电视机课程设计-数字有线电视机顶盒组成和分析

数字有线电视机顶盒组成和分析

摘要

目前数字电视已经进入快速发展阶段，与数字电视相关的业务也将大幅度增长。数字有线电视机顶盒是把有线电视网中的数字电视信号转换为模拟电视信号的设备。数字机顶盒的的工作原理的工作过程和功能，数字机顶盒重要模块有调制解调模块、编解码模块、数字视频编码器和音频DAC、图形控制模块、媒体访问控制模块MAC。数字机顶盒有硬件和软件组成。

关键词：机顶盒，解码，模块

目录

1绪论 (1)

1.1课题描述 (1)

1.2基本工作原理及框图 (1)

1.3机顶盒的工作过程 (2)

1.4机顶盒的功能 (2)

2数字机顶盒硬件设计 (3)

2.1调制解调模块 (3)

2.2编解码模块 (4)

2.4数字视频编码器和音频DAC (5)

2.5图形控制模块 (6)

2.6媒体访问控制模块MAC (6)

3数字机顶盒软件模块设计 (6)

3.1硬件和软件组成 (6)

3.2数字机顶盒软件系统 (7)

3.3 数字电视机顶盒硬件系统 (8)

3.4CA系统 (10)

3.5数字广播中条件接收系统 (10)

总结 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

1绪论

1.1课题描述

数字机顶盒是一种数字信号接收装置，它能够接收模拟信号，也能够接收数字式电视信号，然后把数字信号还原成模拟信号输入给电视机，通过这种方式接收的电视节目没有雪花点，图像稳定、清晰。因此在电视机应用技术中机顶盒是目前模拟电视向数字电视转换过程中的产物，通过本课题，我们了解数字电视机顶盒系统结构和基本功能，深刻理解数字电视条件接收CA工作原理。

1.2基本工作原理及框图

数字电视机顶盒通过网络接口模块选择频道，并进行解调和和信道解码处理，输出MPEG-2多节目传输流数据，送给解复用器，解复用器从MPEG-2传输流数据中抽出一个节目的已打包的视音频基本流（PES）数据，包括视频PES，音频PES和辅助数据PES，解复用器中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，解复用器输出的是已解扰的视音频PES。视频PES送入视频解码器，取出MPEG-2视频数据并对其解码后，输出到模拟编码器，编码成模拟视频信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码器，取出MPEG-2音频数据并对其解码，输出PCM音频数据到音频D/A变换器，音频D/A变换器输出模拟立体声音频信号，经音频输出电路输出[1]。有线电视数字机顶盒框图如图1所示。

图1有线电视数字机顶盒框图

1.3机顶盒的工作过程

数字电视机顶盒通过网络接口模块选择频道，并进行解调和和信道解码处理，输出MPEG-2多节目传输流数据，送给解复用器，解复用器从MPEG-2传输流数据中抽出一个节目的已打包的视音频基本流（PES）数据，包括视频PES，音频PES和辅助数据PES，解复用器中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，解复用器输出的是已解扰的视音频PES。视频PES送入视频解码器，取出MPEG-2视频数据并对其解码后，输出到模拟编码器，编码成模拟视频信号，再经视频输出电路输出。音频PES送入音频解码器，取出MPEG-2音频数据并对其解码，输出PCM音频数据到音频D/A变换器，音频D/A变换器输出模拟立体声音频信号，经音频输出电路输出[6]。

1.4机顶盒的功能

数字电视机顶盒能够接收MPEG-2数字电视传输流和各种数据信息，通过解调、解复用、解码和视音频编码，在模拟彩色电视机上观看数字电视节目和各种数据信息。目前，数字电视机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，包括：

(1)电子节目指南：它为用户提供一种容易使用，界面非常友好，可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到各个频道上近期将播放的电视节目。

(2)支持交互式应用如准视频点播、视频点播、互动游戏等。

(3)高速数据广播：能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网络等各种信息。

(4)因特网接入和电子邮件：数字电视机顶盒通过内置的电缆调制解调器便可实现因特网接入功能。用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件，也可以提供各种接口与PC相连，使用PC接入因特网。

(5)软件在线升级：可看成是数据广播的应用之一。数据广播服务器将升级软件传送给机顶盒，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。

(6)有条件接收：有条件接收的核心是加扰和加密，数字电视机顶盒应具有解

扰和解密功能。

随着数字电视和网络技术的发展，数字电视机顶盒的功能将更加完善，尤其是单片PC技术的发展，将促使数字电视机顶盒在物理结构上将各部分硬件高度集成，形成STB核心芯片，从而减小体积，降低成本，提高性能。外部接口将更加丰富，通过USB接口可以和数码相机连接，通过IDE接口可以挂接硬盘实现节目存储等。交互式机顶盒将成为数字电视机顶盒的主流，用户在模拟彩色电视机上不仅能收看数字电视，还能实现娱乐和上网[6]。

2数字机顶盒硬件设计

2.1调制解调模块

数字机顶盒工作在有线电视网络状态下，有线电视网采用模拟传输，因此必须对数字信号进行调制和解调才能在模拟信道传输，调制解调器是系统关键的组成部分，在技术上类似现在的电话调制解调器的原理，但采用了更高的调制方法，下行多采用64QAM 或256QAM，在DVB-C(Digital Video Broadcast by Cable) 和DA VIC中采用64QAM做为标准调制方法，以Motorola 的MC92305QAM 解调芯片为例，在7M模拟带宽上采用64QAM调制的数字信号速率可达42Mbit/S，上行目前采用两种方式，一种是采用电话线做为上行信道，另一种是采用双向HFC网的上行通道，采用HFC网时采用QPSK 做为调制方案。QAM或QPSK调制器将MPEG格式的数据流调制在一个标准的PAL信道内，与其他视频调制信号一起合路发送出去[1]。

图2 QPSK调制器的原理图