現(xiàn)階段ＣＭＭＢ信號的地面覆蓋與接收

苗　瑾　周立梅　楊　振

CMMB被稱為是一場技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)的新媒體運動，由于它涵蓋終端十分廣泛的廣播系統(tǒng)，滿足了移動人群收聽收看廣播電視節(jié)目和接收信息的需求，是廣播電視的補充和延伸，所以備受用戶的廣泛關(guān)注，業(yè)務(wù)的需求量急劇增加，推動了移動數(shù)字多媒體廣播加速發(fā)展。

當前CMMB發(fā)展的主要任務(wù)為構(gòu)建全國統(tǒng)—標準的傳輸覆蓋網(wǎng)絡(luò)、建立統(tǒng)一的條件接收和運營支撐體系、建立符合現(xiàn)代企業(yè)制度的合格的市場運營主體。

CMMB的技術(shù)路線(見圖1)

根據(jù)移動多媒體廣播電視系統(tǒng)的技術(shù)體制、總體架構(gòu)及體系結(jié)構(gòu)，CMMB的技術(shù)路線為：

(1)采用衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式實現(xiàn)“天地一體”協(xié)同覆蓋，信道傳輸采用STiMi技術(shù)。

(2)全國節(jié)目通過s波段衛(wèi)星對全國實現(xiàn)覆蓋，衛(wèi)星遮擋地區(qū)可采取地面同頻增補方式，在城市人口密集區(qū)域采用U波段增補。

(3)地方節(jié)目采用U波段地面網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)覆蓋。

(4)電視業(yè)務(wù)視頻壓縮編碼采用AVS、H.264/AVC，伴音壓縮編碼采用MPEG-4 HE AAC；廣播業(yè)務(wù)音頻壓縮編碼采用DRA。

(5)數(shù)據(jù)廣播采用可擴展的多協(xié)議封裝復(fù)用傳輸，支持流模式、文件模式傳輸。

(6)加密授權(quán)系統(tǒng)對音視頻流和數(shù)據(jù)廣播流采用ISMACryp進行加擾，系統(tǒng)前端支持同密，終端采用多密，系統(tǒng)支持單向、雙向和基于電子錢包的授權(quán)管理方式。

(7)運營支撐系統(tǒng)原則上采用兩級架構(gòu)體系，對內(nèi)容統(tǒng)一加密，統(tǒng)一管理，支持公共服務(wù)、基本服務(wù)和擴展服務(wù)，實現(xiàn)各類終端用戶的合法注冊。

CMMB U波段地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)階段，由于種種原因，CMMB在實際執(zhí)行中修改了原設(shè)計方案采用，將S波段衛(wèi)星覆蓋網(wǎng)絡(luò)改為主要采用UHF在地面廣播，目前全國各城市CMMB均采用接收鑫諾衛(wèi)星下行信號進行UHF頻率地面廣播。因此，對于城市人口密集區(qū)域的移動多媒體廣播電視信號的有效覆蓋，主要采用U波段地面無線發(fā)射來構(gòu)建城市U波段地面無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

以地市平臺為例，CMMB系統(tǒng)的組網(wǎng)方案如圖2所示。圖中，節(jié)目源可以是衛(wèi)星傳輸下來的節(jié)目，可以是本地節(jié)目，也可以是通過SDH下傳下來的節(jié)目。對于衛(wèi)星節(jié)目，采用TS流轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)流進行傳輸，對于本地節(jié)目采用編碼器進行編碼以IP數(shù)據(jù)流格式進行傳輸，對于SDH下傳的DS3信號我們用網(wǎng)絡(luò)適配器轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)流，這些IP數(shù)據(jù)流和ESG、數(shù)據(jù)廣播等一起進入加擾器，加擾器配合CAS進行加密加擾，加密的數(shù)據(jù)流和應(yīng)急廣播等一起進入復(fù)用器傳輸?shù)桨l(fā)射網(wǎng)絡(luò)，最終用戶通過終端進行解密解碼就可以收看電視節(jié)目了。宿遷市cmmb目前為單點發(fā)射系統(tǒng)，采用DS-30頻道(中心頻率：650MHZ)發(fā)射功率為：數(shù)字平均功率1KW，采用全向天線，天線增益為8db。

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，即基于若干發(fā)射臺站建成本地區(qū)單頻網(wǎng)實現(xiàn)基本覆蓋，覆蓋陰影地區(qū)由同頻轉(zhuǎn)發(fā)器補充覆蓋解決。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。

CMMB單頻網(wǎng)絡(luò)采用GPS接收機、復(fù)用器以及調(diào)制器實現(xiàn)系統(tǒng)同步。在同步實現(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接收機為調(diào)制器提供的當前時間確定時間同步關(guān)系。

數(shù)字電視單頻網(wǎng)的主要優(yōu)點是：

1.節(jié)省頻率資源，整個系統(tǒng)只需要—個頻率；

2.小功率多布點，覆蓋范圍大；

3.用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)移動接收中不需要更換頻道

根據(jù)資料，現(xiàn)在全國大范圍的CMMB單發(fā)射臺站覆蓋都采用1KWCMMB發(fā)射機進行發(fā)射，發(fā)射機采用全固態(tài)放大方式，主要由CMMB激勵器、激勵放大器、功放單元、開關(guān)電源、顯示單元、控制單元及輸出濾波器等部分組成。如圖3所示，為成都成廣電視設(shè)備有限公司設(shè)計生產(chǎn)的MMB-1000-1型1kW CMMB數(shù)字電視發(fā)射機原理方框圖。

事實上，cmmb發(fā)射機與一般UHF波段全固態(tài)發(fā)射機工作過程大致相同，主要區(qū)別在激勵器不同。我們可以從成廣的激勵器原理圖來了解它的大概工作流程。

成廣MMB-1000-Ｉ型1kW CMMB數(shù)字電視發(fā)射機CMMB激勵器電路框圖如圖(圖4)；輸入的ASI信號CMMB基帶處理板(IF-TX101)符合CMMB標準的碼流輸入和基帶處理要求，其輸出為I/Q基帶信號，預(yù)失真校正電路(FPGA)主要完成I/Q基帶信號的預(yù)失真校正及交織后輸出到D/A轉(zhuǎn)換器。經(jīng)過正交調(diào)制和上變頻，將基帶信號直接調(diào)制到中頻上，放大的中頻信號經(jīng)聲表面波濾波器后輸出到混頻單元，形成所需頻道的射頻信號，完成CMMB信號的調(diào)制。

CMMB移動接收終端

移動多媒體廣播終端是指具備接收、處理和/或顯示移動多媒體廣播信號的設(shè)備。移動多媒體廣播終端可實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)，如電視廣播、聲音廣播、電子業(yè)務(wù)指南、緊急廣播、數(shù)據(jù)廣播、條件接收等業(yè)務(wù)。

移動多媒體廣播終端的邏輯結(jié)構(gòu)分為信號處理模塊、條件接收模塊和應(yīng)用模塊(見圖5移動多媒體廣播終端的邏輯功能圖)。

信號處理模塊負責移動多媒體廣播的射頻接收、解調(diào)制、解復(fù)用及相關(guān)功能；

條件接收模塊負責移動多媒廣播的信號解擾、解密、用戶授權(quán)及相關(guān)功能；

應(yīng)用模塊負責移動多媒體廣播的電視廣播、聲音廣播、電子業(yè)務(wù)指南、緊急廣播和數(shù)據(jù)廣播等業(yè)務(wù)的處理

CMMB移動接收終端在信號接收中，根據(jù)所處的位置信號情況及用戶操作類別不同，可以采用以下接收方式：(1)直接接收S波段衛(wèi)星信號；(2)接收s波段衛(wèi)星地面增補信號；(3)接收u波段地面覆蓋信號，這是目前市場上CMMB終端主要的接收方式；(4)接收U波段地面覆蓋同頻轉(zhuǎn)發(fā)信號。

為高質(zhì)量接收和顯示CMMB系統(tǒng)視音頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，CMMB終端至少需滿足廣電總局正式發(fā)布了GY/T220.7-2008《移動多媒體廣播第七部分：接收解碼終端技術(shù)要求》的相關(guān)標準。

一個基本的CMMB接收終端包括四個主要部分：射頻調(diào)諧器、基帶解調(diào)器、多媒體處理器以及最后輸出信號的顯示屏和揚聲器。可以看出，其基本工作原理就是發(fā)射過程的反向過程，最后增加個多媒體處理器以提供視、音頻，數(shù)據(jù)等信號給相應(yīng)的單—終端。

圖6為CMMB手機類終端的典型設(shè)計方案，其中實線部分為傳統(tǒng)手機的硬件結(jié)構(gòu)，射頻部分負責接收和發(fā)送無線信號，經(jīng)數(shù)字基帶處理器進行數(shù)字基帶處理，應(yīng)用處理器(即AP)負責需要較強運算能力的數(shù)據(jù)處理工作。而虛線部分是為了適應(yīng)CMMB功能需要添加的硬件，首先是需要內(nèi)置或外置的能接收CMMB信號的天線，將無線信號送給調(diào)諧芯片(TUNER)進行下變頻等的處理，再經(jīng)解調(diào)芯片輸出復(fù)用幀流數(shù)據(jù)給應(yīng)用處理器，應(yīng)用處理器對復(fù)用幀進行解復(fù)用和解碼的工作，最后用戶就可以通過手機的顯示屏和揚聲器看到或聽到還原后的節(jié)目。

筆者比較欣賞昆騰微電子推出的高集成度的CMMB接收端解決方案，它包含完整CMMB射頻調(diào)諧器及基帶解調(diào)器，其內(nèi)部功能模塊圖如圖7所示。

以上是我對于CMMB移動多媒體廣播電視系統(tǒng)的傳輸與接收的粗淺認識，事實I-CMMB技術(shù)是我國自行研制的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的移動電視技術(shù)，有很多新的知識亮點，在具體實施中會遇到許多新的問題，有待我們?nèi)フJ真學(xué)習(xí)和實踐。