手機(jī)電視的技術(shù)及解決方案

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

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

二、手機(jī)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(hào)是來自不同路徑的發(fā)射信號(hào)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(kuò)展大于發(fā)送信號(hào)的符號(hào)周期，信號(hào)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(jī)電視業(yè)務(wù)必須為以不同速率運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)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(dòng)的移動(dòng)用戶（小于30km/h）和處于高速運(yùn)動(dòng)的車輛中的用戶（大于100km/h）。接收方相對(duì)于發(fā)送方的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移。此頻移與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度成正比，它會(huì)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(jì)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(shí)間選擇性的尺度。

2.手機(jī)的功耗問題

在手機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，功耗是設(shè)計(jì)者最為關(guān)心的因素之一。移動(dòng)電視業(yè)務(wù)的引入不能以過多地犧牲待機(jī)時(shí)間為代價(jià)，用戶希望一次充電能連續(xù)觀看4個(gè)小時(shí)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(yùn)動(dòng)下有不錯(cuò)的接收性能，但并沒有為移動(dòng)接收的功耗作特別的設(shè)計(jì)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(duì)手機(jī)電池而言，還是不夠經(jīng)濟(jì)。在移動(dòng)電視業(yè)務(wù)給手機(jī)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(duì)功耗專門設(shè)計(jì)的移動(dòng)電視標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)低功耗的調(diào)諧器和解調(diào)器，是芯片設(shè)計(jì)者需要面對(duì)和解決的問題。

3.多種標(biāo)準(zhǔn)、多個(gè)頻段的問題

這是個(gè)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(jìn)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(dòng)電視標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，基于經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(gè)頻段：VHF III（174-240MHz）、UHF（470-862MHz）和L1（1452-1492MHz）、L2（1660-1685MHz）。各國對(duì)手機(jī)電視的頻譜規(guī)劃也并不統(tǒng)一。

多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段會(huì)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(jī)電視的服務(wù)。要解決這個(gè)問題，移動(dòng)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(gè)頻段，這為芯片廠商帶來了技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

4.高級(jí)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(jí)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(jī)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(yùn)動(dòng)補(bǔ)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(jìn)的技術(shù)，比如具有方向性的幀內(nèi)預(yù)測(cè)、基于可變塊的運(yùn)動(dòng)分割、基于上下文的二進(jìn)制算術(shù)編碼、環(huán)內(nèi)濾波、基于4