交互式機(jī)頂盒的回傳電路研究設(shè)計(jì)

隨著全球數(shù)字電視節(jié)目開播日程表日漸逼近，機(jī)頂盒的熱門程度也隨之升高。目前，市面上大多數(shù)機(jī)頂盒均為單向接收功能，但只要搭配適當(dāng)?shù)碾p向電路，讓這些盒子具備回傳功能，便能成為交互式產(chǎn)品，可用來處理用戶發(fā)出的指令。由于可作為雙向電路的種類很多，所以本文將以機(jī)頂盒分類來介紹其可能的搭配方式。

數(shù)字電視地面廣播(DVB-T)和有線電視(DVB-C)機(jī)頂盒是數(shù)字電視發(fā)展的過渡產(chǎn)品，其功能特性對數(shù)字電視技術(shù)應(yīng)用至關(guān)重要，其中回傳功能對開展雙向業(yè)務(wù)必不可少。目前，機(jī)頂盒回傳功能具有不同的實(shí)現(xiàn)方實(shí)，本文將闡述不同機(jī)頂盒產(chǎn)品及其周邊組件所組成的回傳電路。

DVB-T回傳電路

目前臺灣地區(qū)已開播數(shù)字電視，隨著雅典奧運(yùn)熱潮，有越來越多的使用者購買地面廣播(DVB-T)機(jī)頂盒，也有消費(fèi)者選擇購買車用機(jī)頂盒，但這兩種產(chǎn)品目前都只能收看單向電視廣播，與此同時，國內(nèi)已經(jīng)著手在電視廣播架構(gòu)上裝載MHP(多媒體家庭平臺)，作為互動電視的發(fā)展平臺。從回傳路徑來看，家用機(jī)頂盒接上調(diào)制解調(diào)器，車用機(jī)頂盒接上GPRS模塊是合理的發(fā)展趨勢。

調(diào)制解調(diào)器

目前的機(jī)頂盒大多數(shù)是單向接收數(shù)字電視廣播，并未具備回傳電路，未來接上調(diào)制解調(diào)器便可以與系統(tǒng)頭端形成雙向互動，接收多媒體內(nèi)容。一般來說，互動其實(shí)只有傳送簡單的幾個使用者指令回到系統(tǒng)端，家用機(jī)頂盒可以利用最普及的電話線路，然后接上調(diào)制解調(diào)器便可形成回傳電路。

一般的STB芯片本身可以執(zhí)行調(diào)制解調(diào)器控制功能，并不需要外接另一個微控制器。ST的STB芯片即提供了外部存儲器接口(EMI) 總線，可以連接調(diào)制解調(diào)器DSP(如Agere的DP2x系列)，然后再接上電話線的編解碼器(如Agere的CSP1034)，便可以完成回傳電路(如圖1所示)。調(diào)制解調(diào)器的驅(qū)動程序也都開發(fā)完成，可支持不同的模式。主要的調(diào)制解調(diào)器模式有表中所示的三種。



GPRS模塊

車用機(jī)頂盒也可以設(shè)計(jì)為交互式機(jī)頂盒，但是必需使用移動式調(diào)制解調(diào)器，而GPRS模塊目前很容易獲得，實(shí)際大小也只有4.3×2.9公分，雖然傳輸速率只有9,600/14,400bps，但已足夠應(yīng)用于回傳信息。預(yù)計(jì)未來GPRS模塊的價格持續(xù)下調(diào)之后，甚至可以內(nèi)建在家用機(jī)頂盒中。如果每部家用機(jī)頂盒都有內(nèi)建GPRS模塊，可以方便系統(tǒng)業(yè)者或電視臺對收視戶的管理，進(jìn)行收視率調(diào)查之類的雙向應(yīng)用。連接方式只要使用串行端口即可，硬件設(shè)計(jì)也相當(dāng)容易(見圖2)，不過制造商必須自行開發(fā)驅(qū)動程序及應(yīng)用軟件，目前已經(jīng)有電信系統(tǒng)業(yè)者注意到這個商機(jī)，并投入相關(guān)的軟件研發(fā)。



DVB-C STB回傳電路

雖然目前臺灣地區(qū)開播數(shù)字電視推動了地面廣播機(jī)頂盒熱潮，但不可忽視的是，模擬有線電視收視戶仍占多數(shù)，因此，有線電視(DVB-C)機(jī)頂盒將成為由模擬邁向數(shù)字電視的重要過渡產(chǎn)品。此外，數(shù)字有線電視也很最容易推出付費(fèi)節(jié)目以及隨選信息服務(wù)，所以DVB-C朝雙向互動發(fā)展將是必然的趨勢。以回傳路徑來看，DVB-C機(jī)頂盒可由PTSN調(diào)制解調(diào)器連接電話線，但是電話線路并不見得都能隨著有線電纜分布到各個房間，所以如果能使用線纜調(diào)制解調(diào)器則是最有效率的解決方案。自1999年以來，開始有系統(tǒng)業(yè)者提供線纜調(diào)制解調(diào)器作為收視戶的回傳電路。

目前的線纜調(diào)制解調(diào)器有幾種標(biāo)準(zhǔn)，包括IEEE定義的IEEE802.14協(xié)議、DAVIC (數(shù)字音視頻委員會)定義的DAVIC協(xié)議，以及MCNS(多媒體線纜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))定義的DOCSIS和Euro-DOCSIS協(xié)議。

DOCSIS即基于線纜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口規(guī)范的縮寫，主要是用來規(guī)范美國的線纜調(diào)制解調(diào)器，以確保雙向通訊速度和品質(zhì)，這個規(guī)范其實(shí)原來是個人計(jì)算機(jī)使用者利用線纜調(diào)制解調(diào)器高速連接網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，但目前則可以作為交互式DVB-C的回傳電路標(biāo)準(zhǔn)。下行數(shù)據(jù)是使用6MHz的頻道以64-QAM或256-QAM，ITU-J83 Annex B FEC。上行數(shù)據(jù)則是以VHF(5~42MHz)頻帶使用QPSK或16-QAM的調(diào)制，傳送IP的互動數(shù)據(jù)。

Euro-DOCSIS則是為了兼容于歐洲8MHz頻率頻道所衍生的標(biāo)準(zhǔn)。下行數(shù)據(jù)是依循DVB-C標(biāo)準(zhǔn)ETS300 429/ITU-J83 Annex A FEC。下行數(shù)據(jù)位速率為2MBps，上行數(shù)據(jù)使用QPSK或16-QAM調(diào)制，其VHF頻帶則延伸到5~65MHz，有多出來的頻寬容納回傳頻道。

由于線纜調(diào)制解調(diào)器均具備USB接口可以和計(jì)算機(jī)連接，所以只要機(jī)頂盒具備USB接口也就可以接上線纜調(diào)制解調(diào)器。在此我們將USB接口分為幾大類來介紹，從技術(shù)難度的層面來看，分別是USB1.1 peripheral level(外設(shè)層面)、USB1.1 host(主機(jī))、USB2.0 host。

　USB是用來取代傳統(tǒng)的RS232串行接口和IEEE1284并行接口。自1997年問世已有好幾年，對于PC相關(guān)應(yīng)用來說已是成熟的技術(shù)。 USB1.1的傳輸速率是12Mb/sec，USB2.0則高達(dá)480Mb/sec，而且分成Host level，Hub以及Peripheral。 [!--empirenews.page--]
對于消費(fèi)性電子產(chǎn)品來說，作為個人計(jì)算機(jī)的peripheral level從技術(shù)上來說并不難，像是數(shù)字相機(jī)以及MP3隨身聽都可以和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，透過檔案總管將其視為儲存設(shè)備來管理。機(jī)頂盒也一樣，可以加一顆串行接口轉(zhuǎn)USB的IC與計(jì)算機(jī)連接，讓計(jì)算機(jī)擷取機(jī)頂盒收到的內(nèi)容，如果是具備硬盤的機(jī)頂盒，也可以讓計(jì)算機(jī)將其視為附加硬盤來管理。只不過，由于機(jī)頂盒儲存在硬盤內(nèi)的檔案格式(TS)仍然需要機(jī)頂盒才能讀取及譯碼，并不是計(jì)算機(jī)可讀的MPEG格式，同時GB級的檔案也太大，用USB1.1傳輸并不實(shí)際。所以，如果機(jī)頂盒只具備USB1.1 peripheral，大部分是用來診斷內(nèi)建程序及除錯，或者也可以開發(fā)或更新程序。

如果機(jī)頂盒具備了USB1.1的Host功能，便可以發(fā)出指令，利用線纜調(diào)制解調(diào)器不管是外接或內(nèi)建的方式，傳送訊號或其它數(shù)字資料，達(dá)到回傳的功能，如圖3所示。若是STB核心芯片并未具備USB1.1 host，就必須外加一顆USB1.1 Host的芯片(Cypress或TransDimension提供這類芯片)。



如果機(jī)頂盒具備了USB2.0的主機(jī)功能，則不僅可用于線纜調(diào)制解調(diào)器的連接，還可以用來作為硬盤的接口，更方便設(shè)計(jì)DVR(數(shù)字錄像機(jī))，也可以與個人計(jì)算機(jī)以Host-Host聯(lián)機(jī)，不過位于驅(qū)動程序的軟件堆棧以及硬盤檔案管理程序仍需開發(fā)。

IP Box上網(wǎng)盒回傳電路

中華電信近來推出MOD(多媒體點(diǎn)播)多媒體隨選信息給ADSL用戶，目前傳送的數(shù)據(jù)壓縮格式是MPEG2，結(jié)果在壓縮比不大以及頻寬有限的情況下，目前可以提供的服務(wù)受到局限，未來系統(tǒng)端MPEG-4編碼設(shè)置完成，再加上MPEG-4譯碼芯片普及之后，便可由網(wǎng)絡(luò)上付費(fèi)下載標(biāo)準(zhǔn)畫面甚至高分辨率的影片，這將對整個DVD影片銷售及出租的商業(yè)模式，將會產(chǎn)生巨大的結(jié)構(gòu)性影響，讓全球IP Box的年需求量達(dá)到千萬臺等級。

IP Box僅需使用一個以太網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器芯片便可以接上ADSL，如圖4所示，也可將ADSL內(nèi)建在 IP Box之內(nèi)。不過，TCP/IP的軟件堆棧必須向相關(guān)已開發(fā)業(yè)者簽約取得，否則就得自行開發(fā)。



DMA傳輸電路

DMA(數(shù)據(jù)媒體適配器)和DMR(數(shù)據(jù)媒體接收器)搭配可以接收網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)資料，也可以用來作為家用消費(fèi)電子，如CD、DVD模擬/數(shù)字信號的傳送設(shè)備。而DMA和DMR之間就是利用無線網(wǎng)卡，或者是用內(nèi)建的WiFi無線網(wǎng)絡(luò)芯片組來構(gòu)建無線傳輸。802.11b標(biāo)準(zhǔn)是在2.4GHz載波上以11Mbps的速率傳送資料，這樣的頻??足夠傳送MPEG2標(biāo)準(zhǔn)分辨率的視頻壓縮資料，但是未來提升到高分辨率時則不夠，必須使用802.11a/g，如圖5所示。



隨著數(shù)字電視開播在即，機(jī)頂盒的應(yīng)用也將日漸普及。在開發(fā)此類產(chǎn)品時，只需做一些設(shè)計(jì)改變，就能讓機(jī)頂盒具備互動功能，讓它具備更吸引人的特性，從而加速在市場上的推廣速度。