DVB-H移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)方案設(shè)計(jì)及其測(cè)試

手機(jī)電視分為3種，一種是基于模擬電視廣播網(wǎng)的方案，另一種是基于移動(dòng)通信網(wǎng)的技術(shù)方案，還有一種是基于數(shù)字廣播網(wǎng)的方案。第一種方案是在手機(jī)上加上模擬電視模塊來(lái)接收模擬電視廣播節(jié)目，由于效果不盡人意，不易被消費(fèi)者接受?；谝苿?dòng)通信網(wǎng)的方案又分為基于2.5G移動(dòng)通信網(wǎng)的單播方案和基于3G移動(dòng)通信網(wǎng)的多播方案。單播方案使用3GPP標(biāo)準(zhǔn)視頻格式，通過(guò)流媒體服務(wù)器提供點(diǎn)播、直播、輪播服務(wù)，如中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的WAP門戶。多播方案如美國(guó)高通公司的MediaFLO，該方案通過(guò)計(jì)算移動(dòng)網(wǎng)的負(fù)載，進(jìn)行合理網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，控制媒體節(jié)目的播放時(shí)間和節(jié)目傳輸方式。基于數(shù)字電視廣播網(wǎng)的手機(jī)電視有3大標(biāo)準(zhǔn)：歐洲的DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)、日本的ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial)和韓國(guó)的T-DMB(Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting)。中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)目前還沒(méi)有正式頒布。

　　目前，T-DMB在韓國(guó)已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，已有超過(guò)30萬(wàn)的用戶。北京、廣東和上海已經(jīng)在建T-DMB實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。DVB-H在幾個(gè)歐洲國(guó)家也開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。本文討論的是基于數(shù)字電視廣播網(wǎng)手機(jī)電視的方案，由TI的DM275，HOLLYWOOD DTV1OOx及TSC2110手機(jī)平臺(tái)組成的移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)方案，本方案正在開(kāi)發(fā)過(guò)程中。

移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)設(shè)計(jì)方案

　　移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)包含兩個(gè)分系統(tǒng)：DVB-H移動(dòng)數(shù)字電視分系統(tǒng)和GSM/GPRS通信分系統(tǒng)，如圖1所示。兩個(gè)分系統(tǒng)以應(yīng)用處理器為主機(jī)，控制DVB-H移動(dòng)數(shù)字電視接收器和GSM/GPRS通信模塊。



圖1　移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)方框圖

　　移動(dòng)數(shù)字電視分系統(tǒng)

　　移動(dòng)數(shù)字電視系統(tǒng)由包含調(diào)諧器、解調(diào)器的移動(dòng)數(shù)字電視接收器和應(yīng)用處理器兩部分組成，如圖2所示。
圖2　數(shù)字電視模塊功能方框圖

移動(dòng)數(shù)字電視接收器的輸入是來(lái)自于天線的射頻廣播信號(hào)，其輸出是MPEG-2傳輸碼流(TS)或IP數(shù)據(jù)包。它們?cè)佥斎氲綉?yīng)用處理器進(jìn)行視頻和音頻的解壓縮，并在LCD上進(jìn)行顯示。移動(dòng)數(shù)字電視接收器與應(yīng)用處理器(TI DM275)接口上的數(shù)據(jù)通信分為兩類：(1)控制與狀態(tài)交換。應(yīng)用處理器對(duì)接收器啟動(dòng)程序下載、配置；接收器對(duì)應(yīng)用處理器進(jìn)行運(yùn)行信息和狀態(tài)的報(bào)告。(2)數(shù)據(jù)流。傳送要解碼的信道信號(hào)，包括從接收器輸送給應(yīng)用處理器的數(shù)字視頻、數(shù)字語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。上面兩類數(shù)據(jù)在一個(gè)物理接口或兩個(gè)物理接口上傳送。物理接口模式有3種，如表1所列。

表1　物理接口模式


　　下面討論接收器與應(yīng)用處理器的SDIO接口方式，如圖3所示。



圖3　接收器以4位數(shù)據(jù)線SDIO接口方式 
SDIO接口模式時(shí)，控制和狀態(tài)報(bào)告及數(shù)據(jù)流都是通過(guò)SDIO來(lái)交換的，分為4位和1位數(shù)據(jù)接口模式，如表2所列。

表2　SDIO接口模式



　　DM275上集成的DSP內(nèi)核為TMS320C54x，CPU內(nèi)核為ARM7TDMI。DM275是支持H.264／MPEG-4 AVC(以下簡(jiǎn)稱H.264)編解碼處理的便攜終端DSP，特點(diǎn)是集成負(fù)責(zé)MPEG-2傳輸碼流分離處理的專用電路。

　　DM275是TI的TMS320DM270后續(xù)產(chǎn)品。內(nèi)含102MHz TMS320C54x DSP處理器和88MHz ARM7TDMI微控制器雙核結(jié)構(gòu)。增加了分離MPEG-2傳輸碼流的處理電路，還使得負(fù)責(zé)部分影像數(shù)據(jù)解碼處理的專用電路iMX也支持H.264解碼處理。

　　DM275的編解碼處理能力如下：(1)編碼處理。MPEG-4Simple Profile：640×480像素，30幀/s；MPEG-4 Advanced Simple Profile：320×480像素，30幀/s。(2)解碼處理。H.264：352×288像素，30幀/s；MPEG-4 Advanced Simple Profile：720×480像素，30幀/s；MPEG-2：720×480像素，30幀/s；DivX：720×480像素，30幀/s；WMV(Windows Media Video)9：720×480像素，30幀/s。

　　DM275具有多種外部接口：USB、UART、MMC/SD、SPI、SDRAM、LCD?？梢灾苯訋CD或CMOS攝像頭。由于DM275靈活的編程特性和很強(qiáng)的信號(hào)處理能力，可以適應(yīng)各種制式的移動(dòng)電視標(biāo)準(zhǔn)的需要，適合移動(dòng)電視多媒體手機(jī)的應(yīng)用。

　　GSM/GPRS通信分系統(tǒng)

　　GSM/GPRS通信分系統(tǒng)由射頻、基帶構(gòu)成，基帶又由模擬基帶和數(shù)字基帶構(gòu)成。基帶還要控制外圍電路，包括SIM卡、鍵盤、閃存、SRAM。電源管理、充電管理、語(yǔ)音的輸入輸出等也是由基帶控制。本模塊基于TEXAS INSTRUMENTS的TSC2110平臺(tái)。TI的手機(jī)平臺(tái)是世界上使用最為廣泛的手機(jī)平臺(tái)，北京首信股份有限公司在TI的手機(jī)平臺(tái)上研發(fā)手機(jī)有超過(guò)5年的歷史，具有豐富的TI平臺(tái)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。因此，選用TSC2110能夠快速地集成移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)。

GSM/GPRS通信分系統(tǒng)與移動(dòng)數(shù)字電視分系統(tǒng)的連接

　　GSM/GPRS通信分系統(tǒng)和移動(dòng)數(shù)字電視分系統(tǒng)之間的連接方式如圖4所示，是將GSM/GPRS的數(shù)字基帶與移動(dòng)數(shù)字電視應(yīng)用處理器通過(guò)16位并行數(shù)據(jù)線和17位并行地址線相連。DM275工作在外部主處理模式，GSM/GPRS數(shù)字基帶通過(guò)外部主CPU接口訪問(wèn)DM275。DM275能夠工作在旁路模式，對(duì)DM275停止供電，GSM/GPRS數(shù)字基帶可以直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示，減小待機(jī)功耗。



圖4　GSM/GPRS通信分系統(tǒng)與移動(dòng)數(shù)字電視分系統(tǒng)的連接圖

移動(dòng)數(shù)字電視測(cè)試方案

　　移動(dòng)數(shù)字電視手機(jī)的測(cè)試，包括GSM/GPRS通信功能的測(cè)試和DVB-H數(shù)字電視功能的測(cè)試。GSM/GPRS通信功能的測(cè)試方案非常成熟，這里僅討論DVB-H電視功能測(cè)試。MDTV的測(cè)試包括工作驗(yàn)證和性能驗(yàn)證。工作驗(yàn)證是指在理想條件下的信號(hào)的完整接收；性能驗(yàn)證是指在DVB-H終端的信號(hào)接收能力。
　DVB-H/T工作驗(yàn)證基本要求

　　(1)播送1個(gè)電視節(jié)目的DVB-H/T信號(hào)；(2)完全MPE FEC；(3)時(shí)間分片(TIME SLICING)；(4)支持PSI/SI；(5)工作在UHF頻段。對(duì)于性能驗(yàn)證則還需要支持VHF和L波段及插入衰減。

　　DVB-H/T工作驗(yàn)證簡(jiǎn)單裝置

　　在DVB-H/T工作驗(yàn)證的簡(jiǎn)單裝置中，所有數(shù)據(jù)錄好存在計(jì)算機(jī)中，并傳送到提供射頻信號(hào)的調(diào)制器中，這個(gè)裝置可以與發(fā)送內(nèi)容毫無(wú)關(guān)系地來(lái)評(píng)估DVB-H/T接收器。裝置如圖5所示。



圖5　DVB-H/T工作驗(yàn)證簡(jiǎn)單裝置

筆記本電腦存儲(chǔ)錄好的數(shù)據(jù)流，并通過(guò)USB送到調(diào)制器。有兩種結(jié)構(gòu)的錄制數(shù)據(jù)流：(1)為DVB-T錄制的數(shù)據(jù)流。格式為MPEG-2的視頻音頻流封裝到MPEG-2傳輸碼流文件中，這個(gè)文件包含PSI/SI表。(2)為DVB-H錄制的數(shù)據(jù)流。H.264視頻和AAC音頻格式封裝到MPEG-2的傳輸碼流文件中，也包含PSI/SI表。

　　DVB-T/H射頻調(diào)制器將DVB異步比特流轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào)，它執(zhí)行下列功能：上變頻，調(diào)制，整個(gè)DVB-H/T物理層參數(shù)的全面控制。建議使用Enensys的NN6-1161調(diào)制器。

　　被評(píng)估的DVB-H/T接收器通過(guò)USB或SDIO，SPI與計(jì)算機(jī)或嵌入式平臺(tái)連接。計(jì)算機(jī)起兩個(gè)作用：接收多媒體流并播放；診斷檢索和DVB-H/T接收器的監(jiān)控。安裝在計(jì)算機(jī)上的軟件包可以播放內(nèi)容并檢索診斷。軟件包還容許用戶監(jiān)視和控制下列參數(shù)：射頻調(diào)諧器參數(shù)(頻率、增益等)；解調(diào)器控制參數(shù)(如FFT模式、保護(hù)間隔等)；DVB-H/T連接層(MPE-FEC)參數(shù)(如BURST大小、時(shí)間片長(zhǎng)度等)。

　　DVB-H/T工作驗(yàn)證的高級(jí)裝置

　　DVB-H/T工作驗(yàn)證的高級(jí)裝置如圖6所示。筆記本電腦存儲(chǔ)錄好的數(shù)據(jù)流并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接輸出。數(shù)據(jù)流以H.264格式記錄并通過(guò)RTP/UDP發(fā)送。IP封包器(IPE)將IP流轉(zhuǎn)化為DVB異步比特流。執(zhí)行下列任務(wù)：多協(xié)議封包，節(jié)包裝，時(shí)間分片，PSI/SI插入。IP封包器建議使用DataPlanet的DP14502。



圖6　DVB-H/T工作驗(yàn)證高級(jí)裝置

　　DVB-T/H射頻調(diào)制器將DVB異步比特流轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào)，它執(zhí)行下列功能：上變頻，調(diào)制，整個(gè)DVB-H/T物理層參數(shù)的全面控制。建議使用Enensys的NN6-1161調(diào)制器。

　　DVB-H/T的性能驗(yàn)證裝置

　　這個(gè)裝置使用R&S的廣播測(cè)試系統(tǒng)SFU，如圖7所示。這個(gè)裝置還可以用做控制與空中接口直接相關(guān)的信道參數(shù)的高級(jí)平臺(tái)，這些參數(shù)有輸出電平、衰減、射頻頻率掃描、衰落影響、加性噪聲等。



圖7　DVB-H/T的性能驗(yàn)證裝置

　　R&S的廣播測(cè)試系統(tǒng)提供完整的DVB-H/T信號(hào)，包括可以配置不同的播送模式和調(diào)制參數(shù)。測(cè)試系統(tǒng)輸出的射頻信號(hào)可以直接輸入到DVB-H接收器或者傳送到空中。DVB-H接收器輸出的傳輸碼流回送到廣播測(cè)試系統(tǒng)，比較發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)以獲得中間條件下的DVB-H接收器性能。這個(gè)裝置主要用于測(cè)信道衰減條件下的解碼信號(hào)質(zhì)量，也就是提供評(píng)價(jià)驗(yàn)證DVB-H接收器的性能手段。