便携式设备的移动电视功能实现

2010年01月06日 11:01    贾延安
关键词: 便携式 , 功能 , 设备 , 移动电视
自1930年代晚期电视广播开始商业运转以来,电视广播已经成为人类家庭的生活重心之一。根据统计,每人每天平均收看电视节目的时间约3-4小时。除了娱乐功能之外,电视节目也是教育、知识、新闻及信息的重要来源。尽管计算机与宽带网络逐渐普及,但对大多数人而言,电视广播的普及性与便利性,依然有其不可撼动的地位。科技进步引领电视广播相关技术不断的突破,广播信号由模拟走向数字;轻薄短小的精密电子,让用户能随时收看电视也不再是遥远的梦想。本文以联阳科技(ITE)AT9050系列芯片为例,讨论如何具体在手机、个人导航仪(PND)或便携式媒体播放器(PMP)上实现 DVB-T 数字电视接收功能。

什么是模拟电视与数字电视?

电视节目广播依传送媒介主要有三种:卫星电视(Satellite)、有线电视(Cable)与无线电视(Terrestrial)。 无线电视(Terrestrial)在支持移动接收的可行性与成本效益最高,因此在下文将主要讨论无线电视。

传统的模拟电视系统请参考图1。摄影机取得的原始画像经转换(光学影像->RGB->YUV->Composite)后,通过电视发射塔,对大众广播。用户由天线收取无线信号,由电视上呈现原始画像。此外,模拟电视依其影音格式与调变方式有NTSC、PAL与SECAM三种主要制式。

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相对于模拟电视,数字电视系统的视频数据会先经过A/D数字化,再由解码器压缩为MPEG-2或H.264码流。音频信号也有类似的处理,不再赘述。因为数字电视频道可同时传送多个影音节目,由一多任务器(Multiplex)复合多路节目成一个Transport Stream,再经Channel Coding与调变后发送出去。在接收端的电视要具备解调数字电视电波与MPEG码流译码能力,方能将数字节目呈现在电视屏幕上。传统的模拟电视机可藉由机顶盒(Set Top Box)来收看数字电视。

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目前,全世界的地面无线数字电视系统有四种不同规范,分别是DVB-T(欧盟主导)、ATSC(美国主导)、ISDB-T(日本主导)、D-TMB(中国主导)。在这四种规范里,目前以DVB-T在全世界范围的采用率最高。相关产业的市场规模也最被看好。请参考图3。

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由表1可得知,数字电视拥有压倒性的优势。虽然除欧美日及少数先进国家外,多数国家或因经济或因政治原因,数字化过程步履蹒跚,但是关闭模拟电视改为播放数字电视已是全世界不可避免的潮流。

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移动电视设计面临的关键问题

在移动设备(如手机、个人导航仪(PND)或便携式媒体播放器(PMP))上实现电视功能,主要面临以下几个关键的设计挑战和问题。

1.功耗与散热

移动设备(车辆除外)大都以电池供电,低功耗设计得以成功的关键之一是延长电池的续航能力。典型的产品应能以电池供电持续收看电视3~6小时以上。散热与功耗是一体两面的问题,高功耗产生的热量会导致轻薄短小的移动设备的散热机制更加复杂,成本也难以掌控。一般来说,TV模块部份的功耗应控制在400mW以下。

2.移动接收

所谓移动接收是指用户在交通工具上收看电视。一般希望在高速公路上行车(至少时速100公里以上)依然能顺畅接收为原则。在无线接收时,当接收端与发射端之间有相对的移动时,会有多普勒效应(Doppler effect),导致接收频率的偏移,因此接收设备必须能补偿多普勒效应效应造成的差异值。(当相对速度为120kM/小时时,接收频率为666MHz 时,多普勒效应效应频偏约为266kHz。)

以DVB-T为例,如果信号采用16QAM编码(如台湾和德国),具备良好移动接收能力的解调芯片应能以单天线支持到时速120公里以上。如果信号采用64QAM编码(如法国和意大利),则须以双天线(Diversity)设计方能接收良好

3.接收死角

在大多数国家,数字电视还处于开播初期,甚至只是先期试播,因此信号覆盖率未臻完备。因此,提升接收灵敏度以克服接收死角,是无线电视设计上的重要话题,特别针对移动市场而言。移动设备只配置了小型天线,而用户却可能身处恶劣接收环境中(比如一楼或者地下室),因此设备必须有良好的接收灵敏度,扩大设备区域可用率,才能吸引更多用户。

对目前调谐器技术而言,以DVB-T信号64QAM,CR:7/8,GI:1/32 为例,大致都可支持到-80dBm以上,加上LNA甚至可到-82dBm~-83dBm。

随着模拟电视关闭,数字电视塔可望以更高功率广播,加上更多转播台的建设,相信未来接收死角的问题将不复存在。

4.处理器的能力

数字电视信号解调后为MPEG-2或H.264传输流。一般的移动设备处理器,除少数自带硬解功能外,都无法以软解方式完整地解开标清的节目内容(D1:分辨率720x576,每秒25帧)。有些处理器的软解方案虽号称可播放D1,却是以牺牲分辨率或丢帧来实现的。当屏幕较大或节目码率较高时,往往可明显看出画面质量与流畅度大打折扣。

对支持欧洲DVB-T TV解码的设备而言,节目内容采用MPEG-2压缩、分辨率720x576、每秒 25 帧,则处理传输流码率要能达到7Mbps以上。

5.电视模块尺寸

便携式设备讲究轻薄短小,如果支持电视功能的相关芯片的集成度不够高,或者芯片尺寸太大,那么要在有限空间内增加电视功能将非常困难。理想上,电视模块部份的占板面积最好低于20x25平方毫米。

了解以上潜在设计挑战和关键问题后,在挑选解决方案时便能客观地评估方案的可行性。

作者:联阳半导体(ITE) 王建发
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