DVB-H

DVB-H (Digital Video Broadcasting-Handheld),即數位視頻廣播—手持。是DVB組織為通過地面數字廣播網路向便攜/手持終端提供多媒體業務所制定的傳輸標準。2004年11月,DVB-H已經正式被ETSI制定為“EN302 304“標準。DVB-H的標準規範(EN 302 304)可以在DVB-H官方站點下載[1],這個技術的重要競爭者是Qualcomm開發的MediaFLO。

DVB-H標準
DVB-H標準是建立在DVBDVB-T兩個標準之上的標準。
一個DVB-H系統前端由DVB-H封裝器和DVB-H調製器構成,DVB-H封裝器負責將IP數據封裝成MPEG-2系統傳輸流(TS),DVB-H調製器負責信道編碼調製;系統終端由DVB-H解調器和DVB-H終端構成,DVB-H解調器負責信道解調、解碼,DVB-H終端負責相關業務顯示、處理。

基本介紹

(1)系統要求
由於移動終端採用電池供電,為提高電池的使用時間,終端應能夠周期地關掉一部分接收電路以節省功耗。
對於漫遊的用戶,當用戶進入新區域後應仍能非常順利地接收DVB-H業務。
對於室內、室外、步行、乘車等不同的接收方式,傳輸系統應能保證在各種移動速率下順利接收DVB-H業務。
在充斥大量脈衝干擾的環境中,傳輸系統應能採取有效的措施減少該類干擾帶來的影響。
DVB-H作為手持終端的通用業務規範,系統應能提供足夠的靈活性以滿足不同傳輸頻寬和信道頻寬套用。
(2)協定層次劃分
網路層不在DVB-H標準範圍內,標準只實現數據鏈路層和物理層。
數據鏈路層採用時間分片技術,用於降低手持終端的平均功耗,便於進行平穩、無縫的業務交換。採用多協定封裝(MPE)前向糾錯技術,可以提高移動使用中的信噪比(C/N)門限和都卜勒性能,同時也能增強抗脈衝干擾的能力。
物理層在DVB-T的基礎上進行補充,增加了4K傳輸模式和深度符號交織等內容,除原有DVB-T的技術特點外,在傳輸參數信令(TPS)比特中增加了DVB-H信令,用於提高業務發展速度。蜂窩標識在TPS中指示,用於支持移動接收時的快速信號掃描和頻率交換。增加4K模式可以適應移動接收特性和單頻網蜂窩的大小,提高網路設計、規劃的靈活性。2K和4K模式進行深度符號交織,可以進一步提高在移動環境和衝擊噪聲環境下系統的魯棒性。

關鍵技術

DVB-H技術是DVB和DVB-T兩種技術的融合,但是如果僅僅依靠上述兩種技術是不能完全解決DVB-H所面臨的問題的。例如,雖然DVB-T已經被證明在固定、移動、便攜接收等方面具有非常出眾的性能,但是對於手持設備而言還需要進行進一步的改進,如功耗、蜂窩移動下的性能、網路設計等方面。為此DVB-H增加了新的技術模組,它們主要包括:
(1)時間分片
時間分片技術採用突發方式傳送數據,每個突發時間片傳送一個業務,在業務傳送時間片內該業務將單獨占有全部數據頻寬,並指出下一個相同業務時間片產生的時刻。這樣手持終端能夠在指定的時刻接收選定的業務,在業務空閒時間做節能處理,從而降低總的平均功耗。當然,這期間前端發射機是一直工作的,在相同業務的兩個時間片之間將會傳送其他業務數據,DVB-H信號就是由許多這樣的時間片組成的。從接收機的角度而言,接收到的業務數據並非是如傳統恆定速率的連續方式,數據以離散的方式間隔到達,因此稱之為突發傳送。如果解碼終端要求數據速率較低但必須是恆定碼率,接收機可以對接收到的突發數據首先進行緩衝,然後生成速率不變的數據流。突髮帶寬一般為固定頻寬的10倍左右。突髮帶寬在固定頻寬兩倍的情況下功耗就可以節省50%,因此如果頻寬為10倍,可以節省90%。
(2)多協定封裝-前向糾錯
DVB-H標準在數據鏈路層為IP數據報增加了里德·所羅門(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,我們稱之為多協定封裝-前向糾錯(MPE-FEC)。MPE-FEC的目標是提高移動信道中的C/N、都卜勒性能以及抗脈衝干擾能力。
實驗證明即使在非常糟糕的接收環境中,適當地使用MPE-FEC仍可以準確無誤地恢復出IP數據。MPE-FEC的數據開銷分配非常靈活,在其他傳輸參數不變的情況下,如果校驗開銷提高到25%,則MPE-FEC能夠使手持終端達到和使用天線分集接收時相同的C/N。DVB-H採用基於IP的數據廣播方式。
(3)4K模式和深度符號交織
DVB-H標準在DVB-T原有的2K和8K模式下增加了4K模式,通過協調移動接收性能和單頻網規模進一步提高網路設計的靈活性。同時,為進一步提高移動時2K和4K模式的抗脈衝干擾性能,DVB-H標準特為兩者引入了深度符號交織技術。在DVB-T系統中,2K模式可比8K模式提供更好的移動接收性能,但是2K模式的符號周期和保護間隔非常短,使得2K模式僅僅適用於小型單頻網。新增加的4K模式符號具有較長的周期和保護間隔,能夠建造中型單頻網,網路設計者能夠更好地進行網路最佳化,提高頻譜效率。雖然這種最佳化不如8K模式的效率高,但是4K模式比8K模式的符號周期短,能夠更頻繁地進行信道估計,提供一個比8K更好的移動性能。總之,4K模式的性能介於2K和8K模式之間,為覆蓋範圍、頻譜效率和移動接收性能的權衡提供一個額外的選項。
(4)傳輸參數信令
DVB-H的傳輸參數信令(TPS)能夠為系統供一個魯棒性好、容易訪問的信令機制,能使接收機更快地發現DVB-H業務信號。TPS是一個具有良好魯棒性的信號,即使在低C/N的條件下,解調器仍能快速將其鎖定。DVB-H系統使用兩個新的TPS比特來標識時間片和判斷可選的MPE-FEC是否存在,另外用DVB-T中已存在的一些共享比特表示4K模式、符號交織深度和蜂窩標識。

DVB-H標準的發展趨勢

DVB-H將對廣播和通信領域產生重大影響。DVB-H業務2005年可以投入使用,預計到2007年手機電視用戶將達到1億,而到2009年這個數字將增長到3億。DVB-H繼承於DVB-T,在DVB-T網路上只要做很小的修改就可以傳送符合DVB-H標準的數據流。對採用DVB-T的國家(約有50多個國家,主要集中在歐洲)來說,推廣DVB-H的代價相對較低,但是對於採用其他地面數位電視傳輸標準的國家,這個問題就需要做進一步的探討。在美國,地面數位電視傳輸標準ATSC採用8-vsb技術,移動性較差,需要引入新的技術或標準來推廣數位電視,目前已有公司採用DVB-H技術布網;在日本,考慮到功耗、移動性等因素,DVB-H甚至有取代日本本土ISDB-T標準的趨勢。
DVB-H標準主要是為數位電視廣播做準備,因此視頻壓縮技術是其中極其重要的技術,廣播中傳統的視頻壓縮標準,如MPEG-2,顯然不能滿足DVB-H的需求。DVB組織的DVB-H成員考查了多種視頻壓縮格式,其中最為看重的是H.264(即MPEG-4的第10部分),見文獻【3,4】,目前問題主要集中於H.264的智慧財產權上;另一個壓縮格式是微軟的Win Media9,它的性能正在逐步提高。但是過多的選擇可能會使移動視頻陷於混亂的局面,顯然用戶不希望面對這些彼此不兼容的平台,預計DVB組織很快將給出最後的答案。在中國,能否在最終確定的數位電視地面傳輸標準上做微小的改動,推出適合手機等移動便攜設備收看數位電視的標準,值得關注。目前在手機等移動便攜設備上收看數位電視的實現方案有兩種:基於移動通信系統、基於數字地面廣播。中國聯通和中國移動目前推出的手機電視業務屬於前者,實際上是一種行動網路上的流媒體業務。比較而言,後者的優勢在於頻譜資源豐富,對用戶數量敏感度低,視頻流傳輸速度及質量與頻寬無關,而前者在這些方面明顯處於弱勢;後者對突發及應急事件承受能力強,而前者則會爭奪資源,一旦用戶飽和就不能傳送。
DVB-H可以保證移動終端在移動環境和微功耗條件下接收數位電視節目,可以很好地和3G網路配合使用。3G網路除完成它自身的功能外,還充當DVB-H網路的反向控制信道,傳輸諸如視頻點播、電視投票、電視瀏覽、互動式遊戲等業務信令,提供多種個性化的多媒體業務,從而實現兩種網路的融

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