ISDB-T巴西數字電視方案

摘要：本方案采用的是Mstar最新的MSD1309平臺，是209平臺的下一代產品，是一款高集成度，高性能的數模一體機單芯片解決方案，在此平臺上研發的ISDB-T巴西數字電視方案集中了中高端平臺電視的大部分功能，在硬件外圍接口電路及電源管理電路上，均采用公司標準化模塊電路，降低硬件開發難度。

關鍵詞：MSTAR；ISDB-T；數字電視

DOh 10.3969/J.issn.100S-5517.2011.06.011

數字電視已在全世界許多國家逐步發展普及，拉美大國巴西也于2007年12月開播了采用日本地面數字電視傳播標準ISDB-T(地面綜合數碼服務廣播)的數字電視節目，并計劃于2013年普及至全國。ISDB-T傳輸標準是針對傳輸媒體為地面開路廣播的數字電視標準，是由日本在歐洲DVB-T和美國ATSC之后提出的。ISDB-T標準采用OFDM信號傳輸方式，6MHz帶寬。

不同于DVB-T的是ISDB-T標準將整個6MHz帶寬分成若干個頻率段，即OFDM段，每個段除了有數據載波外，還有一些特殊符號和載波，包括SP分散導頻、CP連續導頻、TMCC(傳輸和復用配置控制)、AC1輔助信道1、AC2輔助信道2。CP、AC1、AC2和TMCC信號主要用于傳輸載波調制方案和內編碼碼率。由若干個OFDM段共同構成完整的OFDM信號。ISDB-T根據帶寬，有ISDB-T寬帶和ISDB-T窄代兩種方式，帶寬分別為5.6M和430kHz，寬帶ISDB-T有13個OFDM段組成，可以分層傳輸，最多可分為A，B，C三層。各個OFDM段可以具有不同的參數，調制方式可以是DQPSK，QPPSK，16QAM，64QAM，內編碼的碼率可以是1／2，2／3，3／4，5／6，7／8，這些參數對每個OFDM段可以獨立選擇。因此，對各類業務可以提供靈活的方案組合。可以實現單頻道HDTV高清晰度電視廣播或者多頻道SDTV標準清晰度電視廣播，可接收3個頻道。對于ISDB-T窄帶可以接收430kHz帶寬的信號，用于手機業務。6M帶寬最高可以提供最大為23.234Mb／s流量。另外在信源編碼方面，巴西選擇的是圖像為H.264，聲音為MPEG4-AAC。

硬件方案介紹

本方案采用Mstar MSD 1309主芯片，是一款高集成度、高性能的數模一體機單芯片解決方案。配合Trident(原NXP家庭娛樂部門)的硅調諧器TDA18273以及東芝的DEMO TC90S27一起，構成能滿足ISDB-T標準的數字電視處理方案。

高頻和信道部分

方案采用雙射頻輸入端子，可以接收AIP和CATV信號，輸入射頻信號通過二選一開關MASWSS0103選通一路信號送入硅調諧器TDA18273，這里射頻開關MASWSS0103采用0.5μmGaAs PHEMT工藝，具有內部75歐姆匹配阻抗，外圍電路簡單，具有較高隔離度，工作頻率范圍由5MHZ到1000MHZ，插入損耗典型值為1dB，芯片具有兩個邏輯控制電壓，通過MSD1309雙線獨立控制。

CATV電視網絡，由于地線接地不充分或者懸空，安裝拆卸、帶電操作等都會使網絡產生浪涌電流，通過CATV輸入端子串入電路中。射頻開關MASWSS0103本身采用GaAs工藝，ESD、浪涌電流和雷擊的防護也是必須要考慮的，浪涌電流的特點是頻率低、電流大，方案中我們采用電感方式最經濟簡單。ESD的防護采用BAV99，它內部由兩個二極管串聯組成，中間抽頭接信號，另外兩端接地。將BAV99安排在輸入信號和射頻開關信號耦合電容之間，并盡量靠近天線射頻信號輸入端，利用傳輸線電感也可以對輸入干擾起抑制作用。ESD器件距離天線輸入端和射頻開關電路的距離需要試驗最終確認，恰當合理的布局布線，可以滿足8KV接觸放電的要求，符合IEC 61000-4-2規定的LEVEL 4強度級別標準。

TDA18273是用于地面和有線電視信號接收，兼容DVB-T2標準，支持全球所有模擬及數字電視標準，包括模擬標準PAL、SECAM、NTSC以及數字標準DVB-T／C、DVB-T2、ATSC、ISDB-T、DMB-T。集成了無線網絡抗干擾功能，3.3V單電源電壓，高集成度，有射頻跟蹤濾波器、振蕩器、IF選擇模塊和寬帶增益控制模塊，無需SAW濾波器及平衡轉換器等外部零件。TDA18273內置可變增益LNA放大器，最高輸入電平可達119dBuV，噪聲系數進一步低至4dB，同時改善了電路對16M晶體及其諧波的抑制，提高了圖像靈敏度。鏡像抑制可達63dB，高達130dB的AGC動態范圍，0.9W的較低功耗。

TDA18273采用單變頻架構，LOWIF低中頻輸出方式，其頻率范圍3～5MHz，帶寬可在1.7MHz，6MHz，7MHz，8MHz，10MHz之間切換，對NTSc信號，低中頻信號圖像為5.4MHZ，聲音載波頻率為0.9MHZ，對ISDB-T數字電視信號，輸出中心頻率為3.25MHZ，都是6MHZ帶寬，芯片通過單獨的I²C總線控制，避免通用總線對高頻電路構成干擾。

TDA18273輸出的LOW IF低中頻信號送到東芝TC90527解碼器，TC90527是一種適用于ISDB-T標準的數字接收器，用于OFDM解調和糾錯。具有1.2v，3.3v供電電壓，支持地面數字電視廣播的所有傳輸模式和參數，也可用于地面數字廣播的解調和糾錯。含有多徑干擾消除電路，可以接收IQ基帶信號、低中頻OFDM信號，本方案采用低中頻接收方式，輸出已解調和糾錯的MPEG-2傳輸流，電路可以兼容串行或并行傳輸方式。具有外圍電路簡單，接收性能優良、功耗低的特點。

解出的TS流(傳輸流)送入主芯片MSD1309進行信源解碼。同時LOWIF低中頻信號同時送給MSD1309進行模擬電視信號解調，解調后輸出模擬電視的CVBS(復合視頻廣播信號)信號和模擬聲音信號直接在芯片內部使用。

為了實現接收模擬信號和數字信號，電路需要考慮AGC電路的切換問題。當接收數字信號時，采用開關電路選通TC90527輸出的AGC信號，當接收模擬信號時，采用開關電路選通MSD1309輸出的AGC信號，送往硅調諧器。

MSD1309核心處理模塊

核心處理電路由Mstar的MSD 1309芯片和兩片512Mbit的DDR2芯片組成：當接收模擬信號時，在MSD1309芯片中完成視頻解碼，隔行到逐行的轉換，圖像畫質增強，視頻縮放處理等，最后輸出低壓差分LVDS(低壓差分)信號送給屏顯示；當接收數字電視信號時，TDA18273輸出的TS流，通過解復用，解出音、視頻基本流，存儲在MEMORY中：視頻解碼模塊從視頻壓縮區中取出壓縮圖像數據，存儲在視頻圖像數據緩沖區中。播放模塊從視頻圖像數據緩沖區中取出視頻圖像數據，與OSD混疊，最后輸出所要求的視頻圖像給屏。

MSD1309芯片內部集成了聲音處理模塊，聲音在MSD1309芯片中完成信號制式識別、解調，最后輸出音頻信號，經功放放大后驅動揚聲器發音，方案兼容帶重低音放大輸出。

控制電路部分對整個電路的運行進行監控，接收和響應遙控、按鍵發出的信號，及時對音頻和視頻信號進行切換、調整等等，實現各種電視功能。它由MSD1309中內置的MCU微處理器以及閃存等外圍電路組成。

整機接口部分

采用4路HDMI(高清晰數字多媒體接口)輸入，其中HDM13／HDM14通過HDMI開關IT6633切換輸入信號，主板采用兩層板設計，另外方案考慮預留3D接口。合理分配電源功耗。硬件系統框圖如圖1所示。主芯片MSD1309內部方框圖如圖2。

軟件方案介紹

1 本方案CPU采用Twin-turbo8051 MCU，軟件采用分時式操作系統的設計思想，每個模塊分時占用系統資源，使得每個模塊都可以‘實時’地運行。

2 模塊之間的接口參數一般采用全局變量，相當于在內存中分配給每個模塊以固定的數據區，每個模塊在運行時無須開辟臨時數據區，方便數據交換而不影響單獨的模塊實時運行。

3 硬件一級互連采用I²C總線，包括MCU，存儲器等，其他的控制接口采用普通I／O或PWM端口。

主要功能和性能

該系統的主要功能包括，支持巴西模擬和數字電視標準。模擬：PAL／M，PAL／N，NTSC／M。數字：ISDB-T。支持BTSC，V-CHIP。支持巴西數字、模擬混合調諧器，實現全自動搜臺。

在輸入支持方面，路HDM11.3輸入，支持格式：1080i 50／60Hz，1080p 50／60Hz，720p 50／60Hz，576p，480p等；1路PC RGB輸入，支持格式：VGA，SVGA，XGA，SXGA，WXGA等；1路YPbPr／YCbCr輸入，支持格式：1080i 50／60Hz，1080p 50／60Hz，720p 50／60Hz，576i／p，480i／p等；2路CVBS輸入、1路CVBS輸出：1路數字音頻SPDIF輸出；2路USB2.0標準接口，支持外接U盤、移動硬盤等，能讀取、播放多種音視頻、圖片、文本文件等。

除此之外，其他性能包括：動態3D梳妝濾波器，3D降噪，MSTARACE-5彩色增強功能：亮度、對比度、色度、色調、清晰度等圖像控制；音量、平衡、高低音、音效等聲音控制；菜單語言包括英文、葡萄牙語、西班牙語三種：方便實用的工廠調試菜單；在線升級軟件(ISP)功能；支持EPG(EPG：電子節目菜單Electronic Program Guide)：支持PVR功能；支持FHD／60HZ／120HZ顯示屏。

實際測試情況

測試條件：MODE3，GI=I／8，64QAM，Code Rate=3／4，C／N=19dB。測試結果見表1，從實際測試情況看，硅調諧器在接收靈敏度方面與CAN調諧器相當，但在模擬鄰頻和同頻干擾抑制方面比CAN調諧器差，這與巴西現場測試的結果相符，需要進一步完善。

關鍵技術分析及實現途徑

本方案的關鍵技術之一，后端系統主芯片MSTAR的MSD309，它是MSD209方案的升級板，新內置了模擬圖像的解調，廠家也在調試中，這可能存在風險，為降低風險，我們在方案中采用了NXP的TDA8296做中頻解調備選方案，同時方案設計采用了兩層板，合理布線和減少電磁干擾也是重點考慮的問題。

本方案的關鍵技術之二，采用了東芝的DEMO TC90517，是專門用來做ISDB-T的信道解調芯片，對數字電視系統的測試問題是個難點，信號源缺乏，沒有現場測試的環境，這給后面的測試帶來一定的困難。

本方案的關鍵技術之三，采用了硅調諧器技術，但在性能指標上存在問題，加上我們是用一塊主板來設計，增加了設計難度，需要廠家的配合和測試來解決問題。

基于上述分析，我們將采用MSD209平臺的ISDB-T數字電視軟硬件方案作為目前設計的重要參考，采用標準化的設計電路降低風險，發揮在軟硬件方面多年積累的豐富經驗，精細設計電路、PCB合理布局布線，認真研究分析整改反饋的問題，多想些測試方法，讓問題減少，把風險降到最低。