Globale Lösungen

NET 7-8/08
Globale Lösungen
Wie viele Standards muss ein Chip unterstützen?
Stuart Pekowsky
Das mobile Fernsehen ist seit Jahren
ein heißes Thema, erkennbar durch
die weltweite Herausgabe
verschiedener Standards. Existierende
Standards wie DVB-T, DVB-H, ISDB-T,
ATSC/8VSB, T-DMB und MediaFLO
sind schon in Betrieb und werden von
Chipset-Herstellern unterstützt.
Brandneue Standards wie DVB-SH,
CMMB/StiMi und ATSC M/H werden
fertiggestellt und zu den bereits
existierenden hinzugefügt. Die
Chipset-Hersteller haben die
Nachfrage nach solchen All-in-One-
Lösungen erkannt und stellen sich
dieser Herausforderung.
Stuart Pekowsky ist Vizepräsident für Strategic
Partnerships bei Dibcom in Palaiseau, Frankreich
Während die Standardisierung an sich
nur positiv gesehen werden kann, hat
die Annahme von so vielen konkurrierenden
Standards zu einer Zersplittung
des Marktes geführt. Mobilfunknetzbetreiber
werden vor die Wahl
gestellt, sich für einen Standard zu
entscheiden. Das hat zur Folge, dass
auf die Chiphersteller Druck ausgeübt
wird, eine All-in-One-Lösung bereitzustellen,
die alle Standards unterstützt.
Das wäre natürlich eine wunderbare
Lösung für die Endgerätehersteller. In
Wirklichkeit ist es aber nicht nur
schwer, eine solche Lösung zu entwerfen,
sondern auch, diese zu fertigen.
Die sich daraus ergebenden Kosten
sind ein weiterer Faktor, der eine
solche Lösung verhindern kann. Da
jeder Standard systemimmanente Anforderungen
wie z.B. nach der Speichergröße
stellt, kann die eine Lösung
teurer werden als eine andere.
Ein weiterer Punkt sind die Modulationsschemata
der verschiedenen Standards.
DVB-T/H/SH, ISDB-T, T-DMB
und MediaFLO verwenden alle die
COFDM (Co-Orthogonal Frequency
Division Modulation), ATSC (American
Television Standards Committee) jedoch
8VSB (8 Vestigial Side Band).
COFDM ist ein Multi-Carrier-Modulationsschema,
während 8VSB für
Single Carrier entwickelt wurde. Die
fundamentalen Unterschiede zwischen
beiden Schemata können es
unmöglich machen, alle Funktionen in
einem einzigen Chipset zu implementieren.
Viele Funktionen auf einem
Chip
Die bei der Entwicklung neuer Chipsets
zu lösenden primären Herausforderungen
sind:
Reduzierung von Stromverbrauch,
Größe und Kosten;
Integration von analogen (RF-Tuner)
MOBILE TV
und digitalen Funktionen (Demodulation);
Einsatz programmierbarer oder applikationsspezifischer
Logik zur Unterstützung
multipler Standards;
spezifische Kostenminimierung auf
Kosten anderer Standards;
Optimierung der Speicheranforderungen;
Power-Management: Kontrolle des
Chip-Stromverbrauchs und somit
des gesamten Systems zur Verbesserung
der Batterielaufzeit;
Lärm- und Interferenzreduzierung
(Filter);
Empfindlichkeit vs. Linearität vs. benachbarter
Kanalablehnung;
Diversity (Doppelantenne) vs. Einzelantenne
(Standardempfänger);
Modulationsschemata.
Chipset-Hersteller können signalverarbeitende
Algorithmen optimieren, um
die Anforderungen der Rechenleistung
zu reduzieren und hierbei den
Stromverbrauch zu minimieren. Das
stellt einen Entwicklungsprozess dar.
Parallel dazu tragen Fortschritte in der
Materialwissenschaft und in der Herstellungstechnologie
zum Schrumpfen
der Chipgröße bei, ohne dass die
Zahl der Transistoren verkleinert werden
muss. Das führt ebenso zu einer
Einsparung im Stromverbrauch.
In den vergangenen Jahren ging der
Trend zu Single-Chip-Lösungen, entweder
durch Ein-Chip-Systeme (SoC –
System on Chip) oder System-in-Package
(SIP, mehrere Chips). Das erlaubt
dem Chipdesigner die Kombination
verschiedener Funktionen wie
z.B. einen RF-Tuner und eine digitale
Demodulation in einem einzigen
Chipset, was u.a. die Reduzierung der
Größe und eine Leistungsverbesserung
mit sich bringt.
Konfigurierbare logische Plattformen
ermöglichen es Chipdesignern, mehrere
Algorithmen anbieten zu können.
ASICs, entwickelt für Single-Use-Applikationen,
können jetzt durch konfi-
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gurierbare Logiklösungen ersetzt werden,
die Multistandards unterstützen,
indem sie die notwendige Firmware
nach Bedarf aktualisieren. Theoretisch
kann durch diesen Mechanismus jeder
Standard unterstützt werden.
Allen Standards liegen systemimmanente
Speicheranforderungen zugrunde,
die sich je nach Anzahl der
Datenpakete, die für die Fehlerkorrektur
gebuffert werden müssen, unterscheiden.
Ein Standard wie ISDB-T
verlangt z.B. mehr Speicher als DVB-
H, der wiederum mehr Speicher als
DVB-T erfordert.
Speicherplatz kann teuer sein, und die
Endgerätehersteller müssen die Betriebsumgebung
des Empfängers in
Betracht ziehen. Die Frage, ob eine
Unterstützung für ISDB-T in Europa
und den USA wirklich notwendig ist,
drängt sich auf. Höchstwahrscheinlich
nicht, also muss zwischen der Unterstützung
multipler Standards und den
Kosten abgewägt werden.
TV-Tuner benötigen typischerweise
mehrstufige Eingangsspannungen
(Multiple Input Voltages), die konstant
und sauber (geräuschfrei) sein müssen.
Die Verwendung separater Spannungsversorger
beansprucht wertvollen
Platz und erhöht sowohl das Risiko
der Klangbeeinflussung als auch die
Notwendigkeit von zusätzlichen passiven
Komponenten zur Rauschunterdrückung
(Filter), womit wiederum eine
Kostensteigerung einhergeht. Durch
die Bereitstellung einer monolithischen
Mehrfachspannungsversorgung
kann der Systemdesigner eine saubere,
konstante und effiziente Spannungsversorgung
ermöglichen, was
zu verbesserter Leistung und Reduzierung
des Batterieverbrauchs führt.
Die Empfindlichkeit eines jeden Empfängers
ist ein Schlüsselindikator sei-
ner Leistung. Die Arbeitsleistung des
Tuners unter schwachen Signalen ist
entscheidend für die Qualität des digitalen
TV-Erlebnisses. Jedoch können
die Mechanismen, die über die Empfindlichkeit
entscheiden, die Linearität
nachteilig beeinflussen (Höchstleistung,
bevor eine unzulässige Anzahl
an Intermodulationsprodukten erzeugt
wird).
Ein weiteres Problem in der aktuellen
Umgebung ist, dass der Empfänger
die leistungsstarken Analogkanäle in
der Nähe von digitalen Kanälen zurückweisen
muss. Die Situation wird
sich jedoch ändern, sobald der Übergang
zur digitalen Übertragung in
den einzelnen Ländern abgeschlossen
ist.
Eine letzte Betrachtung gilt der Antennendiversität
(Doppelantenne). In
vielen Ländern werden mit den digitalen
TV-Signalen Sendeparameter übertragen,
die aber nicht für den mobilen
digitalen Empfang optimiert sind.
Bild 2: DIB29098-Referenz-Board
Bild 1: Blockdiagramm
des Chipset DIB29098
Empfänger, die in Deutschland oder
Taiwan gut funktionieren, können
möglicherweise in Frankreich oder
Großbritannien weniger gut arbeiten.
Da die Produkte jedoch für den globalen
Gebrauch bestimmt sind, kann
das zu großer Enttäuschung bei den
Verbrauchern und somit zu höheren
Reklamationsraten führen. Die Verwendung
von Diversity-Lösungen
(zwei oder mehr Tuner/Demodulationspfade)
in einem Empfänger kann
diese Mängel überwinden. Nachteilig
wären eine Vergrößerung der Abmessungen,
des Stromverbrauchs und der
Kosten sowie die Forderung, zusätzliche
Antennen zu integrieren.
Komplettlösung für Handy-TV-
Standards
Ein Beispiel für ein Chipset, das viele
der oben genannten Herausforderungen
meistert, ist das DIB29098 von
Dibcom (Bild 1). Es ist die erste Komponente
mit Diversity-2 (Doppelantennenunterstützung)
in einem einzigen
Chip. Das DIB29098 steigert die
Empfangsleistung, sowohl bezüglich
mobiler Anwendungen, etwa in Fahrzeugen,
als auch beim Empfang in Innenräumen.
Außerdem stellt das
Chipset einen Quadband-Empfänger
mit Multimodus dar: Seine Dual-RF-
Tuner unterstützen VHF, UHF, L-Band
und S-Band, und er verfügt über einen
doppelten Demodulator für DVB-
T-, DVB-H- und DVB-SH-Signale sowie
einen leistungsstarken Turbodecoder
mit zugehörigem Speicher für DVB-SH
FEC (Forward Error Correction). Mit ihm
können Gerätehersteller eine Komplettlösung
für Handy-TV-Standards
anbieten. Ein nahtloser Übergang
zwischen den Übertragungsnormen
DVB-T, DVB-H und DVB-SH wird so
möglich und erlaubt eine hohe Flexibilität
in unterschiedlichen Zielregionen.
Das Chipset bietet zwei entscheidende
Leistungssteigerungen: einen beträchtlichen
Gewinn in der Dopplerkompensation
auf S-Band sowie eine
bedeutende Steigerung der Empfangsempfindlichkeit
aufgrund des
eingebauten Diversity-Systems, ohne
Platz für andere Komponenten opfern
zu müssen. Dank schneller Entwicklungszyklen
und der Bereitstellung
kompletter Referenzdesigns (Bild 2)
sind rasche Markteinführungen möglich.
Wie bereits erwähnt, ist ein effizientes
Strommanagement nötig, um die
mehrfache Stromversorgung des Tuners
und des Demodulatorblocks zu
regulieren. Hierfür bietet das Unternehmen
eine Lösung mit integriertem
Power-Management an. (bk)
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