手机电视是指以手机为终端设备,传输电视内容的一项技术或应用。目前,手机电视业务的实现方式主要有三种。第一是利用蜂窝移动网络实现,如美国的Sprint、我国的中国移动和中国联通公司已经利用这种方式推出了手机电视业务。第二是利用卫星广播的方式,韩国的运营商计划采用这种方式。第三种是在手机中安装数字电视的接收模块,直接接收数字电视信号。
目前主要有8种手机电视标准,下面对这8种标准做一个简单的总结。其中中国的手机电视标准主要有5个,现在国内受到广泛关注的三个手机电视预推标准是CMMB、T-MMB和CDMB。
一 国家广电总局之CMMB
CMMB简介
CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting (中国移动多媒体广播)的简称。它是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑多种移动终端的系统,利用S波段信号实现“天地”一体覆盖、全国漫游,支持25套电视节目和30套广播节目,2006年10月24日,国家广电总局正式颁布了中国移动多媒体广播(俗称手机电视)行业标准,确定采用我国自主研发的移动多媒体广播行业标准。
CMMB规定了在广播业务频率范围内,移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制,该标准适用于30MHz到3000MHz频率范围内的广播业务频率,通过卫星和/或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统,可以实现全国漫游。
CMMB技术特点
CMMB规定了在广播业务频率范围内,移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制,该标准适用于在30MHz到3000MHz频率范围内的广播业务频率,通过卫星或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统,可以实现全国漫游,传输技术采用STiMi技术。CMMB技术体系是利用大功率S波段卫星信号覆盖全国,利用地面增补转发器同频同时同内容转发卫星信号补点覆盖卫星信号盲区,利用无线移动通信网络构建回传通道,从而组成单向广播和双向交互相结合的移动多媒体广播网络。
地面发射中心将信号发向S波段同步卫星后,同步卫星对接收到的信号进行转发,转发后的S波段信号直接被地面的接收终端接收下来,也可以通过增补转发器处理后被地面的接收终端接收下来。该卫星还通过分发信道将信号发送给增补转发器处理,通过增补转发器处理后转发,对卫星覆盖的阴影区域进行增补。
CMMB是针对我国幅员辽阔、传输环境复杂、东部地区城市密集、西部地区人口稀疏的特点,以及用户众多和业务需求多样化的情况,立足我国国情,通过吸纳成熟的先进技术设计的“天地一体化”的技术体系,拥有低成本、可快速实现移动多媒体广播信号全国覆盖的优点,从而可以促进东西部“数字鸿沟”的弥合。CMMB系统采用的STiMi传输技术充分考虑了在我国开展移动多媒体广播业务的需求和特点,是一项具有先进性、实用性和经济性的自主技术。
CMMB国家规划
以手机电视为代表的移动多媒体广播首先要为2008年奥运会服务,其优势能随时随地为用户提供及时的赛事进展和结果,国家广电总局已经明确表示:2008年奥运会期间以手机电视为代表的移动多媒体广播将投入全面运营。
2006年底,完成地面补点试验网建设,进行系统的试验;
2007年中,完成地面补点示范网建设,开始商用试验。
2008年,启用卫星系统,形成全国网络,正式开始运营,为2008年北京奥运会提供服务。
CMMB信号覆盖的城市
目前CMMB所覆盖的城市主要包括各直辖市以及省会城市,本着服务奥运的原则,也覆盖到了单列出来的奥运城市,总计为37个。在这些城市的主城区室外,以及有窗户的室内较浅处均能收到信号。具体包括北京、上海、天津、重庆、昆明、南宁、广州、福州、杭州、贵阳、长沙、武汉、哈尔滨、长春、沈阳、石家庄、济南、南京、合肥、南昌、郑州、太原、西安、兰州、银川、西宁、拉萨、乌鲁木齐、呼和浩特、成都、海口、大连、青岛、厦门、深圳、宁波、秦皇岛。
截至到2009年1月13日,已在北京、上海、青岛、秦皇岛、广州、深圳、长沙、杭州、呼和浩特、银川、石家庄、昆明、武汉、重庆、福州、西安、南京等十七个城市建成、开通了CMMB单频网,共计建设了55个大功率发射点,其中,北京市建成、开通了由八个大功率发射点组成的单频网,五环以内的室外覆盖率达到了95%以上;天津、沈阳、济南、南宁、成都、西宁、宁波、厦门、哈尔滨、长春、太原、郑州、南昌、乌鲁木齐等十五个城市的单频网正在抓紧建设或筹划之中。
2008年11月18日,经过努力,我们成功开通辽宁丹东的CMMB信号,标志着全国一百个地级市CMMB网络覆盖工程正式启动。2008年12月29日晚7时,安徽淮北市发射机满功率播出,标志着全国一百个地级市的布网任务圆满完成。
截止到2009年1月13日,已完成了全国113个地级市的CMMB信号覆盖任务,共计建设了113个大功率发射点,其中,河北省和宁夏回族自治区已完成境内全部地级市的覆盖任务。
移动多媒体广播电视实现全国一百一十八个地市的网络建设,这是全国广电行业首次统一产业运营、实现“全国一盘棋”发展的战略格局具体体现。
2008年12月24日,泰尔实验室为海信TM86出具了中国第一张支持CMMB功能的TD-SCDMA手机的测试合格报告。当时,另一家获得检测合格报告证书的为宇龙酷派,这意味着CMMB+TD手机终端距离拿到工信部的入网许可迈进了一大步。
2008年12月26日,工信部相关部门开始发放首批CMMB制式TD手机入网证,海信、宇龙酷派等两家手机企业的手机率先获得CMMB制式TD手机牌照。
CMMB相比其它标准的优势
1、CMMB借助卫星通信,能极好[FS:Page]地解决移动终端(手机电视)信号流畅的问题;
2、CMMB由国家广电总局管理,其负责的电影,电视,广播载体,具有丰富的电视内容资源,CMMB也是2008年奥运会新媒体的直播载体。
3、收费低廉,CMMB兼顾国家媒体信息发布功能
CMMB芯片
由创毅视讯研发的全球首枚CMMB标准信道解调芯片IF101,其灵敏度、功耗、体积、成本等各项性能指标都达到并优于商用要求,目前已可实现大规模量产。同时,基于CMMB芯片及其系统解决方案,公司正在加紧与手持消费电子设备企业开展手机、PMP、MP4、GPS等小屏幕手持电子设备上看电视的技术集成和设计工作,配合广电总局手机电视的网络运营,为2008北京奥运会提供优质手机电视服务。
CMMB(STiMi)是中国完全自主开发的移动多媒体广播系统标准[标准号为.
CMMB GY/T 220.1/2006 、 GY/T 220.2/2006]。CMG2000 是一款集成的CMMB信号源测试系统,它完全遵循中国移动多媒体广播标准CMMB。其射频部分采用高性能的RF变频模块,支持的频段范围为:50MHz ~ 870MHz(步进:1Hz)。 CMG2000是一套灵活的解决方案,可以为CMMB芯片公司、Tuner研发公司、便携式接收终端以及手机接收终端提供高质量的实时调制的测试信号。
CMMB的主要特点
(1)可提供数字广播电视节目、综合信息和紧急广播服务,实现卫星传输与地面网络相结合的无缝协同覆盖,支持公共服务。
(2)支持手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑以及在汽车、火车、轮船、飞机上的小型接收终端,接收视频、音频、数据等多媒体业务。
(3)采用具有自主知识产权的移动多媒体广播电视技术,系统可运营、可维护、可管理,具备广播式、双向式服务功能,可根据运营要求逐步扩展。
(4)支持中央和地方相结合的运营体系,具备加密授权控制管理体系,支持统一标准和统一运营,支持用户全国漫游。
(5)系统安全可靠,具有安全防范能力,具有良好的可扩展性,能够适应移动多媒体广播电视技术和业务的发展要求。
CMMB提供的服务
根据移动多媒体广播电视的特点和业务发展需要,CMMB业务平台主要由公共服务平台、基本业务平台、扩展业务平台等三个平台构成。
(1)公共服务平台是向用户提供公益服务的移动多媒体广播电视业务平台,主要由公益类广播电视节目和政务信息、紧急广播信息构成。CMMB公共服务平台播出的内容和开展的业务,为向合法用户提供的无偿服务。
(2)基本业务平台是向用户提供基本数字音视频广播服务和数据服务的业务平台,包括卫星平台和地方平台传送的数字音视频广播服务和数据服务。CMMB基本业务平台向合法用户提供的服务,为有偿服务。
(3)扩展业务平台是根据用户不同消费需求向用户提供扩展广播电视节目服务和综合信息服务的业务平台。提供的服务主要由四方面构成,一是经营类的广播电视付费节目;二是经营类的音视频点播推送服务,利用系统闲置时间将用户订制的广播电视节目推送到用户终端;三是综合数据信息服务,主要有股票信息、交通导航、天气预报、医疗信息等;四是双向交互业务,主要有音视频点播、移动娱乐、商务服务等。目前,CMMB主要以音视频服务为主,扩展服务中综合信息、双向交互等服务将随着业务的发展逐渐推广应用。CMMB扩展业务平台向合法用户提供的服务,为有偿服务。
二 北京新岸线之T-MMB
T-MMB简介
T-MMB标准是北京新岸线于2004年10月推出的手机电视系统,拥有完整的自主知识产权体系,可提供4到7个电视频道和2个电台频道。其优点在于T-MMB主要技术体现在采用高阶调制将DAB信道容量扩为原来的两倍;缺点在于T-MMB兼容多种标准,包括DAP-IP、T-DMB等,据称需要交纳大量的专利费。T-MMB是一个广播系统,是一个单向网络系统。T-MMB系统通过时域复用、子信道等技术在全球首次实现基于DAB发射端的多标准信号输出,T-MMB不仅能够全面兼容国际多媒体广播标准DMB和国际上两大手机电视标准DAB-IP和T-DMB标准,而且在相同带宽条件下可播出的电视频道是DAB-IP和T-DMB技术标准的二倍。
T-MMB系统通过时域复用和信道复用等技术,并利用DAB系统的子信道和复用控制在全球首次实现基于DAB发射端的多标准(DAB、T-DMB和DAB-IP)信号输出,解决了发射端的多标准兼容性。其意义在于有可能使覆盖欧、亚洲、中国、印度、加拿大和澳洲的DAB继已实现全球漫游的GSM手机之后,成为另一个具有全球漫游服务功能的系统。
T-MMB技术特点
T-MMB在兼容性、频带利用率、复杂度、功耗、业务管理和交互服务等方面大大优于国外T-DMB、DAB-IP等系统;T-MMB的另一个优势是它支持的频率范围非常大,从30MHz到3000MHz;T-MMB手机电视系统具有完善运营管理平台、签权、记费系统,系统网络结构如图1所示。
兼容性
T-MMB系统完全兼容DAB、DAB-IP、T-DMB等标准。在T-MMB中DAB/T-DMB/DAB-IP信号都是独立的子信道,运营商可根据实际情况灵活选用。
高频谱效率
为了提高系统频谱效率,以便在有限带宽内传输更多的节目,T-MMB不仅支持DQPSK调制,而且增加了对8DPSK和16DAPSK等高阶调制方式的支持。此外,T-MMB采用单一的LDPC纠错码,不需要级联外码,因此相比DAB-IP和T-DMB中的级联码方案又进一步提高了系统频谱效率。综合以上两个方面的增益,T-MMB的频谱效率是DAB频谱效率的2倍。
LDPC纠错编码技术
&n[FS:Page]bsp; 为了保证采用高阶的调制方式时系统在高速移动环境下良好的接收性能,在综合考虑了性能、复杂度、实现平台等因素的影响后,T-MMB系统引入了先进的信道纠错编码技术——LDPC码。
系统测试结果
T-MMB系统于2006年8月在广电科技司安排下,在北京完成了外场大功率功能测试,测试结论如下:
1)T-MMB系统兼容DAB/T-DMB
2)系统支持的高速移动接收
3)采用8DPSK和1/2LDPC的T-MMB系统的覆盖半径与DAB相当
T-MMB创新点
1.信道帧结构、信道编码和调制
2.复用配置信息
3.总成信号传输接口
T-MMB产业化现状
T-MMB系统设计之初就考虑到与国际标准兼容,目的就是利用一个成熟可靠系统的设备、网络设施和成熟的产业链。T-MMB是基于DAB的多媒体广播系统,而DAB已经过十几年运行证明是可靠的。只需对DAB系统的复用器、发射机和接收芯片等设备进行软件升级就可形成T-MMB系统。因此,T-MMB产业基础好,实现简单,易于推广,具有以下产业优势:现成的网络设施和频点资源;继承DAB十几年成熟的产业基础和运营经验;运营商可以依托DAB技术的成熟产品工艺和产业链;高频谱效率可以为运营商创造巨大效益
目前,WorldDMB的多个成员对T-MMB高度重视,认为T-MMB系统具有成为全球主流标准的实力和可能。中国科学院和中国工程院多名院士等一致认为新岸线公司的T-MMB技术达到了国际先进水平,是统一DAB多标准版图的有力工具,且优于DAB体系的其它标准,使中国标准第一次有机会在全球骨干产业成为全球主流标准。
T-MMB研发走的是和韩国及欧洲的T-DMB、英国电信及微软公司的DAB-IP相同的产业路线,即立足于国际先进水平和成熟、扎实的产业化基础,去继承、再创新、反超、再主导。目前,T-MMB从发射到接收、包括基带处理器芯片,已有现货来保证且通过外场大功率测试,2006年底就已具备商业化实现条件。
三 国内手机制造商之CDMB
CDMB简介
CDM是TD-SCDMA+DAB+AVS”数字多媒体广播(电视)手机系统标准组合方案的简称。CDMB是一个典型的“混血标准”。该标准由中电通信科技有限责任公司、东方信联科技有限公司、广州市在线信息产业有限公司、中国卫信控股有限公司、北京邮电大学、电子科技大学、中国电子科技集团公司和中国电子信息产业集团公司8家单位共同发起起草的。目前核心成员单位已达40余家,包括手机生产、设计公司、芯片设计制造商、电视手机运营商、增值业务运营商和电视手机测试认证中心等电视手机产业链所涉及的各个方面。
2007年5月18日,中国标准化协会首次批准和颁布了中国数字多媒体广播(CDMB)手机电视标准,协会标准编号为CAS158-2007。
CDMB技术特点
CDMB的核心技术为基于DAB的信道传输技术和基于AVS的信源编码技术。其中,DAB技术是广电部正式颁布的地面数字音频广播系统技术规范行业推荐标准(GY/T214-2006),AVS则为国家标准化管理委员会颁布的国家标准(GB/T20090)。因此,CDMB技术具有完全自主知识产权,而且符合国家相关标准。
CDMB标准的优点
首先,采用CDMB标准可以保护投资规模至少在几十亿的DAB工业和运营业;
其次,采用CDMB标准完全可以不向外国专利组织(DAB/DMB)交纳有关专利和合作协议费;
其三,对中国的音视频标准AVS产业和相关手机AVS芯片,创造空前的市场机会;
其四,较短时期内实现中国电视手机工业化进程;
其五,CDMB较好解决高速移动载体信号接收,可适用于速度超过300公里/小时高速列车;
其六,标准把移动通信和数字多媒体广播电视组合起来,实现各种综合业务集成。
CDMB的发展现状
CDMB标准的颁布打破了韩国和英国每年向中国至少收一百六十亿人民币的美梦;也为手机成为第五媒体的发展降低了门槛;更为以天津滨海新区为代表的我国手机制造基地向产业链上游、多媒体通信广播基地的产业转型拉开了序幕。
未来几年随着中国宽带网络建设进程加快,宽带化、移动化、IP化、多媒体化将成为未来通讯技术的发展方向。电信与广播电视、互联网服务、传统信息服务、信息技术服务等产业融合的趋势日益明显。
继短信、音乐铃声之后,手机WAP网络、手机电视等无疑成为新的杀手应用。[FS:Page]CDMB的核心技术为基于DAB的信道传输技术和基于AVS的信源编码技术。CDMB具有完全自主知识产权,且符合国家相关标准。
现CDMB核心支持成员单位已达到40余家,包括手机生产、设计公司、芯片设计制造商、电视手机运营商、增值业务运营商、电视手机测试认证中心等电视手机产业链所涉及的各个环节,产值将达一千亿以上。
此外中国的手机电视标准还有华为CMB和凌讯科技DMB-TH。
四 华为之CMB
CMB简介
CMB小区多媒体广播是华为公司自主创新的端到端的多媒体广播解决方案,于2005年推出。2006年,华为为全球第一大数字电视服务提供商—香港电讯盈科(PCCW)设计实施了全球首个基于3G广播技术的手机电视商用网络。该网络同时支持单播和广播传输,单播传输每小区可以支持6到12个用户,广播传输每小区最多可以支持256个用户。
CMB在成本、价格和节点方面具有相当的优势,并且由于商用较早,积累了丰富的运营经验。缺点在于受限制于网络带宽,QOS保障不如广播模式。
CMB技术特点
CMB是基于WCDMA业务框架,通过对终端和网络进行改动,实现多媒体传输,为运营商在MBMS到来之前提供手机电视类移动多媒体业务。华为的端到端CMB解决方案是一个可运营、可管理、面向未来的移动宽带解决方案,除了提供完善的鉴权、加密和计费功能外,还具备了向未来MBMS平滑演进的特点。
五 凌讯科技之DMB-TH
DMB-TH简介
DMB-TH(Terrestrial Digital Multimedia TV/Handle Broadcasting)是由清华大学和北京凌讯华业科技有限公司提出的地面数字电视传输标准。DMB-TH 在继承原有系统优点的基础上,覆盖范围、抗干扰能力、接收性能、系统稳定性等方面比原有DMB-T技术有明显提高。
DMB-TH技术特点
DMB-TH 技术的核心采用了mQAM/QPSK的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM:Time Domain Synchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制技术,这种独特的先进技术有机地将信号在时域和频域的传输结合起来,在频域传送有效载荷,在时域通过扩频技术传送控制信号以便进行同步、信道估计,实现快速码字捕获和稳健的同步跟踪性能。使用了最新的LDPC前向纠错编码技术,因而可以更加可靠地支持更多的无线多媒体业务。 简单的理解,DMB-TH就是高清版的DMB,是数字高清广播的一种,是一种数字电视。而它相对于传统模拟信号电视的优点就是不会有雪花点,信号好的时候画面锐利,无干扰。当然,信号不好的时候,雪花点将被马赛克代替。
国外的手机电视标准主要有三种:
一 欧洲设备商之DVB-H
DVB-H简介
DVB-H标准是建立在DVB和DVB-T两个标准之上的标准。一个DVB-H系统前端由DVB-H封装器和DVB-H调制器构成,DVB-H封装器负责将IP数据封装成MPEG-2系统传输流(TS),DVB-H调制器负责信道编码和调制;系统终端由DVB-H解调器和DVB-H终端构成,DVB-H解调器负责信道解调、解码,DVB-H终端负责相关业务显示、处理。
(1)系统要求
由于移动终端采用电池供电,为提高电池的使用时间,终端应能够周期地关掉一部分接收电路以节省功耗。
对于漫游的用户,当用户进入新区域后应仍能非常顺利地接收DVB-H业务。
对于室内、室外、步行、乘车等不同的接收方式,传输系统应能保证在各种移动速率下顺利接收DVB-H业务。
在充斥大量脉冲干扰的环境中,传输系统应能采取有效的措施减少该类干扰带来的影响。
DVB-H作为手持终端的通用业务规范,系统应能提供足够的灵活性以满足不同传输带宽和信道带宽应用。
(2)协议层次划分
网络层不在DVB-H标准范围内,标准只实现数据链路层和物理层。
数据链路层采用时间分片技术,用于降低手持终端的平均功耗,便于进行平稳、无缝的业务交换。采用多协议封装(MPE)前向纠错技术,可以提高移动使用中的信噪比(C/N)门限和多普勒性能,同时也能增强抗脉冲干扰的能力。
物理层在DVB-T的基础上进行补充,增加了4K传输模式和深度符号交织等内容,除原有DVB-T的技术特点外,在传输参数信令(TPS)比特中增加了DVB-H信令,用于提高业务发展速度。蜂窝标识在TPS中指示,用于支持移动接收时的快速信号扫描和频率交换。增加4K模式可以适应移动接收特性和单频网蜂窝的大小,提高网络设计、规划的灵活性。2K和4K模式进行深度符号交织,可以进一步提高在移动环境和冲击噪声环境下系统的鲁棒性。
DVB-H关键技术
DVB-H技术是DVB和DVB-T两种技术的融合,但是如果仅仅依靠上述两种技术是不能完全解决DVB-H所面临的问题的。例如,虽然DVB-T已经被证明在固定、移动、便携接收等方面具有非常出众的性能,但是对于手持设备而言还需要进行进一步的改进,如功耗、蜂[FS:Page]窝移动下的性能、网络设计等方面。为此DVB-H增加了新的技术模块,它们主要包括:
(1)时间分片
时间分片技术采用突发方式传送数据,每个突发时间片传送一个业务,在业务传送时间片内该业务将单独占有全部数据带宽,并指出下一个相同业务时间片产生的时刻。这样手持终端能够在指定的时刻接收选定的业务,在业务空闲时间做节能处理,从而降低总的平均功耗。当然,这期间前端发射机是一直工作的,在相同业务的两个时间片之间将会传送其他业务数据,DVB-H信号就是由许多这样的时间片组成的。从接收机的角度而言,接收到的业务数据并非是如传统恒定速率的连续方式,数据以离散的方式间隔到达,因此称之为突发传送。如果解码终端要求数据速率较低但必须是恒定码率,接收机可以对接收到的突发数据首先进行缓冲,然后生成速率不变的数据流。突发带宽一般为固定带宽的10倍左右。突发带宽在固定带宽两倍的情况下功耗就可以节省50%,因此如果带宽为10倍,可以节省90%。
(2)多协议封装-前向纠错
DVB-H标准在数据链路层为IP数据报增加了里德•所罗门(RS)纠错编码,作为MPE的前向纠错编码,校验信息将在指定的前向纠错(FEC)段中传送,我们称之为多协议封装-前向纠错(MPE-FEC)。MPE-FEC的目标是提高移动信道中的C/N、多普勒性能以及抗脉冲干扰能力。
实验证明即使在非常糟糕的接收环境中,适当地使用MPE-FEC仍可以准确无误地恢复出IP数据。MPE-FEC的数据开销分配非常灵活,在其他传输参数不变的情况下,如果校验开销提高到25%,则MPE-FEC能够使手持终端达到和使用天线分集接收时相同的C/N。DVB-H采用基于IP的数据广播方式。
(3)4K模式和深度符号交织
DVB-H标准在DVB-T原有的2K和8K模式下增加了4K模式,通过协调移动接收性能和单频网规模进一步提高网络设计的灵活性。同时,为进一步提高移动时2K和4K模式的抗脉冲干扰性能,DVB-H标准特为两者引入了深度符号交织技术。在DVB-T系统中,2K模式可比8K模式提供更好的移动接收性能,但是2K模式的符号周期和保护间隔非常短,使得2K模式仅仅适用于小型单频网。新增加的4K模式符号具有较长的周期和保护间隔,能够建造中型单频网,网络设计者能够更好地进行网络优化,提高频谱效率。虽然这种优化不如8K模式的效率高,但是4K模式比8K模式的符号周期短,能够更频繁地进行信道估计,提供一个比8K更好的移动性能。总之,4K模式的性能介于2K和8K模式之间,为覆盖范围、频谱效率和移动接收性能的权衡提供一个额外的选项。
(4)传输参数信令
DVB-H的传输参数信令(TPS)能够为系统供一个鲁棒性好、容易访问的信令机制,能使接收机更快地发现DVB-H业务信号。TPS是一个具有良好鲁棒性的信号,即使在低C/N的条件下,解调器仍能快速将其锁定。DVB-H系统使用两个新的TPS比特来标识时间片和判断可选的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、符号交织深度和蜂窝标识。
DVB-H标准的发展趋势
DVB-H将对广播和通信领域产生重大影响。DVB-H业务2005年可以投入使用,预计到2007年手机电视用户将达到1亿,而到2009年这个数字将增长到3亿。DVB-H继承于DVB-T,在DVB-T网络上只要做很小的修改就可以发送符合DVB-H标准的数据流。对采用DVB-T的国家(约有50多个国家,主要集中在欧洲)来说,推广DVB-H的代价相对较低,但是对于采用其他地面数字电视传输标准的国家,这个问题就需要做进一步的探讨。在美国,地面数字电视传输标准ATSC采用8-VSB技术,移动性较差,需要引入新的技术或标准来推广数字电视,目前已有公司采用DVB-H技术布网;在日本,考虑到功耗、移动性等因素,DVB-H甚至有取代日本本土ISDB-T标准的趋势。
DVB-H标准主要是为数字电视广播做准备,因此视频压缩技术是其中极其重要的技术,广播中传统的视频压缩标准,如MPEG-2,显然不能满足DVB-H的需求。DVB组织的DVB-H成员考查了多种视频压缩格式,其中最为看重的是H.264(即MPEG-4的第10部分),见文献[3,4],目前问题主要集中于H.264的知识产权上;另一个压缩格式是微软的Win Media9,它的性能正在逐步提高。但是过多的选择可能会使移动视频陷于混乱的局面,显然用户不希望面对这些彼此不兼容的平台,预计DVB组织很快将给出最后的答案。在中国,能否在最终确定的数字电视地面传输标准上做微小的改动,推出适合手机等移动便携设备收看数字电视的标准,值得关注。目前在手机等移动便携设备上收看数字电视的实现方案有两种:基于移动通信系统、基于数字地面广播。中国联通和中国移动目前推出的手机电视业务属于前者,实际上是一种移动网络上的流媒体业务。比较而言,后者的优势在于频谱资源丰富,对用户数量敏感度低,视频流传输速度及质量与带宽无关,而前者在这些方面明显处于弱势;后者对突发及应急事件承受能力强,而前者则会争夺资源,一旦用户饱和就不能传送。
DVB-H可以保证移动终端在移动环境和微功耗条件下接收数字电视节目,可以很好地和3G网络配合使用。3G网络除完成它自身的功能外,还充当DVB-H网络的反向控制信道,传输诸如视频点播、电视投票、电视浏览、交互式游戏等业务信令,提供多种个性化的多媒体业务,从而实现两种网络的融合。
DVB-H是基于DVB-T的一项技术,使用该技术可向移动手持设备同时传送多个音视频道、数据频道。DVB-H采用时分来降低接收设备的功率消耗,通过增加小区标识以支持信号快速扫描和频率切换,并提高了移动环境中接收信号的强度,能实现对室内、室外、步行和移动等多种环境的支持。
二 美国高通之MediaFLO
MediaFLO采用综合优化,实现了以很小的功耗提供优良的移动性和频谱利用率,能够大大降低同时向大批量用户发送相同多媒体内容的成本;并确保良好的用户体验,即手机用户不仅能够享受传统的语音和数据业务,而且能够通过同一手机在许多节目频道内容间“冲浪”。
三 韩国设备商之T-DMB
T-DMB在DAB的基础之上加入了MPEG-4,并加强侦错更正码 (error correction),让Video的传输能更为稳定。在频段上T-DMB由于以DAB的基础,主要使用VHF Band[FS:Page] III(174~240MHz)及UHF L Band (1452~1467.5MHz)频段。
另外还有TD-MBMS
TD-MBMS是在全球标准MBMS的基础之上,针对TD-SCDMA网络进行了优化。TD-MBMS标准研发的参与机构包括大唐移动、中兴、鼎桥、展讯等。从TD-MBMS的信道容量上看,通过增加频点,10M带宽中最大可以提供48个频道资源,既满足了运营商对频道资源的要求,又通过TDD技术充分节约了对带宽的要求。目前已有中兴通讯推出了支持该标准的终端。
在3GPPR6版本中定义的MBMS(MultimediaBroadcast Multicast Services) 是指无线网络中一个数据源向多个用户发送数据的点到多点(p-t-m)业务,可以在不改变网络结构的基础上实现网络资源共享。除了共享移动核心网和接入网资源,MBMS还可以共享更为紧张的空中接口资源以提高无线资源的利用率。MBMS的优势在于不仅能实现纯文本低速率的消息类组播和广播,还能实现高速率多媒体数据业务的组播和广播。
TD-MBMS的系统构架
TD-MBMS的实现方式如图1所示,主要是在原有TD-SCDMA/WCDMA分组域的基础上,增加新的功能实体(BM-SC,广播组播业务中心),通过这些新的功能实体,添加TD-MBMS的功能,并且定义新的逻辑共享信道来实现空口资源的共享。从图2的TD-MBMS的网络构架中,我们可以看到基本的业务流程:内容提供商提供广播电视内容,经过BM-SC将传输流转发给3G核心网,并进一步转发给UTRAN,通过Uu口发送给UE。
图3显示的是TD-MBMS的网络参考模型和接口概况,其中需要注意的是,MBMS承载业务的边缘为Gmb、Gi参考点,即广播组播业务中心BM-SC与GGSN之间的接口(Gmb和Gi),Gmb接口提供控制面功能,Gi接口为用户面承载功能。
GGSN与BM-SC之间的信令交换在Gmb参考点进行,实现MBMS的控制面包括以下信令。
MBMS承载业务相关的信令
●GGSN建立MBMS的承载上下文并在BM-SC注册。
●GGSN或者BM-SC释放MBMS承载上下文,GGSN在BM-SC注销。
●BM-SC向GGSN通知会话开始和结束。
用户相关的信令
●BM-SC批准用户在GGSN的入组业务激活请求。
●GGSN向BM-SC报告用户的入组激活,允许BM-SC与SGSN和GGSN中的MBMSUE上下文同步。
●GGSN向BM-SC报告用户的释放和去附着,保证BM-SC中的上下文同步。
当用户业务结束时,BM-SC发起承载业务去激活流程。
BM-SC功能描述
TD-MBMS的系统构架和以往构架不同的是多出了一个功能实体BM-SC,所以有必要对BM-SC的功能加以特别的描述。
BM-SC作为内容提供商进行MBMS传送的接入点,用来在PLMN范围内批准和发起MBMS承载业务。BM-SC作为一个功能实体,所有的MBMS业务都必须通过该实体来实现。如图4所示,BM-SC包括了5个子功能模块:成员功能、会话和传送功能、代理和传输功能、业务发布功能和安全功能。各子模块所实现的主要功能描述如下。
成员功能
BM-SC成员功能能提供对UE发出请求激活MBMS业务的授权,成员功能可拥有MBMS业务用户的签约信息。成员功能可以为MBMS业务用户生成计费记录。成员功能是MBMS承载业务层的一项功能,同时也可提供用户业务层的功能,如成员管理、密钥管理等。在这种情况下,它具有Gi接口。
会话和传送功能
BM-SC的会话和传送功能使得BM-SC能够调度MBMS的会话传送,此功能为每一次MBMS会话标注会话标识,该会话标识通常为2~3个字节,既可以通过内容的应用层传输,也可以通过短格式(比如最低位字节)的MBMS会话开始请求消息传送到RNC/BSC。UE在进行点到点内容修补时,可利用完整的MBMS会话标识来区分MBMS会话。
BM-SC会话和传送功能还能够向GGSN提供传输相关的参数,如服务质量和MBMS服务区等;能够在MBMS数据传送之前和之后发起和终止MBMS承载资源;BM-SC会话和传送功能也能够使用恰当的差错控制机制来进行编码纠错。
代理和传输功能
BM-SC代理和传输功能是一项MBMS承载业务功能,它能够基于内容提供商传送的数据生成计费记录,并将内容提供商的名字在会话开始阶段通过Gmb接口提供给BM-SC代理和传输功能。同时,从MBMS会话和传送功能向GGSN发送MBMS数据时,BM-SC代理和传输功能作为中间件使用。代理和传输功能可进一步细分为管理控制平面(Gmb)的代理功能和管理组播负载的传输功能。&[FS:Page]nbsp;
业务发布功能
BM-SC业务发布功能是用户业务层功能,它能为组播和广播用户提供业务的发布能力,并能向UE提供媒体描述信息(如视频类型、音频编码等)。
安全功能
MBMS用户业务可使用安全功能进行用户数据完整性和私密性保护。MBMS安全功能用于向已授权用户分发MBMS密钥(密钥分发功能)。
TD-MBMS关键技术
宏分集技术
TD-MBMS系统支持两种宏分集方案。方案一是对于内容相同的MBMS业务,采用同频点、同时隙、同码道、同步发送相同内容,而且使用相同的Midamble码和扰码;方案二是对于内容相同的MBMS业务,采用同频点、同时隙、同码道、同步发送相同内容,但是采用各小区原有的扰码和Midamble码。
在传输广播业务的时隙采用单频网配置的情况下,多个相邻的小区采用统一的扰码(包括Midamble码),就可以保证各个小区发射的信号完全相同,UE只需将多个小区发射的信号当成多径处理,可以非常简单地实现UTN宏分集。
在这种情况下,当在多个小区中传输广播业务时,RNC为多个小区统一分配广播业务资源,并指定该广播业务使用的扰码和Midamble码,通过信令告知各NodeB和UE;各小区使用这些特定码来形成广播业务突发,并在相同的时频资源上进行传输;UE在相应资源位置接收到多个小区同时传输的相同突发,之后采用指定的Midamble码进行联合信道估计,采用指定的扰码对数据进行解扰,这样就可解调出所要的广播业务数据。
在传输广播业务的时隙采用现有的同频网配置的情况下,扰码和Midamble码仍旧基于现有的网络配置。联合检测的宏分集技术充分利用广播业务的特点,通过RNC统一控制,保证相邻基站在相同的时间通过相同传输资源发送相同的广播数据,终端在接收信号的时候,可以采用宏分集的联合检测算法,将邻小区信号作为有用信号而不是干扰,通过物理层合并的方式,大大改善接收可靠性。
宏分集的联合检测算法根据对各同频相邻小区的测量,选取进行宏分集合并的相邻小区;获取本小区及选取的相邻小区的广播/组播信号,并对其进行多小区联合信道估计,得到本小区及所述相邻小区的联合信道响应结果;根据各小区的信道响应结果分别计算各小区的传输矩阵并合并,利用合并后传输矩阵进行联合检测,获得检测数据。或者先对计算后得到的各小区的传输矩阵分别进行联合检测,然后对检测的结果进行分集合并,获得检测数据。利用这种算法,可以大大提高同频广播业务的接收性能。
随机相位偏转
由于在现实网络中,UE从多个小区接收的信号进行叠加后可能产生深衰落现象,这会使得功率叠加增益降低。因此,为了提高小区的MBMS服务质量,考虑对多个小区的发送端分别引入不同的随机相位旋转,改善信道特性,使其产生深衰落的地理位置随机变化,避免了某些地理位置上的用户始终处于深衰落状态。由于人为改变信道特性仅仅是针对基站设备软件的更改,对终端设备无任何影响。
支持灵活的配置
TD-MBMS支持灵活的广播区域配置,可以针对时隙配置不同大小的广播区域,比如需要在足球赛开战之前在足球赛场及周边区域广播本次比赛双方队员的基本资料时,运营商可以在这片区域内选取某个频点上的某个时隙组成一个UTN网络,来传输这个业务。
该系统还支持灵活的资源分配,针对比较固定的业务,如电视频道,可以采用静态的资源分配方式,在小区建立时配置好相应资源;对于随机性的业务,可以在业务发起前分配资源,业务结束后进行释放,这样可以充分利用系统资源。
Iub口传输共享
传统的TD-SCDMA基站中的不同小区,即使传送相同的MBMS业务也需要建立和使用不同的传输承载,这对TD-SCDMA基站和基站控制器(RNC)之间的Iub接口资源造成很大的浪费。通过对现有系统的Iub接口进行升级,在同一个NodeB下的多个小区同时传输相同MBMS业务的情况下,可以实现FACH信道承载共享,这样可以大大节省Iub接口的传输资源。
采用以上关键技术,结合TD-SCDMA原有特点,使得TD-MBMS具备如下技术特点。
(1)作为同步系统可以方便地实现SFN宏分集;
(2)通过时分方式传输业务,更利于终端省电;
(3)采用简化的传输过程,降低了系统和终端的处理复杂性;
(4)灵活的资源配置能有效利用无线资源;
(5)支持Iub接口承载共享,提高了传输效率。
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