基于ID200的DAB/T-DMB接收機設計

DAB數字廣播在中國已經歷了近十年的發(fā)展。且中國剛剛頒布了DAB國家標準(GY/T214.2006)，于2006年6月正式實施。北京、上海、廣東等地已經開播了DAB/T-DMB節(jié)目，天津、西安等地也將開通。中國衛(wèi)星通信集團公司在其DAB衛(wèi)星網絡基礎上，將在全國大中城市逐步增加L波段地面覆蓋?？梢灶A見，2008年奧運前將實現全國城市和公路沿線的地面覆蓋和全國的衛(wèi)星覆蓋，形成中央到地方在L波段和3波段數套節(jié)目頻道的格局。中國將具有世界上最大的DAB/T-DMB覆蓋，以及最大的DAB/T-DMB終端市場，形成新的IT產品大類，市場容量將達數千億元。

DAB/T-DMB在許多國家和地區(qū)都已開播，但要快速發(fā)展則必須解決影響DAB/T-DMB普及的最關鍵因素：接收機價格和功耗兩大問題。就全球而言，DAB/T-DMB核心芯片仍是瓶頸，接收終端開發(fā)嚴重滯后。DAB/T-DMB接收機的價格和功耗取決于核心芯片的開發(fā)，西安西芯微電子公司在優(yōu)化DAB/T-DMB基帶芯片、集成度、功耗等關鍵指標方面取得了突破性的進展，并用0.18微米CMOS工藝成功地進行了芯片的流片，使DAB基帶芯片面積和功耗大大降低，從而解決了DAB/T-DMB接收終端開發(fā)的瓶頸問題。西芯微電子公司的基帶芯片已經開始量產，用此芯片已成功開發(fā)DAB數字音頻廣播接收機樣機和通過USB口進電腦的T-DMB數字電視接收機樣機，均可以現場接收北京臺和廣東臺的數字音頻廣播/電視節(jié)目。

DAB/T-DMB基帶芯片ID200

ISIS-DAB-ID200是一款面積小、功耗低、可用于移動和便攜設備的DAB解碼器(DAB基帶解碼器和MPEG L2音頻解碼器)芯片。該芯片可以對DAB傳輸幀進行1.5Mbps全速解碼，包括數字混頻、同步/跟蹤和解調?；鶐Ы獯a器可同時對傳輸幀內的兩路音頻、數據或視頻節(jié)目進行解碼。解碼后的音頻節(jié)目可以通過片內MPEG L2音頻解碼器播放，而數據/視頻節(jié)目可以通過片外CPU進一步處理和顯示。芯片上集成了1Mb SRAM。

DAB基帶解碼的功能可以概括為：系統(tǒng)首先將模擬的DAB中頻信號(中心頻率可在2.048MHz或38.912MHz上)通過ADC轉換成數字中頻信號；再利用數字的方法進行IQ分量的分離和濾波，從而得到復數形式的OFDM時域信號；接下來利用FFT得到各個副載波的樣點并完成頻率解交織；然后利用FFT計算的結果進行DQPSK解調并完成時間解交織；最后用Viterbi解碼器進行信道解碼，從而恢復出DAB源數據。

分時工作控制是DAB解碼器的一項重要性能，它能使DAB接收機的功耗大大降低。DAB編碼器采用了在時域上對多套節(jié)目的復用，原則上DAB接收機可以只對用戶選擇的節(jié)目進行解碼，而對不選擇的節(jié)目臨時“關機”，從而可使接收機的功耗降到只有全功耗的三分之一以下。雖然從原則上可以分時工作，但是迄今沒有一款DAB解碼芯片實現分時解碼，更沒有芯片可以對RF調諧模塊進行分時控制。ID200是目前世界上唯一一顆做到分時工作控制的基帶芯片，不僅自身功耗降低(在解碼128kbps DAB節(jié)目時為26mW、解碼512kbps DAB節(jié)目時為30mW)，而且通過對RF調諧模塊功耗控制，使RF調諧模塊的功耗降低60%而低于60mW。圖1為芯片的總體結構框圖。

圖1：ID200總體結構框圖

DAB/T-DMB接收機方案

1. DAB接收

用于DAB接收只需要ID200芯片+RF芯片，以及ADC(此ADC今后可以集成到基帶芯片或RF芯片上)和DAC(驅動耳機)，還需要一個MCU芯片，實現快速信息通道(FIC)信號的解碼，并相應地控制ID200和RF芯片。接收機生產廠商亦通過此MCU芯片實現獨特的界面設計及功能擴充。除了全速解碼外，基帶解碼不需要外加SRAM。

圖2為一款DAB接收機方案，該方案已開發(fā)成功DAB數字音頻廣播接收機樣機，可以現場接收北京臺、廣東臺(3波段)和中國衛(wèi)星通信集團公司(L波段)的數字音頻廣播節(jié)目(mode1、2、4[MS1])。也在英國反復進行了DAB接收的調試和測試，包括在高速公路上和倫敦市內的測試。

圖2： 采用ID200的DAB接收機方案

該DAB接收機樣機技術指標如下：

1. 支持數字廣播標準DAB ETSI 300 401，我國DAB國家標準GY/T214.20062；

2. MPEG L2音頻解碼器；

3. 音源解碼采樣頻率為48kHz或24kHz；

4. 聲道模式為單通道、雙通道、立體聲及聯合立體聲；比特率為32~384kbps不等的多種形式的DAB音頻數據流；

5. 384~800kbps視頻/數據解碼速率；

6. 最大解碼速率1.5Mbps；

7. 可實現L波段和3波段的接收；

8. 可實現mode1、2、4的接收；

9. 可在汽車高速移動接收。

在此DAB接收樣機的基礎上，接收機生產廠商可以開發(fā)其它的多媒體功能，與MP3和PDA等數字產品結合，設計出新穎和有吸引力的DAB接收機。

2. T-DMB接收

T-DMB接收與DAB接收在信道編碼方面基本相同，只是增加了外編碼(Reed Solomn編碼)。信源編碼則完全不同。

ID200用于T-DMB接收，芯片上所有信道解碼的功能仍可使用，但要增加Reed Solomn解碼功能，還需要有信源解碼功能。依據于T-DMB接收終端的不同形態(tài)，可以有下列的解決方案。

方案一 基于PC和筆記本電腦。通過USB接口將基帶解碼數據送入PC和筆記本電腦，在Windows操作系統(tǒng)下運行RS軟件，再通過音視頻解碼器播放數字電視節(jié)目。

已開發(fā)成功通過USB口進電腦的T-DMB數字電視接收機樣機，可以現場接收北京臺(3波段)和中國衛(wèi)星通信集團公司(L波段)的數字音頻廣播節(jié)目(mode1、2、4)?，F場試驗表明，在北京四環(huán)和五環(huán)路上高速行駛仍可穩(wěn)定地接收到數字電視節(jié)目。該方案只需要ID200芯片+RF芯片以及ADC，還需要一個MCU芯片來控制ID200和RF芯片，并將從ID200解出的T-DMB數據通過USB接口送給PC。圖3為該方案的硬件框圖。

圖3：采用ID200的DMB接收機方案硬件框圖

圖4為該方案的硬件PCB照片。

圖4：DMB接收機方案硬件PCB

方案二 基于高檔PDA或其它有操作系統(tǒng)并有音視頻解碼器的便攜設備。T-DMB模塊置于PDA內或外置(USB連接)，操作系統(tǒng)下運行RS軟件和音視頻解碼器。此方案與方案a大同小異，但可以做到脫機，可以歸入便攜設備類。由于ID200做到分時工作控制，因此可以實現低功耗。

方案三 基于手機或其它有操作系統(tǒng)但沒有音視頻解碼器的便攜設備。如果手機已有音視頻解碼器，即流媒體處理芯片，那么實現T-DMB數字電視手機就比較容易了，只需要ID200芯片+RF芯片，以及ADC，可以放置在手機PCB上。用該方案具有成本低和功耗低的優(yōu)勢，附加成本可以控制在10美元以下，缺點是要在手機CPU上運行RS軟件。該公司將提供RS程序和硬軟件支持。

如果手機沒有音視頻解碼器，仍可將T-DMB模塊置于手機內，在操作系統(tǒng)下運行RS軟件和音視頻解碼器實現音視頻解碼。該公司可以提供自編的音視頻解碼軟件，但要求硬件有相應的存儲和運算能力。