1、西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 第第9 9章数字电视的接收章数字电视的接收 9.1概述概述9.1概述概述9.2卫星数卫星数字调谐器字调谐器9.3有线电视数字调谐器有线电视数字调谐器 9.4地面电视数字地面电视数字调谐器调谐器 9.5单芯片解复用和信源单芯片解复用和信源解码解码 9.6机顶盒软件系统机顶盒软件系统 9.7高清电视机顶盒高清电视机顶盒 9.8CMMB手机电视接收手机电视接收 9.9接收机测试接收机测试 9.10智能电视与智能机顶盒智能电视与智能机顶盒思考练习题思考练习题西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY
2、 PRESS第9章数字电视的接收 9.1概述概述1.三种信道接收三种信道接收数字电视接收为适用于不同的传输信道而分为卫星、有线和地面广播三种不同的类型。它们在系统的视频、音频和数据的解复用和信源解码方面都是相同的，都遵循MPEG-2系统标准(ISOIEC 13818-1)、MPEG-2视频标准(ISOIEC 13818-2)和MPEG-2音频标准(ISOIEC 13818-3)(ATSC的音频为Dolby AC-3多声道环绕声方案)。三种数字电视信号接收机的主要区别是在调谐、解调和信道解码方面。目前流行的做法是将调谐器、频率合成器以及数字解调和信道解码器等做在一起，成为一体化调谐解调解码器，并
3、用西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 金属壳屏蔽起来，形成独立的通用组件，常称为数字调谐器、DTV调谐器或数模一体机。2.数字电视机顶盒数字电视机顶盒机顶盒(Set Top Box，STB)是指电视机顶端或内部的一种终端装置。在当前模拟电视与数字电视共存的阶段，千家万户已经拥有的模拟电视机不能直接用来接收数字电视节目，机顶盒就是用来充当数字电视与模拟电视机之间桥梁的一种接收转换装置。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 在电视台，数字电视信号经过信源编码、复用、信道编码、调制后发送，在接收
4、机中则相反，如图9-1所示。用调谐器在多个频道的信号中选择一路节目的信号后，经解调、信道解码、解复用、信源解码输出数字音、视频信号，音频信号经DA输出模拟伴音信号，视频信号经PAL编码后输出模拟全电视信号，这两个信号接到模拟电视机的AV输入口可以在模拟电视机上收看数字电视节目。上述电路常做成一个盒子放在模拟电视机顶上，所以称为机顶盒。上述电路也可以和显示器、音响一起组成数字电视机。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-1数字电视接收机方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 数字调谐
5、器是本世纪才有的产品，所以有没有数字调谐器就成为新一代产品和上世纪老产品的分界线。将解复用、信源解码、音频DA、PAL编码、嵌入式CPU等电路集成在一块芯片上，常称之为单片解决方案。数字卫星机顶盒也称为综合接收解码器(Integrated Receiver Decoder，IRD)。它接收从卫星发送的数字电视信号，经过信道解码和信源解码，将接收的数字码流转化为压缩前的分量数字视频信号，再经DA转换和视频编码转换为模拟全电视信号，送到普通的模拟电视接收机。而根据使用场合的不同，IRD又可分为家用(Consumer)和商用(Commercial)两大类。前者适用于家庭，有遥控、屏幕菜西安电子科技大
6、学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 单显示等功能；后者常用于有线电视前端的集体接收，要求有更高的质量、可靠性和更多的接口。我们平时看到的卫视节目都是有线电视台通过商用的IRD从卫星接收下来，再通过有线电视网送入各家各户的。我国直接接收卫星电视节目需经有关部门批准，家用的IRD在我国并不普及，但在国外具有较好的市场。由于IRD的传输平台是卫星信道，因而支持交互式应用比较困难。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 数字有线电视机顶盒的信号传输介质是有线电视广播所采用的全同轴电缆网络或光纤同轴电缆混合网。由于
7、大部分有线电视网络具有较好的传输质量，加之电缆调制解调器技术的成熟，数字有线电视机顶盒除了能接收数字有线电视广播外，还可能支持各种交互式多媒体应用，如电子节目指南(EPG)、准视频点播(NVOD)、按次付费观看(PPV)、软件在线升级、数据广播、因特网接入、电子邮件、IP电话和视频点播等，但由于目前有线电视传输网络大多是单向的，因此只能做到电子节目指南和一些数据查阅。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 3.机顶盒的三种类型机顶盒的三种类型数字电视机顶盒从功能上可分为基本型、增强型和交互型三种。(1)基本型机顶盒：由数字调谐器、主芯片、Fla
8、sh、SDRAM、开关电源、标准接口、AV接口、S-Video接口、IC卡座、嵌入式软件、CA系统组成。它能接收数字电视信号到模拟电视机并实现付费收看。(2)增强型机顶盒：除采用基本型的所有部件外，还增加了中间件和其它应用软件。它能接收数字电视信号到模拟电视机、实现付费收看、多种有线电视增值业务及简单交互式应用。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(3)交互式机顶盒：由于机顶盒的模块化设计而在功能选择上更加灵活。如要增加Internet浏览功能，只需要在机顶盒硬件上增加CPU及相关应用软件。根据交互方式的不同类型，机顶盒采用不同的回传方式和接
9、口。其功能可在增强型有线数字机顶盒的功能基础上按需要添加。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2卫星数字调谐器卫星数字调谐器9.2.1卫星数字电视卫星数字电视1.卫星数字电视传送的优点卫星数字电视传送的优点(1)用数字方式传输节目的质量高，图像质量比较稳定。(2)传输一路模拟电视节目的卫星通道可传48路数字电视节目，传输节目数量多，可满足观众日益增长的需求，也降低了每套电视节目传送的成本。(3)传输方式灵活，有单路单载波(Single Channel Per Carrier，SCPC)方式和多路单载波(Multiple Channel
10、Per Carrier，MCPC)方式。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(4)可实现多种业务传输，能进行电视广播传输，也能进行声音和数据广播传输。(5)容易进行加扰、加密，实现条件接收和对用户的授权管理。2.卫星数字电视传送方式卫星数字电视传送方式1)多路单载波(MCPC)方式MCPC方式适合于多套节目共用一个卫星电视上行站的情况。它先将多套节目的数据流合成为一个数据流，然后调制载波并发至卫星，这种方式能使转发器的功率得到最大限度的发挥。中央电视台、中央教育卫视、内蒙古卫视、新疆卫视等都采用这种方式。西安电子科技大学出版社XIDIAN U
11、NIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 2)单路单载波(SCPC)方式SCPC方式适合于多套节目共用一个转发器而不共用上行站的情况。每套节目各自调制一个载波后发至卫星，每个载波只传输一套电视节目，这样在一个转发器内同时存在多个载波。该方式的缺点是转发器的功率得不到充分发挥，多个载波的存在就有可能产生交调、互调干扰，要求放大器尽可能工作在线性状态。青海、河南、福建、江西、辽宁五省采用SCPC方式共用一个转发器。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 3)极化方式在卫星广播系统中，为了充分利用宝贵的频谱资源，增加传输信道，采用了频率复用
12、技术，即在同一频带内，采用两种不同的极化方式传输两套不同的信号，两者之间存在极化隔离，因此互不干扰。所谓极化方式，就是无线电波产生的电磁场振动方向的变化方式。按照极化方式的不同，电磁波可分为线极化波和圆极化波两种类型。电波在空间传播时，如果电场矢量的空间轨迹为一条直线，电波始终在一个平面内传播，则称为线极化波；如果电场矢量在空间的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转的，则称为圆极化波。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 线极化波有水平极化和垂直极化两种方式。在卫星电视广播系统中，当卫星上的天线口面电场矢量在赤道平面时称为水
13、平极化，用字母H表示；当天线口面电场矢量与上述水平极化方向垂直且与天线口面垂直时称为垂直极化，用字母V表示。在圆极化波中，顺着波的传播方向看去，若电场矢量顺时针旋转，则称为左旋圆极化，用字母L表示；若电场矢量逆时针旋转，则称为右旋圆极化，用字母R表示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 4)卫星直播利用卫星进行点对点(或多点)的节目传输，把电视节目传送给地面广播电视台或有线电视台转播，属于固定卫星业务(Fixed Satellite Service，FSS)。通信使用频段为C频段和Ku频段。人们常将使用Ku频段的FSS提供卫星直接到户(Di
14、rect To Home，DTH)的广播电视服务称为卫星直播。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 5)直播卫星直播卫星(Direct Broadcasting Satellite，DBS)是通过卫星将图像、声音和图文等节目进行点对面的广播，直接供广大用户接收(个体接收或集体接收)。按照国际电信联盟(ITU)的规定，直播卫星一般属于卫星广播业务(Broadcast Satellite Services，BSS)范围，采用频段是广播专用Ku和Ka频段，覆盖范围受到国际公约的保护，在本覆盖区内不受其它通信卫星溢出电波的干扰。西安电子科技大学出版社
15、XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 6)直播卫星“村村通”系统我国第一颗直播卫星“中星9号”首先用于“村村通”工程。在“中星9号”卫星上有四个转发器用于一期“村村通”工程的“盲村”覆盖，它采用透明方式(即不加密方式)传输中央和省级的48套电视和广播节目，直接服务于我国20户以上已通电的71.66万个自然村。国家也计划投入30多亿元资金对中西部贫困县给予补助，集中采购卫星专用接收机，用于“村村通”的卫星电视信号接收。一期直播卫星“村村通”上行传输使用“中星9号”卫星的3A、4A、5A、6A转发器，转发器带宽为36 MHz，下行频率分别为11 840 MHz、11
16、880 MHz、11 920 MHz、西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 11 960 MHz，采用左旋圆极化(L)，符号率均为28 800 kSs。使用圆极化方式传输，接收用户无须调整极化角，这将极大方便终端用户的使用，有利于直播卫星“村村通”系统的推广应用；同时，鉴于目前覆盖我国的境外Ku波段线极化卫星电视节目的传输现状，圆极化接收系统对接收境外非法电视节目内容也有一定的抑制作用；此外，使用圆极化传输更易于实现和将要发射的“鑫诺4号”直播卫星双星同轨同频，互为备份。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9
17、章数字电视的接收 为使广大农村群众既能方便快捷地收看感兴趣的节目，又能获得免费的信息服务，直播卫星“村村通”系统提供电子节目指南(EPG)和数据广播功能，该项功能由国家广电总局无线局负责维护及运营。直播卫星“村村通”系统还提供专用机软件空中(Over The Air，OTA)升级服务，即通过空中下载(OTA Loader)的方式在专用机上进行创建和安装更新软件。接收“中星9号”直播卫星“村村通”系统需要0.30.6 m口径的小型偏馈天线、10 750 MHz本振频率的圆极化高频头和ABS-S直播卫星专用机。各大接收机生产厂家都推出了各自的接收套件。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVE
18、RSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.2卫星数字调谐器的基本结构卫星数字调谐器的基本结构天线接收到C波段(3.74.2 GHz)或Ku波段(11.712.75 GHz)的卫星下行信号，经LNBF(Low Noise Block Feed，馈源一体化的低噪声放大下变频器，又称为一体化下变频器)放大和下变频，形成9502150 MHz的第一中频信号，经引下电缆送到室内单元、卫星数字电视接收机(也称综合解码接收机，Integrated Receiver Decoder，IRD)，引下电缆一般采用F型连接器，采用高频特性较好的专用电缆。图9-2是卫星数字电视接收机的组成方框图。其中，室内
19、单元包括数字调谐器、解复用、解码主芯片和条件接收模块、IC卡接口、视/音频输出接口、遥控器和电源等。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 由图9-2可见，卫星数字调谐器主要是由调谐解调、频率合成和QPSK解调信道解码三部分构成，这三部分也是数字调谐器的三块主要芯片。图9-2卫星数字电视接收机方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.3零中频调谐零中频调谐1.零中频方案零中频方案零中频方案调谐器的本振频率与输入信号频率相同。输出信号为零中频的基带信号，可直接送到正交解调电路进行处理，
20、输出I、Q模拟基带信号，省去了中频处理电路和声表面波滤波器等元器件，简化了电路、降低了成本；后面的数字解调是对基带信号进行取样，ADC的取样时钟频率可以降低，从而降低对ADC处理速度的要求。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 2.SL1925加拿大Zarlink公司(原Mitel公司)的SL1925是典型的调谐解调芯片(详见参考文献51)，图9-3是SL1925的结构方框图。其工作频率范围达到9502150 MHz，内部集成了压控振荡器VCOV和VCOS。VCOS的工作频率范围为19003000 MHz，该频率经过2分频后输出9501450
21、 MHz的本振信号；VCOV的工作频率范围为14502150 MHz。引脚Losel用于选择两个压控振荡器中的一个。当输入频率低于1450 MHz时，设置Losel脚为高电平，选择VCOS输出，此时工作频率范围为9501450 MHz；当输入频率高于1450 MHz时,设置Losel脚为低电平，选择VCOV输出，此时工作西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 频率范围为14502150 MHz。两个压控振荡器的Tank端外接由微带线和变容二极管组成的调谐回路，频率合成器形成的调谐电压加在变容二极管上，改变调谐电压，就改变调谐回路电容，也就能改变
22、压控振荡器的频率。两个压控振荡器产生的本振信号可从PSout和PSoutb引出作为外部频率合成的输入信号。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-3调谐芯片SL1925结构方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 根据SL1925输出信号电平大小,解调信道解码模块输出脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)形式的AGC控制电压,先经过一个低通滤波器,进行数/模转换后,接到SL1925的AGC引脚,控制其放大器的增益。该AGC 放大电路的调节电压范围为05V,0V
23、 时有最大增益,5V 时有最小增益,AGC控制范围可达30dB。零中频正交解调输出后,要经过外接的低通滤波器滤除带外的噪声。由于信号的符号率最高可达45MS/s以上,同时考虑到发射端还采用了奈奎斯特滤波器,因此选用的低通滤波器带宽为56MHz。正交解调后的I、Q 两路信号分别由OPFI、OPFQ 输出,先通过外接的两个低通滤波器滤波后,再将信号分别由IPFI、IPFQ 输入到内部基带放大器再一次放大,最后分别由Iout和Qout输出。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.4频率合成器频率合成器频率合成是将一个高稳定和高精度的标准频率经
24、过运算，产生同样稳定度和精度的特定频率的技术。图9-4是频率合成器的组成方框图。图9-4频率合成器组成方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 1.(NMA)分频器分频器压控振荡器的输出信号RF的频率为FVCO，先进行(NMA)分频；基准信号的频率为FRE，先进行K分频；两个分频后的信号在鉴相器中进行相位比较，鉴相器输出的数字信号由电荷泵转换成模拟电压去控制压控振荡器的频率变化，当环路锁定时，压控振荡器的输出频率FVCO与基准频率FRE的关系是KFVCO(NMA)FRE。CPU通过I2C总线设定分频比(NMA)和K，压控振荡器的输出信号频率
25、被控制在不同的频道上。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(NMA)分频器是频率合成器中的常用电路，又称为NM1A分频器，图9-5是其内部结构方框图。复位时预定标器为N1分频，A、M计数器为0，两个计数器开始对F/(N1)计数，A计数器计到A时，控制预定标器变为N分频，M计数器对FN继续计数，计到M时，复位预定标器、A计数器，计数周期重新开始。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-5(NMA)分频器组成方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字
26、电视的接收 2.SP5769SP5769是Zarlink公司生产的一种频率合成器电路(详见参考文献52)，通常与SL1925配合使用，图9-6是其内部结构方框图。通过I2C总线接口，可以对芯片内部的寄存器进行读/写操作，从而达到对其进行控制的目的。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-6Zarlink公司SP5769型频率合成器方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 SP5769将来自于调谐解调器SL1925的压控振荡器的输入信号fL进行16MA分频后与其内部的高稳定基准频率(晶体
27、振荡器4 MHz频率K分频)进行相位比较，所产生的调谐电压经外接三极管驱动后再送回到调谐解调器中的压控振荡器，以调整载频频率，并保证其稳定性。这里M是可编程11位数值，A是可编程4位数值，基准分频K由4位编程值决定，编程值为00001111时，K取值分别是2、4、8、16、32、64、128、256、24、5、10、20、40、80、160、320，CPU根据用户命令指定的频道，查出本振频率，计算出所需的分频系数值，设置SP5769的内部可编程分频系数寄存器，就可调谐到指定的频道。这里16MA可取连续西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 值而
28、K只能取离散值，所以K是粗调，决定本振频率微调精度，K应尽可能取较大值。芯片还能设置电荷泵电流、设置输出基准频率或比较频率、设置测试方式。SP5769由I2C总线接口来控制分频比，I2C(Inter IC bus，集成电路间总线)是通过SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)两根线在IC之间传送信息，根据地址识别每个器件。采用I2C总线，IC内部不仅有接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行检测和控制，从而实现对硬件系统的既简单又灵活西安电子科技
29、大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 的扩展与控制。图9-7是SL1925和SP5769的接线图。Zarlink公司已经将SL1925和SP5769两片芯片集成为单片零中频调谐器SL1935，由于工艺水平提高，输入工作电平范围达到-70-20 dBm，AGC控制范围达50 dB，不再需要外部低噪声AGC放大器，本振相位噪声更低。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-7SL1925和SP5769的接线图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.
30、5定时恢复和载波恢复定时恢复和载波恢复在数字传输系统中，数据是由一连串依次出现的串行符号来传输的。为了正确地检出符号，在接收端必须知道每个符号出现的起始时刻。只有根据符号出现的时刻来判断接收到的数字序列，才能正确地恢复发送端的信息。这就要求采样用的定时时钟与所接收的符号序列的频率和相位一致。获取这种符号定时的过程称为定时恢复或符号同步。在数字载波信号解调时，相干解调要求接收端提供一个与所接收到的载波信号同频同相的本地载波信号，获取这种本地载波信号的过程称为载波同步。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 QPSK的数字解调主要由双ADC、定时恢
31、复环路、载波恢复环路等组成。1.定时恢复环路定时恢复环路从调谐解调电路产生的I、Q模拟信号经过固定频率的时钟取样后，输出两路数字I、Q信号，由于取样时钟并非由输入信号中提取出来的，故难以保证最佳的取样时间，使得取样判决后的误码率增大，需要采用定时恢复环路从输入数据信号中插值出正确的信号，用以校正固定取样所造成的样点误差，以保证抽样判决后，输出端的信号有最低误码率。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 Gardner法是一种典型的定时恢复方法，其定时恢复环路的结构如图9-8所示。它由内插滤波器、奈奎斯特滤波器、定时误差检测器、环路滤波器和数控振
32、荡器组成。图9-8Gardner法定时恢复环路结构示意图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 内插滤波器的等效实现方框图如图9-9所示。采样数字信号x(mTs)经DAC变换为模拟脉冲，经模拟滤波器h(t)滤波后得到时间连续信号y(t)，对y(t)在时刻t=kTi重新采样得到新的采样点就是所要求的插值点，只要将模拟滤波器h(t)转换为数字滤波器，就可以用数字的方法来实现插值运算。图9-9内插滤波器结构示意图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 内插滤波器输出码流需要经过奈奎斯特(Nyquist
33、)滤波以减少码间干扰。定时误差检测器(Timing Error Detector,TED)求得的误差值通过环路滤波器(Loop Filter)后更加平滑,用来驱动数控振荡器(Number-Controlled Oscillator,NCO)。内插滤波器从NCO 中得到内插参数,进行有效的内插工作。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 2.载波恢复环路载波恢复环路在模拟正交解调器中使用的本振信号不是从接收信号中提取的相干载频，而是由高稳定度的频率合成器产生的。由于传输信号的频率偏移或接收系统前端的LNB本振的偏移，零中频调谐器输出的模拟基带信号
34、中会存在一定程度的频偏和相偏。这样的模拟基带信号即使采用定时准确的时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号，这种误差的累积效应将导致抽样判决后误码率增大。载波恢复环路的作用是要采用数字的方式将该信号完全转换为基带数字信号，克服其中存在的频偏和相偏。载波恢复环路一般由两个环路构成，如图9-10所示。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 第一个环路为频率恢复环路，用来补偿输入信号中存在的频率偏移。第二个环路为相位跟踪环路，用来跟踪和补偿输出信号中的相位偏移。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9
35、章数字电视的接收 图9-10QPSK解调载波恢复环路结构示意图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.6解调和信道解码芯片解调和信道解码芯片STV0299ST公司的STV0299是常用的解调信道解码IC(详见参考文献53)，其内部组成方框图如图9-11所示。它包括一个双路6 bit AD变换器、QPSKBPSK数字解调器(定时恢复、载频恢复、AGC控制、内插器等)、信道解码器(Viterbi译码、解交织、RS解码、能量解扩散)，支持DVB、DBS等多种标准，采用TQFP(Thin Quad Flat Package，方形扁平封装)64封
36、装。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-11STV0299型数字解调和信道解码电路方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 1.STV0299的主要性能的主要性能(1)数字解调模块：双路6位模/数转换器；完成QPSK和BPSK解调；数码率为90 Mb/s，符号率为150 MSs；数字奈奎斯特(Nyquist)滤波器，滚降系数为0.20或0.35；带锁相检测的数字载波环：宽范围解相位旋转器(Derotator)和跟踪环路；带锁相检测的数字时间恢复：内设全集成定时环路、内插滤波器和时钟
37、基准；西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 双路数字AGC：采用脉冲宽度调制(PWM)实施调谐器增益控制，在设定信号带宽下实施功率优化的内部AGC,有利于时钟、载波的恢复;具有调谐器和高频头(LNB)控制(HV、22 kHz等)的外部辅助端口。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(2)前向纠错模块：软判决Viterbi解码器：约束长度为7、码率为12的收缩卷积码，自动识别或手动设置识别收缩率为12、23、34、56和78；解交织：同步字提取和解卷积交织；RS解码器能纠正达8个字节的错误；能量
38、解扩散；芯片内设有误差监视功能；可编程并行或串行输出格式。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 2.STV0299的主要电路功能的主要电路功能(1)时钟产生电路。利用外部晶振产生的4 MHz时钟,通过其内部的压控振荡器(VCO)和分频器产生主时钟(MCLK),用于对信号的取样；产生辅助时钟(AUXCLK)的频率可在50800 Hz范围变化，用于对LNB中的某些功能进行控制；所产生的22 kHz时钟，用于LNB的高低本振的切换和DiSEqC(Digital Satellite Equipment Control，数字卫星设备控制)接口电视天线切
39、换控制功能。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(2)AGC电路。主控AGC1将I、Q输入信号与内部一个可编程的阈值进行比较，其差值经积分后形成一个脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，经外部简单的低通滤波器滤波后，可用于控制前端调谐解调器的放大器增益，从而根据输入信号的强弱改变前端放大器的增益。辅控AGC2把I、Q输入信号的有效值与一个可编程阈值进行对比，获得误差信号，再分别加到I和Q通道的复用器上，对I、Q两路的信号进行增益控制。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章
40、数字电视的接收(3)定时控制电路。由于AD转换采用的取样时钟不是从输入信号中提取出来的，难以保证最佳的取样时间，使得取样判决后的误码串增大，采用定时恢复环路校正固定取样所造成的样点误差，保证抽样判决后，输出端的信号有最低误码率。与STV0299定时环路有关的寄存器有符号率寄存器、计时常数寄存器和计时频率寄存器。其中符号率寄存器与所需的符号率相对应；计时常数寄存器用来控制定时二阶环的自然频率和阻尼因子；计时频率寄存器在定时锁定时，其所存的数值即为频率偏移的对应值。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(4)载频控制环路。由于前端的模拟正交解调器中
41、所采用的是非相干本振信号，基带输入信号存在频差和相位抖动，载频控制环路可以纠正标称频率与实际频率的差别，可以校正LNB的随机频率偏移，使有用信号的频谱集中于解调频率两侧。与载频控制环路有关的寄存器有载频环控制寄存器和载频频率寄存器。前者寄存控制载频环的自然频率和阻尼因子的值；后者是在搜索时寄存载频的偏移量值。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收(5)载噪比(C/N)指示器。它用于指示接收信号的质量，包括天线是否正确对准、前端电路(天线、高频头、电缆、调谐器等)性能是否良好，还可以指示RF信号质量是否符合接收要求。(6)Viterbi解码与同步
42、。Viterbi解码器计算出四种可能路径中的每个符号，它们是以接收到的I、Q输入信号的欧几里德(Euclidian)距离的平方值为度量的。在误差率的基础上测定出收缩率(Puncture Rate)和相位。DVB-S的收缩率有五种，当选择自动识别收缩率时，对于每一个可能的收缩率，将其当前的误差率与一个可编程阈值比较，若误差较大，则要尝试其它收缩率或相位，直到获得最小误差为止。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 Viterbi解码器也可以根据已知的收缩率进行设定，这样，同步的时间会短一些。(7)去交织、RS解码器及能量去扩散。这些操作在STV0
43、299内部自动完成，用户只要对相应的寄存器进行使能和某些初始设置即可。(8)输出接口。STV0299输出的信号端子共有四组：数据线(D0D7)、数据时钟信号(BCLK)、数据奇偶校验时钟(DP)和错误指示信号(ERROR)。数据线可定义成并行输出方式或串行输出方式。若是并行输出方式，则D0D7为8 bit并行数据输出线，相应的BCLK为比特时钟；若是串行输出方式，则数据从D7端输出，相应的BCLK为时钟。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.7303211MT型卫星数字调谐器型卫星数字调谐器三星(Samsung)公司303211MT型
44、卫星数字调谐器是典型的产品，其方框图如图9-12所示。它是由调谐解调芯片SL1925、频率合成器SP5769、数字解调和信道解码器STV0299三片芯片组成的。图9-12三星公司303211MT型卫星数字调谐器方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.8其它解调和信道解码其它解调和信道解码芯片芯片ST公司于2004年3月推出了STB6000型高集成零中频调谐集成电路(详见参考文献56)，电路包括低噪声放大器、下变频混合器、基带低通滤波器、增益控制、压控振荡器、低噪声锁相环。ST公司的芯片STV0399将低噪放大、模拟调谐、零中频解调
45、、数字解调、信道解码等集成在一块芯片上，相当于STB6000和STV0299的组合。利用STV0399可以减少元件的数目和系统的成本。Zarlink公司于2004年3月推出了ZL10036型零中频调谐和频率合成电路(详见参考文献49)，与DVB格式兼容，符号率为145 MS/s，完全集成不用调整的本地振荡器，集西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 成的宽带滤波器频宽440 MHz可调，RF的环通输出可作级联调谐用。Zarlink公司的卫星电视QPSK解调和信道解码芯片ZL10312(详见参考文献50)接收ZL10036输出的模拟I、Q信号进行
46、A/D变换、数字解调、前向纠错，输出MPEG-2 TS流。杭州国芯科技有限公司的GX1101系列是支持DVB-S标准的卫星数字电视信道接收芯片，主要由双ADC、QPSK解调模块及前向纠错模块组成。海尔公司的Hi3102也是数字卫星接收解调与信道解码芯片。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 9.2.9符合符合DVB-S2标准的卫星数字调谐器标准的卫星数字调谐器DVB-S2卫星数字调谐器与DVB-S卫星数字调谐器的主要区别在于解调和信道解码芯片的不同。只要将前述DVB-S卫星数字调谐器中的符合DVB-S标准的解调和信道解码芯片STV0299换成
47、符合DVB-S2标准的解调和信道解码芯片STB0899/STB0900、CX24116、BCM4501、TDA1007110074或AVL2108等，就构成了DVB-S2卫星数字调谐器。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 DVB-S2卫星数字调谐器还要求采用性能更好的调谐芯片。DVB-S2纠错编码使用低密度奇偶校验码(LDPC)与BCH码级联，可提供除QPSK外的多种具有更高频带利用率的调制方式。如16APSK和32APSK调制技术减小了幅度变化，能适应线性特性相对不好的卫星传输信道，使高位调制方式通过卫星信道传输成为可能。高的调制速率提供
48、了高的传输速率，但要高的数据传输速率需要采用更高精度的调谐芯片，要求更好的交叉调制性能、本地振荡器相位噪声、信道滤波器响应和正交失衡。ZL10038是一种DVB-S2调谐芯片。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 1.STB0900STB0900是适用于DVB-S和DVB-S2的双标准双解调解码器(详见参考文献74)，每个解调通道能进行QPSK、8PSK或16APSK解调，具有数字奈奎斯特(Nyquist)滤波器，滚降系数为0.20、0.25或0.35；每个解码通道能对高达180 Mbs的信号进行前向纠错解码。系统可以通过I2C总线控制芯片。
49、需要三组电源：核心电压1.0 V，模拟电压2.5 V，数字接口电压3.3 V。推荐与高集成低功耗零中频直接转换调谐芯片STB6100配合使用(详见参考文献75)。西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 STB6100包含低噪声放大器、下变频混频器、基带低通滤波器、自动增益控制、压控振荡器低噪声锁相环。支持8PSK和QPSK调制，输入的频率范围为9502150 MHz，输出差分I信号和Q信号，低功耗、大规模集成使得STB6100只需要很少的外部器件就可以完成调谐和变频。图9-13 是STV0900与STB6100配合使用作双广播的方框图。西安电子
50、科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 图9-13STV0900用作双广播的方框图西安电子科技大学出版社XIDIAN UNIVERSITY PRESS第9章数字电视的接收 2 CX24116CX24116是科胜讯公司的产品(详见参考文献76)，能按照DVB-S2、DVB-S、DIRECTV等标准的规定对传送的信号进行解调和信道解码。它能进行BPSK、QPSK、8PSK或H-8PSK(Hierarchical Eight Phase Shift Keying，分等级的八相移键控)解调，芯片具有自动搜索算法，能搜取10 MHz范围内的载波，在初始搜索或信号
