ATSC制数字电视机顶盒的研究.doc

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1、关于ATSC制数字电视机顶盒的研究数字电视的发展趋势   从1994年开播卫星数字电视，到1998年底开播地面数字电视广播，数字电视已经实现了全面启动。到1999年底，全球约有2500万台卫星数字电视机顶盒，700万台有线网数字机顶盒和40万台地面数字电视机顶盒和接收机，主要分布于欧洲、美国和日本。   美国计划于2006年在全美范围内实现电视节目的数字化传输，日本则将在2011年实现所有电视节目的数字化，德国媒体管理局计划在2006年前关闭所有的地面模拟电视传送。我国的数字电视技术正在加紧实施“三步”战略

2、步伐：2003年完成地面数字电视标准的制定，在大城市开播数字电视；2005年，卫星传输全部实现数字化；2010年，地面电视基本实现数字化，普及数字电视接收机（机顶盒）；2015年，中国电视广播全面实现数字化，完成模拟向数字的过渡。   目前，世界各国正面临着从模拟电视向数字电视的演进变革，与通信领域的模拟技术向数字技术演进的历程一样，在用户需求和科学技术进步的巨大拉动下，数字电视技术日趋成熟，在不断为人们提供更高质量、更多功能和更个性化的音视频节目的同时，逐渐成为电视系统的主流。未来的数字电视将是一个全方位

3、的宽带网络系统，从各个层面影响现代人类的社会生活，其触角将遍及社会的政治、经济、文化和生活等各个领域。关于ATSC制数字电视机顶盒的研究   摘 要：本文概述了数字电视广播原理，对ATSC制作了较详细的介绍。在此基础上，进一步阐述了作者实现的ATSC制数字电视机顶盒系统设计。　　1　引言　　在信息技术的推动下，广播电视进入从模拟广播到数字广播的过渡阶段。美国，欧洲，澳大利亚，日本，新加坡等相继确定了本国的数字电视广播标准。　　随着视频压缩技术的深入研究，九十年代初出现了一系列视频压缩标准，其中尤以MPEG-

4、2影响圈较大；同时随着集成电路制造技术的进步，许多芯片厂商相继推出了相应专用芯片，这些都极大地推动了数字电视的发展。美国于1995年通过了ATSC数字电视标准。欧洲制定了包括DVB-T在内的一体化数字电视广播标准，目前侧重于标准清晰度数字电视。日本从模拟高清晰度电视研究转向数字电视之后，确立了ISDB-T的地面广播标准。三种标准在信源编码方面相似，都采用MPEG-2视频压缩，高清晰度电视图像常用格式为1920×1080，每秒60场/50场隔行，最大的区别是信道调制和传输方式的不同。因此三种制式接收机的不兼容

5、主要在接收机信道解调模块。 　　图1表示了数字电视广播和接收系统基本原理。从内容上分为信源部分和信道部分；从结构上分为发送端，传输网络和接收端。发送端包括信源编码（音视频编码），业务复用，信道编码和调制。传输网络既可以是地面广播，也可以是有线电视和卫星接收。调制信号到达接收端，先进行信道解调形成基带TS流，然后进行解复用，形成音视频PES／ES流分别解码，最后输出音频和视频信号。　　2　ATSC电视制式简介　　ATSC的英文全称是AdvancedTelevisionSystemsCommittee（美国高级

6、电视业务顾问委员会）。该委员会于1995年9月15日正式通过ATSC数字电视国家标准。ATSC制信源编码采用MPEG-2视频压缩和AC－3音频压缩；信道编码采用VSB调制，提供了两种模式：地面广播模式（8VSB）和高数据率模式（16VSB）。随着多媒体传输业务的不断发展，为了适应移动接收的需要，近来又计划增加2VSB的移动接收模式。下面从信源部分和信道部分来作介绍：　　2．1　信源编码与解码　　由于数字化的HDTV原始视频数据量非常大，码率高达1Gbps以上。为了能在一个6M频道带宽内广播HDTV信号，必须

7、采用压缩比很高的视频压缩算法。ATSC制采用MPEG—2视频压缩。MPEG—2视频压缩格式分为4级5类，从低分辨率图像到高清晰度视频有十几种格式，其中MP＠HL格式完全符合HDTV广播需要。MPEG－2视频压缩采用了运动估计和补偿，帧内预测和帧间预测编码，DCT变换编码和熵编码等算法，压缩率可达30－50倍。付出的代价是MPEG-2压缩算法运算量极大。AC—3有5＋1声道编码，可以复用成TS流。信源解码是编码的逆过程，包括TS的解复用和音视频ES的解压缩，整个过程符合MPEG－2和AC—3的解压缩语法。HD

8、TV解码运算量相对较低，是压缩编码运算量的十分之一。　　2.2　信道调制与解调    以地面广播8VSB模式为例，信道调制与解调原理如图2所示。发送端：码率为19.39Mbps的TS流输入到信道调制单元。信道编码过程包括数据随机处理，RS纠错编码，卷积交织，格状编码，同步信号插入，形成符号率为10.76Msym/s的8电位符号流（八种电位：±7V，±5V，±3V，±1V）。然后进行模拟处理，插入导频，预均衡和单边