【概要】本文从数字有线电视机顶盒的体系构成、运用、商场潜力等方面别离进行了论述，结合我国的国情，提出了一些观念和观点，并且以ST公司的体系计划为例，对其做了愈加深化的讨论。
【关键词】数字有线电视机顶盒 QAM调制 DVB－C MPEG－2 SmartCard
1 导言
在信息技术迅猛展开的推进下，电视数字化脚步加快了。从模仿电视到数字电视，大大提高了电视节目的质量。本来传输一套模仿电视节目的频带，能够传输4～10套数字节目，增加了节目数量，下降了传送本钱。就容量来说，假如选用64QAM，8MHz带宽的信道可包容 38.5Mbit／s的净荷容量，不会外溢到邻频道。这也为广电网展开成为宽带多媒体归纳事务网打下了坚实的根底，促进了信息技术的更大展开。所以说，数字电视替代模仿电视是大势所趋。早在1998年3月美国政府联邦通讯委员会FCC就经过了选用数字化电视的抉择，它要求美国四大电视网有必要在1999年5月1现在，在全美最大的10个有线电视收视区域播送数字电视节目；2000年5月1日，一切商用电视台都应数字化；2003年 5月1日一切非商用电视台也要完结数字化。欧洲、日本、东南亚、中东等区域都先后展开了相关事务。 在我国，有线电视已进入千家万户，从模仿电视到高明晰度数字电视，估量过渡期为15年左右。在此期间，模仿电视与数字电视将共存。现在，全国模仿彩电的社会拥有量2亿台以上，对用户来说，用机顶盒收看数字电视是最经济、最有用的过渡计划。机顶盒将数字信号处理并转化成模仿信号输出，用现有模仿彩电收看，运用户相同能看到图画较明晰、音质较优美的数字节目。我国各地有线电视台都在规划，活跃预备开播数字电视节目。我国有8000万有线电视用户，并且每年以近10％的速度增加。假如有2％的用户期望接纳数字电视节目，则需求150万台数字机顶盒（set toPbox）。假如每年以 5％的速度增加，对机顶盒的需求量为 400万台。可见推行数字电视后，将会构成家用数字有线机顶盒的宽广商场。本文正是安身于此，讨论一下数字有线机顶盒的体系构成及在我国的展开概略、展望。
2 数字有线电视机顶盒的体系构成
当时，国外数字有线电视的机顶盒类型非常广泛，各自都有自己的特色和长处。可是，其体系构成迥然不同。 咱们大体上可把机顶盒分为四个首要单元。
2.1 网络接口单元
该单元首要完结信号接纳、变频和信号的解调。它首要包含CATV TUNER（调谐器）、 QAM解调芯片、一级A／D转化及声表面波滤波等相关组件。 调谐器可选的品种许多，如ALPS公司的TDBE1、TDBE 2；MITSUMI公司的CATV19； THOMSON公司的 CIP55015；PHILIPS公司的CD1516等等。此器材的作用是将从信道来的射频信号下变频到一个固定的中频上去，使配套器材能够精确采样。 A／D转化器材是通用的，在商场上许多，可是其采样率必需求满意具体的要求，例如ST公司的STV0197就引荐选用10bit，40M采样率的HI5746或ADC9050；也有些器材将 A／D部分集成人QAM器材中，例如LSILOGIC的L94768、L9A5004QAM解调芯片，这种方法是比较好的方法，由于A／D转化部分往往是目标很难调的部分，放在电路板上远不如集成在芯片中安稳，本钱也下降许多。 QAM解调芯片许多大公司都有各自成型的产品，到国内推行比较多的首要便是上述两家公司的芯片，这两家公司都有一整套的DVB－C机顶盒的参阅规划，QAM解调的芯片也包含其间。
2.2 MPEG－2传输流解复用、音视频解码及体系操控单元
它包含中心处理器芯片（CPU），外围存储器及相关电路。 它首要完结： （1）中心处理器：用于体系操控和机顶盒与外界的通讯操控； （2）解复用部分：这个模块的功用完结，有些体系是用软件来完结的，这种方法对CPU的资源占用较大，体系灵活性欠好；有些运用固定的硬件解复用，占用CPU的资源较少，仅仅是用来辨认MPEG的各种表并设置寄存器罢了，这种方法体系灵活性较大，解复用后，生成 MPEG的PES流，传给专用的解码芯片。 （3）解扰部分：这个模块运算量较大，简直一切的 DVB专用的解复用芯片都将解扰的硬件模块集成进去，此模块操控相应的一块内存，一旦解复用时发现了加扰的MPEG 数据包，则运用DMA方法将数据包传入解忧模块对应的内存中去，解忧后再传回来，持续今后的解码进程。这个进程，所要占用的体系资源较多，并且时刻上也很严重，所以，针对有加密体系的机顶盒，其软件往往要经过优化。不同的CA体系有不同加抗方法，一般的DVB专用的解复用芯片中的解忧模块都是针对DVB的通用解忧算法的，也有的将一些专用CA体系的解扰算法集成曩昔。 （4）MPEG解码：此部分对MPEG－2码流进行音视频解码，它需求有自己的相应外部存储器（如SDRAM）来完结运算。它的重要性显而易见，其算法是否优异决议了整个体系的运转速度。 代表芯片有ST公司的STI3520， LSI公司的 L64005，IBM公司的 MPEGCD1， NEC的 HPD61020等。
2.3 模仿视音频电视信号编码单元
包含一级D／A转化器、音视频放大器等相关电路用于音视频的输出，具体的便是将解码芯片输出的数字音频信号进行D／A转化，输出模仿声，一起将解码芯片输出的视频信号进行PAL或NTSC编码，输出基频或射频的PAL／ NTSC信号，也可一起输出 Y／C、 YUV、RGB格局的视频信号。
2.4 外围数据接口单元
包含SmartCard读写器、高速数据传输口和低速数据传输口等外围接口。Smartcard 读写器首要是帮忙完结解密的作业，它是为各种加密数据播送等事务服务的，其CA软件有必要和发端设备相匹配。解密体系解开接纳机收到的已加密的密钥，它是解扰模块作业所有必要的；解扰器则是让收到的图画和声响康复正常。 高速数据接口指IEEE1284或IEEE1394等数据接口，首要完结MPEG码流的输入或输出。 低速数据接口是指RS232，USB的接口，首要是完结机顶盒与外界的低速数据通讯。 为了愈加直观地阐明，下面咱们就以现在在国内比较盛行的ST公司的一套解决计划为例，进行具体论述。 该计划的体系宽和复用芯片为 ST20－TPx，其常用的为ST20－TP2。它的性能为： （1）集成了32位可变长精简指令集的CPU，主频速度为0～50Hz，有8K的在片SRAM，支撑最大200MB／s的数据宽度； （2）具有可编程的存储器接口，支撑SRAM和DRAM混用的方法，数据宽度可为8， 16，32bit，支撑PCMCIA形式； （3）支撑异步和同步两种串行通讯方法； （4）有内部集成的解忧模块，支撑DVB的通用加扰方法的解扰。本模块具有多种接口：包含两个MPEG解码的DMA接口、两个SmartCard的接口、码流输入的DMA接口、块移动的DMA接口、图文接口和IEEE1284接口等； （5）其开发工具中包含规范C的编译器和库，可利用软件完结以下功用：①MPEG体系层的解复用；②对其它设备（模块）的驱动和同步；③电子节目表的过滤和显现；④ 条件接纳的完结。 解复用进程是一个软件和硬件混合的方法，ST20－TP2用DMA方法将接口芯片输入的码流直接放人存储器中，用软件来判别码流的类型并解复用。若判别出码流是用DVB规范加扰的码流，则经过存储器到存储器的DMA传输方法传到解扰模块中去，进行解扰后再利用软件解复用。 解复用后的码流经DMA方法传到外存储器的缓冲段中或作为音讯传给另一个进程，当解码模块宣布DMA请求时，ST20从内存中读出数据并将数据写入解码模块，输入码流中提取的视频和音频紧缩数据经过两个独立的DMA操控器来传给解码模块。 ST20－TP2 系列有共同的结构，因在典型运用中，解复用操作占不到一半的CPU运转周期。 ST20系列CPU有两个异步串行接口（ASC2），用于与调制解调器或其它外围设备相连，使机顶盒能够和收费电视体系相连。这两个异步串行接口可支撑多种波特率和数据格局的传输，也可将码流中的图文或私有数据经过串行口传给计算机等设备。
ST20系列一起供给两个同步串行接口，一般运用I2C总线协议进行通讯，可用于外围芯片的操控，例如前端的调谐器、STV0197（QAM解调）、STV0199（QPSK解调）、后瑞的PAL／NTSC编码芯片STV0118等。 ST20系列也供给高速的数据接口，TP2供给一个IEEE1284接口，这是一个7bit宽度的并行接口，支撑高速数据的输入输出操作，数据的输入输出经过一个专用的DMA操控器在接口和存储器中进行。 ST20系列供给智能卡接口，使机顶盒习惯CA体系的需求，智能卡接口契合ISO7816 － 3的规范，运用异步协议。 在新一代的ST20－TP3中，传送流解复用改为硬件完结，经过可编程操控的解复用接口进行操控， CPU被占用的资源更少，一起其解忧模块也进行了改善，可很方便地运用于许多的CA体系中。 ST计划的解码芯片运用STI 3520，它包含视频解码部分、音频解码部分和一个锁柏环。视频解码部分可实时解码契合MPEG－1和MPEG－2规范的，视频分辨率为720× 480×60Hz或720×576×50Hz的码流，经过笔直和水平方向的过滤器来完结显现图画格局的转化。音频解码部分可解契合MPEG规范的音频码流，采样率可为32、44.1、48kHz。音视频数据经过8bit的数据接口输入，3520能主动抽出时码进行音视频同步。有在屏显现的功用，用户界说的位图能够叠加在显现图画上，要显现的位图由ST20百接写入内存中。
