2.3 高清地面数字电视机顶盒
我国的地面数字电视已经进入全面推开的阶段，2008年北京奥运会之前在8个城市（6个奥运城市、广州和深圳）进行了地面数字电视的播出，一个是高清数字电视频道，转播中央电视台的高清数字电视节目，一个是标清数字电视频道，进行模拟、数字电视同播，转播省、地、市现有的电视节目。2009年国家财政已经准备投入25亿的资金，用3～5年时间，建设覆盖全国的地面数字电视系统。主要分为两个阶段：一个是在37个大中城市转播中央电视台高清数字电视节目和标清数字电视频道同播节目，第二个阶段是在333个地市及2861个县播出标清数字电视同播节目，同播中央、省、市、县的标清数字电视节目。下面以银河HD3200型高清地面（无线）数字电视机顶盒（设备上标称为银河国标高清数字地面接收机）为例，介绍高清地面数字电视机顶盒。
2.3.1 特点
银河HDT3200型国标高清地面数字电视机顶盒是与上海高清密切合作，符合国标地面数字高清电视标准GB20600—2006的DMB-TH接收机，这款接收机只能接收单载波频道，具有以下特点：
（1）银河HDT3200型地面数字高清机顶盒采用功能强大、性能稳定的STi7710高清单芯片处理器，该芯片集嵌入式CPU、传输码流解复用/解码、视频解码、图像处理、音频解码、高速USB2.0接口、数字视频接口（DVI）、高清多媒体接口（HDMI）等功能于一体。可靠性高，处理能力强，支持目前机顶盒市场上所有的中间件，同时能够支持未来的软件升级。
（2）银河HDT3200型地面数字高清机顶盒采用超低门限的进口高频头，相位噪声低、抗干扰能力强，工作稳定可靠。保证在弱信号的情况下仍然能正常接收。
（3）银河HDT3200型地面数字高清机顶盒解调部分为模块化设计，目前采用上海交大最新第三代解调芯片HD2812模块，支持单载波模式，具有高可靠性特点。
银河HDT3200型地面数字高清机顶盒采用全银色的外观设计，除前面板外采用了全金属机身，这样不仅坚固耐用，而且保证了信号不受外界干扰。
主要技术参数如下。
微处理器和内存：微处理器型号为STi7710；主频为200MHz；程序缓存为16MB；程序缓存DDRAM为64MB；E2PROM为64KB。
高频头：采用松下EN57V11D8F型高频头；RF输入接口采用IEC169-24（F型英制）阴头。
输入频率范围：VHF频段为174～230MHz；UHF频段为474～870MHz。
输入阻抗：75Ω。
输入电平：27～87dBμV。
频率捕捉范围±300kHz。
输入反射损耗为≥8dB。
解调方式：4QAM，16QAM，32QAM，64QAM。
符号率：3.6～6.952 Mbaud/s
复合视频输出接口的解码标准符合MPEG-2 MP@HL兼容MPEG-1解码，分辨率为720×576i（PAL），720×480（NTSC），视频输出幅度为（700±30）mV（p-p），视频同步幅度为300±20mV（p-p），视频格式为4∶3/16∶9。
模拟分量视频接口的Y信号输出幅度为-300～700mVp-p，Pb和Pr信号输出幅度为±300mVp-p，任意一对一信号时间一致性≤±5ns，输出阻抗为75Ω，分辨率为1920×1080i，1280×720p，720×576p，720×480p。
高清输出接口有HDMI高清输出接口，模似高清输出接口Y/Pb/Pr/VGA可切换，分辨率为1920×1080i，1280×720p。
音频解码标准符合ISO/IEC 13818-3 LAYER I&II，音频输出方式为左/右，右/左，单声道，音量调节为32级。采样频率为32kHz、44.1kHz、48kHz。
S/P DIF数字音频输出接口为同轴（Coaxial）、光纤（Optical）S/P DIF可选。
数据接口为RS-232，9芯、阴性。波特率为115200baud/s。
【小知识】
2008年1月1日，CCTV高清综合频道北京试播；2008年5月1日，CCTV高清综合频道正式开播；2008年5月19日，我国第一部使用高清摄像机拍摄的高清电视连续据《大宅门》在CCTV高清频道开播。2008年6月7日至29日，CCTV高清综合频道全程直播2008年“高清欧洲锦标赛”；2008年8月6日，CCTV高清综合频道全程直播奥运赛事，成为“奥运高清频道”；2015年，我国废止模拟电视信号输出。CCTV高清综合频道代表高清电视发展的重要方向，它将成为中国电视进入高清化时代的标志性频道。
2.3.2 前面板按键
银河HDT3200型高清地面数字电视机顶盒的前面板的左侧清晰的印有“国标高清数字地面接收机”的字样，而在前面板内部设有4位绿色（或红色）的LED数码管；2个指示灯，其中电源指示灯为红色；锁定指示灯为绿色；1个电源开关，6个功能键，即菜单键、音量增/减键、频道上/下键与确认键，便于直接操作，如图2-15所示。1个CA卡槽，如图2-16所示。通常情况下主要使用随机赠送的遥控器进行操作。
图2-15 银河HDT3200型高清地面数字电视机顶盒的前面板
图2-16 银河HDT3200型高清地面数字电视机顶盒的CA卡槽
【知识链接】
地面数字电视广播是由电视台电视塔发射信号，覆盖的范围有限，接收条件相对卫星电视而言要简单和廉价得多，数字电视频道目前均为免费频道，用户无需缴纳年费。其优点是只需一副小小的接收天线就可以接收，对于在室内接收和信号不强的地区可使用高增益接收天线。地面接收无准入条件限制，不像接收卫星数字电视有法规和场地限制，有线电视必须依赖所住地有有线电视网络，无线数字电视允许在任何地点来接收，便携设备移动收看必将成为一种新时尚。
2.3.3 后面板接口
银河HDT3200型高清地面数字电视机顶盒同高清卫星数字电视机顶盒一样，具备丰富的输出接口，包括HDMI高清接口、分量、光纤、复合视频及音频接口等，可以连接任何接口的高清电视产品，如图2-17所示。而在最左侧的是天线接口，使用外接天线可获取无线高清信号，如图2-18所示。其中信号输入接口1个，采用IEC169-24（F型英制）阴头或IEC169-1阴头；信号输出接口1个，采用IEC169-1阳头；复合视频输出1组RCA型，75Ω；模拟高清分量视频接口1组，RCA型，Y/Pb/Pr；模拟高清VAG视频接口1个，15针；数字高清HDMI音视频接口1个；音频输出口1组RCA型，600Ω不平衡；数字音频接口1个，S/P DIF接口（光纤）；软件升级串行接口1个，RS-232串行接口，DB9阴头。
图2-17 银河HDT3200型高清地面数字电视机顶盒的输出接口
【知识链接】
国标地面数字高清电视标准《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》（GB20600—2006）包含两种载波形式，单载波和多载波，在首批开通的城市包括北京、上海、深圳、天津、广州、沈阳、青岛、秦皇岛，每个城市开通频道数量以及选用的载波形式并不相同，比如已经全面开播数字地面广播的香港标清频道与高清频道都采用多载波形式，而北京的6个标清频道使用多载波形式，高清频道则采用单载波频道，因此北京的用户要收看高清电视节目则必须选择支持单载波接收的DMB-TH接收机。
图2-18 银河HDT3200型高清地面数字电视机顶盒的天线接口
2.3.4 内部主要芯片简介
银河HDT3200型机顶盒作为一款双模机，不仅可以接收央视高清与北京高清两套高清节目，还能多收6套标清节目，机身内部主要有HD2812解调芯片和STi7710解码芯片。
（1）HD2812解调芯片。HD2812是一款完全符合中国地面数字电视传输标准GB20600—2006（以下简称国标）的地面数字电视传输解调芯片。它是由上海交通大学、上海高清公司研发设计的，完全具有自主知识产权。该芯片具有传输效率高、覆盖范围大、支持大面积可靠固定接收和大容量高速移动接收、可以单载波单频组网等特点，具有低成本、低功耗、高可靠的特性，可被广泛应用于高清数字电视机顶盒、数字电视一体机、移动和便携式地面数字信号接收机等多个领域，支持高清及标清电视以及其他多媒体服务的广播传输。
该芯片具有以下特点：
1）符合中国地面数字电视传输标准GB20600—2006。
2）支持各种复杂条件下的固定和高速移动接收。
3）采用鲁棒性的载波、定时及均衡算法，有效地对抗多径干扰。
4）具有强大的抗同频、邻频干扰能力。
5）内部集成10bt AD采样器和锁相环。
6）采用单线PDM控制AGC和VCXO。
7）外接SDRAM。
8）芯片采用I2C总线控制。
9）直接中频模拟信号输入（中频中心频率36.166 MHz），支持差分输入。
10）并行TS流TTL电平输出。
11）芯片的核心电压为1.2V，I/O电压为3.3V。
12）芯片采用0.13μm技术，100引脚LQFP封装。
（2）STi7710解码芯片。STi7710是ST公司推出单片HDTV机顶盒芯片，该芯片把STi7020 HDTV解码器和STi5517 MPEG解码器有效地组合在一起，并集成了其他功能如高速USB和高带宽数字内容保护（HDCP）处理器。高带宽的数字内容保护处理器能保护有HDCP功能的TV的数字接口，通过鉴别和监视解密锁来保护高质量高价值知识产权（IP）的节目，这种广泛采用的HDCP标准提供了功能强大而透明的方法来发送加密的数字娱乐内容到DVI兼容的数字播放器，而不会影响电视观众的合法复制或以后播放的方便性。
STi7710嵌入高速USB主接口工作在480Mbit/s的速度，比USB1.1标准快40倍，使各种外设能很方便地增加到基本的机顶盒，以便提供更多的功能。特别是它能使现在的消费者购买机顶盒在将来增加硬盘驱动，便能把机顶盒转变成数字视频录相机（DVR）。其他的外设能通过USB接口采用适当的驱动器，如照相机、打印机和存储器卡等连接到机顶盒。
STi7710提供两种数字视频接口（DVI）和高清晰度多媒体接口（HDMI）显示接口，保证机顶盒最低系统成本的输出灵活性，通过嵌入的先进音频编码（AAC）的提供解码器用低比特速率来改善音频的功能，可传送多达8路192kHz的音频。芯片可支持的视频编码格式有高清显示：1080i，720p，480p和480i；模拟RGB或Y/Pb/Pr HD输出；HDMI和数字视频HD输出。标清显示有，模拟Y/Pb/Pr，CVBS和Y/C SD输出。
在音响方面，STi7710除有MPEG-1 LayerⅠ/Ⅱ，MP3，MPEG-2 LayerⅡ，AAC，AC3等功能外，还提供了SRS Labs公司的先进的音频技术，能对两个扬声器的电视或娱乐系统提供电影级质量的虚拟环绕声和其他的音频特性。
STi7710的CPU核是高性能的ST20，它是机顶盒市场占有统治地位的CPU。它的最新版本支持机顶盒市场所有目前的中间件，并能为未来的娱乐软件提供备用。统一标准的存储器接口支持DDR、SDRAM、ROM、Flash等。
在信号源输入方面，STi7710支持3路TS信号输入，其中1路有双向功能。支持DVB、DIRECTV、ATSC、DCLL等。
在条件接收系统方面芯片集成了DES-ECB、DES-CBC、DVB、ICAM和Multi2解扰器。
【小知识】
鲁棒性（Robustness）就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。
【思考题】
1.无线接收与有线接收有何优点？
2.我国地面数字电视传输标准GB20600—2006包括几种载波形式？
3.高清地面数字电视机顶盒的解调与高清有线电视机顶盒的解调是否相同？