數字電視是指電視節(jié)目的攝制、編輯、發(fā)送、傳輸、存儲、接收和顯示均采用數字化和數字處理，即在信源、信道和信宿三方面全面數字化和數字處理的電視系統(tǒng)。

數字電視按視頻傳輸率的分類如表1所示。

數字電視信號的有線傳輸與接收" border="0" real_src="http://files.chinaaet.com/images/20111217/41839796-9739-4930-a0d6-c1dc0220ab70.jpg" src="http://files.chinaaet.com/images/20111217/41839796-9739-4930-a0d6-c1dc0220ab70.jpg" style="border-top-width: 0px; padding-right: 0px; padding-left: 0px; border-left-width: 0px; border-bottom-width: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; padding-top: 0px; list-style-type: none; border-right-width: 0px" title="數字電視信號的有線傳輸與接收" />

視頻數字壓縮技術能夠把數字電視的原始數據壓縮到1／100，在廣播電視的數字壓縮標準MPEG-2中規(guī)定了視頻／音頻數據的編碼過程、視頻、音頻、數據的復用結構和同步方法、用于傳輸的數據包格式。為達到有效的數據壓縮，應用了色度／亮度預處理、離散余弦變換、可變長度編碼、運動估計與補償、自適應場／幀間編碼、速率緩沖控制和統(tǒng)計復接等技術。

1　有線數字電視前端系統(tǒng)

有線數字電視前端系統(tǒng)的組成如圖1所示。
    
圖1中基帶物理接口與同步單元能夠使數據結構與信號格式相匹配，信號幀結構與含同步字節(jié)的MPEG-2傳送層一致，有線數字電視傳送采用的MPEG-2數據傳送層由188個字節(jié)的包組成，其中包頭的4個字節(jié)中1個字節(jié)用于同步（47HEX），3個字節(jié)用于業(yè)務識別和加擾控制，其余的184個字節(jié)是MPEG-2數據或附加數據。同步(SYNCI)變換和隨機化單元的功能是根據MPEG-2幀結 構將SYNCI字節(jié)進行反轉，同時為實現頻譜成形對數據流進行隨機化處理。



MPEG-2傳送復用器輸出端的數據可按圖2所示的結 構進行隨機化，在每8個傳送包的開始處將偽隨機二進制碼 （PRBS）寄存器進行初始化。為了向解擾器提供一個初始化信號，將每組8個傳送包中的第一個傳送包的MPEG-2同步字節(jié)由47HEX逐比特取反轉換為B8HEX，是傳送復用適配的 過程。偽隨機二進制碼（PRBS）生成器輸出的第一位加到被取反后的MPEG-2同步字節(jié)（B8HEX)后面的第一個字節(jié)的第一位（最高有效位MBS）上。在同步傳送其余的7個傳送包的MPEG-2同步字節(jié)期間PRBS繼續(xù)工作，為使這此字節(jié)不被加擾，在此期間PRBS無輸出，因此PRBS序列的 周期是1 503 B。隨機化處理的過程無論是在調制器有無輸入時，還是輸入的比特流與MPEG-2傳送的格式不兼容時都要進行避免未調制的載波由調制器輸出。
    
RS編碼器使用的是截短的RS編碼，對每一個已經隨機化的傳送包處理后產生誤碼保護數據包，同步字節(jié)本身也使用這種編碼。RS(204,188)是由原始的RS（255，239，T＝8）截短得到的。數據（包括同步字節(jié)）無論是未反轉的（47HEX）還是已經逐比特取反后的（B8HEX）均采用RS編碼處理。截短的RS碼可通過在（255，239）編碼器輸入的信息字節(jié)之前加51個0字節(jié)，當編碼過程完成以后再去掉這些空字節(jié)。



卷積交織器的作用是在保持同步字節(jié)的周期不變的條件下完成深度I＝12 B的誤碼保護數據包的卷積交織處理，生成一個交織幀。交織幀由相互交迭的誤碼保護數據　　包組成并且界定于已取反或沒有取反的MPEG-2同步字節(jié)。交織器由幾個分支構成，由輸入開關周期性地把輸入字節(jié)流接入各路輸入。每一路是深度為M•j個單元的先入先出（FIFO）移位寄存器。每個FIFO單元大小為一個字節(jié)，輸入輸出開關同步。
    
字節(jié)到m位符號變換是將卷積交織器產生的字節(jié)變換為QAM符號（字節(jié)到符號的映射）。對于不同級別的QAM調制，映射的符號數不同。在任何情況下符號Z的MSB都是取字節(jié)V的MSB。相應地該符號的下一個有效位應取字節(jié)的下一個有效位。在2m-QAM調制情況下，該處理將k個字節(jié)映射到n個符號。其關系為8k＝n×m。為獲得π／2旋轉不變的QAM星座，對每個符號的2個最高有效位進行差分編碼。2個MSB（最高有效位IK QK）的差份編碼由下列布爾表達式表示：

基帶成型單元的功能是把已經被差分編碼的m位比符號映射成I，Q信號，并對該I，Q信號進行升余弦平方根滾降濾波（滾降系數0．15）。
    
QAM調制和物理接口單元的任務是對QAM信號進行調制，然后將已經調制好的QAM信號通過IF或RF接口傳送到射頻通道（IF：圖像頻率信號，RF：射頻）。QAM是基于正交載波的抑制載波振幅調制，2個載波間相差π／2，QAM調制器的工作原理是發(fā)送數據比特／符號編碼器內被分成兩路（速率各為原來的一半），分別與一對正交調制分量相乘，求和后輸出。QAM是一種對無線、有線或光纖鏈路上的數字信息進行編碼的方式，這種方法結合了振幅和相位2種調制技術，QAM是多相位移相鍵控的 一種擴展，多相位一相監(jiān)控也是一種相位調制方法，這二者之間最基本的區(qū)別是在QAM中不出現固定包絡，而在移相鍵控技術中則出現固定包絡，利用其頻譜利用率高的特點采用QAM技術。QAM具有任意數量的離散數字等級。常見的有QAM-64,QAM-256。
    
由有線數字電視前端系統(tǒng)輸出的已調信號通過有線的方式將數字電視信號傳送到用戶接收端。
    
2　有線數字電視用戶接收系統(tǒng)
    
當用戶接收端是數字電視機時，通過綜合解碼接收機（有線IRD）完成對信號的逆處理，將獲得的基帶信號通過基帶物理接口饋送給數字電視機，如圖3所示。



當用戶接收端是模擬電視機時，要使通過有線信道傳送的數字電視信號在模擬電視機上播放，必須通過機頂盒進行信號處理。機頂盒的功能可對有線數字電視信號和通信壓縮信號進行解碼和解擾。在機頂盒中需要提供一個軟件處理平臺，用于支持那些用來實現交互式業(yè)務用戶接口應用軟件。對于來自RF（射頻）有線信道的數字信號，通過物理接口送入QAM解調器，QAM解調后供給信道解碼部分完成信道的前向糾錯解碼。然后對數據進行符號映 射、差分解碼、去交織、RS解碼及去能量擴散，再經過解擾解密得到MPEG-2傳輸流(TS)。解復用器按一定的規(guī)則或根據用戶的要求，從包含多路節(jié)目的TS流中選取一路節(jié)目進行MPEG-2解碼，得到重建的視頻和音頻數據，再經過NTSC／PAL／MECAM視頻信號編碼以及音頻信號的D／A轉換后送入模擬電視機。
    
有線數字電視機頂盒的系統(tǒng)構成如圖4所示。



圖4中網絡接口單元的任務是信號的接收、變頻和解調。系統(tǒng)模塊主要包括CPU、外圍存儲器及相關電路完成系統(tǒng)控制及機頂盒與外界的通信控制，MPEG-2傳輸解復用等。解碼模塊對MPEG-2碼流進行音頻視頻解碼，按所需的制式（PAL／NTSC／MECAM）編碼并可插入圖文信號。模擬視頻音頻電視信號編碼單元包括A／D轉換器、音頻視頻放大器等將數字信號，以轉換為模擬信號便于模擬電視機收看。



3　結　語
    
有線數字電視系統(tǒng)既可以為高清晰的數字電視提供大容量、高質量的數字信號，也可以在數字電視機并不普及的今天為模擬電視機提供畫面清晰、音質優(yōu)良的模擬信號，充分利用有線電視系統(tǒng)的頻率資源，為實現交互式電視服務，建立家庭多媒體平臺做好準備。