便攜式設備的移動(dòng)電視功能實(shí)現

自1930年代晚期電視廣播開(kāi)始商業(yè)運轉以來(lái)，電視廣播已經(jīng)成為人類(lèi)家庭的生活重心之一。根據統計，每人每天平均收看電視節目的時(shí)間約3-4小時(shí)。除了娛樂(lè )功能之外，電視節目也是教育、知識、新聞及信息的重要來(lái)源。盡管計算機與寬帶網(wǎng)絡(luò )逐漸普及，但對大多數人而言，電視廣播的普及性與便利性，依然有其不可撼動(dòng)的地位?？萍歼M(jìn)步引領(lǐng)電視廣播相關(guān)技術(shù)不斷的突破，廣播信號由模擬走向數字；輕薄短小的精密電子，讓用戶(hù)能隨時(shí)收看電視也不再是遙遠的夢(mèng)想。本文以聯(lián)陽(yáng)科技(ITE)AT9050系列芯片為例，討論如何具體在手機、個(gè)人導航儀(PND)或便攜式媒體播放器(PMP)上實(shí)現 DVB-T 數字電視接收功能。

什么是模擬電視與數字電視?

電視節目廣播依傳送媒介主要有三種：衛星電視(Satellite)、有線(xiàn)電視(Cable)與無(wú)線(xiàn)電視(Terrestrial)。 無(wú)線(xiàn)電視(Terrestrial)在支持移動(dòng)接收的可行性與成本效益最高，因此在下文將主要討論無(wú)線(xiàn)電視。

傳統的模擬電視系統請參考圖1。攝影機取得的原始畫(huà)像經(jīng)轉換(光學(xué)影像->RGB->YUV->Composite)后，通過(guò)電視發(fā)射塔，對大眾廣播。用戶(hù)由天線(xiàn)收取無(wú)線(xiàn)信號，由電視上呈現原始畫(huà)像。此外，模擬電視依其影音格式與調變方式有NTSC、PAL與SECAM三種主要制式。

相對于模擬電視，數字電視系統的視頻數據會(huì )先經(jīng)過(guò)A/D數字化，再由解碼器壓縮為MPEG-2或H.264碼流。音頻信號也有類(lèi)似的處理，不再贅述。因為數字電視頻道可同時(shí)傳送多個(gè)影音節目，由一多任務(wù)器(Multiplex)復合多路節目成一個(gè)Transport Stream，再經(jīng)Channel Coding與調變后發(fā)送出去。在接收端的電視要具備解調數字電視電波與MPEG碼流譯碼能力，方能將數字節目呈現在電視屏幕上。傳統的模擬電視機可藉由機頂盒(Set Top Box)來(lái)收看數字電視。

目前，全世界的地面無(wú)線(xiàn)數字電視系統有四種不同規范，分別是DVB-T(歐盟主導)、ATSC(美國主導)、ISDB-T(日本主導)、D-TMB(中國主導)。在這四種規范里，目前以DVB-T在全世界范圍的采用率最高。相關(guān)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規模也最被看好。請參考圖3。

由表1可得知，數字電視擁有壓倒性的優(yōu)勢。雖然除歐美日及少數先進(jìn)國家外，多數國家或因經(jīng)濟或因政治原因，數字化過(guò)程步履蹣跚，但是關(guān)閉模擬電視改為播放數字電視已是全世界不可避免的潮流。

移動(dòng)電視設計面臨的關(guān)鍵問(wèn)題

在移動(dòng)設備(如手機、個(gè)人導航儀(PND)或便攜式媒體播放器(PMP))上實(shí)現電視功能，主要面臨以下幾個(gè)關(guān)鍵的設計挑戰和問(wèn)題。

1．功耗與散熱

移動(dòng)設備(車(chē)輛除外)大都以電池供電，低功耗設計得以成功的關(guān)鍵之一是延長(cháng)電池的續航能力。典型的產(chǎn)品應能以電池供電持續收看電視3~6小時(shí)以上。散熱與功耗是一體兩面的問(wèn)題，高功耗產(chǎn)生的熱量會(huì )導致輕薄短小的移動(dòng)設備的散熱機制更加復雜，成本也難以掌控。一般來(lái)說(shuō)，TV模塊部份的功耗應控制在400mW以下。

2．移動(dòng)接收

所謂移動(dòng)接收是指用戶(hù)在交通工具上收看電視。一般希望在高速公路上行車(chē)(至少時(shí)速100公里以上)依然能順暢接收為原則。在無(wú)線(xiàn)接收時(shí)，當接收端與發(fā)射端之間有相對的移動(dòng)時(shí)，會(huì )有多普勒效應(Doppler effect)，導致接收頻率的偏移，因此接收設備必須能補償多普勒效應效應造成的差異值。(當相對速度為120kM/小時(shí)時(shí)，接收頻率為666MHz時(shí)，多普勒效應效應頻偏約為266kHz。)

以DVB-T為例，如果信號采用16QAM編碼(如臺灣和德國)，具備良好移動(dòng)接收能力的解調芯片應能以單天線(xiàn)支持到時(shí)速120公里以上。如果信號采用64QAM編碼(如法國和意大利)，則須以雙天線(xiàn)(Diversity)設計方能接收良好

3．接收死角

在大多數國家，數字電視還處于開(kāi)播初期，甚至只是先期試播，因此信號覆蓋率未臻完備。因此，提升接收靈敏度以克服接收死角，是無(wú)線(xiàn)電視設計上的重要話(huà)題，特別針對移動(dòng)市場(chǎng)而言。移動(dòng)設備只配置了小型天線(xiàn)，而用戶(hù)卻可能身處惡劣接收環(huán)境中(比如一樓或者地下室)，因此設備必須有良好的接收靈敏度，擴大設備區域可用率，才能吸引更多用戶(hù)。

對目前調諧器技術(shù)而言，以DVB-T信號64QAM,CR:7/8，GI:1/32 為例，大致都可支持到-80dBm以上，加上LNA甚至可到-82dBm~-83dBm。

隨著(zhù)模擬電視關(guān)閉，數字電視塔可望以更高功率廣播，加上更多轉播臺的建設，相信未來(lái)接收死角的問(wèn)題將不復存在。

4．處理器的能力

數字電視信號解調后為MPEG-2或H.264傳輸流。一般的移動(dòng)設備處理器，除少數自帶硬解功能外，都無(wú)法以軟解方式完整地解開(kāi)標清的節目?jì)热?D1:分辨率720x576，每秒25幀)。有些處理器的軟解方案雖號稱(chēng)可播放D1，卻是以犧牲分辨率或丟幀來(lái)實(shí)現的。當屏幕較大或節目碼率較高時(shí)，往往可明顯看出畫(huà)面質(zhì)量與流暢度大打折扣。

對支持歐洲DVB-T TV解碼的設備而言，節目?jì)热莶捎肕PEG-2壓縮、分辨率720x576、每秒 25 幀，則處理傳輸流碼率要能達到7Mbps以上。

5．電視模塊尺寸

便攜式設備講究輕薄短小，如果支持電視功能的相關(guān)芯片的集成度不夠高，或者芯片尺寸太大，那么要在有限空間內增加電視功能將非常困難。理想上，電視模塊部份的占板面積最好低于20x25平方毫米。

了解以上潛在設計挑戰和關(guān)鍵問(wèn)題后，在挑選解決方案時(shí)便能客觀(guān)地評估方案的可行性。