自從進入網路數位化時代，傳播媒介的匯流情況從未停過，如今最受矚目、即將發生的殺手級應用—行動電視(Mobile TV)服務，正是行動網路與電視廣播網路的結合...
自從進入網路數位化時代，傳播媒介的匯流情況從未停過，如今最受矚目、即將發生的殺手級應用—行動電視(Mobile TV)服務，正是行動網路與電視廣播網路的結合。目前行動電視的標準不少，包括DVB-H、T-DMB(韓)、ISDB-T(日)、MediaFLO(美)，但全球接受度最高的當屬DVB-H。
就行動電視服務的架構而言，即在於整合既有的地面數位視訊廣播(DVB-Terrestrial, DVB-T)與3GPP蜂巢式系統兩大網路，前者負責播放節目內容，後者負責認證及各種互動性加值服務。DVB-H(H意指handheld)是基於DVB-T系統研發適合手持接收裝置應用之數位廣播技術，其研究重點乃在解決行動接收與接收器耗電兩個問題，且限制解決方案必須盡可能與DVB-T相容。(DVB-H在整個服務架構中扮演的角色請參考圖1)
挑戰行動電視終端設計
就行動電視終端的設計來說，其最重要的核心關鍵當屬於前端(Front-end, FE)模組與既有應用處理平台的整合。在前端模組中，包括對射頻(Radio Frequency, RF)訊號的接收處理以及轉化為數位訊號後的基頻處理，其中的主要元件為天線(Antenna)、射頻調諧器(Tuner)和解調器(Demodulator)。除了FE，還得搭配多媒體應用處理平台及相關應用軟體，才能讓行動電視的服務淋漓盡致地展現。以下分別探討其設計要領：
天線小型化
在設計要點上，天線除了得採小型化天線的設計、尺寸須小於波長的十分之一，並與既有的蜂巢式系統天線做整體性設計考量外，還得解決因使用者手持等因素造成的干擾問題。目前小型化的天線技術包括偶極天線(Dipole Antenna)、單極天線(Monopole Antenna)、平板天線(Patch Antenna)、短路天線(PIFA Antenna)等；而透過改變天線結構/機構，增加/改變匹配電路、增加天線空間等方式，則可達到減少返回損失(Return Loss)、提升輻射效率、控制輻射場型的天線效能目標。
射頻調諧器主導FE射頻段
FE射頻段(Radio Frequency Part, RF Part)的主要元件為射頻調諧器(RF Tuner)，必須涵蓋較廣的超高頻(Ultra High Frequency, UHF)頻率範圍，並輸出正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)基頻訊號。射頻調諧器一般可分為Canned Tuner和Silicon Tuner，前者的體積龐大且功耗高，不適合整合在手機中；普遍用於DVB-T的Silicon Tuner體積雖大幅縮小，但功耗仍高。因此要能用於DVB-H中，射頻調諧器須進行特殊設計，例如採用直接轉換(Direct Conversion)的ZeroIF架構來降低元件數及功耗。
解調器提供FE基頻段資料處理能力
FE基頻段(Baseband Part)的主要元件為解調器(Demodulator)，須具有時間片段緩衝器(Time Slice Buffer)，且視需要提供MPE-FEC的支援處理能力。此元件也得支援網際網路通訊協定數據廣播(Internet Protocol Datacast, IPDC)的軟體處理能力，為行動電視服務提供電子服務指南(Electronic Service Guide, ESG)等加值性應用功能。由射頻段送來的資料經處理後，又再分流為IP資料包(Datagram)和傳輸資料流(Transfer Stream, TS)封包送到DVB-H終端設備，此時系統平台中的應用處理器及音、視訊解碼器(Decoder)會進一步運算處理，最後才將電視節目的影音內容傳送到螢幕上播放(圖2)。
多媒體應用處理平台驅動高畫素螢幕
徒有完善的DVB-H FE模組，卻沒有搭配高效能的多媒體應用處理平台及顯示周邊，並無法達成令人滿意的行動電視播放品質。今日的多媒體處理平台為降低主處理器的負荷，多半會採用分散式處理架構，也就是加入專屬的加速器。以Nomadik為例，即分別以音訊及視訊加速器處理圖像、錄影、播放節目和雙向影音通訊等功能，除展現極低的耗電性外，所提供處理動力和記憶體頻寬，足以驅動1024x1024畫素(pixels)的螢幕(圖3)。
要能播放行動電視節目，多媒體處理平台也得支援必要的視訊壓縮格式。就DVB-T而言，其選擇的格式為MPEG-2，但此格式的壓縮率仍太低，不堪做為行動電視播放之用。所以DVB-H的傳送須選擇MPEG-4或H.264/MPEG-4 AVC格式。目前DVB-H規格中並沒有規定視訊壓縮的編碼方式，廣播電視運營商可自行選擇採用MPEG-4或H.264。
在視訊解碼之後的影像呈現上，仍有不少後處理(Post-processing)工作，包括塊狀雜訊過濾(De-blocking Filter)、色階強化(Dithering)、透明混合處理(Alpha Blending)、子母畫面(Picture in Picture)等，透過視訊加速器能達到不同的加值效果。行動用戶對於音訊部分的要求愈來愈高，甚至希望透過行動終端欣賞HiFi等級的音訊品質，這對行動電視的收看而言，也有很大的加分效果，因此音訊處理的部分還必須能支援增強型aacPlus(Enhanced aacPlus, HE AAC v.2)和AMR WB+等高階音訊格式。
軟體不可或缺
行動終端能提供行動電視服務，除了靠硬體外，軟體也是關鍵。在軟體的部分包括DVB-H協定堆疊、中介軟體(Middleware)及應用軟體。DVB-H的下層協定在於處理數位廣播訊號，包括時間截分(Time Slicing)和MPE-FEC等機制；DVB-H應用層(即IPDC)的部分則在於讓行動電視的業務能更多元，也就是透過互動式的行動網路系統提供各種加值性商業服務。
簡單地說，IPDC是一項藉由IP和數位廣播將數位內容格式、軟體應用功能、程式介面和多媒體服務整合在一起的新服務。目前IPDC是由DVB-CBMS(Convergence of Broadcast Services)技術組研究和制定，其中的關鍵性應用技術為ESG與內容保護機制；在服務類型上，IPDC Forum也定義了4項主軸：娛樂服務(電視、遊戲等)、資訊服務(新聞、旅遊資訊等)、電子商務服務(廣告等)、專業服務(使用非廣播頻譜的特殊服務)。
中介軟體則是在行動電視接收機的應用程式、作業系統和硬體平台之間嵌入的一個中間層，定義一組較為完整、標準的應用程式介面。中介軟體的功能包含啟動DVB-H接受器，播放音視訊號和隨機產生XHTML格式數位內容，同時可以支援各國本土化(Localization)和經由空中下載(Over-the-Air, OTA)進行軟體更新。DVB-H行動終端是結合DVB和UMTS規格來建構系統，因此中介軟體須考量MHP1.1(Personal Java Profile)和MexE(Personal Java J2ME-CLDC)等規格。
目前IP Datacast中介軟體或ESG應用軟體大多由專業的第三方廠商來提供，他們的解決方案能支援市場上主要的嵌入式作業系統，例如Nucleus、Win CE、Pocket PC、Symbian、Embedded Linux、Palm和RTOS，而且能輕易進行建置和移植(Porting)到主要的應用平台上，因此能加速行動電視終端的建置速度。
群雄競逐行動電視市場
DVB-H正在全球各地如火如荼發展中，目前已有包括澳大利亞、芬蘭、法國、德國、義大利、西班牙、英國、美國、台灣等超過19個地區正在進行或已完成DVB-H電視試播，歐洲預計2006年底就會開始提供DVB-H商業服務；到了2007年底，歐洲、美國和亞洲將會完成DVB-H基礎設施的布建並準備全面播出。
在行動終端方面，諾基亞(Nokia)、三星(Samsung)等大廠已有推出數款標榜支援行動電視服務的手機，其中又以諾基亞將上市的N92相當受到注目，因為它既是手機，也是相機、收音機，而且能透過2.8吋的QVGA TFT LCD收看即時視訊節目。
繼照相模組成為手機的標準配備之後，數位電視的收看功能也將在有限的行動終端空間中占有一席之地。目前包括射頻調諧器、解調器和整合兩者的FE模組業者，以及天線、行動電視應用軟體、H.264編解碼方案和應用處理平台等業者，正積極進行合縱連橫的整合結盟動作，準備搶占這塊動輒上億用戶的大餅。今年，將是一個決勝的重要關鍵。
(作者為意法半導體亞太區通訊及行動多媒體事業部資深技術行銷工程師，聯絡方式：vincent.chiang@st.com)
(詳細圖表請見新通訊62期4月號)