國標(biāo)解調(diào)芯片M88DD2000 的原理與應(yīng)用

關(guān)鍵詞： M88DD2000 , 解調(diào)芯片

所謂數(shù)字電視，就是將傳統(tǒng)的模擬電視信號經(jīng)過抽樣、量化和編碼轉(zhuǎn)換成用二進(jìn)制數(shù)代表的數(shù)字式信號，然后進(jìn)行各種功能的處理、傳輸、存儲和記錄。采用數(shù)字技術(shù)不僅使各種電視設(shè)備獲得比原有模擬式設(shè)備更高的技術(shù)性能，而且還具有模擬技術(shù)不能達(dá)到的新功能，使電視技術(shù)進(jìn)入嶄新時(shí)代。

與模擬電視相比, 數(shù)字電視具有以下特點(diǎn)及先進(jìn)性：1）清晰度更高、音頻效果更好、抗干擾能力更強(qiáng)；2）更合理有效地利用各類頻譜資源。數(shù)字電視采用數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)，傳輸信道帶寬較模擬電視大為減小，傳輸一套模擬電視節(jié)目的8MHz頻道可同時(shí)傳輸4"6套數(shù)字電視節(jié)目；3）降低了信號發(fā)射功率，輸出信號穩(wěn)定可靠，易于消除圖象畸變，且輸出信號易于存儲；4）數(shù)字電視輸出信號具有可擴(kuò)展性、可分級性和可操作性，便于在各類通信信道或有線電視信道中傳輸。　

一個(gè)完整的數(shù)字電視系統(tǒng)同模擬電視廣播系統(tǒng)一樣，也是由節(jié)目源、廣播和接收三大環(huán)節(jié)組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可見：數(shù)字電視系統(tǒng)主要由信源編解碼、節(jié)目流與傳送流多路復(fù)用/解多路復(fù)用、信道傳輸、信道編解碼、調(diào)制解調(diào)等設(shè)備組成。瀾起科技推出的M88DD2000就是針對中國國標(biāo)地面數(shù)字電視的高性能解調(diào)器，完成數(shù)字電視系統(tǒng)接收端的解調(diào)、解碼等功能，無論在固定、移動或者便攜時(shí)都具有優(yōu)異的系統(tǒng)性能。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：地面機(jī)頂盒、數(shù)字電視一體機(jī)、移動和手持電視等。

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圖1 數(shù)字電視系統(tǒng)的構(gòu)成

1、M88DD2000主要特點(diǎn)和優(yōu)勢：

1.1 符合全國標(biāo)GB20600-2006標(biāo)準(zhǔn)；

1.2 支持單載波和多載波信號解調(diào)；

1.3 支持國標(biāo)GB20600-2006定義的所有解調(diào)模式；

1.4 支持6/7/8MHz信號帶寬；

1.5 內(nèi)嵌高性能的10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，對中頻(4.57MHz和36.167MHz)進(jìn)行直接采樣；

1.6 內(nèi)嵌專門的脈沖干擾消除模塊，用于對脈沖噪聲進(jìn)行濾除，有效地提高了抗脈沖干擾能力；

1.7 極強(qiáng)的鄰道選擇能力，大大提高了領(lǐng)道選擇性能；

1.8.極強(qiáng)的抗信道時(shí)延擴(kuò)展能力；

1.9.內(nèi)嵌專門的MCU，可以進(jìn)行鎖定指示、信號質(zhì)量、器件狀態(tài)控制和調(diào)度，從而大大簡化了產(chǎn)品的開發(fā)過程；

1.10.支持自動模式檢測和參數(shù)恢復(fù)與更新；

1.11.內(nèi)嵌電源管理模塊，可以支持三種供電模式：單3.3V、3.3V和1.8V 或者3.3V和1.2V供電；

1.12.低功耗設(shè)計(jì), 減小了電源消耗、提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

1.13.100pin LQFP小封裝。

2、M88DD2000的內(nèi)部框圖和工作原理

M88DD2000的內(nèi)部功能模塊框圖如圖2所示。

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圖２： M88DD2000的內(nèi)部功能模塊框圖。

3、各模塊工作原理

ADC

M88DD2000內(nèi)置一個(gè)高性能的10位寬度 ADC來對中頻進(jìn)行直接采樣, 支持的中頻頻率為4.57MHz 和 36.167MHz，帶寬為6MHz、7MHz、8MHz。

AGC

M88DD2000有兩個(gè)模擬AGC(自動增益控制）輸出，一個(gè)用于射頻的自動增益控制，另一個(gè)用于中頻的自動增益控制。AGC環(huán)路通過比較采樣信號和AGC參考值之間的大小來產(chǎn)生AGC的PWM輸出 (Pulse Width Modulator)。 PWM的速率使根據(jù)輸入信號的電平來進(jìn)行調(diào)整。

前端模塊

前端模塊(Front end)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括： 直流去除，脈沖噪聲去除、數(shù)字AGC、中頻到基帶的下變頻、以及內(nèi)插濾波和速率變換。直流去除的作用是補(bǔ)償在AD變換之后 I/Q 兩路的增益不平衡、相移偏差以及直流偏置。脈沖噪聲去除是將采樣信號的幅度與預(yù)先設(shè)定的門限進(jìn)行比較，如果在一個(gè)連續(xù)的時(shí)間內(nèi)，采樣信號的幅度高于門限，則認(rèn)為存在脈沖噪聲需要濾除。


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數(shù)字AGC的功能是補(bǔ)償已經(jīng)濾波之后的數(shù)字信號功率，通過計(jì)算一定周期內(nèi)的輸入信號平均功率，將其調(diào)整到接近預(yù)先設(shè)定的參考值。中頻到基帶的下變頻功能是通過數(shù)字的本地載波信號與采樣后的輸入信號相乘，濾除高頻分量后得到基帶的有用信號；內(nèi)插濾波和速率變換是根據(jù)符號速率和定時(shí)恢復(fù)模塊輸出的控制信號對信號抽取，從而得到與符號速率一致的采樣信號。

FFT

FFT模塊執(zhí)行快速傅立葉變換。FFT模塊是由符號定時(shí)和載波同步模塊來進(jìn)行觸發(fā)的。在多載波時(shí)，F(xiàn)FT執(zhí)行從時(shí)域到頻域的變換。在單載波時(shí)，再完成FFT變換之后，還有進(jìn)行一次IFFT變換，將信號再次變換到時(shí)域，同時(shí)可以利用FFT變換的結(jié)果來提取導(dǎo)頻信息。

信道估計(jì)和校正

信道估計(jì)模塊使用本地的PN序列與接收信號的PN序列進(jìn)行時(shí)域相關(guān)，從而完成信道的估計(jì)和校正，同時(shí)確定多載波或者單載波的幀體起始位置。

符號、定時(shí)和載波同步

符號同步模塊動態(tài)地調(diào)整以保證幀體符號的正確起始點(diǎn)，以便可以正確的執(zhí)行FFT運(yùn)算或者抽取出單載波幀體數(shù)據(jù)塊。

定時(shí)同步模塊是一個(gè)全數(shù)字時(shí)鐘恢復(fù)電路，用來補(bǔ)償由于晶體或者外部時(shí)鐘造成的采樣時(shí)間偏差。

載波同步模塊是用來跟蹤和補(bǔ)償由于收發(fā)端頻率不一致等引起的頻率誤差。

符號/比特解交織和解映射。

解交織模塊是對數(shù)據(jù)符號進(jìn)行解交織處理，只是發(fā)端交織的逆過程。

解映射模塊對依據(jù)星座圖的位置對數(shù)據(jù)符號進(jìn)行解映射軟判決。

FEC (LDPC和BCH糾錯(cuò)解碼)

解映射之后的輸入被送入LDPC解碼和BCH解碼，根據(jù)系統(tǒng)信息的指示來檢測和糾正傳輸中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，最后形成解調(diào)和解碼后的數(shù)據(jù)流。

MPEG格式化模塊(MPEG Formatter)

將解碼后的數(shù)據(jù)流根據(jù)MPEG－TS的接口數(shù)據(jù)格式傳送給MPEG輸出接口，可以被送到后端的圖像解碼芯片或主控制器芯片。M88DD2000支持的MPEG－TS輸出數(shù)據(jù)接口包括: 并口、串口和MPEG－TS通用接口，可以支持高達(dá)61.44MHz瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率。

I2C接口

M88DD2000有兩個(gè)I2C接口，一個(gè)接口用于對M88DD2000的控制和設(shè)置；另外一個(gè)用于主控芯片對調(diào)諧器控制的中繼。

內(nèi)嵌MCU

M88DD2000內(nèi)嵌一個(gè)高性能的MCU，用來控制和調(diào)度所有內(nèi)部模塊，以及相關(guān)信號質(zhì)量的采集和指示等工作。

4、典型應(yīng)用

得益于高集成度和通用的接口設(shè)計(jì)，僅僅需要很少外部元器件，就能夠采用M88DD2000，與通用的調(diào)諧器和信源解碼器構(gòu)成一個(gè)完整的支持多載波和單載波的全國標(biāo)融合機(jī)頂盒接收系統(tǒng)。

M88DD2000提供了與調(diào)諧器和信源解碼器的完整接口，如圖3所示。

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圖3： M88DD2000的典型應(yīng)用。


M88DD2000與國標(biāo)地面數(shù)字調(diào)諧器的接口主要包括：RF AGC輸出，IF AGC 輸出，I2C中繼器接口，以及用于傳輸國標(biāo)中頻信號的差分輸入。RF AGC和IF AGC的參考電平都可以通過寫寄存器進(jìn)行更改，同時(shí)AGC PWM輸出的極性可以由用戶定義。到M88DD2000的中頻信號是差分輸入的(IF+, IF-)模擬信號 。I2C是M88DD2000將信道解碼器中MCU控制信號中繼后送到調(diào)諧器的接口。

M88DD2000與信道解碼器的接口有MPEG TS接口和I2C接口。MPEG TS接口是將M88DD2000解調(diào)和解碼之后的數(shù)據(jù)送入信道解碼器進(jìn)行圖像和聲音的解復(fù)用、解壓縮等處理。MPEG的接口支持并行和串行接口模式，最大比特率可達(dá)61.44M。I2C是連接圖像解碼器中MCU，用來將MCU產(chǎn)生的系統(tǒng)控制信號傳輸?shù)組88DD2000和調(diào)諧器。

本文小結(jié)

M88DD2000是瀾起科技針對中國數(shù)字地面電視市場推出的一款全國標(biāo)、高性能解調(diào)芯片，采用了高集成度的系統(tǒng)構(gòu)架和優(yōu)異的數(shù)字處理算法，為客戶提供具有更低功率消耗、更好性能的解決方案。 ?