12、中国移动多媒体广播(CMMB)概论

1中国移动多媒体广播（CMMB）概论0、概述2006年10月，国家广播电视总局正式颁布了中国移动多媒体广播（CMMB）。标准：《移动多媒体广播第1部分：广播信道帧结构、信道编码和调制》奥运前不久，CMMB通过UHF地面覆盖，在全国37个城市（奥运城市、省会、直辖市、计划单列市）试验播出。CMMB在奥运会期间提供中央电视台的1、3、5、9、新闻、少儿六套电视节目，中央人民广播电台和中国国际广播电台的广播节目各一套，另外37个试点城市中，还增加了本地的广播和电视节目各一套。目前，国内已经有175个地级以上城市开始了CMMB广播；计划到2009年底全国333个地级市的网络建设全部建成；到2009年底，估计CMMB用户达到1000万，到2010年底达到5000万。目前有200多种款接收终端。CMMB的整套技术标准基本配齐并发布。1、什么是CMMB？CMMB：是英文ChinaMobileMultimediaBroadcasting的缩略语，意为中国移动多媒体广播。通过无线广播电视覆盖网主要面向各种便携式终端设备提供数字音视频和信息服务。是现有广播网络的延伸和补充，是广电网络的组成部分。2、CMMB的主要特点（1）可提供数字广播电视节目、综合信息和紧急广播服务，实现卫星传输与地面网络相结合的无缝协同覆盖，支持公共服务。（2）支持手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑以及在汽车、火车、轮船、飞机上的小型接收终端，接收视频、音频、数据等多媒体业务。（3）采用具有自主知识产权的移动多媒体广播电视技术，系统可运营、可维护、可管理，具备广播式、双向式服务功能，可根据运营要求逐步扩展。（4）支持中央和地方相结合的运营体系，具备加密授权控制管理体系，支持统一标准和统一运营，支持用户全国漫游。（5）系统安全可靠,具有安全防范能力，具有良好的可扩展性，能够适应移动多媒体广播电视技术和业务的发展要求。CMMB已经做到了在时速250公里/小时的条件下，稳定接收广播电视信号。CMMB提供了电子业务指南功能，可以支持观看节目的同时，浏览节目播出时间表、比赛信息、演职员介绍、节目简介等信息。现在的CMMB终端至少可以支持连续接收3个小时的广播电视节目。目前，已有能连续收看6小时电视节目的CMMB终端面市。符合要求的CMMB终端，非加扰业务换台时间小于4秒，加扰业务换台时间小于7秒。目前，已有换台时间只有1秒的CMMB终端面市。3、CMMB的建设目标建立“天地一体、星网结合、统一标准、全国漫游”的全国移动多媒体系统，为移动终端用户提供全方位的视频、音频和综合信息服务，满足大众多方面、多层次、多样化的需求。2CMMB采用“天地一体”的技术体系，即：利用大功率S波段卫星覆盖全国100%国土、利用地面覆盖网络进行城市人口密集区域有效覆盖、利用双向回传通道实现交互，形成单向广播和双向互动相结合、中央和地方相结合的无缝覆盖的系统。在CMMB的系统构成中，CMMB信号主要由S波段卫星覆盖网络和U波段地面覆盖网络实现信号覆盖。S波段卫星网络广播信道用于直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分发信道用于地面增补转发接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增补网络转发器转为S波段发送到CMMB终端。为实现城市人口密集区域移动多媒体广播电视信号的有效覆盖，采用U波段地面无线发射构建城市U波段地面覆盖网络。在CMMB卫星传输覆盖中，广播信道直接提供全国大范围的S波段CMMB信号覆盖，分发信道提供S波段地面增补覆盖网的CMMB信号，实现卫星阴影区S波段CMMB信号的增补转发。3地面覆盖示意图4、CMMB系统的主要技术特征（1）信号处理系统信号处理系统物理层的输入信号为上层数据流，输出信号为射频信号。从信号处理的角度看，物理层逻辑信道的功能方块图如图3所示。RS编码和字节交织LDPC编码星座映射比特交织上层数据流2扰码成帧基带到射频的变换OFDM频域符号形成OFDM调制射频发射RS编码和字节交织LDPC编码星座映射比特交织上层数据流1离散导频连续导频传输指示信息RS编码和字节交织LDPC编码星座映射比特交织上层数据流N图3物理层逻辑信道信号处理流程（2）OFDM信号的产生加扰后的分配到有效子载波上的数据符号),(iYn通过IFFT形成用下式表达的多载波信号。发射站发射站发射站发射站发射站节目传输分配中心4eYNSTNitCPvtfijinvn)(210)(1)(，TSt0，)1(0Nvi，520n式中:()nSt——每个时隙中第n个OFDM符号；Nv——有效子载波数，在物理层8MHz或2MHz带宽下，分别取3076或628。),(iYn——每个时隙中第n个0FDM符号的IFFT的输入信号；f——OFDM符号的子载波间隔，在物理层8MHz或2MHz带宽下，取值均为2.44140625kHz；CPT——OFDM符号循环前缀长度，取值为51.2s；ST——OFDM符号长度，取值为460.8s。载波结构示意图见图4和图5。在Bf=8MHz时，IFFT取4096点，将虚拟载波的幅度设置为0，仅保留3076个有效载波；在Bf=2MHz时，IFFT取1024点，将虚拟载波的幅度设置为0，仅保留628个有效载波。图4载波结构示意图（Bf=8MHz）图5载波结构示意图（Bf=2MHz）（3）射频信号及其频谱①射频信号成帧的基带信号经过正交调制上变频后产生射频信号：()Reexp(2)()()cStjftFrametFt..................式中:()St为射频信号；cf为载波频率；()Framet为成帧后的基带信号；()Ft为发射滤波器冲激响应。②频谱特性调制后信号由相互正交的子载波构成，每个子载波的功率谱为：2sin()()()kUkkUffTPfffT............................式中:kf为第k个子载波的中心频率。5将所有子载波功率谱叠加后，可以得到调制信号的理论功率谱，见图6和图-7。图6信号理论功率谱（Bf=8MHz）图7信号理论功率谱（Bf=2MHz）③频谱模板为了减小射频信号的带外功率，可以采用滤波器对射频信号进行滤波。8fBMHz和2fBMHz情况下一种可能的滤波器实现方案下的信号频谱模板分别见图8和图9，图中各点相对功率值见表1和表2。-12-10-8-6-4-200-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100024681012dB0-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100dB图8调制信号频谱模板（Bf=8MHz）-3-2.5-2-1.5-1-0.500-10-20-30-40-50-60-70-80-90-10000.511.522.53dB0-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100dB-110-110图9调制信号频谱模板（Bf=2MHz）6表1带内功率定义为0dB时频谱模板中各点相对功率值（Bf=8MHz）相对频率(MHz)相对功率等级(dB)-12-90-8-84-4.2-72-3.8-373.8-374.2-728-8412-90表2带内功率定义为0dB时频谱模板中各点相对功率值（Bf=2MHz）相对频率(MHz)相对功率等级(dB)-3-108-2-100-1.2-85-0.8-400.8-401.2-852-1003-1085、CMMB系统参数和指标CMMB主要系统参数和指标是移动多媒体广播电视系统建立过程中的基本要求。CMMB的主要系统参数和指标为：（1）音视频编码表3音视频编码主要参数和指标业务名称主要参数/指标电视广播业务视频压缩标准：AVS，H.264音频压缩标准：MPEG-4AAC帧频：25帧/秒图像分辨率：QVGA（320x240）QCIF(176x144)采样格式：4：2：0声音广播业务音频压缩标准：DRA音频声道：单声道、立体声采样频率48kHz、44.1kHz、32kHz7（2）信道传输表4信道传输主要系统参数和指标名称主要参数/指标带宽卫星：3x8MHz地面：8MHz调制方式OFDM映射方式卫星：BPSK、QPSK地面：BPSK、QPSK、16QAM编码方式外编码：RS内编码：LDPC循环前缀51.2μs系统净荷2.046mb/s-16.243mb/s（3）S波段卫星表5S波段卫星主要系统参数与技术指标名称主要参数与技术指标卫星功率≧17kW广播信道上行频率：13.75-14.00GHz下行频率：2.633-2.660GHz卫星EIRP：东部地区EIRP≧67dBW西部地区EIRP≧64dBW分发信道上行频率：13.75-14.00GHz下行频率：12.20-12..25GHz卫星EIRP：东部地区EIRP≧54dBW西部地区EIRP≧50dBW（4）地面覆盖网络表6地面覆盖网络主要系统参数与技术指标名称主要参数与技术指标频率S波段：2.633-2.660GHzUHF波段：470-798MHz基本覆盖便携接收：覆盖区内地点概率70%以上移动接收：覆盖区内地点概率90%以上良好覆盖便携接收：覆盖区内地点概率95%以上移动接收：覆盖区内地点概率99%以上SFN发射台距离≦15.36kmCMMB系统使用2635MHz-2660MHz共25MHz宽的频谱，可以放置3个带宽为8MHz的信道。86、S波段地面增补网与S波段卫星系统同步：地面增补网与卫星系统同步的关键是确保S波段卫星信号到达接收终端的时间与S波段地面增补设备转发信号到达接收终端的时间一致。要实现地面增补网与卫星系统同步，关键是确定地面增补转发器转发信号的发送时刻。在地面增补转发器转发信号发送时刻关系图中，一定区域内广播信道与分发信道卫星传输链路时间相同；考虑到地面信号在其覆盖范围内到达接收终端的时间可以忽略不计，因此广播信道发送延时与地面增补处理延时时间相同时，即可保证地面增补网转发信号的发送时刻与广播信道信号到达地面的时刻一致。地面增补转发器转发信号的发送时刻为：T=t1+()0,0tt其中：T：地面增补网转发发送时刻/广播信道接收时刻；t1：广播信道发送时刻；t0：分发信道发送时刻；t,0：分发信道接收时刻。在具体实现中：（1）分发信道发送时刻必须早于广播信道发送时刻，分发信道发送时刻提前广播信道发送时刻不大于250ms；（2）分发信道将广播信道发送时刻、分发信道发送时刻、地面增补网转发发送时刻等系统同步信息填充至分发信道数据流中发射到地面增补网络；（3）地面增补转发器接收并提取同步信息，控制地面增补信号发送。7、U波段地面覆盖网络CMMB的U波段地面覆盖网络采用单发射台站覆盖或单频网覆盖两种覆盖方式实现中9央节目和地方节目的集成播出。（1）单发射台站对于城区面积较小、楼宇密度较低、地势较平坦的地区，单个发射台站可完成基本覆盖要求的，采用单个发射台站以及同频转发器补充覆盖的建设方式。在单发射台站覆盖方式中，主发射塔发射U波段CMMB信号完成覆盖地区的基本覆盖，各个同频转发器接收到主发射塔的信号放大后以同样的频率发射，完成主发射台阴影区的补充覆盖。（2）单频网对于城区面积较大、单发射台站覆盖方式无法满足基本覆盖要求的地区，采用单频网（SFN）覆盖方式，即基于若干发射台站建成本地区单频网实现基本覆盖，覆盖阴影地区由同频转发器补充覆盖解决。在单频网覆盖方式中，节目传输分配中心通过光缆、微波等传输链路将CMMB信号传输分配到各个发射站，各发射站的发射机采用同一频率在同一时刻发射同一节目，完成单频网的基本覆盖。（3）单频网同步CMMB单频网络采用GPS接收机、复用器以及调制器实现系统同步。在同步实现过程中，调制器根据复用器提供的广播信道帧的起始发送时间、单频网的最大延时以及GPS接收机为调制器提供的当前时间确定时间同步关系。当满足以下关系时，进行同步调制发射。DTTmgmax其中：Tg：GPS接收机为调制器提供的当前时间；Tm：复用器提供的广播信道帧的起始发送时间；Dmax：复用器提供