摘要：随着电视广播的全面数字化，传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合，从而形成全新的、庞大的数字电视产业。在数字电视产业化发展中，地面移动数字电视因为其特有的优势，有望成为最具发展潜力的领域。因此，本文探讨了移动数字电视接收系统的前端设计。
关键词：移动数字电视；接收系统；前端设计
引言：移动电视可以在车辆、机场及各种流动人群中的移动载体上广泛使用，为客户群体提供精彩实时的资讯类节目。它摆脱了固定收视的缺点，覆盖广泛，反应迅速，移动性强，在高速移动的状态下保持画面的清晰，实现了边走边看。作为一种新兴的数字技术，移动数字电视受到国内外业界的广泛关注。
1、DVB框架结构
1.1分层结构
根据所属的层次不同从上层到底层可以分为：音视频编码层，服务信息层，基带传输层，信道编码层，射频层。发送端按照箭头所指的方向完成多媒体数据的处理并且发送出去，而接收端则按照相反的方向完成数据的处理并送到终端显示屏/音频系统上显示画面。这些层次完成的工作可以概括如下：音视频编码层：使用MPEG1、2等多项标准对模拟音视频信号进行采样和压缩；服务信息层：使用DVB SI标准产生PSI、SI和EPG等信息服务；基带传输层：使用ASI（异步串行）、SPI（同步并行）、SSI（同步串行）接口；信道编码层：使用各种DVB-S、DVB-C、DVB-T信道编码；射频层：使用卫星、CATV（有线电视网）、SFN（单频网）、Internet等进行信号传送。
1.2发送端模型
发送端模型如图1所示。发送端的输入为图像/声音数据，输出为调制后的射频信号。输入的视音频数据经过音视频编码，复用，调制，发送4个步骤形成最终的信号。输入的视音频信号首先经过“Encoder”压缩编码为ES流；然后经过“Packetliser”打包为PES流之后，经过“Multiplexer”复用成TS流；接着经过“Modulation”调制成为射频信号，最后发送调制后的信号到不同的信道中。
图1发送端模型
1.3接收端模型
接收端模型如图2所示。发送端的输入为射频信号，输出为图像/声音数据。接收端做的工作与发送端是完全相反的。输入的视音频数据经过接收，解调制，解复用，解码4个步骤完成信号的接收，并最终输出到终端的显示屏/音响设备中。
图2接收端模型
2、DVB系统组成
DVB系统按照信号传播的顺序可以分成前端系统，传输系统和终端系统。其中前端系统一般位于节目生产部门（例如电视台等部门），而终端系统一般用户设备中（例如机顶盒）。
2.1前端系统
DVB系统中的前端系统，主要是指数字电视网络的信息源部分，是电视节目信息的交换中心，属于整个数字有线电视系统的核心部分，常被业界誉为“心脏”。前端根据作用的不同可以分成转播数字前端和存储播出前端。转播数字前端通常包括复用器、实时编码器、扰码器、适配器、矩阵、网管等系统。存储播出前端通常包括节目存储、TS节目制作、媒体资产管理、视频服务器播出、媒体资产、EPG、证券信息、综合信息等各种应用系统。
2.2传输系统
DVB系统中的传输系统，主要是指数字电视网络的信道部分。最常见的三种传输系统是DVB-C、DVB-S和DVB-T。DVB-C用于数字有线电视系统，DVB-S用于数字卫星电视系统，DVB-T用于数字地面电视广播系统。
2.3终端系统
DVB系统中的终端系统，主要是指数字电视网络的信宿部分。终端系统主要提供给数字电视的用户使用，因此产量很大而且售价便宜。比较常见的终端有机顶盒（STB）、接收卡、数字电视机、移动设备等。
3、DVB-T数字电视接收机前端设计
DVB-T数字电视接收机硬件系统可分为两个功能相对独立的模块：前端信道解码模块和后端信源解码模块。前端部分由调谐器和信道解调器组成，主要功能是主要完成信号混频、信道解调后输出符合MPEG-2标准的TS流；后端部分由主控CPU、视频解码器、音频解码器、存储系统等部件组成，主要功能是实现TS流的解复用，并将视频和音频的ES/PES流分别送入相应的音视频解码器进行MPEG-2的音频解码和视频解码，最终恢复出原始的数字电视信号。
调谐器调协器的功能是完成射频数字电视信号转变为中频数字电视信号。调谐器通过I2C总线来控制。另外，信道解调器根据中频信号幅度，通过AGC信号来调节调谐器输出的中频信号幅度，使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常较小，需要经过中频放大器，然后送入信道解调器。针对调谐器模块，飞利浦公司推出的新一代调谐器模块TD1316包含有三个高频部分：射频环回、PAL重调制器和射频-下行调谐器。它集成了声表面波滤波器和一个中频放大器，从射频-下行调谐器部分输出的宽带中频信号经过声表面波滤波器的滤波成为一个限于7/8 MHz带宽的窄带中频信号，然后通过中频放大器进行增益补偿声表面波滤波器的损耗。
信道解调器信道解调器接收到中频放大信号后，对其进行A/D模数转换，然后逐级进行解调，包括信号的定时恢复、载波恢复、数据成型、自适应均衡以及解码、解交织、RS解码、去随机化，输出符合MPEG-2标准的并行传输流。信道解调器可以直接对输入的中频信号进行A/D采样，提供AGC信号控制中频信号的增益。正常工作状态下，解调芯片先通过非相关AGC模式使中频信号幅度在A/D采样范围之内，接着进行载波锁定和同步信号恢复，实现同步后，相关AGC模式进一步细调中频信号幅度，然后依次进行同频干扰滤波、信号均衡、相位跟踪锁定以及前向纠错处理，包括格状解码、去卷积交织、RS解码和去随机等步骤，最后输出TS（Transmit Stream）码流。实际解调的每一步都可以通过内部寄存器来跟踪。解调过程中各阶段信号的实际性能，如锁定状态、信噪比、误码率等可以由解调芯片内部的寄存器指示。
结束语
总之，与传统的模拟电视相比，移动数字电视技术中软件技术占有更为重要的位置，电视内容的重现及EPG、SMS和CA系统的建立都要由软件来实现。因此数字电视前端设计远不能满足硬件设备的完成，建立一个数字化的安全高效管理体系，才是我们要追求的目标。
参考文献：
[1]张保同.刘妙翀.移动数字电视接收系统的前端设计[J].数字技术与应用，2010.
[2]钱丽丹.数字卫星电视机顶盒接收系统设计与前端驱动实现[J].计算机时代，2011.
论文作者:余远昌,张董华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：信号论文; 系统论文; 调谐器论文; 中频论文; 数字电视论文; 信道论文; 数字论文; 《基层建设》2018年第22期论文;