手機(jī)電視(DVB-H)軟件接收器

1、 簡(jiǎn)介

手持式數(shù)字電視DVB-H(DigitalVideoBroadcasting-Handheld)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[1]主要以地面廣播系統(tǒng)DVB-T(DigitalVideoBroadcasting-Terrestrial)的架構(gòu)為核心，再附加新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以進(jìn)行規(guī)格制定。由于DVB-T系統(tǒng)系利用編碼正交分頻多任務(wù)(CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，COFDM)之多載波調(diào)變技術(shù)，對(duì)于多重路徑(Multi-path)反射效應(yīng)所衍生出的干擾及衰減問(wèn)題，能提供有效的處理與抑制能力，因此非常適合使用于行動(dòng)應(yīng)用。此外，DVB-H系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)另外新增的功能與改進(jìn)的技術(shù)有：DVB-H傳輸參數(shù)信號(hào)(TransmissionParameterSignaling，TPS)、分時(shí)切片(TimeSlicing)、軟式交遞(SoftHandover)算法、4K模式、深度符號(hào)內(nèi)間插(In-depthsymbolinterleaver)與多協(xié)定封裝前向糾錯(cuò)機(jī)制(Multi-ProtocolEncapsulationForwardErrorCorrection，MPE-FEC)等技術(shù)，用來(lái)提升手持裝置之移動(dòng)接收性能并克服耗電問(wèn)題，更透過(guò)行動(dòng)電視條件接收(ConditionAccess，CA)之應(yīng)用與電子服務(wù)指南(ElectricServiceGuide，ESG)等功能來(lái)使得所提供的服務(wù)內(nèi)容更為完備并更具保障。

2、 相關(guān)技術(shù)研究

最近對(duì)于DVB-H之MPE-FEC機(jī)制的研究文章，主要著重于接收端于解封裝時(shí)，如何對(duì)傳輸串流中的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤偵測(cè)判斷、如何提供糾錯(cuò)譯碼運(yùn)算時(shí)所需的錯(cuò)誤信息與如何改善增強(qiáng)MPE-FEC機(jī)制對(duì)錯(cuò)誤的檢測(cè)修復(fù)能力。

目前對(duì)于接收端接收數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤偵測(cè)與判斷的方式，主要能夠分為兩類(lèi)，這兩類(lèi)的主要差異點(diǎn)是在于不同層次的封裝格式上進(jìn)行錯(cuò)誤偵測(cè)與判斷，其中一種判斷方式是在解傳輸串流封包時(shí)進(jìn)行，另一種則是在進(jìn)一步解多協(xié)議封裝(Multi-ProtocolEncapsulation，MPE)格式時(shí)進(jìn)行，而在DVB-H規(guī)范中的建議方式是采用后者，主要是利用循環(huán)冗贅核對(duì)(CyclicRedundancyCheck，CRC)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤偵測(cè)與判斷。

另外，對(duì)于提供糾錯(cuò)譯碼運(yùn)算時(shí)所需的錯(cuò)誤信息方面，則會(huì)根據(jù)所提供的錯(cuò)誤信息形式上的不同而有不同的糾錯(cuò)譯碼方式。以上兩種方面的各種規(guī)劃設(shè)計(jì)概念大多已被整合介紹于一篇研究文章內(nèi)[2]并主要被分成五種架構(gòu)，而本研究考慮設(shè)計(jì)與實(shí)作上的便利，故采用所謂的TSE(TransportStreamErasure)的錯(cuò)誤偵測(cè)方式(即根據(jù)TS封包標(biāo)頭內(nèi)的錯(cuò)誤指標(biāo)字段來(lái)進(jìn)行正確性判斷)，而于RS譯碼部分則是采用歐幾里得(Euclid)方式來(lái)進(jìn)行RS糾錯(cuò)譯碼。

3、 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)核心技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1DVB-H傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與封裝格式

DVB-H傳輸IP服務(wù)的傳輸系統(tǒng)如圖1所示。DVB-H的服務(wù)數(shù)據(jù)封裝成IP封包之后，再透過(guò)MPE機(jī)制封裝于傳輸串流之中，并同時(shí)加入Time-Slicing信息后與其它DVB-T的電視節(jié)目(MPEG-2TVService)經(jīng)由多任務(wù)器多任務(wù)成一個(gè)更大的傳輸串流(又稱復(fù)合節(jié)目串流，MultipleProgramTransportStream)，再調(diào)變成無(wú)線信號(hào)送出，其中在發(fā)送端的MPE、MPE-FEC與Time-Slicing機(jī)制合稱為DVB-HIP封裝器(IP-Encapsulator)，而在接收端的反向解回部份則稱為DVB-HIP解封裝器(IP-Decapsulator)，而整個(gè)DVB-H的封裝格式則如同圖2所示。

圖1 DVB-H傳輸IP服務(wù)的傳輸系統(tǒng)[3]

當(dāng)影音壓縮與其它服務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一連串的封裝之后，最后將被封裝成傳輸串流(TransportStream)的封包格式，而在接收端將再其遞送給底層硬件進(jìn)一次所羅門(mén)編碼后，才將封包調(diào)變成無(wú)線訊號(hào)送出。相對(duì)地在接端接收到封包時(shí)，將先進(jìn)行一次所羅門(mén)譯碼，而將譯碼的結(jié)果記錄在封包標(biāo)頭中。

圖2DVB-H數(shù)據(jù)封裝格式

3.2Time-Slicing傳輸機(jī)制與時(shí)間參數(shù)

Time-Slicing傳輸機(jī)制的目的在于降低手持式終端設(shè)備的平均能源消耗與實(shí)現(xiàn)SoftHandover機(jī)制在基地臺(tái)間平滑交接。Time-Slicing傳輸機(jī)制如圖3所示，系以瞬間高流量脈波傳輸(Burst)的方式傳輸數(shù)據(jù)。

圖3Time-Slicing傳輸機(jī)制的Burst傳輸方

另外，為了讓接收端設(shè)備能正確地接收每一個(gè)Burst數(shù)據(jù)，故在Burst中夾帶時(shí)間卷標(biāo)(Delta-T)信息來(lái)指出下一個(gè)Burst到達(dá)的時(shí)間(如圖4)，而接收端則預(yù)先提早Delta-TJitter的時(shí)間來(lái)打開(kāi)接收器，以便能正確地接收數(shù)據(jù)，介于兩個(gè)Burst中間的OffTime時(shí)間則不傳輸任何數(shù)據(jù)，藉由此種頻寬分享方式來(lái)傳遞其它不同服務(wù)的數(shù)據(jù)。整個(gè)Burst在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有個(gè)最大持續(xù)時(shí)間(MaxBurstDuration)而這個(gè)信息也一并被夾帶于整個(gè)傳輸流中傳送。

圖4時(shí)間參數(shù)Delta-T示意圖

3.3MPE-FEC機(jī)制原理與運(yùn)作

MPE-FEC機(jī)制在DVB-H系統(tǒng)中負(fù)責(zé)進(jìn)行錯(cuò)誤數(shù)據(jù)修復(fù)動(dòng)作，整體技術(shù)是建構(gòu)于一個(gè)名為MPE-FEC框架的方形內(nèi)存裝置之中。如圖5，此框架又被定義成兩部份稱為：ApplicationDataTable與RSDataTable，其分別用來(lái)存放DVB-H系統(tǒng)中傳送的服務(wù)數(shù)據(jù)與糾錯(cuò)冗余編碼數(shù)據(jù)。

圖5MPE-FEC框架

如圖6，在發(fā)送端透過(guò)縱向填入數(shù)據(jù)與橫向糾錯(cuò)編碼來(lái)完成交織編碼的編碼方式再進(jìn)行封裝傳送。而在接收端接收后則進(jìn)行反向的糾錯(cuò)譯碼動(dòng)作，藉此來(lái)修復(fù)因傳輸所發(fā)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

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