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2024年6月20日发(作者:)
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景下的多形态,分布式基站就是其中的一个
重要发展方向。
大容量问题,具备替代宏基站的能力;更小
型化的分布式基站适应室内覆盖建网模式。
(6)新室内覆盖解决方案
分布式基站演进路线是:第一代分布式
基站从传统的宏基站通过CPRI接口连接
到RRU;第二代分布式基站由标准的基带
处理单元BBU和RRU组成,BBU具有标准
3G室内业务量较大,采用特有的3G
尺寸,可以灵活地放置在任意一个标准机柜
里;第三代分布式基站由BBU和各种系列
的RRU组成,适用于不同场景的RRU还可
以通过RHUB灵活组网,满足各种应用的
需求;更大功率的分布式基站解决广覆盖和
室内无线设备及解决方案,细分各种室内覆
盖市场,针对大型室内区域、中型室内区域
以及SOHO推出不同的室内覆盖解决方案,
特别是在SOHO地区,体积小、布网灵活的
新形态基站UMTS AP将得到较为广泛的应
用。
移动电视的技术及解决方案解析
移动电视(俗称手机电视)目前已成为
手机产业的热门话题。
根据欧洲、美国和日本对下一代通信业
务的调查显示,用户对手机电视业务非常有
兴趣,有40--60%的用户希望可以在手机
上收看电视,愿意每个月支付10欧元。到
2008年,全球将有大约2亿用户使用此项
服务,而亚洲将成为手机电视最流行的地
区。
圈1无线信道中的多径传播
如果信道的延迟扩展大于发送信号的
符号周期,信号将产生频率选择性衰落并引
起符间干扰,导致系统的性能下降。
手机电视业务必须为以不同速率运动
本文将介绍移动电视的相关技术,同时
也将探讨移动电视的一些解决方案。
一
、
移动电视面临的问题
1.恶劣的无线接收环境
的移动用户提供高质量和可靠的视频传输,
包括基本静止的室内用户,低速跑动的移动
用户(小于30km/h)和处于高速运动的车
辆中的用户(大于100km/h)。接收方相对
于发送方的运动会产生多普勒频移。此频
移与相对运动的速度成正比,它会导致相邻
・
无线接收环境带来了多径问题,接收信
号是来自不同路径的发射信号的矢量叠加。
不同的路径引入了不同的延迟和相位,如图
l所示。
59・
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载波的干扰,影响载波之间的正交性。系统
设计者希望解调器具有较大的多普勒频移
范围,它是衡量无线电信道时间选择性的尺
度。
2.手机的功耗问题
的移动电视标准,设计低功耗的调谐器和解
调器,是芯片设计者需要面对和解决的问
题。
3.多种标准、多个频段的问题
这是个较为复杂的问题,超越了纯粹的
在手机系统设计中,功耗是设计者最为
关心的因素之一。移动电视业务的引入不
能以过多地牺牲待机时间为代价,用户希望
次充电能连续观看4个小时以上的电视
一
技术范畴,与数字电视演进的历史和各国的
节目。以往的地面数字广播标准,比如
DVB_T,虽然在高速运动下有不错的接收
政策规划相关。在已经商用的地面数字电
视广播标准方面,美国和韩国是ATSC标
准,日本采用了ISDB—T标准,欧洲和澳洲
采用了DVB--T,中国不久前也制定了
DMB—TH地面电视标准。在制定移动电
视标准时,基于经济利益和技术延续性方面
的考虑,各国也采用了不同的路线,除了中
国日前制定的CMMB本土移动电视行业标
准,全球移动电视标准大致的分布如图2所
示。
性能,但并没有为移动接收的功耗作特别的
设计和优化,目前较省电的DVB—T前端也
要消耗约3oo—5oomw的功耗,这对手机电
池而言,还是不够经济。在移动电视业务给
手机引入的功耗中,接收前端大约要占到
80%的比例,因此,选择针对功耗专门设计
图2 目前投入使用的移动电视标准的地理分布示意图
在频谱方面,主要涉及到四个频段:
VHF HI(174--240MHz)、UHF(47O一
862MHz)和L1(1452--1492MHz)、L2
(1660 ̄1685MHz)。各国对手机电视的频
具备灵活性,支持多种标准和多个频段,这
为芯片厂商带来了技术上的挑战。
4.高级的音视频编码标准
为了充分利用宝贵的频谱资源,在有限
的带宽下提供尽可能多的节目频道,服务提
供商必须使用高级的音视频编码技术,比如
最新的视频压缩标准H.264(MPEG--4 Part
10)和音频编码标准AAC,其中H.264的压
谱规划也并不统一。
多标准、多频段会带来全球漫游的问
题,美国的用户到了日本就可能无法享受到
手机电视的服务。要解决这个问题,移动接
收的调谐器和解调器,乃至应用处理器必须
・
缩率比MPEG_2高出2 倍,IMb/s的图
6O・
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像数据接近MPEG DVD的图像质量,因
此,它是手机电视中最为理想的信源压缩编
码标准。H.264在结构上还是基于DCT域
的运动补偿架构,不过相比以往的视频编码
标准,它采用了更先进的技术,比如具有方
向性的帧内预测、基于可变块的运动分割、
基于上下文的二进制算术编码、环内滤波、
基于4 X4块的整数变换、1/4象素精度的
运动补偿、分层的编码语法等,这些技术使
得H.264具有很高的压缩效率,在相同的
重建图像质量下,能够比MPEG__4/H_263
节约50%左右的码率。H.264的码流结构
网络适应性强,增加了差错恢复能力,能够
很好地适应IP和无线网络的应用。
编码效率极大提高的代价是计算复杂
度大大增加,基于软件的解决方案,其CPU
或DSP的主频将大幅上升,导致功耗增加,
缩短了电池的使用时间。基于硬件H.264
解码的SoC芯片,是一个低功耗、高集成度
的解决方案。
二、移动电视的标准
1.手机电视的两种方式
从目前全球范围内手机电视的业务开
展来看,存在两种最主要的方式:流媒体和
广播。
为了开发手机电视的市场需求,部分电
信系统商已经开始在手机上提供电视收视
的服务,其中较为知名的有Huchison 3G以
及最近的Orange、Vodafone与意大利电信
(Telecom Italia)等。这些服务和传统电视
并不相同,手机通过电信网络(2.5G/2.75
G/3G)连接到媒体服务器,采用点对点流媒
体方式播放,而非多点式的广播。由于这些
服务相当容易导入,而且商业模式上比较简
单,容易运作,目前在市场上也取得了一定
的成功。事实上,这种方式的频谱利用率并
不高,虽然为网络营运商带来不错的收益,
但当3G的使用越来越普遍后,利用大量频
谱提供廉价电视内容的播放将会越来越不
经济,同时对大规模的商业运营在技术上也
相当不实际。例如,3G用户可以使用手机
电视参看足球比赛的进球集锦,假设一个基
站有能力同时给100个用户传输100kb/s
的视频流,这个视频流在1000s内通过
10000个基站进行传输,这时有100万个用
户购买了这段进球集锦,这样每个基站必须
在16—17min内保持10Mb/s的传输数据
率,在这段时间内手机电视用户的需求将耗
尽3G网络的全部资源,导致语音和其它数
据业务无法开展。
更有效地提供手机电视业务的方式是
通过卫星或地面数字广播来进行传输。根
据手机电视业务数据传送不对称的特点,在
反向信道利用蜂窝网络可以开展交互式业
务,比如网页浏览、短信、彩信、电邮等。利
用广播网络,避免了点对点单播方式带来的
频谱利用率较低的瓶颈,能有效地降低大规
模商用的成本。在韩国的商业运营和在欧
洲、美国等的试运营,都论证了广播方式在
技术上的可行性和商业上的经济性。但是,
由于广播方式可能同时牵涉到电信运营商
和广播网络运营商,商业模式上相对复杂,
特别是在管制较严的国家受政策因素的影
响较大,制约较多,给商用运营带来一定的
难度。
2.目前投入使用的广播方式的几种标
准
乱欧洲的D、【B—H标准
DVB—H标准是欧洲的DVB组织推出
的面向手机等小型移动终端设备的移动数
字电视传输标准。DVB—H是建立在DVB
和DVB—T两个标准之上的标准。它的系
统前端由DVB—H封装机和DVB—H调制
器构成,DVB—H封装机负责将IP数据封
・
6】・
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装成MPEG.2系统传输流,DVB—H调制
器负责信道编码和调制;系统终端由
DVB—H解调器和DVB—H终端构成,
系统具有以下的技术特点:
(1)为提高电池的使用时间,采用了时
DVB—H解调器负责信道解调、解码,
DVB—H终端负责相关业务显示、处理。为
间分片(Time Slicing)的技术,利用数据突
发传输和缓冲的方法,终端周期地关掉一部
分接收电路,可以节省多达90%的功耗,
DVB—H的数据突发传输和缓冲见图3:
了满足手机电视的业务要求,DVB—H传输
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瓣
嚣
糍
鬻f
粥
散
图3 DVB—H的数据突发传输和缓冲 .
(2)支持漫游,漫游时仍能非常顺利地
接收DVB—H业务;
利用ITU—T H.264对视频进行编码,利用
MPEG__4 BSAC对音频进行编码,然后利用
MPEG__4同步层和MPEG_2传输流对视
频、音频以及数据进行处理,某些基本的模
(3)使用了多负荷封装和前向纠错编
码的技术,使系统具有很强的抗干扰能力;
(4)除了2K和8K模式,增加了4K模
式,在移动接收和建网成本之间进行平衡;
(5)系统能提供足够的灵活性以满足
不同传输带宽和信道带宽应用。
b.韩国的T_DMB标准
T_DMB是韩国推出的地面数字多媒
体广播系统,从严格意义上讲,仍然是欧洲
的国家标准。该标准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,在技术上作了一些修改,以便向手
机、PDA和其它便携设备播送空中数字电
视节目。
块,比如前向纠错编码和调制等,与DVB—
H相似。
T_DMB在韩国已经步入商用阶段。
2005年3月,韩国已向卜DMB广播运营
商发放了许可证。同期,欧洲的DVB—H
标准刚刚开始进行商用试验。
C.高通的MediaFLO标准
高通公司于2005年推出了MediaFLO
标准,这是手机电视标准中唯一的私有标
准。据BDA分析师称,从纯技术角度看,
T_DMB系统包括1个DMB监视系
统、2个视频编码器、视频网关和多路复用
器,可以提供灵活的服务,包括 音频广
播、单独的交通/新闻/天气频道。T_DMB
・
MediaFLO是专门为手机电视开发的系统,
在系统和终端表现上都优于T_DMB和
DVB—H,比如频道切换时间和相同频带可
容纳的频道数。但T_DMB和DVB—H现
在的商用成熟度领先于MediaFLO,Media.
FLO还缺乏成熟的产品,加之T_DMB和
62・
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DVB—H是开放的标准,支持的厂商众多,
而专利费等因素有可能会制约MediaFLO
产业链的发展。
小结
这三种标准的未来发展将主要取决于
厂商的推广策略以及各自商用试验的进展,
而中国最近制定的标准也将同时参与竞争。
这三种技术的比较如表所示。
表三种标准的技术比较
类别
系统
带宽
卜DMB
DAB(Eureka--147)
1
.
DVB—H
DVB—T
5MHz,6MHz,7MHz,8MHz
MediaFLO
536MHz
6MHz(可用5MHz,
7MH
z8MHz)
频道数量 每信道1个视频和
2--3个音频频道
andmMHzL—Band1.4GHz
最多3O个视频和15个音 4O个视频和1O个音频以
频以及短格式视频片段 及1O个短格式视频片段
—
频谱 韩国VHF174—240MHz/欧洲 欧洲UHF美国L—Band 美国UHF 716
B
1.6GHz
722MHz
传送技术
视频编码
音频编码
OFDM(4K模式)
H.264
韩国BASC/欧洲AAC+
OFDM(2K、4K8K模式)
欧洲H.264/美国WMA9
欧洲AAC+/美国WMA9
OFDM(4K模式)
H.264
AAC+
多路传送 MPEG一2TS/MPEG一4SL
视频格式 CIF3Of/s
MPEG一2TS
QVGA3Of/s
MPEG一2TS/超帧
QVGA3Of/s
三、频谱问题
最优尺寸的UHF天线相比,这会带来7—
10dB的损失。
一
目前,UHF频段主要由模拟电视和数
字电视所使用。在很多国家,一些专家认为
应该将模拟电视的频段拿出来用于发展数
般来说,空中的信号衰减可以用
20log(f)来表示,这意味着在给定距离的条
字电视。
在大多数国家,L波段用于DAB和卫
星传输。但是,DAB在很多国家并没有取
得成功,发射装置通常被关掉了。因此,在
L波段有多达24MHz的频率可以马上投入
手机电视的使用。例如,在美国,Crown
Castle公司用167O一1675MHz的频段来开
展DVB—H的手机电视业务。
件下,L波段相比UHF波段大概有8dB的
损失,这跟由于UHF天线尺寸的限制而造
成的损失基本相互抵消了。从这个意义上,
用L波段来开展手机电视业务,与UHF波
段相比,整个系统的信号传输性能并没有明
显的下降。
加之UHF V(598--862MHz)接近GSM
900频段,会对GSM的无线接收造成影响。
因此,在手机电视的接收端,需要设计一个
般会认为,L波段的频率较高,因此
信号的衰减也较大。由此得出的结论是L
一
波段的网络成本较高,因为发射器之间的距
离需要更近,所以需要更多的发射器。然
而,这并没有考虑到接收器的实现问题。
UHF的主要问题是接收天线的尺寸。
GSM滤波器,除去这方面的影响,这会对调
谐器的设计带来一定的难度。
根据以上的分析,用L波段来开展手
机电视业务,无论从频率规划,还是从接收
技术而言,都是可行性较高的方案。
四、解决方案
好的UHF天线需要10--20cm长,但是绝大
多数的手机电视接收天线只有几厘米长,与 图4为具有接收移动电视广播功能的
・
63・
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手机架构。该架构由三个主要的子系统构
成:通信子系统、应用子系统和移动接收子
系统。我们将重点讨论关于移动接收和应
用子系统相关的解决方案。
;
L———
一
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图4具备接收移动电视广播功能的手机架构
移动接收子系统主要由接收天线、调谐
器和解调器组成。这里不讨论接收天线。
调谐和解调有两种方案:一种是两者是分离
分亚洲地区的DVB—H及应用于日本的IS.
DB—T,另外,均具备可连接至TI OMAP系
列应用处理器的接口。
以色列公司Siano Mobile的SMS1000
芯片,另一种是单芯片集成。
在早期,为了迅速推出方案,抢占市场,
一
些厂商选择了分离方案。Freescale提供
射频调谐器,分别是针对UHF频段(430—
862MHz)的MCA4CD01/02和针对美国L波
段(1.67GHz)的MCA.4CD03,再配上DiB—
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属于集成方案,包括SMS1001调谐器和
SMS1002解调器芯片。SMS1000支持多种
标准(DVB—H、DVB—T、T—DMB、DAB、
EPM—DAB)和多个波段(VHFIII、UHF、L1、
L2),提供了SPI、SDIO、USB 2.0、GSP接口。
Philips采取了折中的SiP方案。Phil. com公司的DIB7000mH芯片,它是全球首
先量产、支持DVB—H移动接收规格的解
调器。
Mierotune公司也推出了分离方案。它
的双波段DVB—H调谐器芯片MT2260,采
用集成设计,无需外部低噪声放大器
(LNA)或平/衡/不平衡变压器,在观看模式
下的典型功耗为20--40mW。MT2260目前
可接收到的频段为美国的L波段和欧洲的
UHF频段(470_890MHz)。
TI则采用了集成方案。它的Hollywood
单芯片解决方案是业界首款采用标准90nm
数字工艺、将移动电视调谐器与解调器集成
的芯片。其中,DTV1000和DTV1001是
Hollywood单芯片系列的首批产品,支持开
放的业界标准,包括应用于欧洲、美国及部
・
ips的BGT210和BGT21 1是低功率DVB—
H前端芯片,BGT210服务欧洲市场,
BGT211服务美国市场。芯片包含一片电
视调谐器(TDA18281/2)、可编程通道解码
器/解调器(TDA10105)、源解码器和完整的
用于DVB—H传输控制、文件传送和实时
A/V传送的软件包。
Samsung的DVB—H前端芯片组带有
zer0一IF(中频)CMOS RF调谐器
(¥5M8600),以及符合DVB一}L/T标准的
信道解码器(¥3CAF10)、CPU和内置式存储
器,它的应用子系统也比较有特点,采用了
SC32442应用处理器加上SA3A480 H.264
解码器的双芯片方案。
结束语
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手机电视作为3G的补充,将会成为运
营商一个非常重要的增值业务。技术瓶颈
CMMB等标准的移动接收芯片,一些多媒体
SoC厂商推出支持高级音视频格式的应用
的解决将促进手机电视的普及。目前,已有
众多芯片厂商推出支持DVB—H、 r-DMB、
ISDB—T和MediaFLO和中国DMB—_TH、
处理器,这将推动产业链的成熟,降低终端
的成本,为手机电视的大规模商用创造有利
条件。
智能天线在TD ̄SCDMA中的应用
在第三代移动通信系统中,我国TD—
SCDMA系统是应用智能天线技术的典型范
例。
传输 发射信号通过多条路径到达接收机,
角度扩展很严重。
可见,智能天线在实际网络影响,与具
体传播环境相关。智能天线在角度扩展不
大的场合可利用接收信号之间的相关性自
适应地形成波束,在有限方向上接收信号,
减少了CDMA系统接收到的干扰和多径信
号,从而抑制了MAI和ISI,对载干比贡献
较大。而不适合角度扩展较大的场合,如城
智能天线良好的抗多用户干扰性能使
其成为TD--SCDMA系统关键技术之一,它
对网络性能有着重要影响。
对网络规划的影响
智能天线利用到达天线阵的信号之间
的完全相关性形成天线方向图。到达天线
阵的信号的DOA信息在智能天线技术中非
常重要,根据基站接收信号的DOA信息,实
时调整天线的方向图,使天线主波束对准用
户信号的到达方向,旁瓣和零陷对准干扰信
号的到达方向。然而角度扩展将会影响到
市高楼密集的环境下很难发挥其功效。
另外,智能天线功效具体实现与用户的
位置有关,而且智能天线的应用和其他关键
技术相关,如动态信道分配等,所以在用户
仿真时必须考虑智能天线在仿真中的方向
图。
智能天线对DOA信息的识别,角度扩展越
严重智能天线越难以形成有效的方向图,从
而不能发挥其应有作用。
基站天线通常位于非常高的塔或山顶,
高于一般建筑物或其他结构,可以提供视距
覆盖预测
由于在覆盖预测和仿真计算中,我们侧
重点应有所不同。覆盖预测的目的是评估
现有基站所能达到的覆盖能力,相对是个静
传输。在这种环境中,基站处的多径分量限 态的结果。另外,由于.ID_SCDMA系统相
制在一个很小的角度区域内,即角度扩展很 对于WCDMA系统呼吸效应较小,覆盖和
容量可分别考虑,所以在覆盖预测时,无须
地区,无论是基站附近,还是移动台周围都
考虑用户的具体行为,也就是无须动态的智
会有很多建筑物或障碍物,通常不存在视距 能天线的各个方向图。关键是将智能天线
小,天线对网络的增益最大。在密集的城市
・
65.
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