有线电视数字机顶盒技术讲解

数字电视机顶盒技术综述一、机顶盒的基本概念机顶盒（STB，Set Top Box）的概念是比较广泛的，从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶盒。

从基于有线电视网络的模拟频道增补器、模拟频道解扰器，到将电话线与电视机联系在一起的"上网机顶盒"、数字卫星的综合接收解码器（IRD，Integrated Receive Decoder）、数字地面机顶盒、以及有线电视数字机顶盒都可称为机顶盒。

从狭义上说，我们可以将模拟设备排除在外，按主要功能将机顶盒分为上网机顶盒、数字卫星综合接收解码器、数字地面机顶盒、以及有线电视数字机顶盒。

这些设备由于具有很好的网络功能，因此也成为信息家电的代表。

二、各种机顶盒的主要功能和特点1．上网机顶盒提起机顶盒，我们首先想到的可能是微软的维纳斯计划。

维纳斯计划实际上是一个Windows CE推广计划，只不过在推出Windows CE的同时，捆绑了一个机顶盒硬件平台。

它利用电话网络做为传输平台，利用电视机做为显示平台，实现Internet接入功能。

因此，可以将其看成是一种非PC类的互联网接入设备。

随着Internet的不断发展，互联网接入设备的前景是非常好的，但这种机顶盒占用了用户家中几乎所有的网络资源（电话线和电视机），却只能实现上网功能，对用户来说，是得不偿失的。

电视机的最大优势是显示视频，最大的作用还是娱乐，但这种机顶盒不论是硬件还是软件，均不支持视频应用，这个缺陷，注定了它的前景不会太好。

在维纳斯计划推出不久，我国有许多企业陆续推出了该类产品，如康佳?quot;光元"网络机顶盒、海信的"家庭网络快车"DB-200M互联网机顶盒、海尔的"网神"网络机顶盒，但市场却没有任何反映，这也说明了这种机顶盒是没有前途的。

事实上，将维纳斯计划中机顶盒的电话调制解调器用电缆调制解调器来代替，也可以实现上网功能，但由于这种机顶盒与有线电视网络相连，一般都支持视频，我们把它放在有线电视数字机顶盒中介绍。

深入了解数字机顶盒的结构和工作原理数字机顶盒接收各种传输介质来的各种数据信息和数字信号，通过解码技术、音视频编码技术解、解调技术和复用技术，可以在模拟信号电视机上收看精彩的数字电视节目和各种有用数据信息。

以有线数字机顶盒为例，它的工作原理是：有线数字机顶盒接收数字电视节目、处理数据业务和完成多种应用的解析。

信号源是在进入客户的有线电视网络前要完成两级的编码，一级是视频、音频信号的信源编码流，另一级是传输用的数字信道编码流。

另外还要跟前端相应，接收端的机顶盒首先从传输层提取数字信道编码信号，完成数字信道的解调，其次是还原压缩的信号源编码信号，恢复原始视频、音频流，同时可以完成各种数据接收和解析。

根据国家互联网信息和广电数字电视要求，一个数字机顶盒的硬件结构是由数字信号处理(信源解码和信道解码)、控制部件和机顶盒接口等几大部分组成的。

数字机顶盒从功能上看是电视机和计算机的混合产物，但它们的内部结构和原理却不一样，从应用操作和信号处理上看，机顶盒应包括以下几个层次：(1）机顶盒的输出接口：包括模拟信号的音频和视频接口、数据接口、数字视音频接口、鼠标、键盘等。

(2）机顶盒用户层：包括电子节目表、浏览器、有条件接收、服务信息、遥控、数据解码、图形用户界面。

(3）机顶盒节目层：包括MPEG/AC—3音频解码、MPEG—2视频解码。

(4）机顶盒传输层：包括解复用技术，它把传输流分成数据包、音频和视频。

(5）机顶盒连接层和物理层：包括VSB解，OFDM、QAM、QPSK、调高频调谐器等交织解码。

数字机顶盒的工作原理:第一、机顶盒的高频头接收来自广电有线网络的高频信号，然后通过QAM解调器来完成信道的解码，再从载波中分离出包含视频、音频信号和其它数据信息的传送流。

第二、在传送流中一般都会包含多个视频流、音频流和一些其它的数据信息。

第三、机顶盒里的解复用器则用来区分不同的数字电视节目，提取相应的视、音频流和数据流，送入MPEG－2解码器和对应的解析软件，然后完成数字信息的还原过程。

有线电视数字机顶盒的关键技术详有线电视数字机顶盒的关键技术详1．有线电视数字机顶盒的基本原理有线电视数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，示意图如图1所示，调谐模块接收射频信号并下变频为中频信号，然后进行A/D转换变为数字信号，再送入QAM解调模块进行QAM解调，输出MPEG传输流串行或并行数据。

解复用模块接收MPEG传输流，从中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES、音频PES以及数据PES。

解复用模块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，其输出是已解扰的PES。

视频PES 送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MEPG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。

音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码作系统，在美国应用较广。

另外，随着Linux的兴起，嵌入式的Linux已渐渐成熟。

它不仅为机顶盒厂商提供一种选择，而且由于Linux的开放性和先进的结构，会对现有的实时操作系统构成巨大的威胁。

3．中间件中间件是一种将应用程序与低层的操作系统、硬件细节隔离开来的软件环境，它通常由各种虚拟机来构成，如HTML虚拟机、JavaScript 虚拟机、Java虚拟机、MHEG-5虚拟机等等。

一个完整的数字机顶盒由硬件平台和软件系统组成，可以将其分为4层，从底向上分别为：硬件、底层软件、中间件、应用软件。

硬件提供机顶盒的硬件平台；底层软件提供操作系统内核以及各种硬件驱动程序；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用；中间件将应用软件与依赖于硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。

成熟的商用中间件产品有Opentv的EN2、Liberate的TVNavigatorforDTV、Enreach的EnreachTVforDTV、Canel+的Mediahighway 和Intellibyte的IBEPG、IBSIManager、IBBrowser等。

有线电视数字机顶盒的关键技术详1．有线电视数字机顶盒的基本原理有线电视数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，示意图如图1所示，调谐模块接收射频信号并下变频为中频信号，然后进行A/D转换变为数字信号，再送入QAM解调模块进行QAM解调，输出MPEG传输流串行或并行数据。

解复用模块接收MPEG传输流，从中抽出一个节目的PES数据，包括视频PES、音频PES以及数据PES。

解复用模块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，其输出是已解扰的PES。

视频PES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MEPG视频数据进行解码，然后输出到PAL/NTSC编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。

音频PES 送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，输出PCM音频数据到PCM解码器，PCM解码器输出立体声模拟音频信号，经音频输出电路输出。

有线电视数字机顶盒的关键技术该机顶盒由以下几部分组成：数字电视广播接收前端、MPEG解码、视音频和图形处理、电缆调制解调器、CPU以及存储器、以及各种接口电路。

数字电视广播接收前端包括调谐器和QAM解调器，该部分可以从射频信号中解调出MPEG传输流；MPEG解码部分包括解复用、解扰引擎和MPEG解压缩，其输出为MPEG视音频基本流以及数据净荷。

视音频和图形处理部分完成视音频的模拟编码以及图形处理功能。

电缆调制解调模块由一个双向调谐器、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，该部分实现电缆调制解调的所有功能。

CPU与存储器模块用来存储和运行软件系统，并对各个模块进行控制。

接口电路则提供了丰富的外部接口，包括通用串行接口USB、高速串行接口1394、以太网接口、RS232、视音频接口等等。

该框图所描述的有线电视数字机顶盒是一种功能齐全的机顶盒，实际上，在具体实现时，厂商可以根据需要对其进行裁减。

CATV知识之十二：有线数字电视机顶盒知识浙江传媒学院陈柏年1、什么是有线数字电视机顶盒？它分为哪些级别和类型？有线数字电视机顶盒（Cable STB）：用于有线电视网络环境下，采用QAM 解调来接收模拟广播电视节目、数字广播电视节目，以及高速数据等功能的用户终端设备。

从功能上讲，它是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备。

从使用上讲，它是一种以电视机为显示设备，接收来自各种数字广播系统数字信号的用户端数字设备。

按照《有线数字电视机顶盒和遥控器功能实施指导意见》中的分类方法，节目业务类型可划分为标准清晰度（SD）和高清晰度（HD）两种级别，每种级别又都有第1类（基本型）、第2类（增强型）和第3类（高级型）三种类型。

有线数字电视机顶盒的功能归纳2、说明有线数字电视机顶盒的功能（1）接收模拟电视和数字电视；（2）接收模拟广播和数字声广播；（3）高速数据广播；（4）电子节目指南（EPG）；（5）准视频点播/视频点播（NVOD/VOD）；（6）软件在线升级；（7）因特网接入；（8）有条件接收。

3、三代机顶盒的功能配置和应用程序编制有何不同？三种类型有线数字电视机顶盒的主要性能表4、简要说明有线数字电视机顶盒主要部件的工作原理。

（1）高频头：接收来自有线网的高频信号，通过QAM解调器完成信道解码，从载波中分离出包含音、视频和其它数据信息的传输流（TS）。

（2）解复用器：用来区分不同的节目，提取相应的音、视频流和数据流，送入MPEG-2解码器和相应的解析软件，完成数字信息的还原。

（3）条件接收模块：对音、视频流实施解扰，并采用含有识别用户和进行记账功能的智能卡，保证合法用户正常收看。

（4）MPEG-2解码器：完成音、视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A变换，还原出模拟音、视频信号，在常规彩色电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。

5、分别说明有线数字电视发送端和接收端的工作过程。

有线数字电视发送端工作过程：（1）音频、视频及数字信号首先经过MPEG-2编码器进行数据压缩，通过节目复用器形成基本码流（ES）。

数字电视机顶盒关键技术全球电视的数字化发展已成定局，模拟电视机最终将被数字电视机所取代。

由于从模拟电视向数字电视转换需要一个逐步实现的过程，数字电视机顶盒是这一期内最理想的解决方案。

1 机顶盒的概念、分类和特点1.1 机顶盒的概念机顶盒，顾名思义，因人们常常将它放在电视机的上面而得名，其作用是为了增强或扩展电视机功能，可分为模拟机顶盒和数字机顶盒，现在，我们所说的机顶盒通常指数字电视机顶盒。

它是一种能够让普通电视机呈现数字电视的高品质画面，并可通过网络进行教育和商业化活动、交互式数字化娱乐的消费类电子产品。

1.2 数字电视机顶盒的分类及特点1.2.1 上网机顶盒上网机顶盒是利用电话网或有线电视网作为传输介质，使用电视机作为显示器，，实现没有电脑确可以上网的功能，使电视机与互联网有机融合。

换言之，可以把上网机顶盒看作是一种非PC类的互联网络接入设备。

因其使用需要一定带宽，有时可能出现因用户的数量增多而引起的收看不太顺畅的情况。

1.2.2 数字卫星机顶盒数字卫星机顶盒是一种用来接收卫星数字电视信号并转化成高质量的音视频信号输出的设备，优点是画质清晰，不用交月租，另外每增加一用户，仅需增加一台机顶盒，多用户时成本低，缺点是只能收卫星电视节目，不能接收香港台、清溪新闻等，适宜宾馆安装。

1.2.3 数字地面机顶盒其功能与数字卫星机顶盒类似，只是传输平台不同，其传输平台为地面广播信道。

其优点是可以随时移动收看，但这种无线信道的情况相对有线电视网络复杂，并且存在的多径接收、邻频干扰等问题。

1.2.4 数字有线电视机顶盒其基本原理与数字地面机顶盒相同，只是传输平台不同，其传输平台是有线电视所采用的全电缆网络或光纤/同轴混合网。

但由于传输质量好、技术成熟、功能最多，接收的台也较多，所以被业界普遍看好。

目前，该类机顶盒已得到广泛应用：视频点播、准视频点播（NVOD）、电子节目指南（EPG）、数据广播、数字电视接收、按次付费观看（PPV）、Internet接入等等。

数字机顶盒技术概述有线广播电视网正在向数字化、网络化、产业化方向发展，最终建成为宽带综合信息网。

依托有线广播电视网提供综合信息业务的关键设备这一是用户终端设备数字机顶盒（STB），本文在介绍数字机顶盒定义、功能及分类后，着重介绍了目前数字机顶盒的关键技术。

1、机顶盒的定义对于机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是："置于电视机顶上的盒子"。

它是利用有线电视网络作为传输平台，利用电视机作为用户终端，提高现有电视机的性能或增加其功能。

由于功能和用途不同，这就使"机顶盒"这个概念有些含糊不清，如早期的增补频道机顶盒，图文电视机顶盒，付费电视机顶盒等。

数字电视机顶盒是信息家电之一，它是一种能够让用户在现有模拟电视上，观看数字电视节目，进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动的消费业电子产品。

2、数字机顶盒的功能数字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，如：（1）电子节目指南（EPG）。

给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目；（2）高速数据广播。

能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种消息；（3）软件在线升级。

软件在线升级可看成是数据广播的应用之一。

数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，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；（4）因特网接入和电子邮件。

数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地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。

同时机顶盒也可以提供各种接口与PC相连，用PC与因特网连接；（5）有条件接收。

有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能。

总之，到目前为止，围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务。