移动多媒体广播技术与标准

移动多媒体广播技术与标准国家广电总局广播科学研究院国家广播电影电视总局广播科学研究院内容引言国际移动多媒体技术的发展中国移动多媒体广播－CMMB国家广播电影电视总局广播科学研究院引言当代信息科学研究的一个重要课题就是信息传播的即时特性，以手机移动终端为代表的个人通信业务的蓬勃发展，也表明了人们对随时随地获取信息的渴望。众所周知，信息传播中采用点到多点的广播或组播模式是最为有效的传输手段，传统电视播出技术都采用广播的方式，是人们获取信息的一种重要途径，它的不足之处在于收视方式单一，缺乏移动、便携能力，信息传送即时特性差。国家广播电影电视总局广播科学研究院而移动通信业务虽然具有优异的即时传送特性，但它早期发展主要以低质量的语音通话业务为主，即使新一代的3G标准能够提供更广泛的影像和数据传送业务，但是由于采用点到点的传送方式，使它的受众传媒范围非常有限，难以达到信息快速广泛传播的目的。因此，如何将电视广播与移动通信技术以及二者的业务更为紧密的结合在一起，成为了当前广泛研究的课题。国家广播电影电视总局广播科学研究院手机电视功能的出现，概括而言一种是基于移动运营商的蜂窝无线网络、实现流媒体点对点业务的传送，支持流媒体手机电视的移动网络有GPRS、EDGE、CDMA1x以及3G网络。移动多媒体广播技术，利用数字广播电视频谱上的便携、移动广播业务，实现点对多点传送。CMMB、DVB-H、MediaFLO等。移动多媒体业务的参与主体不同导致形成了不同的价值链，同时根据运营主体的不同，其价值链中各主体关系也各不相同，分为移动运营主导的产业链和以广电运营商主导的产业链。国家广播电影电视总局广播科学研究院什么是移动多媒体广播采用卫星和地面无线广播方式面向七寸以下小屏幕、小尺寸、移动便携的手持终端如PMP（个人媒体播放器）、移动通信终端、PDA（个人数字助理）、UMPC（超移动性个人电脑）、笔记本电脑等以及车载、船载、机载接收机等接收设备随时随地接收音视频广播节目和信息服务等业务国家广播电影电视总局广播科学研究院移动多媒体广播的特点低功耗低码率优良的移动接收性能新的业务特性移动的服务人群服务质量要求国家广播电影电视总局广播科学研究院与地面传输标准的区别传统广播的传输数字化窄带与宽带数据通信省电与节能接收方式、天线收视特点、传统电视和移动特性标准体系国家广播电影电视总局广播科学研究院内容引言国际移动多媒体技术的发展中国移动多媒体广播－CMMB国家广播电影电视总局广播科学研究院DVB-HDVB-H标准全称为DigitalVideoBroadcastingHandheld，它是DVB组织为通过地面数字广播网络向便携/手持终端提供多媒体业务所制定的传输标准。该标准被认为是DVB-T标准的扩展应用，但是和DVB-T相比，DVB-H终端具有更低的功耗，移动接收和抗干扰性能更为优越。简而言之，DVB-H标准就是依托目前DVB-T传输系统，通过增加一定的附加功能和改进技术使手机等便携设备能够稳定的接收广播电视信号。国家广播电影电视总局广播科学研究院特点兼容DVB-T–网络结构：单频网；–业务类型：实时广播、流媒体、非实时广播；–信道调制：相同的信道编码和调制方式；增加针对手持终端的考虑–节电设计；–提高移动接收性能；注:DVB-H设计时的一个主要考虑是要兼容DVB-T，满足欧洲已有网络的状况。这制约了DVB-H在技术方面的改进，导致DVB-H的整体性能无法进一步优化。国家广播电影电视总局广播科学研究院DVB-H系统复用器DVB-H封装机IP数据多协议封装（MPE）多协议封装－前向纠错（MPE-FEC）时间分片DVB-H调制器8K4K2KDVB-HTPSDVB-H终端MPE-FEC时间分片DVB-T解调器8K、2K2K,DVB-TPSIP数据DVB-H解调器IP解封装MPEG2传输流DVB-H射频信号图1DVB-H系统结构示意图DVB-H新技术DVB现有技术国家广播电影电视总局广播科学研究院MPE-FEC在数据链路层增加一次RS编码，编码方案为RS(255,191)；MPE-FEC：基于RS纠错编码技术，为MPE增加额外的前向纠错编码，用于提高移动使用中的C/N门限和多谱勒性能，同时也能增强抗脉冲干扰的能力。该部分内容在标准中不是强制的，因此没有MPE-FEC功能的接收终端可以简单地略过FEC段完成业务接收。国家广播电影电视总局广播科学研究院IP数据按照列的方式写入，然后按照行的方式编码；国家广播电影电视总局广播科学研究院时间分片时间分片技术采用突发方式传送数据，每个突发时间片传送一个业务，在业务传送时间片内该业务将单独占有全部数据带宽，并指出下一个相同业务时间片产生的时刻，这样手持终端能够在指定的时刻接收选定的业务，在业务空闲时间做节能处理，从而降低总的平均功耗。在时间上将信道带宽划分为200ms的时间片，不同的业务可以使用不同数量的时间片以满足带宽的要求；终端在无业务的时间片内休眠，从而实现节电；ABCDEFGHABMPE传输带宽业务传送周期业务传送时间时间轴业务空闲周期国家广播电影电视总局广播科学研究院信道编码与调制调制方式–DVB-H在DVB-T的2K和8K模式OFDM基础上增加了4K模式OFDM；–4K模式OFDM具有较好的移动接收性能（相对于8K模式）并提供较好的单频网支持（相对于2K模式）；信道编码–DVB-H的信道编码技术采用了与DVB-T相同的RS编码＋卷积编码；–DVB-H增加了新的参数（DVB-HTPS），用于支持移动接收时的快速信号扫描和频率交换；国家广播电影电视总局广播科学研究院ISDB-TISDB-T是日本提出的地面数字电视传输方案，基本结构和DVB-T类似，但在交织深度上有所增强，并增加了4K载波模式。支持的业务类型：实时广播（音频、视频）流媒体非实时广播（数据）；网络结构：地面单频网；国家广播电影电视总局广播科学研究院系统特点分段结构总的传输带宽（6，7或8MHz）可分为13个OFDM频段，每一OFDM频段的参数，如载波调制方式，内码编码速率和时间交织长度等都可独立配置。ISDB-T通过传送具有不同传送参数的OFDM频段组来实现分级传送。部分接收如果把频率交织的范围限定在一个OFDM段之内，就可以从发送信号中把一个段的信号与其它段的信号区分开来。通过这一方式，利用带宽为一个OFDM段的窄带接收机可实现发送信号的部分接收。国家广播电影电视总局广播科学研究院手持应用在进行手持接收时，采用的是单频段方式（ONESEGMENT）。单频段ISDB-T是面向移动接收的标准，它将6MHz广播电视频率分割成13个频带，每个频带均可选择载波的调制方式及卷积码的编码率。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。单波段（OneSegment）就是使用其中1个波段的广播服务。发送的影像为QVGA格式（320×240像素）。目前面向固定接收的HDTV广播电视使用的是13个波段，不过在单波段广播电视开始后，就只能使用剩余的12个波段。单波段广播电视最初将采用与微波数字电视播放同样内容的同播方式。国家广播电影电视总局广播科学研究院T-DMBT-DMB以Eureka-147的OFDM传输技术作为其底层技术，信号带宽为1.5MHz。可用于音视频、数据的传输，因此其系统与DAB兼容，但在协议栈上进行了修改。面向对象：手持移动终端；业务类型：–实时广播（音频、视频）–流媒体网络结构：地面单频网；逻辑信道：无国家广播电影电视总局广播科学研究院T-DMB传输方案–调制：OFDM调制（1K子载波）；–信道编码：RS＋卷积码；节电方案–无；业务适配–基于MPEG-2TS流的业务复接；–增加MPEG-4数据包封装；国家广播电影电视总局广播科学研究院要求指标描述标准ETSEN300401（Eureka-147）ETSEN300234（MultimediaObjectTransfer）输入频率波段III（174-240MHz）灵敏度-91dBm音频BSAC，MPEG-AAC+，MUSICAM音频质量32-384Kbps（类似CD音质）视频H.264AVC（MPEG-4第10部分）视频质量QVGA/QCIF/WDF/CIF数据BIFs（BSAC）/RDI（MUSICAM）国家广播电影电视总局广播科学研究院MediaFLO美国在发展高清晰度电视时首先考虑的是如何通过地面广播网进行传播，并提出了可用于数字高清晰度电视的标准-ATSC。美国主导的ATSC，仅限于美国及其邻近的加拿大及墨西哥等少数国家应用。美国电视标准不能应用于移动接收，但好莱坞为首的影音工业每年却创造庞大的节目内容，因此美国内容产业除了家用电视外，也积极扩展其他平台，其中移动电话是内容业者最积极投入的一块。国家广播电影电视总局广播科学研究院MediaFLO美国高通公司提出的一套有别与传统数字电视系统的单向广播系统；针对手机接收电视设计；支持实时广播、流媒体和非实时数据广播；采用单向广播网络和3G移动通信网向结合的网络结构；采用OFDM结合Turbo码的信道传输方案国家广播电影电视总局广播科学研究院MediaFLO网络结构：–单向广播网＋3G移动通信网；业务复接–自定义协议栈；信道传输：–调制：4KOFDM–信道编码：RS码＋Turbo码节电方案：–时、频域分片传输国家广播电影电视总局广播科学研究院MediaFLO调制方式：–4K模式OFDM调制；–1/8循环前缀；–1/8导频插入频率；信道编码–采用RS码＋Turbo码的级联码方式；–物理层提供Turbo码保护；–MAC层提供RS码保护；注:MediaFLO在MAC层提供RS码的方案与DVB-H非常类似，只是所用的码是基于16（RS(16，K)码，K＝8，10，12，16）。另外，MediaFLO也使用了时域导频，与TiMi十分类似。不过相关专利TiMi占先国家广播电影电视总局广播科学研究院S-DMB2004年底日本和韩国共同实施完成了的卫星手机电视系统建设工作，并于2005年正式开展了商业运营（日本由于政策原因在发展前期采用了非手机的专用接收终端），系统中所用的卫星被称为MBSAT，采用左/右两种圆极化方式分别实现对日本和韩国的信号覆盖，MBSAT相对于普通的广播卫星功率提高了几倍，能够确保类似手机一样的小型移动装置稳定接收卫星信号。日韩的S-DMB实际上是依托ITU-RBO.1130-4标准中的系统E所构建的，该系统以大功率的数字多媒体广播卫星和地面补充覆盖网络为核心。国家广播电影电视总局广播科学研究院系统简介面向对象：车载/手持移动终端业务类型：–实时广播（音频、视频）网络结构：–卫星覆盖＋地面增补转发器逻辑信道：码分逻辑信道国家广播电影电视总局广播科学研究院传输方案–调制：CDMA调制；–信道编码：RS＋卷积码；节电方案–无；业务适配–基于MPEG-2TS流的业务复接；国家广播电影电视总局广播科学研究院系统简介:S-DMB业务数据RS(204,188)字节交织卷积编码比特交织CDM调制TDM调制业务数据RS(204,188)字节交织卷积编码比特交织导频控制数据RS(96,80)字节交织卷积编码导频符号国家广播电影电视总局广播科学研究院其它基于移动通信网的多媒体广播业务补充，3G移动多媒体技术的发展和选择，技术和地域特性国家广播电影电视总局广播科学研究院内容引言国际移动多媒体技术的发展中国移动多媒体广播－CMMB国家广播电影电视总局广播科学研究院CMMB的特点CMMB技术，充分融合了移动通信与广播电视的技术特点，利用卫星广泛覆盖的优势，实现了地面、空间的立体网络覆盖，具有低成本、高质量服务保证，充分满足人们在飞机、轮船、汽车、楼宇等各种条件下通过手机实时收看电视节目的需求，在很大程度上扩展了移动通信的业务领域，是一种具有广泛市场前景和赢利空间的技术。国家广播电影电视总局广播科学研究院C