手持產(chǎn)品上實(shí)現DVB-H數字電視

　　目前，很多公交車(chē)輛、出租車(chē)上都安裝了數字電視，這種電視采用的技術(shù)就是DVB-T(數字視頻廣播-地面標準)。DVB-T功耗比較大，不適合電池供電的移動(dòng)終端使用。為此，在DVB-T的基礎上引入新的技術(shù)，形成適合于移動(dòng)終端接收地面數字電視節目的傳輸標準DVB-H(數字視頻廣播-手持)。與DVB-T相比，DVB-H終端具有更低的功耗，移動(dòng)接收和抗干擾性能更為優(yōu)越。

　　DVB-H標準是建立在DVB和DVB-T兩個(gè)標準之上的標準。一個(gè)DVB-H系統接收前端是由DVB-H封裝器和DVB-H調制器構成，DVB-H封裝器負責將IP數據封裝成MPEG-2系統傳輸流(TS)，DVB-H調制器負責信道編碼和調制；系統終端由DVB-H解調器和DVB-H終端構成，DVB-H解調器負責信道的解調、解碼，DVB-H終端負責相關(guān)業(yè)務(wù)的處理、顯示。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　在DVB-H中，數據鏈路層采用時(shí)間分片技術(shù)是其一個(gè)亮點(diǎn)，它用于降低手持終端的平均功耗，便于進(jìn)行平穩、無(wú)縫的業(yè)務(wù)交換。采用多協(xié)議封裝(MPE)前向糾錯技術(shù)，提高了移動(dòng)使用中的信噪比(S/N)門(mén)限和多普勒性能，同時(shí)也能增強抗脈沖干擾的能力。

　　時(shí)間分片技術(shù)，顧名思義，就是時(shí)分復用技術(shù)。它解決了困擾便攜產(chǎn)品移動(dòng)接收數字電視發(fā)展的高功耗問(wèn)題。由于采用突發(fā)方式傳送數據，每個(gè)突發(fā)時(shí)間片傳送一個(gè)業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)傳送時(shí)間片內該業(yè)務(wù)單獨占有全部數據帶寬，并指出下一個(gè)相同業(yè)務(wù)時(shí)間片產(chǎn)生的時(shí)刻。對于接收端來(lái)說(shuō)，只需要在數據包規定的時(shí)刻接收數據即可。這樣，手持終端能夠在指定的時(shí)刻接收選定的業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)空閑時(shí)間做節能處理，從而降低總的平均功耗。當然，這期間前端發(fā)射機是一直工作的，在相同業(yè)務(wù)的兩個(gè)時(shí)間片之間將會(huì )傳送其他業(yè)務(wù)數據，DVB-H信號就是由許多這樣的時(shí)間片組成的。從接收機的角度而言，接收到的業(yè)務(wù)數據并非是如傳統恒定速率的連續方式，數據以離散的方式間隔到達，實(shí)現突發(fā)傳送。如果解碼終端要求數據速率較低但必須是恒定碼率，接收機可以對接收到的突發(fā)數據首先進(jìn)行緩沖，然后生成速率不變的數據流。突發(fā)帶寬一般為固定帶寬的10倍左右。突發(fā)帶寬在固定帶寬兩倍的情況下功耗就可以節省50%，因此如果帶寬為10倍，可以節省90%。除了降低功耗外，時(shí)間分片技術(shù)的應用還有利于不同網(wǎng)絡(luò )間實(shí)現平穩的數據交換。在數據傳送的空閑時(shí)間段里，移動(dòng)終端可以對相鄰蜂窩進(jìn)行監視，掃描其他頻率信號、測試信號強度，這樣一來(lái)當用戶(hù)進(jìn)入新的網(wǎng)絡(luò )時(shí)，移動(dòng)終端會(huì )根據監視結果在空閑時(shí)間段里將信號切換到不同的傳輸流上，達到不同網(wǎng)絡(luò )間平穩的數據交換。

　　DVB-H標準在數據鏈路層為IP數據報增加了里德•所羅門(mén)(RS)糾錯編碼，作為MPE的前向糾錯編碼，校驗信息將在指定的前向糾錯(FEC)段中傳送，即多協(xié)議封裝-前向糾錯(MPE-FEC)。MPE-FEC的目標是提高移動(dòng)信道中的S/N、多普勒性能以及抗脈沖干擾能力。

　　實(shí)驗證明即使在非常糟糕的接收環(huán)境中，適當地使用MPE-FEC仍可以準確無(wú)誤地恢復出IP數據。MPE-FEC的數據開(kāi)銷(xiāo)分配非常靈活，在其他傳輸參數不變的情況下，如果校驗開(kāi)銷(xiāo)提高到25%，則MPE-FEC能夠使手持終端達到和使用天線(xiàn)分集接收時(shí)相同的S/N。DVB-H采用基于IP的數據廣播方式，DVB-H的物理層在DVB-T的基礎上進(jìn)行補充。在DVB-T系統中，2K模式可比8K模式提供更好的移動(dòng)接收性能，但是2K模式的符號周期和保護間隔非常短，使得2K模式僅僅適用于小型單頻網(wǎng)。DVB-H增加的4K模式符號具有較長(cháng)的周期和保護間隔，能夠建造中型單頻網(wǎng)，更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，提高頻譜效率。這種優(yōu)化不如8K模式的效率高，但是4K模式比8K模式的符號周期短，能更頻繁地進(jìn)行信道估計，提供一個(gè)比8K更好的移動(dòng)性能。所以，4K模式的性能介于2K和8K模式之間，為覆蓋范圍、頻譜效率和移動(dòng)接收性能的權衡提供一個(gè)額外的選項。2K和4K模式進(jìn)行深度符號交織，可以進(jìn)一步提高在移動(dòng)環(huán)境和沖擊噪聲環(huán)境下系統的可靠性。通過(guò)協(xié)調移動(dòng)接收性能和單頻網(wǎng)規模進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò )設計的靈活性。

　　接收端的設計

　　現在已有很多家公司致力于DVB-H的便攜式終端接收模塊的設計。在此我所介紹的接收模塊是由飛思卡爾的MC44CD02直接轉換調諧器和DiBcom公司的DiB7000-H信道解碼器組成。使用這種調諧器，使用者能在各種不同的嚴酷條件下得到DVB-H服務(wù)。
由MC44CD02和DiB7000組成的接收端簡(jiǎn)略結構圖如圖1所示。飛思卡爾的MC44CD02覆蓋470-862MHz，采用直接轉換、零中頻方案實(shí)現低功耗，減少部件數量。憑借這些優(yōu)勢，使產(chǎn)品的尺寸小巧并且延長(cháng)了電池壽命。DiB7000-H信道解碼器提供極佳的DVB-H接收解決方案，并符合DVB-H標準實(shí)施的“經(jīng)過(guò)驗證的性能”指導原則。與其他的接收模塊相比：飛思卡爾+DiBcom的接收模塊是得到認證的硅片，并首先推向市場(chǎng)；與傳統調諧器相比，它們的功耗非常低(分別為270mW和650mW)；RF端結構簡(jiǎn)單，從而降低了設計的難度；在高速接收時(shí)，具有很好的多普勒性能等等。

　　C44CD02和DiB7000組成的接收端簡(jiǎn)略結構圖

　　飛思卡爾的MC44CD02采用QFN-487x7mm封裝，符合RoHS標準，適合與便攜產(chǎn)品要求體積小的特點(diǎn)。MC44CD02的內部結構如圖2所示。RF部分由具有自動(dòng)增益控制的LNA、混頻器和一個(gè)由PLL控制產(chǎn)生4GHz的VCO組成。內部LAN覆蓋了整個(gè)UHF波段，驅動(dòng)混頻器將所接收到的RF信號轉換成I和Q信號。經(jīng)過(guò)MC44DC02處理后產(chǎn)生的I、Q信號輸入到信道解碼器DiB7000-H。

　　解碼器DiB7000-H通過(guò)I2C總線(xiàn)對調諧器MC44DC02進(jìn)行控制。它具有COFDM解調器和MPE-FEC硬件加速，完全集成DVB-T和DVB-H標準，并具有IQ增益和相位補償等等。在不增加掃描時(shí)間的前提下，DiB7000-H可以達到±350KHz的頻率補償。在DiB7000-H在中，RF信號和基帶的放大器采用數字式的補償方式確?？刂频木€(xiàn)性性，而RF和基帶間的增益平衡是由內部自動(dòng)處理的。采用處理性較強的數字式濾波器，濾掉鄰近頻道信號的干擾，而且它可以自動(dòng)調節成8、7、6或5MHZ的頻寬。

　　參考文獻：

　　1.胡國榮.數字視頻壓縮及其標準[M].北京:北京廣播學(xué)院出版社,1999.

　　2.劉達龔建榮數字電視技術(shù)北京：電子工業(yè)出版社