目前市面上出售的機頂盒多數只具有將數字信號轉換為普通電視機能接收的模擬信號的單一功能。在個別城市的個別小區內開通了如視頻點播(VOD)等服務。由于我國的大部分有線電視用戶使用的網絡仍然是單向網絡,進行雙向改造的投入比較大,近期內還無法完成,因此,可以考慮采用Modem通過電話線進行上行數據的回傳。本文介紹了一個用ST公司的系列芯片來實現CATV機頂盒的方案,見圖2。
實現CATV機頂盒的方案
3.1 前端部分
前端部分的主要功能是將有線電視網絡傳送過來的高頻信號經調諧器降為中頻信號,經過濾波、放大后將信號送給QAM解調芯片,完成解調制工作。該方案采用MicroTune公司的MT2040SiliconTuner調諧器和ST公司的STV0297QAM解調芯片。前端結構如圖3所示。
前端部分結構圖
MT2040SiliconTuner可以接收48MHz-860MHz的高頻信號,并將其轉換為用戶所需的中頻頻帶上。經過一個表面聲波濾波器(SAWFilter)和MT1230中頻放大器,將降頻后的中頻信號傳送給STV0297進行QAM解調。STV0297片內集成有一個高性能的A/D轉換器,可以直接對輸入的中頻信號進A/D采樣。STV0297還為AGC提供兩路PWM輸出,一路提供給Tuner(AGC1),另一路提供給IFAmplifier(AGC2)用于對輸入信號進行AGC調節。A/D轉換后得到的數字信號經過奈奎斯特濾波器的處理,以達到0.13-0.15的傳輸滾降系數。信號通過奈奎斯特濾波器后的能量損失是由片內的數字AGC模塊來進行補償的。此外,STV0297還要完成載波恢復、均衡、解交織和FEC解碼等工作。載波恢復能消除殘留的載波頻率和相位的偏移。頻道均衡能適當地消除各種回聲和線性頻道失真。為了減輕脈沖噪聲,增加R-SFEC編碼的糾錯能力,在發送端R-S編碼后數據進行了交織,因此,在接收端R-S解碼前要進行解交織工作。STV0297中使用的是Forney型解交織器,其默認的解交織深度為12,單元深度為17。由于MPEG數據流頭信息對于正確接收信號非常重要,STV0297采用Reed-Solomon糾錯碼來保證接收數字比特流的正確性。
3.2 后端部分
后端部分如圖4所示。QAM解調器完成信道解碼,從載波中分離出包含音、視頻和其它數據信息的傳輸流(TS)。傳輸流中一般包含多個音、視頻流和數據信息。解復用器用來區分不同的節目,提取相應的音頻流、視頻流和數據流。解復用模塊中包含一個解擾引擎,可在傳輸流層和PES層對加擾的數據進行解擾。其輸出是已解擾的PES。視頻PES流送入視頻解碼模塊,取出MPEG視頻數據,并對MPEG視頻數據進行解碼,輸出到PAL/NTSC編碼器,編碼成模擬信號經視頻輸出電路輸出。音頻PES流送入音頻解碼模塊,取出MPEG音頻數據,并對MPEG音頻數據進行解碼,輸出PCM音頻數據到PCM解碼器,PCM解碼器輸出立體聲模擬音頻信號,經音頻輸出電路輸出。對于付費電視,條件接收(CA)模塊對音、視頻流進行解擾,并采用含有識別用戶和進行記帳功能的智能卡,保證合法用戶正常收看。
后端部分結構圖
STI5518采用OS20實時嵌入式操作系統(RTOS)。其特點在于它不是非常的龐大,并可以根據用戶需求進行裁剪(scalable,通過C語言中的條件編譯來實現),但卻要求可以在實時的環境中工作,并能在較小的內存空間中運行。OS20為ST公司開發的支持實時處理的操作系統,其CPU為ST20C2+32位處理器,支持多任務、內核管理、進程調度和任務優先級等實時特性。
4 結束語
電視數字化是今后發展的趨勢,雖然在理論上已經很成熟了,但在具體的實現過程中由于受到諸如現有的有線電視網絡為單向網絡,不能進行上行數據的回傳等問題的限制,需要根據具體情況進行設計方法上的改變。本文中提到的使用Modem進行上行數據回傳的方法,可以利用現有的有線電視的傳輸網絡,而不需要進行大規模的線路改造,是目前比較經濟實用的一種方案。