DVB-C數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)綜述

本文系統(tǒng)、全面地闡述了有線數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)所涉及的技術，以及DVB-C系統(tǒng)的構成，并針對DVB-C終端接收設備——機頂盒，在工作原理、模塊構成和關鍵技術方面做了較為詳細的介紹 。 
　　隨著世界經(jīng)濟技術的發(fā)展，寬帶已成為當今社會zui令商人興奮的話題。電子商務、視頻點播、網(wǎng)上購物、遠程教育等一些在早幾年對我們而言還十分陌生的詞匯，如今己經(jīng)*、耳熟能詳了。因為寬帶的概念是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及出現(xiàn)的，所以人們總是不由自主地將兩者關聯(lián)起來，于是電信網(wǎng)絡理所當然地成為了寬帶服務的主要載體。從撥號上網(wǎng)到ISDN、DDN、ADSL，再到現(xiàn)在的光纖直通，電信網(wǎng)絡的寬帶改造如火如荼地進行著。與此同時，人們不由自主地將目光投向了有線電視網(wǎng)，實際上這一現(xiàn)成的寬帶網(wǎng)早已鋪進了千家萬戶，通過它可以做的事情太多了，而我們卻一直只是在用它傳輸模擬信號，數(shù)字化應用的開發(fā)幾近于空白。 

　　1 有線數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景分析 
　　數(shù)字視頻廣播的概念是在20世紀80年代由歐洲提出的。之后，歐美國家的企業(yè)和研發(fā)機構用了近8年的時間，完成了數(shù)字視頻廣播技術的研發(fā)以及標準的制訂，并先后于1998年11月和1999年春天分別開播了數(shù)字電視。據(jù)悉，美國已經(jīng)宣布在2006年淘汰模擬電視，歐洲也表示要在2010年實現(xiàn)數(shù)字電視的全面普及。 
　　由于我國目前沒有發(fā)展衛(wèi)星電視廣播的個體接收，人們收看電視主要是通過地面無線廣播和有線電視廣播兩種方式。在用戶群方面，接收地面電視廣播的用戶，大部分分布在農(nóng)村，這部分電視觀眾已購置的模擬電視機，要全部增加數(shù)字視頻廣播終端設備變?yōu)閿?shù)字電視接收機還有一個過程，而8000萬戶有線電視用戶大部分為城市人口，對數(shù)字視頻廣播的需求較強。在節(jié)目源方面，有線數(shù)字視頻廣播除少量自辦節(jié)目外，大多數(shù)為中央電視臺和各?。ㄊ校╇娨暸_的衛(wèi)星數(shù)字電視信號，這是一種采用MPEG—2壓縮編碼技術的標準清晰度的數(shù)字電視信號，如果有線電視臺將前端設備稍加改造，便可將這種數(shù)字電視信號直接傳送給用戶。在市場方面，有線數(shù)字視頻廣播標準基本統(tǒng)一在DVB—C標準之下，發(fā)展有線數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)的不確定性要小很多，市場風險也小。在技術方面，有線數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)對網(wǎng)絡的抗干擾能力、頻譜利用率等的要求較低，技術難度和設備的復雜性也相對較低。在系統(tǒng)投資方面，在已經(jīng)建成的有線電視網(wǎng)上播出數(shù)字節(jié)目增加的系統(tǒng)設備投資要少于同樣的地面廣播。因此，我國視頻廣播的數(shù)字化將從有線數(shù)字視頻廣播開始。 
　　據(jù)不*統(tǒng)計，截至2000年底，全國電視機擁有量為3.26億臺，電視人口覆蓋率90％以上。有線電視用戶已超過1億，并以每年500萬戶左右的速度增長。有線數(shù)字視頻廣播技術的引入，可以為有線電視用戶提供上百套的數(shù)字電視節(jié)目和新型的寬帶多媒體業(yè)務，擴大了有線電視網(wǎng)的服務空間，充分挖掘其雙向傳輸能力，真正實現(xiàn)寬帶高速接入，孕育著巨大的市場發(fā)展空間。如果按現(xiàn)有3.26億臺電視機為基數(shù)計算，每年以5％的數(shù)量進行數(shù)字化更新，則每年需求有線數(shù)字視頻廣播終端接收機600萬臺，有線數(shù)字視頻廣播還將推動DVD的發(fā)展和以數(shù)字技術為核心的信息家電的迅速發(fā)展，有線數(shù)字視頻廣播已經(jīng)成為我國二十一世紀開端的一個新的經(jīng)濟增長點。 
　　2001年國家廣電總局已頒布行業(yè)標準：《有線數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制規(guī)范》，該標準等同于DVB-C標準。行標的制訂有利于我國有線數(shù)字電視的推進。 
　　2　DVB標準數(shù)字視頻廣播技術 
　　DVB標準提供了一套完整的、適用于不同媒介的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范。DVB選定ISO／IEC MPEG—2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統(tǒng)一，隨后對MPEG—2碼流進行打包形成傳輸流（TS），進行多個傳輸流復用，zui后通過衛(wèi)星、有線電視及開路電視等不同媒介傳輸方式進行傳輸。 
　　2.1　DVB標準的核心 
　　系統(tǒng)采用MPEG壓縮的音頻、視頻及數(shù)據(jù)格式作為數(shù)據(jù)源。 
　　系統(tǒng)采用公共MPEG—2傳輸流（TS）復用方式。 
　　系統(tǒng)采用公共的用于描述廣播節(jié)目的系統(tǒng)業(yè)務信息用（SI）。 
　　系統(tǒng)的*級信道編碼采用 R-S前向糾錯編碼保護。 
　　調(diào)制與其它附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定。 
　　使用通用的加擾方式以及有條件接收界面。 
　　2.2　DVB音頻特點 
　　DVB系統(tǒng)的音頻編碼使用 MPEG—1 Layer Ⅱ（第二層）音頻編碼，也稱做MUSICAM。音頻的 MPEG—1 Layer Ⅱ編碼壓縮系統(tǒng)利用了聲音的低聲音頻譜掩蔽效應，這一人體生理學效應允許我們對于人耳不太敏感的頻率進行低碼率編碼，這一技術的采用可以大大地降低音頻編碼速率。MPEG—1 LayerⅡ音頻編碼可用于單音、立體聲、環(huán)繞聲和多路多語言聲音的編碼。 
　　2.3　DVB視頻特點 
　　對于視頻，上采用標準的MPEG—2壓縮編碼，MPEG—2視頻編碼系統(tǒng)由一個大家族構成，每一個系統(tǒng)之間都有兼容性和共同性，根據(jù)圖像清晰度的不同，它分成四種信源格式或稱“級”（LEVEL），從錄像帶（VCR）的低圖像清晰度，到高清晰度電視。除了根據(jù)圖像清晰度定義的“級”以外，DVB視頻標準還定義了“類”（PROFILE）的概念，每一個不同的“類”（PROFILE）能夠提供構成編碼系統(tǒng)的壓縮工具和壓縮算法。 
　　（1）“類”（PROFILE） 
　　目前在MPEG—2系統(tǒng)中存在5個“類”（PROFILE）。 
　　“類”的zui初級叫做簡單類（SIMPLE PROFILE）、隨后是主類（MAIN PROFILE）、信噪比可分級類（SNRSCALABLE PROFILE）、及空間頻譜可分級類（SPACIALL SCALABLE PROFILE）。zui后為“類”（HIGH PROFILE）。 
　　在“類”中存在兩種圖像取樣方式，即：4：2：2和4：2：0格式。 
　　（2）“級”（LEVEL） 
　　根據(jù)圖像節(jié)目源清晰度由低到高的不同，DVB MPEG—2標準分成4個“級”。zui低為低級（LOW LEVEL），隨后是主級（MAIN LEVEL）、1440（HIGH—1440 LEVEL）和（HIGH LEVEU，則采用了更高的每行1920的取樣方法。 
　　目前在世界上zui常用的MPEG—2標準是MP＠ML，即；MAIN PROFILE＠ MAIN LEVEL（主類／主級），它是*代數(shù)宇有線電視和數(shù)字衛(wèi)星電視的基礎，節(jié)目提供者可以提供625線質(zhì)量的節(jié)目，圖像的長寬比可以是4：3或16：9，至于碼流率，它是由節(jié)目提供者根據(jù)節(jié)目質(zhì)量來選定的，圖像質(zhì)量越高，所需碼流率越高，反之則越低。