衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)的工作原理

衛(wèi)星數(shù)字電視接收系統(tǒng)一般由接收天線(包括饋源)、低噪聲下變頻器(高頻頭LNB)和衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)三部分組成：其中天線、高頻頭稱室外單元：衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)稱室內(nèi)單元，或稱綜合解碼接收機(jī)(即
IRD)，是當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和微電子技術(shù)融合的結(jié)晶。

1IRD的功能框圖

IRD的一般功能框圖如圖1所示。由圖可知，一個(gè)典型的IRD包括：調(diào)諧器、第二中頻信號(hào)解調(diào)、信道解碼、MPEG一2傳輸流解復(fù)用、MPEG一2音／視頻解碼和模擬音／視頻信號(hào)處理。

2．信道接收模塊

c波段或Ku波段的衛(wèi)星下行信號(hào)由犬線接收，經(jīng)過(guò)LNB放大和下變頻，形成950～2050MHz第一中頻信號(hào)，經(jīng)電纜送到IRD的調(diào)諧器，高頻調(diào)諧器根據(jù)所需接收的頻率，通過(guò)PLL(鎖相環(huán))環(huán)路控制本機(jī)振蕩器頻率，把輸入信號(hào)變頻成第二中頻(479．5MHz)信號(hào)，送到正交檢相器分解出I、Q兩路模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換器再把這兩路模擬信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成6比特的并行數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入QPSK解調(diào)電路和信道糾錯(cuò)電路。

QPSK解調(diào)器的核心部分起到載波恢復(fù)、尋址、位同步、反混疊、匹配濾波和自動(dòng)增益控制(AGC)作用。

Butterworth型匹配濾波器用米完成升余弦滾降形狀的脈沖形成濾波變換(α=O．35DVB或α=O.20DSS，DVB數(shù)字視頻廣播，DSS數(shù)字衛(wèi)星業(yè)務(wù))。

信道糾錯(cuò)部分包括：Viterbi卷積(1／2，2／3，3／4，5／6，6／7和7／8，K=7)和RS解碼(204、188DVB)。Viterbi解碼可對(duì)誤碼率(BER)為10^-4～10^-2的數(shù)據(jù)流進(jìn)行糾錯(cuò)，以達(dá)到RFR為10-4。RS解碼主要對(duì)突發(fā)性片狀誤碼進(jìn)行糾錯(cuò)，以達(dá)到BER優(yōu)于10^-10的結(jié)果，最后輸出符合MPEG一2標(biāo)準(zhǔn)的傳輸流(TS)，每個(gè)數(shù)據(jù)包為188個(gè)字節(jié)。早期的信道接收模塊由兩片集成電路完成，如國(guó)產(chǎn)的xowJ—1型IRD由集成電路STV0190完成雙路A／D變換，由集成電路sTV0196完成QPSK解調(diào)及前向糾錯(cuò)FEc，目前已將上述兩塊集成電路功能合成到一塊芯片，如：STVD0199，ODM8511等。

3．解復(fù)用模塊

TS碼流是一種多路節(jié)目數(shù)據(jù)包(包含視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息)，按MPEG協(xié)議復(fù)接而成的數(shù)據(jù)流。因此，在解碼前，要先對(duì)Ts流進(jìn)行解復(fù)用，根據(jù)所要收視節(jié)目的包識(shí)別號(hào)(PID)提取出相應(yīng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)包，恢復(fù)出符合MPEG標(biāo)準(zhǔn)的打包的節(jié)目基本流(PES)。

解復(fù)用芯片內(nèi)部集成了32個(gè)用戶可編程的PID濾波器。其中1個(gè)用于視頻PID，1個(gè)用于音頻PID，余下的30個(gè)可用于節(jié)目特殊信息(PSI)、服務(wù)信息(SI)和專用數(shù)據(jù)的濾波。PID處理分兩個(gè)步驟：

(1)PID預(yù)處理：僅進(jìn)行PID匹配選擇，過(guò)濾掉那些PID值不匹配的包，挑出所需收視節(jié)目的數(shù)據(jù)包。

(2)PID后處理：進(jìn)行傳輸流(TS)層錯(cuò)誤檢查(包括包丟失、PID不連續(xù)性等)，同時(shí)濾除傳輸包的包頭和調(diào)整段，找出有效載荷，按一定次序連接，組合成F'ES流。

系統(tǒng)時(shí)鐘為27MHz，由壓控振蕩器(VC。XO)產(chǎn)生，通過(guò)提取碼流中的節(jié)目時(shí)鐘基準(zhǔn)(PCR)控制PLL環(huán)路，使IRD的系統(tǒng)時(shí)鐘和輸入節(jié)目的時(shí)鐘同步。

芯片內(nèi)部還嵌有RIsccPU，它具有很強(qiáng)處理能力，與系統(tǒng)軟件一起，能處理IRD復(fù)雜的系統(tǒng)任務(wù)，如：傳輸字幕、屏幕顯示(OSD)、圖文電視、電子節(jié)目指導(dǎo)(EPC)等。

DRAM控制器支持16MBDRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)，由CPU、傳輸和其他功能所共同分享。解復(fù)用芯片有CL9110、ST20—TP2等。

4MPFG一2解碼模塊

符合CCIR601格式的視頻數(shù)據(jù)流和PCM音頻數(shù)據(jù)流，分別送到視頻編碼器和音頻DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)按一定電視制式(PAL或NTSC)生成模擬電視信號(hào)，供電視機(jī)接收。一般PEG一2解碼器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

目前開發(fā)的MPEG-2解碼模塊將系統(tǒng)解復(fù)用模塊集成到一起，有時(shí)稱為單片機(jī)，如：ST公司(法國(guó)湯姆遜公司)的sTi5500、5505、5512、5518，Hyundai公司的ODM8211，富士通公司的MB87L2250及LSI公司的SC2000等，北京海爾公司也研制了可商品化的MPEG一1解碼芯片，命名為“愛國(guó)者一號(hào)”。

IRD的附加功能模塊包括條件接收模塊IC卡接口、視／音頻輸出接口、數(shù)據(jù)流接口、遙控器和電源等部分。