星电视DVB-S(satellite)、电缆电视DVB-C (cable)、地面广播普通电视的DVB-T (Terrestrial)和高清晰度电视(HDTV )的广播与传输。D

3、VB-S数字卫星电视技术：DVB标准提供了 -套完整的，适用于不同媒介的数字电视广播系统规范，其周全的计划及广范的共识是其成功的关键。从一开始，大家就选定 ISO/IEC MPEG-2标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，随后 对 MPEG-2码流进行打包形成传输流(TS)，进行多个传输流复用，最后通过卫星、有线电视及开路电视等不同媒介传输方式进行传输。1. DVB标准的核心系统采用MPEGE缩的音频，视频及数据格式作为数据源系统采用公共MPEG-2专输流(TS)复用方式系统采用公共的用于描述广播节目的系统服务信息(SI)系统的第一级信道编码采用R-S前向纠错编码保护调制与其

4、它附属的信道编码方式，由不同的传输媒介来确定使用通用的加扰方式以及条件接收界面DVB-S 标准提供了 -套完整的适用于卫星传输的数字电视系统规范，选定ISO/IEC MPEG-2 标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一；随后对 MPEG-2 码流进行打包形成传输流 (TS) ，进行多个传输流复用，然后 进行信道编码和数字调制，最后通过卫星进行传输。1) DVB 音频特点DVB-S 系统的音频编码使用 MPEG-2 LayerII 笫二层音频编码，也称 MUSICAM 。音频的 MPEG-2 Layer II 编码 压缩系统利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，这一人体生理学效应允许我

5、们对于人耳不太敏感的频率进行低码率编 码，此技术的采用可以大大地降低音频编码速率。 MPEG-2 Layer II 音频编码可用于单音，立体声，环绕声和多路 多语言声音的编码。2) DVB 视频特点DVB-S 系统的视频采用标准的 MPEG-2 压缩编码， MPEG-2 视频编码系统由一个大家族构成，每一个子系统之 间都有兼容性和共同性，根据图像清晰度的不同，它分成四种信源格式或称等级”(Level)从录像带(VCR)的低图像清晰度，到高清晰度电视。除了根据图像清晰度定义的等级”以外，DVB-S视频标准还定义了档次” (Profile的概念，每一个不同的档次” (Profile能够提供构成编码

6、系统的压缩工具和压缩算法。a) “档次 ”(Profile )目前在 MPEG-2系统中存在 5个 档次” (Profile),每一个 档次” (Profile都会比它的前一个 档次”更加复杂，更 加完善，提供更多的工具 ,同时其相对应的设备的价格也更高。“档次”的最初级叫做简单档次 (Simple Profile) ，随后是主档次(Main Profile)，它比简单档次(Simple Profile)增加了编码双向预测的功能，即：B-FRAMES，在使用同样的码流的情况下,它的质量会更好,但算法更加复杂,使用的芯片更多。主档次(Main Profile) 的解码芯片 ,可以兼容解码简单档次

7、 (Simple Profile) 的编码,这种向下兼容性贯穿整个系列的 “档次”。在主档次(Main Profile)之后，是信噪比可分级档次(SNR Scalable)及空间频谱可分级档次(Spacility Scalable Profile) ,这两种 档次可以调整信噪比与码流率关系以及图像清晰度与码流率之间的关系,出于其编码的复杂性以及接收设备价格昂贵问题, DVB-S 标准目前不支持这两种 “档次”。最高级的 “档次”是 High Profile ,它不仅兼容前面的 低极“档次”,兼备所有的功能,而且可以进行多行同时编码,而前面的 “档次”则是逐行编码。在“档次”中存在两种图像采样方

8、式,即： 4:2:2和 4:2:0格式。我们知道电视复合信号可以分成亮度信号分量(Y)和色度信号分量(R-Y,B-Y) ,4:2:2格式是对亮度信号进行4个采样，对色度信号(R-Y , B-Y)进行2个采样，见图1 ；4:2:0格式的色度信号 (R-Y，B-Y) 只做隔行采样,如果使用 8比特采样 ，我们可以算出对标准 PAL 制电视信号进行采样 后的 4:2:2 格式图像码流率如下：亮度信号码流率为：720X 576 X25帧/秒X8bit=82.944Mb/s色度信号码流率为：2X1/2 X720 X576 X25 帧/秒 X8bit=82.944Mb/s总码流率为： 82.944Mb/s

9、 +82.944Mb/s =165.888Mb/s我们看到没有压缩的电视图像码流率非常高, 占用带宽太宽, 不适用于卫星传输, 即使采用 4:2:0格式,图像码流 率也高达 124.416Mb/s。 MPEG-2 的压缩算法采用除去电视视频信号的时间冗余和空间冗余的算法,使码流率降到 38Mb/s仍然获得质量清晰的图象，使数字电视的传输成为可能。压缩算法的核心主要包含有离散余弦变换、之型 扫描与游程编码、熵编码、信道缓存、运动估计、运动补偿等一些关键技术环节b) “等级 ”(Level)根据图像节目源的清晰度由低到高的不同， MPEG-2 标准分成许多 “等级 ”最,低的 Low Level

10、的清晰度是 IU-R-BT.601建议的四分之一，即：352 288 25帧/秒；Ma in Level是完全符合IU-R-BT.601建议的标准，即：720 576 25帧/秒；High-1440 Level采用了每行 1440个采样的方法；High Level采用了更高的每行 1920的采样方 法。 目前在世界上最常用的 MPEG-2标准是 MP ML,即： Mai n Profile Ma in Level,它是第一代数字卫星电 视的基础，节目提供者可以提供 625 线质量的节目，图像的长宽比可以是 4:3 或 16:9; 它的码流率是由节目提供者 根据节目质量来选定的,图像质量越高,所

11、需码流率越高,反之则越低。3）MPEG-2 码流复用及服务信息音频、视频及数字信号首先经过MPEG-2编码器进行数据压缩，通过节目复用器形成基本码流（ES），基本码流经过打包后形成有包头的基本码流（PES）。代表不同音频、视频信号的PES流被送人传输复用器进行系统复用，复用后的码流叫做传输流（TS），传输流中包括多个节目源的不同信号，为了区分这些信号，在系统复用器上需要加入服务 信息（SI），使接收端可以识别不同的节目。3 DVB-S 数字卫星电视系统基本组成发送端分为两部分，一部分为信号形成即信源编码和复用部分（这里只介绍SCPC）;另一部分为信号传输即信道编码与数字调制部分。1）信源编码和

12、复用信源编码部分主要完成模 /数和标准变换以及数字压缩功能。模/数和标准变换系统能处理多种不同格式、不同标准并将其变换为单一的、可以进行压缩处理的数字信号；压缩编码部分即是把该数字信号进行压缩,降低其码率,使 常规的一条模拟传输通道可传输多路数字电视信号且基本不降低信号质量；节目复用是指视音频相辅助数据经节目复用器混合成一个数据流,即构成节目数码流,同时加入一些业务用的信息。2）信道编码和数字调制由于卫星信道中信号衰减很大, 信噪比较低, 因此必须牺牲一定的频谱利用率以保证足够的功率利用率,DVB-S系统就采取了两种措施：一是采用级联的信道编码方案；二是采用QPSK 调制。a） 信道编码数字信

13、号在传输中最重要的是防止误码, 因此传输中要在原信源编码序列中以某种方式加入某些作为误差控制用 的数码（即纠错码） ,以实现自动纠错,从而提高信号传输的可靠性。 DVB-S 采用了前向纠错编码（ FEC）。级联信道编码由 RS 编码（里德 -索罗门编码）和卷积码组成。其中RS 码也称为外码,码型为 RS（204, 188）,其特点为纠正与本组（ 8 比特为一组）有关的误码,对纠正突发性误码很有效。卷积编码又为内码,码型可于1/2,2/3, 3/4, 5/6和 7/8中选择,选择的标准是在频谱利用率和抗误码性能间权衡,卷积编码除纠正本组的误码以外,也 纠正其他组的误码。在 RS 码与卷积码间为一

14、交织器,采用卷积交织方案。交织是为解决卷积编码可能产生的连续误码,交织器可将 连续误码分散开,使接收端能够有效的纠错,使连续误码不会超出纠错能力。b）数字调制四相相移键控（QPSK）调制的传输效率高，抗误码性能较优，其调制信号是包络恒定信号，传输信道中的幅度 衰减对其性能无影响，非常适合卫星信道（因卫星传输信道衰减很大）但其信道利用率不高，仅为0.5Hz/bps。接收端如图3示，天线接收下来的卫星信号 （C频段或Ku段）经低噪声放大和下变频变成L频段（0.9-1.4GHZ ）信号，进入综合接收解码器（IRD），经调谐器和 QPSK解调器解调为数字信号（数字流），此数据流经维特比解码（Viter

15、by）、去交 织及R-S解码，对传输中引入的误码进行纠错，然后对此数字流进行去复用，解出的数据流送到MPEG-2视频、音频解码器，经过解压缩、数模变换等处理后输出模拟信号，输出的模拟视频信号可以是分量信号也可以是复合信号。卫星发送、接收工作过程作一简要的叙述。1 .卫星电视节目源卫星电视节目源通常是由电视中心提供，当上行站与电视中心距离较近时，电视中心以视频方式直接把节目送至上行站；当距离较远时，则以微波或光缆（或两者皆用，互为备份）方式送至上行站，（参见图1 ）。邂駅开关帕换SI2 上行发送站上行站作用是将欲传送的电视及附加信号（如广播图文等）通过上行信道送往赤道上空同步地球卫星，现以接收C

16、波段（下行频率为3.74.2 GHz ）加以说明。地球站将电视中心送来的光缆和微波信号解调，得到多路视 频和音频信号，经过视、音频切换器选出一路优质信号送往视、音频分配器，其输出分成两路相同的信号，分别送往 各自的小信号处理单元，对信号进行调制、均衡、变频处理，将基带信号变为6 GHz的高频信号，经高功率放大后 送至馈源，并由上行天线发送至卫星，小信号和高功率放大器一般为两套，经波导开关切换互为备份，这样可提高可 靠性。3 卫星星上一般备有多个转发器，它将接收到的上行信号6 GHz变为4GHz左右的下行频率信号，并进行极化变 换，即上行信号如是垂直极化，则下行信号则为水平极化信号，反之一样。再

17、经功率放大之后，由卫星上的天线发送 到地球上指定的服务地区。例如山东卫视台，它由亚太地区位于赤道上空东径134角（134 E ）的亚太1A号（APSTAR-1A）电视卫星进行转发的，其转发器型号为10E,转发下行频率为4 .1GHz，极化方式为 线性垂直极化（V）,卫星服务地区主要为中国各地。4.下行地面接收站下行站可以是大型集体站或个人直接接收简易站，一般作为电视接收，只需单向接收即可。其设备较简单，由三 部分组成：天线系统、高频头（室外单元）和接收机（室内单元）。天线由反射面、馈源、极化器、天线指向调整机 构及天线基座组成。高频头包括低噪声放大器和下变频器，它将下行接收频率4 .1GHz（

18、山东卫视台）变为95 01 4 5 0 MHz的频率信号（第一中频）输入到接收机，接收机再将第一中频信号处理，转变为视、音频信号输出，供用户使用。当电视信号不理想时，还可通过天线控制单元及驱动控制电路调整天线方位角和仰角等，使图声达 到满意的效果，实现对卫星跟踪遥测的目的(见图2)。上行 苕号赧豊上粥 曲他球卫星电视节目 上讦天妙TH 営号笈携邊收站上仃站辅电.纠襦牧用有越电 穀用故I还应补充说明，地面接收可以有多种方式：如直接用同轴电缆接收， 一般家用卫星电视直接接收多采用这方式；另外，还可把有线电视增补台和无线电视台及卫视台合并，一起用有线电视转送；如距离较远时，也可用微波天线(发送和接收

19、)传送卫视信号，(见图3 )。站DVB-S现状与展望在不久的将来，您可以随意选择角度观看比赛，甚至能将镜头始终锁定在自己喜欢的运动员身上。在数字电视与社会信息化发展论坛上， 可以获悉这样振奋人心的好消息，到2 0 0 5年光是中央台， 至少就能看到3 0套左右的付费电视，其中包括各种专业频道、交互电视和高清晰度电视，另外我国将在2 0 15年全部采用收费的数字电视。DVB输出端口介绍:RF射频端子RF射频端子是最早在电视机上出现的，原意为无线电射频(Radio Frequency )。它是目前家庭有线电视采用的接口模式。RF的成像原理是将视频信号 (CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码

20、后，输出然后在显示设备内部进行一系列分 离/解码的过程输出成像。由于步骤繁琐且音视频混合编码会互相干扰，所以它的输出质量也是最差的。RF通常有固定式和可调式，固定式是指频道等参数固定，如 固定频道。3频道或4频道，或3/4频道手动可调，或其它特定的可调式是指频道和其它参数可以通过软件设定，通常在21CH到69CH之间任意设定，频率是 471.25MHz （21CH至U855.25MHz （69CH ,每频道相差8MHz.输出制式也可以设置为 PAL-G/I/K 或NTSC M等。输出接口目前也有两种，一种是IEC169-2 male/female ，还有一种是 F型IEC169-24 fema

21、le复合视频接口： Composite Video Broadcast Signal复合电视广播信号复合视频接口采用 RCA接口，RCA接口是目前电视设备上应用最广泛的接口，几乎每台电视上都提供了此类接口，用于音视频输入。虽然AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于 AV接口传输的仍然是一种亮度 /色度（Y/C ）混合的视频信号， 仍然需要显示设备对其进行亮 /色分 离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。S端子S端子也就是Separate

22、 Video ，而Separate ”的中文意思就是分离。它是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少 转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。通常显卡上采用的 S端子有标准的4针接口（不带音效输出）和扩展的7针接口（带音效输出）。S端子相比于AV接口，由于它不再进行 Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道，在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。但S-Video仍要将两路色差信号（Cr Cb）混合为一路色度信号 C进行传输

23、，然后再在显示设备内解码为Cb 和Cr进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真（这种失真很小），而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频 接口。视频色差输入接口：目前可以在一些专业级视频工作站/编辑卡专业级视频设备或高档影碟机等家电上看到有YUV YCbCr Y/B-Y/B-Y 等标记的接口标识，虽然其标记方法和接头外形各异但都是指的同一种接口色差端口（也称分量视频接口 ）。它通常采用YPbPr和YCbCr两种标识，前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。由上述关系可知，我们

24、只 需知道Y Cr Cb的值就能够得到 G的值（即第四个等式不是必要的），所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略 绿色差Cg而只保留Y Cr Cb，这便是色差输出的基本定义。作为S-Video的进阶产品色差输出将S-Video传输的色度信号C分解为色差Cr和Cb，这样就避免了两路色差混合解码并再次分离的过程，也保持了色度通道的最大带宽， 只需要经过反矩阵解码电路就可以还原为RGB三原色信号而成像，这就最大限度地缩短了视频源到显示器成像之间的视频信号通道，避免了因繁琐的传输过程所带来的图像失真，所以色差输出的接口方式是目前各种视频输出接口中最好的一种。欧洲的标准视频接口：SCARTSCART接

25、口传输CVBS信号、隔行RGB信号，通常厂家都把 SCART用来传输RGB信号。由于三原色信号分开传输，因此在色度方面 表现比S-Video更好。SCART现在只有传输480I/576I隔行信号的标准。接口定义如下:Output conn ector(TV)In put conn ector(VCR)1Audio right out1Audio right out0.5 Vrms=10 kOhm3Audio left (or mono) out3Audio left (or mono) out0.5 Vrms=10 kOhm7Blue out7Blue inPeak tobla nki ng:

26、0.7V75 ohm8Video status out8Video status inIn ternal: 00.20 VExter nal(16:9):4.5. .7.0 V Exter nal (4:3):9.5. .12.0 V9Green retur n( GND)9Green retur n( GND)101011 G：reen out11Green inPeak tobla nki ng:0.7V75 ohm121213 Fled retur n( GND)13Red retur n( GND)14 F1GB status retur n( GND)14RGB status ret

27、urn(GND)15 Fled out15Red inPeak tobla nki ng:0.7V75 ohm16 F1GB status out16RGB status inCVBS:0.0.0.4 VRGB:1.0.3.0 VRed return17 S；ync return(GND)17Sync retur n( GND)18 Sync return(GND)18Sync retur n( GND)19 Sync (composite video) out 19 Sync (composite video) outWhite to sync: 1.0 V75 ohm2020Sync (c

28、omposite video) inWhite to sync: 1.0 V75 ohm21 Shield(GND)21Shield(GND)DVI输入接口:DVI接口主要用于与具有数字显示输出功能的计算机显卡相连接，显示计算机的RGB信号。DVI ( Digital VisualIn terface )数字显示接口， 是由1998年9月，在In tel开发者论坛上成立的数字显示工作小组(Digital Display Worki ngGroup简称DDWG )，所制定的数字显示接口标准。DVI数字端子比标准 VGA端子信号要好，数字接口保证了全部内容采用数字格式传输，保证了主机到监视器的传输

29、过程中数据的完整性(无干扰信号引入)，可以得到更清晰的图像。数字音频接口： SPDIFSPDIF 写法应是 S/PDIF ,是 SONY/PHILIPS Digital In terface 的缩写。SPDIF 制定于 80 年代。可以传输 PCM、AC3、 DTS 等数字音频信号。SPDIF 从传输介质上来分为同轴和光纤两种，其实它们可传输的信号是相同的，只不过是载体不同，接口和连 线外观也有差异。但光信号传输是今后流行的趋势，其主要优势在于无需考虑接口电平及阻抗问题，接口灵活 且抗干扰能力更强。SPDIF输出在菜单中有开关： ON/FF。如果选择了 OFF,则没有输出。串行通信端口： RS

30、232用来软件升级（1）RS-232 串行接口管脚定义RS-232物理接口标准可分成 25芯和9芯D型插座两种，均有针、孔之分。其中TX （发送数据）、RX （接受数据）和GND（信号地）是三条最基本的引线，就可以实现简单的全双工通信。DTR（数据终端就绪）、DSR（数据准备好）、RTS （请求发送）和 CTS（清除发送）是最常用的硬件联络信号。RS232接口中DB9 DB25管脚信号定义9针 25 针 信号名称 信号流向 简称 信号功能3 2发送数据DTE DCE TxD DTE发送串行数据2 3接收数据DTE DCE RTS DTE请求切换到发送方式8 5清除发送DTE DCE CTS DCEB切换到准备接受6 6数据设备就绪 DTE DCE DSR DCEB备就绪可以接受5 7 信号地 GND 公共信号地1 8载波检测DTE DCE DTR DTEt备就绪可以接受9 22振铃指示 DTE 7dB4、预选频道数： 505、噪声系数：w 15dB6、镜象干扰抑制比： 40dB7、解调门限（Eb/No） : 40dB12、脉冲干扰信噪比： 25dB13、微