手持產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)DVB-H數(shù)字電視

作者：西北工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院許阿妮時間：2008-03-26 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　簡介

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/80701.htm

　　目前，很多公交車輛、出租車上都安裝了數(shù)字電視，這種電視采用的技術(shù)就是DVB-T(數(shù)字視頻廣播-地面標(biāo)準(zhǔn))。DVB-T功耗比較大，不適合電池供電的移動終端使用。為此，在DVB-T的基礎(chǔ)上引入新的技術(shù)，形成適合于移動終端接收地面數(shù)字電視節(jié)目的傳輸標(biāo)準(zhǔn)DVB-H(數(shù)字視頻廣播-手持)。與DVB-T相比，DVB-H終端具有更低的功耗，移動接收和抗干擾性能更為優(yōu)越。

　　DVB-H標(biāo)準(zhǔn)是建立在DVB和DVB-T兩個標(biāo)準(zhǔn)之上的標(biāo)準(zhǔn)。一個DVB-H系統(tǒng)接收前端是由DVB-H封裝器和DVB-H調(diào)制器構(gòu)成，DVB-H封裝器負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)封裝成MPEG-2系統(tǒng)傳輸流(TS)，DVB-H調(diào)制器負(fù)責(zé)信道編碼和調(diào)制；系統(tǒng)終端由DVB-H解調(diào)器和DVB-H終端構(gòu)成，DVB-H解調(diào)器負(fù)責(zé)信道的解調(diào)、解碼，DVB-H終端負(fù)責(zé)相關(guān)業(yè)務(wù)的處理、顯示。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　在DVB-H中，數(shù)據(jù)鏈路層采用時間分片技術(shù)是其一個亮點(diǎn)，它用于降低手持終端的平均功耗，便于進(jìn)行平穩(wěn)、無縫的業(yè)務(wù)交換。采用多協(xié)議封裝(MPE)前向糾錯技術(shù)，提高了移動使用中的信噪比(S/N)門限和多普勒性能，同時也能增強(qiáng)抗脈沖干擾的能力。

　　時間分片技術(shù)，顧名思義，就是時分復(fù)用技術(shù)。它解決了困擾便攜產(chǎn)品移動接收數(shù)字電視發(fā)展的高功耗問題。由于采用突發(fā)方式傳送數(shù)據(jù)，每個突發(fā)時間片傳送一個業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)傳送時間片內(nèi)該業(yè)務(wù)單獨(dú)占有全部數(shù)據(jù)帶寬，并指出下一個相同業(yè)務(wù)時間片產(chǎn)生的時刻。對于接收端來說，只需要在數(shù)據(jù)包規(guī)定的時刻接收數(shù)據(jù)即可。這樣，手持終端能夠在指定的時刻接收選定的業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)空閑時間做節(jié)能處理，從而降低總的平均功耗。當(dāng)然，這期間前端發(fā)射機(jī)是一直工作的，在相同業(yè)務(wù)的兩個時間片之間將會傳送其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，DVB-H信號就是由許多這樣的時間片組成的。從接收機(jī)的角度而言，接收到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并非是如傳統(tǒng)恒定速率的連續(xù)方式，數(shù)據(jù)以離散的方式間隔到達(dá)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)傳送。如果解碼終端要求數(shù)據(jù)速率較低但必須是恒定碼率，接收機(jī)可以對接收到的突發(fā)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行緩沖，然后生成速率不變的數(shù)據(jù)流。突發(fā)帶寬一般為固定帶寬的10倍左右。突發(fā)帶寬在固定帶寬兩倍的情況下功耗就可以節(jié)省50%，因此如果帶寬為10倍，可以節(jié)省90%。除了降低功耗外，時間分片技術(shù)的應(yīng)用還有利于不同網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的數(shù)據(jù)交換。在數(shù)據(jù)傳送的空閑時間段里，移動終端可以對相鄰蜂窩進(jìn)行監(jiān)視，掃描其他頻率信號、測試信號強(qiáng)度，這樣一來當(dāng)用戶進(jìn)入新的網(wǎng)絡(luò)時，移動終端會根據(jù)監(jiān)視結(jié)果在空閑時間段里將信號切換到不同的傳輸流上，達(dá)到不同網(wǎng)絡(luò)間平穩(wěn)的數(shù)據(jù)交換。

　　DVB-H標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)鏈路層為IP數(shù)據(jù)報增加了里德·所羅門(RS)糾錯編碼，作為MPE的前向糾錯編碼，校驗(yàn)信息將在指定的前向糾錯(FEC)段中傳送，即多協(xié)議封裝-前向糾錯(MPE-FEC)。MPE-FEC的目標(biāo)是提高移動信道中的S/N、多普勒性能以及抗脈沖干擾能力。

　　實(shí)驗(yàn)證明即使在非常糟糕的接收環(huán)境中，適當(dāng)?shù)厥褂肕PE-FEC仍可以準(zhǔn)確無誤地恢復(fù)出IP數(shù)據(jù)。MPE-FEC的數(shù)據(jù)開銷分配非常靈活，在其他傳輸參數(shù)不變的情況下，如果校驗(yàn)開銷提高到25%，則MPE-FEC能夠使手持終端達(dá)到和使用天線分集接收時相同的S/N。DVB-H采用基于IP的數(shù)據(jù)廣播方式，DVB-H的物理層在DVB-T的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充。在DVB-T系統(tǒng)中，2K模式可比8K模式提供更好的移動接收性能，但是2K模式的符號周期和保護(hù)間隔非常短，使得2K模式僅僅適用于小型單頻網(wǎng)。DVB-H增加的4K模式符號具有較長的周期和保護(hù)間隔，能夠建造中型單頻網(wǎng)，更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提高頻譜效率。這種優(yōu)化不如8K模式的效率高，但是4K模式比8K模式的符號周期短，能更頻繁地進(jìn)行信道估計，提供一個比8K更好的移動性能。所以，4K模式的性能介于2K和8K模式之間，為覆蓋范圍、頻譜效率和移動接收性能的權(quán)衡提供一個額外的選項(xiàng)。2K和4K模式進(jìn)行深度符號交織，可以進(jìn)一步提高在移動環(huán)境和沖擊噪聲環(huán)境下系統(tǒng)的可靠性。通過協(xié)調(diào)移動接收性能和單頻網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的靈活性。

　　接收端的設(shè)計

　　現(xiàn)在已有很多家公司致力于DVB-H的便攜式終端接收模塊的設(shè)計。在此我所介紹的接收模塊是由飛思卡爾的MC44CD02直接轉(zhuǎn)換調(diào)諧器和DiBcom公司的DiB7000-H信道解碼器組成。使用這種調(diào)諧器，使用者能在各種不同的嚴(yán)酷條件下得到DVB-H服務(wù)。

　　由MC44CD02和DiB7000組成的接收端簡略結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。飛思卡爾的MC44CD02覆蓋470-862MHz，采用直接轉(zhuǎn)換、零中頻方案實(shí)現(xiàn)低功耗，減少部件數(shù)量。憑借這些優(yōu)勢，使產(chǎn)品的尺寸小巧并且延長了電池壽命。DiB7000-H信道解碼器提供極佳的DVB-H接收解決方案，并符合DVB-H標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的“經(jīng)過驗(yàn)證的性能”指導(dǎo)原則。與其他的接收模塊相比：飛思卡爾+DiBcom的接收模塊是得到認(rèn)證的硅片，并首先推向市場；與傳統(tǒng)調(diào)諧器相比，它們的功耗非常低(分別為270mW和650mW)；RF端結(jié)構(gòu)簡單，從而降低了設(shè)計的難度；在高速接收時，具有很好的多普勒性能等等。

　　飛思卡爾的MC44CD02采用QFN-48 7x7mm封裝，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，適合與便攜產(chǎn)品要求體積小的特點(diǎn)。MC44CD02的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。RF部分由具有自動增益控制的LNA、混頻器和一個由PLL控制產(chǎn)生4GHz的VCO組成。內(nèi)部LAN覆蓋了整個UHF波段，驅(qū)動混頻器將所接收到的RF信號轉(zhuǎn)換成I和Q信號。經(jīng)過MC44DC02處理后產(chǎn)生的I 、Q信號輸入到信道解碼器DiB7000-H。

　　解碼器DiB7000-H通過I2C總線對調(diào)諧器MC44DC02進(jìn)行控制。它具有COFDM解調(diào)器和MPE-FEC硬件加速，完全集成DVB-T和DVB-H標(biāo)準(zhǔn)，并具有IQ增益和相位補(bǔ)償?shù)鹊?。在不增加掃描時間的前提下，DiB7000-H可以達(dá)到±350KHz的頻率補(bǔ)償。在DiB7000-H在中，RF信號和基帶的放大器采用數(shù)字式的補(bǔ)償方式確保控制的線性性，而RF和基帶間的增益平衡是由內(nèi)部自動處理的。采用處理性較強(qiáng)的數(shù)字式濾波器，濾掉鄰近頻道信號的干擾，而且它可以自動調(diào)節(jié)成8、7、6或5MHZ的頻寬。