中國移動多媒體廣播CMMB概論

1、中國移動多媒體廣播（CMMB）概論0、概述2006年10月，國家廣播電視總局正式頒布了中國移動多媒體廣播（CMMB）。標(biāo)準(zhǔn)：移動多媒體廣播第1部分：廣播信道幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制奧運(yùn)前不久，CMMB通過UHF地面覆蓋，在全國37個城市（奧運(yùn)城市、省會、直轄市、計(jì)劃單列市）試驗(yàn)播出。CMMB在奧運(yùn)會期間提供中央電視臺的1、3、5、9、新聞、少兒六套電視節(jié)目，中央人民廣播電臺和中國國際廣播電臺的廣播節(jié)目各一套，另外37個試點(diǎn)城市中，還增加了本地的廣播和電視節(jié)目各一套。目前，國內(nèi)已經(jīng)有175個地級以上城市開始了CMMB廣播；計(jì)劃到2009年底全國333個地級市的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)全部建成；到2009年底，估計(jì)

2、CMMB用戶達(dá)到1000萬，到2010年底達(dá)到5000萬。目前有200多種款接收終端。CMMB的整套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本配齊并發(fā)布。1、什么是CMMB？CMMB：是英文ChinaMobileMultimediaBroadcasting的縮略語，意為中國移動多媒體廣播。通過無線廣播電視覆蓋網(wǎng)主要面向各種便攜式終端設(shè)備提供數(shù)字音視頻和信息服務(wù)。是現(xiàn)有廣播網(wǎng)絡(luò)的延伸和補(bǔ)充，是廣電網(wǎng)絡(luò)的組成部分。2、CMMB的主要特點(diǎn)（1）可提供數(shù)字廣播電視節(jié)目、綜合信息和緊急廣播服務(wù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星傳輸與地面網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的無縫協(xié)同覆蓋，支持公共服務(wù)。（2）支持手機(jī)、PDA、MP3、MP4、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦以及在汽車、火車、輪船

3、、飛機(jī)上的小型接收終端，接收視頻、音頻、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)。（3）采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的移動多媒體廣播電視技術(shù)，系統(tǒng)可運(yùn)營、可維護(hù)、可管理，具備廣播式、雙向式服務(wù)功能，可根據(jù)運(yùn)營要求逐步擴(kuò)展。（4）支持中央和地方相結(jié)合的運(yùn)營體系，具備加密授權(quán)控制管理體系，支持統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一運(yùn)營，支持用戶全國漫游。（5）系統(tǒng)安全可靠,具有安全防范能力，具有良好的可擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)移動多媒體廣播電視技術(shù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展要求。CMMB已經(jīng)做到了在時速250公里/小時的條件下，穩(wěn)定接收廣播電視信號。CMMB提供了電子業(yè)務(wù)指南功能，可以支持觀看節(jié)目的同時，瀏覽節(jié)目播出時間表、比賽信息、演職員介紹、節(jié)目簡介等信息?，F(xiàn)在的CMM

4、B終端至少可以支持連續(xù)接收3個小時的廣播電視節(jié)目。目前，已有能連續(xù)收看6小時電視節(jié)目的CMMB終端面市。符合要求的CMMB終端，非加擾業(yè)務(wù)換臺時間小于4秒，加擾業(yè)務(wù)換臺時間小于7秒。目前，已有換臺時間只有1秒的CMMB終端面市。3、CMMB的建設(shè)目標(biāo)建立“天地一體、星網(wǎng)結(jié)合、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、全國漫游”的全國移動多媒體系統(tǒng)，為移動終端用戶提供全方位的視頻、音頻和綜合信息服務(wù)，滿足大眾多方面、多層次、多樣化的需求。CMMB采用“天地一體”的技術(shù)體系，即：利用大功率S波段衛(wèi)星覆蓋全國100%國土、利用地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行城市人口密集區(qū)域有效覆蓋、利用雙向回傳通道實(shí)現(xiàn)交互，形成單向廣播和雙向互動相結(jié)合、中央和地

5、方相結(jié)合的無縫覆蓋的系統(tǒng)。在CMMB的系統(tǒng)構(gòu)成中，CMMB信號主要由S波段衛(wèi)星覆蓋網(wǎng)絡(luò)和U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號覆蓋。S波段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)廣播信道用于直接接收，Ku波段上行，S波段下行；分發(fā)信道用于地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)接收，Ku波段上行，Ku波段下行，由地面增補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)為S波段發(fā)送到CMMB終端。為實(shí)現(xiàn)城市人口密集區(qū)域移動多媒體廣播電視信號的有效覆蓋，采用U波段地面無線發(fā)射構(gòu)建城市U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)。在CMMB衛(wèi)星傳輸覆蓋中，廣播信道直接提供全國大范圍的S波段CMMB信號覆蓋，分發(fā)信道提供S波段地面增補(bǔ)覆蓋網(wǎng)的CMMB信號，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星陰影區(qū)S波段CMMB信號的增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。地面覆蓋示意圖4、CMMB系統(tǒng)的主

6、要技術(shù)特征（1）信號處理系統(tǒng)信號處理系統(tǒng)物理層的輸入信號為上層數(shù)據(jù)流，輸出信號為射頻信號。從信號處理的角度看，物理層邏輯信道的功能方塊圖如圖3所示。圖3 物理層邏輯信道信號處理流程（2）OFDM信號的產(chǎn)生加擾后的分配到有效子載波上的數(shù)據(jù)符號通過IFFT形成用下式表達(dá)的多載波信號。，式中:每個時隙中第n個OFDM符號；有效子載波數(shù)，在物理層8MHz或2MHz帶寬下，分別取3076或628。每個時隙中第n個0FDM符號的IFFT的輸入信號；OFDM符號的子載波間隔，在物理層8MHz或2MHz帶寬下，取值均為2.44140625kHz；OFDM符號長度，取值為。載波結(jié)構(gòu)示意圖見圖4和圖5。在Bf=8

7、MHz時，IFFT取4096點(diǎn)，將虛擬載波的幅度設(shè)置為0，僅保留3076個有效載波；在Bf=2MHz時，IFFT取1024點(diǎn)，將虛擬載波的幅度設(shè)置為0，僅保留628個有效載波。圖4 載波結(jié)構(gòu)示意圖（Bf=8MHz）圖5載波結(jié)構(gòu)示意圖（Bf=2MHz）（3）射頻信號及其頻譜射頻信號成幀的基帶信號經(jīng)過正交調(diào)制上變頻后產(chǎn)生射頻信號：.式中:為射頻信號；為載波頻率；為成幀后的基帶信號；為發(fā)射濾波器沖激響應(yīng)。頻譜特性調(diào)制后信號由相互正交的子載波構(gòu)成，每個子載波的功率譜為：.式中:為第k個子載波的中心頻率。將所有子載波功率譜疊加后，可以得到調(diào)制信號的理論功率譜，見圖6和圖-7。圖6 信號理論功率譜（Bf=

8、8MHz）圖7信號理論功率譜（Bf=2MHz）頻譜模板為了減小射頻信號的帶外功率，可以采用濾波器對射頻信號進(jìn)行濾波。和情況下一種可能的濾波器實(shí)現(xiàn)方案下的信號頻譜模板分別見圖8和圖9，圖中各點(diǎn)相對功率值見表1和表2。圖8 調(diào)制信號頻譜模板（Bf=8MHz）圖9 調(diào)制信號頻譜模板（Bf=2MHz）表1 帶內(nèi)功率定義為0dB時頻譜模板中各點(diǎn)相對功率值（Bf=8MHz）相對頻率(MHz)相對功率等級(dB)-12-90-8-84-72-37-37-728-8412-90表2 帶內(nèi)功率定義為0dB時頻譜模板中各點(diǎn)相對功率值（Bf=2MHz）相對頻率(MHz)相對功率等級(dB)-3-108-2-100-

9、85-40-40-852-1003-1085、CMMB系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)CMMB主要系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)是移動多媒體廣播電視系統(tǒng)建立過程中的基本要求。CMMB的主要系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)為：（1）音視頻編碼表3 音視頻編碼主要參數(shù)和指標(biāo)業(yè)務(wù)名稱主要參數(shù)/指標(biāo)電視廣播業(yè)務(wù)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：AVS，音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：MPEG-4 AAC幀頻：25幀/秒圖像分辨率：QVGA（320x240） QCIF (176x144)采樣格式：4：2：0聲音廣播業(yè)務(wù)音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：DRA音頻聲道：單聲道、立體聲采樣頻率48kHz、44.1 kHz 、32 kHz（2）信道傳輸表4 信道傳輸主要系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)名稱主要參數(shù)/指標(biāo)帶寬衛(wèi)星：3 x

10、 8MHz地面：8MHz調(diào)制方式OFDM映射方式衛(wèi)星：BPSK、QPSK地面：BPSK、QPSK、16QAM編碼方式外編碼：RS內(nèi)編碼：LDPC循環(huán)前綴s系統(tǒng)凈荷（3）S波段衛(wèi)星表5 S波段衛(wèi)星主要系統(tǒng)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)名稱主要參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)衛(wèi)星功率17kW廣播信道上行頻率：一三下行頻率：衛(wèi)星EIRP：東部地區(qū)EIRP67dBW西部地區(qū)EIRP64dBW分發(fā)信道上行頻率：一三下行頻率：12.20-12.25GHz衛(wèi)星EIRP：東部地區(qū)EIRP54dBW西部地區(qū)EIRP50dBW（4）地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)表6地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)主要系統(tǒng)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)名稱主要參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)頻率S波段：UHF波段：470-798MHz

11、基本覆蓋便攜接收：覆蓋區(qū)內(nèi)地點(diǎn)概率70%以上移動接收：覆蓋區(qū)內(nèi)地點(diǎn)概率90%以上良好覆蓋便攜接收：覆蓋區(qū)內(nèi)地點(diǎn)概率95%以上移動接收：覆蓋區(qū)內(nèi)地點(diǎn)概率99%以上SFN發(fā)射臺距離CMMB系統(tǒng)使用2635MHz-2660MHz共25MHz寬的頻譜，可以放置3個帶寬為8MHz的信道。6、S波段地面增補(bǔ)網(wǎng)與S波段衛(wèi)星系統(tǒng)同步：地面增補(bǔ)網(wǎng)與衛(wèi)星系統(tǒng)同步的關(guān)鍵是確保S波段衛(wèi)星信號到達(dá)接收終端的時間與S波段地面增補(bǔ)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)信號到達(dá)接收終端的時間一致。要實(shí)現(xiàn)地面增補(bǔ)網(wǎng)與衛(wèi)星系統(tǒng)同步，關(guān)鍵是確定地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)信號的發(fā)送時刻。在地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)信號發(fā)送時刻關(guān)系圖中，一定區(qū)域內(nèi)廣播信道與分發(fā)信道衛(wèi)星傳輸鏈路時

12、間相同；考慮到地面信號在其覆蓋范圍內(nèi)到達(dá)接收終端的時間可以忽略不計(jì)，因此廣播信道發(fā)送延時與地面增補(bǔ)處理延時時間相同時，即可保證地面增補(bǔ)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)信號的發(fā)送時刻與廣播信道信號到達(dá)地面的時刻一致。地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)信號的發(fā)送時刻為：T= +(其中：T：地面增補(bǔ)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送時刻/廣播信道接收時刻；：廣播信道發(fā)送時刻；：分發(fā)信道發(fā)送時刻；：分發(fā)信道接收時刻。在具體實(shí)現(xiàn)中：（1）分發(fā)信道發(fā)送時刻必須早于廣播信道發(fā)送時刻，分發(fā)信道發(fā)送時刻提前廣播信道發(fā)送時刻不大于250ms；（2）分發(fā)信道將廣播信道發(fā)送時刻、分發(fā)信道發(fā)送時刻、地面增補(bǔ)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送時刻等系統(tǒng)同步信息填充至分發(fā)信道數(shù)據(jù)流中發(fā)射到地面增補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)；（3）地

13、面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器接收并提取同步信息，控制地面增補(bǔ)信號發(fā)送。7、U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)CMMB的U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)采用單發(fā)射臺站覆蓋或單頻網(wǎng)覆蓋兩種覆蓋方式實(shí)現(xiàn)中央節(jié)目和地方節(jié)目的集成播出。（1）單發(fā)射臺站對于城區(qū)面積較小、樓宇密度較低、地勢較平坦的地區(qū)，單個發(fā)射臺站可完成基本覆蓋要求的，采用單個發(fā)射臺站以及同頻轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)充覆蓋的建設(shè)方式。在單發(fā)射臺站覆蓋方式中，主發(fā)射塔發(fā)射U波段CMMB信號完成覆蓋地區(qū)的基本覆蓋，各個同頻轉(zhuǎn)發(fā)器接收到主發(fā)射塔的信號放大后以同樣的頻率發(fā)射，完成主發(fā)射臺陰影區(qū)的補(bǔ)充覆蓋。（2）單頻網(wǎng)對于城區(qū)面積較大、單發(fā)射臺站覆蓋方式無法滿足基本覆蓋要求的地區(qū)，采用單頻網(wǎng)（SFN）覆蓋方式

14、，即基于若干發(fā)射臺站建成本地區(qū)單頻網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基本覆蓋，覆蓋陰影地區(qū)由同頻轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)充覆蓋解決。在單頻網(wǎng)覆蓋方式中，節(jié)目傳輸分配中心通過光纜、微波等傳輸鏈路將CMMB信號傳輸分配到各個發(fā)射站，各發(fā)射站的發(fā)射機(jī)采用同一頻率在同一時刻發(fā)射同一節(jié)目，完成單頻網(wǎng)的基本覆蓋。（3）單頻網(wǎng)同步CMMB單頻網(wǎng)絡(luò)采用GPS接收機(jī)、復(fù)用器以及調(diào)制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步。在同步實(shí)現(xiàn)過程中，調(diào)制器根據(jù)復(fù)用器提供的廣播信道幀的起始發(fā)送時間、單頻網(wǎng)的最大延時以及GPS接收機(jī)為調(diào)制器提供的當(dāng)前時間確定時間同步關(guān)系。當(dāng)滿足以下關(guān)系時，進(jìn)行同步調(diào)制發(fā)射。其中：GPS接收機(jī)為調(diào)制器提供的當(dāng)前時間；：復(fù)用器提供的廣播信道幀的起始發(fā)送時間；：復(fù)用器提供的單頻網(wǎng)最大發(fā)射延時。8、CMMB信號覆蓋規(guī)劃的原則（1）S波段頻率使用，U波段頻率使用470-566MHz和606-798MHz。（2）U波段頻率指配時，有規(guī)劃頻率的，啟用規(guī)劃頻率；沒有規(guī)劃頻率的，有效挖掘頻率資源尋找可用頻率。在沒有頻率資源的地方，調(diào)整現(xiàn)有頻率資源。（3）發(fā)射臺站的選址優(yōu)先選用現(xiàn)有可用發(fā)射臺址；無可用發(fā)射臺址的，選用規(guī)劃廣播臺址；如確有必要，