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自1930年代晚期電視廣播開始商業運轉以來，電視廣播已經成為人類家庭的生活重心之一。根據統計，每人每天平均收看電視節目的時間約3-4小時。除了娛樂功能之外，電視節目也是教育、知識、新聞及信息的重要來源。盡管計算機與寬帶網絡逐漸普及，但對大多數人而言，電視廣播的普及性與便利性，依然有其不可撼動的地位。科技進步引領電視廣播相關技術不斷的突破，廣播信號由模擬走向數字；輕薄短小的精密電子，讓用戶能隨時收看電視也不再是遙遠的夢想。本文以聯陽科技(ITE)AT9050系列芯片為例，討論如何具體在手機、個人導航儀(PND)或便攜式媒體播放器(PMP)上實現 DVB-T 數字電視接收功能。 什么是模擬電視與數字電視? 電視節目廣播依傳送媒介主要有三種：衛星電視(Satellite)、有線電視(Cable)與無線電視(Terrestrial)。 無線電視(Terrestrial)在支持移動接收的可行性與成本效益最高，因此在下文將主要討論無線電視。 傳統的模擬電視系統請參考圖1。攝影機取得的原始畫像經轉換(光學影像->RGB->YUV->Composite)后，通過電視發射塔，對大眾廣播。用戶由天線收取無線信號，由電視上呈現原始畫像。此外，模擬電視依其影音格式與調變方式有NTSC、PAL與SECAM三種主要制式。 
相對于模擬電視，數字電視系統的視頻數據會先經過A/D數字化，再由解碼器壓縮為MPEG-2或H.264碼流。音頻信號也有類似的處理，不再贅述。因為數字電視頻道可同時傳送多個影音節目，由一多任務器(Multiplex)復合多路節目成一個Transport Stream，再經Channel Coding與調變后發送出去。在接收端的電視要具備解調數字電視電波與MPEG碼流譯碼能力，方能將數字節目呈現在電視屏幕上。傳統的模擬電視機可藉由機頂盒(Set Top Box)來收看數字電視。
目前，全世界的地面無線數字電視系統有四種不同規范，分別是DVB-T(歐盟主導)、ATSC(美國主導)、ISDB-T(日本主導)、D-TMB(中國主導)。在這四種規范里，目前以DVB-T在全世界范圍的采用率最高。相關產業的市場規模也最被看好。請參考圖3。
由表1可得知，數字電視擁有壓倒性的優勢。雖然除歐美日及少數先進國家外，多數國家或因經濟或因政治原因，數字化過程步履蹣跚，但是關閉模擬電視改為播放數字電視已是全世界不可避免的潮流。
移動電視設計面臨的關鍵問題 在移動設備(如手機、個人導航儀(PND)或便攜式媒體播放器(PMP))上實現電視功能，主要面臨以下幾個關鍵的設計挑戰和問題。 1．功耗與散熱 移動設備(車輛除外)大都以電池供電，低功耗設計得以成功的關鍵之一是延長電池的續航能力。典型的產品應能以電池供電持續收看電視3~6小時以上。散熱與功耗是一體兩面的問題，高功耗產生的熱量會導致輕薄短小的移動設備的散熱機制更加復雜，成本也難以掌控。一般來說，TV模塊部份的功耗應控制在400mW以下。 2．移動接收 所謂移動接收是指用戶在交通工具上收看電視。一般希望在高速公路上行車(至少時速100公里以上)依然能順暢接收為原則。在無線接收時，當接收端與發射端之間有相對的移動時，會有多普勒效應(Doppler effect)，導致接收頻率的偏移，因此接收設備必須能補償多普勒效應效應造成的差異值。(當相對速度為120kM/小時時，接收頻率為666MHz 時，多普勒效應效應頻偏約為266kHz。) 以DVB-T為例，如果信號采用16QAM編碼(如臺灣和德國)，具備良好移動接收能力的解調芯片應能以單天線支持到時速120公里以上。如果信號采用64QAM編碼(如法國和意大利)，則須以雙天線(Diversity)設計方能接收良好 3．接收死角 在大多數國家，數字電視還處于開播初期，甚至只是先期試播，因此信號覆蓋率未臻完備。因此，提升接收靈敏度以克服接收死角，是無線電視設計上的重要話題，特別針對移動市場而言。移動設備只配置了小型天線，而用戶卻可能身處惡劣接收環境中(比如一樓或者地下室)，因此設備必須有良好的接收靈敏度，擴大設備區域可用率，才能吸引更多用戶。 對目前調諧器技術而言，以DVB-T信號64QAM,CR:7/8，GI:1/32 為例，大致都可支持到-80dBm以上，加上LNA甚至可到-82dBm~-83dBm。 隨著模擬電視關閉，數字電視塔可望以更高功率廣播，加上更多轉播臺的建設，相信未來接收死角的問題將不復存在。 4．處理器的能力 數字電視信號解調后為MPEG-2或H.264傳輸流。一般的移動設備處理器，除少數自帶硬解功能外，都無法以軟解方式完整地解開標清的節目內容(D1:分辨率720x576，每秒25幀)。有些處理器的軟解方案雖號稱可播放D1，卻是以犧牲分辨率或丟幀來實現的。當屏幕較大或節目碼率較高時，往往可明顯看出畫面質量與流暢度大打折扣。 對支持歐洲DVB-T TV解碼的設備而言，節目內容采用MPEG-2壓縮、分辨率720x576、每秒 25 幀，則處理傳輸流碼率要能達到7Mbps以上。 5．電視模塊尺寸 便攜式設備講究輕薄短小，如果支持電視功能的相關芯片的集成度不夠高，或者芯片尺寸太大，那么要在有限空間內增加電視功能將非常困難。理想上，電視模塊部份的占板面積最好低于20x25平方毫米。 了解以上潛在設計挑戰和關鍵問題后，在挑選解決方案時便能客觀地評估方案的可行性。 作者：聯陽半導體(ITE) 王建發 |
