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手持產(chǎn)品上實現(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 收藏

  簡介

本文引用地址:http://m.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-地面標準)。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)目的傳輸標準(數(shù)字視頻廣播-手持)。與DVB-T相比,終端具有更低的功耗,移動接收和抗干擾性能更為優(yōu)越。

  標準是建立在DVB和DVB-T兩個標準之上的標準。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)器負責(zé)信道的解調(diào)、解碼,DVB-H終端負責(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)鏈路層采用時是其一個亮點,它用于降低手持終端的平均功耗,便于進行平穩(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,同時也能增強抗脈沖干擾的能力。

  時,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,實現(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,接收機可以對接收到的突發(fā)數(shù)據(jù)首先進行緩沖,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,時的應(yīng)用還有利于不同網(wǎng)絡(luò)間實現(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行監(jiān)視,掃描其他頻率信號、測試信號強度,這樣一來當(dāng)用戶進入新的網(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,達到不同網(wǎng)絡(luò)間平穩(wěn)的數(shù)據(jù)交換。

  DVB-H標準在數(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。

  實驗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,如果校驗開銷提高到25%,則MPE-FEC能夠使手持終端達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)上進行補充。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間隔,能夠建造中型單頻網(wǎng),更好地進行網(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。2K和4K模式進行深度符號交織,可以進一步提高在移動環(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。的MC44CD02覆蓋470-862MHz,采用直接轉(zhuǎn)換、零中頻方案實現(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標準實施的“經(jīng)過驗證的性能”指導(dǎo)原則。與其他的接收模塊相比:+DiBcom的接收模塊是得到認證的硅片,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標準,適合與便攜產(chǎn)品要求體積小的特點。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標準,并具有IQ增益和相位補償?shù)鹊?。在不增加掃描時間的前提下,DiB7000-H可以達到±350KHz的頻率補償。在DiB7000-H在中,RF信號和基帶的放大器采用數(shù)字式的補償方式確??刂频木€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。

  完整的DVB-H接收端系統(tǒng)框架圖如圖3所示,有關(guān)電路介紹從略?!?/p>

  參考文獻:

  1.  胡國榮. 數(shù)字視頻壓縮及其標準[M]. 北京:北京廣播學(xué)院出版社, 1999.

  2.  劉達  龔建榮  數(shù)字電視技術(shù)   北京:電子工業(yè)出版社



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