手机电视承载技术介绍与分析(三)

2008-05-19 23:33:58 来源:中电网
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(3)地面直放站的类型

●频率转换(Frequency Conversion)功能的直放站

        频率转换功能的直放站将从卫星上接收下来的Ku波段调制的S-DMB信号进行中继和放大,下变频为下行IMT2000卫星频段载频,发送给终端用户。该类型的直放站和卫星工作在同样的IMT2000频段,使用户能够接收到一路S-DMB信号调制到由同样的IMT2000载频所反射的多个回波信号。这种类型的直放站将是部署得最多的直放站产品,它能够和现有的2G和3G基站共址,其用途是在城区完成卫星的覆盖。

●On Channel功能的直放站

        On Channel功能的直放站用于中继和放大下行IMT2000卫星频段调制过的S-DMB信号,将信号从卫星上接收下来,发送给终端用户。这种类型的直放站用来拓展特定室内环境下的覆盖范围。

        S-DMB Hub用于生成和传输S-DMB信号,将S-DMB信号调制到上行链路Ku波段载频上,为卫星提供信号。Hub包括一个Ku波段地面站,由NodeB的调制解调器提供信号,NodeB由RNC所控制。Hub还包括一个简化的3G核心网设备,通过Gmb接口,与一个或者几个3GPP规范定义的BM-SC连接。

2.3 利用数字地面广播实现的方式

        手机电视技术方式通过整合数字电视和移动电话而实现,所以也促成了数字电视广播网和移动蜂窝通信网的两网融合的趋势。目前,一种在手机终端上安装数字电视接收模块,通过接收地面广播直放站直接获得数字电视信号的方式成为手机电视实现方式之一。这种利用数字地面广播方式实现的手机数字电视标准较多,本文主要介绍欧洲的DVB-H和日本的ISDB-T技术。

(1)DVB-H技术

        DVB系列标准最早由DVB项目组在20世纪90年代初提出,其地面广播版本DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)是在90年代中期开发的,并于1997年2月获得ETSI (European Telecommunications Standards Institute)的认可,成为欧洲地面数字电视广播的标准。目前,全球很多国家和地区已使用或采用DVB-T标准,虽然国内现在还没有DVB-H的网络,但是DVB-T系统已经开始在中国实施,北京、上海已通过该系统将电视新闻、体育、股票报告及商业广告支持的电视节目传送到成千上万的城市汽车。

        DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)完全基于DVB-T,是一项通过地面数字广播网络向手持终端提供多媒体业务所开发的技术,使用该技术可以向手机终端用户传送多个视频频道和音频频道。该技术主要是为了解决向移动手持终端提供数字电视广播业务时,所存在的功率消耗问题、移动环境中的性能问题以及网络设计的灵活性等问题。

        DVB-H系统依托DVB-T传输系统,通过增加一定的附加功能和改进技术使手持终端能够稳定地接收广播电视信号。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,从而很好地配合3G网络的应用。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运营系统组网时(见图6),组网设备包括调制器、发射器、IPE、IPDC核心应用系统,以及连接这些设备所必须的IP网络设备(如以太网交换机、路由器、防火墙)和数据传输设备。数据传输可以基于SDH,PDH或者微波等方式来实现。

                                                                               图6 DVB-H网络结构

        IPDC应用系统与GSM/GPRS/UMTS相连实现对用户的计费,鉴权并完成用户对业务的预览和定购,所以也需要移动运营商对用户的认证、计费、客户服务、客户管理等的配合。IPE(IP封装器)接收到从编码器传输过来的IP数据流时,根据每个频道(或节目)对应的IP组播地址(源地址和目标地址),为每个频道(或节目)设置其对应的频道(或节目)编号。支持DVB-H的手机需要增加额外的DVB-H天线和射频处理模块。

        DVB-H工作频段使用UHF频段470~862MHz,频率带宽可以是5MHz,6MHz,7MHz或8MHz。

        采用COFDM调制方式,使用频率上等间隔的多个正交子载波进行调制。根据子载波数量的不同,可分为2k,4k和8k三种方式。对每个子载波而言,其调制方式又可分为QPSK,16QAM,64QAM三种。其传输速率与载波数量、子载波调制方式、保护间隔和编码速率有关,传输速率范围为4.98~31.67Mbit/s。

        DVB-H单频网的一个小区的覆盖半径范围大概为40~60km。在一个单频网中包含多个同步无线发射器,这些发射器以完全相同的频率发射完全相同的比特流。此外,组网时必须考虑额外的室内覆盖以及小区之间的无缝切换。在一个单频网小区内,可支持的用户数不限。但相对室外接收而言,由于要受到穿透损耗(约为11 dB)的影响,室内接收的覆盖范围会有所降低。因此,在信号强度较弱的地方,需要进行专门的室内覆盖,以保证在室内的正常接收。

        DVB-H引入了时间分片和MPE-FEC技术。

        ●时间分片采用突发方式传送数据,每个突发时间片传送一个业务。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。时间分片带来的好处是在业务空闲时间接收机可以做节能处理实现低功耗。另一好处是在业务空闲时间(off-time)里监测相邻小区,通过单一接收器(天线)就可以完成单频网之间的切换,保证确保业务的连续性。
        ●MPE-FEC(MultiProtocol Encapsulation-Forwarding Error Correction,多协议封装-前向纠错)是为了提高接收性能,在IP数据包中增加了RS(Reed-Solomon)纠错编码的一种纠错技术。DVB-H使用MPE-FEC来提高移动信道中的C/N,多普勒性能,抗脉冲干扰能力和纠错能力。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。这种额外的错误保护层(MPE-FEC)提高了信号弱情况下的接收,增加了抗干扰能力,支持移动性高速数据传送。

        由于基于IP数据包的传输,手机终端接收器一般只在整个传送时间中打开10%,其余时间完全关闭,大大降低了手机终端耗电。在一个8M带宽内可提供高达15 Mbit/s的传输速度,如果一个频道占用200~300kbit/s,则容量大到可传送多于40~50个广播质量的电视频道。

(2)ISDB-T技术

        ISDB-T是日本于1996年开始启动的自主数字电视标准研发项目,引入分段OFDM技术。1998年日本将这一称为BTS-OFDM的技术体制定为日本地面数字电视广播传输标准ISDB-T。2001年,该标准正式被ITU接受为世界第3个数字电视传输国际标准。

        ISDB-T使用具有13个OFDM子波段的分段波段,将整个6MHz频带划分为13个子带,每个子带432kHz,进行分段传输(Bandwidth Segemented Transmission-BST),对不同的BST采用不同编码类型和调制映射方式(QPSK或QAM等),以满足不同业务的需求,如对传输多媒体文本文件对信道编码的技术要求较低,而对移动视频接收等要求则较高。由于ISDB-T采用载波分割的技术,因此终端可以进行窄带接收,从而有效地降低了终端功耗。

        ISDB-T对不同的BST段采用不同的载波调制方案和内码编码码率,依次提供了分层传输特性。通过分层传播方式,可以在1 ch(如6MHz)内同时传输传播特性(调制方式、编码率等)不同的多种类广播。

         如图7所示,根据传输业务的不同,多个段可以灵活地组合到一起。如9段可以组合在一起传输HDTV,3段可以组合在一起传输车载TV,通过传输不同参数的OFDM段群,达到分级传输。在一个地面频道中可提供三个业务层(三种不同的段群)。通过使用只有一个OFDM段的窄带接收机,可以接收传输信道中的部分节目。

3、结束语

        比较以上介绍的各种手机业务承载技术,相同频率带宽中地面数字电视承载技术支持的业务容量比其他方式更具备优势。地面方式更适合城市或地域性业务开展,而卫星方式适合广域或全国性业务开展,但是其建网需要卫星支持,初期成本高。而MBMS利用移动网络承载,虽占用宝贵的移动网络资源,但是因为MBMS基于小区覆盖,能够提供基于较小区域和与用户位置相关业务,并完全由移动运营商运营和控制的特点,使得移动运营商拥有更大的灵活性和可控性。对于实时电视或视频直播类业务,地面数字电视承载方式、卫星承载方式、MBMS技术在容量和承载成本方面均明显优于点对点的流媒体方式。

        诸多手机电视承载技术各有特点和优劣势,对技术标准的探讨和争论也不断深入,中国未来商用中将采用哪种标准,目前还无定论。但随着手机电视承载技术的不断完善成熟,手机电视业务的前景也一路看好。

 
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手机电视承载技术介绍与分析(一)

在美国、欧洲、韩国、日本,手机电视服务已经逐渐成为移动增值业务的一个重要组成部分,并被业内视为下一个最有潜质的电信增值业务增长点,甚至认为将是3G的“杀手级”应用之一。手机电视市场蕴含着巨大商机,业内专家预计,未来10年内手机电视的年用户订阅总额将达到270亿美元,到2010年全球总用户数将达到2.5亿。事实也有所证明,美国SPRINT公司在半年内就以月租费10美元发展了30万月租用户。在中国,到2008年北京奥运会到来之时,手机电视也许将真正步入百姓生活,使用手机收看电视节目将变得稀松平常。

手机电视承载技术介绍与分析(二)

当终端用户移动到不同基站下的小区分界处时候,采用宏分集技术同时接收来自两个基站的电视数据。在实现宏分集技术时,要求网络侧针对同一MBMS业务在两小区间进行内容同步和一定程度上的时间同步。

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