基于ID200的DAB/T-DMB接收机设计

DAB是一个全新的数字化广播体系，是继调幅、调频广播之后的第三代广播，是广播领域中的一场革命，是信息高速公路的一个重要组成部分，DAB及其多媒体应用T-DMB必将对全球的广播事业和电子产业产生巨大的影响。DAB/T-DMB是2008年数字奥运唯一可能实现的移动数字广播和移动数字电视的技术。 DAB数字广播在中国已经历了近十年的发展。且中国刚刚颁布了DAB国家标准(GY/T214.2006)，于2006年6月正式实施。北京、上海、广东等地已经开播了DAB/T-DMB节目，天津、西安等地也将开通。中国卫星通信集团公司在其DAB卫星网络基础上，将在全国大中城市逐步增加L波段地面覆盖。可以预见，2008年奥运前将实现全国城市和公路沿线的地面覆盖和全国的卫星覆盖，形成中央到地方在L波段和3波段数套节目频道的格局。中国将具有世界上最大的DAB/T-DMB覆盖，以及最大的DAB/T-DMB终端市场，形成新的IT产品大类，市场容量将达数千亿元。 DAB/T-DMB在许多国家和地区都已开播，但要快速发展则必须解决影响DAB/T-DMB普及的最关键因素：接收机价格和功耗两大问题。就全球而言，DAB/T-DMB核心芯片仍是瓶颈，接收终端开发严重滞后。DAB/T-DMB接收机的价格和功耗取决于核心芯片的开发，西安西芯微电子公司在优化DAB/T-DMB基带芯片、集成度、功耗等关键指标方面取得了突破性的进展，并用0.18微米CMOS工艺成功地进行了芯片的流片，使DAB基带芯片面积和功耗大大降低，从而解决了DAB/T-DMB接收终端开发的瓶颈问题。西芯微电子公司的基带芯片已经开始量产，用此芯片已成功开发DAB数字音频广播接收机样机和通过USB口进电脑的T-DMB数字电视接收机样机，均可以现场接收北京台和广东台的数字音频广播/电视节目。 DAB/T-DMB基带芯片ID200 ISIS-DAB-ID200是一款面积小、功耗低、可用于移动和便携设备的DAB解码器(DAB基带解码器和MPEG L2音频解码器)芯片。该芯片可以对DAB传输帧进行1.5Mbps全速解码，包括数字混频、同步/跟踪和解调。基带解码器可同时对传输帧内的两路音频、数据或视频节目进行解码。解码后的音频节目可以通过片内MPEG L2音频解码器播放，而数据/视频节目可以通过片外CPU进一步处理和显示。芯片上集成了1Mb SRAM。 DAB基带解码的功能可以概括为：系统首先将模拟的DAB中频信号(中心频率可在2.048MHz或38.912MHz上)通过ADC转换成数字中频信号；再利用数字的方法进行IQ分量的分离和滤波，从而得到复数形式的OFDM时域信号；接下来利用FFT得到各个副载波的样点并完成频率解交织；然后利用FFT计算的结果进行DQPSK解调并完成时间解交织；最后用Viterbi解码器进行信道解码，从而恢复出DAB源数据。 分时工作控制是DAB解码器的一项重要性能，它能使DAB接收机的功耗大大降低。DAB编码器采用了在时域上对多套节目的复用，原则上DAB接收机可以只对用户选择的节目进行解码，而对不选择的节目临时“关机”，从而可使接收机的功耗降到只有全功耗的三分之一以下。虽然从原则上可以分时工作，但是迄今没有一款DAB解码芯片实现分时解码，更没有芯片可以对RF调谐模块进行分时控制。ID200是目前世界上唯一一颗做到分时工作控制的基带芯片，不仅自身功耗降低(在解码128kbps DAB节目时为26mW、解码512kbps DAB节目时为30mW)，而且通过对RF调谐模块功耗控制，使RF调谐模块的功耗降低60%而低于60mW。图1为芯片的总体结构框图。 [i] 图1：ID200总体结构框图 [/i] DAB/T-DMB接收机方案 1. DAB接收 用于DAB接收只需要ID200芯片+RF芯片，以及ADC(此ADC今后可以集成到基带芯片或RF芯片上)和DAC(驱动耳机)，还需要一个MCU芯片，实现快速信息通道(FIC)信号的解码，并相应地控制ID200和RF芯片。接收机生产厂商亦通过此MCU芯片实现独特的界面设计及功能扩充。除了全速解码外，基带解码不需要外加SRAM。 图2为一款DAB接收机方案，该方案已开发成功DAB数字音频广播接收机样机，可以现场接收北京台、广东台(3波段)和中国卫星通信集团公司(L波段)的数字音频广播节目(mode1、2、4[MS1])。也在英国反复进行了DAB接收的调试和测试，包括在高速公路上和伦敦市内的测试。 [i] 图2： 采用ID200的DAB接收机方案 [/i] 该DAB接收机样机技术指标如下： 1. 支持数字广播标准DAB ETSI 300 401，我国DAB国家标准GY/T214.20062； 2. MPEG L2音频解码器； 3. 音源解码采样频率为48kHz或24kHz； 4. 声道模式为单通道、双通道、立体声及联合立体声；比特率为32"384kbps不等的多种形式的DAB音频数据流； 5. 384"800kbps视频/数据解码速率； 6. 最大解码速率1.5Mbps； 7. 可实现L波段和3波段的接收； 8. 可实现mode1、2、4的接收； 9. 可在汽车高速移动接收。 在此DAB接收样机的基础上，接收机生产厂商可以开发其它的多媒体功能，与MP3和PDA等数字产品结合，设计出新颖和有吸引力的DAB接收机。 2. T-DMB接收 T-DMB接收与DAB接收在信道编码方面基本相同，只是增加了外编码(Reed Solomn编码)。信源编码则完全不同。 ID200用于T-DMB接收，芯片上所有信道解码的功能仍可使用，但要增加Reed Solomn解码功能，还需要有信源解码功能。依据于T-DMB接收终端的不同形态，可以有下列的解决方案。 方案一 基于PC和笔记本电脑。通过USB接口将基带解码数据送入PC和笔记本电脑，在Windows操作系统下运行RS软件，再通过音视频解码器播放数字电视节目。 已开发成功通过USB口进电脑的T-DMB数字电视接收机样机，可以现场接收北京台(3波段)和中国卫星通信集团公司(L波段)的数字音频广播节目(mode1、2、4)。现场试验表明，在北京四环和五环路上高速行驶仍可稳定地接收到数字电视节目。该方案只需要ID200芯片+RF芯片以及ADC，还需要一个MCU芯片来控制ID200和RF芯片，并将从ID200解出的T-DMB数据通过USB接口送给PC。图3为该方案的硬件框图。 [i] 图3：采用ID200的DMB接收机方案硬件框图 [/i] 图4为该方案的硬件PCB照片。 [i] 图4：DMB接收机方案硬件PCB [/i] 用通常的双面板制作，尺寸为3%26;#215;8mm2。如采用小型化加工技术，可以做成一半或更小。接收界面和视频显示在PC屏幕上实现，此方案成本很低，使用方便，但缺点是不能脱机。 方案二 基于高档PDA或其它有操作系统并有音视频解码器的便携设备。T-DMB模块置于PDA内或外置(USB连接)，操作系统下运行RS软件和音视频解码器。此方案与方案a大同小异，但可以做到脱机，可以归入便携设备类。由于ID200做到分时工作控制，因此可以实现低功耗。 方案三 基于手机或其它有操作系统但没有音视频解码器的便携设备。如果手机已有音视频解码器，即流媒体处理芯片，那么实现T-DMB数字电视手机就比较容易了，只需要ID200芯片+RF芯片，以及ADC，可以放置在手机PCB上。用该方案具有成本低和功耗低的优势，附加成本可以控制在10美元以下，缺点是要在手机CPU上运行RS软件。该公司将提供RS程序和硬软件支持。 如果手机没有音视频解码器，仍可将T-DMB模块置于手机内，在操作系统下运行RS软件和音视频解码器实现音视频解码。该公司可以提供自编的音视频解码软件，但要求硬件有相应的存储和运算能力。