移動電視射頻技術(shù)

隨著數(shù)字移動電視不斷向移動設(shè)備的應(yīng)用轉(zhuǎn)移，應(yīng)用和系統(tǒng)工程師正面臨著各種挑戰(zhàn)，比如外形尺寸的小型化、更低的功耗以及信號完整性。對現(xiàn)有移動電視標(biāo)準(zhǔn)的研究重點將放在了DVB-H上。本文將從系統(tǒng)角度討論DVB-H接收器設(shè)計所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，并重點介紹射頻前端。

移動電視標(biāo)準(zhǔn)

在不保證完整的前提下，表1列出了現(xiàn)有和即將制定的移動電視標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)(不包括MBMS和BCMCS等蜂窩方面的標(biāo)準(zhǔn))。

DVB-H建立在DVB-T基礎(chǔ)上，并保持后向兼容，允許在已有DVB-T信道上發(fā)送DVB-H信號。最大的改變是增加了4kFFT模式、用于2k和4kOFDM的深度交織、用于多協(xié)議封裝數(shù)據(jù)的另一個前向糾錯層(MPE-FEC)以及旨在節(jié)省功耗的時間片斷。意大利已經(jīng)開始DVB-H的商用服務(wù)，2007/2008年還有其它許多國家將投入商用。

QUALCOMM開發(fā)出了作為MediaFLOTM基礎(chǔ)的FLO(前向鏈路)技術(shù)，并將在北美投入使用。與DVB-H類似，F(xiàn)LO通過使用時間片斷來有效地降低功耗。

T-DMB是基于Eureka147DAB標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的，并在韓國得到了廣泛應(yīng)用。韓國的移動衛(wèi)星系統(tǒng)S-DMB是少數(shù)沒有采用OFDM的系統(tǒng)之一。S-DMB使用碼分多址復(fù)用(CDM)技術(shù)，工作在25MHz寬的S頻段信道上。

日本從2006年開始采用ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)提供移動電視服務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)利用一段6MHz的信道提供移動服務(wù)。

表1：各種移動電視標(biāo)準(zhǔn)的比較一覽表

中國最近頒布了自己的移動廣播服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，名為CMMB(中國多媒體移動廣播)。CMMB的關(guān)鍵部分是STiMi(衛(wèi)星地面交互多業(yè)務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu))，即基于OFDM技術(shù)的物理層。中國還宣布采用可用于手機(jī)的DMB-TH(數(shù)字多媒體地面廣播/手機(jī))數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。

前不久，DVB決策機(jī)構(gòu)(SteeringBoard)批準(zhǔn)了DVB-SH(手機(jī)衛(wèi)星服務(wù))規(guī)范。DVB-SH可通過衛(wèi)星和地面混合網(wǎng)絡(luò)向移動設(shè)備提供服務(wù)，它直接將衛(wèi)星連接到移動發(fā)送設(shè)備和地面中繼設(shè)備。DVB-SH可細(xì)分為兩種標(biāo)準(zhǔn)，即SH-A和SH-B。在SH-A中，衛(wèi)星和地面鏈路都采用COFDM技術(shù)。而在SH-B中，衛(wèi)星鏈路采用TDM，地面鏈路采用COFDM。DVB-SH在今年初的巴塞羅納舉行的3GSM全球會議上作過演示。

DVB-H的射頻接口要求

目前DVB-H被公認(rèn)為是全球移動電視的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。本文隨后將主要介紹DVB-H標(biāo)準(zhǔn)，雖然其它標(biāo)準(zhǔn)也有一定的市場。與移動終端接收機(jī)的模擬和射頻部分相關(guān)的許多關(guān)鍵參數(shù)被總結(jié)在表2中。

對DVB-H來說，如圖1所示的零中頻直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)已經(jīng)成為主流架構(gòu)，因為它們能很好地滿足表2給出的規(guī)范要求，并且所需外部元件數(shù)最少，功耗也很低。

圖1：嵌入于蜂窩環(huán)境中的DVB-H前端

表2：DVB-H移動終端射頻接口的關(guān)鍵指標(biāo)

另一種低中頻架構(gòu)則困繞于N+/-1阻隔器(blocker)所引起的嚴(yán)格的圖像抑制要求。由于使用了先進(jìn)的CMOS技術(shù)，因此可以利用各種混合信號校正和電路技術(shù)克服零中頻直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)的一些明顯缺點，比如直流偏置。DVB-T和DVB-H使用的高帶寬和大量子載頻在不顯著影響性能的情況下可以減少直流信號附近數(shù)kHz范圍內(nèi)的頻譜。

另外，就像新產(chǎn)品TUA9000展示的那樣，盡管DVB-H所需的輸入頻率范圍較寬，但仍可能在純CMOS調(diào)諧器上集成低噪聲放大器(LNA)。由于在射頻參考點的系統(tǒng)噪聲值低于3.5到4dB，因此完全能夠獲得所需的靈敏度。

移動性

終端的移動特性會引起快速變化的信道以及接收信號及其回波的多普勒頻移。在這些條件下的接收器性能很大程度上取決于所采用的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制和保護(hù)方法以及信號處理算法的性能。DVB-H對這些信號損傷有很強(qiáng)的免疫力，可通過大量不同的配置調(diào)整性能來滿足實際要求。由于采用了優(yōu)秀的AGC概念和足夠的C/N余量，模擬調(diào)諧器部分的影響一般都相當(dāng)小。

系統(tǒng)實現(xiàn)考慮

移動環(huán)境中移動電視信號的恢復(fù)經(jīng)常會遇到包括具體系統(tǒng)集成在內(nèi)的各種信號損傷問題。

考慮到UHF接收器的高帶寬以及移動終端天線長度有限，天線設(shè)計極具挑戰(zhàn)性。如果天線設(shè)計為寬帶天線，那么實現(xiàn)的增益自然就較低，從而嚴(yán)重影響鏈路預(yù)算。雖然低噪聲接收器設(shè)計在一定程度上可以減輕這一問題，但天線仍然是系統(tǒng)中最好的“低噪聲放大器”。因此最好是尋找可替代的天線方案。調(diào)諧或諧振天線可以提供更好的性能。然而，像變?nèi)荻O管等非線性調(diào)諧元件在環(huán)境中存在強(qiáng)GSM發(fā)射信號時會降低有用信號質(zhì)量，因為蜂窩天線與DVB-H天線之間的隔離度只有10-20dB。