手机移动电视发展的三大技术挑战

上网时间：2006年03月31日 打印版   推荐给同仁   发送查询


今年初举行的全球CES消费电子大展上，出现了这样一个趋势：电视等视频内容全面向各种便携设备进军。传统的电视机化身成了手机、PDA、车载收视终端设备等。集手机、广播、电视之大成于一身的移动电视，模糊了广电业和电信业之间原本就不甚明晰的界线。显然易见，移动数字广播电视是历史上最受欢迎的两种技术创新成果：电视和手机联姻的产物，因此它必将产生巨大的轰动效应，令全世界的消费者为之兴奋。
尽管目前世界范围内只有日本、韩国真正实现了移动电视的商业化，各个国家和地区试播移动电视节目的热情仍使人有理由相信，一旦画面质量达到可接受的水平，并且可接收的频道多起来，那么手机电视服务就会得到消费者的青睐。如今摆在无线OEM厂商面前的任务是，开发出受欢迎的具备电视接收功能的手机。
早期的移动电视产品在表明消费者喜欢高质量移动电视的同时，也显示出模拟画面的质量还不能令用户满意。当一个观众在观看两英寸见方的屏幕时，也许不能发现画面质量的轻微减损，但一定会注意到移动模拟电视所不能避免的信号闪动、衰减和暂时中断。因此，数字电视的接收成为OEM厂商和服务商设法赢得移动电视消费者芳心的核心要素。只有采用数字电视，信号接收才能明亮、清晰、可靠，使为数众多的用户满意。
3G手机已经具备了播放电视画面和声音所需的大部分性能。只需装上专用的天线、调谐器和解调器/解码器，您就很快能在手机上接收到数字电视节目。这虽然不算简单，但如果将消费者的偏好放在第一位，要办到应该就不难了。然而，将这些组件组装成一部讨消费者喜欢的手机却面临几项重大的制造和设计挑战。在某些情况下，OEM厂商们还不具备解决这些困难所需的技术。
技术
就像几乎手机所有的高级功能一样，限制功耗是最大的困难。自从OEM厂商开始超越简单的技术范畴，增加彩色显示、MP3播放、视频游戏乃至如今的数字电视等功能开始，消费者总是一方面要求最新的手机革新，一方面却拒绝牺牲通话性能和待机时间。
因此，移动电视技术能否广泛普及取决于我们能否在不显著缩短电池寿命的前提下对电视图像和声音进行接收、处理和播放。
在大多数现有配置下，一个调谐器的耗电量为两到三瓦，几乎相当于手机所有其他部件的总功耗。换言之，单纯给手机增加一个调谐器就会使电池待机时间缩短一半。在手机前部安装调谐器还可能导致手机在使用时发热。也许这在寒冷地区是个吸引人的卖点，但大多数消费者是不会接受这种热效应的！
为了克服这些困难，移动电视标准使手机在信号传输与接收中降低功耗成为可能。例如，DVB-H包含了时间限制方案，让手机在脉冲猝发时接收数据，在两次猝发之间关闭调谐器和解调器/解码器。例如ISDB-T等其他标准可采取降低视频带宽的方法来限制手机播放电视节目所需的数据量。这些方案能降低大约10%的功耗，但都会在某种程度上降低画面质量。事实上，无线终端的显示屏非常小，分辨率也非常低，肉眼无法察觉出画面质量的下降。
半导体工艺技术的发展将使无线手机更加节能。将调谐器、解调器/解码器和信号处理器整合到一个亚微米CMOS器件中能减少系统功耗，从而延长电池寿命。亚微米CMOS使射频调谐器消耗的能量仅为传统调谐器的几分之一。此外，将片上调谐器与数字信号处理功能相整合也可使系统逻辑器件对调谐器进行精确控制，这将进一步提高性能，同时降低功耗。当然，在专门为移动设备应用而优化的深亚微米CMOS工艺中，设计完善的数字信号处理系统所消耗的电量总是极少的。
在我们将数字电视功能与手机娱乐中心相集成的过程中，外形就成了另一个主要挑战。消费者已经逐渐习惯了使用可轻松装进衬衫口袋或皮包的小巧轻便的设备，因而他们不太可能接受更大的尺寸。
然而，标准的电视调谐器可能块头很大。一个调谐器再加上解调器/解码器可能需要数个半导体芯片。将所有这些硬件安装在同一块电路板上，其面积可能会超出无线手机设计者所能给予的面积。我们所需的是占用板级空间不超过几平方厘米的调谐器和解调器/解码器组合。CMOS技术能够在可接受的面积限度内进行必要的集成，从而解决这一问题。
在不会大幅度提高系统成本的情况下增加功能又成为另一项考验。传统的调谐器很昂贵，但市场研究表明，消费者不愿意为手机支付高于当前价格水平的费用。这意味着手机电视接收所需的额外组件与传统组件相比必须成本很低。
手机已经具备了大部分所需功能，这一情况有利于OEM厂商控制成本。半导体制造商在集成调谐器、解调器/解码器和处理器时有很多办法可以降低成本。在提高电视性能的同时，采用最节省成本的处理技术进行极高水平的硅芯片集成，这是维持手持无线系统价格水平的关键。
标准
对于OEM厂商而言，移动电视市场要迅速实现全面发展，开放式标准就显得至关重要了。不兼容各种新兴数字广播标准的专利技术将阻碍区域多样性的发展。现在，移动数字电视的标准仍然没有最终确定。
欧洲移动电视标准DVB-H(手持数字视频广播)在DVB-T基础上，结合移动电话应用的需要，改良了功耗和移动接收效果，通过灵活利用频率带宽能够承载多达50套节目，可以支持GSM、GPRS、WCDMA网络，并完全兼容于DVB-T，力图通过良好的兼容性延续既有的产业优势，显示了DVB将欧洲电视标准引进全世界的雄心壮志。目前DVB-H已在法国、英国、芬兰等欧洲国家，以及美国、澳洲、中国台湾和新加坡等地进行试播。上述国家和地区在DVB-H推进过程中的合作越来越多地突破了单纯的技术交流框架，涉及到商业运营模式、与当地实际相结合等问题。其阵营之庞大，预示着DVB-H一旦用于商用，对世界移动电视产业的影响将不可小觑。
或许DVB-H在更大范围内正式应用还有待时日，DMB在日本和韩国却已成为现实。继2004年10月MobaHo!移动电视服务在日本将S-DMB(卫星数字多媒体广播)标准正式推向市场后，韩国也于2005年正式开始S-DMB和T-DMB(地面数字多媒体广播)的商业应用。有趣的是，在标准问题上，起步时间相近的日韩两国，态度大相径庭：韩国不遗余力试图将T-DMB技术推向海外并初见成效，日本则满足于发达的国内市场。
T-DMB是在欧洲DAB(数字音频广播)的基础上发展起来的。2002年12月，韩国将Eureka-147的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)传输技术作为T-DMB的底层技术。S-DMB则采用东芝掌握的CDM(Code-Division Multiplexing)传输技术。在移动性能和画质方面的优势使T-DMB颇具市场竞争力，由于与欧洲Eureka-147联系密切，加之韩国政府的倡导，以及三星和LG等有关厂商的努力，欧洲已认可了T-DMB标准，英国、法国、德国也将进行T-DMB试播。
较之于T-DMB，ISDB-T堪称“日本特色”的标准。采用ISDB-T技术，可以把一个6MHz频道切割成13个频段，利用其中12个频段播放家用数字电视节目。由于ISDB-T移动接收效果良好，车载电视可直接接收与家用电视相同的内容。ISDB-T剩余的1个频段则用于以手持设备为接收终端的节目的广播。由于日本数字音频广播也采用了该标准，ISDB-T同时满足了家用数字电视、数字音频广播、车载数字电视及手持设备移动电视四种数字广播服务的需要。不过除日本外，采用ISDB-T作为家用数字电视标准的国家难觅踪迹，将ISDB-T作为移动电视广播标准，日本自然也是独一无二。
因此，工程师和设计者们必须牢记标准还没有确定，不同标准需要的设计考虑事项可能也略有差异。同样，半导体制造商必须准备好生产符合不同标准的组件。
内容
令客户十分期待的一个重要因素就是节目。人们喜欢在他们的移动电视中看到什么节目？采集、包装和打造节目品牌的责任将落到系统运营商的肩上，这可能要冒很大的风险。收看移动电视的习惯很可能与我们熟悉的收看习惯大不相同。例如，黄金时间传统上是指晚间，然而，移动电视收视率更可能在早晚两个时段的上下班高峰时达到最高。移动电视观众可能更欢迎章节短的节目，而不喜欢看漫长的电影或其他需要较长时间收看的节目。最后，大多数手机会在移动电视节目关闭时提供因特网接入功能，这一点极为重要。长期以来，人们一直在讨论互动电视的潜力，但大多数消费者的起居室娱乐设施中都不具备上行通信能力。相反，手机将为互动电视提供互动性最强、最便捷的平台。在广播内容和因特网之间轻松流畅的切换，这很可能会呈现令人兴奋的新型服务和营销前景。
尽管参与移动数字电视开发的每一个人都面临着严峻的挑战，但毫无疑问他们将一一克服。技术正在飞速发展。OEM厂商也在潜心地研究初步的设计，这会帮助手机朝着真正的手持终端多媒体娱乐中心的方向迈出大步。
作者：Bill Krenik 博士，德州仪器无线终端业务部高级架构经理
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