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CMMB技術及基礎知識

2009-02-06 來源:互聯網 字號:
     隨著科技的發展、社會的進步、人們生活水平的不斷提高,人們對信息消費的多元化需求日趨明顯,傳統的模擬信號移動電視及模擬音頻廣播已經越來越不能滿足大眾的使用需求。作為廣播電視的補充和延伸,新興的中國移動多媒體廣播(CMMB)通過無線廣播電視覆蓋網向各種便攜式終端設備提供數字音視頻和信息服務,大有替代傳統無線廣播的趨勢。

  我們知道,傳統的音視頻無線廣播只能提供點到面的“廣播”式服務,用戶與主系統之間沒有辦法做到互動,不能實現類似于機頂盒的節目點播服務。另外在信號廣播上,由于多采用模擬傳輸技術,抗干擾能力較弱,終端產品所還原的節目內容音頻質量、視頻畫面質量都有不同程度的衰減。在無線傳輸技術全面數字化的潮流下,模擬傳輸技術進入了寒冬期。

  數字多媒體廣播(DMB)技術在我國的發展較歐洲要晚一些,前些年在國內大中城市出現的樓宇電視、公交電視、街邊電視等基本都是從國外引進的,由于存在專利授權、技術標準不統一等問題,所以一直停留在區域性廣播的層次上。

  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標準CMMB,該標準采用廣電系研發的信道解調標準STiMi,主要面向手機、PMP等便攜式設備的移動數字電視和音頻信號接收。由于CMMB只是廣電提出的行業標準,所以該標準一出臺便引來了各方的爭議。從國際上來說,T-DMB和DVB-H已經投入廣泛的應用,產業鏈更加成熟,而且國內有很多地方已經開始了DVB-H或T-DMB的試水,北京更是已經開始運營DAB廣播。另外之前已經確定為中國數字電視地面傳輸標準的DMB-TH同樣也適用于移動設備。廣電推CMMB標準能否成功,目前來講仍是個未知數。

  CMMB全稱China Mobile Multimedia Broadcasting,即:中國移動多媒體廣播。CMMB主要面向小屏幕手持式終端設備,其終端產品種類主要包括MP4、手機、GPS、USB接收棒、獨立接收機等,提供數字廣播電視節目、綜合信息和緊急廣播服務,實現衛星傳輸與地面網絡相結合的無縫協同覆蓋。CMMB采用具有自主知識產權的移動多媒體廣播電視技術,系統可運營、可維護、可管理,具備廣播式、雙向式服務功能,支持中央和地方相結合的運營體系,具備加密授權控制管理體系,支持統一標準和統一運營,支持用戶全國漫游。

  截至2008年6月,國家廣電總局已頒布7項移動多媒體廣播電視行業標準,分別為:

  (1)GY/T 220.1-2006 移動多媒體廣播 第1部分:廣播信道幀結構、信道編碼和調制
  (2)GY/T 220.2-2006 移動多媒體廣播 第2部分:復用
  (3)GY/T 220.3-2007 移動多媒體廣播 第3部分:電子業務指南
  (4)GY/T 220.4-2007 移動多媒體廣播 第4部分:緊急廣播
  (5)GY/T 220.5-2008 移動多媒體廣播 第5部分:數據廣播
  (6)GY/T 220.6-2008 移動多媒體廣播 第6部分:條件接收
  (7)GY/T 220.7-2008 移動多媒體廣播 第7部分:接收解碼終端技術要求

  目前,CMMB正在全國37個城市試驗播出,廣電計劃將于明年開始商業運營。37個城市為:北京、天津、上海、重慶、昆明、南寧、廣州、福州、杭州、貴陽、長沙、武漢、哈爾濱、長春、沈陽、石家莊、濟南、南京、合肥、南昌、鄭州、太原、西安、蘭州、銀川、西寧、拉薩、烏魯木齊、呼和浩特、成都、海口、大連、青島、廈門、深圳、寧波、秦皇島。


 目前CMMB在北京已經完成了5個發射點的單頻網組網工作。由于一個發射點可以覆蓋十幾公里,根據估算,完好覆蓋北京五環內只需要7個發射點。在同等覆蓋范圍下,所需要的發射點比目前的移動通信網絡需要的發射點大大減少。

  CMMB在奧運會期間提供中央電視臺的1、3、5、9、新聞、少兒六套電視節目,中央人民廣播電臺和中國國際廣播電臺的廣播節目各一套,另外37個試點城市中,還增加了本地的廣播和電視節目各一套。目前北京增加的是BTV-1,廣播暫時沒有增加。

  CMMB的終端設備有必要詳細介紹一下,目前分為單向終端和雙向終端。單向終端只能接收內容,比如接收電視節目、廣播節目、實時股票信息等,主要包括PMP、GPS、PDA、手機、數碼相機等;雙向終端是除了能接收移動多媒體廣播內容外,同時還具備上行傳輸通道的接收終端,做內容點播和信息交互使用,主要是筆記本電腦(通過USB接收棒實現)和少量手機。另外根據不同的應用場景,終端物理實現形式又可包括一體機和外接模塊式兩種形態。一體機是將移動多媒體廣播電視射頻信號的解調、解復用、解密、解碼和顯示通過單一的終端來實現,外接模塊式終端則需要通過SD或USB接口實現。
CMMB采用“天地一體”的技術體系,即:利用大功率S波段衛星覆蓋全國100%國土、利用地面覆蓋網絡進行城市人口密集區域有效覆蓋、利用雙向回傳通道實現交互,形成單向廣播和雙向互動相結合、中央和地方相結合的無縫覆蓋的系統。


 在CMMB的系統構成中,CMMB信號主要由S波段衛星覆蓋網絡和U波段地面覆蓋網絡實現信號覆蓋。S波段衛星網絡廣播信道用于直接接收,Ku波段上行,S波段下行;分發信道用于地面增補轉發接收,Ku波段上行,Ku波段下行,由地面增補網絡轉發器轉為S波段發送到CMMB終端。為實現城市人口密集區域移動多媒體廣播電視信號的有效覆蓋,采用U波段地面無線發射構建城市U波段地面覆蓋網絡。

CMMB系統參數和指標

  CMMB主要系統參數和指標是移動多媒體廣播電視系統建立過程中的基本要求。CMMB的主要系統參數和指標為:

  (1)音視頻編碼


  (2)信道傳輸


  (3)S波段衛星


  (4)地面覆蓋網絡


 CMMB系統使用S波段衛星通過廣播信道和分發信道實現全國范圍的移動多媒體廣播電視信號的有效覆蓋。廣播信道用于CMMB終端直接接收,Ku波段上行,S波段下行;分發信道用于地面增補轉發接收,Ku波段上行,Ku波段下行,由地面增補網絡轉發器轉為S波段發送到CMMB終端。


  在CMMB衛星傳輸覆蓋中,廣播信道直接提供全國大范圍的S波段CMMB信號覆蓋,分發信道提供S波段地面增補覆蓋網的CMMB信號,實現衛星陰影區S波段CMMB信號的增補轉發。

S波段地面增補網與S波段衛星系統同步

  地面增補網與衛星系統同步的關鍵是確保S波段衛星信號到達接收終端的時間與S波段地面增補設備轉發信號到達接收終端的時間一致。要實現地面增補網與衛星系統同步,關鍵是確定地面增補轉發器轉發信號的發送時刻。


  在地面增補轉發器轉發信號發送時刻關系圖中,一定區域內廣播信道與分發信道衛星傳輸鏈路時間相同;考慮到地面信號在其覆蓋范圍內到達接收終端的時間可以忽略不計,因此廣播信道發送延時與地面增補處理延時時間相同時,即可保證地面增補網轉發信號的發送時刻與廣播信道信號到達地面的時刻一致。地面增補轉發器轉發信號的發送時刻為:

  在具體實現中:

  (1)分發信道發送時刻必須早于廣播信道發送時刻,分發信道發送時刻提前廣播信道發送時刻不大于250ms;
  (2)分發信道將廣播信道發送時刻、分發信道發送時刻、地面增補網轉發發送時刻等系統同步信息填充至分發信道數據流中發射到地面增補網絡;
  (3)地面增補轉發器接收并提取同步信息,控制地面增補信號發送。

U波段地面覆蓋網絡

  CMMB的U波段地面覆蓋網絡采用單發射臺站覆蓋或單頻網覆蓋兩種覆蓋方式實現中央節目和地方節目的集成播出。

  (1)單發射臺站
  對于城區面積較小、樓宇密度較低、地勢較平坦的地區,單個發射臺站可完成基本覆蓋要求的,采用單個發射臺站以及同頻轉發器補充覆蓋的建設方式。在單發射臺站覆蓋方式中,主發射塔發射U波段CMMB信號完成覆蓋地區的基本覆蓋,各個同頻轉發器接收到主發射塔的信號放大后以同樣的頻率發射,完成主發射臺陰影區的補充覆蓋。
 
  (2)單頻網
  對于城區面積較大、單發射臺站覆蓋方式無法滿足基本覆蓋要求的地區,采用單頻網(SFN)覆蓋方式,即基于若干發射臺站建成本地區單頻網實現基本覆蓋,覆蓋陰影地區由同頻轉發器補充覆蓋解決。在單頻網覆蓋方式中,節目傳輸分配中心通過光纜、微波

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