基于ID200的DAB/T-DMB接收機(jī)設(shè)計(jì)

    DAB是一個(gè)全新的數(shù)字化廣播體系，是繼調(diào)幅、調(diào)頻廣播之后的第三代廣播，是廣播領(lǐng)域中的一場革命，是信息高速公路的一個(gè)重要組成部分，DAB及其多媒體應(yīng)用T-DMB必將對全球的廣播事業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。DAB/T-DMB是2008年數(shù)字奧運(yùn)唯一可能實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)數(shù)字廣播和移動(dòng)數(shù)字電視的技術(shù)。

    DAB數(shù)字廣播在中國已經(jīng)歷了近十年的發(fā)展。且中國剛剛頒布了DAB國家標(biāo)準(zhǔn)(GY/T214.2006)，于2006年6月正式實(shí)施。北京、上海、廣東等地已經(jīng)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(tuán)公司在其DAB衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，將在全國大中城市逐步增加L波段地面覆蓋。可以預(yù)見，2008年奧運(yùn)前將實(shí)現(xiàn)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(shù)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(chǎn)品大類，市場容量將達(dá)數(shù)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(guān)鍵因素：接收機(jī)價(jià)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(yán)重滯后。DAB/T-DMB接收機(jī)的價(jià)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(guān)鍵指標(biāo)方面取得了突破性的進(jìn)展，并用0.18微米CMOS工藝成功地進(jìn)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(jīng)開始量產(chǎn)，用此芯片已成功開發(fā)DAB數(shù)字音頻廣播接收機(jī)樣機(jī)和通過USB口進(jìn)電腦的T-DMB數(shù)字電視接收機(jī)樣機(jī)，均可以現(xiàn)場接收北京臺和廣東臺的數(shù)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(dòng)和便攜設(shè)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(jìn)行1.5Mbps全速解碼，包括數(shù)字混頻、同步/跟蹤和解調(diào)?；鶐Ы獯a器可同時(shí)對傳輸幀內(nèi)的兩路音頻、數(shù)據(jù)或視頻節(jié)目進(jìn)行解碼。解碼后的音頻節(jié)目可以通過片內(nèi)MPEG L2音頻解碼器播放，而數(shù)據(jù)/視頻節(jié)目可以通過片外CPU進(jìn)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(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號；再利用數(shù)字的方法進(jìn)行IQ分量的分離和濾波，從而得到復(fù)數(shù)形式的OFDM時(shí)域信號；接下來利用FFT得到各個(gè)副載波的樣點(diǎn)并完成頻率解交織；然后利用FFT計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行DQPSK解調(diào)并完成時(shí)間解交織；最后用Viterbi解碼器進(jìn)行信道解碼，從而恢復(fù)出DAB源數(shù)據(jù)。

    分時(shí)工作控制是DAB解碼器的一項(xiàng)重要性能，它能使DAB接收機(jī)的功耗大大降低。DAB編碼器采用了在時(shí)域上對多套節(jié)目的復(fù)用，原則上DAB接收機(jī)可以只對用戶選擇的節(jié)目進(jìn)行解碼，而對不選擇的節(jié)目臨時(shí)“關(guān)機(jī)”，從而可使接收機(jī)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(shí)工作，但是迄今沒有一款DAB解碼芯片實(shí)現(xiàn)分時(shí)解碼，更沒有芯片可以對RF調(diào)諧模塊進(jìn)行分時(shí)控制。ID200是目前世界上唯一一顆做到分時(shí)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(shí)為26mW、解碼512kbps DAB節(jié)目時(shí)為30mW)，而且通過對RF調(diào)諧模塊功耗控制，使RF調(diào)諧模塊的功耗降低60%而低于60mW。圖1為芯片的總體結(jié)構(gòu)框圖。

DAB/T-DMB接收機(jī)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(qū)動(dòng)耳機(jī))，還需要一個(gè)MCU芯片，實(shí)現(xiàn)快速信息通道(FIC)信號的解碼，并相應(yīng)地控制ID200和RF芯片。接收機(jī)生產(chǎn)廠商亦通過此MCU芯片實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的界面設(shè)計(jì)及功能擴(kuò)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(jī)方案，該方案已開發(fā)成功DAB數(shù)字音頻廣播接收機(jī)樣機(jī)，可以現(xiàn)場接收北京臺、廣東臺(3波段)和中國衛(wèi)星通信集團(tuán)公司(L波段)的數(shù)字音頻廣播節(jié)目(mode1、2、4[MS1])。也在英國反復(fù)進(jìn)行了DAB接收的調(diào)試和測試，包括在高速公路上和倫敦市內(nèi)的測試。

    該DAB接收機(jī)樣機(jī)技術(shù)指標(biāo)如下：

    1. 支持?jǐn)?shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)DAB ETSI 300 401，我國DAB國家標(biāo)準(zhǔn)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(lián)合立體聲；比特率為32~384kbps不等的多種形式的DAB音頻數(shù)據(jù)流；

    5. 384~800kbps視頻/數(shù)據(jù)解碼速率；

    6. 最大解碼速率1.5Mbps；

    7. 可實(shí)現(xiàn)L波段和3波段的接收；

    8. 可實(shí)現(xiàn)mode1、2、4的接收；

    9. 可在汽車高速移動(dòng)接收。

    在此DAB接收樣機(jī)的基礎(chǔ)上，接收機(jī)生產(chǎn)廠商可以開發(fā)其它的多媒體功能，與MP3和PDA等數(shù)字產(chǎn)品結(jié)合，設(shè)計(jì)出新穎和有吸引力的DAB接收機(jī)。

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(jù)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(shù)據(jù)送入PC和筆記本電腦，在Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行RS軟件，再通過音視頻解碼器播放數(shù)字電視節(jié)目。

    已開發(fā)成功通過USB口進(jìn)電腦的T-DMB數(shù)字電視接收機(jī)樣機(jī)，可以現(xiàn)場接收北京臺(3波段)和中國衛(wèi)星通信集團(tuán)公司(L波段)的數(shù)字音頻廣播節(jié)目(mode1、2、4)?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，在北京四環(huán)和五環(huán)路上高速行駛?cè)钥煞€(wěn)定地接收到數(shù)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(gè)MCU芯片來控制ID200和RF芯片，并將從ID200解出的T-DMB數(shù)據(jù)通過USB接口送給PC。圖3為該方案的硬件框圖。

    圖4為該方案的硬件PCB照片。

    用通常的雙面板制作，尺寸為3×8mm²。如采用小型化加工技術(shù)，可以做成一半或更小。接收界面和視頻顯示在PC屏幕上實(shí)現(xiàn)，此方案成本很低，使用方便，但缺點(diǎn)是不能脫機(jī)。

    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(shè)備。T-DMB模塊置于PDA內(nèi)或外置(USB連接)，操作系統(tǒng)下運(yùn)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(jī)，可以歸入便攜設(shè)備類。由于ID200做到分時(shí)工作控制，因此可以實(shí)現(xiàn)低功耗。

    方案三 基于手機(jī)或其它有操作系統(tǒng)但沒有音視頻解碼器的便攜設(shè)備。如果手機(jī)已有音視頻解碼器，即流媒體處理芯片，那么實(shí)現(xiàn)T-DMB數(shù)字電視手機(jī)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(jī)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(diǎn)是要在手機(jī)CPU上運(yùn)行RS軟件。該公司將提供RS程序和硬軟件支持。

    如果手機(jī)沒有音視頻解碼器，仍可將T-DMB模塊置于手機(jī)內(nèi)，在操作系統(tǒng)下運(yùn)行RS軟件和音視頻解碼器實(shí)現(xiàn)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(yīng)的存儲和運(yùn)算能力。