早期人类在开车时大多只有音乐服务相伴(例如:FM、AM Radio),随着科技的日新月异,现今人类在开车时不仅可以透过DVB-T的技术接收数字电视收看,甚至在往后几年内手机电视世界也将被实现,手机电视的技术是以DVB-H为制定的传输标准规范,基本上DVB-H标准是建立在DVB-T技术架构上,但是DVB-H改善DVB-T最大的缺点之一──终端设备的功率消耗。
在DVB-T的技术下具有非常大的功率损耗,但是手机电视无法接受高消耗功率的条件,所以手机电视在DVB-H的标准规范下,引用了时间分片Time-Slicing的技术来降低终端设备的功率消耗,此外DVB-H的移动接收能力与抗干扰性更优于DVB-T,因此DVB-H的标准规范适用于移动电话、笔记本电脑等小型可携式终端设备透过地面数字电视广播网来接收收看数字电视节目。
由于DVB-H引进不少新的通讯技术,例如时间分片Time-Slicing、MPE-FEC、OFDM 4K Mode传输模式,所以在这些新的通讯技术支持下DVB-H比DVB-T具有更稳定的数字电视广播讯号的接收能力,根据市场调查的显示大多数的上班族与学生非常渴望能从手机直接接收电视节目来收看,事实上DVB-H规范除了支持电视节目的传输外,也支持一些其它综合性的业务,例如:游戏、旅游导览、歌曲点播等业务,虽然目前在手机通讯GPRS与WCDMA等标准也都能支持这些业务,但是与DVB-H相较之下费用来的昂贵许多,以下我们将针对DVB-H的基本架构与概念为大家做进一步的介绍:
DVB-H基本架构
DVB-H是由Data Casting和DVB-T两个标准所组成,在Data Casting部分,将由DVB-H_IP-Encapsulator负责将IP Data封装成MPEG-2数据串型式,再由另一部份则进行数据讯号的Encoder编码与Modulator调变,在手机终端由DVB-H的Demodulator解调器将讯号做解调变与Decoder译码,再由DVB-H的终端进行相关的作业处理,如(图一)所示。
目前DVB-H在数据广播Data Casting的部份是以多协议封装MPE来进行数据的传送,因为多协议封装MPE适合数据对象与媒体数据串的数据型式,此外DVB-H要求低功率消耗,所以引进了Time-Slicing技术,所以多协议封装MPE的数据传送方式也非常容易实现Time-Slicing技术,而DVB-H是建构在DVB-T的架构上,除了一些新技术的引进之外,其它依旧还是应用到DVB-T原本的技术,接下来将针对这些技术为做一个基本的介绍。
DVB-T基本概念
首先将DVB-T分为两大部份来说明,第一部份为MPEG2数据压缩与Encode编码,例如:Reed-Solom Encode、Conv. Interleaver...等等,第二部份为讯号数字调变的部份,DVB-T是采用OFDM的调变型式,依其型态的不同可采取不同的模式,例如:QPSK、16 QMA、64QMA等OFDM调变模式。
DVB-T是藉由陆地发射基站将讯号传送给用户来接收,其调变讯号的方式是以OFDM的方式来调变,其OFDM调变依照其不同的需求分为两种型式,一为2K Mode OFDM的调变型式,另一种为8K Mode OFDM的调变型式,在2K Mode OFDM的调变型式,因为其Carrier Spacing较8K Mode来的宽,所以其2K Mode OFDM较适合进行行动接收,另8K Mode其OFDM Symbol 长度较2K Mood来的长,所以8K Mode较适合于SFN单频网之建构。
DVB-H新技术之概念
在现实生活中目前DVB-T传输技术无论在固定或是移动接收方面都非常出众,但对于手持电视DVB-H而言,还有些技术有待改善,例如:功率的耗损、对抗脉冲干扰与杜普勒效应之能力、移动时高背景环境之干扰与单频网SFN设计之移动能力,所以DVB-H引进了一些新的技术解决上述之问题。
DVB-H之新应用技术
时间分时Time-Slicing
Time-Slicing技术类似GSM中的TDMS分时多任务一样是将时间切割成若干等,在同一个频率下将时间分时成八个时槽分别可以提供给八个用户来使用,以达到节省有限的频谱资源,但在DVB-H中的Time-Slicing技术用于节省DVB-H终端设备的功率消耗,如(图二),可以节省约90%的功率损耗,Time- Slicing时间分片为DVB-H电视手机中最重要的技术之一,它是以Time-Sliced的方式来做数据的传输,每一个Time-Sliced传送不同的业务数据,在每一个Time-Sliced中此业务占有全部数据的带宽,这样DVB-H手机电视有能力在指定的Time-Sliced下接收特定的业务数据。
此外,在业务闲置时以达到节约能源的功能,从而降低平均功率的消耗,一般来说Time-Sliced采用突发方式传送数据与一般传送数据的方式具有更高的瞬时速率,为了要达到节省功率的要求,其带宽为一般带宽的10倍左右,举例来说?:一般400Kbps的数据串流,在Time-Sliced的技术下意味着要求一个约4Mbps左右的突发频带,因此突发频带为原有固定频带二分之一,所以就可以节省50%的功率消耗,如果频带为原有的十分一就可以节省90%的功率消耗。
MPE-FEC
MPE-FEC的目的为提高终端设备对抗背景噪声、杜普勒效应、脉冲干扰之能力,在DVB-H的标准中数据传送在Data Link层为IP数据外还加入了前向错误纠正码FEC,即使在非常差的接收环境下,也可以精确恢复错误的IP数据,如果将DVB-H与没有MPE-FEC之DVB-T相较,其效能表现差异颇大,举例来说:在高速的环境下,单一天线在有采用MPE-FEC的电视手机之接收能力能够在DVB-T 8K的环境模式下接收16QAM甚至到64QAM的电视节目讯号,还具有非常好的抗脉冲干扰能力。
4K Mode
在DVB-T传输模式下,须依据其不同需求使用不同的传输模式,分别为2K Mode和8K Mode的传输模式,在2K Mode的传输模式下较适合于行动接收对抗杜普勒效应,因为2K Mode的传输模式中实际应用到的OFDM子载波有1705个,在8K Mode的传输模式所应用到的OFDM的子载波有6817个,在一个6MHz的传输带宽下,2Kmode的Carrier Spacing大于8Kmode的传输模式四倍,所以2Kmode具有较高的抗杜普勒效应之能力,另在8Kmode的传输模式中,因为其OFDM的Symbol长度为其2K Mode的四倍,所以对于抗脉冲的干扰能力较强,较适合SFN单频网的建立。
所以DVB-H标准结合2K Mode与8K Mode的优点,采取4K Mode的传输模式,一般在无线传输时,容易发生Brust ERROR的产生,在DVB-T中的Reed-Solom虽然可以有8Byte的自我更正能力,但这还是不够,所以在DVB-T的FEC中增加了Interleaver的技术,来对抗Brust ERROR的产生。此外DVB-H标准引进了保护更好的深度符号交换IN-depth interleaving技术,所以更提高了对抗噪声之能力。
DVB-H TPS
TPS是发射基与终端设备沟通的讯号,一般是以BPSK来做讯号的传输,在DVB-T的传输模式中,TPS是用来告知终端设备,发射基地台所发射出来的讯号为何种调变型态(QPSK、16QMA、64QMA),为何种保护的CODE RATE与Guard Interval的长度与是否有支持Hierarchical阶层式的调变等,此外在DVB-T的标准中有6Bit尚未使用,但是在DVB-H的标准中使用了4Bit其它两个Bit将在未来时将加入使用,在额外的4Bit中有个Bit用来说明此讯号是否支持DVB-H,其余三个Bit是专门用在DVB-H的传输上。
结论
一般是以BPSK来做讯号的传输,在DVB-T的传输模式中,TPS是用来告知终端设备,发射基地台所发射出来的讯号为何种调变型态(QPSK、16QMA、64QMA),为何种保护的CODE RATE与Guard Interval的长度与是否有支持Hierarchical阶层式的调变等,此外在DVB-T的标准中有6Bit尚未使用,但是在DVB-H的标准中使用了4Bit其它两个Bit将在未来时将加入使用,在额外的4Bit中有个Bit用来说明此讯号是否支持DVB-H,其余三个Bit是专门用在DVB-H的传输上。
[2] D.A. Smolyansky, Time Domain Network Analysis:Getting S-parameters from TDR/T Measurements - Infiniband PlugFest, 2004>
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