在手持設備中部署數(shù)字TV信號接收的集成化支持方案已是不爭的事實。迄今為止,各種支持方案的可行性還受到幾個重要因數(shù)的制約,這就是功耗、尺寸和性能。某些嘗試方案基于將已有的機頂盒解決方案來適應移動接收所要求的環(huán)境。實踐表明,由于不斷變化的接收環(huán)境,這一條道路是行不通的。接收信號的質量受到接收器性能的極大影響,尤其是它處理鄰道干擾,低信噪此以及多普勒補償?shù)哪芰�。移動DVB-T接收器采用天線多樣性技術,但它是以增加功耗和尺寸為代價的。天線多樣性要求兩個天線之間的間隔存在最短的距離,因此實際上很難在手持設備上實現(xiàn)。
為此,DVB組織又制定了
DVB-H標準,全稱為數(shù)字視頻廣播—手持,它是通過地面數(shù)字廣播網(wǎng)絡向手持設備提供多媒體業(yè)務所制定的傳輸標準。簡言之,
DVB-H標準就是依托目前的DVB-T傳輸系統(tǒng),通過增加一定的附加功能和改進技術,使手持設備能穩(wěn)定地接收廣播電視信號。
DVB-H標準是DVB-T標準的擴充,但為了支持手持設備的視頻接收,它又增加了以下的功能：
- 時間分片,以減少功耗。
- IP數(shù)據(jù)廣播,供低分辨率視頻流使用。
- MPE-FEC,獲得穩(wěn)定的信號接收。
- 4K載波模式,對網(wǎng)絡進行優(yōu)化。
DVB-H前端
為了在手機等手持設備中集成
DVB-H前端,解決功耗、性能和機械尺寸等關鍵性問題,采用了新一代硅調諧器和解調器。
硅調諧器特性
硅調器是由機頂頂盒和PC外設TV調諧器常見的盒式調諧器演變而來的最新形式。調諧器與解調器之間的接口從中頻(DVB-T)改為基頻(
DVB-H)。這就有可能在基帶中進行鄰道濾波,并將濾波器集成在調諧器中,進而減少整個解決方案的占用面積。同時,這類調諧器的功耗亦降至300mW。
DVB-H通常在UHF頻帶中使用,但同樣可以用于其它頻帶,如1.672GHz。
DVB-H解調器特性
對解調器的基本要求是在移動的環(huán)境中提供良好的接收性能。對
DVB-H接收機而言,多普勒補償至少需要100Hz,接收機應有能力應對信道的變化,同時能保持低多普勒頻率時得到的相同信噪比,以獲得相同的服務質量(QoS)。這一點對設計人員在規(guī)劃廣播網(wǎng)絡時是至關重要的。當接收機的速度在變化時,網(wǎng)絡的覆蓋范圍必須保持恒定。
除了多普勒效應,接收機還要面對信道特征的變化。天線端接收到的各種回波是隨時隨地變化的,回波間的距離也是不固定的,為了避免失去對發(fā)射機的同步且保持良好的接收狀態(tài),接收機必須對這些變化進行補償。
同信道干擾是又一種重要的瞬間干擾,瞬間干擾來自各種源,是在工作環(huán)境下產(chǎn)生的,有時甚至來自相鄰的網(wǎng)絡。接收機應具有極強的抗干擾能力,甚至在干擾功率高于所需的信號時仍能保持良好的接收狀態(tài)。例如,在GSM手機中,這類干擾通常來自上游的GSM信道。
靈敏度是提供理想覆蓋范圍的重要參數(shù)。解調器設計應保證相對于理論值較低的退化度,一般能實現(xiàn)0.5~1dB的安全系數(shù)。
圖1是
DVB-H接收機的方框圖,主要包括兩大部分,解調器和MAC(媒體接入控制)處理。鏈路層或MAC也集成在解調器中。這一層用來處理時間分片、IP數(shù)據(jù)提取、以及IP數(shù)據(jù)誤差校正。由于
DVB-H必須保持高位速率,RS(Reed-Solomon)譯碼器是用硬件實現(xiàn)的。
圖1 DVB-H解調器的方框圖
時間分片
時間分片采用突發(fā)方式傳送數(shù)據(jù),與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流業(yè)務相比具有更高的瞬時速率。DVB-T移動圖像專家組(MPEG-2)程序流的速率可達10Mb/s,遠遠高于手機可手持設備所能處理的和四分之一視頻圖像陣列(QVGA)顯示屏所能顯示的速率。一般說來,低于500Kb/s的數(shù)據(jù)流已能在小屏幕上提供良好的視頻分辨率。時間分片就是用高速率突發(fā)低速率的數(shù)據(jù)流。接收機前端在突發(fā)時間內工作,其余時間是關閉的,這樣就能進一步降低功耗。例如,對500Kb/s數(shù)據(jù)流,若突發(fā)頻率為它的10倍,理論上可以節(jié)省90%的功耗。最新式
DVB-H前端(調諧器加解調器)約消耗功率500mW,實際的功耗僅需50 mW。
除了節(jié)省功耗,時間分片技術使手持設備能在業(yè)務傳遞空閑周期掃視相鄰蜂窩,掃描其它頻率信號,測試信號強度而不中斷自身業(yè)務的接收。當移動用戶進入新的網(wǎng)絡時,可隨時根據(jù)監(jiān)測情況在空閑周期內切換到更佳的網(wǎng)絡上,從而實現(xiàn)最優(yōu)化無縫交換。
IP數(shù)據(jù)廣播
在
DVB-H系統(tǒng)中,采用DVB-MPE(多協(xié)議封裝)并作為視頻流和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范的一部分。MPEG-2 IP數(shù)據(jù)分組的傳輸量基于數(shù)字媒體指令和控制(DSMCC)節(jié)完成的,它將整個IP分組有效載荷封裝在DSMCC節(jié)的有效載荷內,并將MAC地址分別映射至DSMCC節(jié)中的報頭和有效載荷。節(jié)格式允許數(shù)據(jù)報進入多個字節(jié),如果數(shù)據(jù)報的長度小于或等于4096字節(jié),則在一個節(jié)內發(fā)送完畢。在IP場合,最大傳輸單元(MTU)設定為4096字節(jié),因而數(shù)據(jù)報不會形成碎片。MAC地址為6個字節(jié),分為兩組,5和6字節(jié)映射至DSMCC節(jié)的table裪d裡xtension字段;而1、2、3和4字節(jié)映射至DSMCC節(jié)的有效載荷 區(qū)。這種映射是利用第一代解調器的有限能力完成的。這種送至小屏幕設備的IP視頻流對低分辨率、低位率數(shù)據(jù)傳輸是十分理想的。
MPE前向誤差校正(MPE-FEC)
DVB-T接收機對時變衰減信道與脈沖噪聲效應的容忍力較差,為了提升接收性能,DVB裈系統(tǒng)在數(shù)據(jù)鏈接層上增加了一個前向糾錯編碼保護機制,對欲傳送的IP數(shù)據(jù)以RS編碼器編碼,并配合時間交錯,將編碼后的數(shù)據(jù)在時域上交錯送出。
MPE-FEC技術將IP數(shù)據(jù)依序寫入記憶裝置中,其中每一格的單位為字節(jié)。其編碼方式為對每一列分別執(zhí)行RS(255、191、64)編碼,再以“行”為順序依次輸出數(shù)據(jù)字節(jié),并被封裝成FEC節(jié),讓原本彼此形成代碼字的各個字節(jié)在時間軸上被分散傳輸,達到時間交錯的效果。
信號衰落的頻率與接收機產(chǎn)生的多普勒效應有關。多普勒頻率越低,系統(tǒng)需要的時間交錯越大。
DVB-H提供的時間交錯是靈活的且與服務相適應。典型的時間交錯周期可高達500ms,低則可至50ms。
經(jīng)過上述處理,系統(tǒng)的載噪比(C/N)得以降低。且在多普勒頻率范圍保持平坦。
4K模式
DVB-T規(guī)范了2K模式和8K模式兩種傳輸模式,其中8K模式處理多重路徑反射效應的能力較強,因此可提供較廣的電波覆蓋范圍,大大降低數(shù)字電視網(wǎng)絡的構建成本,但其移動接收性能卻較差;2K模式的特性則恰好與8K模式相反。在
DVB-H中增加了4K模式,是兼顧了2K模式的高移動性和8K模式網(wǎng)絡魯棒性的折衷選擇。
應用處理器
DVB-H解調器的輸出是送至設備應用處理器的IP流。應用處理器主要負責譯碼和音、視頻的恢復,并將這些服務整合在設備類型的內容中,諸如手機和個人數(shù)字助理
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