卫星数字电视接收机的工作原理

卫星数字电视接收机的工作原理

卫星数字电视接收系统一般由接收天线(包括馈源)、低噪声下变频器(高频头LNB)和卫星数字电视接收机三部分组成：其中天线、高频头称室外单元：卫星数字电视接收机称室内单元，或称综合解码接收机(即
IRD)，是当代计算机技术、数字通信技术和微电子技术融合的结晶。

1 IRD的功能框图

IRD的一般功能框图如图1所示。由图可知，一个典型的IRD包括：调谐器、第二中频信号解调、信道解码、MPEG一2传输流解复用、MPEG一2音／视频解码和模拟音／视频信号处理。

2．信道接收模块

c波段或Ku波段的卫星下行信号由犬线接收，经过LNB放大和下变频，形成950～2050 MHz第一中频信号，经电缆送到IRD的调谐器，高频调谐器根据所需接收的频率，通过PLL(锁相环)环路控制本机振荡器频率，把输入信号变频成第二中频(479．5 MHz)信号，送到正交检相器分解出I、Q两路模拟信号，经过A／D转换器再把这两路模拟信号分别转换成6比特的并行数字信号，进入QPSK解调电路和信道纠错电路。

QPSK解调器的核心部分起到载波恢复、寻址、位同步、反混叠、匹配滤波和自动增益控制(AGC)作用。

Butterworth型匹配滤波器用米完成升余弦滚降形状的脉冲形成滤波变换(α=O．35DVB或α=O.20DSS，DVB数字视频广播，DSS数字卫星业务)。

信道纠错部分包括：Viterbi卷积(1／2，2／3，3／4，5／6，6／7 和7／8，K=7)和RS解码(204、188DVB)。Viterbi解码可对误码率(BER)为10^-4～10^-2的数据流进行纠错，以达到RFR为10-4。RS解码主要对突发性片状误码进行纠错，以达到BER优于10^-10的结果，最后输出符合MPEG一2标准的传输流(TS)，每个数据包为188个字节。早期的信道接收模块由两片集成电路完成，如国产的xowJ—1型IRD由集成电路STV0190完成双路A／D变换，由集成电路sTV0196完成QPSK解调及前向纠错FEc，目前已将上述两块集成电路功能合成到一块芯片，如：STVD0199，ODM8511等。

3．解复用模块

TS码流是一种多路节目数据包(包含视频、音频和数据信息)，按MPEG协议复接而成的数据流。因此，在解码前，要先对Ts流进行解复用，根据所要收视节目的包识别号(PID)提取出相应的视频、音频和数据包，恢复出符合MPEG标准的打包的节目基本流(PES)。

解复用芯片内部集成了32个用户可编程的PID滤波器。其中1个用于视频PID，1个用于音频PID，余下的30个可用于节目特殊信息(PSI)、服务信息(SI)和专用数据的滤波。PID处理分两个步骤：

(1)PID预处理：仅进行PID匹配选择，过滤掉那些PID值不匹配的包，挑出所需收视节目的数据包。

(2)PID后处理：进行传输流(TS)层错误检查(包括包丢失、PID不连续性等)，同时滤除传输包的包头和调整段，找出有效载荷，按一定次序连接，组合成F'ES流。

系统时钟为27 MHz，由压控振荡器(VC。XO)产生，通过提取码流中的节目时钟基准(PCR)控制PLL环路，使IRD的系统时钟和输入节目的时钟同步。

芯片内部还嵌有RIsc cPU，它具有很强处理能力，与系统软件一起，能处理IRD复杂的系统任务，如：传输字幕、屏幕显示(OSD)、图文电视、电子节目指导(EPC)等。

DRAM控制器支持16 MB DRAM(动态随机存储器)，由CPU、传输和其他功能所共同分享。解复用芯片有CL9110、ST20—TP2等。

4 MPFG一2解码模块 

符合CCIR601格式的视频数据流和PCM音频数据流，分别送到视频编码器和音频DAC(数模转换器)按一定电视制式(PAL或NTSC)生成模拟电视信号，供电视机接收。一般PEG一2解码器的结构如图2所示。

目前开发的MPEG-2解码模块将系统解复用模块集成到一起，有时称为单片机，如：ST公司(法国汤姆逊公司)的sTi5500、5505、5512、5518，Hyundai公司的ODM8211，富士通公司的MB87L2250及LSI公司的SC2000等，北京海尔公司也研制了可商品化的MPEG一1解码芯片，命名为“爱国者一号”。

IRD的附加功能模块包括条件接收模块IC卡接口、视／音频输出接口、数据流接口、遥控器和电源等部分。