一、什么是數(shù)字電視？
    數(shù)字電視是相對于模擬電視而言的。我們知道，電視——就是實時向遠(yuǎn)處傳送可視的活動圖像。具體的方法，是先把光的圖像變成與其對應(yīng)的電信號，利用電信號可以傳得遠(yuǎn)的特點，實現(xiàn)向遠(yuǎn)處傳送的目的。
    （一）什么叫模擬電視？自然界的實際景物圖象千差萬異，無論從亮度層次上，色彩種類上，都是極豐富的。用電信號表示它，一定是一個可以取任意值的連續(xù)變化的電量。我們把這樣直接與自然界實際圖象對應(yīng)的，連續(xù)變化的電信號稱為模擬信號，就是模擬實際，與實際一樣。用這種方式傳送電視就是模擬電視。
    （二）什么是數(shù)字電視？先從用離散值代表模擬量談起。舉個例子，人的腳在一定尺度內(nèi)，其長短分布是無限多個的，數(shù)值上是連續(xù)的。就是多長的都有，這好比模擬量。但實際在工廠生產(chǎn)鞋的時候，并不是這樣，而是僅使用一定數(shù)量的號碼，就適應(yīng)了整個人群不同尺寸的腳。只要選擇靠近的某些號碼，就可以穿。這些尺寸不連續(xù)的號碼，把連續(xù)的腳長“離散化”了，就是用離散量表示連續(xù)量，這種用離散量表示連續(xù)量的做法叫模擬量的數(shù)字化。數(shù)字電視，就是設(shè)想用離散的電量表示連續(xù)的電量，在電視信號的產(chǎn)生、傳輸、接收各個環(huán)節(jié)上，都使用離散數(shù)字來表示、處理。也就是說，數(shù)字電視是信源、信道、信宿三個環(huán)節(jié)上全面數(shù)字化的電視系統(tǒng)。信源指節(jié)目的產(chǎn)生：攝、錄、編；信道指傳輸；信宿指接收、顯示。
    （三）數(shù)字電視由五個環(huán)節(jié)組成:
1、信源編碼：就是把原始的模擬電視信號用數(shù)字編碼來表示，也稱為數(shù)字化、模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）。然后，進(jìn)行壓縮。數(shù)字電視信號源有三項：視頻數(shù)據(jù)流、音頻數(shù)據(jù)流和輔助數(shù)據(jù)流。輔助數(shù)據(jù)流包括管理數(shù)據(jù)、有條件接收數(shù)據(jù)以及與節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。
2、復(fù)用：就是把上述三項數(shù)據(jù)流合成一路。采用以“包”為單位的時分復(fù)用方式。首先把上面說的三項數(shù)據(jù)流分割成一定長度的包（也稱分組），在“包”的頭部加上標(biāo)識，作為區(qū)分是
屬于哪個流的標(biāo)志，以便在接收時把它們區(qū)別開。然后把它們合流為單一的復(fù)用流。一個視頻數(shù)據(jù)流、一個音頻數(shù)據(jù)流、一個輔助數(shù)據(jù)流合成一套節(jié)目流。爾后，多套節(jié)目流再合成為傳輸流。
3、信道編碼和調(diào)制：上述數(shù)據(jù)流不適于在傳輸通道中傳輸。為了使信號適配于傳輸信道，減少傳輸過程的差錯，還需要對數(shù)據(jù)流進(jìn)行必要的處理（再編碼），這種做法叫信道適配，也稱為信道編碼。它的作用主要是負(fù)責(zé)誤碼的檢錯和糾錯。調(diào)制的作用是把基帶數(shù)據(jù)流搬移到高頻載波上去，把基帶信號變成頻帶信號。使之可以在頻分復(fù)用的模擬信道中
4、傳輸信道：有HFC、數(shù)字干線、衛(wèi)星、無線、存儲介質(zhì)等。
5、接收機(jī)：就是機(jī)頂盒，實現(xiàn)上述四項環(huán)節(jié)的逆過程，把從信道上接收的數(shù)據(jù)流還原成原始的模擬電視信號。
    （四）怎樣把模擬電視信號數(shù)字化？
1、先要解決用離散數(shù)字來表示連續(xù)的模擬信號問題。
    打個比方：氣溫是逐漸變化的，每時每刻都在變化，因而它是隨時間連續(xù)變化的模擬量。但觀測氣溫不必每分每秒都測量，隔一定時間測一點畫在坐標(biāo)圖上，連一條線，就表示了氣溫的變化。如果時間間隔合適，這條線的形狀與連續(xù)不間斷測量的曲線形狀會基本吻合，即，用離散量可以表示連續(xù)的模擬量。這種間隔測量的方式，叫做在連續(xù)變化的模擬量上的取樣。這是把模擬信號數(shù)字化的第一步。
2、取樣間隔多大合適？
    首先的原則是能基本如實的代表原來的連續(xù)模擬量。間隔太遠(yuǎn)了要漏去重要的信息，比如測氣溫，最高氣溫出現(xiàn)在每天的14：00，取樣間隔太大，偏偏漏掉了14：00，就會發(fā)生大錯。因而，取樣間隔與信號性質(zhì)有關(guān)，要符合奈奎斯特定理：即取樣頻率要大于信號最高頻率的二倍。這樣抽取的樣值就包含了原來模擬信號的全部信息而不遺漏。例如電視亮度信號，最高頻率是6Mhz，取樣頻率就應(yīng)該大于2×6=12Mhz。取樣的實現(xiàn)也簡單，讓信號經(jīng)過一個電子開關(guān)，開關(guān)每秒鐘接通12M 次（當(dāng)然每次接通時間都很短），就實現(xiàn)了在模擬信號中每秒取12M 個離散了的樣值。這些樣值，不再是連續(xù)的了。取樣的結(jié)果，僅是把模擬信號進(jìn)行時間上的離散。樣值的幅度，仍然是模擬取值的，具有連續(xù)的數(shù)值。必須在幅度值上也進(jìn)行離散處理，才能實現(xiàn)不僅時間上離散，幅度值上也離散。對幅度值的離散，就是把幅度值分成若干等級，對不在等級線上的進(jìn)行舍零取整處理，歸到相鄰的等級上去。這與我們買鞋是一個道理。這樣，連續(xù)的幅度值就用離散化的有限個等級取代了，這個過程叫做量化。
3、量化取多少個等級合適？
    等級多了好，但要付出的代價大。理論和實際都證明，對電視圖象信號，用256 個等級就可以了。取樣、量化只是在時間和幅度上把信號的表示做到了離散化，還不是數(shù)字化。數(shù)字化的目的是用“0”和“1”兩個數(shù)字碼表示一切等級、量值。為什么要用“0”和“1”，不用0—9，就是因為“0”和“1”最容易用電量來表示。如，有電壓是“1”，無電壓是‘0“；開關(guān)接通是“1”，開關(guān)斷開是“0’,但“0”和“1”只能表示兩個等級，256 個等級怎么辦？使用“0”“1”的排列組成碼就解決了。這有如條碼，條碼只有黑、白兩種條，但它們不同的組合可以編出無數(shù)的碼，可以分別代表多種商品。例如，我們用8 位“0”和“1”編成8 位碼，00000000、00000001、00000010……..11111111，就有了256=28 種不重復(fù)的碼，表示256 個量。把量化后的信號，用“0”和“1”組成的碼來表示，叫做編碼。用數(shù)字編碼表示量化的信號，模擬信號才算是真正數(shù)字化了?？偟氖?，模擬數(shù)字化三個過程：取樣、量化和編碼。
二、有關(guān)數(shù)字壓縮。
討論壓縮的必要性、可能性和壓縮的方法。
1、壓縮的必要性
   下面的討論會看到，經(jīng)過取樣、量化、編碼后的電視信號信息量非常大。電視亮度信號的最高頻率是6Mhz，每個色差信號大最高頻率為兩個1.5Mhz。根據(jù)奈奎斯特定理，亮度與色度信號的取樣頻率分別應(yīng)該大于12Mhz和2×3Mhz=6Mhz。量化等級取256，需要8 位二進(jìn)制編碼。這樣，傳送一套電視節(jié)目，所需要的碼率（每秒鐘傳送碼的位數(shù)）為（12+2×3）×8=144Mbit/s。傳送這么高的速率，對我們現(xiàn)在一個頻道8Mhz的帶寬，實在是大得了不得。實際上取樣頻率是13.5Mhz,量化比特數(shù)是10,因而碼率為270Mhz。所以，要想使數(shù)字化節(jié)目真正能付之使用，必須對碼率進(jìn)行壓縮。這就是數(shù)字電視信號壓縮的必要性。
2、壓縮的可能性
   數(shù)字電視信號之所以可以壓縮，是因為電視信號存在著冗余。首先是空間冗余。就是一幅畫面內(nèi)，各象素之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。例如，藍(lán)天，不必全部藍(lán)天的每一個象素都傳送一次，只傳送一個象素就行，其余的，到接收點全部按第一個復(fù)制。這樣一來就節(jié)約了大量信息，去除了冗余。其次是時間冗余。相鄰兩幀圖像的內(nèi)容也大體相似。我們可以不必每一幀圖像都傳，例如只傳送第一幀、在接收端，第三幀用第一幀預(yù)測產(chǎn)生，第二幀用第一、三兩幀取平均產(chǎn)生，這又可以壓縮碼率。再次，是人的視覺冗余。利用人眼對圖象高頻細(xì)節(jié)、色度信號靈敏度低的特點進(jìn)行壓縮，把人眼本來看不到的信號取消，以節(jié)省碼率。這就是信號壓縮的可能性。
3、壓縮的方法
   壓縮的方法，采用MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)。它針對圖像上述幾種冗余的特點，運用運動估值、離散余弦變換（DCT）、自適應(yīng)量化和熵編碼等技術(shù)（實際是一些算法），實現(xiàn)對信號碼率的壓縮。把數(shù)字化后144Mbit/s 的碼率壓縮到6Mbit/s，仍然可以保持SDTV 的水平。而且壓縮比可變，由VCD 到HDTV 等級都可以。目前數(shù)字有線電視使用的壓縮等級是主級主類：[email=MP@ML]MP@ML[/email]，相當(dāng)于SDTV（標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視720*576象素）水平。運動估值是為了消除相鄰幀間的空間冗余。因為相鄰的幀間，圖象大量的數(shù)據(jù)是相同的，不必都全部傳輸，僅傳遞相鄰幀的變化部分就可以了，這樣就可以壓縮了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。離散余弦變換DCT，是將信號由空間域變換到頻域，使信號能量集中到低頻率。自適應(yīng)量化是針對DCT而言，因為人眼的視覺對圖象細(xì)節(jié)不敏感，故表示圖象細(xì)節(jié)的高頻部分可以壓縮。自適應(yīng)量化就是對DCT變換后的高頻系數(shù)采用粗量化，對低頻系數(shù)細(xì)量化。實際上是基于視覺冗余。熵編碼，就是可變字長編碼。給使用概率大的事件分配短字碼，給使用概率小的事件分配長字碼，最大限度的提高編碼效率。
三、數(shù)據(jù)電視的傳輸碼流；
    模擬電視信號經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換、壓縮后，變成了由二進(jìn)制脈沖組成的脈沖序列，叫做碼流。
    每一套節(jié)目有視頻碼流、音頻碼流，這些與模擬信號一一對應(yīng)的碼流稱為基本流ES。為便于傳輸，實現(xiàn)時分復(fù)用，基本流ES 必須“打包”，就是將順序、連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流按一定的時間長度進(jìn)行分割，分割的小段叫做“包”，因而打包也稱為分組。在每個包前加上包頭，就構(gòu)成了打包的基本流PES。
    傳送一套節(jié)目有三種基本碼流：視頻、音頻和相應(yīng)的數(shù)據(jù)流，需要把它們組合到一起，叫做復(fù)用。復(fù)用的方法是時分復(fù)用。上述把同一節(jié)目的三種基本流復(fù)用到一起叫節(jié)目復(fù)用。復(fù)用后，根據(jù)需要可以形成節(jié)目流PS 和傳輸流TS。它們分別適用于不同的傳輸環(huán)境。PS 包的長度較長，且可變，適用于在良好的媒質(zhì)里傳輸。TS 包長是固定的，188 個字節(jié)，適用于容易出錯的媒體中傳輸。在有線電視系統(tǒng)中傳輸?shù)氖莻鬏斄鱐S。TS 包的包頭，長4 個字節(jié)，包頭里最重要的要素是包識別符PID，它標(biāo)識該包是屬于哪套節(jié)目的什么流。接著的是可變長度的適配域，后面是凈荷，凈荷攜帶實際內(nèi)容。
四、數(shù)字電視的特點。
與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下特點：
⑴數(shù)字信號傳輸噪聲沒有積累。
  我們知道，模擬信號在傳輸?shù)拿總€環(huán)節(jié)，都要加入噪聲，如放大器，每級放大器的噪聲都要加進(jìn)去，放大后信號大了，C/N 低了。數(shù)字信號是一連串的“0”和“1”脈沖序列，在傳輸過程中，侵入的噪聲可以通過再生的方法去除。所謂再生處理，就是收到信號后，不是直接放大，而是重新在有脈沖的位置制作一個形狀完全相同的脈沖，恢復(fù)信號中脈沖的原樣而清除了噪聲。再生是基帶數(shù)字傳輸抗干擾的重要手段。其次，數(shù)字傳輸技術(shù)有非常有效的糾錯方式，如我們使用的R-S 糾錯，可以把誤碼率由10E-4 改善到10E-12。所以，我們收看數(shù)字有線電視時，主觀感覺最為明顯的是畫面清潔，沒有雜波、雪花。從維修的角度，數(shù)字信號對C/N 的要求也比模擬信號寬容。模擬信號C/N=43dB 時可以得到4 分的收看質(zhì)量。數(shù)字電視C/N=31dB 就可以滿意收看。事實上，整個網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字信號的功率電平就是以比模擬電平低10dB來傳輸?shù)摹?br /> ⑵ 數(shù)字信號的傳輸和處理過程不存在非線性失真。
⑶ 有較好的收視穩(wěn)定性。模擬電視的收看質(zhì)量的劣化是漸變的，圖像由好到壞有一個過程，令人討厭。數(shù)字電視收看質(zhì)量的劣化有“斷崖效應(yīng)”，只要有圖像，質(zhì)量就是好的，無噪點，穩(wěn)定。信號劣化，就立即馬塞克，沒有過渡。相對于模擬信號，給收看者以穩(wěn)定的感覺。
⑷ 模擬改數(shù)字以后，極大地釋放了頻率資源。
由于采用壓縮率非常高的MPEG-2 壓縮方法，使碼率降低很多，加上采用高效率的調(diào)制方式，可以在一個8Mhz的帶寬里傳送6 套以上質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SDTV）的節(jié)目。這給有線電視提供更多套節(jié)目，為實現(xiàn)NVOD、VOD 提供資源。
⑸ 可以在現(xiàn)行傳輸體制下傳輸高清晰度電視（HDTV）。
⑹ 數(shù)字信號容易處理，易于使用大規(guī)模集成電路和微型化，生產(chǎn)時設(shè)備一致性好，無須調(diào)整。容易大量使用軟件，實現(xiàn)智能化操作。
⑺ 對節(jié)目加擾、加密容易、可靠，保證商業(yè)運作。
五、 數(shù)字電視信號是怎樣在有線電視HFC網(wǎng)上傳輸?shù)模?/strong>
    模擬電視連續(xù)的電信號數(shù)字化后，變成了完全由“0”、“1”組成的脈沖串（經(jīng)過MPEG-2 編碼形成由MPEG-2包組成的傳輸流）。直接把數(shù)字串在網(wǎng)絡(luò)上傳送，叫做基帶傳輸（未經(jīng)某種處理的數(shù)字信號稱為基帶信號）。它要占用從0 開始的無限帶寬。但是我們現(xiàn)在的HFC網(wǎng)絡(luò)，傳輸模擬電視信號是采用AM-VSB（殘留邊帶調(diào)幅）頻分復(fù)用方式傳輸?shù)摹＞褪钦f，每套電視節(jié)目先調(diào)制到一個指定的高頻率載波上（采用殘留邊帶調(diào)幅方式），每一個高頻率載運一套節(jié)目，占用不同頻率的載頻，混合送到HFC網(wǎng)絡(luò)上傳輸。節(jié)目是以頻率不同而區(qū)分的，這就是頻分復(fù)用。每套節(jié)目占用的頻帶寬度都是8Mhz。這就是我們目前HFC 的規(guī)矩——體制。
   數(shù)字化后的基帶，不符合目前HFC 的傳輸體制，沒有辦法讓數(shù)字電視信號以基帶的形式上網(wǎng)與現(xiàn)有的模擬電視信號兼容傳輸。數(shù)字電視信號要服從原來的規(guī)矩，這叫做兼容。為了使數(shù)字基帶信號適應(yīng)HFC 網(wǎng)絡(luò)的要求，與模擬的頻帶信號在HFC 中兼容傳輸，就需要對數(shù)字基帶信號做適當(dāng)處理，我們稱這種做法叫信道編碼。就是說，信道編碼，是使數(shù)字基帶信號適配進(jìn)HFC網(wǎng)絡(luò)的過程。
   信道編碼是在前端完成的。包括以下幾個部分：碼流的隨機(jī)化；R-S 編碼；卷積交織；字節(jié)到字符的映射；差分編碼；基帶成型濾波和QAM 調(diào)制。
碼流的隨機(jī)化（也叫擾碼）處理，有兩個目的：一是防止在特殊情況下出現(xiàn)調(diào)制器輸出未調(diào)制載波，對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。二是把MPEG-2 碼流中的連“0”、連“1”信號攪亂。因為連“0”、連“1”會破壞傳輸系統(tǒng)的定時功能，而定時一旦被破壞，收、發(fā)雙方會失去同步，時分復(fù)用的數(shù)字傳輸就完全亂了。隨機(jī)化的方法，是采用偽隨機(jī)碼（PRBS）對輸入的MPEG-2 碼流進(jìn)行隨機(jī)化處理。就是用較長的偽隨機(jī)序列與MPEG-2 序列送如移位寄存器一個比特一個比特地“模2 加”，使原來的信號規(guī)律也具有了偽隨機(jī)性質(zhì)。這樣連“0”、連“1”的現(xiàn)象就被消滅了。由于偽隨機(jī)碼具有相當(dāng)大的帶寬，碼流被隨機(jī)化處理以后，功率譜被擴(kuò)散，所以隨機(jī)化處理也叫能量擴(kuò)散。
  R-S 編碼是為了糾錯的。模擬方式傳輸錯誤一般稱為失真——與原信號不一樣。模擬傳輸時，失真的表現(xiàn)是漸變的。收視者對限度以內(nèi)的失真劣化可以容忍。數(shù)字電視中的一切劣化集中表現(xiàn)為碼錯誤——誤碼。數(shù)字信號誤碼對圖像質(zhì)量的影響有斷崖效應(yīng)，即碼錯誤率超過一定值，整個圖象會立即變成不可看，收視者沒有容忍的余地。所以數(shù)字傳輸要集中力量解決誤碼問題，采用有效的措施，糾正傳輸誤碼。現(xiàn)在使用的R-S 編碼，糾錯能力相當(dāng)強(qiáng)，對每個傳輸包而言，可糾正8 個字節(jié)隨機(jī)錯誤的任意組合，或者可糾正長度不大于57 的突發(fā)錯誤。具體的說，在輸入誤碼率10E-4 的情況下，糾正錯誤碼，達(dá)到10E-12。誤碼率劣于10E-4 已經(jīng)無法恢復(fù)圖像，而10E-12 相當(dāng)于幾個小時才出現(xiàn)一個誤碼?？梢娖浼m錯能力之強(qiáng)。
   R-S 糾錯是在發(fā)送端的MPEG-2 碼流中插入16 個用于檢驗的冗余字節(jié)，使MPEG-2 的傳輸包由188 字節(jié)變成了188+16=204 字節(jié)。在接收端，靠檢驗該冗余字節(jié)的情況，來判斷并糾正錯誤。RS 編碼稱為外層糾錯編碼，對突發(fā)干擾有較強(qiáng)的糾錯能力。
    卷積交織，是內(nèi)層編碼，它能使連續(xù)發(fā)生的誤碼發(fā)散。DVB-C采用的卷積交織深度為I=12。
字節(jié)到字符的映射（轉(zhuǎn)換），也是一種適配。MPEG-2 的傳輸流是以字節(jié)為單位傳輸?shù)模? 字節(jié)=8 比特。在后面要進(jìn)行的QAM 調(diào)制中，是以符號為單位進(jìn)行的。在2mQAM 調(diào)制中，1個符號代表m比特（64QAM m=6）。由1字節(jié)=8比特轉(zhuǎn)換為1 符號=m比特，稱為字節(jié)到符號的映射。映射就是轉(zhuǎn)換，在64QAM，要將3 個字節(jié)轉(zhuǎn)換為4 個6bit的字符。打個比方說，學(xué)生看電影，每8 個人一組去影院。而影院是每6 個人一條凳子。這樣，學(xué)生就得由每8 個人一組，轉(zhuǎn)換為每6 個人一條凳子。
    差分編碼。
    數(shù)字電視的調(diào)制方式是正交調(diào)幅，它需要把碼流分成兩路，一路稱為同向分量I，一路稱為正交分量Q。I 和Q 分別對頻率相同而相互正交的載波進(jìn)行幅度調(diào)制（兩個正交的載波是cosωt 和sinωt）。最后，二者疊加成QAM 調(diào)制信號。因而，進(jìn)入QAM 調(diào)制之前，要把數(shù)據(jù)碼流分成兩路，即差分編碼。它實質(zhì)上是把單路串行碼流分成兩路并行碼流。
基帶成型濾波是脈沖波型變換。比特信號的“0 和“1”是方脈沖，具有無限帶寬。我們的網(wǎng)絡(luò)是限帶的（每個頻道8Mhz），自然無法適應(yīng)。為了減少比特占用的帶寬，又不影響收到信號的判決，可以把方的脈沖改變一下形狀。把上升沿和下降沿由突變的直線變?yōu)閳A滑的曲線，把方波圓滑化。這種方法稱為滾降。在電路上是使方形脈沖通過一個升余弦滾降濾波器。其滾降系數(shù)取α=5。
    調(diào)制，是解決數(shù)字基帶信號不能直接在HFC網(wǎng)絡(luò)中與模擬信號按頻分復(fù)用兼容傳輸?shù)膯栴}。
    用基帶信號改變高頻率載波的某個參數(shù)，讓高頻率載波載運基帶信號并實現(xiàn)頻譜從基帶到載波頻率的搬移，叫做調(diào)制。頻率搬移是頻分復(fù)用所必須的。調(diào)制就是使載波的參數(shù)按所載運基帶信號的變化而變化。用載波的不同狀態(tài)表示基帶信號。調(diào)制方式有調(diào)幅（AM），調(diào)頻（FM），調(diào)相（PM）幾種。我們使用的是QAM 調(diào)制，叫做正交幅度調(diào)制。它先把調(diào)制信號碼流分成獨立的兩路，分別對同頻正交的兩個載波進(jìn)行雙邊帶抑制載波調(diào)幅，最后兩路已調(diào)信號相加輸出。QAM 調(diào)制是幅度調(diào)制與相位調(diào)制的結(jié)合，既調(diào)幅又調(diào)相。有線電視使用的QAM 調(diào)制是64QAM，就是調(diào)制后，載波有64 種狀態(tài)，每個狀態(tài)代表一個符號（一個符號是6 位比特組成的碼）。64QAM 的調(diào)制狀態(tài)可以直觀的用星座圖表示。座標(biāo)里的64 個點，代表64 個符號。正常時，這些符號點在小方格中間。信號的劣化，造成符號點的偏移，嚴(yán)重時偏移到格子外，就“串”了。造成符號被錯判。
MPEG-2 碼流經(jīng)過上述的信道編碼、調(diào)制，最終把傳輸碼流載運到一個指定頻率、8Mhz帶寬的高頻率載波上。從高頻率載波的形式講，它與現(xiàn)在HFC 網(wǎng)中傳輸?shù)哪M電視頻道信號就一樣了，可以堂而皇之的混合進(jìn)網(wǎng)傳輸了，并與模擬信號同等待遇，被光鏈路、電纜鏈路傳輸?shù)接脩?
    64QAM調(diào)制由于既調(diào)幅又調(diào)相，頻率利用率高，每8Mhz帶寬可以傳輸?shù)男畔⑺俾蔬_(dá)40Mbit/s以上，我們選為38Mbit/s。就是說，把幾套節(jié)目先通過復(fù)用器復(fù)用成38Mbit/s 的多節(jié)目傳輸流MPTS，再送進(jìn)調(diào)制器。
    64QAM 的性能為：進(jìn)制8，頻譜利用率6bit/Hz，每套節(jié)目壓縮到1.5Mbit/s 時，每8Mhz 頻道可以傳送17 套節(jié)目,壓縮到2Mbit/s 時，可以傳送13 套節(jié)目,壓縮到4Mbit/s,可以傳送6 套節(jié)目。正常接收所需要的C/N（無糾錯）28dB，用R-S 糾錯為23dB。
經(jīng)調(diào)制后碼速率的變化如下：
R-S 編碼，由于傳輸包長由188 變成了204 字節(jié)，每包碼字?jǐn)?shù)增加了，速率將提高到約為38×204/188=41Mbit/s。字節(jié)到字符映射，因為每字符為6bit，比特速率變?yōu)樽址俾始s為41/6=6.8Ms/s(每秒字符)。再經(jīng)升余弦滾降濾波，我們實際使用的符號率是6.875Ms/s。這是一個非常重要的傳輸參數(shù)，是配置調(diào)制器和機(jī)頂盒必須的。
六、 有線電視前端。
㈠ 數(shù)字有線電視前端的功能：
  數(shù)字電視信號在有線電視HFC網(wǎng)內(nèi)的傳輸，核心是信號對網(wǎng)絡(luò)的適配問題。模擬電視信號數(shù)字化、壓縮即信源編碼，解決了用數(shù)字比特代表連續(xù)的模擬信號和速率對網(wǎng)絡(luò)的適配。那么如何解決傳輸對網(wǎng)絡(luò)的適配，使用戶達(dá)到滿意的接收，這就是前端要解決的問題。具體說，前端的主要功能是：
    ⑴組織節(jié)目。
   節(jié)目為王。向用戶提供多套數(shù)，高質(zhì)量的節(jié)目是數(shù)字電視的生命所在。數(shù)字有線電視的節(jié)目源主要有：來自衛(wèi)星的節(jié)目；以SDH形式從光纜傳來的節(jié)目；本地自辦節(jié)目；由視頻服務(wù)器播出的NVOD、VOD 節(jié)目；由本臺更新、增加的電子節(jié)目指南（EPG）等。前端的組織作用，就是要把這些不同的節(jié)目進(jìn)行數(shù)字化，壓縮編碼等過程，統(tǒng)一為MPEG-2 傳輸流（MPEG-2 TS）和ASI接口格式。
    ⑵監(jiān)視、調(diào)度和切換播出節(jié)目。
   在有線電視HFC網(wǎng)中，數(shù)字電視也應(yīng)當(dāng)按每8Mhz帶寬一個頻道來傳輸。那么，哪個頻道傳送哪幾套節(jié)目，以及節(jié)目之間的切換、調(diào)度，都要在前端完成。完成這個任務(wù)的設(shè)備是一個多輸入口，多輸出口的數(shù)字切換矩陣，也稱路由器。它還可以為信號源的監(jiān)視提供選擇節(jié)目的功能。
    ⑶系統(tǒng)管理。
    數(shù)字有線電視節(jié)目是以一種新的付費方式提供給授權(quán)用戶的。因而可靠的授權(quán)管理是數(shù)字有線電視必備的功能。
    系統(tǒng)管理包括有條件接收系統(tǒng)CAS、用戶管理系統(tǒng)SMS 和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS。
    有條件接收系統(tǒng)CAS；對節(jié)目和數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾、加密，對用戶進(jìn)行授權(quán)管理，實現(xiàn)有償服務(wù)。
    用戶（訂戶）管理系統(tǒng)SMS：對用戶進(jìn)行管理，包括用戶信息、用戶設(shè)備信息、數(shù)字產(chǎn)品信息、訂購信息、授權(quán)信息、財務(wù)信息等。
    網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS：對前端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行集中管理，包括規(guī)劃、參數(shù)設(shè)置、檢測報警等。從信號形成、流向到質(zhì)量進(jìn)行控制，對系統(tǒng)運行狀態(tài)、故障、錯誤進(jìn)行報警，保證系統(tǒng)協(xié)調(diào)、正常、安全運行。
    ⑷復(fù)用。
    為了與模擬傳輸體制兼容，從多種渠道組織來的數(shù)字電視節(jié)目，都需要調(diào)制到8Mhz 帶寬的不同頻道上。而每個頻道不但載運不只一套節(jié)目，還必須載運引導(dǎo)接收機(jī)正確工作的節(jié)目專用信息PSI、業(yè)務(wù)信息SI、電子節(jié)目指南EPG 以及授權(quán)管理信息ECM、EMM 等。這些都需要在進(jìn)入調(diào)制之前把它們復(fù)用到一起。
  ⑸進(jìn)行信道編碼和調(diào)制，實現(xiàn)與有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸適配。
㈡前端的組成。
  比照模擬電視前端的組成，數(shù)字前端可以分為輸入、處理和輸出三部分。
  ⑴輸入部分。
   輸入部分的主要功能，就是把來自不同渠道、不同格式的視音頻信號，進(jìn)行數(shù)字化、壓縮編碼或碼流適配，統(tǒng)一為符合DVB-C 標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2 傳輸流格式和ASI 接口的傳輸流，輸出到處理部分。
    數(shù)字電視的節(jié)目源有：衛(wèi)星接收（數(shù)字或模擬）、數(shù)字干線SDH、本地自辦、視頻服務(wù)器或媒體播放器輸出的數(shù)字節(jié)目（本地自辦、NVOD、VOD）、各類數(shù)據(jù)廣播節(jié)目等。與節(jié)目相關(guān)的PSI、SI、EPG以及各種管理信息，也都是必須進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)和節(jié)目一起向用戶傳輸?shù)摹?br />     前端，信號的統(tǒng)一格式是什么樣的？
    是DVB-C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的MPEG-2 傳輸流。由長度為188 字節(jié)的傳輸包組成。每個包有4 個字節(jié)的包頭，可變字節(jié)長度的適配域和有效載荷。在傳輸鏈路里，這些MPEG-2 傳輸包一個包一個包的串行傳輸。實際上，為了提高系統(tǒng)的糾錯能力，每個包增加了長度為16 個字節(jié)的R-S 糾錯碼，包長變成了204 字節(jié)。
    在整個數(shù)字有線電視系統(tǒng)中，設(shè)備與設(shè)備間，設(shè)備與線路間的傳輸接口，被規(guī)定為ASI（異步串行接口）。它的傳輸速率為270Mbit/s，可以輕松地承載8Mhz帶寬，64QAM 調(diào)制的數(shù)據(jù)流。ASI物理接插形式，用得最多的是BNC卡口。
    下面研究不同格式接口的節(jié)目如何統(tǒng)一成MPEG-2 傳輸流格式和ASI接口。
    模擬視音頻節(jié)目，經(jīng)編碼器完成數(shù)字化、壓縮形成MPEG-2 格式。編碼器輸入視音頻信號，輸出碼率可在1.5?15Mbit/s 之間調(diào)整的MPEG-2 傳輸流，輸出接口是ASI。SDH 傳送的數(shù)字電視節(jié)目，已經(jīng)是MPEG-2 傳輸流。對應(yīng)于電視的輸出口是DS-3（或E3）口，以45Mbit/s 的速率傳送5?6 套復(fù)用的節(jié)目。把它納入數(shù)字有線電視，只需在SDH 輸出與數(shù)字有線電視的輸入之間加一個適配器完成DS-3到ASI 的轉(zhuǎn)換就可以了。點播類節(jié)目，如NVOD、VOD 也是數(shù)字電視的重要節(jié)目源。它是由視頻服務(wù)器經(jīng)硬盤播出設(shè)備輸出MPEG-2 碼流的。將此類節(jié)目接入數(shù)字前端，需要作接口的轉(zhuǎn)換。一般來說，用于HFC網(wǎng)絡(luò)播出的硬盤播放器，大都提供ASI 接口，甚至已經(jīng)將碼流調(diào)制到高頻載波上形成64QAM射頻信號。輸出為ASI接口的可以直接進(jìn)切換矩陣，64QAM 輸出的，只要頻率和電平合適，就直接與現(xiàn)有的模擬頻道混合，進(jìn)入HFC 傳輸。對于輸出口為DS-3（45Mbit/s）、ATM（155Mbit/s）以及高速以太網(wǎng)口，都需要經(jīng)過適配器將接口轉(zhuǎn)換為ASI，才能進(jìn)數(shù)字切換矩陣。開展多媒體傳輸和因特網(wǎng)接入，還要通過數(shù)據(jù)廣播服務(wù)器、IP 網(wǎng)關(guān)（代理服務(wù)器）等，組織相關(guān)信號。
⑵處理部分：
    信號處理部分是前端的核心。它的功能是：對所有輸入的節(jié)目碼流進(jìn)行切換、調(diào)度、分組、復(fù)用（再復(fù)用）；插入（更新）節(jié)目專用信息PSI、業(yè)務(wù)信息SI、電子節(jié)目指南EPG、各種管理信息（ECM、EMM）等，把它們與節(jié)目信號一起復(fù)用進(jìn)數(shù)字傳輸通道；對條件接收節(jié)目進(jìn)行加擾；進(jìn)行節(jié)目管理、用戶管理和系統(tǒng)管理.
    數(shù)字切換矩陣。
    切換矩陣也叫路由器。它有若干個輸入口和輸出口，可以實現(xiàn)任意輸入端口的信號從任意輸出端口輸出，可見它可以實現(xiàn)輸入與輸出節(jié)目的強(qiáng)大調(diào)配功能。在數(shù)字電視里使用矩陣的意義更大。數(shù)字電視的一個載波頻道，可以載運6 套以上電視節(jié)目，載運哪幾套，組合是靈活的，有時需要調(diào)整，有了矩陣就容易了。還有，在數(shù)字電視播出中，增加一套節(jié)目，不是象模擬那樣加一臺調(diào)制器，它是在虛擬狀態(tài)下進(jìn)行的：只要把要增加的節(jié)目從矩陣輸入端接入，切換到一個復(fù)用器上，復(fù)用進(jìn)某個頻道就成了。
    復(fù)用器：所謂復(fù)用，是使多路信號共享一條物理信道。例如，一個載波頻道可以載運6 套節(jié)目，首先要在未調(diào)制前將六套節(jié)目的傳輸碼流按時分復(fù)用的方法復(fù)用到一起。時分復(fù)用（TDM），是把傳輸通路分成若干個時間段（時隙），每段時隙分配給一套節(jié)目或一個特定的碼流。在分配的這段時隙內(nèi)，節(jié)目唯一的占有整個頻帶，各節(jié)目周期的輪流占用。完成復(fù)用功能的設(shè)備叫復(fù)用器。
    復(fù)用器可以把多路單節(jié)目傳輸流（SPTS），按時分復(fù)用成一路多節(jié)目傳輸流（MPTS），這叫做復(fù)接。也可以把輸入的一路MPTS，分開成多路SPTS，這叫做分接。
    復(fù)用器可以輸入節(jié)目傳輸流，也可以輸入PSI、SI、EPG 等數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)復(fù)用。
    總的說，復(fù)用器要有如下功能：接口為ASI；可以輸入單節(jié)目傳輸流SPTS，也可以輸入多節(jié)目傳輸流MPTS；有PSI/SI 生成、替換功能；支持PID重新映射（可以改變PID）；可以插入EPG：有數(shù)據(jù)接口TCP/IP。
    復(fù)用方式有一般復(fù)用和統(tǒng)計復(fù)用。
    一般復(fù)用是，多路信號復(fù)用后輸出信號的碼率等于各路輸入信號碼率之和，各路輸入信號的碼率不變。
    統(tǒng)計復(fù)用是，根據(jù)信號的特點，動態(tài)地調(diào)整每路信號的碼率。例如體育節(jié)目，動作變化大，需要占用較大的碼率；教育節(jié)目靜止畫面多，不需要大的碼率。二者使用一個復(fù)用器，互相調(diào)劑碼率，充分利用資源，又保證每套節(jié)目都達(dá)到滿意效果。
    復(fù)用在復(fù)用器中進(jìn)行。復(fù)用器的功能有：對每個輸入碼流進(jìn)行檢測，包括TS 流同步是否丟失，同伴字節(jié)是否錯誤，TS 流是否連續(xù)，PAT、PMT表和PID 值是否正確等。從輸入的MPEG-2 TS 中過濾出基本流ES，提取PSI/SI。將基本流復(fù)用成符合MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)的TS 流，同時生成PSI/SI。已經(jīng)加擾的碼流不再解擾，直接以加擾形式與其它碼流復(fù)用，包括ECM、EMM。
    以上幾點提示我們，有線電視里的許多數(shù)據(jù)，如與節(jié)目有關(guān)的信息EPG、PSI、SI，管理信息ECM、EMM，加擾信息等都是從復(fù)用器加入的。處理部分的另一個重要功能是加擾。因使用設(shè)備不同，加擾可以在有內(nèi)置加擾模塊的復(fù)用器中進(jìn)行，也可以外接獨立的加擾器進(jìn)行。
    ⑶輸出部分：
    前端輸出部分的功能，是把處理部分送來的，已按每8Mhz 帶寬容量復(fù)用和加擾好了的多路數(shù)字電視節(jié)目傳輸流（含節(jié)目、PSI、SI、EPG 及管理信息），變成可以在有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)?4QAM調(diào)制射頻信號。
   該功能由信道編碼和調(diào)制兩部分完成，但二者都裝在調(diào)制器里邊。
   QAM 調(diào)制器的主要接口。
   QAM 調(diào)制器的信號輸入是經(jīng)復(fù)用的MPEG-2 傳輸流TS。輸入物理接口是異步串行口ASI。型式為BNC 75歐同軸卡口。一般還帶有一個ASI輸出口，它與輸入ASI口是環(huán)通的（電平相等，有源的），供另外的設(shè)備使用。如果需要DS-3（E-3）或PSI（同步并行接口）輸入接口時，可以定制。有DS-3 接口，可以直接與SDH 的DS-3 輸出連接，省去了DS-3/ASI的適配器，因為適配器內(nèi)置于里邊了（如華為的調(diào)制器）。
    調(diào)制器的主輸出口是電視頻道RF 輸出。每頻道8Mhz帶寬，中心頻率可以捷變，輸出電平可調(diào)，都是通過前面板的菜單設(shè)置。物理接口是75 歐同軸F 座。一般還設(shè)有-20dB 測試口。
    調(diào)制器還有中頻IF 輸入/輸出口。輸入口輸入已經(jīng)QAM 調(diào)制的中頻IF 信號，這時候調(diào)制器只起變頻率的作用，把中頻IF 轉(zhuǎn)移到電視頻道上去。中頻輸出口輸出經(jīng)本調(diào)制器調(diào)制的QAM中頻信號，供另外的設(shè)備使用。使用時要注意中頻的頻率。
    還有遙控接口，一般是Sub-9 RS485口。
    綜上所述，數(shù)字電視在HFC網(wǎng)絡(luò)中的傳輸是三個環(huán)節(jié)，即信源——信道——信宿。對應(yīng)的就是前端——網(wǎng)絡(luò)——機(jī)頂盒和信源適配、信道適配。機(jī)頂盒成為數(shù)字電視傳輸?shù)囊粋€重要環(huán)節(jié)是一大特色，將來，機(jī)頂盒的維修可能納入網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作中。
七、網(wǎng)絡(luò)傳輸中要注意的幾個概念：
1、64QAM 調(diào)制頻道傳輸實質(zhì)上是數(shù)字信號的模擬傳輸，HFC網(wǎng)絡(luò)可以不做任何改動，包括電放大器、光設(shè)備、無源器件等。
2、關(guān)于傳輸電平：與模擬傳輸相同，都受限于有源器件的非線性動態(tài)范圍?，F(xiàn)在設(shè)為比模擬低10dB，是由于二者功率分布不同，前者為峰值，后者為平均功率。全網(wǎng)整體平移后，雖全部傳輸數(shù)字調(diào)制信號了，電平仍然低10dB是合理的。
3、在模擬傳輸時忽略了的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備相位特性，在傳輸數(shù)字QAM 信號是成為重要矛盾。
八、 節(jié)目專用信息PSI和業(yè)務(wù)信息SI：
    數(shù)字電視與模擬電視一個最大的不同是數(shù)字電視的接收必須由前端提供的信號引導(dǎo)才能完成。不象模擬電視接收，只要選好頻道就可以直接解調(diào)，就把信號取出來了。數(shù)字電視一個射頻頻道載運的一路傳輸流中，時分復(fù)用著多套節(jié)目，一套節(jié)目又由各自的視頻流、音頻流和相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。如何從復(fù)合的信息流中把它們分開，必須前端提供識別的辦法。又如哪個頻道載運的是哪幾套節(jié)目，這些參數(shù)也必須由前端提供。所以，數(shù)字電視系統(tǒng)在傳輸視、音頻數(shù)字信號之外，還必須把與節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)同時不間斷的傳輸下去。這些向接收設(shè)備傳送的與業(yè)務(wù)有關(guān)的信息，是數(shù)字電視碼流的重要組成部分，稱為節(jié)目專用信息PSI 和業(yè)務(wù)信息SI。它們的作用是幫助接收設(shè)備從碼流中選擇業(yè)務(wù)和事件，引導(dǎo)接收機(jī)搜索節(jié)目，找到構(gòu)成節(jié)目的視音頻組件等。
（一）節(jié)目專用信息PSI：
1、PSI 的作用：節(jié)目專用信息PSI 的主要作用是自動設(shè)置和引導(dǎo)接收機(jī)進(jìn)行解碼。因為它提供接收解碼所需的各種參數(shù)和同步信息，提供節(jié)目與包識別符PID 的關(guān)系。因而PSI 的傳輸是不能中斷的，并且是不能被加擾的。至少每秒傳輸20 次。PSI的損傷也會造成收看的馬塞克。
2、PSI的組成：PSI 由節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT、節(jié)目映射表PMT、有條件接收表CAT、傳輸流描述表TSDT四個表組成。
    PAT 是PSI的根。接收機(jī)必須從尋找PAT開始整個接收過程，因為下邊的一切表和PID 都從PAT開始查找。
    PMT指出某個節(jié)目由哪些組件構(gòu)成，給出各組件的PID和節(jié)目時鐘基準(zhǔn)PCR的PID。
    CAT 給出系統(tǒng)CA標(biāo)識，指定授權(quán)管理信息的PID。
    TSDT提供傳輸流參數(shù)。
    PSI的所有表都不被加密。
（二）業(yè)務(wù)信息SI：
1、為什么還要引入SI？
    因為PSI 不足以滿足接收端的全部需要，所以采用SI 對PSI 進(jìn)一步擴(kuò)展。SI 提供整個網(wǎng)絡(luò)所有傳輸流TS 的頻點、全部頻道/節(jié)目的信息，使接收端可以調(diào)諧、接收特定的節(jié)目，并對節(jié)目進(jìn)行分組；為解碼器構(gòu)成EPG 及頻道自動搜索功能；提供網(wǎng)絡(luò)信息。
    SI的主要目的是：自動利用PAT、PMT、NIT進(jìn)行頻道搜索；選擇節(jié)目和定位；實現(xiàn)EPG：作為應(yīng)用程序接口API的基礎(chǔ)；進(jìn)行CA 控制。
2、SI 的組成：SI 包括網(wǎng)絡(luò)信息表NIT、業(yè)務(wù)描述表SDT、事件信息表EIT、時間及日期表TDT四個必須傳送的基本表與一些可選的表。SI中只有EIT可以被加密。別的表是不可以加密的。
    NIT 提供與多組傳輸流、物理網(wǎng)絡(luò)及傳輸相關(guān)的信息，如調(diào)諧頻率、編碼方式、調(diào)制方式、業(yè)務(wù)列表等。
    SDT給出復(fù)用器中與每個業(yè)務(wù)有關(guān)的名稱、業(yè)務(wù)提供者、業(yè)務(wù)類型等信息。
    EIT相當(dāng)與廣播電視節(jié)目報的節(jié)目表，給出節(jié)目（Event）的時間安排。如節(jié)目識別號、名稱、起止時間、長度、運行狀態(tài)、是否加密、節(jié)目介紹、節(jié)目碼流類型、使用的加密系統(tǒng)、節(jié)目類型、限制級別、交互聯(lián)系電話號碼等。
    TDT提供當(dāng)前日期和時間。
九、 電子節(jié)目指南EPG：
（一）什么是EPG？是給接收端提供的一種應(yīng)用。EPG是同數(shù)字電視傳輸流一起傳到用戶的，用戶通過瀏覽EPG 的內(nèi)容可以獲悉當(dāng)前和未來及天的節(jié)目安排等信息，如，目前共有哪些節(jié)目，節(jié)目時間表等。用戶操縱遙控器上的EPG 按鈕，即可在屏幕上瀏覽EPG 的內(nèi)容。EPG用于向用戶提供一個容易使用的、界面友好的、可以快速訪問節(jié)目的一種方式，并提供分類功能，幫助用戶選擇節(jié)目。
EPG 為多層顯示方式，用戶通過遙控器分層瀏覽。
EPG 建立在SI基礎(chǔ)上，根據(jù)EIT、SDT提供的提供的信息工作。
（二）如何實現(xiàn)EPG？
一是前端的EPG 編輯器，二是用戶機(jī)頂盒中要有相應(yīng)的接收/顯示控制軟件，二者一一對應(yīng)。
（三）SI的三種插入方法：SI是在復(fù)用器合成傳輸流TS 時插入的。
1、 經(jīng)復(fù)用器應(yīng)用程序接口API插入。
2、 經(jīng)復(fù)用器異步串行接口ASI插入。
3、 經(jīng)加擾器插入。
十、有條件接收基本知識
（一）什么是有條件接收系統(tǒng)CAS？
為什么數(shù)字電視要采用CAS？是廣播電視網(wǎng)絡(luò)從原來粗放型經(jīng)營向集約經(jīng)營管理的要求。集約經(jīng)營是指在前端復(fù)用器里對提供的節(jié)目或服務(wù)進(jìn)行管理，通過用戶管理系統(tǒng)（SMS）對每個用戶的要求實行記錄、統(tǒng)計、管理，使整個系統(tǒng)提供的各種服務(wù)精確到每個終端。在終端，用機(jī)頂盒實現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種服務(wù)。
CAS 貫穿于前端服務(wù)器、SMS、機(jī)頂盒三個環(huán)節(jié)中。
CAS 的目的是將收費服務(wù)對應(yīng)的碼流加擾，使每個用戶必須按時交費才能獲得服務(wù)。
CAS 的功能：對傳輸?shù)臄?shù)字信號加擾，對用戶密鑰加密，建立一個確保只有被授權(quán)用戶才能收到節(jié)目的用戶授權(quán)管理系統(tǒng)。
CAS 涉及的技術(shù)很廣，但主要的是加擾和加密。
（二）幾個有關(guān)概念：
1、加擾：指在前端系統(tǒng)的控制字CW的控制下，連續(xù)不斷的對被傳送的全部內(nèi)容（視、音頻流和數(shù)據(jù)流）進(jìn)行擾亂，使不用恰當(dāng)?shù)慕獯a器和密鑰就不能收到正確的信號。
加擾的方法是由偽隨機(jī)碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列與原始的傳輸流進(jìn)行XOR運算，改變被傳輸信息的特征，使信號變?yōu)椴豢深A(yù)測的數(shù)據(jù)流。
2、控制字CW：指用于解碼器中的電子密鑰。解擾的關(guān)鍵是必須掌握偽隨機(jī)序列發(fā)生器的初始條件，初始條件受控于控制字CW，有了CW 就可以恢復(fù)加擾時使用的偽隨機(jī)序列，可以實現(xiàn)對信號的解擾。
CW是CA 的關(guān)鍵，必須可靠的傳輸。CW由前端加密后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶機(jī)頂盒的智能卡上，經(jīng)解密后產(chǎn)生密鑰。為了防止被破譯，CW要不斷改變，一般每隔5—20 秒改變一次。
3、同密：是一種加擾方式。該方式通過同一種加擾算法和控制字使多個條件接收系統(tǒng)一同工作。這種方式便于多級運營管理，為多級運營商選擇CA 系統(tǒng)提供靈活性（不必大家都使用同一CA 系統(tǒng)）。而每臺機(jī)頂盒也只須選用一種CA 系統(tǒng)，不必裝多個CA系統(tǒng)。這樣便于不同的CA 開發(fā)商在同一網(wǎng)絡(luò)中公平競爭。
4、多密：也是一種加擾方式，也稱公共接口CI 方式。是針對接收端機(jī)頂盒而言的。在多密方式下，每臺機(jī)頂盒通過公共接口CI 對不同的CAS 解密。即用同一臺機(jī)頂盒接收不同CA系統(tǒng)的加密節(jié)目。當(dāng)CA 更換時，僅需更換CA 模塊，不必?fù)Q盒。從而實現(xiàn)機(jī)卡分離。機(jī)頂盒是通用的，卡是由不同運用商管理的。機(jī)頂盒換網(wǎng)絡(luò)，只需換卡。
5、解擾：加擾的逆過程。指接收端用相同的偽隨機(jī)碼對已加擾的傳輸流做同樣的XOR運算，還原出加擾前的碼流。
6、加密：指為了加擾信號而進(jìn)行的連續(xù)不斷的改變密鑰的處理。
7、授權(quán)控制信息ECM：是一種特殊的電子密鑰信號和信道尋址信息。就是與CW 有關(guān)的加密編碼和接收參數(shù)信息。
ECM 傳送加密后的密鑰和節(jié)目標(biāo)識、收視條件、加擾算法、提供商等。ECM 是在前端形成的。把控制字發(fā)生器產(chǎn)生的加擾控制字，按一定的數(shù)據(jù)編碼格式加密、打包，送到復(fù)用器中傳送。在接收端，ECM 用來控制解擾。
8、授權(quán)管理信息EMM：
是授權(quán)用戶對某個業(yè)務(wù)進(jìn)行解擾的信息。對用戶在什么時間看，看什么節(jié)目授權(quán)。EMM 傳送對CW加密的密鑰SK。
在前端，EMM 發(fā)生器從用戶管理系統(tǒng)取得授權(quán)信息（用戶標(biāo)識號、智能卡號、用戶授權(quán)信息等）和密鑰，編碼后形成EMM 數(shù)據(jù)包，加密送到復(fù)用器中傳送。在接收端，EMM 也用于控制解擾。
9、用戶個人分配密鑰PDK：是一個數(shù)列，是機(jī)頂盒的唯一地址碼。由CA系統(tǒng)自動生成并嚴(yán)格控制，存放在用戶智能卡中。在用戶端，智能卡通過PDK 對EMM和ECM 密，取出CW，實現(xiàn)對加擾傳輸流的解擾。
（三）條件接收系統(tǒng)（CAS）的構(gòu)成：
    前端部分：完成對節(jié)目的加擾和對密鑰的加密。把ECM、EMM 送到復(fù)用器與節(jié)目復(fù)用到一起，通過信道傳送給用戶。
    機(jī)頂盒部分：與前端的加密系統(tǒng)匹配，完成加密的逆過程，有匹配的軟件和接口。
    基本原理：    數(shù)字信號的加擾是在基帶進(jìn)行的。首先，將MPEG-2 TS在CW的控制下進(jìn)行加擾。之后，加擾的傳輸流、加密的ECM、EMM 三者同時送入復(fù)用器，進(jìn)入傳輸系統(tǒng)。其中ECM、EMM是專門送給智能卡的。
十一、關(guān)于數(shù)字電視機(jī)頂盒（STB）：
   目前，用戶大量的電視接收機(jī)不能直接接收數(shù)字電視節(jié)目，需要使用機(jī)頂盒實現(xiàn)數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換。
⑴數(shù)字電視接收與模擬電視接收有如下不同。
接收模擬電視：
一是一套節(jié)目對應(yīng)一個頻道。
二是解調(diào)后就可以恢復(fù)節(jié)目,不需解碼，一般也不需解擾。
三是接收過程由接收機(jī)獨立完成。
接收數(shù)字電視：
一是多套節(jié)目復(fù)用在一個碼流中，調(diào)制在一個載波上。
二是解調(diào)后恢復(fù)碼流，必須再解碼才能恢復(fù)節(jié)目。
三是節(jié)目都加擾、加密。接收、解碼、解擾過程和所需要的數(shù)據(jù)，都需要前端提供的信息來引導(dǎo)，機(jī)頂盒不能獨立完成接收功能。
⑵ 數(shù)字電視接收的過程：
調(diào)諧——就是從眾多高頻頻道中取出需要的頻道，其作用相當(dāng)于高頻頭。
解調(diào)——從載運信號碼流的高頻載波上取出碼流。
解復(fù)用——從碼流中把不同節(jié)目的數(shù)據(jù)包分離開來。
解碼——把數(shù)字碼恢復(fù)成節(jié)目。
制式編碼——把接收得到的電視信號按當(dāng)?shù)匦枰幊上鄳?yīng)制式的復(fù)合視頻信號（如PAL）。
⑶ 有線電視機(jī)頂盒。
機(jī)頂盒（STB）是一個廣義的定義，目前的有線電視機(jī)頂盒是以有線電視網(wǎng)絡(luò)為平臺，顯示器為終端，提高現(xiàn)有電視機(jī)功能的設(shè)備?；拘蜋C(jī)頂盒的功能大致為：
接收數(shù)字電視，提供高質(zhì)量的視、音頻輸出；
具有安全的條件接收系統(tǒng)（解密、解擾）；
接收EPG（電子節(jié)目指南），為用戶提供容易使用、界面友好、可快速訪問想看節(jié)目的方式，
用戶通過EPG 可以看到節(jié)目表；
軟件在線升級：由前端將升級軟件的版本廣播下去，機(jī)頂盒自動識別版本，用新版本更新機(jī)頂盒內(nèi)的舊版本；
有應(yīng)用軟件平臺——中間件系統(tǒng)；
能接收數(shù)據(jù)廣播；具有回傳通道，支持交互業(yè)務(wù)。
a) 機(jī)頂盒的組成：
⑴控制子系統(tǒng)：是STB 的核心，控制整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，就是微處理器，由CPU、ROM、RAM 組成。它的作用是通過總線把各部分和諧的組織起來，實現(xiàn)整體功能。
⑵信號處理子系統(tǒng)：由專用芯片組成，包括調(diào)諧、解調(diào)、解碼等部分。調(diào)諧器，選出數(shù)字頻道信號，向各部分通告信號的傳輸類型，帶寬，解調(diào)方式和有關(guān)解碼信息。信道解調(diào)，解調(diào)出視頻數(shù)據(jù)流和音頻數(shù)據(jù)流。解碼，完成MPEG-2 解碼和音頻解碼。
⑶網(wǎng)絡(luò)接口子系統(tǒng)：
⑷用戶接口及擴(kuò)展接口子系統(tǒng)：與遙控、面板、游戲桿等外設(shè)通信，與解密卡、智能卡通信。
b) 軟件組成：
機(jī)頂盒是高度智能化的設(shè)備，軟件的作用極大。它的軟件分三層：應(yīng)用層、功能層、平臺層、I/O 設(shè)備驅(qū)動層和資源層。
這里只要研究有關(guān)中間件的問題。在開發(fā)應(yīng)用軟件時會遇到一些具體困難，如實時多任務(wù)操作系統(tǒng)、硬件的原理細(xì)節(jié)、復(fù)雜的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、繁雜的擁用戶界面、多種多樣的功能等跨行業(yè)的難題。為解決這些問題，在應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)、硬件平臺之間嵌入一個中間層，定義一組較完整的、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口，使應(yīng)用程序獨立于操作系統(tǒng)和硬件平臺，使應(yīng)用軟件的開發(fā)變得簡捷，也加強(qiáng)了產(chǎn)品的可移植性。使底層與應(yīng)用層隔開，二者只對中間件說話，互不依賴。
c) 機(jī)頂盒對有線電視系統(tǒng)輸出口（用戶盒）64QAM 數(shù)字信號的要求：
電平 46—67dB（比現(xiàn)在的模擬頻道低10dB）
最大電平差 相鄰數(shù)字頻道 ≤3dB
相鄰模擬頻道 ≤ 13dB
載噪比 31 dB
誤碼率（BER） ≤10E-4（在R-S 糾錯之前）
調(diào)制差錯率（MER） 30dB
相位抖動 ±50
射頻載波相位噪聲 [email=—50dB/Hz@100Hz—10kHz]—50dB/Hz@100Hz—10kHz[/email]
[email=—70dB/Hz@100kHz]—70dB/Hz@100kHz[/email]
單頻干擾 35dB
多頻互調(diào)干擾 37dB(落在64QAM 頻道內(nèi)所有群聚產(chǎn)物之和)
頻率長期穩(wěn)定度 ±100kHz
十二、數(shù)字電視與模擬電視兼容傳輸?shù)奶攸c
    當(dāng)前，各地有線電視網(wǎng)的數(shù)字電視，都是采用64QAM 調(diào)制，以8Mhz 的頻道帶寬納入現(xiàn)有的HFC網(wǎng)中與模擬電視兼容傳輸?shù)?。在網(wǎng)絡(luò)不做任何改動的情況下，數(shù)字電視的傳輸效果基本滿意。但經(jīng)過一段時間的試運行，也發(fā)現(xiàn)了一些值得重視的特點。
    1、數(shù)字電視與模擬電視的頻譜結(jié)構(gòu)和能量分布不同。
    模擬電視在HFC 網(wǎng)中是以AM-VSB 即殘留邊帶調(diào)幅方式頻分復(fù)用傳輸?shù)摹Ｎ覀冎?，載波被調(diào)幅后，以載波為中心產(chǎn)生上、下兩個邊帶，兩個邊帶都攜帶有調(diào)制信號的全部信息。為了壓縮占用帶寬，節(jié)約頻率，并考慮到技術(shù)上的一些困難，采用抑制了下邊帶一部分的辦法，即殘留邊帶調(diào)幅。它的特點是有明確的載波頻率。如第九頻道的192.25Mhz 就是圖象載波頻率，電視圖象信號就是調(diào)制到這個頻率的載波上的。由于抑制了部分下邊帶，所以九頻道占用的帶寬是191-199Mhz。伴音的傳送，是先把聲音信號以調(diào)頻的方式調(diào)到6.5Mhz的載頻上，稱為伴音副載頻。頻率選為6.5Mhz的原因是為了與圖象信號捆到一起傳送，不再另外占用獨立的頻道。為了避開圖象信號的主要能量區(qū)域，又要在8Mhz帶寬之內(nèi)，因而選為6.5Mhz。伴音調(diào)頻到6.5Mhz的副載頻上后與圖象信號混合，一起再去調(diào)制圖象載頻，伴音載頻就變成了圖象載頻±6.5Mhz（fA=fV±6.5），由于下邊帶被抑制，只有fV+6.5Mhz被傳輸。
    對AM-VSB信號進(jìn)行頻譜分析，在每個8Mhz帶寬，即一個頻道內(nèi),能量集中分布在圖象載頻上（部分邊帶抑制，并不抑制載波，這與平衡調(diào)幅是不同的）。如九頻道的1192.25Mhz，頻譜顯示出一個峰，圖象載頻兩邊特別是向高頻方向，有相當(dāng)?shù)哪芰糠植迹ǔ蚀貭罘植迹?，代表圖象的存在。在fV+4.43 處有一個跳動的峰，這是彩色副載波所在的位置，隨圖象色飽和度的不同而變化。在fV+6.5Mhz處，是伴音副載波的峰。
    數(shù)字電視信號，采用的是QAM 調(diào)制。它首先把完成了信道編碼的MPEG-2 傳輸流對高頻載波既調(diào)幅又調(diào)相。調(diào)幅又是平衡調(diào)幅，抑制了載波。因而從頻譜分析儀上看，一個數(shù)字頻道的已調(diào)信號，象一個抬高了的噪聲平臺，均勻的平鋪于整個帶寬之內(nèi)。它的能量，是均勻分布在整個限定帶寬內(nèi)的。伴音信號在MPEG-2 編碼時，已經(jīng)與圖象信號以包的形式復(fù)用到了一起。因而，一個數(shù)字電視頻道，不但沒有所謂圖象載波，也沒有伴音載波。
    2、信號電平的表達(dá)方式與測量方法不同。
    從頻譜分布看，模擬電視載波信號，有準(zhǔn)確的圖象載波點，所以可以規(guī)定模擬信號的圖象載波電平為圖象調(diào)制包絡(luò)峰值處圖象載波電壓的有效值。其測量取樣點從頻域看是圖象載波處，從時域看（使用示波器）是圖象信號包絡(luò)的峰值處——同步頭。各類測量模擬電視信號電平的儀器都是這個測試機(jī)理。而QAM 調(diào)制的數(shù)字電視信號，沒有圖象載波電平可取，整個限定的帶寬內(nèi)是平頂?shù)?，無峰可言。所以，QAM 數(shù)字頻道的電平，是用被測頻道信號的平均功率來表達(dá)的，稱為數(shù)字頻道平均功率。測量的方法，是對整個頻道進(jìn)行掃描、抽樣，把每一個抽樣點的功率值取平均（因為每個隨機(jī)取樣點的功率也是隨機(jī)分布的）。這種測量功能，是模擬電平測試儀器不具備的。
    有人說，使用模擬電平表測數(shù)字頻道電平，把結(jié)果進(jìn)行簡單修正就行了。實際完全不是這樣，因為用模擬表測數(shù)字頻道電平，結(jié)果不單是簡單的差多少dB 的問題，而是因為儀器不同，測量的結(jié)果無規(guī)律可言。就是說只能使用數(shù)字表測平均功率電平。測量時應(yīng)當(dāng)把頻率設(shè)定在該頻道的中心頻率處（注意，不稱為載頻），如399—407Mhz頻道，是（399+407）/2=403Mhz，而不是400.25Mhz。也是由于數(shù)字電視類噪性質(zhì)的頻譜分布，測量數(shù)字頻道噪聲也不能使用模擬頻道的測量方法。
    在模擬頻道取噪聲測試點，只要偏離圖象載頻就可以。數(shù)字頻道內(nèi)有用能量也象噪聲，沒有什么特點把它們分開，所以測噪聲，要到被測頻道的鄰頻道去取樣，當(dāng)然這個鄰頻道應(yīng)當(dāng)是空閑的。
    3、衡量傳輸質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不同。
    衡量模擬電視信號傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)是兩個，一是信噪比，一是保真度。信噪比表現(xiàn)為圖象里的噪波點。保真度即非線性失真的程度，表現(xiàn)為圖象里的網(wǎng)紋、滾條等干擾（CSO、CTB、HM等影響），以及DP、DG 等。由于數(shù)字電視信號是離散的信號，衡量其質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)只能用被傳送數(shù)字電視信號的取值（或狀態(tài)）判斷的正確與否來評價，把誤碼率作為系統(tǒng)的主要指標(biāo)。系統(tǒng)的CSO、CTB、C/N 等指標(biāo)都反映到誤碼率上。而且我們還注意到，接收數(shù)字電視信號，要么就是穩(wěn)定、清晰的圖象，要么就是中斷（包括馬塞克、靜幀）。在穩(wěn)定、清晰與中斷二者之間，沒有模擬信號那種劣化漸變的過程,不能在不同等級上維持收看。這種被稱為“斷崖效應(yīng)”的特點，是數(shù)字電視信號所特有的。信號的這種變化，只與傳輸?shù)恼`碼率有關(guān)。
    4、傳輸系統(tǒng)非線型產(chǎn)物的分布和對圖象質(zhì)量的影響不同。
（1）非線性產(chǎn)物頻譜分布的特點：傳輸系統(tǒng)非線性的根源是有源設(shè)備（如調(diào)制器、放大器等）。在頻率處理（調(diào)制、變頻）和電平處理（放大）過程中，產(chǎn)生非線性失真是必然的。傳輸系統(tǒng)非線性失真產(chǎn)生新的頻率成分，落到本頻道或其它頻道，都要成為干擾。在傳輸頻道數(shù)很多時，非線性產(chǎn)物的數(shù)量是大量的。
    模擬電視信號的能量基本集中在圖象載頻附近，呈離散的簇狀群聚分布。這是由于AM-VSB模擬電視采用分立的載頻分別載運亮度、伴音和色度信號，以及信號能量按行頻相關(guān)分布所決定的。又由于電視頻道的頻率間隔大多是相同的（我國8Mhz），因而上述各頻率相互作用的差拍產(chǎn)物，同時落到某個頻道的可能性很大。這些產(chǎn)物的群聚性，又使得它們都集中在圖像載波或頻道內(nèi)某個頻率附近的±15Khz（行頻）頻帶內(nèi)形成簇。在一個頻道內(nèi)有可能有幾個簇，而在圖像載頻附近的一簇又往往是最大的，對圖像的干擾最嚴(yán)重。這就是模擬電視CSO、CTB產(chǎn)物頻譜分布的特點：即在頻譜分布上不是連續(xù)的，而是以離散譜的形式出現(xiàn)；在被干擾頻道的圖像載頻附近呈簇狀群聚，每一簇又有限定的帶寬。
    數(shù)字電視頻道與模擬電視頻道的能量分布是不同的。64QAM 已調(diào)波的頻譜象一個限定寬度的噪聲帶。從頻譜分析儀上看，一個頻道的64QAM 已調(diào)信號，象一個抬高了的噪聲平臺，均勻的分布在其中心頻率兩側(cè)。它的能量，在限定帶寬內(nèi)是均勻分布的。由于這個特點，在傳輸通道存在非線性失真的情況下，數(shù)字頻道與數(shù)字頻道之間，數(shù)字頻道與模擬頻道之間的互調(diào)、交調(diào)產(chǎn)物，就不可能呈離散分布了。不會形成象模擬頻道之間的CSO、CTB那樣，在圖像載頻附近呈譜線形分布。而是呈白噪聲性質(zhì)，在被干擾的頻道內(nèi)彌散分布。這等于在被干擾頻道里增加了噪聲，通常稱之為組合互調(diào)噪聲（CIN）。
（2）對傳輸質(zhì)量影響的特點：
    模擬頻道間的非線性產(chǎn)物，在被干擾頻道里呈離散分布，群聚在圖像載頻附近的那些簇，對圖像干擾最大。其互相調(diào)制產(chǎn)物在電視畫面上表現(xiàn)為斜向黑白相間的條紋，干擾頻率越接近被干擾頻道的圖像載頻頻率，斜紋表現(xiàn)越粗。其交擾調(diào)制產(chǎn)物，在被干擾頻道的畫面上表現(xiàn)為極性反轉(zhuǎn)的串像（負(fù)像）。由于電視信號的消隱脈沖是幅度最高的，當(dāng)干擾較輕時，畫面上僅出現(xiàn)豎直的白條，向左或向右緩緩水平移動，即雨刷干擾。當(dāng)干擾嚴(yán)重時，會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)了的串像——干擾頻道的彩色反轉(zhuǎn)圖像緩慢移動。數(shù)字頻道間，數(shù)字頻道與模擬頻道間的非線性產(chǎn)物，不再具有離散分布的特點，它以均勻分布的噪聲形式出現(xiàn)。它對被干擾頻道圖像質(zhì)量的影響，不表現(xiàn)為互調(diào)的網(wǎng)紋，也不表現(xiàn)為交調(diào)的負(fù)像，而是以組合互調(diào)噪聲（CIN）的方式，劣化被干擾頻道信號的信噪比。被干擾頻道是模擬頻道時，畫面表現(xiàn)為信噪比劣化，全畫面象是罩上一層部分網(wǎng)孔被灰塵堵塞了的窗紗，細(xì)看是黑白相間的小點子。使圖像的分辨率、對比度明顯降低?？瓷先ゲ煌嘎?，缺乏力度。
    由于數(shù)字頻道的引入不會產(chǎn)生離散的CSO、CTB產(chǎn)物，因而用儀器測試指標(biāo)時，C/CSO、C/CTB并不出現(xiàn)明顯劣化，但C/N 卻明顯降低。我們發(fā)現(xiàn)在這樣的C/N 劣化5-6dB 時，畫面上堵塞紗窗狀噪點已相當(dāng)討厭。被干擾頻道是數(shù)字頻道時，則表現(xiàn)為圖像頻繁的馬塞克，雖然該頻道的電平并沒有降低。
傳輸電平配置不同。
    國家標(biāo)準(zhǔn)推薦，在兼容傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字頻道的電平比模擬頻道電平應(yīng)當(dāng)?shù)?0dB，有以下幾個原因：
    一是從頻道內(nèi)能量的頻譜分布上看，已如前所述，即數(shù)字QAM 信號有類似雙邊帶的特性，能量均勻分布在整個頻道的帶寬內(nèi)；模擬信號的能量主要集中在三個載頻（圖像、伴音、彩色）附近，且呈離散簇狀分布。
    二是從信號電平的表述上看，AM-VSB調(diào)制模擬電視信號電平，是指調(diào)制包絡(luò)峰值（同步頭）處圖像載波電壓的有效值。其取樣點從頻域看是圖像載波處，從時域看是包絡(luò)峰值（同步頭）處。這個特征，只有AM-VSB調(diào)制的模擬電視信號才具有。
    QAM 調(diào)制數(shù)字電視信號電平，是用被測信道信號的平均功率表述的。測量方法是對整個信道進(jìn)行掃描，通過對相鄰抽樣點的抽樣功率值取平均，畫出整個頻道的頻譜，把頻道內(nèi)每一個抽樣點的功率值取平均值，得到信道的平均功率（即所謂積分信道功率）。
    三是從誤碼率的計算看：按國際標(biāo)準(zhǔn)，為保證良好的接收，在進(jìn)入接收解調(diào)器RS 糾錯前，誤碼率BER應(yīng)小于10E-4。這相當(dāng)于經(jīng)過RS 糾錯之后，誤碼率達(dá)到10E-12 的準(zhǔn)無誤碼水平。即在傳輸速率40Mbit/s 時，每七個小時才產(chǎn)生一個誤碼。由誤碼率BER 與Eb/N0 的關(guān)系曲線中可以查得對應(yīng)于BER=10E-4，Eb/N0為16.5dB。而Eb/N0與系統(tǒng)載噪比的轉(zhuǎn)換式為（對64QAM，近似）C/N=Eb/N0+10lgm對64QAM 調(diào)制，m=log264=6故對應(yīng)10E-4 誤碼率的C/N=16.5+10lg6=24.28dB而模擬頻道,要獲得主觀收看評價4 分,需要43dB的C/N。試驗還表明，在把數(shù)字64QAM 信道平均功率配置為比模擬信道電平低8-10dB 的情況下，降低整個通路信號電平，當(dāng)模擬信號主觀收看評價達(dá)到2 分時，數(shù)字信道的收看質(zhì)量仍在4 分。我們在550Mhz HFC系統(tǒng)中傳送27 套模擬頻道，用5 個8Mhz 64QAM 調(diào)制數(shù)字頻道傳送25套節(jié)目時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)數(shù)字信道平均功率提高到比模擬信道圖像載撥電平低5dB時，部分模擬頻道受到干擾的程度已十分明顯。畫面上象是蓋上一層部分網(wǎng)孔被堵塞的窗紗，對比度、清晰度明顯下降，給收看者壓抑感。但數(shù)字信道并沒有出現(xiàn)明顯的馬塞克現(xiàn)象。將數(shù)字信道功率調(diào)回到比模擬峰值功率低10dB，干擾就不可察覺。
    上述事實說明，數(shù)字頻道的存在，非線性產(chǎn)物對模擬頻道的干擾明顯比數(shù)字頻道嚴(yán)重。把數(shù)字64QAM 信道功率配置為比模擬信道圖像載波峰值電平低至10dB是正確的。
十三、網(wǎng)絡(luò)的相位特性對數(shù)字頻道誤碼率的影響不容忽視。
    數(shù)字電視的抗噪聲能力是很強(qiáng)的。其原因是之一是采用了糾錯性能非常好的RS 編碼，使得達(dá)到理想收視的載噪比只需24dB左右。這比模擬頻道收看4 分所需載噪比43dB低得多。
    我們有這樣的經(jīng)驗：因為用戶電平低落，收看模擬電視信號劣化到3 分以下時，同一用戶盒上的數(shù)字電視接收機(jī)仍可以滿意的接收。這說明了數(shù)字信號的抗干擾能力強(qiáng)。
    但在實際工作中我們也遇到相反的情況：測量數(shù)字頻道的平均功率足夠高，模擬頻道信號接收很理想，說明載噪比不低。但數(shù)字電視機(jī)頂盒卻不能解調(diào)某一個或某幾個頻道的數(shù)字節(jié)目。這說明必然有另外的重要因素影響著誤碼率。這個因素是傳輸鏈路的相位特性。模擬電視采用調(diào)幅方式，所以網(wǎng)絡(luò)的相位特性對傳輸質(zhì)量的影響比較小，以至長期被忽略。數(shù)字電視采用即調(diào)幅又調(diào)相的QAM 調(diào)制，不但信號的幅度影響碼值的判決，信號的相位也影響碼值的判決。尤其是高階的64QAM，有64 個判決點，點與點之間的幅度和相位差異都很小，對鏈路相位特性必然是十分敏感的。
（1） 多徑效應(yīng)產(chǎn)生符號間干擾（ISI）。
    有線電視網(wǎng)絡(luò)存在的反射，使得到達(dá)機(jī)頂盒的信號不只是直接路徑傳來的，還有由反射路徑傳來的，這些多徑信號將在機(jī)頂盒內(nèi)按矢量相加的規(guī)律迭加。這些信號由于經(jīng)過的路徑不同，媒質(zhì)（電纜、放大器、無源器件等）的傳輸特性不同，使得它們到達(dá)接收機(jī)的時間和幅度都將不同。時間上延時的信號與直接信號到達(dá)接收機(jī)混合在一起，不但會從幅度影響，更會從相位上影響數(shù)字碼的正確判決。不同路徑的信號迭加、合成的結(jié)果是十分復(fù)雜的。因為這里不但包含射頻載頻的相位關(guān)系，更包含調(diào)制在載頻上的數(shù)字符號的相位關(guān)系。
    從載頻角度講，只要兩個信號到達(dá)的時間差改變1/fC（fC 是射頻載頻的頻率），二者的相位差就會改變2π弧度，就是說很小的時間差就會引起很大的相位差。在兩信號相位差為2π時，二者同相相加，合成信號幅度最大，兩者相位差為π時，二者反相相減，合成信號幅度最小。例如載頻300Mhz，電纜波長是0.88 米，只要反射波的路徑比直接波的路徑發(fā)生0.88 米的差異，到達(dá)接收機(jī)合成時，就會有2π弧度的相位變化。可見路徑對相位影響之大。
    由電纜中同一反射點產(chǎn)生的反射波，和直接波到達(dá)同一接收點，對不同頻率的載波，由于波長不同，相位差是不一樣的。因此直接波與反射波合成、迭加，不同頻率載波的幅度變化是不一樣的。某頻率段同相相加，幅度凸起來，另一頻率段反相相減，幅度凹下去。形成嚴(yán)重的幅頻特性不平。這就是我們常見的“鼓包”現(xiàn)象，頻道間不正常的電平差達(dá)10dB 以上，甚至一個頻道帶寬內(nèi)也發(fā)生起伏。
    網(wǎng)絡(luò)里的這種頻率特性的異常，不能用頻率均衡器解決。此現(xiàn)象的本質(zhì)，與無線電波傳播中的頻率選擇性衰落是相同的。它從載波幅度上影響載噪比，造成交、互調(diào)指標(biāo)變劣，產(chǎn)生誤碼。但事情還要比這復(fù)雜得多：載波幅度上的影響僅僅是一個方面。載波上還調(diào)制著數(shù)字符號。對64QAM 來說，這些符號不但有多個幅度，而且載運在不同相位的載頻上。不同的幅度，不同的相位，都代表不同的信號。幅度偏差了會影響正確判決，相位移動了也會影響判決。因為直接波與反射波以不同的相位到達(dá)接收點，解調(diào)后，將產(chǎn)生額外的數(shù)字符號序列，在直接波載運的符號后面會跟著一個由反射波載運來的符號，甚至重疊。路徑不同，時延不同的兩路符號以不同的相位到達(dá)接收機(jī)的判決電路時，必將形成干擾——符號間干擾（ISI—InterSymbol Interference或碼間干擾），影響相位判決的準(zhǔn)確性，造成誤判決，也就是誤碼。而且這種由碼間干擾造成的誤碼，不能靠提高傳輸電平來消除，因為提高了直接波的電平，反射波的電平也將同時提高，自我干擾的程度不會因提高傳輸電平而緩解。我們在維護(hù)工作中體會到，多徑效應(yīng)造成的頻率特性異常（“鼓包”）和碼間干擾，是影響數(shù)
字電視接收質(zhì)量的重要原因。
（2）相位噪聲的影響不容忽視。
    采用調(diào)幅方式的模擬電視信號，由于不是相位調(diào)制，相位噪聲對傳輸質(zhì)量的影響不嚴(yán)重。因而，關(guān)于相位噪聲的指標(biāo)是被忽略的。QAM 數(shù)字調(diào)制，是既調(diào)幅又調(diào)相，因此，載波的相位噪聲對傳輸質(zhì)量的影響不能忽略。
    相位噪聲是指單位赫茲的噪聲密度與信號總功率之比，也稱殘余相位調(diào)制，表現(xiàn)為載波相位的隨機(jī)漂移，是評價頻率源（振蕩器）頻譜純度的重要指標(biāo)。在時域中，它被解釋為一個正弦信號在時域中過零點的不確定性，表現(xiàn)為波形的抖動；在頻域中，則表現(xiàn)為譜線的近旁擴(kuò)散，常轉(zhuǎn)化為載波邊帶的幅度噪聲。該指標(biāo)反映的是頻率的短期穩(wěn)定性。
    相位噪聲的影響，在星座圖上表現(xiàn)為的星座點軌跡圍繞著I-Q 平面的原點旋轉(zhuǎn)。與通常噪聲使星座點以原地點為中心的擴(kuò)散不同。
我們知道，在64QAM 調(diào)制方式中，I-Q 平面星座圖上的每個點代表一個6bit的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，在理想的傳輸條件下，64 個星座點的位置是固定不變的。當(dāng)星座點的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散范圍超過了判決門限框時，就不會正確判決而形成誤碼。由于相位噪聲，使星座圖上星座點的軌跡圍繞IQ平面的原點旋轉(zhuǎn)，因而，位于星座圖四角的星座點，受相位噪聲的影響而偏離最大?？梢?，在相位噪聲影響下，星座點的旋轉(zhuǎn)，要比通常噪聲形成的星座點擴(kuò)散嚴(yán)重。
    相位噪聲對模擬電視的影響比較輕，即便相位噪聲指標(biāo)很差，也不過表現(xiàn)為圖像暗場時出現(xiàn)雜亂的花紋。因而，相位噪聲指標(biāo)在模擬電視里是不被考察的。
    系統(tǒng)相位噪聲的來源是頻率處理，即含有振蕩器的設(shè)備，如調(diào)制器、頻率變換器、解調(diào)器等。
    許多設(shè)備里還不只一個振蕩源。因而，在選擇設(shè)備時，不可放過相位噪聲這個指標(biāo)。挑選相位噪聲低的QAM 調(diào)制器、上變頻器是從根本上保證傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵。在檢查誤碼故障時，不能輕視前端這些對相位噪聲產(chǎn)生貢獻(xiàn)的設(shè)備的影響，而只去在電纜傳輸鏈路上下功夫。應(yīng)該首先測試調(diào)制器、上變頻器等設(shè)備的相位噪聲指標(biāo)和調(diào)制錯誤率MER，因為它們產(chǎn)生誤碼的一個十分重要的環(huán)節(jié)。
十四、光鏈路非線性的影響；
    光鏈路非線性主要產(chǎn)生于激光器。我們知道，激光器的驅(qū)動電流與輸出光功率特性上存在一個拐點。當(dāng)驅(qū)動電流小于拐點時，輸出光功率會急劇減小，形成光功率削波。從而產(chǎn)生大量的非線性產(chǎn)物。
   如前所述，數(shù)字與模擬兼容傳輸系統(tǒng)，數(shù)字電視信號的載波幅度都配置比模擬電視信號的載波幅度低（10dB左右），且模擬AM-VSB信號有明確的栽波峰，因而削波主要發(fā)生在模擬電視信號副載波上。
    削波對模擬電視信號CSO、CTB的影響已眾所周知。理論分析表明，在QAM 信號的光調(diào)制度較小時，對系統(tǒng)非線性的影響主要是模擬調(diào)幅信號的削波。一旦QAM 信號幅度增大到與模擬調(diào)幅信號的光調(diào)制度接近時，不但數(shù)字頻道的誤碼率迅速增加，組合互調(diào)噪聲CIN 也將迅速增加。呈彌散性分布的CIN，會嚴(yán)重影響模擬頻道的傳輸質(zhì)量。因而，正確配置光發(fā)射機(jī)的RF 輸入電平，防止削波特別是防止數(shù)字信號的削波必須予以高度重視。
    近來，各地有線電視網(wǎng)絡(luò)改造中，普遍采用了二級光傳輸?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。信號要通過兩次光調(diào)制，某個環(huán)節(jié)電平配置不當(dāng)，都會產(chǎn)生削波。特別在分前端，一般不使用光放大器，而使用數(shù)量眾多的小功率光發(fā)射機(jī)。每個小光發(fā)射機(jī)都需要單獨配置驅(qū)動電平。這樣，從前端傳來，經(jīng)光接收機(jī)解調(diào)出來的電信號，電平配置是否發(fā)生了改變，頻率響應(yīng)是否還均勻；分前端通過什么方式把電平再配置給二次光發(fā)射機(jī)，有沒有經(jīng)過前置放大器；用分配器、分支器配置電平時，使用是不是都合理，剩余的空閑口是不是都做了終結(jié)匹配；最終配置到二次光發(fā)射機(jī)RF 輸入端的電平是否合理，頻率響應(yīng)是否平直——這些都是不能忽視的問題。最好在前端、分前端經(jīng)常進(jìn)行調(diào)制錯誤率MER 的測試，做到對調(diào)制器、光發(fā)射機(jī)的調(diào)制指標(biāo)心中有數(shù)。遇到故障時，不要盲目地把問題都轉(zhuǎn)移到電纜網(wǎng)上。
十五、數(shù)字電視接收和維護(hù)工作的特點：
    接收數(shù)字電視節(jié)目有許多不同于接收模擬電視信號的特點，全面掌握這些特點，對提高維護(hù)工作水平有極大的意義。
    1、接收數(shù)字電視，頻道不等于節(jié)目。由于模擬電視一個8Mhz帶寬的頻道只能傳送一套節(jié)目，所以長期以來，我們的用戶已經(jīng)習(xí)慣的把頻道和節(jié)目看成是一回事。在電視機(jī)里改換頻道就是改換節(jié)目。而數(shù)字電視，幾套節(jié)目調(diào)制在一個8Mhz 帶寬的載波上，一個頻道載運幾套節(jié)目。所以傳輸過程造成的頻道損傷，往往是幾套節(jié)目同時出現(xiàn)劣化。
    2、數(shù)字電視接收由解調(diào)、解碼兩個過程完成，模擬電視接收只要完成解調(diào)，節(jié)目就恢復(fù)了。而且，解調(diào)、解碼還必須在前端提供的引導(dǎo)信息引導(dǎo)下才能進(jìn)行，機(jī)頂盒不能獨立完成。因此，前端提供的引導(dǎo)信息在接收中的作用等同于節(jié)目信號，丟失、損傷也會造成收不到節(jié)目。
    3、數(shù)字電視信號的一切劣化在圖像中的表現(xiàn)通通都是馬塞克、中斷，沒有模擬電視圖像劣化那些雪花、網(wǎng)紋、雨刷等現(xiàn)象，因而給從圖像判斷故障性質(zhì)造成困難。
    4、接收數(shù)字電視有斷崖效應(yīng)。我們都已經(jīng)有了這樣的經(jīng)驗：接收模擬電視，信號的劣化在圖像上的表現(xiàn)是漸變的。比如C/N 逐漸變壞，圖像的雪花越來越多；交、互調(diào)逐漸變大，網(wǎng)紋越來越多。但圖像仍然是存在的。用戶可以在一定程度上容忍這樣的逐漸劣化。而接收數(shù)字電視就不是這樣了：信號好時，圖像清晰無瑕。一旦信號劣化超過限度，圖像就立即馬塞克、中斷。沒有漸變、過渡的過程。維修者不能從圖像上的具體表現(xiàn)分析故障的原因。
    5、單頻干擾對數(shù)字電視接收的影響比模擬電視大得多。單頻率的干擾，對模擬電視的影響，一般只是一個頻道出現(xiàn)網(wǎng)紋，影響不大，判斷也容易。對數(shù)字電視的影響就復(fù)雜。一是影響一個頻道載運的幾套節(jié)目，而不是一套節(jié)目；二是都表現(xiàn)為馬塞克、中斷，沒有過渡過程，不以網(wǎng)紋出現(xiàn)，不容易判斷。單頻干擾的來源有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身產(chǎn)生的，也有外界侵入的。自身原因有設(shè)備自激（正、反向放大器、光結(jié)點都可能發(fā)生）、較強(qiáng)的互調(diào)干擾等。外界原因主要是無線通信干擾，特點是分布于固定通信頻段、干擾發(fā)生時由同一個頻道載運的幾套節(jié)目同時劣化、有地域性（在無線發(fā)射臺附近）。比較難于解決的是突發(fā)性、一過性干擾，它也造成一個頻道的幾套節(jié)目圖像馬塞克、中斷，并且恢復(fù)時間較長。突發(fā)性干擾，如電脈沖、火花等，在接收模擬信號時，只不過在一套節(jié)目的圖像上出現(xiàn)零星的噪點、雜亂的黑、白線，伴音里出現(xiàn)卡拉聲而已。時間上只是一過。
     6、網(wǎng)絡(luò)反射對傳輸?shù)挠绊懖蝗莺鲆暋?/strong>接收模擬電視信號時，反射的影響僅僅是在圖像上出重影。接收數(shù)字電視，影響要嚴(yán)重得多。原因是這樣的：網(wǎng)絡(luò)里存在的反射波，在時間上落后于直接波傳到接收點。相對于接收點而言，同一時間會有兩個信號到達(dá)：一個是直接波，一個是反射波，反射波由于經(jīng)過的路徑比直接波長，相位將落后于直接波。兩個頻率相同、載運信息相同，相位不同的波在接收點按矢量疊加。對載波來說，會出現(xiàn)幅頻特性的鼓包、凹下的起伏；對解調(diào)后的基帶來說，直接波載運的碼流和反射波載運的碼流一前一后的送到解碼器。幅頻特性平坦度的破壞，會使部分頻道電平低落，非線性失真增加，CTB、CSO 指標(biāo)劣化。而兩個碼流序列混到一起，會直接影響解碼器判決的準(zhǔn)確，明顯加大誤碼率。這就是所謂碼間干擾。實踐證明，因反射造成的誤碼率增加是十分明顯的。這一在模擬傳輸中不被重視的問題，必須引起足夠注意。在維修中，在排除了網(wǎng)絡(luò)其它故障之后，仍然解決不了問題時，就要考慮反射了。反射產(chǎn)生的原因就是不匹配。如電纜的不同軸（電纜連接不規(guī)范的使用對接頭、用電燈線充當(dāng)同軸電纜、電纜彎曲半徑不符合要求、壓扁等）、器件有空閑頭未做終端匹配、電纜內(nèi)部短路斷路絕緣劣化外傷遺留問題等造成特性阻抗突變、不合格器件（主要是反射指標(biāo)不合格）、不合理分配方式等。發(fā)射特性不良的隱患存在比較普遍，因為傳輸模擬電視時這是被忽略了的問題，數(shù)字電視對相位敏感和接收的斷崖效應(yīng)使得它突現(xiàn)出來。在數(shù)字電視整體轉(zhuǎn)移之前，必須有針對性的對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計劃整治，防止問題的集中發(fā)生。
7、數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)常見故障及處理辦法

數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)常見故障匯總
序號	故障現(xiàn)象	常見故障原因	解決辦法
1	整個小區(qū)信號不良，馬賽克或丟包	光節(jié)點輸入光功率低，光節(jié)點內(nèi)光纖頭臟，光纖接觸不好，光節(jié)點本身故障	調(diào)整光功率，保證光纖干凈、接觸良好
2	某幾棟樓無信號或信號不良	過流分支器損壞，干線接頭脫落或氧化嚴(yán)重，分支器內(nèi)頂針未上緊，電纜有損傷	頂針未緊現(xiàn)象常見
3	某棟樓信號不良，馬賽克嚴(yán)重	放大器未調(diào)好，放大器本身故障，器件接頭接觸不良	按照設(shè)計要求調(diào)整放大器，更換放大器，保證施工工藝
4	某棟樓或某單元信號不良，有規(guī)律的出現(xiàn)馬賽克，比如每天固定時間出現(xiàn)	樓內(nèi)有某用戶家漏電竄入網(wǎng)內(nèi)，該用戶開機(jī)時就影響到其他用戶	分段排查，確定漏電用戶后，在該用戶家中加裝高隔離用戶盒
5	某樓普遍出現(xiàn)丟包現(xiàn)象	放大器本身故障	更換放大器
6	某單元出現(xiàn)丟包或馬賽克現(xiàn)象	分支器壞，分支器接反	有的分支器接反，測某幾個頻點電平?jīng)]有明顯異常，需仔細(xì)排查
7	單戶家中出現(xiàn)無信號，馬賽克，丟包	家中分頭未接好，用戶盒壞，機(jī)尾線壞，機(jī)頂盒壞	保證施工工藝，使用合格器材
8	換臺時花屏，出現(xiàn)咔咔響聲	信號指標(biāo)不夠，機(jī)頂盒本身問題	保證信號指標(biāo)優(yōu)良
9	電視機(jī)屏幕上有橫杠滾動或花屏	50Hz交流干擾	加裝高隔離用戶盒
10	信號指標(biāo)優(yōu)良，無法正常收看	機(jī)頂盒本身故障	請廠家工程師解決