中国移动多媒体广播CMMB

CMMB移动多媒体广播技术杨庆华国家广电总局广播科学研究院2019/10/122什么是移动多媒体广播•采用卫星和地面无线广播方式•面向七寸以下小屏幕、小尺寸、移动便携的手持终端如PMP（个人媒体播放器）、移动通信终端、PDA（个人数字助理）、UMPC（超移动性个人电脑）、笔记本电脑等以及车载、船载、机载接收机等接收设备•随时随地接收音视频广播节目和信息服务等业务3无线移动通信网络构建回传通道实现交互全程全网、无缝覆盖面向多种类型终端，单、双向广播互动结合CMMB系统结构天地一体、星网结合、统一标准、全国漫游增补转发器本地发射机通信网节目集成平台广播电视节目数据业务内容接收终端中继器信号上行传输系统S卫星A同轨S波段双星网S卫星B上行广播信道Ku上行分发信道Ku下行广播信道S下行分发信道Ku广播信道本地节目平台大功率S波段卫星覆盖全国国土地面增补盲区补点，地面发射插入本地节目GY/T220.1-2006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5CMMB的设计需求•对接收的要求–恶劣环境下的高质量接收（室内、室外、高速移动）–节电，低功耗接收–单一、小尺寸天线满足接收要求•对业务的要求–多种业务灵活组合–针对业务有效划分无线资源•对网络的要求–支持单频组网6CMMB广播信道技术系统带宽8MHz，2MHz调制方式4K-OFDM(8MHz)，1K-OFDM(2MHz)外码RS码外交织字节块交织内码LDPC码(1/2、3/4)内交织比特块交织扰码复伪随机序列帧结构基于时隙的帧结构7主要技术特点•采用基于时隙的帧结构支持终端省电•采用OFDM调制技术支持移动接收和单频组网•采用LDPC编码和深度交织提高接收性能•采用信标实现快速同步•采用逻辑信道技术实现业务的灵活组合8帧结构TS0TS1TS38TS391S25msBeaconOFDMSymbol0OFDMSymbol1OFDMSymbol52•CMMB传输帧长度为1秒，划分为40个时隙•每个时隙具有相同的结构，包括信标和53个OFDM符号•每个广播业务占用一个或几个时隙•利于时隙开关支持终端节电设计9逻辑信道•逻辑信道分为控制逻辑信道和业务逻辑信道•控制逻辑信道传输系统控制信息，固定在时隙0•业务逻辑信道占用其他时隙，适配业务对QoS要求10时隙结构•每个时隙采用相同的结构：–1个发射机标识信号：用于鉴别信号来源–2个同步信号：用于快速同步和辅助信道估计–53个OFDM符号：承载数据同步信号同步信号OFDM符号OFDM符号OFDM符号OFDM符号发射机标识53个OFDM符号信标11LDPC编码•高度结构化的LDPC编码，码长9216比特•包括两种码率：1/2和3/4•码字结构经过优化设计，使解码器可以低复杂度实现•提供接近香农限的纠错性能12比特交织•行入列出的块交织•交织深度BPSKQPSK16QAM交织深度25ms12.5ms6.25ms13星座映射IQ01比特顺序：b021212121IQ0011比特顺序：b0b1212121211001IQ比特顺序：b0b1b2b31011010010103000010310310110110300110001100010101001101101110101011001001101111111001110BPSKQPSK16QAM14功能框图15系统参数系统带宽8MHz2MHz信号带宽7.512MHz1.536MHz子载波数40961024有效子载波数3076628时隙个数40时隙长度25msRS编码176、192、224、240外交织器行数1/2LDPC72、144、28836、72、1443/4LDPC108、216、43254、108、216LDPC编码1/2、3/4内交织器384*360192*144OFDM循环前缀1/8离散导频1/8，交错分布连续导频携带16比特传输指示信息16系统数据率星座映射LDPCCodeRateDataRateperTS(Kbps)TotalDataRate(Mbps)BPSK1/264.5/13.82.6/0.55BPSK3/496.8/20.73.8/0.82QPSK1/2129.0/27.65.1/1.09QPSK3/4193.5/41.57.6/1.6316QAM1/2258.0/55.310.1/2.1716QAM3/4387.1/82.915.2/3.25GY/T220.2-2006移动多媒体广播第2部分：复用18主要特点（1）•高效设计，适合窄带数据传输–传统MPEG2传输流承载低码率多媒体业务的瓶颈•集装箱效应，由于每个TS包固定长度为188个字节，每1个图像帧是一个PES，而2个PES不能在同一个TS包内。•用于描述节目的PSI信息开销•PCR等其它信息开销•当业务码率为500kbps以下时，传输效率为80％以下。•CMMB复用协议有效传输效率达到95％以上，提高15%~20%。19主要特点（2）•与信道传输标准紧密耦合广播信道帧k广播信道帧k+1复用帧0复用帧1复用帧n复用帧0广播信道帧k-1复用帧n时隙0时隙0时隙39时隙1时隙39其中：n3920主要特点（3）•灵活支持视、音频、数据等的承载视频编码数据复用电子业务指南用户管理控制信息ES音频编码ES信道处理21主要特点（4）•支持多路业务再复用•具有容错设计•具有可扩展性22复用帧结构复用帧头复用子帧1……复用帧0复用帧1复用帧0广播信道帧广播信道帧复用子帧2子帧头视频数据段音频数据段数据段控制信息表1……网络信息表持续业务复用配置表持续业务配置表短时间业务复用配置表短时间业务配置表ESG基本描述表紧急广播复用帧头23控制信息表的构成•网络信息表–提供网络相关信息，例如中心频率、带宽•复用配置表（短时间＋持续）–提供了一个载频上的每个复用帧的配置情况，例如时隙位置、信道参数、承载业务数量等等•业务配置表（短时间＋持续）–提供了各载频上业务分配情况24表的传输方式•控制信息表在每个广播信道帧的第一个复用帧中传送•考虑到未来的多类型业务，将业务配置表、复用配置表分为两类–持续业务——标准广播型业务–短时间业务——具有一定突发性的业务•利用复用帧头中的辅助信息通知接收终端控制信息的变化情况–接收终端只需在控制信息变化时才接收控制信息25控制信息与业务数据分离•适应无线链路传输–增加控制信息传输的可靠性–确保控制信息的传输速率–每个广播信道帧发送一次控制信息复用帧0复用帧1控制信息复用帧2复用帧k复用帧0业务信息1业务信息2业务信息n一个广播信道帧26可变长的复用子帧•每秒封装一次•段数量可以在1～3的范围内变化•段长度可变复用子帧1视频段数据段音频段复用子帧2音频段数据段复用子帧3数据段复用帧净荷27业务复用帧特点•周期发送机制更适合移动接收广播业务的需求•复用帧的容量与广播信道的时隙容量同样为台阶变化•多个复用子帧的结构可以有效利用物理层逻辑通道的传输容量•一个可变长度的复用子帧承载一个业务的信息（视频、音频、数据）或一种控制信息表28视频复用音频复用子帧复用帧广播信道帧视频音频复用子帧控制信息控制信息表29复用复用帧广播信道帧视频音频复用子帧视频音频复用子帧控制信息控制信息表GY/T220.3-2007移动多媒体广播第3部分电子业务指南31数据构成数据信息业务信息内容信息编排信息业务参数信息节目提示信息基本描述信息电子业务指南业务扩展信息32数据模型•业务表－业务表表示了接收终端展现ESG频道/业务的导航信息，以及对该频道/业务的详细介绍信息•编排表－描述业务/频道和内容的编排关系的信息，一个内容可以被编排到多个业务/频道中•内容表－描述内容或节目的属性，其实所属业务/频道的一部分，内容可由视频/音频媒体流所组成，也可以是富媒体信息（包括文字、声音、图片、视频等等的综合信息，比如电子杂志）•业务参数集－用于描述访问业务的音、视频等播放参数信息33ESG层次关系•CMMB电子业务指南（ESG）由多个业务构成•一个业务对应一个编排表，编排表按时间顺序排列•一个编排表有若干不同时间播放的节目内容组成，在不同的时间内容可以重复（重播）CMMBESG..业务表.业务1业务2业务n第一级时间1时间2时间n编排1编排表第二级时间1时间n编排2...时间n编排ｎ节目/内容1节目/内容2节目/内容n内容表...第三级重播34ESGP/F功能实现•复用帧–MF_ID!＝0•复用子帧–音、视频和数据段复用•数据段–随业务一起下发，在数据段传输P/F信息–用户切换频道，检查数据段数据单元类型为‘0’，此时该信息为ESGP/F信息ESG数据单元P/F信息复用子帧子帧头视频段音频段数据段35主要特点1•高效性–节目内容信息（多个频道播放的同一内容以及重播内容）只传一份–大数据及ＸＭＬ描述的模型采用非专利的压缩算法，减少对传输带宽资源的占用•可扩展性–提供增强ESG信息获取入口（URL），通过交互通道获取–提供多种交互功能入口，便于将来增值业务的开展，比如投票、竞猜、购物订购等–在表设计上提供预留空间，便于将来根据业务开展需要进行扩展36主要特点2•灵活性–根据用户终端能力分为基本ESG、增强ESG–ESG相关的多媒体信息可以通过交互通道或者数据广播通道下发–业务开展初期，传送基本信息就可以保证业务正常开展•时效性–通过P/F表的设计让用户迅速知道当前频道现在所播放的节目以及下一个时段播放的节目信息37电子业务指南的传输•控制信道传输–ESG基本信息描述表•业务传输–作为一个独立业务传送•随路传输–与业务数据一同传输（P/F信息）控制帧业务帧38基本ESG信息移动多媒体广播网络ESG服务器通信网络具有交互功能终端CMMB单向接收终端增强ESG信息复用器ESG发生器基本ESG信息系统的传送方法GY/T220.4-2007移动多媒体广播第4部分紧急广播40•紧急广播是一种利用广播通信系统迅速向公众通告紧急事件的业务。当发生自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等突发事件时，造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害，危及公共安全时，紧急广播提供了一种迅速快捷的通告方式。•CMMB终端和网络的广覆盖性使得CMMB系统能够成为我国公共突发事件应急预案的重要组成部分。•以国务院颁发的《国家突发公共事件总体应急预案》为指导制订CMMB紧急广播标准41紧急广播数据段在复用流中的封装复用帧(MF_ID=0)复用帧头复用帧净荷填充控制信息表1控制信息表k(表标识号=0x10)控制信息表n······紧急广播表头紧急广播数据段消息ID网络号16当前段序号最后段序号88紧急广播数据12网络级别4协议版本号4CRC_32协议最低版本号4保留数据长度31342紧急广播信息类型持续时间发布机构标志支持语种数量文本数据长度紧急事件辅助描述0参考业务标志发布机构名称长度32011语种248辅助数据类型辅助数据长度辅助数据162保留8紧急广播消息级别7触发标志=01编码字符集发送时间340保留24语种相关紧急信息描述0···保留辅助数据数量···紧急事件辅助描述n(n15)语种相关紧急信息描述m(m15)文本数据发布机构名称参考业务标识16保留12444辅助数据索引443紧急广播触发信息触发消息级别3紧急广播消息触发消息类型7触发标志=11保留触发网络号12保留5触发频点编号8触发中心频率32触发带宽44触发网络级别444其它标准和规范•数据广播•分发信道•加密授权•运营支撑•……•…45CMMB技术体系技术标准设备技术要求测试规范技术要求系统白皮书实施指南CMMB技术工作组47CMMB技术工作组•广电总局为CMMB技术准备和试验搭建的一个开放平台•主要工作内容：–起草CMMB的各项技术规范、标准草案和有关技术文件–组织和推动关键技术、芯片、器件和设备的研发–进行各种技术测试、组网试验等工作48CMMB技术工作组成员构成终端27%芯片25%信源5%传输系统21%协议信令10%运营支撑9%其它3%目前CMMB技术工作组成员单位已