第9章數(shù)字電視的接收

9.1

概述9.1概述9.2衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器9.3有線電視數(shù)字調(diào)諧器9.4地面電視數(shù)字調(diào)諧器

9.5單芯片解復(fù)用和信源解碼

9.6機(jī)頂盒軟件系統(tǒng)

9.7高清電視機(jī)頂盒9.8

CMMB手機(jī)電視接收9.9接收機(jī)測試9.10智能電視與智能機(jī)頂盒思考練習(xí)題 9.1概述

1.三種信道接收

數(shù)字電視接收為適用于不同的傳輸信道而分為衛(wèi)星、有線和地面廣播三種不同的類型。它們在系統(tǒng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)的解復(fù)用和信源解碼方面都是相同的，都遵循MPEG-2系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(ISO／IEC13818-1)、MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)(ISO／IEC13818-2)和MPEG-2音頻標(biāo)準(zhǔn)(ISO／IEC13818-3)(ATSC的音頻為DolbyAC-3多聲道環(huán)繞聲方案)。三種數(shù)字電視信號接收機(jī)的主要區(qū)別是在調(diào)諧、解調(diào)和信道解碼方面。目前流行的做法是將調(diào)諧器、頻率合成器以及數(shù)字解調(diào)和信道解碼器等做在一起，成為一體化調(diào)諧解調(diào)解碼器，并用金屬殼屏蔽起來，形成獨(dú)立的通用組件，常稱為數(shù)字調(diào)諧器、DTV調(diào)諧器或數(shù)模一體機(jī)。

2.數(shù)字電視機(jī)頂盒

機(jī)頂盒(SetTopBox，STB)是指電視機(jī)頂端或內(nèi)部的一種終端裝置。在當(dāng)前模擬電視與數(shù)字電視共存的階段，千家萬戶已經(jīng)擁有的模擬電視機(jī)不能直接用來接收數(shù)字電視節(jié)目，機(jī)頂盒就是用來充當(dāng)數(shù)字電視與模擬電視機(jī)之間橋梁的一種接收轉(zhuǎn)換裝置。在電視臺，數(shù)字電視信號經(jīng)過信源編碼、復(fù)用、信道編碼、調(diào)制后發(fā)送，在接收機(jī)中則相反，如圖9-1所示。用調(diào)諧器在多個頻道的信號中選擇一路節(jié)目的信號后，經(jīng)解調(diào)、信道解碼、解復(fù)用、信源解碼輸出數(shù)字音、視頻信號，音頻信號經(jīng)D／A輸出模擬伴音信號，視頻信號經(jīng)PAL編碼后輸出模擬全電視信號，這兩個信號接到模擬電視機(jī)的AV輸入口可以在模擬電視機(jī)上收看數(shù)字電視節(jié)目。上述電路常做成一個盒子放在模擬電視機(jī)頂上，所以稱為機(jī)頂盒。上述電路也可以和顯示器、音響一起組成數(shù)字電視機(jī)。圖9-1數(shù)字電視接收機(jī)方框圖數(shù)字調(diào)諧器是本世紀(jì)才有的產(chǎn)品，所以有沒有數(shù)字調(diào)諧器就成為新一代產(chǎn)品和上世紀(jì)老產(chǎn)品的分界線。

將解復(fù)用、信源解碼、音頻D／A、PAL編碼、嵌入式CPU等電路集成在一塊芯片上，常稱之為單片解決方案。

數(shù)字衛(wèi)星機(jī)頂盒也稱為綜合接收解碼器(IntegratedReceiverDecoder，IRD)。它接收從衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)字電視信號，經(jīng)過信道解碼和信源解碼，將接收的數(shù)字碼流轉(zhuǎn)化為壓縮前的分量數(shù)字視頻信號，再經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換和視頻編碼轉(zhuǎn)換為模擬全電視信號，送到普通的模擬電視接收機(jī)。而根據(jù)使用場合的不同，IRD又可分為家用(Consumer)和商用(Commercial)兩大類。前者適用于家庭，有遙控、屏幕菜單顯示等功能；后者常用于有線電視前端的集體接收，要求有更高的質(zhì)量、可靠性和更多的接口。我們平時(shí)看到的衛(wèi)視節(jié)目都是有線電視臺通過商用的IRD從衛(wèi)星接收下來，再通過有線電視網(wǎng)送入各家各戶的。我國直接接收衛(wèi)星電視節(jié)目需經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)，家用的IRD在我國并不普及，但在國外具有較好的市場。由于IRD的傳輸平臺是衛(wèi)星信道，因而支持交互式應(yīng)用比較困難。數(shù)字有線電視機(jī)頂盒的信號傳輸介質(zhì)是有線電視廣播所采用的全同軸電纜網(wǎng)絡(luò)或光纖／同軸電纜混合網(wǎng)。由于大部分有線電視網(wǎng)絡(luò)具有較好的傳輸質(zhì)量，加之電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)的成熟，數(shù)字有線電視機(jī)頂盒除了能接收數(shù)字有線電視廣播外，還可能支持各種交互式多媒體應(yīng)用，如電子節(jié)目指南(EPG)、準(zhǔn)視頻點(diǎn)播(NVOD)、按次付費(fèi)觀看(PPV)、軟件在線升級、數(shù)據(jù)廣播、因特網(wǎng)接入、電子郵件、IP電話和視頻點(diǎn)播等，但由于目前有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)大多是單向的，因此只能做到電子節(jié)目指南和一些數(shù)據(jù)查閱。

3.機(jī)頂盒的三種類型

數(shù)字電視機(jī)頂盒從功能上可分為基本型、增強(qiáng)型和交互型三種。

(1)基本型機(jī)頂盒：由數(shù)字調(diào)諧器、主芯片、Flash、SDRAM、開關(guān)電源、標(biāo)準(zhǔn)接口、AV接口、S-Video接口、IC卡座、嵌入式軟件、CA系統(tǒng)組成。它能接收數(shù)字電視信號到模擬電視機(jī)并實(shí)現(xiàn)付費(fèi)收看。

(2)增強(qiáng)型機(jī)頂盒：除采用基本型的所有部件外，還增加了中間件和其它應(yīng)用軟件。它能接收數(shù)字電視信號到模擬電視機(jī)、實(shí)現(xiàn)付費(fèi)收看、多種有線電視增值業(yè)務(wù)及簡單交互式應(yīng)用。

(3)交互式機(jī)頂盒：由于機(jī)頂盒的模塊化設(shè)計(jì)而在功能選擇上更加靈活。如要增加Internet瀏覽功能，只需要在機(jī)頂盒硬件上增加CPU及相關(guān)應(yīng)用軟件。根據(jù)交互方式的不同類型，機(jī)頂盒采用不同的回傳方式和接口。其功能可在增強(qiáng)型有線數(shù)字機(jī)頂盒的功能基礎(chǔ)上按需要添加。

9.2衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器

9.2.1衛(wèi)星數(shù)字電視

1.衛(wèi)星數(shù)字電視傳送的優(yōu)點(diǎn)

(1)用數(shù)字方式傳輸節(jié)目的質(zhì)量高，圖像質(zhì)量比較穩(wěn)定。

(2)傳輸一路模擬電視節(jié)目的衛(wèi)星通道可傳4～8路數(shù)字電視節(jié)目，傳輸節(jié)目數(shù)量多，可滿足觀眾日益增長的需求，也降低了每套電視節(jié)目傳送的成本。

(3)傳輸方式靈活，有單路單載波(SingleChannelPerCarrier，SCPC)方式和多路單載波(MultipleChannelPerCarrier，MCPC)方式。

(4)可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)傳輸，能進(jìn)行電視廣播傳輸，也能進(jìn)行聲音和數(shù)據(jù)廣播傳輸。

(5)容易進(jìn)行加擾、加密，實(shí)現(xiàn)條件接收和對用戶的授權(quán)管理。

2.衛(wèi)星數(shù)字電視傳送方式

1)多路單載波(MCPC)方式

MCPC方式適合于多套節(jié)目共用一個衛(wèi)星電視上行站的情況。它先將多套節(jié)目的數(shù)據(jù)流合成為一個數(shù)據(jù)流，然后調(diào)制載波并發(fā)至衛(wèi)星，這種方式能使轉(zhuǎn)發(fā)器的功率得到最大限度的發(fā)揮。中央電視臺、中央教育衛(wèi)視、內(nèi)蒙古衛(wèi)視、新疆衛(wèi)視等都采用這種方式。

2)單路單載波(SCPC)方式

SCPC方式適合于多套節(jié)目共用一個轉(zhuǎn)發(fā)器而不共用上行站的情況。每套節(jié)目各自調(diào)制一個載波后發(fā)至衛(wèi)星，每個載波只傳輸一套電視節(jié)目，這樣在一個轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)同時(shí)存在多個載波。該方式的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā)器的功率得不到充分發(fā)揮，多個載波的存在就有可能產(chǎn)生交調(diào)、互調(diào)干擾，要求放大器盡可能工作在線性狀態(tài)。青海、河南、福建、江西、遼寧五省采用SCPC方式共用一個轉(zhuǎn)發(fā)器。

3)極化方式

在衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中，為了充分利用寶貴的頻譜資源，增加傳輸信道，采用了頻率復(fù)用技術(shù)，即在同一頻帶內(nèi)，采用兩種不同的極化方式傳輸兩套不同的信號，兩者之間存在極化隔離，因此互不干擾。

所謂極化方式，就是無線電波產(chǎn)生的電磁場振動方向的變化方式。按照極化方式的不同，電磁波可分為線極化波和圓極化波兩種類型。電波在空間傳播時(shí)，如果電場矢量的空間軌跡為一條直線，電波始終在一個平面內(nèi)傳播，則稱為線極化波；如果電場矢量在空間的軌跡為一個圓，即電場矢量是圍繞傳播方向的軸線不斷地旋轉(zhuǎn)的，則稱為圓極化波。線極化波有水平極化和垂直極化兩種方式。在衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)中，當(dāng)衛(wèi)星上的天線口面電場矢量在赤道平面時(shí)稱為水平極化，用字母H表示；當(dāng)天線口面電場矢量與上述水平極化方向垂直且與天線口面垂直時(shí)稱為垂直極化，用字母V表示。在圓極化波中，順著波的傳播方向看去，若電場矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則稱為左旋圓極化，用字母L表示；若電場矢量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則稱為右旋圓極化，用字母R表示。

4)衛(wèi)星直播

利用衛(wèi)星進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)(或多點(diǎn))的節(jié)目傳輸，把電視節(jié)目傳送給地面廣播電視臺或有線電視臺轉(zhuǎn)播，屬于固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)(FixedSatelliteService，F(xiàn)SS)。通信使用頻段為C頻段和Ku頻段。人們常將使用Ku頻段的FSS提供衛(wèi)星直接到戶(DirectToHome，DTH)的廣播電視服務(wù)稱為衛(wèi)星直播。

5)直播衛(wèi)星

直播衛(wèi)星(DirectBroadcastingSatellite，DBS)是通過衛(wèi)星將圖像、聲音和圖文等節(jié)目進(jìn)行點(diǎn)對面的廣播，直接供廣大用戶接收(個體接收或集體接收)。按照國際電信聯(lián)盟(ITU)的規(guī)定，直播衛(wèi)星一般屬于衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)(BroadcastSatelliteServices，BSS)范圍，采用頻段是廣播專用Ku和Ka頻段，覆蓋范圍受到國際公約的保護(hù)，在本覆蓋區(qū)內(nèi)不受其它通信衛(wèi)星溢出電波的干擾。

6)直播衛(wèi)星“村村通”系統(tǒng)

我國第一顆直播衛(wèi)星“中星9號”首先用于“村村通”工程。在“中星9號”衛(wèi)星上有四個轉(zhuǎn)發(fā)器用于一期“村村通”工程的“盲村”覆蓋，它采用透明方式(即不加密方式)傳輸中央和省級的48套電視和廣播節(jié)目，直接服務(wù)于我國20戶以上已通電的71.66萬個自然村。國家也計(jì)劃投入30多億元資金對中西部貧困縣給予補(bǔ)助，集中采購衛(wèi)星專用接收機(jī)，用于“村村通”的衛(wèi)星電視信號接收。

一期直播衛(wèi)星“村村通”上行傳輸使用“中星9號”衛(wèi)星的3A、4A、5A、6A轉(zhuǎn)發(fā)器，轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬為36MHz，下行頻率分別為11840MHz、11880MHz、11920MHz、11960MHz，采用左旋圓極化(L)，符號率均為28800kS／s。

使用圓極化方式傳輸，接收用戶無須調(diào)整極化角，這將極大方便終端用戶的使用，有利于直播衛(wèi)星“村村通”系統(tǒng)的推廣應(yīng)用；同時(shí)，鑒于目前覆蓋我國的境外Ku波段線極化衛(wèi)星電視節(jié)目的傳輸現(xiàn)狀，圓極化接收系統(tǒng)對接收境外非法電視節(jié)目內(nèi)容也有一定的抑制作用；此外，使用圓極化傳輸更易于實(shí)現(xiàn)和將要發(fā)射的“鑫諾4號”直播衛(wèi)星雙星同軌同頻，互為備份。為使廣大農(nóng)村群眾既能方便快捷地收看感興趣的節(jié)目，又能獲得免費(fèi)的信息服務(wù)，直播衛(wèi)星“村村通”系統(tǒng)提供電子節(jié)目指南(EPG)和數(shù)據(jù)廣播功能，該項(xiàng)功能由國家廣電總局無線局負(fù)責(zé)維護(hù)及運(yùn)營。直播衛(wèi)星“村村通”系統(tǒng)還提供專用機(jī)軟件空中(OverTheAir，OTA)升級服務(wù)，即通過空中下載(OTALoader)的方式在專用機(jī)上進(jìn)行創(chuàng)建和安裝更新軟件。

接收“中星9號”直播衛(wèi)星“村村通”系統(tǒng)需要0.3～0.6m口徑的小型偏饋天線、10750MHz本振頻率的圓極化高頻頭和ABS-S直播衛(wèi)星專用機(jī)。各大接收機(jī)生產(chǎn)廠家都推出了各自的接收套件。9.2.2衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器的基本結(jié)構(gòu)

天線接收到C波段(3.7～4.2GHz)或Ku波段(11.7～12.75GHz)的衛(wèi)星下行信號，經(jīng)LNBF(LowNoiseBlockFeed，饋源一體化的低噪聲放大下變頻器，又稱為一體化下變頻器)放大和下變頻，形成950～2150MHz的第一中頻信號，經(jīng)引下電纜送到室內(nèi)單元、衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)(也稱綜合解碼接收機(jī)，IntegratedReceiverDecoder，IRD)，引下電纜一般采用F型連接器，采用高頻特性較好的專用電纜。圖9-2是衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)的組成方框圖。其中，室內(nèi)單元包括數(shù)字調(diào)諧器、解復(fù)用、解碼主芯片和條件接收模塊、IC卡接口、視/音頻輸出接口、遙控器和電源等。由圖9-2可見，衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器主要是由調(diào)諧解調(diào)、頻率合成和QPSK解調(diào)信道解碼三部分構(gòu)成，這三部分也是數(shù)字調(diào)諧器的三塊主要芯片。圖9-2衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)方框圖9.2.3零中頻調(diào)諧

1.零中頻方案

零中頻方案調(diào)諧器的本振頻率與輸入信號頻率相同。輸出信號為零中頻的基帶信號，可直接送到正交解調(diào)電路進(jìn)行處理，輸出I、Q模擬基帶信號，省去了中頻處理電路和聲表面波濾波器等元器件，簡化了電路、降低了成本；后面的數(shù)字解調(diào)是對基帶信號進(jìn)行取樣，ADC的取樣時(shí)鐘頻率可以降低，從而降低對ADC處理速度的要求。

2.SL1925

加拿大Zarlink公司(原Mitel公司)的SL1925是典型的調(diào)諧解調(diào)芯片(詳見參考文獻(xiàn)51)，圖9-3是SL1925的結(jié)構(gòu)方框圖。其工作頻率范圍達(dá)到950～2150MHz，內(nèi)部集成了壓控振蕩器VCOV和VCOS。VCOS的工作頻率范圍為1900～3000MHz，該頻率經(jīng)過2分頻后輸出950～1450MHz的本振信號；VCOV的工作頻率范圍為1450～2150MHz。引腳Losel用于選擇兩個壓控振蕩器中的一個。當(dāng)輸入頻率低于1450MHz時(shí)，設(shè)置Losel腳為高電平，選擇VCOS輸出，此時(shí)工作頻率范圍為950～1450MHz；當(dāng)輸入頻率高于1450MHz時(shí),設(shè)置Losel腳為低電平，選擇VCOV輸出，此時(shí)工作頻率范圍為1450～2150MHz。兩個壓控振蕩器的Tank端外接由微帶線和變?nèi)荻O管組成的調(diào)諧回路，頻率合成器形成的調(diào)諧電壓加在變?nèi)荻O管上，改變調(diào)諧電壓，就改變調(diào)諧回路電容，也就能改變壓控振蕩器的頻率。兩個壓控振蕩器產(chǎn)生的本振信號可從PSout和PSoutb引出作為外部頻率合成的輸入信號。圖9-3調(diào)諧芯片SL1925結(jié)構(gòu)方框圖根據(jù)SL1925輸出信號電平大小,解調(diào)信道解碼模塊輸出脈寬調(diào)制(PulseWidthModulation,PWM)形式的AGC控制電壓,先經(jīng)過一個低通濾波器,進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換后,接到SL1925的AGC引腳,控制其放大器的增益。該AGC放大電路的調(diào)節(jié)電壓范圍為0~5V,0V時(shí)有最大增益,5V時(shí)有最小增益,AGC控制范圍可達(dá)30dB。零中頻正交解調(diào)輸出后,要經(jīng)過外接的低通濾波器濾除帶外的噪聲。由于信號的符號率最高可達(dá)45MS/s以上,同時(shí)考慮到發(fā)射端還采用了奈奎斯特濾波器,因此選用的低通濾波器帶寬為56MHz。正交解調(diào)后的I、Q兩路信號分別由OPFI、OPFQ輸出,先通過外接的兩個低通濾波器濾波后,再將信號分別由IPFI、IPFQ輸入到內(nèi)部基帶放大器再一次放大,最后分別由Iout和Qout輸出。9.2.4頻率合成器

頻率合成是將一個高穩(wěn)定和高精度的標(biāo)準(zhǔn)頻率經(jīng)過運(yùn)算，產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和精度的特定頻率的技術(shù)。圖9-4是頻率合成器的組成方框圖。圖9-4頻率合成器組成方框圖

1.(NM＋A)分頻器

壓控振蕩器的輸出信號RF的頻率為FVCO，先進(jìn)行(NM＋A)分頻；基準(zhǔn)信號的頻率為FRE，先進(jìn)行K分頻；兩個分頻后的信號在鑒相器中進(jìn)行相位比較，鑒相器輸出的數(shù)字信號由電荷泵轉(zhuǎn)換成模擬電壓去控制壓控振蕩器的頻率變化，當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，壓控振蕩器的輸出頻率FVCO與基準(zhǔn)頻率FRE的關(guān)系是KFVCO＝(NM＋A)FRE。CPU通過I2C總線設(shè)定分頻比(NM＋A)和K，壓控振蕩器的輸出信號頻率被控制在不同的頻道上。

(NM＋A)分頻器是頻率合成器中的常用電路，又稱為NM1A分頻器，圖9-5是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。復(fù)位時(shí)預(yù)定標(biāo)器為N＋1分頻，A、M計(jì)數(shù)器為0，兩個計(jì)數(shù)器開始對F'/(N＋1)計(jì)數(shù)，A計(jì)數(shù)器計(jì)到A時(shí)，控制預(yù)定標(biāo)器變?yōu)镹分頻，M計(jì)數(shù)器對F／N繼續(xù)計(jì)數(shù)，計(jì)到M時(shí)，復(fù)位預(yù)定標(biāo)器、A計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)周期重新開始。圖9-5

(NM＋A)分頻器組成方框圖

2.SP5769

SP5769是Zarlink公司生產(chǎn)的一種頻率合成器電路(詳見參考文獻(xiàn)52)，通常與SL1925配合使用，圖9-6是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。通過I2C總線接口，可以對芯片內(nèi)部的寄存器進(jìn)行讀/寫操作，從而達(dá)到對其進(jìn)行控制的目的。圖9-6

Zarlink公司SP5769型頻率合成器方框圖

SP5769將來自于調(diào)諧解調(diào)器SL1925的壓控振蕩器的輸入信號fL進(jìn)行16M＋A分頻后與其內(nèi)部的高穩(wěn)定基準(zhǔn)頻率(晶體振蕩器4MHz頻率K分頻)進(jìn)行相位比較，所產(chǎn)生的調(diào)諧電壓經(jīng)外接三極管驅(qū)動后再送回到調(diào)諧解調(diào)器中的壓控振蕩器，以調(diào)整載頻頻率，并保證其穩(wěn)定性。這里M是可編程11位數(shù)值，A是可編程4位數(shù)值，基準(zhǔn)分頻K由4位編程值決定，編程值為0000～1111時(shí)，K取值分別是2、4、8、16、32、64、128、256、24、5、10、20、40、80、160、320，CPU根據(jù)用戶命令指定的頻道，查出本振頻率，計(jì)算出所需的分頻系數(shù)值，設(shè)置SP5769的內(nèi)部可編程分頻系數(shù)寄存器，就可調(diào)諧到指定的頻道。這里16M＋A可取連續(xù)值而K只能取離散值，所以K是粗調(diào)，決定本振頻率微調(diào)精度，K應(yīng)盡可能取較大值。芯片還能設(shè)置電荷泵電流、設(shè)置輸出基準(zhǔn)頻率或比較頻率、設(shè)置測試方式。

SP5769由I2C總線接口來控制分頻比，I2C(InterICbus，集成電路間總線)是通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)和SCL(串行時(shí)鐘線)兩根線在IC之間傳送信息，根據(jù)地址識別每個器件。采用I2C總線，IC內(nèi)部不僅有接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。CPU不僅能通過指令將某個功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對該單元的工作狀況進(jìn)行檢測和控制，從而實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的既簡單又靈活的擴(kuò)展與控制。

圖9-7是SL1925和SP5769的接線圖。

Zarlink公司已經(jīng)將SL1925和SP5769兩片芯片集成為單片零中頻調(diào)諧器SL1935，由于工藝水平提高，輸入工作電平范圍達(dá)到-70～-20dBm，AGC控制范圍達(dá)50dB，不再需要外部低噪聲AGC放大器，本振相位噪聲更低。圖9-7

SL1925和SP5769的接線圖9.2.5定時(shí)恢復(fù)和載波恢復(fù)

在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是由一連串依次出現(xiàn)的串行符號來傳輸?shù)?。為了正確地檢出符號，在接收端必須知道每個符號出現(xiàn)的起始時(shí)刻。只有根據(jù)符號出現(xiàn)的時(shí)刻來判斷接收到的數(shù)字序列，才能正確地恢復(fù)發(fā)送端的信息。這就要求采樣用的定時(shí)時(shí)鐘與所接收的符號序列的頻率和相位一致。獲取這種符號定時(shí)的過程稱為定時(shí)恢復(fù)或符號同步。

在數(shù)字載波信號解調(diào)時(shí)，相干解調(diào)要求接收端提供一個與所接收到的載波信號同頻同相的本地載波信號，獲取這種本地載波信號的過程稱為載波同步。

QPSK的數(shù)字解調(diào)主要由雙ADC、定時(shí)恢復(fù)環(huán)路、載波恢復(fù)環(huán)路等組成。

1.定時(shí)恢復(fù)環(huán)路

從調(diào)諧解調(diào)電路產(chǎn)生的I、Q模擬信號經(jīng)過固定頻率的時(shí)鐘取樣后，輸出兩路數(shù)字I、Q信號，由于取樣時(shí)鐘并非由輸入信號中提取出來的，故難以保證最佳的取樣時(shí)間，使得取樣判決后的誤碼率增大，需要采用定時(shí)恢復(fù)環(huán)路從輸入數(shù)據(jù)信號中插值出正確的信號，用以校正固定取樣所造成的樣點(diǎn)誤差，以保證抽樣判決后，輸出端的信號有最低誤碼率。

Gardner法是一種典型的定時(shí)恢復(fù)方法，其定時(shí)恢復(fù)環(huán)路的結(jié)構(gòu)如圖9-8所示。它由內(nèi)插濾波器、奈奎斯特濾波器、定時(shí)誤差檢測器、環(huán)路濾波器和數(shù)控振蕩器組成。圖9-8

Gardner法定時(shí)恢復(fù)環(huán)路結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)插濾波器的等效實(shí)現(xiàn)方框圖如圖9-9所示。采樣數(shù)字信號x(mTs)經(jīng)DAC變換為模擬脈沖，經(jīng)模擬濾波器h(t)濾波后得到時(shí)間連續(xù)信號y(t)，對y(t)在時(shí)刻t=kTi重新采樣得到新的采樣點(diǎn)就是所要求的插值點(diǎn)，只要將模擬濾波器h(t)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器，就可以用數(shù)字的方法來實(shí)現(xiàn)插值運(yùn)算。圖9-9內(nèi)插濾波器結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)插濾波器輸出碼流需要經(jīng)過奈奎斯特(Nyquist)濾波以減少碼間干擾。定時(shí)誤差檢測器(TimingErrorDetector,TED)求得的誤差值通過環(huán)路濾波器(LoopFilter)后更加平

滑,用來驅(qū)動數(shù)控振蕩器(Number-ControlledOscillator,NCO)。內(nèi)插濾波器從NCO中得到內(nèi)插參數(shù),進(jìn)行有效的內(nèi)插工作。

2.載波恢復(fù)環(huán)路

在模擬正交解調(diào)器中使用的本振信號不是從接收信號中提取的相干載頻，而是由高穩(wěn)定度的頻率合成器產(chǎn)生的。由于傳輸信號的頻率偏移或接收系統(tǒng)前端的LNB本振的偏移，零中頻調(diào)諧器輸出的模擬基帶信號中會存在一定程度的頻偏和相偏。這樣的模擬基帶信號即使采用定時(shí)準(zhǔn)確的時(shí)鐘進(jìn)行取樣判決，得到的數(shù)字信號也不是原來發(fā)射端的調(diào)制信號，這種誤差的累積效應(yīng)將導(dǎo)致抽樣判決后誤碼率增大。載波恢復(fù)環(huán)路的作用是要采用數(shù)字的方式將該信號完全轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號，克服其中存在的頻偏和相偏。載波恢復(fù)環(huán)路一般由兩個環(huán)路構(gòu)成，如圖9-10所示。第一個環(huán)路為頻率恢復(fù)環(huán)路，用來補(bǔ)償輸入信號中存在的頻率偏移。第二個環(huán)路為相位跟蹤環(huán)路，用來跟蹤和補(bǔ)償輸出信號中的相位偏移。圖9-10

QPSK解調(diào)載波恢復(fù)環(huán)路結(jié)構(gòu)示意圖9.2.6解調(diào)和信道解碼芯片STV0299

ST公司的STV0299是常用的解調(diào)信道解碼IC(詳見參考文獻(xiàn)53)，其內(nèi)部組成方框圖如圖9-11所示。它包括一個雙路6bitA／D變換器、QPSK／BPSK數(shù)字解調(diào)器(定時(shí)恢復(fù)、載頻恢復(fù)、AGC控制、內(nèi)插器等)、信道解碼器(Viterbi譯碼、解交織、RS解碼、能量解擴(kuò)散)，支持DVB、DBS等多種標(biāo)準(zhǔn)，采用TQFP(ThinQuadFlatPackage，方形扁平封裝)64封裝。圖9-11

STV0299型數(shù)字解調(diào)和信道解碼電路方框圖

1.STV0299的主要性能

(1)數(shù)字解調(diào)模塊：

①雙路6位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；

②完成QPSK和BPSK解調(diào)；

③數(shù)碼率為90Mb/s，符號率為1～50MS／s；

④數(shù)字奈奎斯特(Nyquist)濾波器，滾降系數(shù)為0.20或0.35；

⑤帶鎖相檢測的數(shù)字載波環(huán)：寬范圍解相位旋轉(zhuǎn)器(Derotator)和跟蹤環(huán)路；

⑥帶鎖相檢測的數(shù)字時(shí)間恢復(fù)：內(nèi)設(shè)全集成定時(shí)環(huán)路、內(nèi)插濾波器和時(shí)鐘基準(zhǔn)；⑦雙路數(shù)字AGC：采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)實(shí)施調(diào)諧器增益控制，在設(shè)定信號帶寬下實(shí)施功率優(yōu)化的內(nèi)部AGC,有利于時(shí)鐘、載波的恢復(fù);

⑧具有調(diào)諧器和高頻頭(LNB)控制(H／V、22kHz等)的外部輔助端口。

(2)前向糾錯模塊：

①軟判決Viterbi解碼器：約束長度為7、碼率為1／2的收縮卷積碼，自動識別或手動設(shè)置識別收縮率為1／2、2／3、3／4、5／6和7／8；

②解交織：同步字提取和解卷積交織；

③RS解碼器能糾正達(dá)8個字節(jié)的錯誤；

④能量解擴(kuò)散；

⑤芯片內(nèi)設(shè)有誤差監(jiān)視功能；

⑥可編程并行或串行輸出格式。

2.STV0299的主要電路功能

(1)時(shí)鐘產(chǎn)生電路。利用外部晶振產(chǎn)生的4MHz時(shí)鐘,通過其內(nèi)部的壓控振蕩器(VCO)和分頻器產(chǎn)生主時(shí)鐘(MCLK),用于對信號的取樣；產(chǎn)生輔助時(shí)鐘(AUXCLK)的頻率可在50～800Hz范圍變化，用于對LNB中的某些功能進(jìn)行控制；所產(chǎn)生的22kHz時(shí)鐘，用于LNB的高低本振的切換和DiSEqC(DigitalSatelliteEquipmentControl，數(shù)字衛(wèi)星設(shè)備

控制)接口電視天線切換控制功能。

(2)AGC電路。主控AGC1將I、Q輸入信號與內(nèi)部一個可編程的閾值進(jìn)行比較，其差值經(jīng)積分后形成一個脈沖寬度調(diào)制(PulseWidthModulation，PWM)信號，經(jīng)外部簡單的低通濾波器濾波后，可用于控制前端調(diào)諧解調(diào)器的放大器增益，從而根據(jù)輸入信號的強(qiáng)弱改變前端放大器的增益。

輔控AGC2把I、Q輸入信號的有效值與一個可編程閾值進(jìn)行對比，獲得誤差信號，再分別加到I和Q通道的復(fù)用器上，對I、Q兩路的信號進(jìn)行增益控制。

(3)定時(shí)控制電路。由于A／D轉(zhuǎn)換采用的取樣時(shí)鐘不是從輸入信號中提取出來的，難以保證最佳的取樣時(shí)間，使得取樣判決后的誤碼串增大，采用定時(shí)恢復(fù)環(huán)路校正固定取樣所造成的樣點(diǎn)誤差，保證抽樣判決后，輸出端的信號有最低誤碼率。與STV0299定時(shí)環(huán)路有關(guān)的寄存器有符號率寄存器、計(jì)時(shí)常數(shù)寄存器和計(jì)時(shí)頻率寄存器。其中符號率寄存器與所需的符號率相對應(yīng)；計(jì)時(shí)常數(shù)寄存器用來控制定時(shí)二階環(huán)的自然頻率和阻尼因子；計(jì)時(shí)頻率寄存器在定時(shí)鎖定時(shí)，其所存的數(shù)值即為頻率偏移的對應(yīng)值。

(4)載頻控制環(huán)路。由于前端的模擬正交解調(diào)器中所采用的是非相干本振信號，基帶輸入信號存在頻差和相位抖動，載頻控制環(huán)路可以糾正標(biāo)稱頻率與實(shí)際頻率的差別，可以校正LNB的隨機(jī)頻率偏移，使有用信號的頻譜集中于解調(diào)頻率兩側(cè)。與載頻控制環(huán)路有關(guān)的寄存器有載頻環(huán)控制寄存器和載頻頻率寄存器。前者寄存控制載頻環(huán)的自然頻率和阻尼因子的值；后者是在搜索時(shí)寄存載頻的偏移量值。

(5)載噪比(C/N)指示器。它用于指示接收信號的質(zhì)量，包括天線是否正確對準(zhǔn)、前端電路(天線、高頻頭、電纜、調(diào)諧器等)性能是否良好，還可以指示RF信號質(zhì)量是否符合接收要求。

(6)Viterbi解碼與同步。Viterbi解碼器計(jì)算出四種可能路徑中的每個符號，它們是以接收到的I、Q輸入信號的歐幾里德(Euclidian)距離的平方值為度量的。在誤差率的基礎(chǔ)上測定出收縮率(PunctureRate)和相位。DVB-S的收縮率有五種，當(dāng)選擇自動識別收縮率時(shí)，對于每一個可能的收縮率，將其當(dāng)前的誤差率與一個可編程閾值比較，若誤差較大，則要嘗試其它收縮率或相位，直到獲得最小誤差為止。

Viterbi解碼器也可以根據(jù)已知的收縮率進(jìn)行設(shè)定，這樣，同步的時(shí)間會短一些。

(7)去交織、RS解碼器及能量去擴(kuò)散。這些操作在STV0299內(nèi)部自動完成，用戶只要對相應(yīng)的寄存器進(jìn)行使能和某些初始設(shè)置即可。

(8)輸出接口。STV0299輸出的信號端子共有四組：數(shù)據(jù)線(D0～D7)、數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(BCLK)、數(shù)據(jù)／奇偶校驗(yàn)時(shí)鐘(D／P)和錯誤指示信號(ERROR)。數(shù)據(jù)線可定義成并行輸出方式或串行輸出方式。若是并行輸出方式，則D0～D7為8bit并行數(shù)據(jù)輸出線，相應(yīng)的BCLK為比特時(shí)鐘；若是串行輸出方式，則數(shù)據(jù)從D7端輸出，相應(yīng)的BCLK為時(shí)鐘。9.2.7

303211MT型衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器

三星(Samsung)公司303211MT型衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器是典型的產(chǎn)品，其方框圖如圖9-12所示。它是由調(diào)諧解調(diào)芯片SL1925、頻率合成器SP5769、數(shù)字解調(diào)和信道解碼器STV0299三片芯片組成的。圖9-12三星公司303211MT型衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器方框圖9.2.8其它解調(diào)和信道解碼芯片

ST公司于2004年3月推出了STB6000型高集成零中頻調(diào)諧集成電路(詳見參考文獻(xiàn)56)，電路包括低噪聲放大器、下變頻混合器、基帶低通濾波器、增益控制、壓控振蕩器、低噪聲鎖相環(huán)。ST公司的芯片STV0399將低噪放大、模擬調(diào)諧、零中頻解調(diào)、數(shù)字解調(diào)、信道解碼等集成在一塊芯片上，相當(dāng)于STB6000和STV0299的組合。利用STV0399可以減少元件的數(shù)目和系統(tǒng)的成本。

Zarlink公司于2004年3月推出了ZL10036型零中頻調(diào)諧和頻率合成電路(詳見參考文獻(xiàn)49)，與DVB格式兼容，符號率為1～45MS/s，完全集成不用調(diào)整的本地振蕩器，集成的寬帶濾波器頻寬4～40MHz可調(diào)，RF的環(huán)通輸出可作級聯(lián)調(diào)諧用。

Zarlink公司的衛(wèi)星電視QPSK解調(diào)和信道解碼芯片ZL10312(詳見參考文獻(xiàn)50)接收ZL10036輸出的模擬I、Q信號進(jìn)行A/D變換、數(shù)字解調(diào)、前向糾錯，輸出MPEG-2TS流。

杭州國芯科技有限公司的GX1101系列是支持DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星數(shù)字電視信道接收芯片，主要由雙ADC、QPSK解調(diào)模塊及前向糾錯模塊組成。海爾公司的Hi3102也是數(shù)字衛(wèi)星接收解調(diào)與信道解碼芯片。9.2.9符合DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器

DVB-S2衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器與DVB-S衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器的主要區(qū)別在于解調(diào)和信道解碼芯片的不同。只要將前述DVB-S衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器中的符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)和信道解碼芯片STV0299換成符合DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)和信道解碼芯片STB0899/STB0900、CX24116、BCM4501、TDA10071／10074或AVL2108等，就構(gòu)成了DVB-S2衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器。

DVB-S2衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器還要求采用性能更好的調(diào)諧芯片。DVB-S2糾錯編碼使用低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)與BCH碼級聯(lián)，可提供除QPSK外的多種具有更高頻帶利用率的調(diào)制方式。如16APSK和32APSK調(diào)制技術(shù)減小了幅度變化，能適應(yīng)線性特性相對不好的衛(wèi)星傳輸信道，使高位調(diào)制方式通過衛(wèi)星信道傳輸成為可能。高的調(diào)制速率提供了高的傳輸速率，但要高的數(shù)據(jù)傳輸速率需要采用更高精度的調(diào)諧芯片，要求更好的交叉調(diào)制性能、本地振蕩器相位噪聲、信道濾波器響應(yīng)和正交失衡。ZL10038是一種DVB-S2調(diào)諧芯片。

1.STB0900

STB0900是適用于DVB-S和DVB-S2的雙標(biāo)準(zhǔn)雙解調(diào)解碼器(詳見參考文獻(xiàn)74)，每個解調(diào)通道能進(jìn)行QPSK、8PSK或16APSK解調(diào)，具有數(shù)字奈奎斯特(Nyquist)濾波器，滾降系數(shù)為0.20、0.25或0.35；每個解碼通道能對高達(dá)180Mb／s的信號進(jìn)行前向糾錯解碼。系統(tǒng)可以通過I2C總線控制芯片。需要三組電源：核心電壓1.0V，模擬電壓2.5V，數(shù)字接口電壓3.3V。推薦與高集成低功耗零中頻直接轉(zhuǎn)換調(diào)諧芯片STB6100配合使用(詳見參考文獻(xiàn)75)。

STB6100包含低噪聲放大器、下變頻混頻器、基帶低通濾波器、自動增益控制、壓控振蕩器低噪聲鎖相環(huán)。支持8PSK和QPSK調(diào)制，輸入的頻率范圍為950～2150MHz，輸出差分I信號和Q信號，低功耗、大規(guī)模集成使得STB6100只需要很少的外部器件就可以完成調(diào)諧和變頻。

圖9-13是STV0900與STB6100配合使用作雙廣播的方框圖。圖9-13

STV0900用作雙廣播的方框圖

2．CX24116

CX24116是科勝訊公司的產(chǎn)品(詳見參考文獻(xiàn)76)，能按照DVB-S2、DVB-S、DIRECTV等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對傳送的信號進(jìn)行解調(diào)和信道解碼。它能進(jìn)行BPSK、QPSK、8PSK或H-8PSK(HierarchicalEightPhaseShiftKeying，分等級的八相移鍵控)解調(diào)，芯片具有自動搜索算法，能搜取±10MHz范圍內(nèi)的載波，在初始搜索或信號衰落的情況下，仍有完美的搜索性能。片上微處理器用來進(jìn)行短時(shí)信號搜索、Es/No(Energypersymbol/Noisepowerspectraldensity，每個符號能量與噪聲功率譜密度之比)估計(jì)和系統(tǒng)監(jiān)控。此外，片上微處理器還通過最小化外部驅(qū)動器代碼來減少軟件開發(fā)時(shí)間。片上還集成了信噪比和誤碼率監(jiān)視進(jìn)行通道性能測量以簡化生產(chǎn)測試。CX24116需要兩組電源：1.2V的核心電壓和3.3V的I/O電壓。它采用100腳ETQFP(ExposedThinQuadFlatPack，裸露焊盤方形扁平封裝)封裝。

圖9-14是CX24116的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。圖9-14

CX24116的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

3．BCM4501

博通(Broadcom)公司的BCM4501是雙通道DVB-S2解調(diào)芯片(詳見參考文獻(xiàn)78)，兼容DVB-S，支持QPSK和8PSK解調(diào)，支持維特比、RS或LDPC、BCH解碼，片上微處理機(jī)快速搜索跟蹤，208腳MQFP包裝。

4．TDA10071

泰鼎公司的TDA10071是低功耗DVB-S2解調(diào)芯片(詳見參考文獻(xiàn)79)，與DVB-S兼容，自動搜索范圍為±10MHz，片上集成信噪比SNR(SignaltoNoiseRatio)和誤碼率BER(BitErrorRate)監(jiān)視，具有片內(nèi)微處理器能加速軟件開發(fā)。TDA10074是雙解調(diào)器。

5.AVL2108

中天聯(lián)科公司的AVL2108是DVB-S2解調(diào)芯片，能向后兼容DVB-S標(biāo)準(zhǔn)。在8PSK解調(diào)模式下，符號速率達(dá)到45MS／s，凈碼流速率達(dá)到120MB／s。提供快速自動盲掃功能，可以在20s內(nèi)掃描整個1.2GHz頻帶。具備極強(qiáng)的抵御相位噪聲能力，可以在頻偏達(dá)到5MHz的環(huán)境中快速鎖定信號，并能維持精確的時(shí)鐘同步。9.2.10符合ABS-S標(biāo)準(zhǔn)的直播星數(shù)字調(diào)諧器

ABS-S直播星數(shù)字調(diào)諧器與DVB-S衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器的主要區(qū)別在于解調(diào)和信道解碼芯片的不同。只要將前述DVB-S衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器中的符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)和信道解碼芯片STV0299換成符合ABS-S標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)和信道解碼芯片AVL1108或GX1121，就構(gòu)成了ABS-S直播星數(shù)字調(diào)諧器。

ABS-S直播星數(shù)字調(diào)諧器與DVB-S2數(shù)字調(diào)諧器調(diào)制方式相同，同樣要求采用性能較好的調(diào)諧芯片。

1.AVL1108

中天聯(lián)科公司的AVL1108芯片符合中國先進(jìn)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(ABS-S)，支持QPSK和8PSK模式，在8PSK模式下，支持1～45MS/s符號率；向前糾錯解碼器的速率支持1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、13/15、9/10；脈沖整形滾降系數(shù)為0.2、0.25或0.35；片上集成雙通道ADC，具備消除直流、IQ補(bǔ)償和相位補(bǔ)償功能；具有信號質(zhì)量監(jiān)測和鎖定檢測，提供省電模式，100腳的LQFP封裝。圖9-15為AVL1108的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。圖9-15

AVL1108的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

2．GX1121

杭州國芯科技有限公司的GX1121是支持ABS-S標(biāo)準(zhǔn)的直播星信道解調(diào)解碼芯片，具有抗回波干擾、低接收門限和低功耗性能，支持ABS-S標(biāo)準(zhǔn)的QPSK/8PSK調(diào)制和LDPC信道糾錯碼；支持的LDPC碼率包括QPSK1/4、2/5、1/2、3/5、2/3、3/4、4/5、5/6、13/15、9/10及8PSK3/5、2/3、3/4、5/6、13/15、9/10；支持0.35/0.25/0.20三種滾降因子；兩組工作電壓，即3.3V的I/O電壓和1.2V的核心電壓；100腳LQFP封裝。

支持ABS-S標(biāo)準(zhǔn)的直播星信道解調(diào)解碼芯片還有北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司的Hi3121、上海瀾起微電子科技有限公司的M88DA300和湖南國科廣電科技有限公司的GK5101。 9.3有線電視數(shù)字調(diào)諧器

9.3.1有線數(shù)字電視系統(tǒng)

有線數(shù)字電視是利用射頻電纜、光纜、多路微波線路或它們的組合傳輸數(shù)字電視信號的數(shù)字電視系統(tǒng)。

衛(wèi)星數(shù)字電視的接收比較簡單，衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的上行站、衛(wèi)星和遙測遙控跟蹤站等都已由國家建成，用戶只要有衛(wèi)星接收天線和帶智能卡的衛(wèi)星解碼器(IntegratedReceiverDecoder,IRD)就能接收到相應(yīng)的衛(wèi)星電視節(jié)目。數(shù)字有線電視的建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要較多的投資,要建設(shè)數(shù)字電視前端設(shè)備，要建設(shè)或拓寬傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶要購置數(shù)字有線電視接收機(jī)或機(jī)頂盒。數(shù)字有線電視系統(tǒng)通常由前端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)、信號分配系統(tǒng)三部分組成。

1.前端設(shè)備

圖9-16是數(shù)字有線電視前端組成方框圖。圖9-16有線電視前端組成方框圖衛(wèi)星天線接收的信號經(jīng)饋源和高頻頭送到功分器，功分器將輸入信號功率分成相等的幾路信號功率輸出。因?yàn)槊總€衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)多套節(jié)目，有線電視系統(tǒng)要同時(shí)接收這些節(jié)目必須使用功率分配器。功分器每一輸出可接一臺衛(wèi)星數(shù)字調(diào)諧器，調(diào)諧器輸出的TS流經(jīng)解擾器解擾后送到矩陣切換器。

自辦節(jié)目用攝像機(jī)攝取圖像信號，用話筒獲取聲音信號送到MPEG-2編碼器后壓縮為TS流送到矩陣切換器。視頻服務(wù)器將觀眾點(diǎn)播的節(jié)目TS流送到矩陣切換器。

矩陣切換器選取要播放的節(jié)目由TS流處理器進(jìn)行解復(fù)用或者由再復(fù)用器進(jìn)行重新組合。這些組合的TS流經(jīng)過加擾、信道編碼、QAM調(diào)制、變頻后送到混合器。

根據(jù)我國的實(shí)際情況，模擬電視和數(shù)字電視會有相當(dāng)長一段時(shí)間的并存期，用衛(wèi)星電視接收機(jī)輸出的模擬電視信號經(jīng)調(diào)制后也被送到混合器中與數(shù)字信號一起混合。

2.傳輸分配系統(tǒng)

參照國際電信聯(lián)盟ITU-T建議J.112中給出的數(shù)字視頻廣播有線電視分配系統(tǒng)模型，廣電城域?qū)拵ЬW(wǎng)在業(yè)務(wù)提供商和用戶之間建立了兩種信道：廣播信道(BC)和交互信道(IC)。

無方向性的寬帶廣播信道包括視頻、音頻及數(shù)據(jù)的傳輸和分配。交互信道是建立在業(yè)務(wù)提供商和用戶之間的雙向信道，用來為用戶提供交互業(yè)務(wù)。交互信道分為反向信道和正向信道。反向信道的方向從用戶到業(yè)務(wù)提供商，是用于向業(yè)務(wù)提供商申請或回答問題的窄帶信道，正向信道的方向從業(yè)務(wù)提供商到用戶，用于支持業(yè)務(wù)提供商為交互業(yè)務(wù)而提供的各類信息和其它請求通信服務(wù)。

專門用戶、集團(tuán)用戶以及上網(wǎng)密度較高的樓群應(yīng)采用以基帶傳輸為特征的5類雙絞線以太網(wǎng)接入方式進(jìn)入廣電網(wǎng)；分散、數(shù)量多、分布面廣的個體用戶應(yīng)采用HFC(HybridFiberCoaxial，光纖同軸混合有線電視網(wǎng)絡(luò))接入方式進(jìn)入廣電網(wǎng)。

只有當(dāng)數(shù)字有線電視前端設(shè)備、廣電城域網(wǎng)和接入網(wǎng)都建成后，用戶購置數(shù)字有線電視接收機(jī)或機(jī)頂盒才能接收數(shù)字有線電視。9.3.2有線數(shù)字調(diào)諧器的基本結(jié)構(gòu)

圖9-17是數(shù)字有線電視接收機(jī)組成方框圖，包括數(shù)字調(diào)諧器、解復(fù)用、解碼主芯片和條件接收模塊、IC卡接口、視/音頻輸出接口、遙控器和電源等。來自有線電視前端的射頻數(shù)字信號，在數(shù)字調(diào)諧器中轉(zhuǎn)換為TS流。有線數(shù)字調(diào)諧器由高放、MOPLL、解調(diào)和信道解碼器三部分電路組成。圖9-17數(shù)字有線電視接收機(jī)結(jié)構(gòu)方框圖

1.高放

數(shù)字有線電視網(wǎng)通過同軸電纜把數(shù)字電視信號送入一體化調(diào)諧器，調(diào)諧器的第一級是一個場效應(yīng)管寬帶低噪聲放大器(頻率覆蓋范圍為48.25～855.25MHz)。放大后的信號再送入低(48.25～168.25MHz)、中(175.25～447.25MHz)、高(455.25～855.25MHz)三個波段放大器放大，波段放大器前后各有兩個帶通濾波器進(jìn)行波段濾波，低、中、高三個波段按照模擬地面廣播的習(xí)慣通常稱為VHFL、VHFH和UHF。波段放大后信號送入MOPLL。

圖9-18是高放和頻段放大電路方框圖。圖9-18高放和頻段放大電路方框圖

2.MOPLL

MOPLL(Mixer，OscillatorPhaseLockLoop)是混頻器、振蕩器鎖相環(huán)，常用電路有INFINEON公司的TUA6034(詳見參考文獻(xiàn)80)和TI公司的SN761672A(見附錄A.5.1)。INFINEON公司還有類似的衛(wèi)星接收芯片、DVB-T和ATSC地面廣播接收芯片。圖9-19是TUA6034的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部接線圖。圖9-19

INFINEON公司的TUA6034內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部接線圖

1)混頻、振蕩模塊

混頻、振蕩模塊包括一個不平衡高輸入阻抗的混頻器和兩個平衡低輸入阻抗的混頻器，低、中波段本振是兩腳不對稱振蕩器，高波段本振是4腳對稱振蕩器，還包括中頻放大、參考電壓電路和波段開關(guān)。

混頻器將波段放大信號和本振信號差拍，得到36.125MHz的中頻，混頻器輸出端Mixout、Mixout和中頻放大輸入端IFin、IFin接片外濾波器，經(jīng)中頻濾波后送中頻放大器。中頻放大器是低輸出阻抗的可以直接驅(qū)動聲表面波的濾波器，濾波后經(jīng)AGC放大輸出到STV0297J。

2)PLL模塊

將4MHz晶振頻率進(jìn)行128、80、64、32、28或24分頻得到31.25、50、62.5、125、142.86或166.67kHz的參考頻率fref。本振的差分信號直流耦合到可編程分頻器，進(jìn)行256～32767分頻后(fdiv)送到數(shù)字頻率／相位檢測器與參考頻率進(jìn)行比較，相位檢測器有兩個輸出，驅(qū)動4個電荷泵電流源。當(dāng)分頻后的本振信號后沿超前于參考信號的后沿時(shí)，輸出正比于相位差的正電流源脈沖；反之，輸出負(fù)電流源脈沖。如果兩信號同相，電荷泵輸出CP進(jìn)入高阻狀態(tài)，PLL鎖定。一個有源低通濾波器用電流脈沖產(chǎn)生本振的調(diào)諧電壓，有源濾波包括片內(nèi)的放大器、外部VT端電阻和外部的RC電路。

CPU設(shè)置TUA6034的內(nèi)部可編程位T2、T1、RSA、RSB可以指定參考頻率fref。CPU根據(jù)本振頻率計(jì)算出所需的分頻系數(shù)值，設(shè)置TUA6034的內(nèi)部可編程分頻系數(shù)寄存

器N0～N14，就可得到所需的本振頻率。

通過OS控制位，可以關(guān)掉VT，允許外部調(diào)整本振頻率。通過控制CP、T2、T1、T0，電荷泵能被軟件在4個值之間切換，這樣可以改變PLL在鎖定狀態(tài)時(shí)的控制響應(yīng)，取得不同的本振增益。軟件控制口P0～P4是集電極開路輸出，當(dāng)控制位T2、T1、T0＝100時(shí)，fdiv和fref在P0、P1輸出。

3)AGC

寬帶AGC級檢測中頻輸出信號的電平，產(chǎn)生一個AGC電壓作為輸入場效應(yīng)管的增益控制，AGC的接管和時(shí)間常數(shù)設(shè)定是通過I2C總線接口操作的。9.3.3解調(diào)和信道解碼芯片STV0297

1.QAM解調(diào)

圖9-20是QAM解調(diào)器的方框圖。接收信號r(t)與兩個本地正交載波相乘，再經(jīng)低通濾波，可得到兩個基帶信號rI(t)和rQ(t)。但采樣相位偏差和載波頻率相位偏差造成了信號的功率減少和正交交叉串?dāng)_。通過數(shù)字鎖相環(huán)來補(bǔ)償采樣相位偏差和載波頻率相位偏差。這兩個環(huán)就稱為定時(shí)恢復(fù)環(huán)和載波恢復(fù)環(huán)。

定時(shí)恢復(fù)環(huán)與9.2.5節(jié)中介紹的完全一樣，載波恢復(fù)環(huán)由快速載波恢復(fù)和慢速載波恢復(fù)兩個環(huán)路組成。圖9-20

QAM解調(diào)器結(jié)構(gòu)示意圖收發(fā)端的本振時(shí)鐘不精確相等，或者信道特性的快速變化使得被傳送信號偏離其中心頻譜，都會導(dǎo)致下變頻后的“基帶信號”中心頻率偏離零點(diǎn)。由于有線信道的時(shí)變特性、高頻頭的寬帶濾波器、下變頻電路、接收端自適應(yīng)均衡器的步長噪聲等，引起信號的相位抖動，需要載波恢復(fù)模塊把偽基帶信號搬移至基帶，同時(shí)跟蹤該基帶信號的相位。為獲得較小的相位抖動，鎖相環(huán)路的捕捉帶必須較小，需要相位差檢測器(PhaseDetector，PD)，但偽基帶信號的頻差有可能超出捕捉帶，載波恢復(fù)需要頻差檢測器(FrequencyDetector，F(xiàn)D)或掃頻電路。鑒頻鑒相法包含快速載波恢復(fù)和慢速載波恢復(fù)兩個環(huán)路?？焖佥d波恢復(fù)補(bǔ)償信號的相位在傳輸中會受到損害。慢速載波恢復(fù)能夠跟蹤信號的頻差。

工作時(shí)掃頻電路進(jìn)行慢速掃描，在某一頻率處，載波恢復(fù)環(huán)路鎖定?？焖佥d波恢復(fù)環(huán)路先捕捉信號中能量最大的點(diǎn)，即星座圖四角上的點(diǎn)，根據(jù)這些點(diǎn)調(diào)整PLL環(huán)路，稱為減星鎖相環(huán)(ReducedConstellationsPLL，RCPLL)。然后再根據(jù)整個星座圖調(diào)整相位變化，詳見參考文獻(xiàn)44。載波恢復(fù)的一些方法見參考文獻(xiàn)37。ATSC標(biāo)準(zhǔn)中則利用導(dǎo)頻來恢復(fù)載波，降低了接收機(jī)載波恢復(fù)電路的復(fù)雜度。

2.STV0297J

有線電視信道解碼典型芯片有STV0297J(詳見參考文獻(xiàn)55)。

MOPLL輸出的中頻信號送到信道解碼芯片STV0297J進(jìn)行信道解碼，STV0297J的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9-21所示。圖9-21

STV0297J內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖輸入的中頻差分信號由A／D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。AGC模塊分析A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，產(chǎn)生PWM調(diào)制，控制RF和IF放大器的增益。數(shù)字信號同時(shí)經(jīng)正交解調(diào)輸出I、Q基帶信號，經(jīng)過滾降系數(shù)為0.13～0.15的平方根升余弦奈奎斯特濾波，并恢復(fù)出符號時(shí)鐘。數(shù)字AGC調(diào)節(jié)解調(diào)后的符號以補(bǔ)償經(jīng)過奈奎斯特濾波后的能量損失。載波恢復(fù)環(huán)路消除初始化解調(diào)后的相位和頻率偏移。均衡器能夠抵消回音和通道引起的線性失真，它開始先采用盲均衡算法，一旦鎖定后就轉(zhuǎn)換到判決導(dǎo)向的LMS算法。信道解碼器在對每個符號的最高兩位進(jìn)行差分解碼后，將長度單位為6b(64QAM調(diào)制)的符號流映射為字節(jié)流，STV0297J中的信號質(zhì)量評估器能從此字節(jié)流中得到載噪比等信號質(zhì)量參數(shù)。

信道解碼進(jìn)行FEC解碼，包括格狀解碼、解交織、RS解碼、去隨機(jī)化和同步字節(jié)翻轉(zhuǎn)。BER(BitErrorRate，誤碼率)測試器可得到經(jīng)過上面這些處理過程后的誤碼率情況。STV0297J的最后是輸出格式化模塊，它可以將最終的數(shù)據(jù)按照DVB特定的“通用接口”格式輸出，也可以按照特定的并行格式或串行格式輸出，以滿足不同的應(yīng)用需求。

主機(jī)通過I2C總線向STV0297J發(fā)送控制命令，STV0297J的I2C中繼器將外部I2C總線命令轉(zhuǎn)送到MOPLL的I2C總線上。STV0297提供兩路模擬增益控制信號AGC1和AGC2，分別控制RF放大器和IF放大器，在RF信號電平較低時(shí)，AGC1控制信號占主導(dǎo)地位；而在RF信號電平較高時(shí)，AGC2控制信號占主導(dǎo)地位；在此之間，AGC1和AGC2共同起作用。這種雙模擬增益控制機(jī)制在輸入的RF信號存在幾十分貝變化時(shí)能獲得最佳的性能。9.3.4

TCMU30311PTT型有線數(shù)字調(diào)諧器

三星公司TCMU30311PTT型有線數(shù)字調(diào)諧器將高頻調(diào)諧解調(diào)器、頻率合成器、數(shù)字解調(diào)和信道解碼器等做在一起，用金屬殼屏蔽起來，形成獨(dú)立的通用組件，組件完成調(diào)諧、QAM解調(diào)和信道解碼。數(shù)字調(diào)諧器的輸入頻率范圍為50～860MHz，有環(huán)通輸出，中頻中心頻率為36.125MHz?？梢赃M(jìn)行16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM解調(diào)，16QAM、256QAM解調(diào)時(shí)符號率為1.5～7.25MS／s，32QAM、64QAM、128QAM解調(diào)時(shí)符號率為1.0～7.25MS／s。FEC糾錯符合ITU-TJ83附錄A、B、C。所有電路裝在一個104×47×14的屏蔽盒內(nèi)，圖9-22是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。圖9-22

TCMU30311PTT內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖9.3.5其它解調(diào)和信道解碼芯片

1.飛利浦半導(dǎo)體的芯片

飛利浦半導(dǎo)體的TDA8274芯片在射頻集成方面取得較大進(jìn)展(詳見參考文獻(xiàn)60)，嵌入了寬帶低噪聲射頻AGC放大器和射頻濾波器，嵌入了鏡頻干擾抑制混頻器，集成了不需要高調(diào)諧電壓和外部調(diào)諧器件的壓控振蕩器VCO，集成了16MHz晶體振蕩器和緩沖電路，射頻分裂器把射頻信號分成-2dB和6dB兩路信號，并嵌入了RSSI(ReceiveSignalStrengthIndicator，接收信號強(qiáng)度指示器)，集成了聲表面波濾波器和中頻放大器，信號在中頻濾波后送到信道解碼芯片。結(jié)果整個調(diào)諧器的器件清單只有30個SMD(SurfaceMountingDevice，表面安裝元件)，功耗很低。它采用40腳HVQFN(HeatsinkVerythinQuadFlatpackNo-leads，散熱極薄無引腳方形扁平封裝)封裝(6mm×6mm)。

飛利浦半導(dǎo)體的TDA10023HT(詳見參考文獻(xiàn)61)能直接與TDA8274送來的中頻信號接口，進(jìn)行10位A/D變換，能對4QAM、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM和256QAM信號進(jìn)行解調(diào)；具有載波和時(shí)鐘恢復(fù)功能，載波恢復(fù)捕獲范圍為±15%符號率，時(shí)鐘恢復(fù)捕獲范圍為12%；有可編程的數(shù)字環(huán)路濾波器，可以按照具體的應(yīng)用目的對其進(jìn)行設(shè)置，使性能最佳。接著進(jìn)行基帶轉(zhuǎn)換，26抽頭自適應(yīng)均衡濾波減少重影，按照網(wǎng)絡(luò)類型提供最佳性能?？刹捎靡环N與載波偏置無關(guān)的專利均衡算法幫助載波恢復(fù)，而直接判定算法保證最后均衡收斂；芯片使用16MHz低頻率晶振，輸出并行和串行TS流；采用64腳TQFP(ThinQuadFlatPackage，方形扁平封裝)封裝(10mm×10mm)。

2.國產(chǎn)芯片

1)杭州國芯科技有限公司GX1001DVB-C有線數(shù)字電視信道接收芯片

杭州國芯科技有限公司GX1001系列是支持DVB-C的有線數(shù)字電視信道接收芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖9-23所示，主要由ADC、AGC、基帶搬移、插值、成形濾波、定時(shí)恢復(fù)、解旋器、均衡、載波恢復(fù)、解交織、RS解碼等部分組成。支持16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM調(diào)制方式；內(nèi)部集成10bADC，支持各種制式下高、低中頻的直接采樣；全數(shù)字解調(diào)，節(jié)約成本，提高性能，降低系統(tǒng)復(fù)雜度；全數(shù)字定時(shí)恢復(fù)環(huán)路，無須外部VCO；掃頻和判決環(huán)兼顧了精度與捕捉范圍及盲均衡與DFE均衡算法，有效對抗信道中的線性失真；符合DVB-C有線數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的信道交織規(guī)范，支持可變深度交織；符合DVB-C有線數(shù)字電視規(guī)范的RS解碼；兩線串行總線配置，集成兩線串行總線轉(zhuǎn)發(fā)器，對調(diào)諧器干擾更?。粌?nèi)部集成PLL，只需外接晶體；功耗小于400mW(工作在7.05Mbauds時(shí))；工作電壓為3.3V(I/O)和1.8V(Core)；64QFP或64LQFP(LowProfileQuadFlatPackage，薄型方形扁平封裝)封裝。圖9-23

GX1001內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

2)瀾起科技(上海)有限公司M88DC2800DVB-C數(shù)字有線電視解調(diào)器

M88DC2800是瀾起科技自主研發(fā)的世界上首顆采用130nmCMOS工藝的DVB-C數(shù)字有線解調(diào)芯片。該款產(chǎn)品符合DVB-C標(biāo)準(zhǔn)，接收IF信號，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換、數(shù)字解調(diào)、數(shù)字定時(shí)恢復(fù)等功能，輸出MPEG-2數(shù)據(jù)流。M88DC2800可用于數(shù)字有線機(jī)頂盒、數(shù)字有線調(diào)諧器、一體機(jī)、PC-TV等數(shù)字有線接收設(shè)備。9.3.6多標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)和信道解碼芯片

2010年6月，芯科實(shí)驗(yàn)室有限公司(SiliconLaboratories)推出多標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)解碼芯片Si2167，同時(shí)支持DVB-S/S2/C/T。圖9-24是Si2167內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。

Si2167支持與Si217x混合型硅調(diào)諧器的無縫連接。此外，Si2167靈活的地面和有線中頻(標(biāo)準(zhǔn)和低中頻)接口也和所有用屏蔽罩封裝的調(diào)諧器(CANTuner)的標(biāo)準(zhǔn)混合振蕩器鎖相環(huán)(MOPLL)相兼容。對于DVB-S/S2衛(wèi)星應(yīng)用，Si2167可通過片上集成的兩個專用ADC轉(zhuǎn)換器支持零中頻(ZIF)調(diào)諧器解決方案。圖9-24

Si2167內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖在DVB-T/C接收模式下，Si2167芯片的功耗小于200mW。在DVB-S2模式和現(xiàn)場接收條件的不同模式下，功耗范圍為450～860mW。Si2167芯片的片上振蕩器/鎖相環(huán)(PLL)電路可以直接由調(diào)諧器輸出的時(shí)鐘源驅(qū)動，省去了解調(diào)器所需的專用晶體。Si2167采用48腳7mm×7mmQFN封裝。

Si2167實(shí)現(xiàn)了快速、可靠的盲掃(BlindScan)和盲鎖(BlindLock)算法，簡化了軟件開發(fā)過程。這種掃描技術(shù)使得iDTV/STB設(shè)備制造商減少了花費(fèi)在關(guān)鍵掃描算法上的開發(fā)時(shí)間。在衛(wèi)星和有線電視接收的初始掃描期間，Si2167能夠通過盲掃快速檢索頻率和符號率，并鎖定到一個給定的頻率。內(nèi)置的算法提供了前所未有的可靠性，消除了信道丟失情況的發(fā)生。對于地面接收，DVB-T典型的掃描時(shí)間能夠降低到30s，處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。Si2167能夠可靠地判別頻道有效性或檢測模擬廣播。因此，主機(jī)處理器可避免空白或模擬頻道，并立即跳到下一個頻道。

Si2167輸出端的可編程TS接口可提供靈活的輸出模式與各種MPEG解碼器或條件接收模塊適配。 9.4地面電視數(shù)字調(diào)諧器

9.4.1地面數(shù)字電視發(fā)展概況

2006年8月，我國的地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)GB20600正式發(fā)布，2007～2008年北京市地面數(shù)字電視通過實(shí)驗(yàn)確定了七個主要工作模式。目前已經(jīng)開播地面數(shù)字電視的城市，基本上都是采用這七個主要工作模式。表9-1是我國地面數(shù)字電視的七個主要工作模式。表9-1我國地面數(shù)字電視的七個主要工作模式9.4.2解調(diào)和信道解碼芯片

1．LGS-8G75

LGS-8G75是高度集成的完全支持中國數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)(GB20600—2006)的解調(diào)芯片。此產(chǎn)品將模/數(shù)轉(zhuǎn)換ADC、TDS-OFDM解調(diào)器和時(shí)域解交織存儲器集成于144腳BGA封裝的單芯片中。其設(shè)計(jì)用于地面數(shù)字電視單載波和多載波的接收，支持高清及標(biāo)清電視和其它多媒體服務(wù)的廣播傳輸。LGS-8G75適合于低功耗小尺寸的應(yīng)用平臺，例如便攜式媒體播放器(PortableMediaPlayer，PMP)、手機(jī)、USB電視棒和筆記本。

LGS-8G75單芯片解調(diào)器可以搭配低功耗小尺寸的硅調(diào)諧器。它可以接收數(shù)字或模擬IF/IQ信號，經(jīng)過必要的信道解調(diào)及前向糾錯解碼處理后，輸出并行或串行的MPEG-2TS流，再配以外接的時(shí)間交織所需的SDRAM，可構(gòu)成完全符合GB20600—2006標(biāo)準(zhǔn)的將RF信號轉(zhuǎn)換成MPEGTS流的前端數(shù)字電視接收系統(tǒng)。

LGS-8G75具有自動恢復(fù)功能，無需通過外部程序操作，自動完成丟失信號的重新捕獲；能抑制脈沖噪聲帶來的信號失鎖；有卓越的抗多徑和多普勒性能和出眾的單頻網(wǎng)性能。

2．HD29L1

HD29L1是單芯片數(shù)字電視地面廣播解調(diào)芯片。它支持中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB20600—2006中定義的所有工作模式。它可用于移動和便攜式地面數(shù)字信號接收機(jī)，比如USB棒，也可用于機(jī)頂盒和數(shù)字電視一體機(jī)。

HD29L1支持國標(biāo)GB20600—2006中定義的全部330個工作模式，支持各種復(fù)雜條件下的固定和高速移動接收；芯片具有強(qiáng)大的載波和定時(shí)回復(fù)能力，有均衡器可應(yīng)付強(qiáng)回波,有優(yōu)異的同頻和鄰頻干擾抑制功能；芯片內(nèi)置SDRAM，無需外接SDRAM，內(nèi)置10位雙通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(使用內(nèi)參考),內(nèi)置PLL鎖相環(huán)；芯片使用外部30.4MHz晶體提供PLL輸入時(shí)鐘，使用單線PDM(PulseDeltaModulator，脈沖增量調(diào)制器)實(shí)現(xiàn)IFAGC；芯片的I2CSlave控制接口有兩個地址可選，芯片內(nèi)置I2C轉(zhuǎn)發(fā)器來控制調(diào)諧器直接中頻(36.166MHz)或零中頻差分或單端輸入；芯片具有并行或串行MPEG-2TS輸出(TTL)，帶寬6/7/8MHz；芯片采用1.2V核心電壓、3.3VI/O電壓，112腳BGA封裝(10mm×10mm，焊球間距0.8mm)。

9.5單芯片解復(fù)用和信源解碼

數(shù)字電視接收機(jī)解復(fù)用和信源解碼部分電路的方框圖如圖9-25所示。

目前已有很多廠家把解復(fù)用和信源解碼部分電路集成在單芯片上，常用的單芯片有LSILogic公司(2001年并購C-cube公司)的SC2000/2005系列、法意半導(dǎo)體-湯姆遜公司(SGS-Thomson，簡稱ST公司)的STi5500/5518系列、德國富士通公司的MB87L2250/MB86H21和Philips公司的PNX8310。其它芯片廠商ATI公司、NEC公司、科勝訊(Conexant)公司、Broadcom公司等也有類似的芯片。圖9-25數(shù)字電視接收機(jī)的解復(fù)用信源解碼方框圖9.5.1

STi5518簡介

ST公司的STi5518采用嵌入設(shè)計(jì)，將32位微處理器、TS流解復(fù)用器、MPEG-2音/視頻解碼器、PAL／NTSC模擬編碼器、塊運(yùn)動DMA控制器、MPEGDMA控制器、診斷控制器以及串行IEEE1394接口、外部存儲器接口EMI、圖文信號接口、SDAV(SimplifiedDigitalAudioVideo，在5518和外部單元之間高速傳送記錄和回放的TS包)接口等一系列接口集成在一起。圖9-26是STi5518的功能模塊組成方框圖(詳見參考文獻(xiàn)54)，主要包括下列模塊。圖9-26

STi5518的功能模塊組成方框圖

1.ST20和周邊電路

1)CPU

芯片內(nèi)部的CPU是一個ST20-C2＋的32位可變長度精簡指令(VL-RISC)微處理器內(nèi)核，它含有指令處理邏輯單元、指令和數(shù)據(jù)指示器、運(yùn)算寄存器等，能高速地直接進(jìn)入片內(nèi)的SRAM存儲器，SRAM中能存儲數(shù)據(jù)和程序，利用高速緩存器減少到片外程序和數(shù)據(jù)存儲器的存取時(shí)間。時(shí)鐘信號頻率為81MHz。CPU能經(jīng)通用外部存儲器接口EMI(ExternalMemoryInterface，外部存儲器接口)進(jìn)入外部DRAM和EPROM存儲器，用來在5518與外圍電路、Flash、附加的SDRAM和DRAM之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)及程序。CPU也可經(jīng)與MPEG解碼器共享的SMI(SharedMemoryInterface，共享存儲器接口)進(jìn)入外部125MHz16、32、64MbSDRAM存儲器，支持MPEG解碼和OSD顯示。

2)存儲器子系統(tǒng)

芯片內(nèi)部含有2KBICache(InstructionCache，指令高速緩存器)、2KBDCache(DataCache，數(shù)據(jù)高速緩存器)和4KBSRAM存儲器，SRAM可任意構(gòu)成DCache，支持最大200MB／s數(shù)據(jù)率，可從高速存儲器中很方便地調(diào)用數(shù)據(jù)。指令和數(shù)據(jù)緩存器是直接映射，緩存器支持突發(fā)存取外部存儲器，突發(fā)存取增加頁面方式DRAM的性能。

EMI使用最少的外部邏輯來支持存儲子系統(tǒng)，在4個8～16位寬、21或22根地址線和字節(jié)選擇的通用存儲塊中存取32MB物理地址空間，4個存儲塊的定時(shí)能分別設(shè)置，每個塊放置不同類型的存儲器，而不需要外部硬件。

3)串行通信

芯片中含有4個通用異步串行接口UART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter)，也叫做ASC(AsynchronousSerialController，異步串行控制器)，能支持多種波特率和數(shù)據(jù)格式，其中兩個常用于智能卡控制器，其余兩個可用于與調(diào)制解調(diào)器或其它外圍設(shè)備相連?？删幊痰膮?shù)包括選擇8或9位數(shù)據(jù)傳送、奇偶校驗(yàn)產(chǎn)生、停止位的數(shù)目。奇偶校驗(yàn)、成幀、超限錯誤檢測能增加數(shù)據(jù)傳送的可靠性，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)被雙緩沖，或者使用深度16的FIFO。為了多處理器通信，可以選擇區(qū)別地址和數(shù)據(jù)字節(jié)的結(jié)構(gòu)。一個16位波特率發(fā)生器為ASC提供分開的串行時(shí)鐘信號。

SSC(SynchronousSerialController，同步串行控制器)提供高速接口給多種串行存儲器、遠(yuǎn)程控制接收器和其它微控制器。SSC支持串行外圍接口總線(SerialPeripheralInterface，SPI)和I2C總線，SSC能編程為其它串行總線標(biāo)準(zhǔn)的接口。SSC與并行輸入/輸出口(PIO)共享芯片引腳，支持半雙工同步通信，I2C總線通信用于控制解調(diào)和信道解碼集成塊等外圍芯片。

4)中斷子系統(tǒng)

中斷系統(tǒng)允許片上模塊或外部中斷引腳中斷有效的進(jìn)程，中斷信號可以是外部中斷引腳信號、內(nèi)部周邊電路或子系統(tǒng)的信號、軟件認(rèn)定中斷。中斷控制器支持8個優(yōu)先中斷等級，允