中国移动多媒体广播(CMMB)技术综述

中国移动多媒体广播（CMMB）技术综述摘要：随着广播电视的数字化及与移动技术的相互融合，中国的手机电视业务发展迅速。以手机电视为代表的移动多媒体广播(CMMB)在奥运会期间发挥了重大作用，成为现在的最热门话题。对CMMB手机电视业务的网络框架、标准、各种技术：信道传榆技术、信源编码和解码、时间分片技术等方面进行了阐述，最后给出了CMMB的发展前景和优势，在不久的将来，CMMB移动多媒体技术必将成为中国主流的技术。关键词:移动多媒体广播,CMMB,STiMi,信道编码,调制,复用Abstract：Withthedigitizationofradioandtelevisionbroadcastingandtheconvergencewithmobiletechnology，China'smobileTVservicehasbeendevelopeingrapidly.MobileTVservicesupportedbythemobilemultimediabroadcasting(CMMB)technologyhadarousedgreatinterestfromusersduringthe2008BeijmgOlympicGames．whichhasbecomeahottopic．Inthisarticle，thenetworkframework，standards，avarietyoftechniques(transmissionchannel，sourcecodinganddecoding，timeslicingtechnology)ofCMMBmobileTVservicestiledescribed，andtheprospectsofCMMBanditsadvantagesarediscussed．Itisbelievedthatinthenearfuture，CMMBwillbecomethemainstreamtechnologyinChina．KeyWords：multi-mediabroadcasting，CMMB，STiMi，channelcoding，modulate，multiplexing一、引言:中国移动多媒体广播(ChinaMobileMultimediaBroadcasting，CMMB)，是我国自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑等七寸以下小屏幕、移动便携手持式终端的系统。它采用数字编码，经过无线发射，利用s波段和地面屯视广播频谱向终端进行点到多点的多媒体业务传送，实现随时随地接收广播电视节目收视与信息服务。CMMB是国家广电总局确立的中国移动多媒体广播行业标准，确定了采用我国自主研发的移动多媒体广播传输技术(简称StiMi)，目标是建立覆盖全国的移动多媒体网络。以手机电视为代表的移动多媒体广播首先已经为2008年奥运会提供了服务，具有随时随地为用户提供及时的赛事进展和结果的优势，奥运会期间以手机电视为代表的移动多媒体广播已在几个奥运城市和省会城市投入全面运营。二、CMMB构成的体系框架CMMB系统针对我国幅员辽阔、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，促进东西部“数字鸿沟”的弥合。它采用大功率卫星系统与地面同频增补网络相结合的技术体制，具体来说，是利用一颗高功率频带卫星覆盖中国的多数地区，然后用地面转发器形成波段将信号送达移动设备，再在信号接收不到的地区架设地面补点网络，形成一个覆盖全国的移动多媒体广播网络传输广播信号，卫星信号到达接收终端的时间与地面增补设备转发信号到达接收终端的时间一致，实现了地面增补网与卫星系统同步，进而实现全国天地一体覆盖、全国漫游。如图2.1所示2.1CMMB标准的手机电视广播组网CMMB卫星节目发射站广电节目广电补点网络转发器接收终端CMMB系统体系中的核心是具有我国自主知识产权的STiM；技术。它是由广播科学研究院研制，面向移动多媒体广播的卫星与地面覆盖相结合的广播信道传输技术。STiMi技术是面向移动多媒体广播的业务需求而专门设计的无线信道传输技术。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，采用了最先进的信道纠错编码(LDPC码)技术和OFDM调制技术，提高了系统的抗干扰能力，支持高移动性，并且采用了时隙(timeslot)节能技术来降低终端功耗，提高终端续航能力。STiMi技术着重性能和效率结合，先进性和适用性相结合，形成完整的自主知识产权的框架体系。三、CMMB有关的重要技术CMMB中采用的重要技术包括：信道传输技术、信源编码和解码技术、时间分片技术和2M模式等。3.1、信道传输技术信道传输技术即信道编码技术，包括射频技术和调制解调技术。数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图像跳跃、不连续等。因此主要解决在传输物理介质上传输数字信号的问题。STiMi技术是面向移动多媒体广播的卫星与地面覆盖相结合的广播信道传输技术。其目标是针对我国幅员辽阔、传播环境复杂、区域发展不平衡的国情，通过采用OFDM调制、LDPC编码、时频逻辑信道、快速同步等先进技术，利用卫星覆盖，结合地面增补覆盖，以实现面向手持类终端的广播电视和信息服务。STiMi采用了RS编码和高度结构化低密度奇偶校验码(LDPC)技术。在目前已有的编码方法中，LDPC是一种能够逼近Shannon限的性能优秀的信道纠错编码方法，它是高速宽带系统应用中理想的编码方式。STiMi技术采用了创新的LDPC构造方法和低复杂度的译码方法，不仅提高了接收灵敏度，而且极大地降低了整个编译码器硬件执行的复杂性，利于芯片实现。STiMi系统框图如图2所示。STiMi可以用BPSK、QPSK和16QAM的星座映射模式，适合传输不同服务质量要求的业务。CMMB信道传输技术的应用，直接关系到信号的质量和信息的有效性。CMMB标准中采用STiMi传输技术，是在目前最先进的宽带无线传输技术基础上，针对广电应用环境通过三年多的大量研发工作开发出来的一种新技术。STiMi技术在系统性能、建网成本、终端省电等方面均优于T-DMB、ISDB—T系统。其先进性、创新性和经济实用性主要体现在：一是可以同轨双星覆盖全国，可以组建大半径单频网，而T-DMB、IS—DB—T不能实现；二是系统传输性能优良，传输数据率比T—DMB、ISDB-T系统高；三是建网成本低，地面增补网络设备成本比T-DMB、ISDB—T系统低得多；四是终端省电，终端信道部分耗电也比T—DMB、ISDB—T系统低得多。StiMi信号处理流程如下图所示:图3.2STiMi信号处理流程3.2、信源编码和解码CMMB信源编码处于前端系统，信源系统包括音频、视频、数据、电子业务指南、控制信息等经过封装和排列，在移动多媒体广播信道上进行传送，同一业务的音频基本流、视频基本流和数据流封装在同一复用子帧中，经过复用将它们送入信道进行编码与调制，然后通过发射机发射。同样在接收端，在信道内先经过调谐器，然后经过信道解码和调制，通过解复用将视频音频数据分离出来3.3、时间分片技术时间分片技术(时隙节电技术)中的时隙是指时间分片技术中按时间划分的最小信道资源14，将广播信道物理层按照时间分为1s长的物理帧，每个物理帧分为固定的40个25ms时隙(喝)。每个时隙分为1个信标和53个OFDM符号。信标包括1个发射机标识和两个同步信号，同步信号用于接收端的快速同步。每个OFDM符号中有数据子载波用以传输业务数据，离散子载波用于进行信道估计，连续子载波用于传输指示信息。时间分片技术主要是降低总的平均功耗，便于降低接收终端功耗，以保证手持终端长时间连续接收广播电视节目(4—5小时以上)阁，时隙的片长参数选择也充分考虑到了省电有效性和实现复杂度的平衡。并且从接收机的角度而言，接收到的业务数据并非是如传统恒定速率的连续输入方式，数据以离散的方式间隔到达。如果解码终端要求数据速率较低但必须是恒定码率，接收机可以对接收到的数据进行缓冲，然后生成速率不变的数据流。从而为在不同OFDM调制符号形成RS编码和字节交织LDPC编码比特交织星座映射OFDM频域符号形成扰码成帧基带到射频转换数据流射频发射网络间实现平稳、无缝业务交换提供了基础。3.4、2M模式CMMB标准提供8MHz(有效带宽为7．512MHz)和2MHz(有效带宽1．536MHz，等同于DAB的一个频率群块)两种无线带宽模式，便于灵活使用宝贵的无线带宽资源。针对于DAB系列的标准，CMMB的2MHz带宽模式，有效带宽为1．536MHz也具备窄带发射特性，因此，在与DAB系列标准相当的发射频率条件下，同样的具有发射功率小、覆盖效果好、抗干扰能力强、支持移动性能好的特性。四、CMMB系统的发展前景现在各地各级电视台早巳构成了遍布全国的广电网络，据悉广电总局计划在37个城市开通CMMB移动多媒体广播的基础上，今年底完成全国150多个地级城市的覆盖网络建设。再加上卫星广阔的覆盖范围，使得CMMB系统建设周期短、成本低、见效快、效果好。同时，从国外已有经验来看，有吸引力的内容是手机电视发展的最重要的条件，而CMMB由国家广电总局管理，其负责的电影，电视，广播载体，毫无疑问具有丰富的电视内容资源。这些都构成了广电CMMB系统不可超越的优势。CMMB充满着无限商机，以CMMB为代表的新媒体为人们最关注的体育赛事提供了新的报道平台，从而能够有效吸引受众，迅速扩大收视群体。人们可以随时随地接收赛事直播、新闻报道以及商业广告、资讯、娱乐等电视节目。CMMB系统通过广播式信道，为消费者提供真正价廉物美的普及型服务，现在已经通过验证的业务，包括电视、广播、紧急广播、网页浏览、天气预报、股票行情、政务信息等。据初步估算，到2010年，全国手机电视用户将达到9750户，市场达到24亿元，可见其具有广阔的发展前景。CMMB技术的应用，使信息传播模式发生了巨大的变化，突破了时间和空问的限制，它结合了广播和电信技术特点，使人们随时随地在任何便携终端上获取广播信息和收看电视节目成为现实。不久的将来，CMMB技术必然会深入影响到我们每个人的日常生活。参考文献:1王燕,谭富泽.中国移动多媒体广播技术分析2009.52王劲萍.移动多媒体广播技术及实践2009.53张元.CMMB和DMB-T/H两种移动数字电视的技术对比2009.54刘芳.浅谈中国移动多媒体广播(CMMB)系统特点及其发展前景2009.55李继龙．移动多媒体广播STiMi传输信道分析Ⅲ．广播与电视技术，2007(7)6RolandA．Burger,GiovanniJacovoni．CliffReader，XiamingFu，XiaodongYangWangHui．ASurveyofdigitalTVstandardsChina．IEEEISTFP6Referencecontractn．04546I，2007—2008