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数字电视是数字信号处理和压缩技术、数字通信技术、计算机技术、大规模集成电路设计与制造技术、高清晰度显示技术等多项技术成果的结晶,而数字电视芯片的设计和研制开发是数字电视研制开发及产业化专项中极其重要的一个项目。目前美国、欧洲和日本相继制定了自己的数字电视标准,它们是美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB,并极力向其它国家推行自己的数字电视标准,以占领数字电视核心集成电路芯片市场。国外数字电视IC发展已经经过了三代:从1997年以前的第一代芯片,2000年诞生的第二代芯片,直至2002年出现的第三代芯片。第三代芯片所具有的特点是:(1)一体化信道芯片(内含调谐器,解调器及解码器);(2)信令信源处理平台芯片(内含TS流/PS流解码、公共解码、音频解码、视频解码与视频处理、CPU及各种家庭网络接口);(3)视频格式转换及超级图像处理芯片(内含各种尺度变换,解变换,场/帧变换,帧率变换,2D/3D图像处理,OSD,PIP及各种显示特效处理等)。
1985年至2004年4月底涉及到数字电视专用芯片的中国专利有12篇,其中,北京华诺信息技术有限公司2000年10月申请的“一种采用单处理器完成多任务的机顶盒”中提及高速处理芯片DSP为并行处理结构,通过分别从存储器中调用MPEG解码软件或线缆调制解调器软件,在DSP中进行相应的数据运算,来实现用单一芯片接收数字电视或具备线缆调制解调器的功能。成都意发科技有限责任公司于2002年7月申请的“八路数字电视复用器专用集成电路芯片”是一种适用于数字电视信号传送的前端设备数字电视复用器的专用集成电路芯片,包括输入差分变换模块、缓存和预处理模块、数据检测控制模块、复用处理模块、输出差分变换模块。国际上有关数字电视地面传输信道解码芯片技术的专利报道检索得近50篇,其中,2002年7月公开的由三星电子申请的一项美国专利介绍了一种用于数字无线接收机信道解码器的正交和同相同步机的基带均衡方式,在解码前,根据均衡和误差滤波结果,对DTV信号进行同相基带解调。2003年1月公开的由GAY- BELLILE OLIVIER等人申请的“用于地面接收器的数字解调器”涉及一种方法和解调器,它们利用数据包进行快速傅立叶变换,其中包括一个快速傅立叶变换协处理器(FFT_P)和一个数字信号处理器(DSP),协处理器由开始功能模块F_STRT和计算功能模块F_FFT组成。2004年3月公开的由法国THOMSON LICENSING SA申请的“用于HDTV接收器的解调器”中,该接收器处理包含地面HDTV广播的信息和一个导频分量的VSB已调信号,通过一个载波恢复网络产生解调后的基带信。
在数字电视主芯片方面国外大公司竞争激烈,国际上能推出HDTV套片解决方案的公司至2003年初已超过20家,而能推出SDTV套片解决方案的公司已超过50家。意法半导体ST、冶天科技ATI、博通公司Broadcom、LSILOGIC等都是数字电视主芯片制造商中的佼佼者。
芯片方面,美国LSILOGIC公司的L64781遵循DVB-T标准,支持FFT 2K和8K,基于COFDM制式,支持6,7和8MHz信道解调,传输速率最大可以达到31.7Mbps。日本Fujitsu的MB87J217A遵循欧洲DVB-T标准,运用0.25微米的CMOS工艺,基于COFDM制式,并采用80-pin TQFP封装,具有FEC(前向纠错)功能。欧洲PHILLIPS半导体公司的TDA10045H单芯片信道接收器遵循DVB-T标准,全自动传输参数检测,支持2K和8K COFDM制式,片上10比特模数转换器。
根据最新报道,LG已成功开发出可以改善数字电视(DigitalTV,DTV)收信性能的第5代接收芯片。LG开发的第5代接收芯片改善了第4代接收芯片性能,解决了城市中心地区接收信号较难的问题,大幅提高室内收信性能,用一个芯片可接收地面波数字播放(VSB,VestigialSideBand)和数字有线播放(QAM,QuadratureAmplitudeModulation)两种信号。韩国一些电台实行的测试(FieldTest)中,第5代接收芯片的收信成功率达94%,较难接收信号地区的收信功能明显提高。
国内数字电视芯片和系统主要生产单位有上海全景、上海奇普、杭州国芯和江苏东集等。杭州国芯的信道接收芯片GX1001P采用0.18μm工艺,PLL倍频,具有三种状态的并行/串行MPEG-2 TS码流接口,直接的35.25/6MHz IF中频采样结构,需要外加A/D转换器,支持I2C总线接口,用于有线传输。
有业内评估,目前中国的数字电视市场大约在80亿元左右,吸引了包括有线网络运营和彩电整机厂商在内的全球众多数字电视设备厂商争相而至。据CCID预测,2005年中国数字电视接收机和机顶盒的年销售量将增至1500万台以上,年产值可达600亿元。而目前我国彩电集成电路市场年需求量约为2.8亿块,其中数字电视芯片年需求量已经达到1000万块,鉴于2015年后中国全面普及数字电视潮,将直接催生几千亿元的增量市场。
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