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CMMB+TD-SCDMA的手机电视解决方案
日期:2010-04-20     作者:中国通信工业协会

移动运营商利用自有的蜂窝网络通过流媒体技术来传输视频节目,资源消耗很大,即使在3G时代,也会导致用户上网等其他数据需求受到影响。广播和蜂窝网络结合在一起才是手机电视最优的解决方案。

1、手机电视相关标准概述

  手机电视是IP电视、有线网电视、卫星电视、地面广播电视之外的另一种门类独立的信号接收模式,是适应手机消费者的视频新手段。目前,手机电视业务的实现方式主要有两种:1)利用蜂窝移动网络实现,2)利用广播方式实现(包括卫星广播和地面广播两种)。目前多数移动运营商推出的手机电视业务是依靠现有的蜂窝网络实现的。中国移动的手机电视业务(目前已更名为手机视频)是基于GPRS、TD-SCDMA网络,中国电信则是依靠其CDMA1X、CDMA2000网络。这种手机电视业务实际上是利用流媒体技术,把手机电视作为一种数据业务推出来。不管是GPRS手机还是CDMA1X手机,都需要在装有操作系统的手机终端上安装相应的播放软件,而相应的电视节目则由运营商或者相关的SP来组织和提供。

  众所周知3G国际标准包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。WCDMA的手机电视标准已确定为MBMS(MultimediaBroadcast/MulticastService)。TD-MBMS技术方案于2007年5月提交3GPP,已被接受为国际标准,该方案是展讯等厂商首先提出的,得到了中兴等TD产业链厂商的支持和完善,这意味着TD-SCDMA标准采用MBMS已成定局。CDMA2000则采用由3GPP2定义的MCBCS(MulticastBroadcastServices)作为其手机电视标准。

  目前,基于广播方式的手机数字电视标准国外主要有欧洲的DVB-H、韩国的DMB(DigitalMultimediaBroadcasting,包括地面T-DMB和卫星S-DMB)、美国的MediaFLO和日本的ISDB-T。DVB-H(DigitalVideoBroadcastingHandheld)是欧洲的数字电视标准组织(DVB)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能更强的特点,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地接收广播电视信号。日本则在其微波数字电视播放方式ISDB-T标准之下,制定了单波段播放规范。尽管这两种技术规范的功能相当,它们之间仍有很大区别。单波段广播是将频率分割、缩小了带宽,而DVB-H则采用时分数字多媒体广播的带宽、以脉冲方式发送各频道的数据。一般情况下,除接受所需频道的数据外,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。

  DMB(DigitalMultimediaBroadcasting)是在数字音频广播DAB(DigitalAudioBroadcasting)基础上发展起来的技术。DMB技术分为两种:一种是T-DMB(地面数字多媒体广播),另一种是S-DMB(卫星数字多媒体广播)。此标准从严格意义上讲,仍算是欧洲的国际标准。这种技术建立在欧洲厂商开发的尤里卡147数字音频广播(DAB)系统的基础上,做了一定修改后可以向手机、PDA和便携电视等手持设备播送空中数字视音频节目。S-DMB是将数字视频或音频信息通过DMB卫星进行广播,由移动电话或其他专门的终端实现移动接收,是一种可以在很宽广的地区充分满足在移动环境下视听广播电视这一个性化要求的,极具竞争力的解决方案。

  DMB手机电视在韩国的成功商用,使韩国大受鼓舞,开始由政府主导将T-DMB标准推广至海外,准备以此来带动技术和硬件的出口。国内一些地区采用了T-DMB技术进行手机电视的试商用。DMB标准(包括S-DMB和T-DMB)分别于2005年5月和11月在韩国投入商用,目前已积累了数百万用户。

  MediaFLO(ForwardLinkOnly)是由美国高通公司专为在无线终端上实现高质量音视频体验而开发的一套端到端解决方案。通过MediaFLO,运营商能够充分利用现有网络安全高效地向移动用户提供高质量的音视频多媒体服务。对用户而言,可以通过MediaFLO独创的类似传统电视节目指南的MediaFLO节目指南,来定制他所希望观看的节目。

  中国的手机电视标准众多,包括广电总局颁布的CMMB、中国标准化协会颁布的CDMB、新岸线公司的T-MMB和清华的DMB-TH、华为的CMB和中国移动提出的MBMS。其中后两者为电信网内通过增加MBMS组播功能的方式提供手机电视节目的技术方案。CMMB已经由广电总局定为移动多媒体广播的行业标准,而新岸线公司的T-MMB由于国标委的支持,确定为手机电视的国家标准。可以说今后国内的手机电视市场将是CMMB和T-MMB的天下。而T-MMB与CMMB相比产业化进程相对滞后,市场化运作表现乏力。CMMB在奥运会前在全国35个城市布点,成功服务了2008北京奥运会的手机电视业务,目前已经覆盖了全部一线城市和绝大部分省会城市。现在有多家芯片企业可以提供量产芯片,以民族企业为代表的10余家终端企业都可以提供不同类型的CMMB接收终端。

  手机中安装数字电视接收模块的方式是目前最被看好的手机电视技术方式。这种方式需要在手机终端上安装数字电视信号解调模块,可以不通过移动通信网络的链路,直接获得数字电视信号。五月初,广电总局下属中广卫星移动广播公司与中移动签署排他性协议共同推进具有CMMB功能的TD-SCDMA手机发展。中移动将会负责CMMB的收费运营等方面的管理,这一双赢的举措将是三网融合的一个很好的尝试。

  2、CMMB标准简介

  2006年10月24日,国家广播电影电视总局正式颁布了中国移动多媒体广播系统(简称CMMB)广播信道行业标准《GY/T220.1-2006移动多媒体广播第1部分:广播信道帧结构、信道编码和调制》,确定了采用我国自主研发的移动多媒体广播传输技术标准(该技术标准简称STiMi,Satellite-TerrestrialInteractiveMulti-serviceInfrastructure)。

  2.1CMMB体系结构

  CMMB技术体系是利用大功率S波段卫星信号覆盖全国,利用地面增补转发器同频同时同内容转发卫星信号补点覆盖卫星信号盲区,利用无线移动通信网络构建回传通道,从而组成单向广播和双向交互相结合的移动多媒体广播网络。

  地面发射中心将信号发向S波段同步卫星后,同步卫星对接收到的信号进行转发,转发后的S波段信号直接被地面的接收终端接收下来,也可以通过增补转发器处理后被地面的接收终端接收下来。该卫星还通过分发信道将信号发送给增补转发器处理,通过增补转发器处理后转发,对卫星覆盖的阴影区域进行增补。

  CMMB是针对我国幅员辽阔、传输环境复杂、东部地区城市密集、西部地区人口稀疏的特点,以及用户众多和业务需求多样化的情况,立足我国国情,通过吸纳成熟的先进技术设计的“天地一体、星网结合”的技术体系,拥有低成本、可快速实现移动多媒体广播信号全国覆盖的优点。CMMB系统采用的STiMi传输技术充分考虑了在我国开展移动多媒体广播业务的需求和特点,是一项具有先进性、实用性和经济性的自主技术。

  2.2STiMi信号处理流程

  STiMi技术是面向移动多媒体广播的业务需求而专门设计的无线信道传输技术,构成了中国自主研发的CMMB体系架构中的核心技术。STiMi技术充分考虑到移动多媒体广播业务的特点,针对手持设备接收灵敏度要求高,移动性和电池供电的特点,采用了最先进的信道纠错编码(LDPC码)技术和OFDM调制技术,提高了系统的抗干扰能力,支持高移动性,并且采用了时隙(timeslot)节能技术来降低终端功耗,提高终端续航能力。

  STiMi系统可工作于30MHz~3000MHz的频率范围内,物理带宽支持8MHz和2MHz两种工作模式。

  来自上层的多条数据流独立地分别进行RS编码和字节交织、LDPC编码、比特交织和星座映射等操作,然后和离散导频以及承载传输指示信息的连续导频组合起来,形成OFDM频域符号,再对频域符号数据进行加扰,进行OFDM调制、成帧、上变频等操作,最后将信号发向空中。

  STiMi系统采用了Reed-Solomon码作为外码,字节交织器作为外交织器。RS编码和字节交织根据列输入列输出、行编码的方式进行处理。LDPC(低密度奇偶校验码)码是一类可以逼近Shannon限的纠错编码方法,拥有较低的译码复杂度。STiMi系统采用了自主研发的LDPC码,支持1/2和3/4两种编码速率。STiMi系统采用了比特交织作为内交织,LDPC编码后的比特输入到比特交织器进行交织。STiMi系统支持BPSK、QPSK和16-QAM三种星座映射方案,可灵活地适应不同的传输速率需求。STiMi系统采用OFDM调制,频域OFDM符号由数据子载波、离散导频子载波和连续导频子载波组成。离散导频不承载任何信息,主要用来辅助接收机进行信道估计,进行相干检测和解调。部分连续导频上承载了系统传输指示信息。STiMi系统的系统数据率支持从2.046Mbps到16.243Mbps的不同速率(8MHz带宽模式),以及从0.409Mbps到3.248Mbps的不同速率(2MHz带宽模式)。

  3、CMMB+TD-SCDMA的解决方案与发展现状分析

  3.1解决方案分析

  移动运营商利用自有的蜂窝网络通过流媒体技术来传输视频节目,资源消耗很大,即使在3G时代,也会导致用户上网等其他数据需求受到影响。此外,手机电视直播的价格过高,缺乏广泛推广的基础。而采用广播方式的手机电视标准缺乏合适的计费手段,如要进行计费则需要发展自己独立的CA(ConditionalAccess)系统,即像手机一样做到机卡分离,这将导致系统的成本大幅上升,同时给消费者的使用增加烦琐环节。

  同时,广播方式不能使用户体验到交互、点播等更加新颖的音视频业务。综上所述,将广播和蜂窝网络结合在一起才是手机电视最优的解决方案。基于以上考虑,本文设计了如下的解决方案。

  广播电视节目和数据业务内容集成在了节目集成平台上,生成节目源。节目源既转发给移动运营商也通过地面发射中心将信号发向S波段同步卫星,同步卫星对接收到的信号进行转发,转发后的S波段信号直接被地面的接收终端接收下来,也可以通过增补转发器处理后被地面的接收终端接收下来,目前由于成本问题CMMB采用的是地面增补转发器的方式,卫星接收还未提上日程。发给移动运营商的节目则由运营商转换成可以在蜂窝网内传递的制式,用于手机用户通过TD-SCDMA系统点播。

  在终端方面要实现CMMB功能只要加入Tuner和Demodulator芯片就可以,信源解码可以采用与原有TD-SCDMA手机共用CPU、H.264解码芯片和显示系统的方式。将来可以将CMMB的芯片与TD-SCDMA芯片完全集成在一起,从而降低系统成本与功耗。计费和用户管理方面,可以通过CMMB芯片的解密部分与手机的USIM卡建立连接的方式,通过移动网络来管理用户的服务订阅、扣费等操作。在运营方面,可以采用移动和广电通过一定的方式和比率进行分成的方法。双方在此过程中需要充分合作,搁置争议,发掘各自系统的优势,这样才能实现双方利益的共赢和最大化

  3.2发展现状分析

  中国移动多媒体广播电视(CMMB)经过数年的发展已经形成了完整的产业,并且已经成功服务了北京奥运,保证奥运会期间实现“随时随地看奥运”,为各国运动员、媒体记者等特殊人群提供了优质服务。为了实现CMMB与TD-SCDMA的共赢和发展,国家主管部门明确要求CMMB与同样具有自主知识产权的TD-SCDMA移动通信技术进行融合。近日,广电总局下属的中广卫星移动广播有限公司与中国移动正式签署了CMMB与TD-SCDMA的排他性合作协议。双方将聚合内容、网络、品牌、营销等优势资源,加大对新技术、新产品的合作推广。至此,这场被业界关注已久的广电与通信的“联姻”终于尘埃落定,标志着中国广播和通信领域的两项有代表性的自主创新技术进入了协同发展阶段。

  全国的300余个地级市已完成移动多媒体广播电视网络覆盖,全国各主要城市已实现TD-SCDMA网络覆盖。所有“两网”同步覆盖区域内的数亿用户都可以享受到相应的服务。随着市场的逐步成熟,加入终端角逐的厂商不断增多,最终竞争的结果,必将使更多的消费者便捷地体验到移动多媒体的无穷魅力。

  4、结束语

  随着全球消费电子行业的飞速发展以及中国3G大幕的开启,手机电视将成为整个产业链的一个热点。在今后数年内,手机电视功能必将像摄像头一样逐渐变成手机的基本配置。电视的发展突飞猛进,几十年来,老百姓见证了电视机从黑白变成彩色,目前正体验着从彩色电视变成数字化彩色电视。如果说这两个变化是电视在我国跨越式发展的两个节点的话,那么将家中固定的电视机“搬到”个人的口袋中,在手机屏幕上实现看电视将是电视领域的第三个跨越式发展。

  TD-SCDMA标准的意义在于打破了百年以来西方通信标准在中国的垄断。

  而CMMB正是充分学习了TD-SCDMA在自主创新方面的经验,在广电领域内进行的自主创新。CMMB和TD-SCDMA的融合则在自主创新和民族工业的基础上体现出国家“十一五”规划提出的三网融合的新高度。

  CMMB是广播技术,优势是广覆盖、相对低成本、多用户同时观看,不足是难以支持点播和双向互动的业务,而且在计费方面还没有一个成熟的模式。而移动的视频技术,比如TD-MBMS,优势在于交互、点播甚至即时通信,但要实现大规模、广覆盖、多用户情况下的视频传输,却很不经济。所以这两者的融合,完全符合三网融合的原则,符合中国国情,也符合双方的利益需求。基于TD-SCDMA的双向传输标准和基于CMMB的单向广播的传输标准是完全互补的关系,两者的结合能创造出一个最适合老百姓的运营模式。

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