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DMB-TH技术基础:调谐器、解调器芯片
2007/2/1 11:55:08    产通学院,365PR NET

世界范围内,地面数字电视广播(DTTB:Digital Television Terrestrial Broadcasting)技术领域目前已经提出了三个标准:欧洲的DVB-T,美国的ATSC,日本的ISDB-T,并且都达到实用阶段,许多国家和地区都在选择自己的DTTB系统。但随着技术的发展和研究的不断深入,人们逐渐认识到在移动接收、频谱效率、单频网、干扰、系统的灵活性等方面,上述三个系统各有相应的优缺点。

清华大学和北京凌讯华业科技有限公司针对上述目前世界上三个地面数字电视系统存在的问题,提出了一种新颖的、适合我国国情的地面数字电视传输方案,和美国、欧洲的地面标准相对应,称为DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting)技术。清华大学在配合国家数字电视联合工作组的基础上,融合继DMB-T技术之后的最新研究成果,形成了国家地面数字电视标准融合方案,考虑到该方案支持未来的手持、便携设备接收,称为DMB-TH(Terrestrial Digital Multimedia TV/Handle Broadcasting)。

2006年8月30日,国家标准化管理委员会发布公告,批准中国数字电视地面广播传输系统标准——GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》于2006年8月18日正式成为强制性国家标准,2007年8月1日起实施。由于DMB-TH成为强制性国家标准,目前国内已经使用欧洲方案(DVB-T)、清华方案(DMB-T)和上海交大方案(ADTB-T)的地区必须在一年内转换成新的DMB-TH标准,这样长达5年之久的数字电视地面传输标准之争由此告一段落。

2006年尾,ADI与凌讯科技合作推出了业界首款符合DMB-TH标准的接收机解决方案。该完整接收机演示平台将ADI公司的Integrant低功耗射频(RF)调谐器与凌讯公司的解调器硅片(LS8913)相结合,以便能够让客户快速地将DMB-TH接收机集成到多种便携式设备,包括PMP、掌上电脑、智能电话和笔记本电脑。这种解决方案能在移动应用以及存在多径干扰的城市环境中的固定应用等困难接收条件下,提供高品质的连续接收。ADI公司还采用了它的低功耗Blackfin处理器完成移动电视应用中的MPEG-2解码和多媒体处理功能。

1、凌讯科技DMB-TH解调器芯片

DMB-TH标准的主要技术贡献者之一——凌讯科技有限公司主要从事数字电视、无线宽带通讯等领域的技术、标准和芯片研发,主要股东包括Intel、Motorola、恒基伟业董事长张征宇、河南安彩集团、深圳力合创投、香港新鸿基、台湾怡和创投等。凌讯科技已经推出了4代DMB-T解调芯片,并是目前唯一可以提供DMB-TH解调器芯片的厂商。

(1)DMB-TH信道解调芯片LGS-8913-A1

GS-8913-A1采用0.18μmCMOS工艺制造,是一款符合中国地面数字电视传输标准(GB20600-2006)的单片TDS-OFDM信道解调芯片。DMB-TH系统则是基于TDS-OFDM技术并符合GB20600-2006标准的数字电视广播系统。

在地面数字电视终端产品设计时,可外接模拟地面高频头将输入的VHF/UHF信号转换为模拟中频信号并通过10比特ADC实现数字化,然后将转换得到的数字信号传送给LGS-8913-A1芯片进行信道解调,输出同步并行或同步串行的MPEG TS流,此TS流通过MPEG解码后,得到所需要的音频及视频信号。
GS-8913-A1符合中国地面数字电视传输标准(GB20600-2006),主要特点包括:
•支持QPSK、16QAM、64QAM调制方式。
•数据输出格式符合MPEG TS规范,支持同步并行及同步串行输出模式。
•快速盲台锁定时间:单数字频点锁定时间小于1秒。
•自动恢复功能:无需外部程序输入便可重获丢失的信号,抑制活跃脉冲噪声带来的信号失锁。
•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;待机及休眠状态下,低于200mW 。
•优秀的单频网络性能。
•全数字解调,集成度高,性能优越,降低系统复杂度。
•易编程的程序设计:驱动软件设计简单;软件执行主机进程干扰小;软件实现的自动模式探测;多方验证的软件设计参考。
•简易的硬件系统设计:支持数字中频及数字基带信号输入;模式控制采用标准I²C接口;内置PLL模块,外部接入晶振或晶体即可提供系统时钟;可与MPEG解码器芯片直接相连;外接SDRAM,实现时域解交织。
 
GS-8913-A1采用20x14mm 128pin LQFP封装,工作温度范围为-10℃~85℃,电源为1.8V和3.3V。主要应用包括:电视一体机、机顶盒、移动车载电视、便携多媒体终端等。

(2)DMB-TH信道解调芯片LGS-8813-A1

LGS-8813-A1采用0.18μmCMOS工艺,是一款符合中国地面数字电视传输标准(GB20600-2006)的单片TDS-OFDM (时域同步-正交频分复用) 信道解调芯片。DMB-TH系统则是基于TDS-OFDM技术并符合GB20600-2006标准的数字电视广播系统。

在地面数字电视终端产品设计时,可外接模拟地面高频头将输入的VHF/UHF信号转换为模拟中频信号并通过10比特ADC实现数字化,然后将转换得到的数字信号传送给LGS-8813-A1芯片进行信道解调,输出同步并行或同步串行的MPEG TS流,此TS流通过MPEG解码后,得到所需要的音频及视频信号。LGS-8813-A1主要特点:
•符合中国地面数字电视传输标准(GB20600-2006)。
•支持16QAM,64QAM调制方式。
•数据输出格式:符合MPEG-TS规范,支持同步并行及同步串行输出模式。
•快速盲台锁定时间:单数字频点锁定时间小于1秒。
•自动恢复功能:无需外部程序输入便可重获丢失的信号,抑制活跃脉冲噪声带来的信号失锁。
•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;待机及休眠状态下,低于300mW。
•优秀的单频网络性能 。
•全数字解调,集成度高,性能优越,降低系统复杂度。
•易编程的程序设计:驱动软件设计简单,软件执行主机进程干扰小,软件实现的自动模式探测,多方验证的软件设计参考。
•简易的硬件系统设计:支持数字中频及数字基带信号输入,模式控制采用标准I²C接口,外部接入晶振可提供系统时钟,可与MPEG解码器芯片直接相连,外接SDRAM,实现时域解交织。

LGS-8813-A1采用20x14mm 128pin LQFP封装,工作温度范围-10℃~85℃,电源电压1.8V和3.3V。主要应用包括:电视一体机、机顶盒、移动车载电视。

(3)LGS-1904-A1单片FPGA基DMB-TH调制器  
  
LGS-1904-A1是一款单片FPGA基DMB-TH调制器解决方案。该调制器完全符合DMB-TH协议并且能够直接嵌入到某些设备中进行产品设计,例如发射机和专门的测试设备。调制器以一路MPEG-2 TS流作为输入信号,经过调制处理输出数字的I/O信号可以作为发射机非线性校正输入。LGS-1904-A1支持单频网(SFN)和多频网(MFN)两种工作模式。LGS-1904-A1具有以下特点:
•首款符合DMB-TH协议的调制器解决方案。
•只需一片 FPGA (ALTERA STRATIX)。
•支持多频网 (MFN) 和单频网 (SFN)。
•支持64QAM、16QAM和 QPSK调制方式以及固定、便携、移动应用模式。
•前向纠错码率为0.4、0.6、0.8保护间隔支持1/9和1/4两种模式。
•支持字节和时间两种交织。
•支持6MHz、7MHz、8MHz信道带宽。
•处理DMB-TH控制帧。
•集成了测试比特误码率需要的伪随机序列。
•完整性的信号自动检测。
•可支持多达16个地址的快速及高速模式下的I2C总线。

2、ADI的Integrant调谐器

美国模拟器件公司(ADI)旗下的韩国射频器件生产商Integrant Technologies公司生产的低功耗射频调谐器,支持移动通讯、电脑和消费电子产品能够接收到数字电视和数字无线广播。Integran已经向韩国移动电视生产商提供低功耗数字多媒体广播(DMB)调谐器。

Integrant公司的ITD3010是一个低功耗、直接转换和低IF架构的单片调谐器IC,非常适合移动电视,已经在日本和韩国市场得到了市场验证。目前,ADI公司为现有的数字电视标准提供的Integrant调谐器产品已经超过350万台。

3、DMB-TH芯片发展方向:多种标准和高集成度

(1)支持多种标准

和其它的移动电视接收技术一样,对多种标准的支持和提供集成度更高的产品,也是DMB-TH芯片的发展方向。

尽管对多标准、多频段的支持提高了技术难度,多标准是未来的发展趋势之一,这是因为出国旅行有对多标准的需求。另外,虽然对多标准的支持提高了芯片的成本,但接收机厂商可以利用同一个设计,推出适合不同地区的解决方案,减少了设计成本和产品上市时间。凌讯科技计划2007年推出支持多标准的解调器,开始可能是几个相近的标准。

(2)提高芯片集成度,SoC是发展趋势

提高芯片集成度也是未来的发展方向。例如,在T-DMB领域,很多厂商都推出了将调谐器和解调器封装在一起的系统级封装(SiP)方案,而TI已在其称为好莱坞的DVB-H方案中将调谐器和解调器集成在单芯片(SoC)上,下一代集成T-DMB的方案也会采用单芯片的方式。

模块或SiP封装是ADI和凌讯的下一步发展方向,未来1-2年时间,SiP和模块封装将被广泛应用,如果再往后,单芯片会被广泛采用。

从长期来看,SoC是一个发展趋势,但目前SoC仍存在巨大的挑战。在市场的早期,功能比SoC更重要。目前,移动电视标准还未统一,厂商只能用最好的射频技术设计支持不同标准的调谐器,同时,也有很多解调器厂商在研制支持不同标准的解调器,两者合在一起,形成灵活性非常强的平台。如果是采用SoC,就需要决定支持哪几种标准,如果有新的重要标准出来,就要重新设计。

至于什么时候采用SoC取决于两个因素,一是技术成熟,可以在比较短时间内推出SoC产品;二是市场成熟,要能够知道支持哪个标准和市场,市场也要够大,如果市场不够大,就很难明确是做哪个标准和市场,SoC也不能够实现。

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