便攜式移動電視接收系統(tǒng)淺析

本文簡單介紹了新一代便攜式移動電視接收標(biāo)準(zhǔn)DVB-H及移動電視的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)介紹了DVB-H系統(tǒng)的構(gòu)成、時間分片技術(shù)、MPE-FEC、4K傳輸模式及使得能適應(yīng)移動電視接收的幾個主要技術(shù)特點(diǎn)。

DVB-H、

使用便攜式通訊工具比如手機(jī)，隨時隨地的收看電視以前是一個夢想，隨著信源編碼技術(shù)、信道傳輸和新一代基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)的建立，使便攜式移動接收子系統(tǒng)也從單一的文字、圖片形式的接收轉(zhuǎn)向更豐富多彩的視音頻形式接收。電視行業(yè)為了適應(yīng)這種趨勢，也對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的制定和技術(shù)研發(fā)?，F(xiàn)在就相關(guān)技術(shù)做以下的論述。

要在手機(jī)上看電視，技術(shù)上需要處理好三個環(huán)節(jié)：信號源、傳播途徑和接收終端。信號源方面，需要有高壓縮比的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn);傳播途徑方面，有無線微波和網(wǎng)絡(luò)傳輸。為了實(shí)現(xiàn)移動接收，需要抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)字調(diào)制和信道處理技術(shù)。接收終端方面，必須開發(fā)高集成度、體積小、重量輕、耗電小的芯片，以及體積小、高容量的充電電池。

目前，該服務(wù)的實(shí)現(xiàn)主要有三條途徑：

1. 利用移動網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的方式

目前美國和我國移動運(yùn)營商推出的手機(jī)電視業(yè)務(wù)主要是依靠現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。中國移動的手機(jī)電視業(yè)務(wù)是基于其GPRS網(wǎng)絡(luò)，中國聯(lián)通則是依靠其CDMA網(wǎng)絡(luò)。不管是GPRS手機(jī)還是CDMA手機(jī)，都需要在裝有操作系統(tǒng)的手機(jī)終端(一般是PDA手機(jī)等高檔產(chǎn)品)上安裝相應(yīng)的播放軟件，而相應(yīng)的電視節(jié)目源則由移動通信公司或者通過相應(yīng)的服務(wù)提供商來組織和提供。

2. 利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的方式

利用手機(jī)來接收衛(wèi)星播發(fā)的電視節(jié)目信號是一個非常新的想法。目前只有韓國在力推手機(jī)電視廣播(DMB)。這種DMB接收機(jī)能提供高質(zhì)量的圖像，使用該接收機(jī)模塊能使用戶同時接收地面無線電視廣播和衛(wèi)星電視廣播的信號。

3. 手機(jī)中安裝數(shù)字電視接收模塊的方式

目前最被看好的手機(jī)電視技術(shù)方式是通過整合數(shù)字電視和移動電話的方式。這種方式需要在手機(jī)終端上安裝微波數(shù)字電視接收模塊，可以不通過移動通信網(wǎng)絡(luò)的鏈路，直接獲得數(shù)字電視信號。目前，手機(jī)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)只有歐洲的DVB-H和日本的單頻段轉(zhuǎn)播標(biāo)準(zhǔn)。

在國內(nèi)，只有中央電視臺和少數(shù)的幾家移動公司相繼推出了手機(jī)電視業(yè)務(wù)。以中央電視臺為例，由于目前國內(nèi)還沒有DVB-H的數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)，他們是通過2.5G或2.75G網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來播放“手機(jī)電視”節(jié)目的，即利用中國移動GPRS/EDGE網(wǎng)絡(luò)或中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)，通過WAP門戶網(wǎng)站為用戶提供在線直播或點(diǎn)播的流媒體音視頻節(jié)目的服務(wù)。

以下討論關(guān)于手機(jī)電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和編碼標(biāo)準(zhǔn)：

一、手機(jī)電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)——DVB-H

DVB-H(早期為DVB-X)標(biāo)準(zhǔn)全稱為Digital Video Broadcasting Handheld，它是DVB組織為通過地面數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)向便攜/手持終端提供多媒體業(yè)務(wù)所制定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。DVB-H植基于DVB-T，是一種以IP封包(datagrams)來傳送資料(主要為數(shù)字多媒體資料)的系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展應(yīng)用，但是和DVB-T相比，DVB-H終端具有更低的功耗，移動接收和抗干擾性能更為優(yōu)越，因此該標(biāo)準(zhǔn)適用于移動電話、手持計算機(jī)等小型便攜設(shè)備通過地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)接收信號。事實(shí)上，由于DVB-H是一種支持多媒體業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，除了電視業(yè)務(wù)外它還可以開展電子報紙、電子拍賣、旅游向?qū)?、游戲、視頻點(diǎn)播和交互等多種綜合性業(yè)務(wù)。總之，DVB-H標(biāo)準(zhǔn)就是依托目前DVB-T傳輸系統(tǒng)，通過增加一定的附加功能和改進(jìn)技術(shù)使手機(jī)等便攜設(shè)備能夠穩(wěn)定的接收廣播電視信號。

為了減低小型手持式設(shè)備的功耗，DVB-H采用了一種叫做“時間切片”(time-slicing)的技術(shù)，把IP封包在切割成很短的時段(time slots)內(nèi)以數(shù)據(jù)突發(fā)Data Burst方式傳送。接受器的前端電路(front end)只有在所選定服務(wù)Data Burst的時段才會開啟，在這個極短暫的時段之中，資料被高速地接收下來，并可以儲存在設(shè)備具有的緩沖區(qū)內(nèi)，此緩沖區(qū)可以儲存下載的內(nèi)容，也可以直接播放現(xiàn)場直播的資料文件。

1、DVB-H系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

DVB-H支持的是手機(jī)等小型移動終端設(shè)備，是手機(jī)數(shù)字電視傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。DVB-H是建立在DVB數(shù)據(jù)廣播和DVB-T傳輸之上的標(biāo)準(zhǔn)，更注重于協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)前端由DVB-H封裝機(jī)和DVB-H調(diào)制器構(gòu)成，DVB-H封裝機(jī)負(fù)責(zé)將IP數(shù)據(jù)封裝成MPEG-2系統(tǒng)傳輸流，DVB-H調(diào)制器負(fù)責(zé)信道編碼和調(diào)制;系統(tǒng)終端由DVB-H解調(diào)器和DVB-H終端構(gòu)成，DVB-H解調(diào)器負(fù)責(zé)信道解調(diào)、解碼，DVB-H終端負(fù)責(zé)相關(guān)業(yè)務(wù)顯示、處理。

DVB-H傳輸系統(tǒng)還具有以下特殊要求：

(1)為延長電池的使用時間，終端周期地關(guān)掉一部分接收電路以節(jié)省功耗;

(2)能漫游，漫游時仍能非常順利地接收DVB-H業(yè)務(wù);

(3)傳輸系統(tǒng)能保證在各種移動速率下順利接收DVB-H業(yè)務(wù);

(4)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力;

(5)系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)撵`活性，以適應(yīng)不同傳輸帶寬和信道帶寬應(yīng)用。

2、協(xié)議層次劃分

DVB-H標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

(1)數(shù)據(jù)鏈路層——采用時間分片技術(shù)，用于降低平均功耗，便于進(jìn)行平穩(wěn)、無縫的業(yè)務(wù)交換;采用MPE(多協(xié)議封裝)前向糾錯技術(shù)，提高移動使用中的C/N門限和多普勒性能，增強(qiáng)抗脈沖干擾能力。

(2)物理層——與DVB-T相比，增加了4k傳輸模式和深度符號交織等內(nèi)容。

其它技術(shù)特點(diǎn)包括：在傳輸參數(shù)信令(Transmission Parameter Signaling，TPS)比特中增加DVB-H信令，用于提高業(yè)務(wù)發(fā)展速度;蜂窩標(biāo)識(在TPS中)用于支持移動接收時快速信號掃描和頻率交換;增加4k模式以適應(yīng)移動接收和單頻蜂窩網(wǎng)，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、規(guī)劃的靈活性;2k和4k模式進(jìn)行深度符號交織，進(jìn)一步提高移動環(huán)境和沖擊噪聲環(huán)境下的魯棒性。

3、關(guān)鍵新技術(shù)

(1)功耗：DVB-H要求射頻接收和信道解調(diào)、解碼部分的功耗小于100mW。

(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

由于DVB-H終端在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動時接收天線小巧且單一，必須優(yōu)化設(shè)計單頻網(wǎng)。為此，DVB-H增加了新的技術(shù)模塊，主要包括：

①時間分片——基于時分復(fù)用的技術(shù)，節(jié)省接收終端功耗和便于網(wǎng)絡(luò)交換;

②MPE-FEC——基于RS糾錯編碼技術(shù)，增加額外的前向糾錯編碼，提高系統(tǒng)的移動和抗脈沖干擾能力;

③4k模式——用于提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的靈活性;

④DVB-H TPS——為DVB-H專用的傳輸參數(shù)信令，用于提高系統(tǒng)同步和業(yè)務(wù)訪問速度。

下面對時間分片、MPE-FEC、4k模式及DVB-H TPS進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

① 時間分片

時間分片技術(shù)是DVB-H中最為重要的新技術(shù)模塊，采用突發(fā)方式傳送數(shù)據(jù)，每個突發(fā)時間片傳送一個業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)傳送時間片內(nèi)該業(yè)務(wù)將單獨(dú)占有全部數(shù)據(jù)帶寬，并指出下一個相同業(yè)務(wù)時間片產(chǎn)生的時刻，這樣手持終端能夠在指定的時刻接收選定的業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)空閑時間做節(jié)能處理，從而降低總的平均功耗。這期間前端放射機(jī)是一直工作的，在相同業(yè)務(wù)的兩個時間片之間將會傳送其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，DVB-H信號就是由許多這樣的時間片組成的。從接收機(jī)的角度而言，接收到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并非如傳統(tǒng)恒定速率的連續(xù)輸入方式，數(shù)據(jù)以離散的方式間隔到達(dá)，稱之為突發(fā)傳送，如果解碼終端要求數(shù)據(jù)速率較低但必須是恒定碼率，接收機(jī)可以對接收到的突發(fā)數(shù)據(jù)先進(jìn)行緩沖，然后生成速率不變的數(shù)據(jù)流。它不但能夠有效降低手持終端的平均功耗，并且還是實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間平穩(wěn)、無縫的業(yè)務(wù)交換基礎(chǔ)。

a、時間分片與功耗

時間分片技術(shù)采用突發(fā)式傳送數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)相比具有更高的瞬時速率。為了達(dá)到節(jié)省功耗的要求，突發(fā)帶寬一般為固定帶寬的10倍左右。例如一個恒定速率為350kbit/s的業(yè)務(wù)流，它意味著要求一個4Mbit/s左右的突發(fā)帶寬。突發(fā)帶寬在固定帶寬兩倍的情況下功耗就可以節(jié)省50%，因此如果帶寬為10倍，可以節(jié)省90%。

b、時間分片與PSI/SI

DVB-H標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PSI/SI(節(jié)目特定信息Program Specific Information， PSI /業(yè)務(wù)信息Service Information， SI)信息不進(jìn)行時間分片處理，它們將被分配一個固定帶寬進(jìn)行傳送，這主要是因?yàn)槟壳笆褂玫腜SI/SI信息并不支持時間分片傳送，如果進(jìn)行改動將難以和目前數(shù)據(jù)表兼容。PSI信息使用4個表來定義碼流的結(jié)構(gòu)：節(jié)目關(guān)聯(lián)表(Program Association Table，PAT)、節(jié)目映射表(Program Map Table，PMT)、網(wǎng)絡(luò)信息表(Network Information Table ，NIT)、條件訪問表(Conditional Access Table，CAT)。

手持終端在DVB-H系統(tǒng)中需訪問SI中的NIT(Network Information Table，NIT網(wǎng)絡(luò)信息表)、和中間代碼INT表。NIT表的目的是提供有關(guān)物理網(wǎng)絡(luò)的信息，其內(nèi)容是固定的，當(dāng)手持終端加入到一個新網(wǎng)絡(luò)中時首先要接收該表，確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。當(dāng)在不同的傳輸流之間切換時，手持終端需讀取INT表，除非以后INT表發(fā)生了變更，則終端將不再接收INT表，INT表變更信息在PSI的PMT (Program Map Table，PMT節(jié)目映射表)表中進(jìn)行標(biāo)識。PMT表指出了組成節(jié)目業(yè)務(wù)(Service)的各個碼流的PID號，并對各路碼流進(jìn)行描述

由于DVB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PSI信息必須每隔100ms重傳一次，如果突發(fā)脈沖的業(yè)務(wù)傳送時間比100ms時間長，則手持終端能在接收業(yè)務(wù)的同時訪問所有PSI信息;如果業(yè)務(wù)傳送時間小于100ms，手持終端需在業(yè)務(wù)接收完畢后繼續(xù)保持一段工作時間，以確保完成所請求PSI表的接收。

c、時間分片與業(yè)務(wù)交換

采用時間分片技術(shù)使手持終端能在業(yè)務(wù)傳送的空閑周期對相鄰的蜂窩進(jìn)行監(jiān)視，掃描其他的頻率信號、測試信號的強(qiáng)度，但并不中斷本業(yè)務(wù)的接收。當(dāng)用戶進(jìn)入新的網(wǎng)絡(luò)時，根據(jù)監(jiān)視結(jié)果在空閑周期切換到具有相同業(yè)務(wù)的不同傳輸流上，以實(shí)現(xiàn)較好的無縫隙業(yè)務(wù)交換。如果在前端對業(yè)務(wù)同步精確編排，能夠使相同業(yè)務(wù)及時出現(xiàn)在相鄰峰窩的不同時隙上，而用戶不會察覺這種變化。

d、時間片和條件接收

DVB-H可采用兩種方式實(shí)現(xiàn)條件接收，一種是基于IP的條件接收系統(tǒng)(IP-CAS ，IP數(shù)據(jù)廣播加密)。所有的CAS(條件接收系統(tǒng))相關(guān)信息都在IP數(shù)據(jù)中，并可以支持時間分片技術(shù)，確保節(jié)省功耗。但DVB-H標(biāo)準(zhǔn)不須支持CAS和接收機(jī)間的雙向傳送，IP-CAS的只須支持廣播環(huán)境。

另一種方式是采用DVB通用加擾算法的條件接受系統(tǒng)(DVB-CAS，電視加密系統(tǒng))，此時在DVB-H系統(tǒng)通中傳送CAS信息將面臨一些問題。由于DVB-CAS使用電子干擾ECM(Electronic Counter Measure)傳送解擾密鑰，因此ECM不能進(jìn)行時間分片，另外DVB-CAS還使用管理信息EMM (EMM-Entitlement Management Message)，用于傳送授權(quán)管理信息，由于EMM的時間間隔是隨機(jī)的，終端必須一直工作以確保不會丟失EMM，并且直接使用DVB-CAS將影響網(wǎng)絡(luò)漫游業(yè)務(wù)。

為確保解擾工作的進(jìn)行，接收機(jī)必須完成ECM接收，系統(tǒng)通過ECM重復(fù)率描述符標(biāo)識ECM最小重復(fù)周期。如果手持終端在開始接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)前至少完成了一個ECM最小周期接收，則至少能收到一個ECM，從而獲取解擾密鑰。通常解擾密鑰的有效時間為10s，為此接收機(jī)必須確保在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到達(dá)前10s完成解擾密鑰接收。

EMM將采用時間片方式傳送。首先將EMM封裝為IP數(shù)據(jù)報形式，封裝后EMM-IP 數(shù)據(jù)的時間分片方式與其他的IP數(shù)據(jù)相同，并采用MPE-FEC以減少數(shù)據(jù)丟失。從接收終端的角度來看，載有EMM的IP數(shù)據(jù)是一個附加業(yè)務(wù)，它是必須被接收的，恢復(fù)出的EMM-IP數(shù)據(jù)將被傳送到DVB-CAS特定的模塊對EMM信息處理。

通過上述方式處理后，DVB-CAS不會對用戶漫游造成任何影響。

②MPE-FEC

DVB-H標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)鏈路層為IP數(shù)據(jù)報增加了RS(Reed-Solomon)糾錯編碼，作為MPE的前向糾錯編碼，校驗(yàn)信息將在指定的FEC段中傳送，我們稱之為MPE-FEC。MPE-FEC的目標(biāo)是提高移動信道中的C/N、多普勒性能以及抗脈沖干擾能力。

實(shí)驗(yàn)證明即使在非常糟糕的接收環(huán)境中，適當(dāng)?shù)氖褂肕PE-FEC仍可以準(zhǔn)確無誤恢復(fù)出IP數(shù)據(jù)。MPE-FEC的數(shù)據(jù)開銷分配非常靈活，在其它傳輸參數(shù)不變的情況下，如果校驗(yàn)開銷提高到25%，則MPE-FEC能夠使手持終端達(dá)到和使用天線分集接收時相同的C/N。實(shí)際上，我們可以通過選定一個高配置的傳輸參數(shù)提高傳輸碼率來補(bǔ)償MPE-FEC的開銷，而它將提供比DVB-T(沒有MPE-FEC)好得多的性能，例如在高速、單一天線的情況下，采用MPE-FEC的手持終端能夠在DVB-T環(huán)境下接收8K/16-QAM甚至是8K/64-QAM信號，此外MPE-FEC提供非常好的抗脈沖干擾能力。

③4k模式和深度符號交織

DVB-H標(biāo)準(zhǔn)在DVB-T原有的2K(2048)和8K(8192)模式下增加了4K(4096)模式，通過協(xié)調(diào)移動接收性能和單頻網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的靈活性。同時，為進(jìn)一步提高移動時2K和4K模式的抗脈沖干性能，DVB-H標(biāo)準(zhǔn)特別引入了深度符號交織(in-depth interleaving)技術(shù)。

在DVB-T系統(tǒng)中，2K模式比8K模式提供更好的移動接收性能，但是2K模式的符號周期和保護(hù)間隔非常短，使得2K模式僅僅適用于小型單頻網(wǎng)。新增加的4K模式符號具有較長的周期和保護(hù)間隔，能夠建造中型單頻網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者能夠更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提高頻譜效率，雖然這種優(yōu)化不如8K模式的效率高，但是4K模式比8K模式的符號周期短，能夠更頻繁的進(jìn)行信道估計，提供一個比8K更好的移動性能?？傊?，4K模式的性能介于2K和8K之間，為覆蓋范圍、頻譜效率和移動接收性能的權(quán)衡提供了一個額外的選項(xiàng)。

DVB-H中3種模式關(guān)于單頻網(wǎng)峰窩規(guī)模和移動接收性能的特點(diǎn)可總結(jié)如下：

a、8K模式適用于單個發(fā)射機(jī)和大、中、小型單頻網(wǎng)，它的多普勒性能允許進(jìn)行高速的移動接收。

b、4K模式適用于單個放射機(jī)和中、小型單頻網(wǎng)，它的多普勒性能允許進(jìn)行更高速的移動接收。

c、2K模式適用于單個放射機(jī)和小型單頻網(wǎng)，它的多普勒性能允許進(jìn)行超高速的移動接收。

在脈沖噪聲干擾條件下，由于8K模式的符號周期較長，噪聲功率被平均分配到8192個子載波上，因此比2K和4K具有更好的抗干擾性能。DVB-H標(biāo)準(zhǔn)為克服這一缺點(diǎn)，利用8K符號的交織器對2K和4K進(jìn)行深度符號交織，使二者能夠具有接近8K模式的抗脈沖干擾性能。

④DVB-H的傳輸參數(shù)信令TPS

DVB-H的TPS能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供一個魯棒、易訪問的信令機(jī)制，能使接收機(jī)更快地發(fā)現(xiàn)DVB-H業(yè)務(wù)。TPS是一個具有良好魯棒性的信號，即使在低C/N的條件下，解調(diào)器仍能快速將其鎖定。DVB-H系統(tǒng)使用兩個新TPS比特標(biāo)識時間片和可選的MPE-FEC是否存在，另外用DVB-T中已存在的一些共享比特表示4K模式、符號交織深度和峰窩標(biāo)識。

DVB-H標(biāo)準(zhǔn)適用于移動通信和多媒體業(yè)務(wù)，為電視廣播做準(zhǔn)備，因此視頻壓縮技術(shù)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)如MPEG-2顯然不能滿足DVB-H的要求，為此針對DVB-H考查了多種視頻壓縮格式，其中最為令人矚目的是。

二、手機(jī)電視的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)—

是ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC活動圖像編碼專家組(MPEG)的聯(lián)合視頻組(JVT)開發(fā)的一個新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它既是ITU-T的，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。在技術(shù)上，標(biāo)準(zhǔn)中有多個亮點(diǎn)，如：統(tǒng)一的VLC符號編碼;高精度、多模式的位移估計;基于4×4塊的整數(shù)變換;分層的編碼語法等。這些技術(shù)亮點(diǎn)使得它具備更好的壓縮性能，同時也增強(qiáng)了對各種信道的適應(yīng)能力，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對誤碼和丟包的處理;應(yīng)用范圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度及不同傳輸(存儲)場合的需求;這些使得算法具有很高的編碼效率， 它的壓縮率比MPEG-2高2～3倍，1Mb/s速率的圖像效果接近MPEG-2中DVD的圖像質(zhì)量，同樣，碼流結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性也很強(qiáng)，這增強(qiáng)了它的差錯恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。是目前手機(jī)電視中最為理想的信源壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。

1、的技術(shù)特點(diǎn)：

(1) 就改善圖像質(zhì)量有以下特點(diǎn)

運(yùn)動補(bǔ)償中的塊大小可變，最小的亮度補(bǔ)償塊可以小到4×4。

采用了1/4采樣精度的運(yùn)動補(bǔ)償，大大減少了內(nèi)插處理的復(fù)雜度。

中運(yùn)動矢量不再限制在已編碼參考圖像的內(nèi)部。

中使用了高級圖像選擇技術(shù)，可以用已編過碼且保留在緩沖區(qū)的圖像進(jìn)行預(yù)測。

消除了參考圖像的順序必須依賴顯示圖像順序的這種相關(guān)性。

消除了參考圖像與圖像表示方式的限制，使B幀圖像在很多情況下也能作為參考幀預(yù)測圖像。

采用了加權(quán)預(yù)測，允許一定的加權(quán)補(bǔ)償預(yù)測和偏移，在淡入淡出中可大大的提高編碼效率。

改變了在以前的標(biāo)準(zhǔn)中，預(yù)測編碼圖像的“跳過”區(qū)不能有運(yùn)動的限制。對“跳過”區(qū)的運(yùn)動采用推測方法。對雙預(yù)測的B幀圖像，采用高級運(yùn)動預(yù)測方法，稱為“直接”運(yùn)動補(bǔ)償，進(jìn)一步改善編碼效率。

采用幀內(nèi)編碼的直接空間預(yù)測，將編碼圖像邊沿進(jìn)行外推應(yīng)用到當(dāng)前幀內(nèi)編碼圖像的預(yù)測。

采用了循環(huán)去塊效應(yīng)濾波器，此消除基于塊的視頻編碼在圖像中存在塊效應(yīng)，改善視頻的主觀和客觀質(zhì)量。

(2) 就善預(yù)測方法來改善編碼效率有以下特點(diǎn)：

①以前的標(biāo)準(zhǔn)變換的塊都是8×8，主要使用4×4塊變換，使編碼器表示信號局部適應(yīng)性更好，更適合預(yù)測編碼，減少“鈴”效應(yīng)。另外圖像邊界需要小塊變換。

②通常使用小塊變換，但有些信號包含足夠的相關(guān)性，要求以大塊表示，這就是分級塊變換。有兩種方式實(shí)現(xiàn)。低頻色度信號可用8×8，;對幀內(nèi)編碼，可使用特別的編碼類型，低頻亮度信號可用16×16塊。

③所有以前標(biāo)準(zhǔn)使用的變換要求32位運(yùn)算，C只使用16位運(yùn)算的短字長變換。

④以前標(biāo)準(zhǔn)反變換和變換之間存在一定容限的誤差，每個解碼器輸出視頻信號都不相同，產(chǎn)生小的漂移，最終影響圖像的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了完全匹配。

⑤使用兩種熵編碼方法，CAVLC(上下文自適應(yīng)的可變長編碼)和CABAC(上下文自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼)，兩種都是基于上下文的熵編碼技術(shù)。

(3)具有強(qiáng)大的糾錯功能和各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境操作靈活性，主要特性如下：

①的參數(shù)集結(jié)構(gòu)設(shè)計了強(qiáng)大、有效的傳輸頭部信息具有較強(qiáng)的抗誤碼特性，采用了很靈活、特殊的方式，分開處理關(guān)鍵信息，可以在各種環(huán)境下可靠傳送。

②中的每一個語法結(jié)構(gòu)放置在稱為NAL網(wǎng)絡(luò)抽象層的單元中，改變了以前標(biāo)準(zhǔn)中都要采用強(qiáng)制性特定位流接口的情況，能適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)中的視頻傳輸，有較好的網(wǎng)絡(luò)親和性。

③在可采用非常靈活的像條大小。

④可以將圖像劃分為像條組，每個像條可以獨(dú)立解碼。靈活宏塊排序(FMO)通過管理圖像區(qū)之間的關(guān)系，具有很強(qiáng)的抗數(shù)據(jù)丟失能力。

⑤支持任意的像條排序，每個像條幾乎可以獨(dú)立解碼，所以像條可以按任意順序發(fā)送和接收。在實(shí)時應(yīng)用中，可以改善端到端的延時特性。

⑥為提高抗數(shù)據(jù)丟失的能力，允許編碼器發(fā)送圖像區(qū)的冗余表示，當(dāng)圖像區(qū)的主表示丟失時仍可以正確解碼。

⑦可以根據(jù)每個像條語法元素的范疇，將像條語法劃分為3部分，分開傳送。

下面就的幾個重要特性進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1、幀內(nèi)預(yù)測

對I幀的編碼是利用空間相關(guān)性而非時間相關(guān)性而實(shí)現(xiàn)的。以前的標(biāo)準(zhǔn)只利用了一個宏塊內(nèi)部的相關(guān)性，而忽視了宏塊之間的相關(guān)性，所以編碼后的數(shù)據(jù)量較大。為了進(jìn)一步利用空間相關(guān)性，引入了幀內(nèi)預(yù)測以提高壓縮效率。簡單地說，幀內(nèi)預(yù)測編碼就是用周圍鄰近的象素值來預(yù)測當(dāng)前的象素值，然后對預(yù)測誤差進(jìn)行編碼。這種預(yù)測是基于塊的，對于亮度分量，塊的大小可以在16×16和4×4之間選擇，16×16塊有4種預(yù)測模式16×16 、 16×8 、 8×16 和 8×8，4×4塊有9種

預(yù)測模式;對于色度分量，預(yù)測是對整個8×8塊進(jìn)行的，有4種預(yù)測模式。除了DC預(yù)測外，其他每種預(yù)測模式對應(yīng)不同方向上的預(yù)測。

1)預(yù)測時所用塊的大小可變

假設(shè)基于塊的運(yùn)動模型塊內(nèi)所有象素都做了相同的平移，在運(yùn)動比較劇烈時或者在運(yùn)動物體的邊緣處，這一假設(shè)會與實(shí)際出入較大，導(dǎo)致較大的預(yù)測誤差，這時減小塊的大小可以使假設(shè)在小的塊中依然成立。同時，小的塊所造成的塊效應(yīng)相對也小，從而提高預(yù)測的效果。

一 共采用了7種方式對一個宏塊進(jìn)行分割，每種方式下塊的大小和形狀都不相同，這就使編碼器可以根據(jù)圖像的內(nèi)容選擇最好的預(yù)測模式以提高預(yù)測效果。與僅使用16×16塊進(jìn)行預(yù)測相比，使用不同大小和形狀的塊可以使碼率降低15%以上。

(2)更精細(xì)的預(yù)測精度

在中，亮度分量的運(yùn)動矢量使用1/4象素精度。色度分量的運(yùn)動矢量由亮度運(yùn)動矢量導(dǎo)出，由于色度分量的分辨率是亮度分量的一半(對4∶2∶0)，所以其運(yùn)動矢量精度將為1/8。既一個單位的色度分量的運(yùn)動矢量所代表的位移僅為色度分量取樣點(diǎn)間距離的1/8。如此精細(xì)的預(yù)測精度，比整數(shù)精度可使碼率降低20%以上。

(3)多參考幀

支持多參考幀預(yù)測，即可以有多于一個(最多5個)在當(dāng)前幀之前的解碼幀作為參考幀，產(chǎn)生對當(dāng)前幀的預(yù)測。這適用于視頻序列中含有周期性運(yùn)動的情況。這種技術(shù)，可以改善運(yùn)動估計的性能，提高解碼器的錯誤恢復(fù)能力;但它也增加了緩存的容量，加大了編解碼器的復(fù)雜性。與只使用一個參考幀相比，使用5個參考幀可以使碼率降低5～10%。

(4)去塊效應(yīng)濾波器

它的作用是消除經(jīng)反量化和反變換后重建圖像中由于預(yù)測誤差產(chǎn)生的塊效應(yīng)，即消除塊邊緣處的象素值跳變，從而改善圖像的主觀質(zhì)量，并減小預(yù)測誤差。中的去塊效應(yīng)濾波器還可以根據(jù)圖像內(nèi)容做出判斷，只對由于塊效應(yīng)產(chǎn)生的象素值跳變進(jìn)行平滑，而對圖像中物體邊緣處的象素值不連續(xù)給予保留，以免造成邊緣模糊。與以往的去塊效應(yīng)濾波器同的是，經(jīng)過濾波后的圖像將根據(jù)需要放在緩存中用于幀間預(yù)測，而不是僅僅在輸出重建圖像時用來改善主觀質(zhì)量。對于幀內(nèi)預(yù)測，使用的是未經(jīng)過濾波的重建圖像。

3、整數(shù)變換

對幀內(nèi)或幀間預(yù)測的殘差進(jìn)行DCT編碼。為了避免舍入誤差造成的編碼器和解碼器之間不匹配的問題，對DCT的定義做了修改，使得變換僅用整數(shù)加減法和移位操作即可實(shí)現(xiàn)，這樣在不考慮量化影響的情況下，解碼端的輸出可以準(zhǔn)確地恢復(fù)編碼端的輸入。當(dāng)然，這樣做的代價是壓縮性能略微下降。此外，該變換是針對4×4塊進(jìn)行的，這也有助于減小塊效應(yīng)。

為了進(jìn)一步利用圖像的空間相關(guān)性，在對色度分量的預(yù)測殘差和16×16幀內(nèi)預(yù)測的預(yù)測殘差進(jìn)行上述整數(shù)DCT之后，標(biāo)準(zhǔn)還將每個4×4變換系數(shù)塊中的DC系數(shù)組成2×2或4×4大小的塊，進(jìn)一步做哈達(dá)瑪(Hadamard)變換。

4、熵編碼

對于Slice層以上的數(shù)據(jù)，采用Exp-Golomb碼，這是一種沒有自適應(yīng)能力的VLC。而對于Slice層(含)以下的數(shù)據(jù)，如果是殘差，有兩種熵編碼方式：基于上下文的自適應(yīng)變長碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC);如果不是殘差，采用Exp-Golomb碼或CABAC編碼，視編碼器的設(shè)置而定。

(1)CAVLC

VLC的基本思想就是對出現(xiàn)頻率高的符號使用較短的碼字，而對出現(xiàn)頻率低的符號采用較長的碼字。這樣可以使得平均碼長最小。

在CAVLC中，采用若干VLC碼表，不同的碼表對應(yīng)不同的概率模型。編碼器能夠根據(jù)上下文，如周圍塊的非零系數(shù)或系數(shù)的絕對值大小，在這些碼表中自動地選擇，盡可能地與當(dāng)前數(shù)據(jù)的概率模型匹配，從而實(shí)現(xiàn)上下文自適應(yīng)的功能。

(2)CABAC

算術(shù)編碼是一種高效的熵編碼方案，其每個符號所對應(yīng)的碼長被認(rèn)為是分?jǐn)?shù)。由于對每一個符號的編碼都與以前編碼的結(jié)果有關(guān)， 所以它考慮的是信源符號序列整體的概率特性，而不是單個符號的概率特性，從而能夠更大程度地逼近信源的極限熵，降低碼率。

中的CABAC實(shí)現(xiàn)了繞開算術(shù)編碼中無限精度小數(shù)的表示問題和對信源符號概率進(jìn)行估計的問題。在CABAC中，每編碼一個二進(jìn)制符號，編碼器就會自動調(diào)整對信源概率模型(用一個“狀態(tài)”來表示)的估計，隨后的二進(jìn)制符號就在這個新的概率模型基礎(chǔ)上進(jìn)行編碼。這樣的編碼器不需要信源統(tǒng)計特性的先驗(yàn)知識，而是在編碼過程中自適應(yīng)地估計。這使得CABAC有更大的靈活性，可以獲得更好的編碼性能—碼率降低大約10%。

5、SP Slice

SP Slice的主要目的是用于不同碼流的切換，也可用于碼流的隨機(jī)訪問、快進(jìn)/快退和錯誤恢復(fù)。這里指的不同碼流，是指在不同比特率限制下對同一信源進(jìn)行編碼所產(chǎn)生的碼流。設(shè)切換前傳輸碼流中最后一幀為Al，切換后的目標(biāo)碼流第一幀為B2(假設(shè)是P幀)，由于B2的參考幀不存在，直接切換顯然會導(dǎo)致嚴(yán)重失真，而且這種失真會向后傳遞。簡單的解決方法就是傳輸幀內(nèi)編碼的B2，但是一般I幀的數(shù)據(jù)量很大，這種方法會造成傳輸碼率陡然增大。根據(jù)前面的假設(shè)，由于是對同一信源進(jìn)行編碼，盡管比特率不同，但切換前后的兩幀必然有相當(dāng)大的相關(guān)性，所以編碼器可以將Al作為B2的參考幀，對B2進(jìn)行幀間預(yù)測，預(yù)測誤差就是SP Slice，然后通過傳遞SP Slice完成碼流的切換。與常規(guī)P幀不同的是，生成SP Slice所進(jìn)行的預(yù)測是在Al和B2的變換域中進(jìn)行的。SP Slice要求切換后B2的圖像和直接傳送目標(biāo)碼流時一樣。當(dāng)然，如果切換的目標(biāo)是毫不相關(guān)的另一碼流，SP Slice就不適用了。

6、靈活的宏塊排序

靈活的宏塊排序(FMO)，是指將一幅圖像中的宏塊分成幾個組，分別獨(dú)立編碼，某一個組中的宏塊不一定是在常規(guī)掃描順序下前后連續(xù)，而可能是隨機(jī)地分散在圖像中各個不同的位置。這樣，在傳輸時，如果發(fā)生錯誤，某個組中的某些宏塊不能正確解碼時，解碼器仍然可以根據(jù)圖像的空間相關(guān)性，依靠其周圍正確譯碼的象素，對其進(jìn)行恢復(fù)。

這些特點(diǎn)使得它的應(yīng)用場合相當(dāng)廣泛，包括可視電話(固定或移動)、實(shí)時視頻會議系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及因特網(wǎng)視頻傳輸、多媒體信息存儲等。

三、小結(jié)

最終，DVB-H標(biāo)準(zhǔn)主要解決了基于DVB數(shù)據(jù)廣播和地面電視標(biāo)準(zhǔn)融合后的兩個問題：它采用的基于時分復(fù)用的策略，實(shí)現(xiàn)了節(jié)省功耗和業(yè)務(wù)的無縫交互;使用MPE-FEC技術(shù)，可提供魯棒性更強(qiáng)的信號，使得在室內(nèi)低速率移動和室外高速率移動的手持終端(特別是手機(jī))能進(jìn)行正常的業(yè)務(wù)訪問。

以其高效的編碼性能可以適用于多種網(wǎng)絡(luò)，同時也可滿足多種應(yīng)用的需求。可以應(yīng)用在基于電纜、衛(wèi)星、 調(diào)制解調(diào)器、 DST 等信道的多種領(lǐng)域;也可應(yīng)用于視頻數(shù)據(jù)在光學(xué)或磁性設(shè)備上的存儲和基于 ISDN 、以太網(wǎng)、 DSL 無線及移動網(wǎng)絡(luò)的公話服務(wù)、視頻流服務(wù)、彩信服務(wù)等方面。

未來的移動視頻接收中解決了編碼問題，DVB-H標(biāo)準(zhǔn)解決了視頻流在傳輸中存在的問題，使得從收聽廣播節(jié)目、觀看影像檔案到在手機(jī)上觀看電視直播，成為一個再自然不過的發(fā)展過程。這種體驗(yàn)對于消費(fèi)者所帶來的沖擊，絕對會令人難以想象。隨著電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合趨勢，已經(jīng)注定這些各具優(yōu)勢的技術(shù)在交叉和互補(bǔ)的運(yùn)用過程中會誕生出多種多樣的新媒體，而手機(jī)將成為多種傳播媒體的載體，將成為一種新興媒體——多媒體的綜合服務(wù)終端。這必將給人們帶來更快、更多的信息獲取方式。