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DVB-H技術簡介

瀏覽:3705  來源:通信人在線  日期:2006-12-15
 

DVB-HDigital Video Broadcast-Handheld是完全基于DVB-TTerrestrial,并針對手持終端所開發的一項技術,使用該技術可以向使用電池的移動手持終端(包括手機)同時傳送多個視頻頻道和音頻頻道。該技術主要是為了解決向移動手持終端提供數字電視廣播業務時,所存在的功率消耗問題、移動環境中的性能問題以及網絡設計的靈活性等問題。DVB-H的技術規范工作主要由DVB項目組實施。DVB-H技術組在20029月正式啟動,20041月技術標準在技術組內部接受,200411月經ETSI批準成為歐洲的移動電視標準,名稱為EN 302 304Digital Video Broadcasting (DVB);Transmission System for Handheld Terminals (DVB-H)數字視頻廣播(DVB 手持終端的傳輸系統)》。

一、DVB-H技術要點

DVB-H是基于DVB-T的,與現有DVB-T完全后向兼容,并能和DVB-T業務共享DVB-T復用器、調制器、發射機等設備。相對DVB-T而言,DVB-HIP技術代替了在DVB-SDVB-CDVB-T使用的復用技術(Multiplexing),使用IP組播(IP Datacast)在無線層上傳輸數據信息,這樣不僅能利用現有IP技術的所有好處,而且通過使用現有標準和現有網絡也能降低整個業務的部署和運營成本。此外,還可以和目前的IPTV以及今后的3G應用實現兼容和可能的技術平臺共享。為了更好地支持移動接收,DVB-H中額外增加了以下技術:

1、時間分片

引入時間分片,降低功耗,可節省多達90%的電源消耗,換言之耗電只有原來的10%左右。

DVB-T數據傳輸中,各種業務幾乎是同時傳輸的,每種業務均占用一部分的數據帶寬。對于DVB-T接收器來說,由于業務的復用率太高,不可能只接收自身所需要的數據,而必須接收所有的數據,這就導致接收終端的功耗較高。為了降低接收端的功率消耗,DVB-H改進了數據的發送方式,采用突發的方式來發送數據:即一種業務在一個時間段(time-slot)內,單獨占用系統的全部帶寬來傳送數據,后面接著再傳送下一種業務,依次類推。在所有業務發送完后,再重新傳送第一種業務。接收機只需要在指定的時間段里接收信號,其他時間則可以關閉。由于在每一個時間段上的數據傳輸速率很高,因此每一個時間段的持續時間可很短,接收端大部分時間可處于睡眠(sleep)或關閉(off)狀態,這樣可以降低接收端的耗電量,最大可節省90%的功率消耗。

此外,時間分片還可以幫助接收終端完成在不同頻率網絡中的軟切換。通常在DVB-T系統中,實現平滑切換要求在一個終端里裝有兩個接收器。而在DVB-H中,時間分片提供了一種額外的好處,可以使用同一個接收器在接收關閉時間(off-time)里監測相鄰小區,這樣通過單一接收器(天線)就可以完成軟切換,確保業務的連續性。

2、4k模式

引入4k模式,并可以支持和2k模式的深度交織,在提高對移動性支持的同時能實現較大的覆蓋范圍。

DVB-T中定義了2K8K兩種調制模式,其中8k模式可提供較大的覆蓋范圍,但其對移動性的支持較差,而2k模式的特征則剛好相反。因此在DVB-H中新增了4k模式,作為8k2k模式的一種折衷。和8k模式相比,4k模式對移動性的支持加倍;和2k模式相比,4k模式所支持的單頻網范圍加倍。另外,新增的深度交織使得在4k2k模式中可以使用8k交織器,提高抗脈沖干擾的能力。

3、MPE-FEC

引入MPE-FECMulti Protocol Encapsulation-Forward Error Correction 多協議封裝-前向糾錯),為基于IP組播的業務提供服務,增強抗干擾和糾錯能力。

為了提高接收性能,DVB-H標準在IP數據包中增加了RSReed-Solomon)糾錯編碼,RS編碼數據在指定的FEC分段中傳輸,并可實現虛擬時間交織。對于接收端而言,如果不能識別MPE-FEC,只需忽略FEC分段即可,不會影響業務的接收。

4、TPS比特位

DVB-T物理層增加新的TPS比特位。

DVB-H需要某種抗干擾能力高的物理層信令來指示:信號是否為DVB-H以及是否使用MPE-FEC。因此在DVB-TTPSTransmission Parameter Signalling,傳輸參數信令)比特中增加了對DVB-H信令的指示。為了支持移動接收時的快速信號掃描和頻率切換,還增加了小區位置(Cell-ID)的標識。在TPS信令中,使用6個自由比特位中的s48s49來指示是否使用了時間分片和MPE-FEC。另外用DVB-T中已存在的一些共享比特來表示4K模式和符號交織器。

通過以上這些技術,DVB-H非常好地實現了對手機等手持設備接收數字電視信號的支持,其主要優點如下:

1)降低終端耗電:基于IP數據包,接收器一般只在整個傳送時間中打開10%,其余時間完全關閉。

2)單一接收器實現無縫切換:由于采用了時間分片技術,DVB-H接收端使用一個接收器就能完成在不同蜂窩小區之間的切換,保證服務的連續性。

3)高容量:在一個8M帶寬內可提供高達12Mbps的傳輸速度,如果一個頻道占用200~300kbps,則可傳送多于4050個廣播質量的電視頻道。

4)提高了對移動和便攜接收的支持:額外的錯誤保護層(MPE-FEC)提高了信號弱情況下的接收,增加了抗干擾能力,支持移動性高速數據傳送。

5)高靈活性:在中到大的單頻網內單個天線的移動接收,可以實現很靈活的容量選擇和蜂窩尺寸。

6)由于DVB-H使用UHF頻段,接收天線尺寸較小,在手機終端中易于實現對天線的集成。

7)與DVB-T系統的完全兼容性:DVB-H基于與DVB-T同樣的物理層,可以使用同樣的復用器、調制器和同樣的發射器。

二、DVB-H 組網方式

在使用DVB-H技術進行組網時,其實現方式有兩種:一是和DVB-T共同組網,另一種是DVB-H單獨組網。

1、DVB-HDVB-T共同組網

由于DVB-HDVB-T完全后向兼容,所以DVB-H可以和DVB-T共用調制器和發射器等設備。在DVB-HDVB-T共同組網時,也可以采取不同的手段:一種是共享復用器,另外一種是使用等級傳輸。

1DVB-HDVB-T共享復用器

DVB-HDVB-T各自的TS流進入復用器,在復用器進行復用,復用后的數據流再發送到調制器。

2DVB-HDVB-T使用等級傳輸

DVB-T支持等級調制模式,在一個射頻頻道中可同時傳送兩個獨立的碼流:高等級(HP)碼流和低等級(LP)碼流,其中HP碼流傳輸速率較低,但其抗干擾能力強;LP碼流傳輸速率高,但其抗干擾能力較弱。在DVB-HDVB-T混合組網時,也可以采用等級調制的模式。即DVB-HDVB-T各自的傳輸流直接發送到調制器,由于DVB-H要求有較強的抗干擾能力,因此DVB-H的傳輸流使用HP模式,而DVB-T的傳輸流使用LP調制模式。

2、DVB-H單獨組網

運營商也可以建設單獨的DVB-H專網,來支持手機電視業務的運營。在單獨組網時,DVB-H可以使用4k模式。DVB-H在單獨組網時,和DVB-T一樣,可采用單頻網(SFN)的方式來實現。但DVB-H組網時還必須考慮額外的室內覆蓋以及小區之間的無縫切換。

三、DVB-H頻率要求

DVB-H使用UHF頻段470~862MHz,頻率帶寬可以是5、6、78MHz。根據歐洲工業協會(EICTA)給ITU區域無線電通信會議(RRC 2004)提出的建議:在綜合考慮天線、多譜勒頻移、與蜂窩網絡的互操作性、電磁傳播一致性等因素的情況下,技術方面最優的頻段為470~700MHz。如果要實現全國范圍的連續覆蓋,一般需要多個頻點。

四、DVB-H技術應用解決方案

DVB-H技術規范了業務承載網絡的相關要求,但要實現手機電視業務的運營,還必須有相應的應用來支持,包括音視頻數據的傳遞、業務導航、內容加密、業務訂購和計費等。為此,DVB組織專門成立了DVB-CBMSConvergence of Broadcast and Mobile Services,廣播和移動業務的融合)技術組,來研究和制定基于DVB-HIPDCIP Data Casting,IP數據廣播)應用解決方案。

IPDC解決方案中,數據的傳遞主要通過IP數據廣播來實現;業務導航通過ESGElectronic Service Guide,電子業務指南)來完成;對內容的加密保護主要采用OMAOpen Mobile Alliance,開放移動聯盟)的現有標準DRMDigital Right Management,數字版權管理)來實現,并通過移動短消息的方式完成對用戶的鑒權;手機電視業務的計費、帳單處理、客戶服務、客戶管理等可利用移動運營商已有的業務運營支撐系統來實現。與用戶的互動信息,以及視頻點播、下載、網頁瀏覽等業務可通過現有的移動網絡或未來的3G網絡來實現。

IPDC解決方案完全基于IP來實現具體的應用,不僅是應用系統和IPE、傳輸站址之間通過IP數據網絡進行連接,而且在DVB-H空中接口上承載的也是IP數據格式。因此IPDC不僅僅可以用來傳送電視業務,而且還可以用來廣播任何基于IP的數據,包括文件、圖片、視頻等信息,很容易就擴展到其他的應用,如新聞、游戲、電子拍賣、股票信息、地圖指南等等。而且還易于和其他的流媒體業務、IPTV等業務進行集成,以節省投資。而且,消費者可以體驗到廣播與多媒體節目與其移動電話手持終端的完美結合。

ESG(電子業務指南)為用戶訪問不同的IPDC應用提供了直接的用戶接口界面和訪問指南。通過電子業務指南,用戶可以查看關于各種業務的資料,瀏覽視頻頻道和節目單,瀏覽價格表,選擇和購買價格表中的一項內容,以及登陸網站瀏覽網頁等。對于服務提供商和移動運營商,ESG也能提供和終端用戶的交互式接口,每一個電視頻道或音頻頻道可以和Internet中的交互式服務(如下載服務)進行關聯,這樣用戶可以通過移動分組網接入Internet服務,ESG可以針對不同的網絡進行節目編排??偠? 言之,IPDC解決方案能夠向所有網絡覆蓋區域發送電子業務指南。

內容保護主要通過OMA DRMIPsec加密來實現。當運營商定義好可銷售項目后,將視頻流進行加密,同時在IPDC應用系統中創建OMA DRM RO(版權對象)來保護可銷售項目的安全關聯。當用戶在終端上看到含有價格的電子業務指南后,從中選擇所要購買的項目,并通過2G3G移動網絡發送請求收看節目的短信,IPDC應用系統接收到請求后對用戶進行鑒權,鑒權通過后向移動終端發送版權對象。移動終端收到版權對象后,就可以獲得相應的密鑰對加密視頻進行解密,收看視頻內容。通過這種方式,不僅可以提供對內容的保護,而且還可以提供定購服務和計費支持,計費方式可以是免費、包月、按次計費或其他計費方式。IPDC解決方案可利用移動運營商現有的計費系統來實現對手機電視業務的計費。

總之,基于DVB-HIPDC解決方案融合了廣播網絡下行低成本高帶寬以及移動網絡中業務管理(定購、計費等)成熟和簡單易行的優點,同時該解決方案可和移動網絡中現有的音視頻點播方案結合起來,為用戶提供廣播/點播一體化業務,來滿足用戶多樣化的需求量。

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