全面讲解dvb工作原理是什么，全面讲解DVB工作原理

很多朋友对全面讲解dvb工作原理是什么，全面讲解DVB工作原理不是很了解，六月小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

本文系统、全面地阐述了DVB的工作原理。相信这篇文章对您了解DVB会有很大的帮助。

：一、DVB机顶盒的概念及分类

机顶盒（STB，Set Top Box）是指以网络（电视网或信息网）为传输平台，以电视机作为用户终端，以增强或扩展电视机功能的信息设备。由于人们通常将其放置在电视机的顶部，因此也被称为机顶盒或机顶盒。目前机顶盒可分为模拟机顶盒和数字机顶盒。与模拟电视系统相比，数字电视具有更加旺盛的生命力，所以现在常说的机顶盒一般指的是数字电视机顶盒。

数字电视机顶盒是一种将数字电视信号转换为模拟信号的转换设备。它解码并恢复数字压缩的图像和声音信号，生成模拟文章和声音信号，并通过电视监视器和音频设备向观众提供高质量的音频。优质电视节目。目前的数字电视机顶盒已经成为一种嵌入式计算设备，它具有完整的实时操作系统，提供强大的CPU计算能力，用于协调和控制机顶盒的各种硬件设施，并提供易于操作的图形用户界面。它可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，包括观看普通电视节目、数字加密电视节目、点播多媒体节目和信息、电子节目指南（EPG）、发送和接收电子邮件、互联网浏览、网上购物、远程教育等。

数字电视机顶盒根据不同可分为卫星数字电视机顶盒（DVB-S）、地面数字电视机顶盒（DVB-T）和有线数字电视机顶盒（DVB-C）传输媒体。这些机顶盒的硬件结构主要区别在于频道的解码和解调部分（传输介质不同），本文以家用有线数字电视机顶盒为例来说明其工作原理DVB。

首先从下图了解上行信号（前端）的组织过程，即广播资源服务通道（射频信号）的形成：

:二、DVB机顶盒工作原理

数字电视机顶盒的工作原理实际上就是上行处理的逆向恢复过程；它的基本功能是接收数字电视信号并处理MPEG-2标准的数字文章/音频信号，并将其转换成模拟电视信号（或电视可以接收的信号）。

其工作过程为（如图1所示）：

1. 调音模块（调音器）

射频信号通过天线接收并下变频为中频信号。调谐器由I2C 总线技术控制，用于频道选择（调谐）。

2. 解调和信道解码

中频信号经过滤波、放大、A/D转换成数字信号后送入QAM解调模块解调（这里以DVB-C为例，具体解调取决于原来采用的是哪种调制方式） ，而不同的传输介质决定采用不同的调制方式），DVB信道编码采用RS（里德所罗门外编码）+卷积交织（内编码）方式，调制采用64QAM方式，因此机顶盒必须完成QAM解调、RS解码和解交织（纠错处理）过程，并输出MPEG传输流的串行和并行数据。如芯片（DVB-C：L64768 DVB-TH：LGS-8G42）

附：调制方式

DVB-C：采用VHF/UHF载波，采用64-QAM调制（QAM16-QAM/32-QAM/64-QAM等）、QAM正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation）

DVB-S：使用SHF载波，采用QPSK调制方式，QPSK正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying） DVB-S2：与DVB-S相比，调制方式更多，如QPSK、8PSK、16APSK、32APSK等；

DVB-T（H）：使用VHF和UHF载波，采用OFDM（正交频分复用）调制

欧洲：C-OFDM 编码正交频分复用（编码正交频分复用）

中国：TDS-OFDM时域同步正交频分复用

日本：BST-OFDM 带宽分段传输OFDM

3. MPEG-TS 解复用

在信息源进入有线电视网络之前，要完成两级编码。一种是传输的信道编码，另一种是音文章信号的信源编码，所有信源都封装成传输流。为了提高信道利用率，多个信号沿同一个信道传输，互不干扰，这称为复用。目前应用较广泛的是频分复用和时分复用。频分复用用于模拟通信，如载波通信，时分复用用于数字通信，如PCM通信。这里的MPEG-TS流使用了复用技术。 MPEG复用器将各种节目流和数据流组合在一起，以188字节为一帧的MPEG2数据格式发送给射频调制器，提供电子节目指南(EPG)。解复用模块接收MPEG-TS流，提取节目PES（Packetized Elementary Stream，一种MPEG通信协议）数据，包括文章PES、音频PES、数据PES，将音文章数据直接发送给MPEG -2解码器解码。解复用块中包含解扰（解密）引擎，它解扰加扰数据，其输出是解扰PES。如芯片（SAA7214、L64108）

4. MPEG-2解码

解复用模块发送的数据是压缩后的文章PES数据和音频PES数据，必须经过MPEG-2解码器解压。模块输出两组信号，一组将MPEG2数字文章信号解码后送入文章编码器，另一组将解码后的MPEG2音频数据解码为PCM数字音频信号后送入音频数字转换器- 模拟转换。如芯片（SAA7215、L64005）

（注：以下两点是目前DVB机顶盒的状态（机顶盒的输出主要是模拟信号），如果以后电视是数字电视，DVB机顶盒的模块-机顶盒很可能是将数字音文章信号直接丢给电视处理）

5. 文章编码

文章编码器的作用是将解码后的MPEG2数字文章信号转换成模拟电视信号，这些信号通过低通滤波器送入电视机的A/V接口进行播放。

6. 音频DAC

音频DAC的作用是将解码后的数字PCM数据解码为立体声模拟信号。

:三、DVB机顶盒结构

数字电视机顶盒的硬件部分大多采用模块化设计，一般可分为五个模块：接收前端模块、主模块、电缆调制解调器模块、音文章输出模块和外围接口模块。 （如图2所示）。

其中，接收前端模块包括调谐器和QAM解调器，可以从射频信号中解调出MPEG-2传输流。主模块是整个数字电视机顶盒的核心部分。解码部分可以对传输流进行解码、解复用和解扰，而嵌入式CPU和内存用于运行和存储软件系统以及控制各个模块。电缆调制解调器模块由双向调谐器、下行QAM解调器、上行QPSK/QAM调制器和媒体访问控制(MAC)模块组成，实现了电缆调制解调器的所有功能。音文章输出模块将音文章信号进行D/A转换，还原成模拟音文章信号，输出到普通彩电上。外围接口模块提供丰富的对外接口，包括高速串口139：4、通用串口USB等。音文章的解码是通过硬件实现的，而机顶盒与个人电脑的互联以及与互联网的互联则是通过软件实现的。

广播数字化之后，软件技术在数字电视机顶盒技术中占有更加重要的地位。数字电视机顶盒软件主要包括以下部分： 硬件设备驱动程序：提供硬件设备的驱动功能；实时操作系统RTOS：嵌入式实时操作系统是机顶盒软件运行的平台，主要为上层软件环境提供多任务运行，完成任务调度，实现任务间通信；系统移植接口：为了保证中间件和应用软件能够运行在不同的硬件平台和操作系统上，一般的机顶盒在硬件驱动层和操作系统之上都定义了一层系统移植或硬件接口功能，以方便中间件和应用软件的移植；中间件：是建立在应用软件、操作系统和硬件平台之间的中间层软件，它定义了一套比较完整和标准的应用程序接口，意味着应用程序独立于操作系统和硬件平台；应用软件：完成机顶盒功能的上层软件。根据不同的业务功能，可以有不同的应用软件。 （如图3和图4所示）。

：四、DVB机顶盒主要技术

信道解码、信源解码、上行数据调制编码、嵌入式CPU、MPEG-2解压、机顶盒软件、显示控制和加解扰技术是数字电视机顶盒的主要技术。

(1) 通道解码

数字电视机顶盒中的频道解码电路相当于模拟电视中的调谐器和中频放大器。在数字电视机顶盒中，调谐器是必不可少的，但调谐范围包括卫星频道、地面电视接收频道、有线电视补充频道。根据目前DTV现有的调制方式，信道解码应包括QPSK、QAM、OFDM、VSB解调功能。

(2)信源解码

模拟信号数字化后，信息量急剧增加，必须采用相应的数据压缩标准。数字电视广播采用MPEG-2文章压缩标准，适合多清晰度图像质量。目前音频有两种标准：AC-3 和MPEG-2。源解码器必须适应不同的编码策略才能正确恢复原始音文章数据。

(3)上行数据的调制编码

为了进行交互应用，需要考虑上行数据的调制和编码。目前常用的有3种方式，用电话线传输上行数据，用以太网卡传输上行数据，有线网络传输上行数据。

(4)嵌入式CPU

嵌入式CPU是数字电视机顶盒的心脏。数据解码后，首先要进行解复用，将传输流分为文章和音频，使文章、音频和数据分离。在数字电视机顶盒的专用CPU中集成了32个以上的可编程PID滤波器，其中两个用于文章和音频滤波，其余用于PSI、SI和Private数据滤波。 CPU是嵌入式操作系统的运行平台。它需要与操作系统一起完成网络管理、显示管理、条件访问管理（IC卡和智能卡）、图文解码、数据解码、OSD、文章信号上下转换。和其他功能。为了实现这些功能，必须在普通的32-64位CPU上扩展很多新的功能，而且速度必须不断提高，以满足高速网络和三维游戏的要求。

(5) MPEG-2解码

MPEG-2是数字电视的关键技术之一。目前实用的文章数字处理技术基本上是基于MPEG-2技术。 MPEG-2是包括对高清晰度电视的网络传输在内的所有规格。 MP@LL用于VCD，用于文章会议和可视电话的H.263和H.261是它的子集。 MP@ML 用于DVD 和SDTV，MP@MH 用于HDTV。

MPEG-2图像信号处理方法分为四个步骤：运动预测、DCT、量化和变长编码。该电路由以RISC处理器为核心的ASIC电路组成。

MPEG-2解压电路包括文章、音频解压等功能。在文章处理中，需要完成主画面和副画面的解码，最好有分层解码功能。图文电视可选择加入具有APHA重叠显示功能的主画面，这就要求解码器能够同时解调主画面图像和图文数据，并具有较高的速度和处理能力。 OSD是一层单色或伪彩色字幕，主要用于用户操作提示。

在音频方面，由于欧洲DVB采用MPEG-2音频，美国ATSC采用Dolby AC-3，音频解码必须具备以上两种功能。

(6) 数字电视机顶盒软件

电视数字化之后，软件技术在数字电视技术中占有更加重要的地位。除了音文章解码是通过硬件实现的，包括电视内容的再现、操作界面的实现、数据广播业务的实现、机顶盒与个人电脑的互联以及与互联网都需要通过软件来实现，如下：

A 硬件驱动层软件：驱动程序驱动硬件功能，如射频解调器、传输解复用器、A/V解码器、OSD、文章编码器等。

B 嵌入式实时多任务操作系统：嵌入式实时操作系统是相对于台式机操作系统而言的。它没有安装在硬盘上。系统结构紧凑、功能相对简单、资源投入少。中间。嵌入式操作系统的功能类似于PC机上的DOS和Windows，用户通过它进行人机对话，完成用户下达的指令。指定接待采用键盘、鼠标、语音、触摸屏、红外遥控等多种方式。

C中间件：

中间件是一种将应用程序与底层操作系统和硬件细节隔离的软件环境。它通常由各种虚拟机组成，如HTML虚拟机、JavaScript虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等。机等。数字电视机顶盒软件中间件的核心层模块包括GDI模块、SI模块、文件系统模块、AV模块、浏览器模块、系统模块等。既能为应用层提供业务独立的应用软件接口，又能屏蔽上层软件模块对硬件的依赖，构建软件平台适配层。

成熟的商用中间件产品有Opentv的EN:2、Liberate的TV Navigator for DTV、Enreach的EnreachTV for DTV、Canel+的Mediahighway、Intellibyte的IB EPG、IB SI Manager、IB Browser等，这些产品都在市场上占有一席之地，但兼容性问题彼此都不好。标准组织已着手建立开放中间件标准。

D 上层应用软件：执行服务提供商提供的各种服务功能，如：电子节目指南、准文章点播、文章点播、数据广播、IP电话和可视电话等。层应用软件独立于机顶盒硬件，可在各种机顶盒硬件平台上使用，消除了应用软件对硬件的依赖。

（七）显示技术

就电视和电脑显示器而言，CRT显示器是一项成熟的技术，但随着低分辨率电视显示文字，尤其是小于2424的小字符，问题就变得复杂了。电视机的显像管是大间距低分辨率显像管，只适合显示720576或640480的图像。其偏转系统是固定的，设计用于60Hz 525线或50Hz 625线。数字电视有超过18 种显示格式。 Internet 必须符合VESA 格式。显然，电视的显示系统无法适应如此多的格式。此外，该电视采用低帧率隔行扫描方式。显示图形和文本时，亮度信号存在背景闪烁，水平线存在行间闪烁。如果将逐行扫描电脑图形转换到电视机上，水平边缘只会出现在奇数场或偶数场，屏幕显示时间接近人眼视觉暂留，会造成严重的边缘闪烁，所以需要用电视来连接电脑上的互联网，就需要弥补电视上显示的缺陷。

根据技术难度和成本，目前采用两种方法进行改进。一是抗闪烁滤波器，它将相邻三行的图像按比例添加到一行中，从而使仅在单个场中出现的图像在每个场中再现。这种方法称为三线过滤法。三线滤波方法简单、易于实现。但它降低了图像的清晰度，适用于隔行扫描的电视机。另一种方法是将隔行扫描改为逐行扫描，并适当提高帧率。这样，扫描的行数和场数必须加倍。为了使图像数量的增加不是凭空而来，保证运动画面的连续性，需要进行行场插值运算和运动补偿，而这必须用专用芯片和复杂的技术来实现。这种方法在电视上显示计算机图形，质量非常好，但必须以逐行和倍增方式显示，只能在具有扫描功能的电视上实现。另外，电视上播放比模拟电视分辨率更高的HDTV和VESA信号，只能显示部分画面，必须进行缩小。这就像PIP方法一样，需要行和场损失。同样为了保证图像的连续性，还进行了插值操作。

(8)加扰解扰技术

加扰和解扰技术用于加密和解密数字节目。其基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端使用IC卡对其进行解密。目前国际上有两种标准：OpenCable和SimulCrypt定义的POD和DVB定义的MultiCrypt标准。 OpenCable定义的POD是通过PCMCIA接口连接到机顶盒的模块。模块除了解扰功能外，还需要完成与前端的交互功能。 DVB的MultiCrypt也使用PCMCIA接口与机顶盒连接，但只有解扰功能。 DVB的SimulCrypt只要求机顶盒具有ISO7816 SmartCard接口，但要求机顶盒具有硬件解扰引擎。

加密和解扰技术分为同密和多密技术。同密技术是将两个或多个条件访问（CA）系统应用于同一个网络平台。从有线电视台的角度来看，它是一个实现技术选择和竞争的环境。多加密技术要求机顶盒采用CI技术（通用智能卡接口），使得同一个机顶盒可以接收不同CA系统加密的节目。

其工作原理是节目在播出前需要进行加扰。加扰过程是将复用的传输流（Transport Stream）添加到模2的伪随机加扰序列中，这个伪随机序列的生成由下式提供的控制字（Control Word，简称CW）决定控制字生成器。条件接收的核心实际上是对控制字传输的控制。在MPEG传输流中，有两个与控制字传输相关的数据流：授权控制消息(ECM)和授权管理消息(EMM)。由服务密钥（SK）加密的控制字在ECM中传输，其中还包括节目、时间、内容分类和节目价格等节目信息。加密到控制字的服务密钥在授权管理信息中传输，并且服务密钥在传输之前必须经过用户的个人分发密钥(PDK)加密。 EMM还包括地址、用户授权信息，例如用户可以观看的节目或时段、用户支付的观看费用等。用户的个人分发密钥(PDK)存储在用户的智能卡(SmartCard)中。

在用户端，为了重新生成解扰随机序列，机顶盒必须获取相关的条件访问控制信息。首先，STB根据PMT和CAT表中的CA_descriptor获取EMM和ECM的PID值。然后，从TS流中过滤出ECM和EMM，并通过SmardCard接口发送到SmartCard。 SmartCard首先读取用户的个人分发密钥（PDK），用PDK解密EMM，取出SK，然后用SK解密ECM，取出CW，通过SmartCard接口将CW发送到解扰引擎，解扰引擎使用CW则可以对加扰的传输流进行解扰。

图5形象地描述了使用三重密钥传输机制的条件接收系统的加扰和解扰过程：

随附的：

高低频划分：

极低频ELF（极低频）3-30HZ

超低频SLF（超低频）30300 Hz

超低频ULF（超低频）3003000Hz

甚低频VLF（甚低频）3-30KHZ

低频LF（Low frequency）30-300KHZ

中频MF（中频）300-3000KHZ

高频HF（高频）3-30MHZ

VHF（甚高频）30-300MHZ

UHF（超高频）300-3000MHZ

超高频SHF（超高频）3G-30GHZ

极高频EHF（极高频）30300 GHz

以上知识分享希望能够帮助到大家！