时间:2022-08-31 19:08:22
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近年来,广播电视的移动接收是个热点,尤其是电视广播的移动接收,不仅吸引了广播业者的关注,更引起许多生产厂家注意。
本来,无线电广播在它诞生的时候,其特点之一就是它摆脱了原有的连线而有一定的移动性,但在早期,这种移动性主要受电源供电、设备尺寸的限制,基本上没有办法实现,移动接收带来什么技术问题也没有提到议事日程上。在电子管时代,器件的尺寸比较大,耗电也多,真正的“移动”只在军事方面,便携式的收音机也有,但一直不能普及。到了晶体管时代,收音机小到可以放在口袋里,广播的移动接收算是在一定程度上解决了。但是电视的移动接收问题要比广播的移动接收困难得多,所以至今还没有得到解决。
1.数字电视地面广播(DTTB)
数字电视地面广播系统是广播电视体系中的重要组成部分, 它与卫星数字电 视广播系统和有线数字电视广播系统以及其它辅助系统一起相互协同提供全面 的受众覆盖,是我国广播电视综合覆盖网的重要部分。作为 ATSC、DVB-T 和 ISDB-T 后的又一个地面数字电视传输标准,该标准提出如下技术要求:业务模 式除了支持基本的单向广播外,通过扩展应该能够支持非对称双向传输,系统应 该能够支持室内外的固定接收和移动、便携式接收,具有较强的抗噪声、多径、 脉冲、单频、模拟及数字的同频和邻频等干扰的能力和快捕、低时延、高速移动 的接收能力,支持多频网和大范围的单频网组网。数字电视地面广播传输系统中 最核心的信号帧结构、信道编码和调制方式。该标准(DTTB)具有自主创新特点 并能提高系统性能的主要关键技术有: 能实现快速同步和高效信道估计与均衡的 PN 序列帧头设计和符号保护间隔填充方法、低密度奇偶校验码(LDPC)、系统 信息的扩频传输方法等。
2.移动接收所遇到的主要问题
移动接收采用的方式是无线数字信号发射、地面接收。因此,移动接收所遇到的问题之一就是衰落,这是所有无线通信系统都会遇到的问题。对于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服,但对于移动接收而言分集接收的方法显然不实用,因此衰落问题尤为突出。电波在沿地表传播中会受到各种阻碍物的反射、散射和吸收,实际到达收信天线处的电波除了来自发射天线的直接波外,还存在来自各种物体(包括地面)的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天线处形成干涉场,此外,在移动通信中,还存在因移动台(天线)的快速移动而划过颠簸的波节和波幅的驻播现象及由于多普勒效应而造成的相移,凡此种种原因,就使得实际移动台接收到的场强在振幅和相位上均随时随地在急骤变化,使信号很不稳定,这就是无线电波的衰落现象。衰落的严重程度通常随频率或路径长度的增加而增大。目前还无法对衰落进行精确的预测,但区分绕射衰落和多径衰落两种不同类型的衰落是十分重要的。前者为慢衰落,短期信号中值电平在长期中的起伏;后者为快衰落,即瞬时信号电平在短期中的起伏。这两种衰落的表现和影响是不同的。另外,与其他无线通信系统不同的是,移动接收的关键点是移动。因此,移动接收还存在一个其他无线通信不会遇到的问题,这就是多普勒效应。
在日常生活中,我们会注意到远处迎面驶来发出警报声的警车在离你越近时,汽笛声的音调越高。从警车到达你所在位置开始,音调开始降低,而当警车离开你后,听到的音调会越来越低,这种现象就称为多普勒效应。奥地利学家多普勒是这样解释这种现象的:朝你驶来的警车发出的声波对你而言稍微压缩从而相对集中,这时你听到的声音波长短于该声源静止时的波,而短波音调是高的。相反,离你而去的声源的声波稍微扩散,这时你听到的波长比该声源静止时的波长长,长波音调是低的,这样的效应对电磁波同样适用。比如一个趋近我们的天线发出的信号,它的频率高于该天线相对于我们静止时的频率,波长相对变短;相反,一个离我们远去的天线发出的信号,其频率则会低于该天线在相对我们静止时相对于我们的频率,波长相对变长。同时波长的位移量与天线的运动速度存在正比关系,即速度越快,则波长移动越大。以上现象就是多普勒效应(Doppler)。系统方面,移动接收还要考虑覆盖网的建设,接收机(特别是便携机)的耗电,接收天线的安装等问题。从基本原理考虑,模拟广播信号是不宜实现移动接收的。为了解决移动接收中遇到的问题,广播电视信号必须首先实现数字化。利用数字技术无线接收,可有效解决以上问题。只要在信号有效覆盖范围内,所有移动工具,只要配有接收设备,都可以接收数字移动电视信号。
3.移动接收中的关键技术--OFDM
OFDM是正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的缩写,是在严重电磁干扰的下保证数据稳定完整传输的技术措施。OFDM的基本原理是:高速信息数据流通过串/并变换,分配到速率相对较低的若干子信道中传输,每个子信道中的符号周期相对增加,这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。另外,由于引入保护间隔,在保护间隔大于最大多径时延扩展的情况下,可以最大限度地消除多径带来的符号间干扰。如果用循环前缀作为保护间隔,还可避免多径带来的信道间干扰。OFDM的特点是各子载波相互正交,扩频调制后的频谱可相互重叠,不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。主要技术特点如下:(1)可有效对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输;(2)通过各子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力;(3)各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶反变换和离散傅利叶变换实现;OFDM能够有效地对抗衰落和多普勒现象带来的负面影响,使受到干扰的信号能够可靠地接收。OFDM码率低,又加入了时间保护间隔,具有极强的抗干扰能力。其多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰。在有关移动接收的几种标准的制定过程中,都采用OFDM作为其核心技术。
〖正文〗
随着数字技术、信息技术和网络技术的迅猛发展,无线传播领域正在引发一场深刻的技术革命,就在这一两年间,无线数字媒体的类型骤然丰富,除传统媒体之外,手机电视、车载移动电视,楼宇分类电视,多媒体信息亭、地铁多媒体信息系统等新兴媒体纷纷涌现,移动接收是个热点,尤其是广播电视的移动接收,成为发展方向之一。在早期,这种移动性主要受电源供电、设备尺寸的限制,基本上没有办法实现,移动接收带来的技术问题也没有提到议事日程上。在电子管时代,器件的尺寸比较大,耗电也多,真正的“移动”只在军事方面,便携式的收音机也有,但一直不能普及。到了晶体管时代,收音机小到可以放在口袋里,广播的移动接收算是在一定程度上解决了。但是电视的移动接收问题要比广播的移动接收困难得多,所以至今还没有得到解决。
一、数字电视地面广播(DTTB:DigitalTelevisionTerrestrialBroadcdsting)
在现代通信中,通信传输手段主要是光纤、卫星、数字微波等,加上地面无线电视广播电视发射构成信息主体。目前在我国数字电视按信号传输方式可以分为地面无线传输数字电视、卫星传输数字电视、有线传输数字电视三类。而移动电视是数字电视地面广播的重要应用。数字电视地面广播在应用需求上要求实现移动和便携接收的功能,使整个技术系统的要求最高。它具备无线数字系统所共有的优点,较之卫星接收,有实现容易、价格低廉的特点;较之有线接收不易受城市施工建设、自然灾害战争等因素造成的断网影响;数字电视地面广播通过电视台制高点天线发射无线电波,覆盖电视用户,用户通过接收天线和电视机收看电视节目,主要的受众也是针对本地区的。完善的数字电视地面广播系统所具备的蜂窝单频网功能,不仅提高了频谱的利用率,而且可应用与宽带无线接入市场;而移动和便携的独特优势使该系统能满足现代信息社会“信息到人”的要求,也就是无论何人何时在何地均能任意获取他想得到的信息。
二、移动接收所遇到的主要问题
移动接收采用的方式是无线数字信号发射、地面接收。因此,移动接收所遇到的问题之一就是衰落,这是所有无线通信系统都会遇到的问题。对于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服,但对于移动接收而言分集接收的方法显然不实用,因此衰落问题尤为突出。
电波在沿地表传播中会受到各种阻碍物的反射、散射和吸收,实际到达收信天线处的电波除了来自发射天线的直接波外,还存在来自各种物体(包括地面)的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天线处形成干涉场,此外,在移动通信中,还存在因移动台(天线)的快速移动而划过颠簸的波节和波幅的驻播现象及由于多普勒效应而造成的相移,凡此种种原因,就使得实际移动台接收到的场强在振幅和相位上均随时随地在急骤变化,使信号很不稳定,这就是无线电波的衰落现象。衰落的严重程度通常随频率或路径长度的增加而增大。目前还无法对衰落进行精确的预测,但区分绕射衰落和多径衰落两种不同类型的衰落是十分重要的。前者为慢衰落,短期信号中值电平在长期中的起伏;后者为快衰落,即瞬时信号电平在短期中的起伏。这两种衰落的表现和影响是不同的。
另外,与其他无线通信系统不同的是,移动接收的关键点是移动。因此,移动接收还存在一个其他无线通信不会遇到的问题,这就是多普勒效应。
在日常生活中,我们会注意到远处迎面驶来发出警报声的警车在离你越近时,汽笛声的音调越高。从警车到达你所在位置开始,音调开始降低,而当警车离开你后,听到的音调会越来越低,这种现象就称为多普勒效应。奥地利物理学家多普勒是这样解释这种现象的:朝你驶来的警车发出的声波对你而言稍微压缩从而相对集中,这时你听到的声音波长短于该声源静止时的波,而短波音调是高的。相反,离你而去的声源的声波稍微扩散,这时你听到的波长比该声源静止时的波长长,长波音调是低的,这样的效应对电磁波同样适用。比如一个趋近我们的天线发出的信号,它的频率高于该天线相对于我们静止时的频率,波长相对变短;相反,一个离我们远去的天线发出的信号,其频率则会低于该天线在相对我们静止时相对于我们的频率,波长相对变长。同时波长的位移量与天线的运动速度存在正比关系,即速度越快,则波长移动越大。以上现象就是多普勒效应(Doppler)。
系统方面,移动接收还要考虑覆盖网的建设,接收机(特别是便携机)的耗电,接收天线的安装等问题。
从基本原理考虑,模拟广播电视信号是不宜实现移动接收的。为了解决移动接收中遇到的问题,广播电视信号必须首先实现数字化。利用数字技术无线接收,可有效解决以上问题。只要在信号有效覆盖范围内,所有移动交通工具,只要配有接收设备,都可以接收数字移动电视信号。
三、移动接收中的关键技术——OFDM
OFDM是正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)的缩写,是在严重电磁干扰的通信环境下保证数据稳定完整传输的技术措施.
OFDM的基本原理是:高速信息数据流通过串/并变换,分配到速率相对较低的若干子信道中传输,每个子信道中的符号周期相对增加,这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。另外,由于引入保护间隔,在保护间隔大于最大多径时延扩展的情况下,可以最大限度地消除多径带来的符号间干扰。如果用循环前缀作为保护间隔,还可避免多径带来的信道间干扰。
在过去的频分复用系统中,整个带宽分成N个子频带,子频带之间不重叠,为了避免子频带间相互干扰,频带间通常加保护带宽,但这会使频谱利用率下降。为了克服这个缺点,OFDM采用N个重叠的子频带,子频带间正交,因而在接收端无需分离频谱就可将信号接收下来。
OFDM的特点是各子载波相互正交,扩频调制后的频谱可相互重叠,不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。主要技术特点如下:
1)可有效对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输;
2)通过各子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力;
3)各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶反变换和离散傅利叶变换实现;
OFDM能够有效地对抗衰落和多普勒现象带来的负面影响,使受到干扰的信号能够可靠地接收。OFDM码率低,又加入了时间保护间隔,具有极强的抗干扰能力。其多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰。
在有关移动接收的几种标准的制定过程中,都采用OFDM作为其核心技术。
四、移动接收制式
众所周知,地面数字电视广播系统目前有多种制式,这些制式总体上可以分为单载波方式和多载波方式两类,美国用的ATSC是单载波的,欧洲的DVB-T是多载波的。英国是实施DVB-T标准最成功的一个国家,并成功地开通了地面数字电视广播。法国、瑞典、西班牙在实施地面数字广播方面也获得了成功。除我国自己提出的若干种制式,我国DTTB的制定原理是:(1)传输信息要大,支持包括高清电视的多媒体广播服务;(2)抗干扰能力强,在一般室内环境下可接收;(3)与现有模拟广播电视频道兼容,并有利于频道规划和摸拟向数字过渡;(4)具有灵活性;支持标准高清晰度和高清晰度兼容的是视广播,支持移动接收设备,支持便携接收设备;(5)具有可扩展性;支持包括互联网的交互数据综合业务,支持广播网络化的发展需要。整体性能指标应优于或相当于相应的国外现有标准的性能。
在欧洲,针对DVB-T(DigitalvideobroadcastingTerrestrial)在移动接收中的不足,人们提出了一种DVB-H的制式专门用于移动接收,而原有的数字音频广播(DAB)也发展到播出多媒体,下文将重点比较DVB-H和DAB的差别。
DAB是在1988到1992年间开发的。系统当初主要打算作为音频广播,但对传送数据和多媒体业务也有准备。尽管到目前为止在许多国家没有达到普及的程度,但DAB业务已经在多个国家开始。DAB系统,尤其是它的传输网络,是以1.5m的天线高度作为户外的接收而设计的。因此,DAB为汽车接收提供良好的覆盖。
DVB-H(Digitalvideobroadcastinghandheld),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。该标准是欧洲的数字电视标准DVB-T的扩展应用。和DVB-T相比,DVB-H终端具有功耗更低、移动接收和抗干扰性更强的特点,因此该标准适用于移动电话、手持计算机等小型便携设备通过地面数字电视广播网络接收信号。也可以说DVB-H标准依托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手持便携设备能够在固定和移动状态下稳定地接收广播电视信号。如图1
DVB-H采用时分数字多媒体广播带宽、以脉冲方式发送各频道的数据。一般情况下,除接收所需频道的数据外,调谐器电路在其它时间均处于关闭状态,因此可有效减少耗电。图2是DVB-H传输系统框图。
图2
DAB(DigitalAudioBroadcasting)适合于多媒体的分发,而DVB-H则是来自DVB的最新标准,它们有不同的历史:
DVB-T接收机的普及是令人鼓舞的。在德国的柏林,2003年从模拟转换到数字电视之后,卖出的DVB-T接收机达到250,000台。不同的欧盟赞助项目,如ACTS-MOTIVATE(1998-99),MCP(2000-2001)和CONFLUENT(2002-2003),对DVB-T用作移动和手提式接收进行过考察,也对接收机进行了优化。结论是,使用(双天线)分集接收机技术可以使DVB-T实现高速移动接收。
在对DVB-T的移动性进行测试的时候,也提出了DVB-T在移动环境下是否适合其他多媒体应用的问题。移动电话制造商,对通过DVB-T的高数据率的应用提供移动的多媒体服务特别感兴趣。其动机是,在移动电话商业价值链中,电视是最后一个不在手上的链路。由于用DVB-T向移动电话广播有缺点,所以有了制定以DVB-T为基础的,专用于手持接收机的标准的主意。这方案叫做DVB-H。
DVB-H的基本商业要求是用电池供电的小的屏幕移动终端。它应该能够在手提式的,移动的和室内的环境中,使用单一天线接收多媒体业务。
五、DAB和DVB-H在技术上的异同
从总体上看,DAB和DVB-T/H传输系统是以相同的调制和编码技术为基础的,这就是编码正交频分频复用(COFDM)。它们之间的差别主要是在特定的区域,如载波间隔,载波调制,FFT的大小(也就是副载波的数量)等等。
FFT大小:DAB在一个1.5MHz的信道里,可以应用256,512,1k和2k的FFT;DVB-H可以在5,6,7或8MHz带宽的信道中应用2k,4k和8k的FFT。
时间分片:DVB-H的时间分片是一种在接收机上节省功率的新机制。如果在没有业务传输的那些时间段,接收机可以断开,那么就可以节省电池的电力。DVB-H的时间分片意味着数据是以突发脉冲串的方式传输的,这些脉冲串从几毫秒到几秒之间。这项技术以下列二个与业务有关的问题的折衷为基础:业务需要什么数据率?而在接收机这边应当节省多少电池的电力?
DAB也是用串的形式传输数据的。这种“数据脉冲串”是DAB帧的一部份,帧跟随在一个无效符号后,持续24ms。
时间交织:DVB-H没有采用时间交织,因为DVB-T标准不提供时间交织:DVB-T原先不是作为高速移动接收而设计的。DAB从一开始就是为移动接收而设计的。时间交织解决了在单天线的移动接收条件下的衰落问题。时间交织把突发误码分配在一个较大的时段上,使得FEC能够校改正这些误码。在移动接收中,更有可能出现的是突发误码而不是单个误码。在DAB中,时间交织工作在16个“数据串”上。一个数据串持续24ms,使得时间交织工作在384ms上。
不相等的误码保护(UEP):不相等的误码保护意味着在解码过程中,较重要的比特的保护优于较低重要性的比特。DAB支持UEP。这意味着对解码过程,比特是依照它们的重要性进行保护的。这对移动和便携接收是非常重要的,因为一般来说,恶劣的接收条件是无可避免的,在恶劣的接收条件下的服务性能是关键问题。借助UEP,通过设计相对于主业务保护的不同的误码保护类型,就可以把失效特性对客观或主观的服务品质实现最佳化。DVB-T/H没有准备UEP。这意味着,那些损害某些重要信息(例如控制信息)的误码只能像那些不明显的比特那样来保护。对于用户,不明显的比特是否被破坏是不要紧的,他们最关心的是,重要的同步是否丢失。
多协议封包-前向误码纠错(MPE-FEC):在DVB-H中,多协议封包结合附加的前向纠错(FEC),是用来改善单天线的移动接收的。但是这种误码保护只在一个时间片工作。但传输的误码通常不是单个的误码而是作为突发误码串出现的,如果时间片被扰乱太多,业务就丢失,不仅在时间片的期间,也延伸直到下个时间片被传输的期间。MPE-FEC是一个在较高的协议层的附加FEC,能够校正在较低层上的剩余误码,但只能在某个范围内。因此,DVB-H对它的有效比特没有独立的保护。现在计划进行进一步的实验室测试和现场试验,以研究带和不带MPE-FEC两种情况下,只用一个天线的DVB-H的接收性能。DAB不使用MPE-FEC,因为这只是在一个较高的传输层上的一个附加的误码保护机制。不过在DAB中使用MPE-FEC或类似的误码保护系统也不是问题。WorldDAB协会现在正在考虑DAB标准的扩展,它会包括像DVB-H那样基于MPE-FEC的误码保护方案,或者如DVB-T和DVB-S标准所用的,MPEG-2传输流的基于R-S码。
可扩缩性:DAB的复接是以864个容量单元为基础的,它们可以组合起来以适合业务需要的任何数据率。因此业务数据率的最小值受容量单元的限制。根据所选择的误码保护,这在1.3kbit/s的数量级:作为数据业务,通常用8kbit/s的倍数。DVB-H提供的业务可以从0-10Mbit/s。它只取决于时间片的大小。
因为各种不同的理由,如果每个业务用的数据率为300kbit/s或更少,DAB更适合移动终端的技术需求。举例来说,它在多工方面比较简单。经由DAB可以传输四到六套节目,然而在DVB-H有30套或更多的节目需要复接。这么多节目的处理是更困难的。利用差分相移键控(DQPSK),DAB的解调技术比较简单。藉由这种解调技术,接收机的复杂性减少了。在接收机方面,DAB只需要DVB-T的5-20%的功率,而DVB-H消耗DVB-T的大约33%的功率。功率的减少取决于业务的数据率。
相对DVB-H,DAB的带宽较低,DAB发射网络比DVB-H发射网络的功率小得多。DVB-H网络的发射功率至少与DVB-T相同。通过利用大的SFN,DAB可以提供高的网络频谱效率。此外,通过为每个业务运行者进行频谱规划,频率资源可以非常有效地利用。今天,DAB音频业务在L波段上用得不多,这波段仍然有DAB多工可用的频谱。
六、DVB-H和DAB的其他方面
全国性的单频网:大体而言,DVB-H和DAB都可能建立全国性的单频网,但是,因为减少自扰的灵敏度,DAB允许大的SFN。这是非常有频谱效率的。与此相比,用16QAM模式的DVB-T/H,最大的SFN大约是200km。
在欧洲,DVB-H和DAB之间开始合作,目标是回答下列问题:是否有一个以DAB为基础的,类似DVB-H的,有用的或可能的标准一种迎合两个标准的最终用户器件是否容易实现?DAB向移动用户提供DVB-H业务需要什么?人们正在协调DAB和DVB-H。例如让DAB能使用DVB-H的MPE-FEC。另外,另一种可能性可能在比较高层,例如视频编码(MPEG-4,H.264)和传输层(IP的使用)。真正需要的是在IP-Datacast/DVB-H业务和DAB物理层之间有一个公共接口定义。
有人提出,移动接收应当用DAB,他的理由是:从标准化进程的最开始,DAB就是为用单天线作移动接收而设计的;数据率从小显示到1.2Mbit/s(在较低的误码保护为1.5Mbit/s)是可扩展的;DAB发射网络的建立比DVB-H网络便宜;由于它的时间交织特征,DAB对脉冲噪声是稳健的;DAB需要的发射机功率比DVB-H低;不管音频还是多媒体业务,DAB都是由广播界推动的。
小结
广播电视的移动接收作为当前的技术热点,尽管它的市场前景和受众分析还有待进一步的研究,但它的技术还在发展中。要说哪一种制式最适合移动接收还为时尚早,因为每种制式都会根据市场的需要及时改进其技术,从而改善其移动接收的性能。
参考文献:
科学技术的飞速发展给各行各业带来了挑战和机遇,随着广播电视事业的不断发展和进步,移动接收成为发展方向之一。广播电视虽然有很长的历史,但移动接收的进展却不尽人意。即使是调频广播,在汽车高速行驶中的接收也往往遇到困难。电视的移动接收问题要比广播的移动接收困难得多,所以至今还没有得到解决,所以广播电视的移动接收引起广电界的重视。
1移动接收的考虑因素
移动接收和固定接收有很多不同。实际上,移动接收的提法比较笼统,它可以细分为便携式接收、低速移动接收和高速移动接收,它们在接收过程中遇到的问题是不一样的。
所谓便携式接收,某个意义上是相对固定的接收,只不过是接收机易于携带,经常从一个地点拿到另一个地点进行接收。对广播来说,这不是难事,但对模拟电视来说就不容易了,因为模拟电视的接收要求良好的定向天线,这就使不同接收点上的接收效果大不相同。对于高场强地区使用拉杆天线的电视机,一旦更换了接收机的位置,天线必须重新调整以便取得较好的效果。而对于一般场强的地区,室外天线是少不了的,这就限制了接收的移动性,即使是便携式接收也要看天线安装的条件允许不允许。
低速的移动接收是指以每小时几公里的速度移动(如人的步行)时的接收,比如边走边听广播就是很典型的例子。高速移动接收是指在汽车上的接收。汽车的速度一般在每小时120公里以下,当然,超过这个速度的接收,如飞机上的接收可以列入超高速接收。
在系统方面,移动接收还要考虑覆盖网的建设,接收机的耗电,接收天线的安装等问题。从基本原理考虑,模拟广播电视信号是不宜实现移动接收的,因为模拟信号的处理十分复杂和困难。为了解决移动接收中遇到的问题,广播电视信号必须首先实现数字化。今天谈论的移动广播电视实际集中在对不同的数字广播电视系统的移动接收性能进行分析和比较。
2移动接收中的关键技术——OFDM
OFDM的基本原理是:高速信息数据流通过串/并变换,分配到速率相对较低的若干子信道中传输,每个子信道中的符号周期相对增加,这样可减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰。另外,由于引入保护间隔,在保护间隔大于最大多径时延扩展的情况下,可以最大限度地消除多径带来的符号间干扰。如果用循环前缀作为保护间隔,还可避免多径带来的信道间干扰。为了克服这个缺点,OFDM采用N个重叠的子频带,子频带间正交,因而在接收端无需分离频谱就可将信号接收下来。
OFDM的特点是各子载波相互正交,扩频调制后的频谱可相互重叠,不但减少了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。主要技术特点如下:
1)可有效对抗信号波形间的干扰,适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输;
2)通过各子载波的联合编码,具有很强的抗衰落能力;
3)各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶反变换和离散傅利叶变换实现;
OFDM能够有效地对抗衰落和多普勒现象带来的负面影响,使受到干扰的信号能够可靠地接收。OFDM码率低,又加入了时间保护间隔,具有极强的抗干扰能力。其多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰。
3移动接收制式
地面数字电视广播系统目前有多种制式,这些制式总体上可以分为单载波方式和多载波方式两类,美国用的ATSC是单载波的,欧洲的DVB-T是多载波的。英国是实施DVB-T标准最成功的一个国家,并成功地开通了地面数字电视广播。除我国自己提出的若干种制式,我国DTTB的制定原理是:(1)传输信息要大,支持包括高清电视的多媒体广播服务;(2)抗干扰能力强,在一般室内环境下可接收;(3)与现有模拟广播电视频道兼容,并有利于频道规划和摸拟向数字过渡;(4)具有灵活性;支持标准高清晰度和高清晰度兼容的是视广播,支持移动接收设备,支持便携接收设备;(5)具有可扩展性;支持包括互联网的交互数据综合业务,支持广播网络化的发展需要。整体性能指标应优于或相当于相应的国外现有标准的性能。
4数字电视移动接收的发展方向
1)车载移动电视
有人把公交车载移动电视称之为继报刊、广播、电视、户外、网络之后的“第六媒体”。地面数字电视标准的出台,促进了移动数字电视用户的增加,提高了移动数字电视在公共场所的覆盖率。公交车载移动电视让移动人流随时随地可以看到电视,极大地满足了快节奏社会中人们对于信息的需求,同时也丰富了市民的文化生活。
2)手机电视
要在手机上看电视,技术上需要处理好三个环节:信号源方面,需要有高压缩比的信源压缩编码标准;传播途径方面,有无线微波和网络传输。为了实现移动接收,需要抗干扰能力强的数字调制和信道处理技术;接收终端方面,必须开发高集成度、体积小、重量轻、耗电小的芯片,以及体积小、高容量的充电电池。2006年数字电视地面传输标准的出台。手机电视的实质是通过数字电视广播网络向手机用户提供电视业务。该模式是在地铁、公交车上的“移动电视”技术基础上整合数字电视和移动电话而成。用户可以不通过移动通信网络的链接,直接获得数字电视信号,手机上看电视,这是已经实现的梦想。
5小结
数字电视地面广播在应用需求上要求实现移动和便携接收的功能,使整个技术系统的要求最高。它具备无线数字系统所共有的优点,较之卫星接收,有实现容易、价格低廉的特点,但随着数字技术、信息技术和网络技术的迅猛发展,地面广播电视移动接收也存在着一些问题,值得深入探讨。究竟怎样把地面广播电视移动接收技术进一步深化,是当前一段时间和今后一个时期研究的重要课题,也是广播电视人为之奋斗的方向。
参考文献:
[1]杨娜.广播电视移动接收的制式及技术[J].黑龙江科技信息,2008,(25)
中图分类号 TN948 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)112-0232-01
近年来,数字网络技术的迅速发展,在无线传播领域内掀起了一场技术革命,促使无线网络数字媒体的快速发展,不管是手机电视,多媒体电视还是车载电视等系统全部开始更新,俨然,广播电视移动接收已经成为当前的一个重点,其中最明显也是最重要的就是广播电视的移动接收。吸引了广播业者及很多生产厂家的关注。广播电视最初产生的时候潜在的移动性已经开始表现出现,不过这种移动接收要受电源、设备的限制,无法从根本上实现无线接收。不过,随着时代的进步与发展,无线广播电视的移动接收技术也有了明显的提高,实施,最移动接收最困难的不是广播而是电视,因此,必须加强对电视的移动接收问题的分析、研究制定出切合实际的方案。
1 数字电视的地面广播
数字电视的地面广播简称为DTTB。数字电视在现在的通信过程中吗,主要是通过光纤、卫星以及数字微波等传输手段进行的,并与地面上的无线电视广播电视发射构成一个信息主体。据调查发现,目前我国的数字电视均是按信号的传输的手段分为地面上的无线传播数字电视、卫星传输数字电视以及有线传输数字电视等三大类。其中移动电视是数字电视地面广播的主导。数字电视地面广播根据现实应用要求必须实现移动接收的功能,达到整个接受系统的最高化。数字电视广播具有易接收,易实现以及价格较低等优点。不过数字电视广播接收不易城市施工建设以及自然灾害等环境的影响,容易造成网络断路。除此之外,数字电视地面广播主要是利用电视台制高点天线所发出的无线电波传输给电视用户,使用户利用天线接收信号搜索到要看的节目,针对的范围主要是本地区的群众。因此,逐渐完善数字电视地面广播不仅可以提高频谱的利用率,还能够使宽带无线进入竞争市场,此外,数字电视地面广播还便于移动和携带,在系统要求上已经满足了“信息到人”,不管人们在任何地方、任何时间均可以接受到自己想要了解的信息等。
2 数字电视地面广播过程中遇到的问题
1)数字电视地面广播的额移动接收采取的方式主要是无线数字信号发射和地面接收。因此,可以发现,数字移动地面广播在移动接收过程中遇到的最大难题就是衰落,衰落这个问题很普通,几乎是所有无线通信系统都会遇到的问题。要想解除它就必须制定相应的有利措施。
经分析,显而易见,分集接收对移动接收来说毫无作用,满足不了数字电视地面广播的移动需求,因此,衰败问题出现。无线电波在沿地面传播的过程中容易受到障碍物的反射、散射以及吸收,实质上,能够达到的接受信号的天线处除了发射天线的直波外,还有物体发射和散射的电波,并且易产生电波干扰。除此之外,在移动通信中还容易出现移动天线划过波幅而驻波的现象,导致实际移动台接收到的场强在振幅及相位上发生变化,信号极度的不稳定,这就是无线电波衰败的现象表现,并且随着线路频率的增加而增加,根据研究分析,目前还没有合适的解决方法,对其的预测明显的不准确。另外,移动接收的重点是移动,除了存在这些衰败现象外,还具有其他无线网络不曾有的现象——多普勒效应等。
2)关于多普勒效应,在日常生活中常见。比如警车鸣笛。我们在车的远处时候听到车的鸣笛声一步步靠近自己,等到越来越近时汽车的笛声音调越来越高,离开之后声音越来越低,这种变化就是多普勒效应。
3 数字电视地面广播移动接收关键技术OFDM
1)OFDM在数字化电视地面广播具有十分重要的作用,它可以抵抗电磁场的干扰,确保数据稳定的完成传输任务的一项重要措施。基本原理为高速信息数据流通过串/并变换,针对较低的子信道进行传输,并且每个子信道是根据周期相应增加的,这样做就可以减少由无线信道多径时因扩展而产生的时间弥漫性对无线系统所造成的干扰。因此,在引入大于最大多径时延扩展保护间隔的情况下,可以阻止或避免多径带给信道间的干扰。
2)OFDM的个子载波相互正交,是它显著的特点之一。数字电视地面广播内扩频经过调制使频谱相互重叠,既可以减少子载波间的互相干扰,有可以提高频谱的利用率等。除此之外,OFDM具有跟多技术方面的特点,例如:①能够有效的阻止信号波形间的干扰,可以广泛应用于多径环境以及衰败信道中高速数据的传输过程。②联合各子载波编码,增强对抗衰败的能力。③通过离散傅里叶反变换以及离散傅里叶的变换来正交调节各子信道。
4 数字电视地面广播移动接收制式
数字电视地面广播具有多种多样的制式,主要分为单载波与多载波两大类,在美国、英国得到过广泛的应用。我国应用的DTTB制式是根据特定原理制定的:1)能够传输大量的信息,支持高清电视的广播服务。2)具有较强的抗干扰能力。3)跟现在模拟的电视广播频道相兼容,为频道规划奠定了基础。4)灵活性较大,能够支持移动性的设备。5)扩展性较强,能够支持互联网等,适应国内外的发展需求等。
5 结束语
随着科学技术的快速发展,广播电视移动接收技术必须跟随发展的脚步,加强对自身的管理,增强移动技术能力,并拓展发展的空间,为大众营造一个良好的无线网络接收空间等。
参考文献
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