手持產品上實現(xiàn)DVB-H數(shù)字電視

　　目前，很多公交車輛、出租車上都安裝了數(shù)字電視，這種電視采用的技術就是DVB-T(數(shù)字視頻廣播-地面標準)。DVB-T功耗比較大，不適合電池供電的移動終端使用。為此，在DVB-T的基礎上引入新的技術，形成適合于移動終端接收地面數(shù)字電視節(jié)目的傳輸標準DVB-H(數(shù)字視頻廣播-手持)。與DVB-T相比，DVB-H終端具有更低的功耗，移動接收和抗干擾性能更為優(yōu)越。

　　DVB-H標準是建立在DVB和DVB-T兩個標準之上的標準。一個DVB-H系統(tǒng)接收前端是由DVB-H封裝器和DVB-H調制器構成，DVB-H封裝器負責將IP數(shù)據封裝成MPEG-2系統(tǒng)傳輸流(TS)，DVB-H調制器負責信道編碼和調制；系統(tǒng)終端由DVB-H解調器和DVB-H終端構成，DVB-H解調器負責信道的解調、解碼，DVB-H終端負責相關業(yè)務的處理、顯示。

　　關鍵技術

　　在DVB-H中，數(shù)據鏈路層采用時間分片技術是其一個亮點，它用于降低手持終端的平均功耗，便于進行平穩(wěn)、無縫的業(yè)務交換。采用多協(xié)議封裝(MPE)前向糾錯技術，提高了移動使用中的信噪比(S/N)門限和多普勒性能，同時也能增強抗脈沖干擾的能力。

　　時間分片技術，顧名思義，就是時分復用技術。它解決了困擾便攜產品移動接收數(shù)字電視發(fā)展的高功耗問題。由于采用突發(fā)方式傳送數(shù)據，每個突發(fā)時間片傳送一個業(yè)務，在業(yè)務傳送時間片內該業(yè)務單獨占有全部數(shù)據帶寬，并指出下一個相同業(yè)務時間片產生的時刻。對于接收端來說，只需要在數(shù)據包規(guī)定的時刻接收數(shù)據即可。這樣，手持終端能夠在指定的時刻接收選定的業(yè)務，在業(yè)務空閑時間做節(jié)能處理，從而降低總的平均功耗。當然，這期間前端發(fā)射機是一直工作的，在相同業(yè)務的兩個時間片之間將會傳送其他業(yè)務數(shù)據，DVB-H信號就是由許多這樣的時間片組成的。從接收機的角度而言，接收到的業(yè)務數(shù)據并非是如傳統(tǒng)恒定速率的連續(xù)方式，數(shù)據以離散的方式間隔到達，實現(xiàn)突發(fā)傳送。如果解碼終端要求數(shù)據速率較低但必須是恒定碼率，接收機可以對接收到的突發(fā)數(shù)據首先進行緩沖，然后生成速率不變的數(shù)據流。突發(fā)帶寬一般為固定帶寬的10倍左右。突發(fā)帶寬在固定帶寬兩倍的情況下功耗就可以節(jié)省50%，因此如果帶寬為10倍，可以節(jié)省90%。除了降低功耗外，時間分片技術的應用還有利于不同網絡間實現(xiàn)平穩(wěn)的數(shù)據交換。在數(shù)據傳送的空閑時間段里，移動終端可以對相鄰蜂窩進行監(jiān)視，掃描其他頻率信號、測試信號強度，這樣一來當用戶進入新的網絡時，移動終端會根據監(jiān)視結果在空閑時間段里將信號切換到不同的傳輸流上，達到不同網絡間平穩(wěn)的數(shù)據交換。

　　DVB-H標準在數(shù)據鏈路層為IP數(shù)據報增加了里德•所羅門(RS)糾錯編碼，作為MPE的前向糾錯編碼，校驗信息將在指定的前向糾錯(FEC)段中傳送，即多協(xié)議封裝-前向糾錯(MPE-FEC)。MPE-FEC的目標是提高移動信道中的S/N、多普勒性能以及抗脈沖干擾能力。

　　實驗證明即使在非常糟糕的接收環(huán)境中，適當?shù)厥褂?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/MPE-FEC">MPE-FEC仍可以準確無誤地恢復出IP數(shù)據。MPE-FEC的數(shù)據開銷分配非常靈活，在其他傳輸參數(shù)不變的情況下，如果校驗開銷提高到25%，則MPE-FEC能夠使手持終端達到和使用天線分集接收時相同的S/N。DVB-H采用基于IP的數(shù)據廣播方式，DVB-H的物理層在DVB-T的基礎上進行補充。在DVB-T系統(tǒng)中，2K模式可比8K模式提供更好的移動接收性能，但是2K模式的符號周期和保護間隔非常短，使得2K模式僅僅適用于小型單頻網。DVB-H增加的4K模式符號具有較長的周期和保護間隔，能夠建造中型單頻網，更好地進行網絡優(yōu)化，提高頻譜效率。這種優(yōu)化不如8K模式的效率高，但是4K模式比8K模式的符號周期短，能更頻繁地進行信道估計，提供一個比8K更好的移動性能。所以，4K模式的性能介于2K和8K模式之間，為覆蓋范圍、頻譜效率和移動接收性能的權衡提供一個額外的選項。2K和4K模式進行深度符號交織，可以進一步提高在移動環(huán)境和沖擊噪聲環(huán)境下系統(tǒng)的可靠性。通過協(xié)調移動接收性能和單頻網規(guī)模進一步提高網絡設計的靈活性。

　　接收端的設計

　　現(xiàn)在已有很多家公司致力于DVB-H的便攜式終端接收模塊的設計。在此我所介紹的接收模塊是由飛思卡爾的MC44CD02直接轉換調諧器和DiBcom公司的DiB7000-H信道解碼器組成。使用這種調諧器，使用者能在各種不同的嚴酷條件下得到DVB-H服務。
由MC44CD02和DiB7000組成的接收端簡略結構圖如圖1所示。飛思卡爾的MC44CD02覆蓋470-862MHz，采用直接轉換、零中頻方案實現(xiàn)低功耗，減少部件數(shù)量。憑借這些優(yōu)勢，使產品的尺寸小巧并且延長了電池壽命。DiB7000-H信道解碼器提供極佳的DVB-H接收解決方案，并符合DVB-H標準實施的“經過驗證的性能”指導原則。與其他的接收模塊相比：飛思卡爾+DiBcom的接收模塊是得到認證的硅片，并首先推向市場；與傳統(tǒng)調諧器相比，它們的功耗非常低(分別為270mW和650mW)；RF端結構簡單，從而降低了設計的難度；在高速接收時，具有很好的多普勒性能等等。

　　C44CD02和DiB7000組成的接收端簡略結構圖

　　飛思卡爾的MC44CD02采用QFN-487x7mm封裝，符合RoHS標準，適合與便攜產品要求體積小的特點。MC44CD02的內部結構如圖2所示。RF部分由具有自動增益控制的LNA、混頻器和一個由PLL控制產生4GHz的VCO組成。內部LAN覆蓋了整個UHF波段，驅動混頻器將所接收到的RF信號轉換成I和Q信號。經過MC44DC02處理后產生的I、Q信號輸入到信道解碼器DiB7000-H。

　　解碼器DiB7000-H通過I2C總線對調諧器MC44DC02進行控制。它具有COFDM解調器和MPE-FEC硬件加速，完全集成DVB-T和DVB-H標準，并具有IQ增益和相位補償?shù)鹊?。在不增加掃描時間的前提下，DiB7000-H可以達到±350KHz的頻率補償。在DiB7000-H在中，RF信號和基帶的放大器采用數(shù)字式的補償方式確保控制的線性性，而RF和基帶間的增益平衡是由內部自動處理的。采用處理性較強的數(shù)字式濾波器，濾掉鄰近頻道信號的干擾，而且它可以自動調節(jié)成8、7、6或5MHZ的頻寬。

　　參考文獻：

　　1.胡國榮.數(shù)字視頻壓縮及其標準[M].北京:北京廣播學院出版社,1999.

　　2.劉達龔建榮數(shù)字電視技術北京：電子工業(yè)出版社