浅谈数字电视机顶盒的未来展望

在液晶电视集成DTT接收器之后，有些人认为机顶盒将很快退出历史舞台。然而，电视正在经历着一场革命，可以连接互联网，并出现了高容量低成本的PVR和VOD等。这就出现了越来越多性能更强的机顶盒，可以接收各种广播和宽带网络传送的内容。由于具有更高的灵活性，机顶盒在结构上也在不断发生变化，这就为制造商提供了针对不同市场设计低成本、高性能机顶盒的新商机。

数年来，DTT STB前端/后端的功能组成分为以下几部分：

—基于“三芯片的方案”（调谐器+解调器+视频解码器）
—或基于“两芯片的方案”， 一个射频调谐器连接到一个集成了基带DTT解调器和视频解码器的SoC芯片，如图1所示：

图1 ：2007年STB DTT前端 /后端框图

这种结构是芯片制造商和机顶盒OEM厂商为了降低成本，并为相对稳定的市场提供价格适中产品的自然结果。由于2007年以前DTT标准十分有限，在后端处理器SoC中集成DTT解调器也就理所当然了。
 
但是，几年后这种结构就已经变得过时，这是因为在高清电视内容的推动下，出现了更多更有效的DTT标准和视频压缩标准。

从2007年开始，出现了新的DTT广播标准，如中国的DTMB，和拉丁美洲的ISDB-Tb。同时，能够增加30%到50%频谱效能的DVB-T2网络也在英国和斯堪的纳维亚开始建设。

另一方面，新的视频压缩标准，如MPEG-4 AVC/H264和AVS (中国)正在逐渐替代MPEG-2。随着H264的使用，所需传输带宽节省高达50%甚至更多，这样就加快了HDTV的推出。其结果是导致了市场进一步分散。
 
如果芯片制造商想针对所有市场推出最适合的芯片集成方案，就必须设计十多种不同的SoC芯片，这还没考虑卫星和有线广播。如果芯片制造商要满足所有这些标准，那么在销量上还不足以使他们实现投资回报。

展望未来
因此，为了快速适应这一市场发展，出现了一种更为灵活的STB结构，如图2所示，该结构在一个单芯片中包含了所有的最新的集成技术（调谐器+解调器），其优越性在于视频解码器不会因大量的信道解码而超负荷。这样就有助于避免由于设计不完善或没有竞争优势的SoC所带来的风险。

图2：2010年后的STB DTT前端 /后端框图

这种结构解决了STB行业目前以及今后所要面临的挑战，即分散市场中的可扩展性和适应性。

下表（表1）详细说明了针对每个DTT标准，其视频压缩标准的规范（P）和等级（L）

表1：针对每个DTT标准的视频压缩标准

展望2011和更远的未来，市场发展的趋势也将更有利于这种结构：

—“IP STB”越来越流行，尤其是在成功实现“三重播放”的西欧国家。全球分析师对2009年全球STB发货量的10%为IP STB表示认同。这种趋势也必将加速互联网电视（web2.0）的发展，接入视频点播内容和在线应用（如通过智能手机）也将变得更简单。然而，通过有线网传送电视节目并不一定总能提供稳定的线性电视节目（由于到DSLAM的距离和网络稳定性问题），而且也不一定都是免费的服务。因此，IP STB的崛起将提高对“Hybrid-Box”的需求，同时后端芯片将倾向于互联网的增值服务，而前端芯片也可根据地区和目标终端市场互换使用。

—最新的视频压缩标准不仅节省宽带，而且还降低了对存储容量的需求。再加上存储单元（硬盘或Flash存储器）的成本越来越低，个人录像机（PVR）的价格也越来有吸引力。采用这一结构，STB的OEM厂商只需一个、两个或是更多的调谐器即可轻松地从最初的一个平台扩展到各种产品，且一个后端处理器就能分别且同步支持一个，两个或是更多的视频流。
就在几年前，我们都有一部可以将喜爱节目的录制到录像带上的录像机，而PVR就是可以替代这些旧式录像机的数字产品。

—许多低成本的后端没有集成任何对条件接收的支持。然而，一个DVB-CI+模块几乎可以满足各种条件接收系统，且无需进行任何专门的集成。添加一个DVB-CI+模块现在也变得非常容易，因为这种结构允许访问MPEG2-TS数字接口。

DiBcom 现在为DVB-T 和 ISDB-T提供了极具成本效益的前端芯片，且引脚完全兼容，尤其适用于目前欧洲、亚洲和拉丁美洲的STB市场：
—DIB 7090: 针对DVB-T的集成式调谐器+解调器
—DIB 8096: 针对ISDB-T和ISDB-Tb的集成式调谐器+解调器(Full seg 和one seg)

与图1中旧的前端结构相比，新的集成解决方案有以下优势：

前端SoC
这两款芯片采用片上系统(SoC)技术，将所有器件集成到一个芯片底板上。这种方法为DTT应用（固定及移动）在性能、大小和降低成本等方面带来了真正的优势。将一个单芯片RF调谐器和解调器集成在一个底板上解决了前端的空间、特性差异和成本问题。无论是简单模式还是双天线（PVR或分集），它都有利于高度集成方案的实施。

更强的室内信号接收能力
多年为便携设备开发信号处理技术的经验使我们拥有更强大的数字信道估算执行能力，从而提高室内信号接收能力。当无法使用室内天线时，这一作用就显得尤为重要。

无需SAW滤波器
在使用“Zero IF”(I&Q)调谐器时，集成的效率非常高。因为解调器中的独立数字滤波器替代了昂贵的外部射频SAW滤波器。

集成AGC
调谐器-解调器耦合对AGC优化产生了重大影响，避免了两条电路中的模块重复。客户不用再在外部射频调谐器与基带解调器之间开发一个复杂的硬件/软件 AGC界面。AGC即使是在有高动态范围输入信号和相邻信道情况下依然能够立即进入工作状态。

PVR/PIP或分集模式
在双模式中使用双芯片时，主芯片提供一个MPEG-2传输流，传输：

- 由两个独立前端提供的数据

- 或是通过两个单一数据的最大比值合并(MRC)获得的数据

这就使双接收器的配置变得异常简单，无论是提供两个独立视/音频信道的PVR/PIP (A模式)， 还是在信号微弱的时候增加接收器灵敏度的分集模式（B模式）。

结论

除了用于DVB-T和ISDB-T的Soc芯片，DiBcom还研发出了“Octopus”，一个可编程/多标准平台，这种平台支持现有大部分电视广播标准。由于世界电视广播标准的差异性，这种适应性很强的平台应该很快成为液晶电视集成数字电视前端的最佳方案。

这不是STB的尽头。在许多国家，大量显像管甚至是液晶平板电视没有集成任何的DTT前端。此外，DTT的技术创新还在不断延续，这就需要一定时间来集成到液晶电视中（例如HDTV, PIP, PVR, 3D…）。通常情况下，人们在每隔五到七年就会更换一次平板电视，因此推出带有新技术的机顶盒远比把它集成到平板电视中容易得多。只有STB才能保持与技术创新的同步。