為了實現行動收視之未來趨勢，由歐洲數位視訊廣播技術發展組織（Digital Video Broadcasting Project，DVB）所提出之手持式數位視訊廣播（DVB-Handheld，DVB-H）技術規格，已於2004年中邁入驗證與標準化程序。以地面數位視訊廣播（DVB-Terrestrial; DVB-T）傳輸技術標準為基礎，DVB-H技術增加可以滿足手持式裝置所需之功能，未來可藉由行動通訊網路與DVB-H廣播網路之整合提供使用者更多樣化的內容與互動式服務。

DVB-H的定位及重要性

近年來，由歐洲數位視訊廣播技術發展組織（DVB Project）所發展的地面數位視訊廣播（DVB-T）傳輸技術標準已在固定與行動接收應用中被廣泛地採用，包括台灣也採用DVB- T標準，國內五家無線電視廣播業者系統並於今年七月配合奧運全面開播，提供14台的數位電視（Digital Television，DTV）節目。另一方面，行動電話的功能日益多樣化並朝向廣義的個人行動（手持式）裝置演變，諸如接收DTV節目等多媒體服務，預期將是未來行動裝置的主要功能之一，故個人手持式接收裝置應用之數位廣播技術亦成為下一代DTV研究的熱門議題，其中低功率消耗與高移動接收性能需求乃是兩項待克服的問題。

由於預見未來行動通訊網路與數位廣播網路走向整合之路上所挾帶的商機，DVB Project自2002年9月起便以DVB-T為基礎開始發展適用於手持式裝置的數位廣播標準（DVB-H），旨在兼顧降低接收機功率消耗與改善移動接收性能的解決方案。2004年2月DVB Project正式宣布DVB-H之規格制定工作已完成並準備進入驗證與標準化程序，同時於歐洲數個地區進行此技術實驗性試播之研究計畫。藉由搭配時間切片（time-slicing）與多重協定封裝 － 前向糾錯（Multi-Protocol Encapsulation-Forward Error Correction; MPE-FEC）兩項關鍵技術，傳送基於網際網路協定（Internet Protocol-based，IP-based）之數位內容，讓DVB-H規格滿足應用於手持式裝置所需之低功耗、高移動性、共通平台與網路切換服務不中斷等要求。

DVB-H標準之技術架構與特色

DVB-H發射端的系統架構如(圖一)所示之概念圖，該系統基於 DVB-T 之實體層（physical layer）新增4K mode，於資料鏈結層（datalink layer）新增time-slicing與MPE-FEC兩項技術，分別有助於節省功耗與提升移動接收性能，且規範其網路層（network layer）資料必須為IP封包，並增修傳輸參數信號（Transmission Parameter Signaling，TPS）規範以攜帶DVB-H服務模式下的相關參數。

非常有趣的是DVB Project對於DVB-H的標準化程序中，為了避免與原有的DVB-T標準形成自家相殘的局面，所採取的策略如(圖二)所示，DVB Project 將DVB-H定位成一輔助角色，以cookbook形式向ETSI提出DVB-H核心規格，該核心規格中所需的各項新技術元件則以新增主文或附件方式併入既有的標準文件中進行改版。

在DVB-H規格標準化的同時，除了歐洲地區進行區域性試播之研究計畫，例如於赫爾辛基（Helsinki）進行的FinPilot（Finnish Mobile TV）與柏林（Berlin）進行的bmco（Broadcast Mobile Convergence）計畫等，歐盟也密切規劃較大規模的國際合作計畫，例如INSTINCT（IP-based Networks, Services and Terminals for Converging Systems）與WINGTV（Wireless, Integrated, Nomadic, GPRS-UMTS與 TV）等，企圖藉由完整的實驗室驗證、實地場測與試播達到系統性能驗證與商業模式的確認等目標。

原DVB-H工作小組也於2004年第三季正式邁入DVB-H官方之性能驗證階段（validation phase），重點在確認DVB-H之性能（尤指功耗與移動接收之表現）及其向下相容性（backwards compatibility）。在後續時程規劃方面，DVB-H VTF（Validation Task Force）預計2004年10月中之前完成測試平台（test bed）建立並確定量測方法，同年11月底與12月底分別完成實驗室與實地量測之報告。在最近的一次DVB-H會議中DVB-H VTF已決議於柏林進行實驗室與實地量測。

接下來我們將對DVB-H中的重要技術做簡介。

1. Time-slicing

類比電視系統中，可利用6MHz頻寬之頻道播放一個電視節目，而在數位電視系統中則可使用一個頻道播放數個電視節目，DVB-T系統是以位元傳輸率（bit rate）的維度切割系統容量給頻道內的各個節目使用，如(圖三)所示，不同節目內容依其所需之位元率使用系統的容量，必須注意的是每一個節目內容播放皆佔據所有時段。2004年最新一代的DVB-T接收機之前端電路（front-end）所需之功率消耗平均約為1W（800 mW ~ 1.2 W），(圖三)所示則是Nokia對於DVB-T 在單一天線接收下功耗之預估曲線，可見單靠半導體製程技術的進步仍難以應用DVB-T接收機於手持式裝置上。

為了降低接收機的功率消耗，DVB-H中改善了資料流的安排方式，如(圖四)所示在時域分割成不同的time-slot（或稱作burst duration），接收機只有在需要的time-slot開啟接收訊號。由於在每一個time-slot上使用較高的系統容量傳送資訊，因此每一time-slot的時段很短，接收機大部分時間處於sleep或off狀態，使得耗電量降低。此技術是由Nokia、Teracom、Philips與Panasonic等公司所主導提出，並宣稱理論上可平均節省90%功率消耗（實際之省電效率則視系統容量、服務所需之位元率以及硬體效能而定），在DVB-H核心規格中明言此項技術是必要之技術。

2. MPE-FEC

由於DVB-T當初的設計主要是針對固定與可攜式接收應用，因此並沒有特別將time-interleaving機制列入系統設計考量，這使得DVB-T接收機對時變衰減通道（time-variant fading channel）與脈衝雜訊（impulsive noise）效應的容忍力較差。為了提升接收性能，DVB-H系統在資料鏈結層上增加一道前向糾錯編碼保護機制，對欲傳送的IP資料以里德 － 所羅門編碼器（Reed-Solomon encoder，RS encoder）編碼，並配合time-interleaving將編碼後的資料於時域上錯開送出。如(圖五)之概念圖所示。MPE-FEC之技術是將IP資料依序寫入記憶裝置中，其中每一格的單位為位元組，其編碼方式為對每一「列」個別執行RS（255,191,64）編碼，再以「行」為順序依次輸出資料位元組且封裝成MPE section，而RS位元組則被封裝成FEC section，讓原本彼此形成字元（codeword）的各個位元組在時間軸上被分散傳輸著，達到time-interleaving的效果。此技術是由Teracom與Nokia主導提出，並宣稱可以達到與雙天線接收機等效之性能。因此，相較於DVB-T，MPE-FEC技術提昇了DVB-H對時變衰減通道（time-variant fading channel）與脈衝雜訊（impulsive noise）效應的容忍力。

DVB-T中規範了2K mode及8K mode兩種傳輸模式，其中8K mode處理多重路徑反射效應的能力較強，因此可提供較廣的電波覆蓋範圍，大大降低數位電視網路的建構成本，但其行動接收性能卻較差；2K mode的特性則恰好與8K mode相反。在DVB-H中新增的4K mode提供了兼顧2K mode之高移動性與8K mode之較廣網路覆蓋範圍的折衷選擇。

另外，新增的in-depth interleaver則善用8K mode interleaver的記憶體，將2K/4K mode symbol interleaver的深度提高成四倍/二倍，如(圖六)所示，如此可提供2K/4K mode更強的符號交錯能力，並且提升2K/4K mode對於脈衝雜訊的容忍力。

4K mode與in-depth interleaver技術是由Sony與Nokia所主導提出，由於此技術影響實體層規範，其缺點為與現存DVB-T系統不相容。由於現存DVB-T接收機將無法正確地接收使用4K mode與in-depth interleaver的信號，意謂著4K mode與in-depth interleaver僅能使用在專為DVB-H規劃的系統中。

DVB-H網路架構與軟式交遞

在網路架構方面，COFDM系統特有的單頻網（Single Frequency Network; SFN）架構依然適用於DVB-H網路，以「全區域廣播」為前提，單頻網架構具有最高的頻譜使用效益。然而，為滿足未來個人化多媒體服務之需求，廣播也有可能朝向「個人化、區域化」發展，則真正成熟的DVB網路系統最終仍會由多個單頻網組成多頻網（Multiple Frequency Network，MFN），如(圖七)所示，各個單頻網視環境因素選擇不同的傳輸參數，如此才能有效地使用頻寬資源在不同地理人文環境下提供區域性的廣播。

在多頻網架構下，系統必須提供軟式交遞（soft handover）的機制才能確保使用者在不同細胞間移動且不中斷服務，否則每當使用者跨越單頻網交界區域時就得被迫中斷服務。軟式交遞是指被服務者在移動跨越兩單頻網服務範圍時，必須能同時接收兩個單頻網之服務，直到完全離開原本的單頻網服務範圍才恢復為接收一個單頻網服務的狀態。

前面所提到的time-slicing除了能節省接收機功耗，更提供了一種軟式交遞機制。如(圖八)示，鄰近之單頻網都擁有自己的發射頻率（如圖中之F1、F2與F3所示），假設某一使用者原本使用頻率F1並處於SFN1之服務範圍，因移動而逐漸脫離SFN1之電波覆蓋區，接收機在脫離SFN1之電波覆蓋區的過程中將偵測到信號強度下降，由於time-slicing的資料流安排方式使對應相同服務的bursts之間都會有一段off-time，故當接收信號強度低於某一程度時，接收機可以啟動「監聽」功能利用原本閒置的off-time搜尋鄰近細胞SFN2與SFN3可用（指對應原本的服務）且強度適當之信號，如此可以在僅單一接收天線的情況下完成軟式交遞，需注意此情況下之服務不中斷是指「無封包遺失」。明顯地，此機制將影響接收機之功耗，所幸交遞的動作並不會經常發生，且每次利用off-time只需幾秒的時間，並無損time-slicing提供省電之美意。

DVB-H之應用領域與未來發展

DVB-H本身除了可用作狹義的手持式數位視訊傳輸標準提供「手機電視業務」，以(圖九)為例，在相同的頻寬下，利用DVB-T技術可以允許使用者在大螢幕上欣賞數個高畫質數位節目；若利用DVB-H技術透過IP datacast的方式來播放節目，則可以允許使用者利用較小的螢幕欣賞數十個節目。

此外，在DVB Project所規劃名為「IP-datacast（IPDC）」的未來廣義數據廣播（data broadcasting）系統中，DVB-H也將被用作底層之單向傳輸技術標準以提供「行動多媒體業務」，如(圖十)所示，IPDC 是一整合異質網路的系統平台，目的是將所有資料以IP封裝（具備完整的描述定義、互通性與一致性），再藉由共通之網際網路平台整合數位廣播網路與行動通訊網路，以達到具備區域性與互動性之個人化或群體化數據資料之傳遞服務，並實現使用者只要擁有單一行動裝置即能享受「個人化數位內容－隨時、隨地」之終極願景。為了推廣DVB-H和行動通訊的結合，NOKIA也正在發展最新的智慧型行動電話，將於2005年第一季推出的NOKIA 7710，如(圖十一)所示，利用插卡的方式可以附加DVB-H使原本的行動電話升級成為可接收DVB-H節目之手持式多媒體裝置。

IPDC系統所能提供的多樣化商業服務，例如：即時新聞與股市、交通與旅遊資訊、多媒體傳輸、互動式網頁與主題式內容蒐尋、院線電影資訊與預告片、即時賽事之電子簽賭、電子投票、電子商務、互動式廣告等，若經由適當組合視訊、網路與電子商務等功能將提供更多體貼使用者的服務。由於行動通訊與廣播網路個有所長，可以預期的是，行動通訊網路業者與無線數位廣播業者之間微妙的競合關係將是影響IPDC未來發展的一項關鍵因素。

結語

因應「行動多媒體」的潮流，具有豐富內容的數位電視也從家庭應用走向個人隨身裝置。以目前的廣播數位化進展看來，離「數位內容 － 隨時、隨地」之願景尚有一段距離，而DVB-H邁出了第一步，它提供手持裝置接收數位廣播信號的規範，接下來仍有其它技術問題等待克服。本文回顧了DVB-H之發展緣由，並探討了DVB-H之相關技術，更進一步以數位廣播搭配行動通訊網路之互動式服務應用說明了未來技術發展方向。文末以(圖十二)呼應本篇的內容，希望能為對數位廣播發展有興趣的人帶來一些幫助。

＜陳慶永博士及高誌陽博士為工研院電通所視訊與光通訊技術組傳輸技術部工程師＞

延 伸 閱 讀

DVB-H規格為了使電池驅動的攜帶型終端也能接收數字廣播電視信號，採取了將信號接收電路分時開關的方法等實現了低耗電。DVB已陸續在芬蘭、德國、西班牙、美國等地進行了傳輸試驗。相關介紹請見「ETSI正式啟動DVB-H標準制定工作 」一文。 由於電視、手機與電腦等不同的設備採用了不同的影音格式，如何互通就成了市場發展的關鍵。例如數位電視採用MPEG-2，手機採用MPEG-4/H.263，電腦方面則由微軟與Real Player主導市場，未來則還有新興的應用，如行動TV用DVB-H等規格，有些智慧型手持設備則會用WiFi標準。你可在「無線多媒體的發展瓶頸與衝擊」一文中得到進一步的介紹。 DVB-H標準將使手機等便於攜帶的行動裝置可以接收針對家用電視機發送的地面數位電視廣播（DVB-T）信號。以芬蘭諾基亞等手機廠商為主導，自2002年夏季在歐洲開始標準化活動。 在「歐洲手機地面數位電視廣播方式大致確定」一文為你做了相關的評析。

相關組織網站	歐洲數位視訊廣播技術發展組織 數位視訊工業官方網站 歐洲電信標準組織官方網站