摘要：手机电视被业内视为一个极有发展潜力的移动增值新业务，本文首先对当前国际上流行的手机电视承载技术进行了分类及对比，并选出各类技术中的典型技术进行具体分析。其次结合最新的动态对我国手机电视国家标准的进展进行了分析并在最后对国家标准的确立进行了展望。
关键词：手机电视；数字视频广播-手持式接收；卫星数字多媒体广播；多媒体广播多播业务；流媒体；中国移动多媒体广播
1. 引言
在2008年北京奥运会必须提供3G服务的前夕，各大移动通信运营商没有找到突破性业务的时候，手机电视的出现很可能成为3G时代最有希望的多媒体业务之一。国外的一项预测显示[1]，到2010年全世界将有1亿手机电视用户，我国的用户数也将接近3千万。由于潜在的巨大市场及业界的广泛关注，目前国际上对这项业务的研究十分热情，与之相关的传输技术已有十余种，概括起来可以分为两种大的类型，即基于广播电视网络的手机电视承载技术及基于移动通信网络的手机电视承载技术。其中基于广播电视网络的手机电视承载技术又可以分为基于地面广播电视网络的方式以及基于卫星广播电视网络的方式两种[1]。
当前，基于地面广播的技术主要有四种：欧洲DVB-H、韩国T-DMB、高通Media FLO、日本ISDB-T技术；基于卫星广播的技术主要有三种：韩国S-DMB、欧洲S-DMB以及中国的STIMI技术；基于移动网络的技术主要有两种：3GPP MBMS技术（包括E-MBMS）和流媒体技术。本文首先结合各类型承载技术的系统结构图介绍了各种技术的实现方式及特点，其次选出各类技术中的典型技术进行具体分析及技术对比，最后介绍了我国手机电视国家标准制定及市场开发的最新进展。
2. 三类承载技术的技术特点分析
由于上述三种技术的上行链路都需要应用2G或3G的移动通信网络来实现用户与系统的交互，所以我们主要关注下行链路业务的传输通道。
2.1. 地面数字广播电视承载
图1是典型的地面数字广播电视承载系统结构图，其特点是使用大功率电视发射塔（及补点），有时需要地面转发器对室内覆盖进行补充来实现城域范围的覆盖。它使用的频率一般为传统电视频段（UHF，低于800MHz）[2]。
在四种基于地面广播的技术中，欧洲的DVB-H技术是目前发展最好的一种技术标准[3]。下面简要介绍一下这种技术。
作为当前在世界范围内发展最好、应用最多的手机电视承载技术－DVB-H（Digital Video Broadcasting-Handheld 数字视频广播-手持式接收)是完全基于DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial数字视频广播-地面)技术，并针对手持终端所开发的一项技术，使用该技术可以向使用电池的移动手持终端（包括手机）同时传送多个视频频道和音频频道。该技术主要是为了解决向移动手持终端提供数字电视广播业务时，所存在的功率消耗问题、移动环境中的性能问题以及网络设计的灵活性等问题[4]。为了更好地支持移动接收，DVB-H中额外增加了以下技术：
(1) 引入时间分片，降低功耗，可节省多达90％的电源消耗，换言之耗电只有原来的10％左右。
(2) 引入4k模式（DVB-H采用COFDM编码正交频分复用调制方式，使用频率上等间隔的多个正交子载波进行调制。根据子载波数量的不同，可分为2k，4k等方式。其中2k模式时载波数量为1705个，4k模式时载波数量为3409个）并可支持和2k模式的深度交织，在提高对移动性支持的同时能实现较大的覆盖范围。
(3) 引入MPE-FEC (MultiProtocol Encapsulation-Forwarding Error Correction，多协议封装-前向纠错)，为基于IP组播的业务提供服务，增强抗干扰和纠错能力。
(4) 在DVB-T 物理层增加新的TPS（Transmission Parameter Signalling，传输参数信令）比特位。
通过以上几项技术，DVB-H非常好的实现了对手持设备接收数字电视信号的支持，其主要获益如下：
（1）降低终端耗电：基于IP数据包，接收器一般只在整个传送时间中打开10%，其余时间完全关闭。
（2）单一接收器实现无缝切换：由于采用了时间分片技术，DVB-H接收端使用一个接收器就能完成在不同蜂窝小区之间的切换，保证服务的连续性。
（3）高容量：在一个8M带宽内可提供高达15Mbps的传输速度，如果一个频道占用200-300kbps，则可传送多于40到50个广播质量的电视频道。
（4）提高了对移动和便携接收的支持：额外的错误保护层 (MPE-FEC)提高了信号弱情况下的接收，增加了抗干扰能力，支持移动性高速数据传送。
（5）高灵活性：在中到大的单频网内单个天线的移动接收，可以实现很灵活的容量选择和蜂窝尺寸。
（6）由于DVB-H使用UHF频段，接收天线较小，在手机终端中易于实现对天线的集成。
（7）与DVB-T系统的完全兼容性：DVB-H基于与DVB-T同样的物理层，可以使用同样的复用器、调制器和同样的发射器[1]。
2.2. 卫星广播承载
图2是典型的卫星广播电视承载系统结构图，其特点是使用高功率直播卫星＋地面转发器来实现广域覆盖。它使用的频率一般为卫星直播频段（高于2GHz）。
在三种基于卫星广播的技术中，主要介绍一下欧洲S-DMB技术，中国的STIMI技术放到下一章节来介绍。
S-DMB（Satellite Digital Multimedia Broadcasting）技术起源于阿尔卡特宇航部门（Alcatel Space）所主导的欧盟MoDiS项目（Mobile Digital Broadcast Satellite），该项目于2002年4月正式启动，2004年5月-9月，在Monaco演示了S-DMB的概念模型。从系统架构看，S-DMB是一个卫星与移动网络相融合的系统。卫星提供广播信道，移动网络提供交互通道，完成业务导航，定购及激活。从技术实现看，S-DMB很大程度地重用了移动技术，S-DMB可看作在专用频段MSS（2170～2200MHz）上提供广播能力的MBMS技术。由于MSS频段紧靠IMT2000下行核心频段（2110～2170MHz），这对终端的成本及地面直放站的部署都极为有利。因此，S-DMB可以看作为MBMS的扩展（也可以称为S-MBMS），它与MBMS同属于一个规范体系。S-DMB的优势主要在于以下几点[1]：
（1）全球可用的频谱资源
S-DMB工作在IMT2000下行卫星频段（2170-2200MHz），从全球的频谱划分来看，绝大多数地区和国家的卫星频段都是可用的，这也为全球漫游提供了基础。
（2）开放的技术体系
S-DMB利用了3GPP定义的UTRA WCDMA FDD空口技术；此外也利用了3GPP R6 MBMS的业务特征，S-DMB的架构是在ETSI里进行定义的。
（3）大区域的覆盖特性
一个卫星支持最多6个波束，覆盖直径达到700-1000公里。全域性的覆盖特性是移动通信系统具有高的投资回报率的重要保证。高功率的地球同步轨道静止卫星能够覆盖全中国地区，而且手机终端无需额外的接收天线就能接收到卫星的信号。在密集城区增加一定的地面转发器可以保证卫星在城区具有良好的覆盖。当需同时考虑运营成本和大覆盖（室内和室外）因素时，卫星和地面转发器的混合覆盖方案应该是最适合进行全国范围覆盖的方案。这种渐进式的投资方式降低了系统运营风险。
（4）对终端的架构和成本影响小
为了支持S-DMB业务，只需要将基于现有3GPP标准的3G终端进行较少的修改，增加S-DMB接收功能即可，这为运营商降低了由于手机补贴带来的投资风险。
（5）平滑的与移动蜂窝网的集成和互连
卫星地面转发器可以和现有的2G和3G基站共址，这就大大减少了由于勘选站址所需要的投资成本。S-DMB系统和MBMS互为补充。MBMS非常适合于为一定地理覆盖区域之内的比较集中且有限的受众提供多媒体业务，而S-DMB则在一个可以覆盖全国的伞状覆盖宏小区之内提供广播业务，面向数量几乎不受限制的、地理分布非常分散的超大规模用户群。而且S-DMB和MBMS能够共用同样的BM-SC。
（6）混合卫星/地面转发器架构是很理想的适合于广播业务分发的模式，同时移动蜂窝网提供了交互信道[5]。
2.3. 移动通信网络承载
图3中下面的图是MBMS（Multimedia Broadcast and Multicast Service）系统结构的示意图，其特点是比点对点的流媒体技术节约系统有限的带宽资源和承载成本[6][7]。
MBMS（包括Evolved-MBMS）是在现有移动通信系统基础上，对原有消息类广播功能进行增强，提供点到多点单向多媒体服务的技术，提供Streaming或Background类多媒体数据的广播和多播服务。R6 MBMS的3GPP标准于2002年启动，当前规范版本已经冻结。其优势主要在于以下几点[8]：
（1）MBMS是基于现有移动网络的微小改动，可与现有移动网络无缝融合，最大程度方便移动运营商对手机电视业务的运营。MBMS技术与其他数字电视广播技术具有完全不同的商业模式，MBMS提供了一套完全由WCDMA移动运营商运营和控制的广播/多播传输通道。
（2）MBMS的最小覆盖单元是蜂窝网小区，因此可以与位置业务良好融合，可以为不同位置用户提供丰富的业务。蜂窝网的每个小区覆盖范围较小，并有更精确的网络规划，因此可以选择在网络的不同区域分别广播不同的内容。
（3）MBMS可以利用蜂窝网已有的双向信道实现交互。除了广播业务，MBMS还可以提供更丰富的组播业务；通过点对点修复机制，实现高可靠的下载业务。通过交互信道实现灵活的计费。MBMS可用于承载移动广播电视业务，但并不局限于此，MBMS还可以为用户提供多种丰富的“PUSH”业务，而其中许多业务已经在现网中开始运营，如果将MBMS引入网络，马上就能够为增加业务传送容量带来收益。
（4）MBMS可以实现更灵活的无线资源调度，提高网络资源利用率。对组播服务用户以小区为单位进行统计，确定点到点（p-t-p）或者点到多点（p-t-m）承载来发送MBMS内容，或者在小区中根本不发送；MBMS可以通过preferred frequency layer过程，使UE集中在一个频点接收MBMS业务。
（5）MBMS可以提供基于蜂窝网小区的各种分集技术（包括新增的邻小区下行公共信道合并技术），从而可以提高终端接收性能。
（6）MBMS可以充分利用现有移动网络实现良好深度覆盖。
（7）在网络建设方面无需构建新的网络，只是在已有的WCDMA移动网增加一些新的功能模块，网络投资较少，建设周期也更短。
（8）对终端的影响也较小，无需增加新的接收设备硬件[1]。
流媒体技术是应用层的技术，独立于具体的网络，不局限于某一种网络覆盖方式。所以基于流媒体的承载网络可以是多样化，目前的GPRS，CDMA1X，WCDMA等2G/3G移动网络都能支持流媒体系统[1]，其示意框图见图4。
流媒体一般是指把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放上网络服务器，让用户一边下载一边观看、收听，而不需要等整个压缩文件下载到自己机器后才可以观看的视频/音频传输、压缩技术。当然，使用者必须事先安装播放软件。流媒体技术为了实现多媒体文件的实时传输与播放，需要解决的重要技术有：数据压缩、缓冲技术、动态码率适配技术以及容错技术。流媒体系统一般采用RTP、RTSP协议来完成流媒体内容的流式传输[9]。当前，在中国移动的GPRS及中国联通的CDMA 1X网络上都已经提供了以流媒体技术为基础的手机电视业务。
2.4. 技术对比
综合对比上述几种手机电视承载方式，可以得到以下结论：
（1）相同频率带宽下地面数字电视承载支持的总速率大于卫星方式且它们都远大于MBMS。
（2）地面方式更适合城市或地域性业务开展，卫星方式适合广域或全国性业务开展，卫星方式支持的移动速度更高。
（3）MBMS利用移动网络承载，占用宝贵的移动网络资源，相比与广播方式成本高但其灵活性和可控性要优于采用广播方式的承载技术。
（4）流媒体为点对点方式，对移动网络资源消耗最大。对于实时电视或视频直播类业务，地面数字电视承载方式、卫星承载方式、MBMS技术在容量和承载成本方面均明显优于点对点流媒体方式。流媒体技术更适合个性化要求强的业务，如视频点播类业务[1]。
3. 我国手机电视国家标准最新进展
从国际范围来看，在手机电视的实现方式上一直存在着“两条路线”之争：一条是“广电路线”，即采用广播方式传播电视信号，可以通过卫星实现信号覆盖，也可通过地面网络进行覆盖。比如欧洲流行的DVB-H和S-DMB；另一条路线则是基于移动通信网络的“电信路线”，即通过电信移动网络传输手机电视，主要采取的是流媒体数据传播和MBMS技术。近两年中国移动和中国联通分别在国内部分地区开通的基于流媒体的手机电视就是其中的典型。由于手机电视背后巨大的市场商机，广电企业和电信企业都希望能使自己的技术占据国家标准地位以得到更大的利益。虽然广播方式更利于获得较高的频谱效率但电信企业已经在市场开发上占据了先机。对于手机电视业务来说，广电在内容提供、监控、下行业务传输上具有优势，电信在用户管理、市场推广、收费、终端及上行链路上为强项，双方的合作是必然选择，争夺的只是下行业务传输采用什么标准[10]。
在自主创新支持国产标准的大环境下，2006年底，国家广电总局宣布由其下属机构研发的自主知识产权手机电视标准CMMB（移动多媒体广播）成为行业标准。CMMB是一种卫星/地面混合组网的方案，其核心传输标准STIMI也是包含卫星和地面传输两种方式的技术，CMMB标准体系还包括视频、音频、信道传输和协议等很多部分，这些将分期分批的推出。
CMMB系统是利用大功率S波段卫星信号覆盖全国范围、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，组成单向广播和双向交互相结合的移动多媒体广播网络。CMMB系统的核心技术STIMI信道传输技术是面向移动多媒体广播的卫星与地面覆盖相结合的广播信道传输技术，由广播科学研究院研制。其目标是针对我国幅员辽阔、传播环境复杂、区域发展不平衡的国情，通过采用OFDM调制、LDPC编码、时频逻辑信道、快速同步等先进技术，利用卫星覆盖面广、建设周期短、见效快的特点，结合地面增补覆盖，以实现面向手持类终端的广播电视和信息服务。STIMI技术着重性能和效率结合，先进性和适用性相结合，形成完整的自主知识产权的框架体系。STIMI技术在物理层的各项核心技术，包括帧结构、HS-LDPC信道编码、同步技术、OFDM调制解调技术、控制信息结构、上层接口方面，进行了创新性设计，申请并取得多项专利，在改善系统传输效率、提高业务灵活性、适配网络结构、支持终端小型化方面具有国际先进性[11]。
2006年12月，在相关主管部委领导的见证下，中央电视台与中国移动、中国联通达成战略合作协议“CCTV手机电视”正式开通，然而中央电视台和中国移动、中国联通合作的切入点并没有选择CMMB标准，而是仍然走GPRS、CDMA1X的移动通信通道。根据合作协议，由移动和联通负责提供手机电视业务所需的网络设备、业务平台、用户服务、营销渠道、技术保障等方面的支持以及计费、客服等工作，央视则负责手机电视业务相关内容集成、播控及管理平台的开发、设计和维护以及对于内容的审核等。显然，CMMB标准相关技术和产品尚未成熟是主要原因。
4. 结束语
近年来，标准及知识产权在我国受到了越来越多的重视与关注，在自主创新支持国产标准的大环境下，不够成熟的CMMB标准能够击败众多成熟的国际标准成为广电系统的行业标准也就不足为奇了。然而CMMB标准只是国家广电总局颁布的行业标准而对电信系统没有约束力，在市场开发及应用已经领先的电信企业肯定不愿让出这一领域。单纯从技术的角度来讲，CMMB系统加上流媒体技术是当前最适合我国国情的手机电视技术，其主要优点在于既能高频谱效率大容量低成本的向用户提供电视节目又能满足个性化的视频点播类需求，然而其主要缺点：标准及产品的不成熟、相对于MBMS对手机改造的程度较大以及可控性及灵活性的缺点有可能会对其发展带来不利因素。考虑到技术的特点及实际应用中的各种因素，笔者认为下行业务传输标准还是依靠“电信”线路更为合适一些。当前，中国移动马上就将其GSM网络升级成被称为2.75G的EDGE网络，下行数据的传输速率得到了成倍提升甚至已经达到了3G应用门限的384kbps，再加上电信运营商丰富的运营经验，可以说短期内只有电信运营商能够真正把手机电视业务推动起来。虽然现在MBMS技术的频谱效率还不能够与CMMB相比，但是E-MBMS技术及LTE系统架构的快速发展肯定会大大加快其在手机电视领域的竞争力。另外我国的电信企业也在积极的推进国有手机电视标准的进展。综上所述，笔者认为电信、广电企业通力合作，电信运营商负责上下行的传输及收费等相关工作，广电企业负责手机电视内容的集成播控等相关工作是达到双方共赢的最佳模式。
参考文献：
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[11] 汪云. CMMB：移动多媒体广播之路[J]. 中国数字电视，2006（11）：22－29.
作者简介
范华，男，1978年生，山东菏泽人，硕士生，主要研究方向为数字移动通信与移动因特网。
时洁，女，1982年生，江苏淮安人，博士生，主要研究方向为未来移动通信技术中的物理层关键技术。
田宝玉，男，1946年生，北京邮电大学教授，博士生导师，主要研究方向为数字移动通信理论与技术
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