手機電視的技術(shù)及解決方案

在手機業(yè)界有這么一個說法：“去年是拍照年，今年是音樂年，明年是電視年。  ”移動電視目前已成為手機產(chǎn)業(yè)的熱門話題。根據(jù)歐洲、美國和日本對下一代通信業(yè)務(wù)的調(diào)查顯示，用戶對手機電視業(yè)務(wù)非常有興趣，有40-60%的用戶希望可以在手機上收看電視，愿意每個月支付10歐元。到2008年，全球?qū)⒂写蠹s2億用戶使用此項服務(wù)，而亞洲將成為手機電視最流行的地區(qū)。

本文將介紹手機電視的相關(guān)技術(shù)，同時也將探討手機電視的一些解決方案。

二、手機電視面臨的問題

1.惡劣的無線接收環(huán)境

無線接收環(huán)境帶來了多徑問題，接收信號是來自不同路徑的發(fā)射信號的矢量疊加。不同的路徑引入了不同的延遲和相位，如圖1所示。

圖1　無線信道中的多徑傳播

如果信道的延遲擴展大于發(fā)送信號的符號周期，信號將產(chǎn)生頻率選擇性衰落并引起符間干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的性能下降。

手機電視業(yè)務(wù)必須為以不同速率運動的移動用戶提供高質(zhì)量和可靠的視頻傳輸，包括基本靜止的室內(nèi)用戶，低速跑動的移動用戶（小于30km/h）和處于高速運動的車輛中的用戶（大于100km/h）。接收方相對于發(fā)送方的運動會產(chǎn)生多普勒頻移。此頻移與相對運動的速度成正比，它會導(dǎo)致相鄰載波的干擾，影響載波之間的正交性。系統(tǒng)設(shè)計者希望解調(diào)器具有較大的多普勒頻移范圍，它是衡量無線電信道時間選擇性的尺度。

2.手機的功耗問題

在手機系統(tǒng)設(shè)計中，功耗是設(shè)計者最為關(guān)心的因素之一。移動電視業(yè)務(wù)的引入不能以過多地犧牲待機時間為代價，用戶希望一次充電能連續(xù)觀看4個小時以上的電視節(jié)目。以往的地面數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)，比如DVB-T，雖然在高速運動下有不錯的接收性能，但并沒有為移動接收的功耗作特別的設(shè)計和優(yōu)化，目前較省電的DVB-T前端也要消耗約300-500mW的功耗，這對手機電池而言，還是不夠經(jīng)濟。在移動電視業(yè)務(wù)給手機引入的功耗中，接收前端大約要占到80%的比例，因此，選擇針對功耗專門設(shè)計的移動電視標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計低功耗的調(diào)諧器和解調(diào)器，是芯片設(shè)計者需要面對和解決的問題。

3.多種標(biāo)準(zhǔn)、多個頻段的問題

這是個較為復(fù)雜的問題，超越了純粹的技術(shù)范疇，與數(shù)字電視演進的歷史和各國的政策規(guī)劃相關(guān)。在地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)方面，美國和韓國是ATSC標(biāo)準(zhǔn)，日本采用了ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)，歐洲和澳洲采用了DVB-T，中國的標(biāo)準(zhǔn)至今尚未確定。在制定移動電視標(biāo)準(zhǔn)時，基于經(jīng)濟利益和技術(shù)延續(xù)性方面的考慮，各國也采用了不同的路線，大致的分布如圖2所示。

圖2　全球范圍的移動電視標(biāo)準(zhǔn)的地理分布示意圖

在頻譜方面，主要涉及到四個頻段：VHF III（174-240MHz）、UHF（470-862MHz）和L1（1452-1492MHz）、L2（1660-1685MHz）。各國對手機電視的頻譜規(guī)劃也并不統(tǒng)一。

多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段會帶來全球漫游的問題，美國的用戶到了日本就可能無法享受到手機電視的服務(wù)。要解決這個問題，移動接收的調(diào)諧器和解調(diào)器，乃至應(yīng)用處理器必須具備靈活性，支持多種標(biāo)準(zhǔn)和多個頻段，這為芯片廠商帶來了技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

4.高級的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)

為了充分利用寶貴的頻譜資源，在有限的帶寬下提供盡可能多的節(jié)目頻道，服務(wù)提供商必須使用高級的音視頻編碼技術(shù)，比如最新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.264（MPEG-4 Part 10）和音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)AAC，其中H.264的壓縮率比MPEG-2高出2-3倍，1Mb/s的圖像數(shù)據(jù)接近MPEG-2DVD的圖像質(zhì)量，因此，它是手機電視中最為理想的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264在結(jié)構(gòu)上還是基于DCT域的運動補償架構(gòu)，不過相比以往的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它采用了更先進的技術(shù)，比如具有方向性的幀內(nèi)預(yù)測、基于可變塊的運動分割、基于上下文的二進制算術(shù)編碼、環(huán)內(nèi)濾波、基于4