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手持移动电视
手持移动电视
手持移动电视，是指采用数字广播技术（主要指地面传输技术）播出，接收终端一是安装在公交汽车、地铁、城铁、出租车、商务车和其他公共场所的电视系统。
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1手持移动电视
手持移动电视 - 手持移动电视
什么是移动电视？
移动电视是指采用数字广播技术（主要指地面传输技术）播出，接收终端一是安装在公交汽车、地铁、城铁、出租车、商务车和其他公共场所的电视系统，二是手持接收设备（如手机、笔记本、PMP、超便携PC等）等满足移动人群收视需求的电视系统。本文主要讨论支持第二类的移动终端，即手持移动电视的技术应用状况。目前手持移动电视产品中占绝对数量的是手机电视。
移动电视的关键技术
1、无线传输技术
无线接收环境带来了多径问题，接收信号是来自不同路径的发射信号的矢量叠加。不同的路径引入了不同的延迟和相位，如果信道的延迟扩展大于发送信号的符号周期，信号将产生频率选择性衰落并引起符间干扰，导致系统的性能下降。
手机电视业务必须为以不同速率运动的移动用户提供高质量和可靠的视频传输，包括基本静止的室内用户，低速运动的移动用户（小于30km/h）和处于高速运动的车辆中的用户（大于100km/h）。接收方相对于发送方的运动会产生多普勒频移。此频移与相对运动的速度成正比，它会导致相邻载波的干扰，影响载波之间的正交性。因此解调器应具有较大的多普勒频移范围，它是衡量无线电信道时间选择性的尺度。
2、手机的功耗问题
在手机系统设计中，功耗是设计者最为关心的因素之一。移动电视业务的引入不能以过多地牺牲待机时间为代价，用户希望一次充电能连续观看4个小时以上的电视节目。以往的地面数字广播标准，比如DVB-T，虽然在高速运动下有不错的接收性能，但并没有为移动接收的功耗作特别的设计和优化，目前较省电的DVB-T前端也要消耗约300-500mW的功耗，这对手机电池而言，还是不够经济。在移动电视业务给手机引入的功耗中，接收前端大约要占到80%的比例，需要选择针对功耗专门设计的移动电视标准，设计低功耗的调谐器和解调器。
3、频谱规划
在频谱方面，主要涉及到四个频段：VHFIII（174-240MHz）、UHF（470-862MHz）和L1（1452-1492MHz）、L2（1660-1685MHz）。各国对手机电视的频谱规划也并不统一。多标准、多频段会带来全球漫游的问题，美国的用户到了日本就可能无法享受到手机电视的服务。要解决这个问题，移动接收的调谐器和解调器，以及信号处理器和软件协议栈必须具备灵活性，支持多种标准和多个频段。
4、编解码技术
为充分利用频谱资源，在有限的带宽下提供尽可能多的节目频道，必须使用高压缩比的音视频编码技术，比如最新的视频压缩标准H.264（MPEG-4Part10）和音频编码标准AAC，其中H.264的压缩率比MPEG-2高出2-3倍，1Mb/s的图像数据接近MPEG-2DVD的图像质量，因此，它是手机电视中最为理想的信源压缩编码标准。H.264采用DCT运动补偿技术，以及具有方向性的帧内预测、基于可变块的运动分割、基于上下文的二进制算术编码、环内滤波、基于4×4块的整数变换、1/4象素精度的运动补偿、分层的编码语法等，这些技术使得H.264具有很高的压缩效率，在相同的重建图像质量下，能够比MPEG-4/H.263节约50%左右的码率。
移动电视技术标准
1、DVB-H
DVB-H标准是建立在DVB和DVB-T两个标准之上的标准。一个DVB-H系统前端由DVB-H封装器和DVB-H调制器构成，DVB-H封装器负责将IP数据封装成MPEG-2系统传输流（TS），DVB-H调制器负责信道编码和调制；系统终端由DVB-H解调器和DVB-H终端构成，DVB-H解调器负责信道解调、解码，DVB-H终端负责相关业务显示、处理。网络层次：标准只实现数据链路层和物理层。数据链路层采用时间分片技术，用于降低手持终端的平均功耗，便于进行平稳、无缝的业务交换。采用多协议封装（MPE）前向纠错技术，可以提高移动使用中的信噪比（C/N）门限和多普勒性能，同时也能增强抗脉冲干扰的能力。物理层在DVB-T的基础上进行补充，增加了4K传输模式和深度符号交织等内容，除原有DVB-T的技术特点外，在传输参数信令（TPS）比特中增加了DVB-H信令，用于提高业务发展速度。蜂窝标识在TPS中指示，用于支持移动接收时的快速信号扫描和频率交换。增加4K模式可以适应移动接收特性和单频网蜂窝的大小，提高网络设计、规划的灵活性。2K和4K模式进行深度符号交织，可以进一步提高在移动环境和冲击噪声环境下系统的鲁棒性。
2、DMB-S/T
DMB-T是韩国推出的地面数字多媒体广播系统标准，可提供灵活的服务，包括视频广播、音频广播、单独的交通、新闻、天气等。DMB-T视频部分采用ITU-TH.264，音频部分采用MPEG-4BSAC，然后利用MPEG-4同步层和MPEG-2传输流对视频、音频以及数据进行处理，某些基本的模块，比如前向纠错编码和调制等，与DVB-H相似。DMB-T在韩国已经步入商用阶段。2005年3月，韩国已向DMB-T广播运营商发放了许可证。同期，欧洲的DVB-H标准刚刚开始进行商用试验。
3、MEDIAFLO
MediaFLO技术同时优化了功耗、频率分集和时间分集。空中接口采用时分复用方式在波形中特定的时间间隔内传输各个频道的节目内容数据。允许其只接收全部发射信号中的一小部分，而且既不牺牲频率分集又不影响时间分集。正因为具有上述的设计，支持FLO的移动终端的电池寿命有望与传统的手机相媲美，即电池每充电一次，可以支持若干小时的视频节目浏览和话音通话以及若干天的待机时间。同时，FLO技术将节目频道的获取和切换时间降至最少。一般频道获取和切换时间不超过两秒。
空中接口支持使用QPSK、16-QAM和分层调制技术。为了提供尽可能高质量的业务，FLO技术支持分层调制。使用分层调制，FLO数据流在信源编码时被分为基础层和增强层。对于基础层，所有用户均可进行解码；而对于增强层，只有信噪比（SNR）较高的区域才能进行解码。大多数的目标用户终端可同时接收到两层信号，从而收看30fps品质的视频节目。与有相似总容量但没有分层的模式相比，基础层的覆盖更大，提供的视频质量可达到15fps。
综合使用分层调制和信源编码可以适度地实现业务降级并获得使用其它技术方式在某些地点或某些速度下不可能达到的接收能力。对于终端用户来说，这样的效率意味着FLO网络可以在更广的覆盖下提供高质量的业务，特别适合支持需要更多带宽的视频业务。
4、ISDB-T
日本微波数字广播电视ISDB-T将6MHz广播电视频率分割成13个频带，每个频带均可选择负载波的调制方式及卷积码（ConvolutionalCode）的编码率。分割后形成的各频带称为波段。实际上，其中有1个波段的频带是保护频带（GuardBand），因此每个波段的频带为429kHz。利用其中12个频段播放家用数字电视节目。由于ISDB-T移动接收效果良好，车载电视可直接接收与家用电视相同的内容。ISDB-T剩余的1个频段则用于以手持设备为接收终端的节目的广播。由于日本数字音频广播也采用了该标准，ISDB-T同时满足了家用数字电视、数字音频广播、车载数字电视及手持设备移动电视四种数字广播服务的需要。
移动电视终端方案
1、移动电视终端的开发议题
由于移动电视终端的开发仍处于萌芽期，制造业者还有许多的困难必须克服。整体而言，需解决的问题包括：（1）如何改善接收终端器的可携性，这得从降低耗电性来下手；（2）如何增强接收器的灵敏度，做法上包括：改善C/N值、解决衰落性议题、对噪音的容忍度、解决回音的议题；（3）如何在高速时仍能保持高品质，除了需对多普勒效应做出补偿外，也得解决移动切换的问题；（4）在商业化的考量上，除了对小型化的追求外，多频的功能和弹性的通道频宽也是不可少的设计重点。
2、移动电视终端的技术架构
移动设备的开发，在架构上涵盖了软、硬件层面，硬件部分需考量天线、前端（front-end,FE）模组、音／视频的编解码（CODEC）、应用处理平台，其中前端模组又包括射频接收的调谐器（tuner）和基频段的解调器（demodulator）；软件部分则包括中介软件（Middleware）、电视播放器、电子服务指南（ElectronicServiceGuide，ESG）等。就运作架构来说，由射频段接收器送来的资料经基频段处理后，又再分流为IPdatagram和TSpacket，并送到播放处理平台，此平台中的应用处理器及音、视频解码器（decoder）会做进一步的运算处理，最后才将电视节目的影音内容传送到萤幕上播放。
我国移动电视的发展现状
基于广播网络的手持电视服务相比于流媒体方式和基于移动通信网络中小区广播的方式虽然牺牲了交互性，但由于占用的无线带宽资源少，有明显的成本优势，并且网络整体建设的复杂性远远小于移动通信网络。因此，以诺基亚和三星为代表的电信企业分别积极主导了DVB-H和DMB标准手持电视技术的开发，并且已经和国内广电的部分地方体系开展了相关实验网络，其中，尤以DMB运作更为积极。
国家广电总局已正式颁布了中国移动多媒体广播行业标准，确定采用我国自主研发的移动电视接收标准stimi，确立了今后大规模市场推广的基础，该标准从2006年11月1日起实施。
中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)行业标准，规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制，该标准适用于在30MHz到3000MHz频率范围内的广播业务频率，通过卫星和/或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统，可以实现全国漫游，传输技术采用STiMi技术。
下一步手机电视的运营，首先要实现广播信号的覆盖，解决一定范围内信号的无缝覆盖，能够自由切换、漫游，进而实现全国覆盖；在已经取得的产业化基础之上，开展三网融合的技术体制实现；推动管理体制变革，最终实现我国在手机电视领域的信道传输、信源编码、技术体制、覆盖体制、管理体制等的完全自主创新，特别是实现我国三网融合的良好示范。
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什么是移动电视？
移动电视是指采用数字广播技术（主要指地面传输技术）播出，接收终端一是安装在公交汽车、地铁、城铁、出租车、商务车和其他公共场所的电视系统，二是手持接收设备（如手机、笔记本、PMP、超便携PC等）等满足移动人群收视需求的电视系统。本文主要讨论支持第二类的移动终端，即手持移动电视的技术应用状况。目前手持移动电视产品中占绝对数量的是手机电视。
移动电视的关键技术
1、无线传输技术
无线接收环境带来了多径问题，接收信号是来自不同路径的发射信号的矢量叠加。不同的路径引入了不同的延迟和相位，如果信道的延迟扩展大于发送信号的符号周期，信号将产生频率选择性衰落并引起符间干扰，导致系统的性能下降。
手机电视业务必须为以不同速率运动的移动用户提供高质量和可靠的视频传输，包括基本静止的室内用户，低速运动的移动用户（小于30km/h）和处于高速运动的车辆中的用户（大于100km/h）。接收方相对于发送方的运动会产生多普勒频移。此频移与相对运动的速度成正比，它会导致相邻载波的干扰，影响载波之间的正交性。因此解调器应具有较大的多普勒频移范围，它是衡量无线电信道时间选择性的尺度。
2、手机的功耗问题
在手机系统设计中，功耗是设计者最为关心的因素之一。移动电视业务的引入不能以过多地牺牲待机时间为代价，用户希望一次充电能连续观看4个小时以上的电视节目。以往的地面数字广播标准，比如DVB-T，虽然在高速运动下有不错的接收性能，但并没有为移动接收的功耗作特别的设计和优化，目前较省电的DVB-T前端也要消耗约300-500mW的功耗，这对手机电池而言，还是不够经济。在移动电视业务给手机引入的功耗中，接收前端大约要占到80%的比例，需要选择针对功耗专门设计的移动电视标准，设计低功耗的调谐器和解调器。
3、频谱规划
在频谱方面，主要涉及到四个频段：VHFIII（174-240MHz）、UHF（470-862MHz）和L1（1452-1492MHz）、L2（1660-1685MHz）。各国对手机电视的频谱规划也并不统一。多标准、多频段会带来全球漫游的问题，美国的用户到了日本就可能无法享受到手机电视的服务。要解决这个问题，移动接收的调谐器和解调器，以及信号处理器和软件协议栈必须具备灵活性，支持多种标准和多个频段。
4、编解码技术
为充分利用频谱资源，在有限的带宽下提供尽可能多的节目频道，必须使用高压缩比的音视频编码技术，比如最新的视频压缩标准H.264（MPEG-4Part10）和音频编码标准AAC，其中H.264的压缩率比MPEG-2高出2-3倍，1Mb/s的图像数据接近MPEG-2DVD的图像质量，因此，它是手机电视中最为理想的信源压缩编码标准。H.264采用DCT运动补偿技术，以及具有方向性的帧内预测、基于可变块的运动分割、基于上下文的二进制算术编码、环内滤波、基于4×4块的整数变换、1/4象素精度的运动补偿、分层的编码语法等，这些技术使得H.264具有很高的压缩效率，在相同的重建图像质量下，能够比MPEG-4/H.263节约50%左右的码率。
移动电视技术标准
1、DVB-H
DVB-H标准是建立在DVB和DVB-T两个标准之上的标准。一个DVB-H系统前端由DVB-H封装器和DVB-H调制器构成，DVB-H封装器负责将IP数据封装成MPEG-2系统传输流（TS），DVB-H调制器负责信道编码和调制；系统终端由DVB-H解调器和DVB-H终端构成，DVB-H解调器负责信道解调、解码，DVB-H终端负责相关业务显示、处理。网络层次：标准只实现数据链路层和物理层。数据链路层采用时间分片技术，用于降低手持终端的平均功耗，便于进行平稳、无缝的业务交换。采用多协议封装（MPE）前向纠错技术，可以提高移动使用中的信噪比（C/N）门限和多普勒性能，同时也能增强抗脉冲干扰的能力。物理层在DVB-T的基础上进行补充，增加了4K传输模式和深度符号交织等内容，除原有DVB-T的技术特点外，在传输参数信令（TPS）比特中增加了DVB-H信令，用于提高业务发展速度。蜂窝标识在TPS中指示，用于支持移动接收时的快速信号扫描和频率交换。增加4K模式可以适应移动接收特性和单频网蜂窝的大小，提高网络设计、规划的灵活性。2K和4K模式进行深度符号交织，可以进一步提高在移动环境和冲击噪声环境下系统的鲁棒性。
2、DMB-S/T
DMB-T是韩国推出的地面数字多媒体广播系统标准，可提供灵活的服务，包括视频广播、音频广播、单独的交通、新闻、天气等。DMB-T视频部分采用ITU-TH.264，音频部分采用MPEG-4BSAC，然后利用MPEG-4同步层和MPEG-2传输流对视频、音频以及数据进行处理，某些基本的模块，比如前向纠错编码和调制等，与DVB-H相似。DMB-T在韩国已经步入商用阶段。2005年3月，韩国已向DMB-T广播运营商发放了许可证。同期，欧洲的DVB-H标准刚刚开始进行商用试验。
3、MEDIAFLO
MediaFLO技术同时优化了功耗、频率分集和时间分集。空中接口采用时分复用方式在波形中特定的时间间隔内传输各个频道的节目内容数据。允许其只接收全部发射信号中的一小部分，而且既不牺牲频率分集又不影响时间分集。正因为具有上述的设计，支持FLO的移动终端的电池寿命有望与传统的手机相媲美，即电池每充电一次，可以支持若干小时的视频节目浏览和话音通话以及若干天的待机时间。同时，FLO技术将节目频道的获取和切换时间降至最少。一般频道获取和切换时间不超过两秒。
空中接口支持使用QPSK、16-QAM和分层调制技术。为了提供尽可能高质量的业务，FLO技术支持分层调制。使用分层调制，FLO数据流在信源编码时被分为基础层和增强层。对于基础层，所有用户均可进行解码；而对于增强层，只有信噪比（SNR）较高的区域才能进行解码。大多数的目标用户终端可同时接收到两层信号，从而收看30fps品质的视频节目。与有相似总容量但没有分层的模式相比，基础层的覆盖更大，提供的视频质量可达到15fps。
综合使用分层调制和信源编码可以适度地实现业务降级并获得使用其它技术方式在某些地点或某些速度下不可能达到的接收能力。对于终端用户来说，这样的效率意味着FLO网络可以在更广的覆盖下提供高质量的业务，特别适合支持需要更多带宽的视频业务。
4、ISDB-T
日本微波数字广播电视ISDB-T将6MHz广播电视频率分割成13个频带，每个频带均可选择负载波的调制方式及卷积码（ConvolutionalCode）的编码率。分割后形成的各频带称为波段。实际上，其中有1个波段的频带是保护频带（GuardBand），因此每个波段的频带为429kHz。利用其中12个频段播放家用数字电视节目。由于ISDB-T移动接收效果良好，车载电视可直接接收与家用电视相同的内容。ISDB-T剩余的1个频段则用于以手持设备为接收终端的节目的广播。由于日本数字音频广播也采用了该标准，ISDB-T同时满足了家用数字电视、数字音频广播、车载数字电视及手持设备移动电视四种数字广播服务的需要。
移动电视终端方案
1、移动电视终端的开发议题
由于移动电视终端的开发仍处于萌芽期，制造业者还有许多的困难必须克服。整体而言，需解决的问题包括：（1）如何改善接收终端器的可携性，这得从降低耗电性来下手；（2）如何增强接收器的灵敏度，做法上包括：改善C/N值、解决衰落性议题、对噪音的容忍度、解决回音的议题；（3）如何在高速时仍能保持高品质，除了需对多普勒效应做出补偿外，也得解决移动切换的问题；（4）在商业化的考量上，除了对小型化的追求外，多频的功能和弹性的通道频宽也是不可少的设计重点。
2、移动电视终端的技术架构
移动设备的开发，在架构上涵盖了软、硬件层面，硬件部分需考量天线、前端（front-end,FE）模组、音／视频的编解码（CODEC）、应用处理平台，其中前端模组又包括射频接收的调谐器（tuner）和基频段的解调器（demodulator）；软件部分则包括中介软件（Middleware）、电视播放器、电子服务指南（ElectronicServiceGuide，ESG）等。就运作架构来说，由射频段接收器送来的资料经基频段处理后，又再分流为IPdatagram和TSpacket，并送到播放处理平台，此平台中的应用处理器及音、视频解码器（decoder）会做进一步的运算处理，最后才将电视节目的影音内容传送到萤幕上播放。
我国移动电视的发展现状
基于广播网络的手持电视服务相比于流媒体方式和基于移动通信网络中小区广播的方式虽然牺牲了交互性，但由于占用的无线带宽资源少，有明显的成本优势，并且网络整体建设的复杂性远远小于移动通信网络。因此，以诺基亚和三星为代表的电信企业分别积极主导了DVB-H和DMB标准手持电视技术的开发，并且已经和国内广电的部分地方体系开展了相关实验网络，其中，尤以DMB运作更为积极。
国家广电总局已正式颁布了中国移动多媒体广播行业标准，确定采用我国自主研发的移动电视接收标准stimi，确立了今后大规模市场推广的基础，该标准从2006年11月1日起实施。
中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)行业标准，规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制，该标准适用于在30MHz到3000MHz频率范围内的广播业务频率，通过卫星和/或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统，可以实现全国漫游，传输技术采用STiMi技术。
下一步手机电视的运营，首先要实现广播信号的覆盖，解决一定范围内信号的无缝覆盖，能够自由切换、漫游，进而实现全国覆盖；在已经取得的产业化基础之上，开展三网融合的技术体制实现；推动管理体制变革，最终实现我国在手机电视领域的信道传输、信源编码、技术体制、覆盖体制、管理体制等的完全自主创新，特别是实现我国三网融合的良好示范。
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