基于地面廣播的手機電視
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手機電視業(yè)務(wù)的實(shí)現方式主要有兩種：第一種是利用蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，中國移動(dòng)和中國聯(lián)通已推出此種手機電視業(yè)務(wù)；第二種是利用地面或衛星數字廣播，裝有數字電視接收模塊的手機直接接收數字電視信號，這是目前最被看好的實(shí)現方式。
手機電視業(yè)務(wù)作為一種新興的多媒體業(yè)務(wù)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，目前國際上對這項業(yè)務(wù)的研究十分熱烈，與之相關(guān)的技術(shù)已有10余種，概括起來(lái)可以分為以下4種類(lèi)型：
基于移動(dòng)網(wǎng)實(shí)現技術(shù)：此類(lèi)技術(shù)是通過(guò)改進(jìn)的移動(dòng)通信網(wǎng)向用戶(hù)提供下行廣播信道，使用移動(dòng)通信系統所在頻段。典型技術(shù)包括多媒體廣播和組播業(yè)務(wù)(MBMS)、廣播和組播業(yè)務(wù)(BCMCS)等。
基于地面數字廣播網(wǎng)實(shí)現技術(shù)：此類(lèi)實(shí)現技術(shù)主要針對地面數字廣播電視，使用廣播電視頻段。有些在地面數字廣播電視技術(shù)的基礎上改進(jìn)成為手機電視技術(shù)，例如DVB-H、MediaFLO等；而另一些目前還只是針對地面數字廣播電視系統，包括韓國T-DMB、日本的ISDB-T、清華DMB-T和上海交大的ADTB-T等
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基于衛星實(shí)現技術(shù)：這一類(lèi)技術(shù)主要通過(guò)衛星提供下行傳輸，典型技術(shù)包括歐洲的S-DMB和日本、韓國的S-DMB等。
基于應用層實(shí)現技術(shù)：以開(kāi)放移動(dòng)聯(lián)盟廣播業(yè)務(wù)組OMA BCAST為代表，主要從應用層來(lái)定義手機電視業(yè)務(wù)的實(shí)現。
本文介紹DVB-H和韓國T-DMB兩種典型的地面數字廣播電視技術(shù)，并討論開(kāi)展手機電視業(yè)務(wù)面臨的主要問(wèn)題。
1 DVB-H標準
1.1 DVB-H網(wǎng)絡(luò )架構
DVB-H主要是利用數字地面網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行手機電視內容的下行，利用移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行點(diǎn)播、用戶(hù)授權，計費，客服以及互動(dòng)回傳，其網(wǎng)絡(luò )架構(如圖1所示)包括數字地面網(wǎng)絡(luò )和移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò )。
1.2 DVB-H關(guān)鍵技術(shù)
DVB系列標準最早由DVB項目組在20世紀90年代初提出，數字電視地面廣播DVB-T是在20世紀90年代中期開(kāi)發(fā)的，并在1997年2月獲得歐洲電信標準協(xié)會(huì )(ETSI)的認可，成為歐洲數字電視地面廣播的標準。目前全球已有59個(gè)國家和地區采用DVB-T標準，除了歐洲國家外，還有澳大利亞、新西蘭、巴西、新加坡等國。從整體應用情況來(lái)看，DVB-T技術(shù)已經(jīng)非常成熟。
DVB-H基于DVB-T，完全后向兼容，并能和MPEG-2業(yè)務(wù)共享DVB-T復用器，其技術(shù)規范工作主要由DVB項目組實(shí)施。DVB-H標準已經(jīng)在2004年經(jīng)ETSI批準成為歐洲的移動(dòng)電視標準，目前在全球20多個(gè)地方已經(jīng)建立DVB-H網(wǎng)絡(luò )，并已開(kāi)展商業(yè)運營(yíng)測試。使用DVB-H技術(shù)可以向移動(dòng)手持設備(包括手機)同時(shí)傳送多個(gè)電視頻道、無(wú)線(xiàn)頻道和視頻頻道。DVB-H通過(guò)時(shí)間分片來(lái)降低接收設備的功率消耗，通過(guò)增加小區標識來(lái)支持信號的快速掃描和頻率切換，并提高了移動(dòng)環(huán)境中接收信號的強度，能實(shí)現對室內、室外、步行和移動(dòng)等多種環(huán)境的支持。
相對DVB-T而言，DVB-H增加了以下技術(shù)：
(1)引入時(shí)間分片，降低功耗
為了降低接收端的功率消耗，DVB-H采用突發(fā)的方式發(fā)送數據：即一種業(yè)務(wù)在一個(gè)時(shí)間段(如200 ms)內，單獨占用系統的全部帶寬來(lái)傳送數據，接著(zhù)傳送下一種業(yè)務(wù)，在所有業(yè)務(wù)發(fā)送完后(如4 s以后)，再重新傳送第一種業(yè)務(wù)。接收機只需要在指定的時(shí)間段里接收信號，其他時(shí)間則可以關(guān)閉。每一個(gè)時(shí)間段上的數據傳輸速率很高，因此每一個(gè)時(shí)間段的持續時(shí)間可很短，接收端大部分時(shí)間可處于睡眠或關(guān)閉狀態(tài)，這樣可以降低接收端的耗電量，最大可節省90%的功率消耗。
(2)引入4K模式，在提高對移動(dòng)性能支持的同時(shí)實(shí)現較大的覆蓋
4K模式下載波數量為3 409個(gè)，每個(gè)子載波的調制方式有QPSK、16QAM、64QAM 3種。
(3)引入多重協(xié)定封裝-前向糾錯(MPE-FEC)，為基于IP的業(yè)務(wù)提供服務(wù)，增強抗干擾能力
MPE-FEC技術(shù)在IP數據包中增加了RS糾錯編碼。MPE-FEC幀被安排在一個(gè)255列的矩陣中，行數可以從1變化到一個(gè)定值，最大為1 024，因此最大的MPE-FEC幀占用2兆比特。
DVB-H標準具有以下優(yōu)點(diǎn)：
降低終端耗電：基于IP數據包，接收器一般只在整個(gè)傳送時(shí)間中打開(kāi)10%。
無(wú)縫切換：使用一個(gè)接收器就能完成，保證服務(wù)的連續性。
提高了對移動(dòng)和便攜接收的支持：MPE-FEC增強了弱信號的接收，增加了抗干擾能力，支持移動(dòng)性高速數據傳送。
高容量：在8兆帶寬內可傳送多于40～50個(gè)電視頻道。
高靈活性：在中到大的單頻網(wǎng)內通過(guò)單個(gè)天線(xiàn)的移動(dòng)接收，可以實(shí)現很多靈活的容量選擇和蜂窩尺寸。
與DVB-T系統的兼容性：DVB-H基于與DVB-T相同的物理層，可以使用同樣的調制器和同樣的發(fā)射器。
DVB-H標準的技術(shù)應用解決方案主要是IP數據廣播(IPDC)，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )完成對用戶(hù)的鑒權。此外，手機電視業(yè)務(wù)的計費、帳單處理、客戶(hù)服務(wù)、客戶(hù)管理，以及視頻點(diǎn)播、下載、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等業(yè)務(wù)，也通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現。IPDC解決方案也提供標準的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議(SNMP)網(wǎng)管接口，可以和運營(yíng)商現有的網(wǎng)管系統實(shí)現互聯(lián)。
IPDC實(shí)現對用戶(hù)鑒權的過(guò)程是：移動(dòng)終端用戶(hù)以短信息的形式向IPDC核心應用系統發(fā)送收看節目的請求，核心應用系統接收到請求后對用戶(hù)進(jìn)行鑒權；鑒權通過(guò)后，核心應用系統就會(huì )向移動(dòng)終端發(fā)送版權對象(OMA DRM RO)；移動(dòng)終端收到OMA DRM RO后，就可以打開(kāi)相應的安全關(guān)聯(lián)文件，并通過(guò)文件中的密鑰對加密視頻進(jìn)行解密，收看視頻內容。
IPDC方案利用移動(dòng)運營(yíng)商現有的計費系統來(lái)實(shí)現對手機電視業(yè)務(wù)的計費。在IPDC核心應用系統生成收費記錄(CDR)，并傳送給計費系統，計費系統根據CDR完成計費和收費。
IPDC方案中提供專(zhuān)用于對IP封裝器(IPE)的配置和監控的管理系統。運營(yíng)商也可以使用已有的網(wǎng)絡(luò )管理系統，對來(lái)自IPDC核心應用系統以及IPE的告警進(jìn)行集中監控，故障管理接口基于標準的SNMP接口。
2 韓國T-DMB標準
2.1 T-DMB網(wǎng)絡(luò )架構
T-DMB網(wǎng)絡(luò )架構如圖2所示。
基于歐洲廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)的尤里卡147數字音頻廣播(Eureka-147 DAB)系統的基礎上的T-DMB數字無(wú)線(xiàn)電廣播傳送結構如圖3所示。
T-DMB的傳送幀由同步信道(SC)、快速信息信道(FIC)、主業(yè)務(wù)信道(MSC)3個(gè)信道構成如圖4所示。
FIC由快速信息塊(FIB)構成，其主要功能是傳送解釋MSC配置所必要的控制信息，該控制信息的核心部分是復用器配置信息(MCI)，上述復用器配置信息包含復用器結構信息以及所需要的復用器重配信息。包含于FIC之內的其他信息表示業(yè)務(wù)信息(SI)、條件接入(CA)管理信息、以及快速信息數據信道(FIDC)。為了允許快速及安全地響應MCI，FIC不進(jìn)行時(shí)間交錯以及采用高級別的防止發(fā)送錯誤保護地發(fā)送。
MSC由一序列的公共交錯幀(CIF)構成，每個(gè)CIF為一個(gè)55 296比特的數據字段，在每24 ms之內進(jìn)行傳送。CIF的最小可尋址單位是容量單元(CU)，其大小為64比特。整數個(gè)CU分組來(lái)構成MSC的基本傳送單位，此處稱(chēng)作子信道。MSC據此構成子信道的復用。
MSC的業(yè)務(wù)定義了兩種不同傳送模式：流模式和分組模式。流模式在指定的子信道內按照固定比特率傳送；分組模式是在單一子信道內傳送幾個(gè)數據業(yè)務(wù)，其每個(gè)子信道能夠傳送一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)成分。
T-DMB基于Eureka-147 DAB，支持朝鮮語(yǔ)，增加了通過(guò)流模式數據信道來(lái)傳輸視頻、音頻及數據業(yè)務(wù)的能力，相關(guān)內容可以參照ETSI EN 300 401標準。
T-DMB通過(guò)流模式數據信道來(lái)傳輸視頻、音頻及數據業(yè)務(wù)時(shí)添加了視頻復用器，其結構如圖5所示。
圖5中相關(guān)功能模塊如下所述：
初始對象描述器(IOD)生成器以ISO/IEC 14496-1為標準生成IOD。
對象描述器(OD)/場(chǎng)景描述二進(jìn)制格式(BIFS)生成器以ISO/IEC 14496-1為標準生成OD/BIFS流。
AVC視頻符號編碼器會(huì )把輸入的視頻信號進(jìn)行符號化，并遵循標準H.264/AVC。
BSAC音頻編碼器會(huì )把輸入的音頻信號進(jìn)行符號化，并遵循ISO/IEC 14496-3比特片算術(shù)編碼(BSAC)標準要求。
同步層(SL)數據包化器會(huì )從輸入的各種多媒體流中生成同步SL數據包，并遵循ISO/IEC14496-1系統標準。
節(Section)生成器會(huì )生成包含IOD/OD/BIFS的節，并遵循ISO/IEC 13818-1標準。
分組基本流(PES)數據包化器會(huì )把輸入的SL數據包PES數據包化，并遵循ISO/IEC 13818-1標準。
傳輸流(TS)復用器會(huì )把輸入的節及PES數據包復用成MPEG-2 TS。
復用的MPEG-2 TS的數據流經(jīng)由外編碼器RS(204，188)添加錯誤保護信息。
通過(guò)外編碼器RS(204，188)添加錯誤保護的數據流在卷積交織器中交織成為視頻服務(wù)流。
2.2 T-DMB關(guān)鍵技術(shù)
T-DMB采用如下的關(guān)鍵技術(shù)：正交頻分復用(OFDM)調制、頻率/時(shí)間交織、卷積編碼、RS編碼、卷積交織、單頻網(wǎng)絡(luò )等。
(1)OFDM調制
OFDM技術(shù)是一種無(wú)線(xiàn)環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。無(wú)線(xiàn)信道的頻率響應曲線(xiàn)大多是非平坦的，而OFDM技術(shù)的主要思 想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用1個(gè)子載波進(jìn)行調制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個(gè)子信道是相對平坦的，在每個(gè)子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統中各個(gè)子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率。T-DMB所采用的OFDM調制的主要參數見(jiàn)表1。
(2)頻率/時(shí)間交織
交織是在時(shí)間/頻率域重新安置數據以便抵抗信號衰落和傳輸錯誤。T-DMB采用了時(shí)間及頻率交織器，并且對不同的發(fā)送模式設計了不同的參數，此外，時(shí)間交織適用于各卷積編碼器的輸出端，其適用于MSC的子信道信號，但并不適用于FIC，可參見(jiàn)ETSI EN 300 401標準。
(3)卷積編碼
信道編碼基于打孔卷積編碼，允許根據比特錯誤的敏感特性實(shí)施均等和非均等的保護，可參見(jiàn)ETSI EN 300 401標準。
卷積編碼參數根據所傳輸的業(yè)務(wù)形式、凈比特率以及錯誤保護級別而不同，錯誤保護方法包括非均等 錯誤保護(UEP)和均等錯誤保護(EEP)。UEP在根本上是為了音頻而設計，但是也適用于數據，EEP既適用于數據也適用于音頻。
對卷積碼的4個(gè)符號向量的生成多項式的8進(jìn)制形式為133、171、145、133，圖6表示了卷積編碼器結構。
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(4)RS編碼器
RS外編碼器的規格遵循ETSI EN 300 744標準所述的由RS(255,239,t =8)衍生的縮短RS(204,188,t =8)編碼器。
(5)卷積交織
卷積交織規格遵循ETSI EN 300 744標準中的卷積交織規格。圖7是卷積交織的示意圖，該卷積交織是基于Forney方式，交織深度為12。
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(6)單頻網(wǎng)絡(luò )
單頻網(wǎng)絡(luò )是由多個(gè)不同地點(diǎn)的處于同步狀態(tài)的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射臺，在同一時(shí)間、以同一頻率發(fā)射同一信號，以實(shí)現對一定服務(wù)區的可靠覆蓋。
單頻網(wǎng)的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是有利于頻率規劃，可以大大節約寶貴的頻率資源，提高頻譜利用率。第二點(diǎn)是由于無(wú)線(xiàn)電信號本身的特性，在高樓林立的城市中，無(wú)論單個(gè)數字電視發(fā)射站點(diǎn)的發(fā)射功率多大都會(huì )有很多信號覆蓋不到的區域，這些覆蓋不到的區域被稱(chēng)作覆蓋盲區或盲點(diǎn)，單頻網(wǎng)可通過(guò)多點(diǎn)同頻發(fā)射的辦法來(lái)解決覆蓋盲區問(wèn)題，獲得較好的覆蓋率。第三點(diǎn)是單頻網(wǎng)技術(shù)還可降低發(fā)射機設備的成本；通過(guò)優(yōu)化和調整單頻網(wǎng)發(fā)射網(wǎng)絡(luò )(基站數量、分布、發(fā)射天線(xiàn)高度、發(fā)射功率等)，可以使用多個(gè)較小功率發(fā)射機代替一個(gè)大功率發(fā)射機，以降低信號輻射、減少電磁波污染、增強覆蓋均勻度，也可以根據需要隨時(shí)改變覆蓋意圖。
T-DMB采用單頻網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)對服務(wù)區實(shí)施有效可靠的覆蓋。
3 開(kāi)展手機電視業(yè)務(wù)的可行性分析
3.1 面臨的問(wèn)題
目前開(kāi)展手機電視業(yè)務(wù)面臨以下問(wèn)題：
標準問(wèn)題：中國正在制訂自己的數字電視地面傳輸標準，在數字電視地面傳輸標準之后很可能會(huì )推出相應的移動(dòng)電視標準；
頻率資源問(wèn)題：模擬電視完全關(guān)閉后，空余出的數百兆頻率資源(VHF、UHF)將有效緩解現有的頻率緊張。但在過(guò)渡期間，模擬與數字廣播并存將會(huì )使原已緊張的頻率資源更加缺乏；
管制問(wèn)題：各國在廣播和通信領(lǐng)域一般都有不同的要求，也由不同的政府部門(mén)來(lái)管理，并對相應領(lǐng)域的企業(yè)有著(zhù)嚴格的限制；
終端不成熟問(wèn)題：終端需要解決網(wǎng)絡(luò )傳輸速率低、電池壽命短、小型化等問(wèn)題。
3.2 運營(yíng)模式
手機電視業(yè)務(wù)的運營(yíng)模式可以有多種，按照中國的情況可能存在以下3種運營(yíng)模式：移動(dòng)運營(yíng)商單獨運營(yíng)、廣電單獨運營(yíng)和兩者合作運營(yíng)模式。以下針對這3種模式進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：
移動(dòng)運營(yíng)商單獨運營(yíng)：移動(dòng)運營(yíng)商投資建設移動(dòng)數字廣播電視網(wǎng)絡(luò )，但是可能會(huì )占用現有模擬電視的部分頻段，這需要得到廣電總局的批準，其難度較大。另外要獲得廣播電視業(yè)務(wù)的運營(yíng)許可也會(huì )比較困難。
廣電單獨運營(yíng)：受?chē)艺叩挠绊?，廣電運營(yíng)商在運營(yíng)手機電視業(yè)務(wù)方面具備先天優(yōu)勢，廣電系統可以構建面向移動(dòng)設備的數字廣播網(wǎng)絡(luò )，向移動(dòng)用戶(hù)提供手機電視業(yè)務(wù)，能夠進(jìn)行廣播內容的制作、采編和頻道的集成等；但由于目前廣電網(wǎng)絡(luò )只能夠提供下行通道，不能進(jìn)行用戶(hù)認證和計費支撐、無(wú)法提供節目定制和互動(dòng)等個(gè)性化服務(wù)。
合作運營(yíng)：廣電運營(yíng)商作為手機電視業(yè)務(wù)的下行網(wǎng)絡(luò )提供商以及大部分節目的提供商；移動(dòng)運營(yíng)商則為該業(yè)務(wù)提供上行網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)可以負責用戶(hù)的認證、計費、業(yè)務(wù)定制、節目互動(dòng)等操作，另外，可以通過(guò)BCMCS/MBMS等技術(shù)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)向用戶(hù)提供點(diǎn)播業(yè)務(wù)，作為對廣播業(yè)務(wù)提供商的補充。
4 結束語(yǔ)
技術(shù)的發(fā)展使得廣播電視行業(yè)和通信行業(yè)在技術(shù)上的界限越來(lái)越模糊。
移動(dòng)運營(yíng)商與廣電部門(mén)一方是終端和電信通道的控制者，另一方是音視頻內容的提供者，二者都是手機電視業(yè)務(wù)所必須的。
事實(shí)上，無(wú)論是基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的流媒體手機電視，還是基于無(wú)線(xiàn)數字電視技術(shù)的廣播手機電視，都需要廣電與電信的合作。從政策層面講，廣電部門(mén)握有手機電視運營(yíng)牌照和手機電視節目版權，而移動(dòng)運營(yíng)商掌握著(zhù)承載手機電視業(yè)務(wù)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，目前惟有二者合作，手機電視才能開(kāi)展起來(lái)。從業(yè)務(wù)層面講，移動(dòng)運營(yíng)商開(kāi)展流媒體手機電視業(yè)務(wù)，需要廣電部門(mén)內容的支持；廣電部門(mén)推出的廣播手機電視需要借助運營(yíng)商提供手機用戶(hù)管理系統，來(lái)完善業(yè)務(wù)計費、客服維護服務(wù)等功能。
從用戶(hù)需求講，用戶(hù)既需要廉價(jià)的、高質(zhì)的廣播式服務(wù)，也需要個(gè)性化的交互式服務(wù)，這兩種服務(wù)應該是通過(guò)一種途徑來(lái)提供。因此，兩大部門(mén)在手機電視業(yè)務(wù)上既有合作的基礎，也有合作的必要。相關(guān)部門(mén)應加強溝通，共同合作，制訂切實(shí)可行的合作方案。
手機電視是對廣電和通信產(chǎn)業(yè)融合的重要嘗試，主管部門(mén)的協(xié)調和技術(shù)標準的制訂將直接影響未來(lái)三網(wǎng)融合的進(jìn)程。
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