淺談數字有線電視機頂盒關鍵技術及其發展趨勢

【摘 要】數字電視是用于傳輸、接收、處理、存儲、控制數字電視信息的系統。本文從數字電視機頂盒概念、工作原理、關鍵技術及發展趨勢等方面，詳細地介紹了數字電視機頂盒，使讀者更清楚的認識數字電視機頂盒。

【關鍵詞】有線電視機頂盒；關鍵技術；發展趨勢

引 言

隨著互聯網技術的發展，計算機網、電信網及有線電視網的三網合一時代已經來臨。當前應用最普遍、分布最廣泛的就是以電視接收機為終端的機頂盒技術。隨著有線廣播電視網向數字化、網絡化、產業化方向發展，最終將建成寬帶綜合信息網，有線數字電視機頂盒成為依托有線電視網提供綜合信息業務的關鍵設備之一。本文就著重研究有線數字電視機頂盒中的關鍵技術并分析了其發展趨勢。

1、有線數字電視機頂盒相關概念

1.1有線數字電視機頂盒的系統結構。有線數字電視機頂盒主要由模擬和數字視音頻信號接收、有線電視用戶接入因特網和雙向控制信道等部分組成，其系統結構如圖1-1所示。

圖中中部用來實現數字信號的接收。調諧器完成射頻選擇轉換，QAM解調器從射頻信號中解調出MPEG-2傳送流。MPEG-2傳送流通過解復用器、解擾器和解壓縮器輸出MPEG-2視頻基本流及數據。視、音頻處理器完成視、音頻信號的模擬編碼和圖形處理，視、音頻接口分別輸出滿足不同需求的視、音頻信號。其上部用來實現模擬視、音頻信號的接收。調諧器完成射頻選擇轉換，模擬解調器解出視、音頻信號。下部為電纜調制解調器，可完成數據通信。

1.2有線數字電視機頂盒的邏輯結構。數字電視是節目制作和信號處理、傳輸、接收、顯示的端到端系統。調諧模塊接射頻信號并將其下變頻信號并轉換為數字信號，在送入QAM解調模塊進行調節，輸出MPEG傳輸流串或并行數據。解復用模塊接收MPEG傳輸流，從中抽出一個節目的PES數據，包括視頻和音頻PES。視頻PES送入視頻解碼模塊，取出MPEG視頻數據并解碼，然后輸入到PAL∕NTSC編碼器，編碼成模擬電視信號，再經視頻輸出電路輸出。音頻PES送入音頻解碼模塊，取出MPEG音頻數據并解碼，輸出PCM音頻數據到PCM解碼器，PCM解碼器輸出立體聲模擬音頻信號，經音頻輸出電路輸出。

1.3有線數字電視機頂盒的網絡結構。當前，國內外數字CATV機頂盒的類型十分廣泛，各具特色。從電路角度分析，數字CATV機頂盒通常包括以下幾個部分：數字電視廣播接收前端，MPEG解碼，視音頻和圖形處理，電纜調制解調器，CPU及存儲器，以及各種接口電路。

1.4有線數字電視機頂盒的層次結構。從信號處理和應用操作來看，數字機頂盒包含物理層、連接層、傳輸層和節目層；

2、有線數字電視機頂盒的關鍵技術

有線數字電視機頂盒的技術含量非常高，它集中反映了多媒體技術，數字壓縮編碼技術、加解擾技術及加密技術等的發展水平。目前，數字電視機頂盒的關鍵技術有以下幾個方面。

2.1.嵌入式系統技術。嵌入式系統是鑲嵌在其他設備中的系統，是計算機、通信、半導體、音像數據傳輸處理等技術與具體應用對象相結合的產物。機頂盒是一個實時嵌入式系統，是嵌入式系統在信息家電方面的典型應用。

2.2信號處理技術。DVB定義了4種數據廣播方式：數據管道、數據流、多協議封裝和數據/對象輪流傳送。這些廣播規范具有很強的數據業務支持能力，機頂盒實現了對上述數據廣播業務的支持。機頂盒的作用類似一個家庭用戶中的數據通信網關。若要從網絡提取所選擇的數字視頻信號并在模擬電視機上播放，機頂盒必然要進行數字信號處理。首先要對來自有線、地面、衛星傳輸通道的高頻信號進行調諧，得到一個調幅信號，經A/D轉換將中頻信號數字化，在經QAM（QPSK或COFMD）解調后供給信道解碼部分，完成信道前向糾錯解碼。然后，信道解碼部分對送來的數據信號進行符號映射、差分解碼、去交織、RS解碼和去能量擴散后，在經解擾碼得到MPEG-2傳輸流（TS）。解復用器按照一定規則或根據用戶要求，從包含多路節目的TS流中選取一路節目進行MPEG-2解碼，就可以得到原始的音、視頻數據。最后，在經過NTSC/PALSECAM視頻信號編碼及D/A轉換就可以送入模擬電視機的電路了。

2.3條件接收技術。由于用戶使用專用頻道資源接收視頻服務器是需要付費的，因此要實行有條件接收。條件接收是指允許用戶客戶端接收機在滿足一定接收要求的條件下，接收特定視頻節目的技術。數字電視中采用的MPEG-2標準包括識別和傳送條件記憶接收信息的方法，但沒有定義條件接收信息的格式和對信號進行解碼的方法。實現條件接收時，不僅要有技術保障，還要最大限度地滿足商業可行性，而商業上主要考慮的問題是條件接要更具有開放式編碼和傳輸的國際標準，以實現有償電視業務，進而順利地實現VOD業務。

2.4實時操作系統（RTSOS）。實時操作系統負責本地和網絡資源管理，提供基本操作功能和設備的訪問控制。在啟動機頂盒時，由引導程序通過網絡中心控制系統下載實時操作系統。

2.5中間件。中間件是一種將應用程序與底層的操作系統和硬件隔離開的軟件環境，通常由各種虛擬機構成。一個完整的數字機頂盒系統分為四層，從底層向上分別為硬件、底層軟件、中間件、應用軟件。其中中間件將應用軟件與依賴硬件的底層軟件分離開，使應用不依賴于具體的平臺。

3、有線數字電視機頂盒的發展趨勢

數字電視替代模擬信號電視已成定勢，機頂盒作為過渡期間必備的終端設備，必然伴隨各項技術的成熟而逐步進化。具體表現在以下幾個方面：機頂盒操作系統的標準化；外觀的小型化、超薄化、接口集成化；數字電視機頂盒在短時間內不會被替代，它可自由選擇運營商及外觀的進化將是其發展的必然趨勢。

【參考文獻】

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