便攜式設(shè)備的移動(dòng)電視功能實(shí)現(xiàn)

自1930年代晚期電視廣播開始商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)以來，電視廣播已經(jīng)成為人類家庭的生活重心之一。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每人每天平均收看電視節(jié)目的時(shí)間約3-4小時(shí)。除了娛樂功能之外，電視節(jié)目也是教育、知識(shí)、新聞及信息的重要來源。盡管計(jì)算機(jī)與寬帶網(wǎng)絡(luò)逐漸普及，但對(duì)大多數(shù)人而言，電視廣播的普及性與便利性，依然有其不可撼動(dòng)的地位。科技進(jìn)步引領(lǐng)電視廣播相關(guān)技術(shù)不斷的突破，廣播信號(hào)由模擬走向數(shù)字；輕薄短小的精密電子，讓用戶能隨時(shí)收看電視也不再是遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。本文以聯(lián)陽(yáng)科技(ITE)AT9050系列芯片為例，討論如何具體在手機(jī)、個(gè)人導(dǎo)航儀(PND)或便攜式媒體播放器(PMP)上實(shí)現(xiàn) DVB-T 數(shù)字電視接收功能。

什么是模擬電視與數(shù)字電視?

電視節(jié)目廣播依傳送媒介主要有三種：衛(wèi)星電視(Satellite)、有線電視(Cable)與無線電視(Terrestrial)。 無線電視(Terrestrial)在支持移動(dòng)接收的可行性與成本效益最高，因此在下文將主要討論無線電視。

傳統(tǒng)的模擬電視系統(tǒng)請(qǐng)參考圖1。攝影機(jī)取得的原始畫像經(jīng)轉(zhuǎn)換(光學(xué)影像->RGB->YUV->Composite)后，通過電視發(fā)射塔，對(duì)大眾廣播。用戶由天線收取無線信號(hào)，由電視上呈現(xiàn)原始畫像。此外，模擬電視依其影音格式與調(diào)變方式有NTSC、PAL與SECAM三種主要制式。

相對(duì)于模擬電視，數(shù)字電視系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)會(huì)先經(jīng)過A/D數(shù)字化，再由解碼器壓縮為MPEG-2或H.264碼流。音頻信號(hào)也有類似的處理，不再贅述。因?yàn)閿?shù)字電視頻道可同時(shí)傳送多個(gè)影音節(jié)目，由一多任務(wù)器(Multiplex)復(fù)合多路節(jié)目成一個(gè)Transport Stream，再經(jīng)Channel Coding與調(diào)變后發(fā)送出去。在接收端的電視要具備解調(diào)數(shù)字電視電波與MPEG碼流譯碼能力，方能將數(shù)字節(jié)目呈現(xiàn)在電視屏幕上。傳統(tǒng)的模擬電視機(jī)可藉由機(jī)頂盒(Set Top Box)來收看數(shù)字電視。

目前，全世界的地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)有四種不同規(guī)范，分別是DVB-T(歐盟主導(dǎo))、ATSC(美國(guó)主導(dǎo))、ISDB-T(日本主導(dǎo))、D-TMB(中國(guó)主導(dǎo))。在這四種規(guī)范里，目前以DVB-T在全世界范圍的采用率最高。相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模也最被看好。請(qǐng)參考圖3。

由表1可得知，數(shù)字電視擁有壓倒性的優(yōu)勢(shì)。雖然除歐美日及少數(shù)先進(jìn)國(guó)家外，多數(shù)國(guó)家或因經(jīng)濟(jì)或因政治原因，數(shù)字化過程步履蹣跚，但是關(guān)閉模擬電視改為播放數(shù)字電視已是全世界不可避免的潮流。

移動(dòng)電視設(shè)計(jì)面臨的關(guān)鍵問題

在移動(dòng)設(shè)備(如手機(jī)、個(gè)人導(dǎo)航儀(PND)或便攜式媒體播放器(PMP))上實(shí)現(xiàn)電視功能，主要面臨以下幾個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)和問題。

1．功耗與散熱

移動(dòng)設(shè)備(車輛除外)大都以電池供電，低功耗設(shè)計(jì)得以成功的關(guān)鍵之一是延長(zhǎng)電池的續(xù)航能力。典型的產(chǎn)品應(yīng)能以電池供電持續(xù)收看電視3~6小時(shí)以上。散熱與功耗是一體兩面的問題，高功耗產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致輕薄短小的移動(dòng)設(shè)備的散熱機(jī)制更加復(fù)雜，成本也難以掌控。一般來說，TV模塊部份的功耗應(yīng)控制在400mW以下。

2．移動(dòng)接收

所謂移動(dòng)接收是指用戶在交通工具上收看電視。一般希望在高速公路上行車(至少時(shí)速100公里以上)依然能順暢接收為原則。在無線接收時(shí)，當(dāng)接收端與發(fā)射端之間有相對(duì)的移動(dòng)時(shí)，會(huì)有多普勒效應(yīng)(Doppler effect)，導(dǎo)致接收頻率的偏移，因此接收設(shè)備必須能補(bǔ)償多普勒效應(yīng)效應(yīng)造成的差異值。(當(dāng)相對(duì)速度為120kM/小時(shí)時(shí)，接收頻率為666MHz時(shí)，多普勒效應(yīng)效應(yīng)頻偏約為266kHz。)

以DVB-T為例，如果信號(hào)采用16QAM編碼(如臺(tái)灣和德國(guó))，具備良好移動(dòng)接收能力的解調(diào)芯片應(yīng)能以單天線支持到時(shí)速120公里以上。如果信號(hào)采用64QAM編碼(如法國(guó)和意大利)，則須以雙天線(Diversity)設(shè)計(jì)方能接收良好

3．接收死角

在大多數(shù)國(guó)家，數(shù)字電視還處于開播初期，甚至只是先期試播，因此信號(hào)覆蓋率未臻完備。因此，提升接收靈敏度以克服接收死角，是無線電視設(shè)計(jì)上的重要話題，特別針對(duì)移動(dòng)市場(chǎng)而言。移動(dòng)設(shè)備只配置了小型天線，而用戶卻可能身處惡劣接收環(huán)境中(比如一樓或者地下室)，因此設(shè)備必須有良好的接收靈敏度，擴(kuò)大設(shè)備區(qū)域可用率，才能吸引更多用戶。

對(duì)目前調(diào)諧器技術(shù)而言，以DVB-T信號(hào)64QAM,CR:7/8，GI:1/32 為例，大致都可支持到-80dBm以上，加上LNA甚至可到-82dBm~-83dBm。

隨著模擬電視關(guān)閉，數(shù)字電視塔可望以更高功率廣播，加上更多轉(zhuǎn)播臺(tái)的建設(shè)，相信未來接收死角的問題將不復(fù)存在。

4．處理器的能力

數(shù)字電視信號(hào)解調(diào)后為MPEG-2或H.264傳輸流。一般的移動(dòng)設(shè)備處理器，除少數(shù)自帶硬解功能外，都無法以軟解方式完整地解開標(biāo)清的節(jié)目?jī)?nèi)容(D1:分辨率720x576，每秒25幀)。有些處理器的軟解方案雖號(hào)稱可播放D1，卻是以犧牲分辨率或丟幀來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)屏幕較大或節(jié)目碼率較高時(shí)，往往可明顯看出畫面質(zhì)量與流暢度大打折扣。

對(duì)支持歐洲D(zhuǎn)VB-T TV解碼的設(shè)備而言，節(jié)目?jī)?nèi)容采用MPEG-2壓縮、分辨率720x576、每秒 25 幀，則處理傳輸流碼率要能達(dá)到7Mbps以上。

5．電視模塊尺寸

便攜式設(shè)備講究輕薄短小，如果支持電視功能的相關(guān)芯片的集成度不夠高，或者芯片尺寸太大，那么要在有限空間內(nèi)增加電視功能將非常困難。理想上，電視模塊部份的占板面積最好低于20x25平方毫米。

了解以上潛在設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)和關(guān)鍵問題后，在挑選解決方案時(shí)便能客觀地評(píng)估方案的可行性。