世界范圍內,地面數字電視廣播(DTTB:Digital Television Terrestrial Broadcasting)技術領域目前已經提出了三個標準:歐洲的DVB-T,美國的ATSC,日本的ISDB-T,并且都達到實用階段,許多國家和地區都在選擇自己的DTTB系統。但隨著技術的發展和研究的不斷深入,人們逐漸認識到在移動接收、頻譜效率、單頻網、干擾、系統的靈活性等方面,上述三個系統各有相應的優缺點。
清華大學和北京凌訊華業科技有限公司針對上述目前世界上三個地面數字電視系統存在的問題,提出了一種新穎的、適合我國國情的地面數字電視傳輸方案,和美國、歐洲的地面標準相對應,稱為DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting)技術。清華大學在配合國家數字電視聯合工作組的基礎上,融合繼DMB-T技術之后的最新研究成果,形成了國家地面數字電視標準融合方案,考慮到該方案支持未來的手持、便攜設備接收,稱為DMB-TH(Terrestrial Digital Multimedia TV/Handle Broadcasting)。
2006年8月30日,國家標準化管理委員會發布公告,批準中國數字電視地面廣播傳輸系統標準——GB20600-2006《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》于2006年8月18日正式成為強制性國家標準,2007年8月1日起實施。由于DMB-TH成為強制性國家標準,目前國內已經使用歐洲方案(DVB-T)、清華方案(DMB-T)和上海交大方案(ADTB-T)的地區必須在一年內轉換成新的DMB-TH標準,這樣長達5年之久的數字電視地面傳輸標準之爭由此告一段落。
2006年尾,ADI與凌訊科技合作推出了業界首款符合DMB-TH標準的接收機解決方案。該完整接收機演示平臺將ADI公司的Integrant低功耗射頻(RF)調諧器與凌訊公司的解調器硅片(LS8913)相結合,以便能夠讓客戶快速地將DMB-TH接收機集成到多種便攜式設備,包括PMP、掌上電腦、智能電話和筆記本電腦。這種解決方案能在移動應用以及存在多徑干擾的城市環境中的固定應用等困難接收條件下,提供高品質的連續接收。ADI公司還采用了它的低功耗Blackfin處理器完成移動電視應用中的MPEG-2解碼和多媒體處理功能。
1、凌訊科技DMB-TH解調器芯片
DMB-TH標準的主要技術貢獻者之一——凌訊科技有限公司主要從事數字電視、無線寬帶通訊等領域的技術、標準和芯片研發,主要股東包括Intel、Motorola、恒基偉業董事長張征宇、河南安彩集團、深圳力合創投、香港新鴻基、臺灣怡和創投等。凌訊科技已經推出了4代DMB-T解調芯片,并是目前唯一可以提供DMB-TH解調器芯片的廠商。
(1)DMB-TH信道解調芯片LGS-8913-A1
GS-8913-A1采用0.18μmCMOS工藝制造,是一款符合中國地面數字電視傳輸標準(GB20600-2006)的單片TDS-OFDM信道解調芯片。DMB-TH系統則是基于TDS-OFDM技術并符合GB20600-2006標準的數字電視廣播系統。
在地面數字電視終端產品設計時,可外接模擬地面高頻頭將輸入的VHF/UHF信號轉換為模擬中頻信號并通過10比特ADC實現數字化,然后將轉換得到的數字信號傳送給LGS-8913-A1芯片進行信道解調,輸出同步并行或同步串行的MPEG TS流,此TS流通過MPEG解碼后,得到所需要的音頻及視頻信號。
GS-8913-A1符合中國地面數字電視傳輸標準(GB20600-2006),主要特點包括:
•支持QPSK、16QAM、64QAM調制方式。
•數據輸出格式符合MPEG TS規范,支持同步并行及同步串行輸出模式。
•快速盲臺鎖定時間:單數字頻點鎖定時間小于1秒。
•自動恢復功能:無需外部程序輸入便可重獲丟失的信號,抑制活躍脈沖噪聲帶來的信號失鎖。
•低功耗:正常操作模式下,不高于800mW;低功率操作模式下,不高于620mW;待機及休眠狀態下,低于200mW 。
•優秀的單頻網絡性能。
•全數字解調,集成度高,性能優越,降低系統復雜度。
•易編程的程序設計:驅動軟件設計簡單;軟件執行主機進程干擾;軟件實現的自動模式探測;多方驗證的軟件設計參考。
•簡易的硬件系統設計:支持數字中頻及數字基帶信號輸入;模式控制采用標準I²C接口;內置PLL模塊,外部接入晶振或晶體即可提供系統時鐘;可與MPEG解碼器芯片直接相連;外接SDRAM,實現時域解交織。
GS-8913-A1采用20x14mm 128pin LQFP封裝,工作溫度范圍為-10℃~85℃,電源為1.8V和3.3V。主要應用包括:電視一體機、機頂盒、移動車載電視、便攜多媒體終端等。
(2)DMB-TH信道解調芯片LGS-8813-A1
LGS-8813-A1采用0.18μmCMOS工藝,是一款符合中國地面數字電視傳輸標準(GB20600-2006)的單片TDS-OFDM (時域同步-正交頻分復用) 信道解調芯片。DMB-TH系統則是基于TDS-OFDM技術并符合GB20600-2006標準的數字電視廣播系統。
在地面數字電視終端產品設計時,可外接模擬地面高頻頭將輸入的VHF/UHF信號轉換為模擬中頻信號并通過10比特ADC實現數字化,然后將轉換得到的數字信號傳送給LGS-8813-A1芯片進行信道解調,輸出同步并行或同步串行的MPEG TS流,此TS流通過MPEG解碼后,得到所需要的音頻及視頻信號。LGS-8813-A1主要特點:
•符合中國地面數字電視傳輸標準(GB20600-2006)。
•支持16QAM,64QAM調制方式。
•數據輸出格式:符合MPEG-TS規范,支持同步并行及同步串行輸出模式。
•快速盲臺鎖定時間:單數字頻點鎖定時間小于1秒。
•自動恢復功能:無需外部程序輸入便可重獲丟失的信號,抑制活躍脈沖噪聲帶來的信號失鎖。
•低功耗:正常操作模式下,不高于1.2W;低功率操作模式下,不高于1W;待機及休眠狀態下,低于300mW。
•優秀的單頻網絡性能 。
•全數字解調,集成度高,性能優越,降低系統復雜度。
•易編程的程序設計:驅動軟件設計簡單,軟件執行主機進程干擾小,軟件實現的自動模式探測,多方驗證的軟件設計參考。
•簡易的硬件系統設計:支持數字中頻及數字基帶信號輸入,模式控制采用標準I²C接口,外部接入晶振可提供系統時鐘,可與MPEG解碼器芯片直接相連,外接SDRAM,實現時域解交織。
LGS-8813-A1采用20x14mm 128pin LQFP封裝,工作溫度范圍-10℃~85℃,電源電壓1.8V和3.3V。主要應用包括:電視一體機、機頂盒、移動車載電視。
(3)LGS-1904-A1單片FPGA基DMB-TH調制器
LGS-1904-A1是一款單片FPGA基DMB-TH調制器解決方案。該調制器完全符合DMB-TH協議并且能夠直接嵌入到某些設備中進行產品設計,例如發射機和專門的測試設備。調制器以一路MPEG-2 TS流作為輸入信號,經過調制處理輸出數字的I/O信號可以作為發射機非線性校正輸入。LGS-1904-A1支持單頻網(SFN)和多頻網(MFN)兩種工作模式。LGS-1904-A1具有以下特點:
•首款符合DMB-TH協議的調制器解決方案。
•只需一片 FPGA (ALTERA STRATIX)。
•支持多頻網 (MFN) 和單頻網 (SFN)。
•支持64QAM、16QAM和 QPSK調制方式以及固定、便攜、移動應用模式。
•前向糾錯碼率為0.4、0.6、0.8保護間隔支持1/9和1/4兩種模式。
•支持字節和時間兩種交織。
•支持6MHz、7MHz、8MHz信道帶寬。
•處理DMB-TH控制幀。
•集成了測試比特誤碼率需要的偽隨機序列。
•完整性的信號自動檢測。
•可支持多達16個地址的快速及高速模式下的I2C總線。
2、ADI的Integrant調諧器
美國模擬器件公司(ADI)旗下的韓國射頻器件生產商Integrant Technologies公司生產的低功耗射頻調諧器,支持移動通訊、電腦和消費電子產品能夠接收到數字電視和數字無線廣播。Integran已經向韓國移動電視生產商提供低功耗數字多媒體廣播(DMB)調諧器。
Integrant公司的ITD3010是一個低功耗、直接轉換和低IF架構的單片調諧器IC,非常適合移動電視,已經在日本和韓國市場得到了市場驗證。目前,ADI公司為現有的數字電視標準提供的Integrant調諧器產品已經超過350萬臺。
3、DMB-TH芯片發展方向:多種標準和高集成度
(1)支持多種標準
和其它的移動電視接收技術一樣,對多種標準的支持和提供集成度更高的產品,也是DMB-TH芯片的發展方向。
盡管對多標準、多頻段的支持提高了技術難度,多標準是未來的發展趨勢之一,這是因為出國旅行有對多標準的需求。另外,雖然對多標準的支持提高了芯片的成本,但接收機廠商可以利用同一個設計,推出適合不同地區的解決方案,減少了設計成本和產品上市時間。凌訊科技計劃2007年推出支持多標準的解調器,開始可能是幾個相近的標準。
(2)提高芯片集成度,SoC是發展趨勢
提高芯片集成度也是未來的發展方向。例如,在T-DMB領域,很多廠商都推出了將調諧器和解調器封裝在一起的系統級封裝(SiP)方案,而TI已在其稱為好萊塢的DVB-H方案中將調諧器和解調器集成在單芯片(SoC)上,下一代集成T-DMB的方案也會采用單芯片的方式。
模塊或SiP封裝是ADI和凌訊的下一步發展方向,未來1-2年時間,SiP和模塊封裝將被廣泛應用,如果再往后,單芯片會被廣泛采用。
從長期來看,SoC是一個發展趨勢,但目前SoC仍存在巨大的挑戰。在市場的早期,功能比SoC更重要。目前,移動電視標準還未統一,廠商只能用最好的射頻技術設計支持不同標準的調諧器,同時,也有很多解調器廠商在研制支持不同標準的解調器,兩者合在一起,形成靈活性非常強的平臺。如果是采用SoC,就需要決定支持哪幾種標準,如果有新的重要標準出來,就要重新設計。
至于什么時候采用SoC取決于兩個因素,一是技術成熟,可以在比較短時間內推出SoC產品;二是市場成熟,要能夠知道支持哪個標準和市場,市場也要夠大,如果市場不夠大,就很難明確是做哪個標準和市場,SoC也不能夠實現。