論文摘要:廣播電視信號傳輸和播出手段主要有微波、衛星、光纜3種,本文簡述了的廣播電視移動接收的制式及技術??茖W技術的飛速發展給各行各業帶來了挑戰和機遇,隨著廣播事業的不斷發展和進步,移動接收成為發展方下面是小編為大家整理的2023年移動接收技術【五篇】,供大家參考。
移動接收技術范文第1篇
論文摘要:廣播電視信號傳輸和播出手段主要有微波、衛星、光纜3種,本文簡述了的廣播電視移動接收的制式及技術。
科學技術的飛速發展給各行各業帶來了挑戰和機遇,隨著廣播事業的不斷發展和進步,移動接收成為發展方向之一。廣播電視雖然有很長的歷史,但移動接收的進展卻不盡人意。即使是調頻廣播,在汽車高速行駛中的接收也往往遇到困難。電視的移動接收問題要比廣播的移動接收困難得多,所以至今還沒有得到解決,所以廣播電視的移動接收引起廣電界的重視。
一、移動電視
移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能,使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點,較之衛星接收,有實現容易、價格低廉的特點;
較之有線接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網影響。移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會“信息到人”的要求,也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動接收制式
眾所周知,地面數字電視廣播系統目前有多種制式,除了國外正在使用的幾種標準外,還有我國自己提出的若干種制式。這些制式總體上可以分為單載波方式和多載波方式兩類,美國用的ATSC是單載波的,歐洲的DVB-T是多載波的。國外主要有三種數字電視地面廣播標準:歐洲的DVB-T(DigitalVideoBroadcasting-Terrestrial)、美國的ATSC(AdvancedTelevisionSystemsCommittee)和日本的ISDB-T(IntegratedServicesDigitalBroadcastingTerrestrial)(綜合業務數字廣播)。
ATSC采用的是單載波調制方式(VSB),抗多徑干擾和抗多譜勒效應能力差,難以建立單頻網和進行移動接收。ISDB-T雖然支持單頻網和移動接收的應用要求,但是該技術應用較少。從世界各地對數字電視地面廣播標準的采用情況來看,DVB-T標準較ATSC和ISDB-T更具優勢。DVB-T是歐洲DVB系列標準中較新的一個標準(此外還有有線數字電視標準DVB-C,以及衛星數字電視標準DVB-S),也是最復雜的DVB傳輸系統。此標準是1998年2月批準通過的。DVB-T標準的核心是MPEG-2數字視音頻壓縮編碼,采用編碼正交頻分復用COFDM(CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)調制方式,適用于大范圍多發射機的8k載波方式。為高清晰度電視(HDTV)信號傳輸提供大于20Mbps的凈荷碼率,支持簡單天線室內固定接收。為標準清晰度電視(SDTV)信號傳輸提供大于5Mbps的凈荷碼率,并能在車速移動條件下支持移動接收。具有單頻組網能力。目前采用DVB-T標準的國家和地區有德國、西班牙、挪威等歐洲國家及澳大利亞、新加坡等其它國家。其中新加坡和德國等國將移動接收和手持設備作為主要方向。歐洲的DVB-T標準最初是為便攜和固定接收而設計,它采用的是COFDM(編碼正交頻分復用)多載波調制方式,其調制參數(如星座圖、編碼率、保護間隔等)可調,可提供120種常規模式和1200種分級模式。隨后,針對DVB-T(DigitalvideobroadcastingTerrestrial)在移動接收中的不足,人們提出了一種DVB-H的制式專門用于移動接收,而原有的數字音頻廣播(DAB)也發展到播出多媒體。DVB-H(Digitalvideobroadcastinghandheld),通過地面數字廣播網絡向便攜/手持終端提供多媒體業務所制定的傳輸標準。該標準是歐洲的數字電視標準DVB-T的擴展應用。和DVB-T相比,DVB-H終端具有功耗更低、移動接收和抗干擾性更強的特點,因此該標準適用于移動電話、手持計算機等小型便攜設備通過地面數字電視廣播網絡接收信號。也可以說DVB-H標準依托DVB-T傳輸系統,通過增加一定的附加功能和改進技術使手機等手持便攜設備能夠在固定和移動狀態下穩定地接收廣播電視信號。DVB-H采用時分數字多媒體廣播帶寬、以脈沖方式發送各頻道的數據。一般情況下,除接收所需頻道的數據外,調諧器電路在其它時間均處于關閉狀態,因此可有效減少耗電。DVB-H的基本商業要求是用電池供電的小的屏幕移動終端。它應該能夠在手提式的,移動的和室內的環境中,使用單一天線接收多媒體業務。目前看來,數字移動電視非數字電視地面廣播莫屬。中國我國地面數字電視傳輸標準于2006年8月18日頒布(GB20600-2006),并自2007年8月1日起正式實施(國標地面數字電視標準簡稱為DTMB-DigitalTerrestrialMultimediaBroadcasting。較早時也稱為DMBTH)。DMB-TH采用了PN序列填充的時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)多載波調制技術,這種獨特的先進技術有機地將信號在時域和頻域的傳輸結合起來,在頻域傳送有效載荷,在時域通過擴頻技術傳送控制信號以便進行同步、信道估計,實現快速碼字捕獲和穩健的同步跟蹤性能。DMB-TH具有自主知識產權,能較好地支持移動接收,高清數字電視廣播,單頻組網。
三、小結
廣播電視的移動接收作為當前的技術熱點,盡管它的市場前景和受眾分析還有待進一步的研究,但它的技術還在發展中。它還有著信號衰落、多普勒效應、覆蓋網的建設,接收機(特別是便攜機)的耗電,接收天線的安裝等問題,所以要說哪一種制式最適合移動接收還為時尚早,因為每種制式都會根據市場的需要及時改進其技術,從而改善其移動接收的性能。
參考文獻:
[1]都研美,劉峰.淺談數字電視地面廣播技術[J].廣西輕工業,2007(05).
移動接收技術范文第2篇
【論文摘要】:網絡技術迅猛發展,廣播電視朝著移動接收方向發展?,F階段,廣播的移動接收算是在一定程度上解決了,但是電視的移動接收問題要比廣播的移動接收困難得多,移動接收所遇到的問題之一就是衰落。移動接收中的關鍵技術是OFDM,OFDM的特點是各子載波相互正交,擴頻調制后的頻譜可相互重疊,不但減少了子載波間的相互干擾,還大大提高了頻譜利用率。還有地面數字電視廣播系統的多種制式問題,各種制式都有它的優點和缺點。解決了這些問題,應該就解決了移動電視的接收問題。
隨著數字網絡技術的迅猛發展,無線傳播領域正在引發一場深刻的技術革命,就在這一兩年間,無線數字媒體的類型驟然豐富,除傳統媒體之外,手機電視、車載移動電視,樓宇分類電視,多媒體信息亭、地鐵多媒體信息系統等新興媒體紛紛涌現,移動接收是個熱點,尤其是廣播電視的移動接收,成為發展方向之一?,F階段,廣播的移動接收算是在一定程度上解決了。但是電視的移動接收問題要比廣播的移動接收困難得多,所以至今還沒有得到很好解決。但我覺得,已經快接近目標。
一、數字電視地面廣播(DTTB)
在現代通信中,通信傳輸手段主要是光纖、衛星、數字微波等,加上地面無線電視廣播電視發射構成信息主體。目前在我國數字電視按信號傳輸方式可以分為地面無線傳輸數字電視、衛星傳輸數字電視、有線傳輸數字電視三類。而移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。數字電視地面廣播在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能,使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點,較之衛星接收,有實現容易、價格低廉的特點;
較之有線接收不易受城市施工建設、自然災害戰爭等因素造成的斷網影響;
數字電視地面廣播通過電視臺制高點天線發射無線電波,覆蓋電視用戶,用戶通過接收天線和電視機收看電視節目,主要的受眾也是針對本地區的。完善的數字電視地面廣播系統所具備的蜂窩單頻網功能,不僅提高了頻譜的利用率,而且可應用與寬帶無線接入市場;
而移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會"信息到人"的要求,也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。
二、移動接收所遇到的主要問題
移動接收采用的方式是無線數字信號發射、地面接收。因此,移動接收所遇到的問題之一就是衰落,這是所有無線通信系統都會遇到的問題。對于固定接收可以采用分集接收等方法予以克服,但對于移動接收而言分集接收的方法顯然不實用,因此衰落問題尤為突出。電波在沿地表傳播中會受到各種阻礙物的反射、散射和吸收,實際到達收信天線處的電波除了來自發射天線的直接波外,還存在來自各種物體(包括地面)的反射波和散射波。反射波和散射波在收信天線處形成干涉場,此外,在移動通信中,還存在因移動臺(天線)的快速移動而劃過顛簸的波節和波幅的駐播現象及由于多普勒效應而造成的相移,凡此種種原因,就使得實際移動臺接收到的場強在振幅和相位上均隨時隨地在急驟變化,使信號很不穩定,這就是無線電波的衰落現象。衰落的嚴重程度通常隨頻率或路徑長度的增加而增大。目前還無法對衰落進行精確的預測,但區分繞射衰落和多徑衰落兩種不同類型的衰落是十分重要的。前者為慢衰落,短期信號中值電平在長期中的起伏;
后者為快衰落,即瞬時信號電平在短期中的起伏。這兩種衰落的表現和影響是不同的。另外,與其他無線通信系統不同的是,移動接收的關鍵點是移動。因此,移動接收還存在一個其他無線通信不會遇到的問題,這就是多普勒效應。
在日常生活中,我們會注意到遠處迎面駛來發出警報聲的警車在離你越近時,汽笛聲的音調越高。從警車到達你所在位置開始,音調開始降低,而當警車離開你后,聽到的音調會越來越低,這種現象就稱為多普勒效應。奧地利物理學家多普勒是這樣解釋這種現象的:朝你駛來的警車發出的聲波對你而言稍微壓縮從而相對集中,這時你聽到的聲音波長短于該聲源靜止時的波,而短波音調是高的。相反,離你而去的聲源的聲波稍微擴散,這時你聽到的波長比該聲源靜止時的波長長,長波音調是低的,這樣的效應對電磁波同樣適用。比如一個趨近我們的天線發出的信號,它的頻率高于該天線相對于我們靜止時的頻率,波長相對變短;
相反,一個離我們遠去的天線發出的信號,其頻率則會低于該天線在相對我們靜止時相對于我們的頻率,波長相對變長。同時波長的位移量與天線的運動速度存在正比關系,即速度越快,則波長移動越大。以上現象就是多普勒效應(Doppler)。系統方面,移動接收還要考慮覆蓋網的建設,接收機(特別是便攜機)的耗電,接收天線的安裝等問題。從基本原理考慮,模擬廣播電視信號是不宜實現移動接收的。為了解決移動接收中遇到的問題,廣播電視信號必須首先實現數字化。利用數字技術無線接收,可有效解決以上問題。只要在信號有效覆蓋范圍內,所有移動交通工具,只要配有接收設備,都可以接收數字移動電視信號。
三、移動接收中的關鍵技術--OFDM
OFDM是正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的縮寫,是在嚴重電磁干擾的通信環境下保證數據穩定完整傳輸的技術措施。OFDM的基本原理是:高速信息數據流通過串/并變換,分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸,每個子信道中的符號周期相對增加,這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產生的時間彌散性對系統造成的碼間干擾。另外,由于引入保護間隔,在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下,可以最大限度地消除多徑帶來的符號間干擾。如果用循環前綴作為保護間隔,還可避免多徑帶來的信道間干擾。OFDM的特點是各子載波相互正交,擴頻調制后的頻譜可相互重疊,不但減少了子載波間的相互干擾,還大大提高了頻譜利用率。主要技術特點如下:1) 可有效對抗信號波形間的干擾,適用于多徑環境和衰落信道中的高速數據傳輸;
2) 通過各子載波的聯合編碼,具有很強的抗衰落能力;
3) 各子信道的正交調制和解調可通過離散傅利葉反變換和離散傅利葉變換實現;
OFDM能夠有效地對抗衰落和多普勒現象帶來的負面影響,使受到干擾的信號能夠可靠地接收。OFDM碼率低,又加入了時間保護間隔,具有極強的抗干擾能力。其多徑時延小于保護間隔,所以系統不受碼間干擾的困擾。在有關移動接收的幾種標準的制定過程中,都采用OFDM作為其核心技術。
四、移動接收制式
移動接收技術范文第3篇
數字高清電視(Digital High-Definition Television,簡稱HDTV)是電視的一場革命。其收視質量大幅度提高,大屏幕畫面細膩逼真,并配以5.1聲道環繞音響,已接近目前視聽娛樂業中頂級質量的電影。凡是觀看過數字高清電視演示的人們,都會深信HDTV是每一個家庭在數字信息時代所應該擁有的、真正的“家庭影院”。
當前,數字高清電視(HDTV)在美國、法國、德國和澳大利亞處于快速發展時期。HDTV采用的是MPEG-2 MP@HL,即主類/高級。圖像寬高比為16∶9,格式通常是1920×1080像素/幀,信息量是數字標清電視(SDTV)的5倍,因此必須使用支持高傳輸率的調制模式去傳送節目,這對接收機的抗干擾性能要求很高。此外由于移動信道的復雜性,接收到的信號是經過衰落的以及噪音、回聲干擾的,信號的載噪比C/I往往很低,接收機還必須克服多普勒(Doppler)效應,這些因素導致了接收機還不能很好地應用于高速的移動環境中。為了解決上述問題,本文提出了一種采用多天線接收方案,實現數字高清信號的最佳接收。
多天線接收的硬件設計
1、多天線硬件框圖設計
在移動接收的情況下,接收信號電平永遠是變化的,而解調器必須依然能夠提取可用的信號。為了克服信號的衰落、“重影”、多普勒效應、多徑效應等問題,我們采用專為分集接收設計的新一代改進后的套片DM354和高靈敏度的鎖相環PL316,使用高性能的雙重AGC控制電路,用多天線實現分集信號的最佳合成。多天線接收能將來自不同天線的信號進行一致地整合,同時能改善接收信號的信號載噪比C/N,改善的程度則與所使用天線的數量成正比。它將天線所接收的各頻率信號整合起來,進而增加信號的功率,同時也透過個別天線整合其它天線的接收信號,降低多重通道的影響,這過程稱為“副載波最高比結合”。因為在多重路徑環境中,信號經過多個物體產生反射,造成兩個天線會接收到不同特征的信號,或是其中一個天線對某些頻率的信號接收不清楚。在多天線接收下,可以使信道估值和跟蹤功能得到大大改善,同時還改善了多普勒性能,增加了可用的移動速度。多天線接收硬件結構如圖1。
多路天線接收的信號經過射頻跟蹤濾波器、RF可調放大器后,與本振PLL混頻輸出中頻信號。中頻范圍可通過本振調節,典型的中頻有4.57MHz,36.167MHz和43.5MHz等,可依據具體的應用環境而定。中頻信號IF從PL316輸出后依次進入中頻濾波器、中頻可調放大器及平衡轉換電路后平衡輸出兩路信號用于解調器的平衡輸入。其中中頻濾波器的目的是為了濾除信號頻帶以外的噪聲。
中頻信號雙端平衡輸入至A/D轉換電路(ADC)。ADC工作于抽樣頻率Fsamp下,負責將中頻模擬信號轉換為10bit的數字信號。其中A/D采樣時鐘不受壓控晶振(VCXO)控制,而是由可編程PLL鎖相環產生,采樣時鐘偏移由采樣時鐘同步部分估計得到。A/D轉換后的數據一路經基帶變換成FFT所需要的復信號送至解調器COFDM信號解調部分,另一路送至解調器的AGC控制部分。
2、雙重AGC控制電路分析
為了提高接收機的移動性能,我們必須嚴格控制AGC電路。我們發現雙重AGC電路性能優于單路中頻AGC反饋性能。下面闡述一下雙重AGC電路調試過程。正確的雙重AGC控制曲線如圖2所示。圖中,實線代表中頻增益AGC變化曲線,虛線代表射頻增益AGC變化曲線,橫軸代表輸入的信號功率,縱軸代表AGC控制增益電平??梢?,隨著輸入信號強度的增大,中頻AGC以一定的增益幅度對中頻信號進行衰減,直至中頻衰減起點門限IF_THRESH。而后中頻AGC控制曲線趨于飽和,鉗位于中頻增益最小值IF_LIMIT。在中頻AGC對輸入信號進行衰減的過程中,當輸入信號強度達到射頻衰減起點門限RF_THRESH之前,射頻增益AGC一直處于飽和狀態,鉗位于射頻增益最大值RF_LIMIT。當輸入信號強度達到射頻衰減起點門限RF_THRESH之后,射頻AGC開始工作,并以一定的增益幅度對PL316射頻信號進行衰減。兩條AGC控制曲線的增益幅度分別取決于中頻及射頻的增益斜率寄存器IF_SLOPE和RF_SLOPE。
(1)雙重AGC控制電路調試步驟如下:
① 開AGC環路濾波電路,對RF/IF AGC電路進行控制;
② 將IF AGC增益設置為最小值;
③ 輸入RF信號,調整RF AGC輸出電壓,使之達到較合理的值;
④ 將信號1~5dB的步進增益遞減,使解調器的ADC輸入比較穩定的信號;
⑤ 直到RF AGC對輸入信號電平沒有影響,保證ADC有較穩定的輸入,再增大IF AGC的反饋放大增益,分析記錄RF AGC及IF AGC輸出的比值;
⑥ 重復④、⑤步驟,直到RF AGC及IF AGC都沒有辦法處理輸入信號電平,此時的電平就是系統的靈敏度。
(2) 通過上述步驟,可以描繪出雙重AGC的控制曲線,通過修改AGC電路和調整AGC相關寄存器,可以使雙重AGC的控制曲線達到最佳狀態。無論AGC參數如何調整,都必須滿足以下兩個條件:
① 射頻增益門限RF_THRESH不小于中頻增益門限IF_THRESH。如果射頻增益門限RF_THRESH大于射頻增益門限IF_THRESH,則AGC控制曲線變成圖3所示的情況。由圖3可見,雖然AGC的控制電路在射頻輸入信號低于中頻增益門限IF_THRESH或高于射頻增益門限RF_THRESH時,都能起到對ADC輸入信號強度進行AGC控制,但是也必須注意到,當射頻輸入信號強度介于中頻增益門限IF_THRESH和高于射頻增益門限RF_THRESH之間時,無論輸入的信號強度如何變化,AGC電路都起不到自動控制信號增益的作用,即AGC電路失效,無法使ADC輸入獲得穩定值,這是在調整AGC電路過程中所必須注意的問題。
②.射頻輸出增益必須始終大于中頻輸出增益。射頻輸出增益大于中頻輸出增益可以保證中頻放大器的輸入端有足夠的信號強度,從而使電路板上其它中頻信號對中頻放大器的影響降到最低。
多天線接收的軟件設計
1、調諧器軟件結構設計
前端調諧器的軟件結構如圖4所示:
調諧器軟件結構設計采用多層軟件架構技術,這樣有利于擴充調諧器模塊的功能和保證調諧器模塊的獨立性,大大增加程序設計的靈活性,可以更方便地對多個調諧器進行控制和管理。
① 調諧器應用程序(TUNER Application):是最上層的應用程序,只要包括手動搜索、自動搜索、盲掃、調諧進程控制等操作;
② 調諧器API(TUNER API):是前端控制接口函數,封裝所有對調諧器模塊的訪問和控制函數,主要包括調諧器狀態讀取、信號強度和質量讀取、調諧控制等等;
③ 設備驅動程序安裝器(Device Driver Installer):在調諧器初始化的時候,通過設備句柄對調諧器設備進行安裝操作;
④ 地面設備管理器(Terrestrial Device Manager):是上層API與驅動的接口,主要用于對調諧器設備管理操作,包括TUNER_Init初始化、TUNER_Term結束、TUNER_Open設備打開、TUNER_Close設備關閉等操作;
⑤ 調諧器驅動:是調諧器模塊的主體,包括信道解調解碼器(Demodulator)和鎖相環PLL的驅動函數;
⑥ I/O管理器主要完成對I2C總線I/O讀寫控制和調測I/O的控制。
2、調諧器軟件算法設計
雖然運營商會在多個頻點上發送信號流而每一個頻點上又有多個節目,但對于用戶而言,他不需要知道這些頻道參數,用戶所要做的就是進行一次盲掃,接收機會自動在每個頻點上掃描,把每個頻點上的節目信息都存儲下來,在這之后,用戶就可以像操作模擬電視一樣選擇不同的節目觀看,但實際上這些節目很可能處在不同頻點的不同流中。實現這一點依靠的就是一個快速、準確的盲掃機制。盲掃是接收機不可或缺的一項重要功能。
目前在歐洲,DVB-T信號的發送頻段定義在474MHz至858MHz上,頻道帶寬為8MHz.頻道的劃分延續了模擬電視的標準,474MHz至858MHz對應于21-69頻道,共有49個頻道,試想如果平均每一個頻道發送4個節目,那么總共就將有將近200個節目,這將是非??捎^的。
由于本系統有多個前端調諧器,在段掃描設計上面有著很大的靈活性,可以線性掃描、也可以Zig-Zig掃描、還可以從中間往兩邊掃,甚至可以一個調諧器從小往大的方向掃,另一個從大往小的方向掃。但是比較好的算法有如下三種:① 兩個調諧器調諧頻率一樣,采用線性掃描(SCANLINER);
② 兩個調諧器調諧頻率一樣,采用Zig-Zig掃描(SCANZIG_ZIG);
③ 兩個調諧器調諧頻率不一樣,采用從兩端往中間掃,我們稱它為多天線掃描(SCANDIVERSITY)。第一種做法比較簡單,這里沒有給出圖形說明,后面兩種算法如圖5 所示。
(1)為了讓三種算法兼容,必須考慮三個問題:
第一個掃描點頻率設置;
下一個掃描點頻率設置;
程序退出判斷。下面一一分析:
圖6-7
① 第一個掃描點頻率設置
如果算法是Zig-Zig掃描,第一個掃描點頻率為中心頻率;
如果是線性掃描,第一個掃描點頻率為起始頻率;
如果是多天線掃描,調諧器1第一個掃描點頻率為起始頻率,調諧器2第一個掃描點頻率為停止頻率。
② 下一個掃描點頻率設置
如果算法是Zig-Zig掃描,下一個掃描點頻率是按Zig-Zig掃描路線的下一個接點;
如果是線性掃描,下一個掃描點頻率為當前頻率加上步進頻率;
如果是多天線掃描,調諧器1下一個掃描點頻率為當前頻率加上步進頻率,調諧器2下一個掃描點頻率為當前頻率減去步進頻率。
③ 程序退出判斷
程序規定無論是線性掃描還是Zig-Zig掃描算法,出口頻率必須大于起始頻率。因此這兩種算法都以如下條件退出段掃描程序:當前頻率大于停止頻率。對于多天線掃描算法,兩調諧器掃描頻率相遇(也即i調諧器1起始頻率 > i調諧器2起始頻率)為程序退出判斷。
(2)上面闡述了段掃描的三種不同算法以及其實現,下面對三種算法進行比較:
① 線性掃描速度最慢,但是準確性最高,不會出現漏掃情況。
② Zig-Zig掃描速度比線性掃描快,但是有時會出現漏掃, 原因是下一接點的掃描頻率和上一接點掃描頻率有時相差很大,容易造成調諧器失鎖,為了讓調諧器鎖定,必須重新捕捉新的載波信息。
③ 多天線掃描是掃描速度最快的算法,但也最容易漏掃,原因是兩個調諧器工作頻率不一樣,不利于信號的鎖定。
因此掃描速度和掃描結果是一對矛盾,可以依實際的信號情況選擇不同的算法。
實驗結果與結論
完成軟件和硬件設計和調試后,我們制作了一個目標測試板。該測試目的在于比較單天線與多天線在TU6移動信道中不同的抗干擾性能。圖6為接收機在FFT模式8K,調制方式64QAM,編碼率2/3,保護間隔1/32,TU6移動信道下的測試數據,其中橫坐標為多普勒頻率,縱坐標為門限值。
移動接收技術范文第4篇
關 鍵 詞 :數字電視地面廣播 (DTTB) 、移動電視、 DVB-T 、 DVB-H
數字電視正在用活生生的事實,將諸多的不可能變成可能,并最終將讓所有的人都理解數字電視的真實。
數字電視不僅僅是一種新發明,不僅僅創造了一個新市場、提供了一種新工具,而且還會對傳統的各個領域產生沖擊。也就是說,數字電視不僅僅是你是否使用的問題,而是它將改變人和企業的命運。
今 天,數字電視正逐步成為現實,這一進程必將是可視用戶終端的革命。這次革命性的躍進,不僅刷新電視媒介的概念,更將極大地改變我們的生活方式。
數字電視時代,電視本身也是數據的一種。數字電視地面廣播(DTTB)的應用將會帶動除電視以外的其他業務,首先數字電視出現在移動交通工具上, 隨著移動電視的面世,傳統的電視覆蓋理論被打破了!電視將無所不在! 中國數字電視地面廣播( DTTB)已經進入了實施階段,同時開創 了傳統無線電視的一種全新應用:移動接收。
隨著該業務被大眾接受,又逐步擴大到移動載體。隨著電池容量和視頻壓縮技術的發展,從車載發展到個人手持終端。隨著終端產品的發展,其他業務又將得到發展。數字電視地面廣播( DTTB )技術在更大程度上給傳統的收看電視方式帶來新的變化,孕育著創造一個新的移動電視市場的機遇,其應用前景將更加深遠。
一.數字電視地面廣播 ( DTTB :
Digital Television Terrestrial Broadcasting )
在現代通信中,通信傳輸手段主要是光纖、衛星、數字微波等,加上地面無線電廣播電視發射構成信息傳輸主體。
目前在我國數字電視按信號傳輸方式可以分為地面無線傳輸數字電視(地面數字電視)、衛星傳輸數字電視(衛星數字電視)、有線傳輸數字電視(有線數字電視)三類。而移動電視是數字電視地面廣播的重要應用。
數字電視地面廣播 在應用需求上要求實現移動和便攜接收的功能 ,使整個技術系統的要求最高。它具備無線數字系統所共有的優點;
較之衛星接收,有實現容易、價格低廉的特點;
較之有線接收;
不易受城市施工建設、自然災害、戰爭等因素造成的斷網影響;
數字電視地面廣播通過電視臺制高點天線發射無線電波,覆蓋電視用戶,用戶通過接收天線和電視機收看電視節目,主要的受眾也是針對本地區的。
完善的數字電視地面廣播( DTTB)系統所具備的蜂窩單頻網功能,不僅提高了頻譜的利用率,而且可應用與寬帶無線接入市場;
而移動和便攜的獨特優勢使該系統能滿足現代信息社會“信息到人”的要求,也就是無論何人何時在何地均能任意獲取他想得到的信息。
地面數字電視可以做到便攜接收和移動接收,可以供私人轎車、出租車后座、長途客車和火車乘客觀看,還可以供手機等便攜機用戶觀看。按接收方式可分為固定接收,車載移動接收和便攜接收。固定接收接有固定天線,電視機不能隨便搬移,一般來說接收條件經調整后不再變化;
便攜接收是可以將接收機裝入衣袋,在戶外低速移動接收。移動接收,指車載高速移動接收。我們日常接觸最多的是傳統的固定接收的電視,下面我們就對車載移動電視和手機電視進行詳細的介紹。
1 、 車載移動電視
所謂移動電視就是通過無線數字信號發射、地面數字設備接收的方法進行電視節目的播放和接收。在數字電視技術的支持下,交通工具在時速 120 公里以下的移動狀態中,能夠穩定、清晰地接收到電視節目 , 主要針對公交、地鐵、出租等交通工具上的移動人流 。這種 在數字技術支持下,人們在運動狀態中可以收看電視節目的方式被稱為 " 移動電視 " ,下圖就是出現在汽車中的移動電視。學術界、傳媒界已經開始將 “ 移動電視(移動多媒體) ” 稱為區別于傳統媒體和網絡媒體的 “ 第五大媒體 ” 。
我們傳統的電視必須坐在某個固定的地方觀看。在信息激增的時代,由于人們對信息量的要求和實時性的要求增加,把電視提供給移動人群這一市場被發掘出來。
移動電視的應用首先在新加坡開始,在全新加坡建設了 8 個數字電視( DTV )發射站,于 2001 年 2 月 14 日開始在 1500 輛公共汽車上為 150 萬人次的乘客提供移動電視服務。由于采用了數字電視( DTV )技術,圖像清晰,實時性強,通過一年多的運行,特別是通過 2002 年中的世界杯足球比賽報道,逐步被人們所接受,給移動電視的商業發展帶來了曙光。
2002 年,在我國的上海正式推出以公交車輛為主要載體的移動電視商用系統及其相關服務,目前是中國首個、全球第二個普及移動電視的城市。這標志著在中國數字電視地面廣播( DTTB )已經進入了實施階段,同時開創了傳統無線電電視業務的有效模式。也許,移動電視是目前唯一能夠看到的地面數字電視。
數字電視地面廣播( DTTB )的成功試驗也為移動電視商業化運作提供了基礎。上海是繼新加坡之后世界上第二個提供移動電視業務的城市,上海每天有 500 萬人次通過公交線路出行,而平均每人在公交車上大約需花費 40 分鐘時間。上海擁有 2 萬輛公交車、 4 萬輛出租車,其他移動車輛和移動人口難以統計,這是一個未開發和潛在的市場。鑒于上?,F有的播出和發射環境以及光纜路由等
條件,組建了一個經濟實用的數字電視地面廣播單頻網,覆蓋上海市區超過 90% 。
數字電視地面廣播的推廣主要來自市場。
英國是實施 DVB-T 標準最成功的一個國家,并成功地開通了地面數字電視廣播。法國、瑞典、西班牙在實施地面數字廣播方面也獲得了成功。阿姆斯特丹的電車公交系統已試驗了移動 DVB-T 。因為歐洲的數字電視廣播業者很久以前就 明白,他們的地面數字電視系統 ( 基于 DVB-T 標準 ) 具有不一般的移動性能。汽車接收 DVB-T 廣播信號等早期實驗已經證實了 DVB-T 標準適合于便攜式電視。目前,世界上有三種數字電視地面廣播標準:歐洲的 DVB -T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial)、美國的ATSC(Advanced Television Systems Committee)和日本的ISDB-T (Integrated Servic es Digital Broadcasting Terrestrial )(綜合業務數字廣播)。
DVB-T 是數字電視地面廣播系統標準,是 DVB 一系列標準中較新的一個標準,也是最復雜的 DVB 傳輸系統。此標準是 1998 年 2 月批準通過的,用于地面開路數字電視系統。第一個正式的開路數字電視系統于 1998 年初開始運營。地面數字電視發射的傳輸容量理論上與有線電視系統相當,本地區覆蓋最好。
DVB-T 標準中開路傳輸的核心是 MPEG - 2 數字視音頻壓縮編碼。采用編碼正交頻分復用 COFDM ( Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) 調制方式,適用于大范圍多發射機的 8k載波方式, 在 8MHz帶寬內能傳送4套電視節目, 為高清晰度電視( HDTV )信號傳輸提供大于 20Mbps 的凈荷碼率 , 并能使用簡單天線支持室內固定接收;
為標準清晰度電視( SDTV )信號傳輸提供大于 5Mbps 的凈荷碼率 , 并能在車速移動條件下支持移動接收;
具有單頻組網能力;
傳輸質量高,但接收費用也高。
移動電視技術的核心是移動接收,即車載高速移動接收,接收的條件因地貌不斷變化而變化,同時因車速的變化還會受到多普勒效應頻率變化的影響。接收地點是指由于接收地點離主發射臺的距離變化和與其他發射臺發射信號間相對關系的變化而引起的接收條件的變化。
移動接收主要解決是動態多徑和多普勒頻移的問題。因為移動接收 主要受地形地貌,如山、房屋等反射的影響,使到達接收點的信號不止一個。在模擬電視中的反映是重影,在數字接收中,某些特定相位的多徑信號將使接收完全失敗。在這種情況下,接收好壞不單單依賴于與發射臺距離的遠近,而且在很大程度上還依賴于接收信號之間的相位。由于上述問題使得地面廣播問題復雜化,使接收信道隨時間、頻率和地點而發生變化。引起不同頻率信號衰落的主要原因是多徑接收,其結果使信道出現頻率選擇性。移動接收時,主信號和反射信號到達接收點的角度有可能不同,因多普勒效應,其頻率發生了不同的變化,兩者的差拍使接收信號的幅度隨時間周期變化,其結果使信道出現時間選擇性。而由于接收地點的不同和相鄰臺距離的不同,主信號和其他臺信號之間的關系不同而使接收出現地點的選擇性。
DVB-T 由于采用 OFDM 調制系統,它首先是將高碼率的串行數據流變成 N 個低碼率的并行數據流,并對 N 個彼此互不影響(正交)的載波分別進行調制符號碼率的降低,實際上是符號周期的增大,使動態多徑和多普勒頻移造成的碼間干擾減小,加上保護間隔的設置,減少了多徑對多載波正交特性的影響,使碼間干擾進一步減小,從而能很好的支持移動接收。
我國現在正在研究適合自己的數字電視地面廣播的標準, 期望在搭建數字電視中有更大的自。
地面數字電視傳輸標準作為一個基礎標準, 涉及的是一個無線系統, 我國明確提出必須滿足數字電視廣播傳輸系統應用和產業兩個方面的基本需求,并為今后實現擴展功能做好必要的準備。
我國 DTTB 的制定原則是:
1) 傳輸信息量要大,支持包括高清電視的多媒體廣播服務;
2) 抗干擾能力強,在一般室內環境下可接收;
3) 與現有模擬廣播電視頻道兼容,并有利于頻道規劃和模擬向數字過渡;
4) 具有靈活性:支持標準高清晰度和高清晰度兼容的電視廣播,支持移動接收設備,支持便攜接收設備;
5) 具有可擴展性:支持包括互聯網的交互數據綜合業務,支持廣播網絡化的發展需要。整體性能指標應優于或相當于相應的國外現有標準的性能。目前已提交了 5 套 DTTB 傳輸方案,有關部門對 5 套標準進行了比較和測試, 4 月 11 日測試結果已有定論:
“ 清華方案 ” 、 “DVB-T” 、 “ 總體組方案 ” 依次是測試和接收效果的優劣順序。據悉國家有意考慮以清華大學提交的方案為主融合其他方案之長,形成我國的 DTTB 標準。
清華的地面數字多媒體 /電視廣播傳輸標準(DMB-T)方案采用自主原創的時域同步正交頻分復用(TDS-OFDM)技術。與國際現有的數字電視地面傳輸標準比較,具有多項鮮明的應用特點、較好的整體性能。其采用以下幾項主要技術:(1)時域同步的正交多載波技術。(2)保護間隔的PN填充技術。(3)快速信道估計技術。(4)前向糾錯編碼與相位映射相結合的糾錯技術。(5)與絕對時間同步的幀結構。(6)系統信息傳送。
2、手機電視
電視是最大的媒體,是手機中缺少的最后一個內容,數字移動通信系統的高速發展提高了人們生活空間的移動性,在這個移動世界中 公眾也非??释岆娨曔M入手機,這樣無論身處何地都可以看到自己喜歡的電視節目 如:喜劇、電子報紙、旅游指南、商務電視、游戲、音樂、體育、購物、新聞服務、電子學習、媒體點播和互動式選擇等。從而可以為陷入利潤危機的電視業帶來新的收入。這 不僅將取悅移動運營商,對于設備制造商和廣播業者來說,它將使電視變成壽命更長、重量更輕的手持產品。
數字電視地面廣播與移動通信的結合將給人們帶來更多新的、引人入勝的業務,它不僅擴展了電視廣播內容的種類,而且支持內容的移動接收,這種結合最新的體現就是歐洲 DVB-T 標準的出現。
對采用移動 網絡 (手機)和地面廣播(電視機)兩種接收電視節目方。
式進行比較,可以看出,由于手機電視的屏幕較小,因此每一路電視節目所需的碼率較低,對于基于 DVB-T的IP數據廣播,每個視頻流占用100-384KHz的帶寬,于是在一個8MHz帶寬的電視頻道上可以傳送25-80套電視節目。由于移動網絡覆蓋能力強大,帶寬不高,價格較貴,非常適合小文件VOD使用;
而地面電視廣播每個電視節目需要2-5MHz的帶寬,一個8MHz頻道只能廣播3-4套節目,地面電視廣播的優點是沒有帶寬限制,價格便宜,但不適合VOD,網絡覆蓋能力也差。它主要使用范圍在城市地區,而且仍然有很多盲區,特別是在樓道、地鐵、電梯和高樓林立的地方。為了尋求兩者結合
的模式,DVB組織制定出了一個地面數字廣播網絡向便攜/手持終端提供多媒體業務的傳輸標準:DVB-H。它將蜂窩電話網絡和地面數字電視廣播網絡更好的結合,并將用于向所有用戶傳送視聽及多媒體服務。今年2月份DVB-H標準得到了TDVB Technical Module的批準。這標志著DVB成員公司走過了最后一個階段,接下來就可以利用該標準設計產品和服務。目前正在進行的最大的試驗性項目是把廣播視頻和音頻擴展到移動設備。
DVB-H (Digital Video Broadcasting Handheld)標準被認為是DVB-T標準的擴展應用,但是和DVB-T相比,DVB-H終端具有更低的功耗,移動接收和抗干擾性能更為優越,因此該標準適用于移動電話、手持計算機等小型便攜設備通過數字電視地面廣播網絡接收信號。如圖4所示,DVB-H標準就是依托目前DVB-T傳輸系統,通過增加一定的附加功能和改進技術使手機等便攜設備能夠穩定的接收廣播電視信號。
圖 4 DVB-H所扮演的角色
雖然 DVB-T已經被證明在固定、移動、便攜接收等方面具有非常出眾的性能,但如果DVB-T用于手機接收地面DTV信號有三個主要問題:“功耗、性能(特別是在沖動干擾區的性能)及移動網絡設計的靈活性。DVB—H項目組給DVB-T增加了一些選項,使廣播業者能繼續利用它作為DVB-H的基礎同時支持手持接收所要求的眾多關鍵特點。
DVB-H的關鍵新技術
( 1)時間片技術
DVB-H終端采用電池進行供電,由于手機體積小、屏幕小、內置天線,而且由電池供電,所以 電池的使用時間是觀看電視主要要解決的問題之一, 因此要求射頻接收和信道解調、解碼部分的功耗小于 100mW。DVB-H采用最新的時間分片技術,基于時分復用技術,它不但能夠有效降低手持終端的平均功耗,并且還是不同網絡間實現平穩、無縫業務交換的基礎。時間分片技術采用突發方式傳送數據,每個突發時間片傳送一個業務,在業務傳送時間片內該業務將單獨占有全部數據帶寬,并指出下一個相同業務時間片產生的時刻,這樣手持終端能夠在指定的時刻接收選定的業務,在業務空閑時間做節能處理,接收機就可以斷電,從而降低總的平均 功耗。如圖 5 所示,在業務空閑時間前端發射機是一直工作的,在相同業務的兩個時間片之間將會傳送其他業務數據, DVB-H 信號就是由這樣許多的時間片組成的。從接收機的角度而言,接收到的業務數據并非是如傳統恒定速率的連續輸入方式,數據以離散的方式間隔到達,因此稱之為突發傳送,如果解碼終端要求數據速率較低但必須是恒定碼率,接收機可以對接收到的突發數據首先進行緩沖,然后生成速率不變的數據流。
(2)MPE-FEC
由于蜂窩環境下的信道狀況多變,因此 DVB-T要在以下3個方面進行改進:移動信道的C/N、多普勒效應和抗脈沖干擾能力。
DVB-H 標準在數據鏈路層為 IP 數據報增加了 RS ( Reed-Solomon )糾錯編碼, 用于提高系統的移動和抗脈沖干擾能力, 作為 MPE 的前向糾錯編碼,校驗信息將在指定的 FEC 段中傳送,我們稱之為 MPE-FEC 。
實驗證明即使在非常糟糕的接收環境中,適當的使用 MPE-FEC 仍可以準確無誤恢復出 IP 數據。例如在高速、單一天線的情況下,采用 MPE-FEC 的手持終端能夠在 DVB-T 環境下接收 8K/16-QAM 甚至是 8K/64-QAM 信號。
(3)4K模式
網絡設計應充分考慮移動特性,由于 DVB-H終端在網絡內移動時接收天線小巧且單一,因此對于大、中型單頻網要有優化設計考慮。
DVB-H 標準在 DVB-T 原有的 2K ( 2048 )和 8K ( 8192 )模式下增加了 4K ( 4096 )模式,通過協調移動接收性能和單頻網規模進一步提高網絡設計的靈活性。在 DVB-T 系統中, 2K 模式比 8K 模式提供更好的移動接收性能,但是 2K 模式的符號周期和保護間隔非常短,使得 2K 模式僅僅適用于小型單頻網。新增加的 4K 模式符號具有較長的周期和保護間隔,能夠建造中型單頻網,更好地進行網絡優化,提高頻譜效率,雖然這種優化不如 8K 模式的效率高,但是 4K 模式比 8K 模式的符號周期短,能夠更頻繁的進行信道估計,提供一個比 8K 更好的移動性能??傊?, 4K 模式的性能介于 2K 和 8K 之間,為覆蓋范圍、頻譜效率和移動接收性能的權衡提供了一個額外的選項。
(4)DVB-H TPS
DVB-H TPS為DVB-H設計專用的傳輸參數信令, 使接收機能更快地發現 DVB-H 業務,即使在低 C/N 地條件下,解調器仍能快速將其鎖定。
用于提高系統同步和業務訪問速度。
DVB-H 標準由于采用以上新技術,解決了基于 DVB 數據廣播和地面電視標準融合后的兩個問題:實現了節省功耗和業務的無縫交互;
增加 DVB-T 的模式和參數,使得在室內低速率移動和室外高速率移動的手持終端(特別是手機)都能正常進行業務訪問。
二、數字電視地面廣播( DTTB)技術的應用前景
自上海宣布開展移動電視試驗后,得到了國家有關部門的支持,幾個月的運行已經初見成效,很多城市紛紛到上海來參觀并躍躍欲試。
現在除了已經在陸上公交系統中試用移動接收,在水路運輸中也在試行移動收看,為往來的行人及時提供時政新聞和市場信息。移動接收的含義很廣,例如便攜式收看,慢移動查詢,接收點挪動,在移動著的水、陸交通工具上收看等等。
事實上,數字電視地面廣播的開通,是開通了一個寬帶的支持移動的數據廣播通道,如圖 6所示,它不光可以傳輸電視,把電視也作為一種數據。未來數字電視地面廣播的應用將會帶動除電視以外的其他業務,借助于數字電視地面廣播技術和目前的技術條件,并分析目前的市場情況,首先在公共汽車開展移動電視業務是比較明智的選擇,隨著該業務被大眾接受,將逐步擴大到移動載體。隨著電池容量和視頻壓縮技術的發展,從車載將發展到個人手持終端。
數字電視和數字通訊除了信息所占用的頻帶寬度和內容不同外,就信息傳輸基本技術而言兩者是相同的,這就為在接收端的所謂的 數字電視地面廣播 + 因特網 + 移動通信三者結合即 “三網合一”的收看提供了技術基礎, 三網合一的方式應該是將來發展的主流。
其中 數字電視地面廣播有著可提供無線的天然優勢, DVB-T 標準中的 編碼正交頻分復用調制 ( COFDM )還有著提供移動接收的優勢;
寬帶電視可以提供優質的聲、像并茂的信息,將來的通信技術也有這種潛力。
如圖 6 所示,從網上下載大的文件如圖象和聲音,尤其是用多點傳播時可通過 DVB—T 。在服務器端和客戶端都有開關可自動切換。移動電話和數字電視地面廣播各發揮所長,應該認為是最佳的配合,達到了優勢互補的效果。數字電視地面廣播 的特點和應用將會引起人們收視和獲得信息的方式變化。
移動接收技術范文第5篇
1.1OFDM(正交頻分復用)技術
所謂的OFDM技術指的是將信道分成許多個正交的旁枝信道,從而對高速數據的信號實施轉換,變成低速的子數據流,以便信息的傳輸??偟膩碚f,OFDM技術的頻譜利用率較高,相比于串行系統有很大的優勢;
同時,OFDM技術具有較強的抗衰落能力,并通過多個子載波來傳輸信息的形式,降低對脈沖噪聲的抵抗。OFDM技術采用的是高速數據傳輸的形式,通過不同的調制機制和信道加載算法來實現信息的高速傳播。除此之外,OFDM技術通過循環前綴的方式減少了碼間的阻礙,具有很強的抗干擾能力。
1.2SA(智能天線)技術
通常來說,4G移動通信中的SA技術具有很強的抗干擾性和自我調節能力,這種技術在4G移動通信中起著關鍵性的作用。
1.3SDR(軟件無線電)技術
4G移動通信技術的微電子技術是建立在軟件無線電的基礎之上的,為移動通信提供了更加廣闊的平臺和方便的通用硬件平臺。正是這種優勢,吸引了更多的運營方加入進來。
1.4IPv6技術
所謂的IPv6技術指的是在巨大的網絡地址中,通過自動配置為設備提供一個全球唯一地址的技術。這種技術具有超高的服務質量,并在提供服務的基礎上形成了一個更加完善的系統。同時,這種技術的移動性較強,很多移動通信設備通過此項技術達到了位置變化的同時而不改變質量的效果。
二、4G移動通信技術的發展趨勢
2.1交互干擾抑制技術
這種技術的發展是4G移動通信技術得以存在的重要前提。它通過交互的方式降低了移動通信設備之間的阻力,從而提高了通信質量。
2.2多用戶識別技術
這種技術通過加大基站的方式擴大了移動電話的覆蓋范圍和容量,在保證移動通信服務質量的前提下,減少了通信網絡的基礎設施建設。
2.3可重構性自愈網絡技術
一般說來,4G移動通信網絡借助智能化的處理器能夠解決遇到的問題,而通過這種技術能夠及時糾正和發現4G移動通信技術中存在的錯誤,避免網絡故障的發生。
2.4微無線電接收器技術
這種技術最大的優勢在于減少了能源損耗。微無線電接收器技術采用的是嵌入式無線電,自CDMA進入中國之后,對無線設備的頻率以及對身體的危害等已經逐漸地被國人所知,所以打開市場一個重要方面就是微無線電接收器技術是否成熟:一方面要能夠高效的收到信號實現信息傳輸,另一方面能夠做到工作頻率較小,減少對人體的傷害。微無線電接收器技術的發展是推動4G移動通信技術進行可持續發展的重要手段。
2.5無線接入網(RAN)技術