直播卫星芯片技术

3月24日下午，CCBN2011数字技术未来系列论坛召开第二天。卫星技术与应用论坛在国展204会议室举行。湖南国科广电科技有限公司副总经理 隋军先生作了题为《直播卫星芯片技术》的报告。

以下为演讲实录：

隋军：今天很高兴有机会跟大家做一个直播星技术方面的介绍，还有一些市场方面的交流。我首先做一个大概介绍，因为如果不是专业做直播星的话，可能对我们公司一般不太了解。这是我们公司在CCBN第一次公开做演讲。

湖南国科广电科技有限公司，我们公司注册在湖南长沙，在北京、上海都有研发中心，公司总部在长沙。我们公司承担了中国移动多媒体广播系统（CMMB），从芯片一直到关键设备的研制和生产，参与了直播卫星电视标准研发并承担接收芯片和解决方案的开发任务。我们公司现在基本上有几个地方，长沙、北京、上海、深圳，员工148人，大部分以研发人员为主。

公司基础设施介绍

我们公司大概差不多5万平米，包括办公楼、厂房、实验大楼，包括自己生活设施，我们都是公司自己配套的。

我们公司是CMMB技术工作组主要成员，也是我们国家直播卫星电视技术和产业支撑单位，我们也是湖南省信息产业龙头企业、湖南省“双百工程”企业。

我们公司虽然是以直播卫星为主，但是我们分三大块业务：一是直播卫星电视产业；二是CMMB；三是NGB。直播卫星，现在主要是芯片的研发、接收机解决方案的开发。我们从最早一代时候直播星解决方案开始就有产品，当时是5101，后来二代加密标准是5109，最新出的一版，我们现在也在开发解码芯片。我们从解调芯片、接收终端、地面增谱器都有参与，都有相应产品。三网融合，我们最主要开发有关接入一些新的标准技术，包括产品。

直播星接收机芯片介绍

目前我们的芯片是解调，主要实施二代加密的解调，当时型号是5109。这块对直播卫星调制信号进行解调，通过I/Q信号解调，包括LDPC编码、解码工作，包括TS打包、输出，整个这一套调制的标准处理。我们现在芯片虽然在目前信号应用里只用了QPSK3/4，但是芯片对QPSK和8PSK都支持，符号率是1MSps-45MSps。我们封装基本是用LQFP100的封装，我们是所有做直播芯里面目前唯一一个用90纳米，我们主要考虑未来长远发展，一是功耗，包括未来跟解码的集成，所以我们当时选择90纳米工艺，功耗会比0.18、0.13有明显下降。我们自己有一个计算，如果用0.18的话，因为直播星大量是国家采购，数量很庞大，如果按照现在出货数量，差不多可能节电200万度/年。

我们现在又有一颗新的解调芯片，是5109S，因为我们前期在加密的直播星出货当中，发现在实际使用环境跟当时理论制定时，包括标准制定时，有很多地方参数，包括实际应用环境可能都不是特别理想的，所以我们就要做了100芯的，把解调门限接近理论值以适应西南、西北等边境地区环境复杂、信号弱的问题，因为这是在中9覆盖，在西南、西北一些边境地区，包括在东北边境地区厂墙会跟内陆地区有明显的衰弱，而且我们国家的边境地区，像新疆、云南、广西这些地方，新疆可能是大风天气特别多，而云南、广西一带经常会起雾，我们考虑这么多情况，首先要把门限提高到极限。

提高抗多径能力，保证50米同轴电缆的反射损耗对信号无影响。从用户使用角度来讲，当然要考虑跟原来产品全线兼容，无论是硬件还是软件。

我们自己现在也在开发MPEG2解码，现在卫星解码芯片全部是进口的，这可能跟我们国家当初发展直播卫星产业的初衷有点不太相符，因为国家发展直播卫星产业，最终目的还是希望国内产业能够发展的更快，但是现在解码由于前期时间比较紧、任务比较重，所以用的都是海派的，现在我们也在全力投入到自己的解码芯片的开发。现在直播卫星的芯片我们都是只做标清，没有做高清，不做高清最主要的问题是未来高清的运营对解码、对卫星接收机的要求到底什么样，并不是特别明确，我们作为一个商业企业来讲，毕竟还是要考虑投资回报的问题，所以我们暂时在高清方面并没有做太多的投入，主要还是做标清。标清里，大家看到跟一般解码芯片基本类似，不一样，要支持NDS高级安全加密；把UART速率提高，我们特意做那么高，最主要的目的是考虑GPRS模块，里面需要很大的数据通信的速率，所以在这一块是通过UART，所以我们特意把UART速率提高。我们用的是90纳米工艺；封装用的是BGA240。从安全角度考虑规定必须要用BGA，我们把解调也包含在芯片里。

直播卫星电视接收机方案介绍

现在卫星接收机有四种方案，纯的卫星接收，卫星+定位，定位以GPRS模块实现，直播卫星S+地面国标，卫星+地面国标+定位。

如图是最基本卫星接收机的框图。解调部分，然后到MPEG2解码芯片，同时还需要有一方，还有一颗Flash跑程序。输出卫星方面只规定标准左右路模拟音频输出和视频输出，最关键的是要Smart卡，需要有一个加密卡、智能卡去做加解密。

卫星+地面国标的变化主要在解调部分，把地面国标加进去，在解码部分没有特别多的变化，因为主要在TS输入端，我们把它做到有一个自动的选择和切换。

如图，加密定位方案。在原来单纯卫星接收机基础上，在UART口加了GPRS模块，主要用来锁基站，只是在锁基站一瞬间，把这个信息放回到后台，做一个对比，正常情况下这个模块是打开的。

卫星+地面国标+定位。把现在所有的方案全部组合在一起，做成一个完整的方案。有卫星的接收，地面电视接收，定位信息的确认和回传的模块。

目前从市场角度来讲，虽然我们做了四个方案，但是最后这四个方案是不是都会被市场接受，是不是还有新的，这些基本上都是应该由运营主体来决定，我们只是从技术角度把需要的这些技术方案准备好。

如图是我们整理的几种方案基本配置的要求，最早一批的加密卫星接收机，就是原来800多万招标的机器里，大家会发现CPU主频要求只是108M就可以，Flash只要4M，RAM是16M。现在新版单纯的卫星接收机，CPU主频没有变，但是Flash和RAM已经加倍了，因为要放更多的图片，提供更多的数据服务，原来的配置已经不能符合未来的要求了，所以哪怕是单纯的卫星接收机，现在也要把这方面加大。加密主要增加了GPRS的模块，国标一块加的地面国标，把几种方案差异和配置大概做了一个表。

GPRS模块很简单，就是用来锁定中国移动基站，其他电信运营商基站不会支持，锁定中国移动的基站，同时在安装时会采集三个信息，用户身份证信息、机顶盒锁的基站信息，包括家里有GPRS，会用GPRS索取用户家庭地理信息，都会存到后台用户管理服务系统做存档，跟你原来所申报的信息都一样，会开通授权服务，就可以看电视节目，每次开机时，GPRS模块都会工作，都会把它重新锁到的基站信息回传到后台，后台做一个比对，如果没有变化，让你继续收看，如果有变化，会把你的授权自动关掉，当然它会给你提示，让你到运营商网点看是怎么回事。这个方案基本给商业运营做服务的，因为商业运营有一个前提，不能冲击有线网络现有用户，直播卫星商业运营都是在农村地区或者有线电视网络没有覆盖的区域，所以需要有这么一个GPRS模块来做一个位置的锁定。

地面国标基本上还是用来解决本地节目覆盖，因为现在上星的话，肯定以中央台或者各地的卫视节目为主，考虑到全国广大电视[FS:Page]观众的收视习惯，但是本地节目可能只适合一些本地的电视观众收看，并不适合其他绝大多数区域收看，这种时候用地面国标部分里解决，但是目前这一块在我们方案里面是不加密的，它的内容本身就是清流播出，只有卫星是加密流、加扰流输出，需要解码芯片来做解密解扰。

我们做直播星方案设计时，当时考虑的一些重点。

1、兼容性。在方案设计里兼容性很重要，直播卫星的接收机，目前为止还是以国家集中采购招标为主，未来如果运营主体由卫星运营公司来做，前期还会像中国移动一样搞集中采购、招标等形式的推广方式，这样就对整机生产成本、交货周期、响应速度都有很高要求，我们是在替我们一些机顶盒厂家、用户做方案设计时，必须要考虑成本，这个成本肯定要足够低，因为采购招标时，成本是一个很大的决定性因素。招标采购往往要求交货，你中标了，一两个月要交货，有些器件你没有或者缺货怎么办，所以一定要考虑到器件之间的通用性和兼容性。

我列了一个表，Flash支持三家，调谐器芯片五家，SDRAM/DDR三家，加起来有几百个方案，但是大家有时候觉得比较奇怪，为什么要做那么多？要做方案，我们基本上希望客户拿回去就直接可以做生产量产，把基本上市面上有的器件供应商的方案都做进去。

2、可生产性。客户拿回去，他们生产当中遇到的一些问题，比如各个工序是不是平衡，有一些全部是贴片，有一些必须是手工的，这也是生产成本控制的问题。我们设计的时候跟客户的生产部门、技术部门都有直接的对接。

3、可靠性。因为直播卫星接收机目前的用户都是在农村和偏远地区，使用环境很恶劣，新疆绝对是刮大风，很干燥，而在西南地区，像云南、广西两个地方很明显，一年里面有半年一直下雨，很潮湿，所以这种时候整个方案的可靠性都必须要考虑进去，另外一个很重要的原因是在目前直播星接收机的这些厂家都被要求负责七年的售后服务，如果一台机顶盒在当地坏了的话，按目前条件不可能去当地修的，因为成本太高。我们有一个客户在陕西，他们去安装，从这个村到那个村，爬了两个小时，所以维修费用相当高。

我们之前有过大量出货的两个方案，一个是NXP，一个是NEC的主芯片。出到现在，我们加在一起差不多900万台，现在大的直播星厂家，除了海尔不是我们客户，其他所有大的机顶盒厂家都是我们的客户。

曾总也提到有线、卫星、地面电视之间到底怎么样互相和平共处的问题，实际上在我们看来这个问题并没有那么严重，因为现在广电本身就是在提三网融合的概念，我们觉得直播卫星可以跟两个方面做一个结合，一是跟移动电信运营商的网络，2G、3G的网络结合，因为卫星电视肯定是在广播电视里面成本最低的覆盖方式，而且是最快速的一种覆盖方式。同时移动运营商有一个好处，尤其中国移动基本上在全国做到98%的覆盖率，我们中国绝大部分的国土，中国移动都有覆盖，很多偏远地区，包括农村的一些电信业务、互联网业务，原来可能让很多农村地区单独买一个移动电话或者买一个PC上网，对他们来说有经济压力，但是通过直播星，因为电视目前在中国还是最基本的娱乐方式和打发时间的一种手段，如果在直播星的机顶盒上能够提供这些类似的语音或者是数据的互联网业务，对偏远地区消费者来讲应该是一个很好的手段。

刚才提到我们定位是用的GPRS，目前没有把它的双向的交互通道打开，但是在技术上，实际上很容易把它打开，只不过运营商把它打开以后，希望提供什么样的服务，包括如果未来加了TD或者加了W，在电视机上网页浏览应该都不会有太大问题。

直播卫星和有线网络结合，这方面我们也有讨论，用直播卫星提供主要的广播电视的广播业务，用有线网络更多提供数据服务，可以把原来在有线网络上需要承载那些广播电视比较大容量业务的带宽资源节约下来，可以更好为那些数据服务，提供更多的带宽。

直播卫星与三网融合

直播卫星和融合业务推出都需要运营商推动。运营商现在还属于在注册当中，我们希望如果直播卫星的运营主体能够明确的话，应该会对整个直播卫星现在的广播电视业务发展的更多用户，包括未来跟其他的网络和新业务的结合会有很大的推动。

我们作为一个芯片和方案的开发商来讲，我们肯定做的任何技术的方案都一定要负责，一定要符合运营的要求，这时候就需要跟运营商有一个紧密的沟通。到目前为止这是我们做得比较好的地方。历次我们接收机定规范，我们都是标准起草方之一。国科广电是直播卫星加密定位型方案工作小组副组长单位，配合广科院开发能够符合实际运营要求的加密定位型接收方案。国科广电作为广电旗下的企业，专注于中国直播卫星事业的发展。谢谢！