CMMB体系架构及技术特点_图文

1、- 19 -随着数字地面广播电视技术标准的不断推出和商用实践,广播电视业务开始逐渐拓宽新的发展天地,移动多媒体广播是面向多种移动便携终端进行广播、电视、数据广播的一种新的广播电视业务形态。作为传播的一种新的形式,移动多媒体广播在世界范围内正成为广播电视的一项重要业务。我国于2003年开始研究新一代移动多媒体广播技术,并在2006年正式提出了基于自主知识产权的中国移动多媒体系统,它采用卫星和地面无线广播方式,面向七寸以下小屏幕、手机、PDA 、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑等,以及车载、船载、机载接收机等接收设备。本文主要从CMMB 的体系架构、发射、传输、接收技术特点等方面进行了系统的阐

2、述和说明。1CMMB 体系架构CMMB 采用“天地一体”的技术体系,即:利用大功率S 波段(1.553.4 GHz 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;利用地面增补转发器同频同时同内容转发卫星信号补点,覆盖卫星信号盲区;利用无线移动通信网络构建回传通道,形成单向广播和双向互动相结合、中央和地方相结CMMB 体系架构及技术特点徐振媛内蒙古广播电影电视局501台内蒙古呼和浩特市010070合的无缝覆盖系统。CMMB 体系架构如图1所示。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(470798 MHz 地

3、面覆盖网络实现信号覆盖。S 波段卫星广播信道用于直接接收,Ku 波段上行,S 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。CMMB 系统是针对我国幅员辽阔,传输环境复杂,东部地区城市密集西部稀疏,用户众多和业务需求多样化的特点,立足我国国情,吸纳成熟先进技术而设计的“天地一体”系统,这一系统可以低成本、快速地实现移动多媒体广播信号在全国的覆盖。地面发射中心将信号发向S 波段同步卫星后,同步卫星对接收到的信号进行转发,转发后的S 波段信号直接被地面的接收终端接收下

4、来,也可以通过增补转发器处理后被地面的接收终端接收下来。该卫星还通过分发信道将信号发送给增补转发器处理,通过增补转发器处理后转发,对卫星覆盖的阴影区域进行增补。频率资源:国家信息产业部已同意国家广播电影电视总局使用2.6 GHz 频段的无线电频率开展卫星移动多媒体广播业务。作者简介:徐振媛内蒙古广播电影电视局501台副台长高级工程师【摘要】文章对CMMB 的体系架构、发射、传输、接收技术的特点等方面进行了系统的论述。【关键词】CMMB体系架构特点内蒙古广播与电视技术 2010年 第27卷 第2期 19222CMMB技术特点CMMB标准体系采用STiMi传输技术。STiMi技术是面向移动多媒体广

5、播设计的无线信道传输技术,是我国自主研发的CMMB体系架构中的核心部分。STiMi技术充分考虑到移动多媒体广播业务的特点,针对手持设备接收灵敏度要求高,移动性和电池供电的特点,采用最先进的信道纠错编码和OFDM调制技术,提高了抗干扰能力和对移动性的支持,采用时隙节电技术来降低终端功耗,提高终端续航能力。(1在数据链路层和应用层增加前向纠错措施,确保数据传输的可靠性。数据链路层增加前向纠错解决字节误码错误,应用层增加前向纠错解决丢包错误,根据数据业务对时间延时的要求和数据可靠性的要求,灵活配置选择前向纠错算法,确保数据业务的开展。(2支持采用轮播机制,确保接收数据的完整性。在信道条件很差时,即使

6、采用了前向纠错,终端接收到的数据仍有可能会不完整,因此可通过轮播机制回补数据,确保数据的完整性。(3采用压缩技术,提高数据传输的效率。对数据进行压缩是提高业务数据传输效率的有效方法,针对不同业务的特点选择不同的算法,解决数据传输效率的问题。(4采用多协议封装方法,将业务数据统一封装成一种格式,确保数据广播业务前端系统的可扩展性。在数据广播业务前端和复用器之间增加协议转换设备,将来自不同数据业务、不同协议格式的业务数据包封装成统一的格式,传输给复用器,增强数据广播前端子系统的可扩展性。3CMMB传输和覆盖网络发射系统。CMMB系统使用S波段卫星通过广播信道和分发信道实现全国范围的移动多媒体广播电

7、视信号的有效覆盖。广播信道用于CMMB终端直接接收,Ku波段上行,S波段下行。移动多媒体广播系统的传输调制的基本实现方案为:(1移动多媒体广播系统的广播信道调制功能由广播信道调制器实现。广播信道调制器输入来自复用器的复用流,按照复用流的配置信息将其中的复用帧数据调制为广播信道中频信号输出,同时输出调制过程中比特交织后的数据流至分发信道调制器。(2移动多媒体广播系统的分发信道调制功能由分发信道调制器实现。分发信道调制器输入来自广播信道调制器的编码数据流,按照配置信息将其调制为分发信道中频信号输出。(3广播信道调制器接收来自卫星频偏估计设备的实时卫星频偏信息,据此微调调制器输出中频载波频率,以保证

8、卫星S波段下行频率精确度。发端结构。如图2所示。分发信道。如图3所示。(4 广播信道调制器和分发信道调制器统一按- 20 - 21 -照GPS 系统的10 MHz 参考时钟和系统时间工作,以实现单频组网。(5广播信道调制器和分发信道调制器输出中频信号(70 MHz 至卫星上行设备。S 波段上变频器。主要用于将70 MHz 的输入信号经过变频处理后上变为2.6 G Hz 的高频信号,要求具有电平调整功能、频率准确度及稳定高等特点。天馈线。天线具体可分为全向天线和定向天线,并依据不同的发射机功率容量配备不同类型的天线。4卫星接收系统卫星接收系统主要用于接收S 波段卫星信号,用于地面增补转发,主要包

9、括接收天线、馈线、转发系统等。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 波段卫星广播信道用于直接接收,Ku 波段上行,S 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。S 波段卫星通过广播信道和分发信道进行全国覆盖,广播信道用于直接接收,分发信道用于地面增补转发。技术要求为:(1广播信道采用Ku 波段上行,频率为13.7514.00 GHz ,下行采用S 波段,频率为2.6332.660 GHz ,信

10、号采用OFDM 调制方式,带宽25M 。(2分发信道采用Ku 波段上行,频率为13.7514.00 GHz ,下行采用Ku 波段,频率12.2012.25 GHz ,信号采用TDM 调制方式,带宽25M 。(3卫星采用点波束上行技术防范非法攻击。Ku 波段是卫星广播业务主用的频段。优点:工业干扰和地面通信的干扰小。 频率高,信道容量大,可容纳较多节目。 波长短,星上发射天线和地面接收天线可做的小。缺点:雨雪对电波的吸收较大。U 波段地面覆盖网络采用单发射台站或地面单频网实现中央节目和地方节目集成信号在城市人口密集区域的有效覆盖,OFDM 调制方式,带宽8 M 。在具体的覆盖中:(1U 波段使用

11、470566 MHz 和606798 MHz 。(2单发射台站可完成基本覆盖要求的,采用单发射台站实现覆盖;单发射台站无法满足基本覆盖要求的,采用单频网(SFN 实现覆盖。(3发射台站优先选用现有可用发射台址。(4U 波段地面单频网采用GPS 、复用器以及调制器协同工作实现系统同步,相邻发射台站之间避免产生符号干扰的最大距离15.36 km 。(5U 波段地面覆盖网络采用同频转发器消除覆盖阴影区。4.1增补网络4.4.1波段地面增补网络S 波段地面增补网络是为解决S 波段卫星信号阴影区而需要建立的地面增补覆盖网络,在S 波段地面增补转发过程中,根据阴影遮挡范围和实际覆盖环 境,采用移频和同频两

12、种转发方式。图4上行系统方框图图3分发信道图C M M B 体系架构及技术特点第2期移频转发方式(Ku-S。接收卫星Ku波段下行信号,信号经过变频放大后以S波段频率重新发射,使覆盖范围内的S波段OFDM信号强度达到接收要求。同频转发方式(S-S。接收卫星S波段OFDM下行信号,信号经过放大之后以S波段频率重新发射,使覆盖范围内的S波段OFDM信号强度达到接收要求。4.4.2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

13、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,由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。4.4.3补点在CMMB信号较

14、弱、接收终端不能正常接收的地点,安装小功率的发射装置,保证CMMB终端能够正常接收信号,一般使用在楼内、电梯间、地下室等场所,可以通过以下方式补点:利用有线接收无线增补覆盖方式:即将CMMB 信号送到有线电视网络中传输,再从用户终端盒提供给CMMB增补放大器,放大后由室内天线实现覆盖的方式。(1有线增补覆盖方式。适用于相对封闭,室内的室外无线CMMB覆盖场强低于-85 dBm/8 MHz的室内建筑结构。室内外泄信号过强会影响室外无线信号的接收,节目画面会出现停顿和马赛克。需确保室内信号的外泄在墙外1 m处低于-93 dBm/8 MHz。利用无线接收无线增补覆盖方式,即通过定向接收天线取得稳定的

15、无线CMMB信号,作为CMMB增补放大器的信号源,由分配网络传送到天线进行覆盖的方式。适用于部分区域可以较好地接收室外无线CMMB 信号,部分区域接收较差甚至无法接收的建筑物内,或有条件接收到稳定的CMMB无线信号,且布线容易的室外无线CMMB信号较弱或无法覆盖场所。利用有线或无线接收泄漏增补覆盖方式:即源信号可以基于有线接收增补覆盖方式或无线接收增补覆盖方式,采用泄漏电缆替代转发天线进行覆盖。(2泄漏增补覆盖方式。泄漏增补覆盖方式可以基于有线增补覆盖方式或无线增补覆盖方式,采用泄漏电缆替代转发天线进行覆盖。泄漏增补方式适用于传输损耗大、距离短、施工困难的场所,通常用于对地铁、隧道、电梯等特定场所的覆盖。(3增补转发器。直放型:直接接收S波段信号放大发射。转发型:接收Ku波段信号进行下变频处理为S 波段信号后,再进行放大发射。(4CMMB终端接收系统。CMMB接收系统包括七寸以下小屏幕、小尺寸、移动便携的手持类终端,如移动通信手机、P D A、MP3/MP4播放器、数码相机以及笔记本电脑等接收设备,要求灵敏度高,耗电量小。在信息时代,无线频谱资源成为宝贵的自然资源,而CM