現代數字視頻廣播與通信技術

1.陳平平，福州大學物理與信息工程學院教授、博士生導師；

2.蘇凱雄，福州大學教授；

3.郭裏婷， 福州大學物理與信息工程學院副教授。

第 1章 廣播電視技術發展概述　1

1.1 地面廣播電視發展概述　1

1.1.1 電視的發明　1

1.1.2 電視廣播的興起　3

1.1.3 彩色電視的出現　3

1.1.4 彩色電視的數字化地面廣播　4

1.2 有線網絡電視發展概述　5

1.2.1 共用天線電視系統與閉路電視系統　5

1.2.2 有線電視網絡　6

1.2.3 數字有線電視網絡　7

1.3 衛星廣播電視發展概述　10

1.3.1 電視的衛星傳送　10

1.3.2 電視的衛星廣播　11

1.3.3 衛星直播數字電視　13

第 2章 廣播電視頻段與頻道劃分　16

2.1 地面廣播電視的頻段與頻道劃分　16

2.1.1 地面模擬電視廣播使用頻段與頻道劃分　16

2.1.2 地面數字電視廣播使用頻段與頻道劃分　18

2.2 有線網絡電視的頻段與頻道劃分　18

2.2.1 有線電視的使用頻段　18

2.2.2 有線電視的頻道劃分　19

2.3 衛星廣播電視的頻段與頻道劃分　24

2.3.1 衛星同步軌道　24

2.3.2 衛星廣播頻段　26

2.3.3 衛星電視頻道劃分　27

第3章 數字電視信源壓縮編碼　30

3.1 數字視頻壓縮編碼　30

3.1.1 視頻壓縮編碼的基本方法　30

3.1.2 MPEG-2視頻壓縮編碼　32

3.1.3 H.264視頻編碼技術　39

3.1.4 HEVC視頻編碼技術　49

3.2 數字音頻壓縮編碼　56

3.2.1 音頻壓縮編碼的基本方法　57

3.2.2 MPEG音頻編碼技術　60

3.2.3 杜比AC-3音頻編碼器　64

第4章 數字電視多路復用與條件接收　69

4.1 多路復用技術　69

4.1.1 MPEG-2傳輸流結構　70

4.1.2 系統時序模型　73

4.1.3 PSI　75

4.1.4 SI　79

4.1.5 雙層復用過程　82

4.2 條件接收技術　84

4.2.1 條件接收系統概述　84

4.2.2 條件接收系統原理　85

4.3 條件接收的相關標準　88

4.3.1 MPEG-2標準對條件接收的相關規定　88

4.3.2 DVB標準對條件接收的相關規定　90

4.3.3 條件接收系統的信息傳輸方式　90

4.4 多系統條件接收技術　91

4.4.1 同密方式　91

4.4.2 多密方式　92

第5章 地面數字電視信道傳輸技術　94

5.1 信道傳輸技術簡介　94

5.1.1 波形編碼與成形濾波　94

5.1.2 差錯控制技術　95

5.1.3 數字調制技術　97

5.1.4 地面數字電視傳輸標準簡介　98

5.2 DVB-T傳輸標準　98

5.2.1 能量擴散　99

5.2.2 外碼糾錯與外交織　99

5.2.3 內碼糾錯與內交織　100

5.2.4 幅度和相位映射　100

5.2.5 導頻及傳輸參數信令插入　101

5.2.6 COFDM調制和保護間隔插入　102

5.2.7 組幀　102

5.3 DVB-T2傳輸標準　103

5.4 DTMB傳輸標準　104

5.4.1 DTMB的系統構成　105

5.4.2 隨機化　105

5.4.3 FEC編碼　105

5.4.4 符號星座映射　106

5.4.5 符號交織與頻域交織　108

5.4.6 組幀　108

5.4.7 信號幀　109

5.4.8 幀體數據處理　112

5.4.9 基帶後處理　112

第6章 有線數字電視信道傳輸技術　113

6.1 DVB-C標準　113

6.2 DVB-C2標準　115

6.2.1 輸入同步　117

6.2.2 信道編碼、比特交織和調制　118

6.2.3 數據切片產生器　120

6.2.4 L1 Part2信令　121

6.2.5 組幀　122

6.2.6 OFDM調制　126

第7章 衛星數字電視信道傳輸技術　127

7.1　DVB-S信道傳輸標準　127

7.1.1　DVB-S系統構成　127

7.1.2　能量擴散　128

7.1.3　RS編碼　128

7.1.4　數據交織　130

7.1.5　卷積編碼　130

7.1.6　基帶成形濾波　131

7.1.7　QPSK數字調制　132

7.2　DVB-S2信道傳輸標準　133

7.2.1　DVB-S2系統構成　133

7.2.2　輸入適配電路　133

7.2.3　FEC編碼　134

7.2.4　正交調制　140

7.2.5　後向兼容性　142

7.3　ABS-S信道傳輸標準　143

7.3.1　ABS-S系統結構　144

7.3.2　ABS-S信道編碼技術　144

7.3.3　ABS-S幀結構設計　144

第8章 數字電視接收系統　146

8.1　數字電視接收系統的基本組成　146

8.1.1　地面數字電視接收系統　146

8.1.2　有線數字電視接收系統　147

8.1.3　衛星數字電視接收系統　148

8.2　數字電視信號接收與調諧電路　149

8.2.1　地面數字電視信號接收與調諧電路　149

8.2.2　有線數字電視信號接收與調諧電路　150

8.2.3　衛星數字電視信號接收與調諧電路　150

8.3　數字電視數字解調與信道解碼電路　155

8.3.1　地面數字電視數字解調與信道解碼電路　155

8.3.2　有線數字電視數字解調與信道解碼電路　160

8.3.3　衛星數字電視數字解調與信道解碼電路　164

8.4　多路解復用器　169

8.4.1　多路解復用的工作過程　169

8.4.2　多路解復用器電路結構　170

8.5　音視頻解碼器　172

8.5.1　MPEG-2視頻解碼流程　172

8.5.2　H.264視頻解碼流程　173

8.5.3　MPEG音頻解碼流程　174

8.5.4　MPEG-2信源解碼器電路簡介　175

8.6　智能卡及其通信接口　177

8.6.1　智能卡構成　177

8.6.2　智能卡通信協議　178

8.6.3　智能卡通信接口的配置　178

8.6.4　智能卡復位流程　179

第9章 數字電視接收終端控制軟件　180

9.1　數字電視接收終端軟件的基本架構　180

9.2　實時操作系統內核　183

9.2.1　實時內核的特點　183

9.2.2　實時內核的工作原理　184

9.2.3　實時內核的應用　185

9.3　調諧解調控制模塊　188

9.3.1　軟件控制流程　188

9.3.2　自動搜索算法　189

9.4　多路解復用控制模塊　190

9.5　視頻解碼軟件控制模塊　191

9.5.1　解碼器初始化　191

9.5.2　解碼中斷處理　192

9.5.3　同步處理流程　193

9.6　條件接收控制模塊　193

9.6.1　PSI監控子模塊　194

9.6.2　CA濾波子模塊　195

9.6.3　智能卡子模塊　196

9.6.4　CA進程模塊　197

9.7　用戶接口模塊　197

9.7.1　輸入接收子模塊　198

9.7.2　OSD圖形庫子模塊　199

9.7.3　用戶界面控制子模塊　200

第 10章 IPTV技術　202

10.1　IPTV系統結構　202

10.1.1　IPTV業務平臺　203

10.1.2　IPTV 承載網絡　205

10.1.3　用戶接收終端　205

10.2　IP視頻壓縮編碼技術　206

10.2.1　H.265/HEVC標準　206

10.2.2　H.266/VVC標準　207

10.2.3　AVS2和AVS3標準　209

10.2.4　AV1標準　210

10.3　IPTV的網絡協議　212

10.3.1　RTP/RTCP　212

10.3.2　RTSP　214

10.3.3　RTMP　216

10.3.4　HTTP　217