現階段ＣＭＭＢ信號的地面覆蓋與接收

苗　瑾　周立梅　楊　振

CMMB被稱為是一場技術創新引發的新媒體運動，由于它涵蓋終端十分廣泛的廣播系統，滿足了移動人群收聽收看廣播電視節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注，業務的需求量急劇增加，推動了移動數字多媒體廣播加速發展。

當前CMMB發展的主要任務為構建全國統—標準的傳輸覆蓋網絡、建立統一的條件接收和運營支撐體系、建立符合現代企業制度的合格的市場運營主體。

CMMB的技術路線(見圖1)

根據移動多媒體廣播電視系統的技術體制、總體架構及體系結構，CMMB的技術路線為：

(1)采用衛星和地面網絡相結合的方式實現“天地一體”協同覆蓋，信道傳輸采用STiMi技術。

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

(3)地方節目采用U波段地面網絡實現覆蓋。

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

(5)數據廣播采用可擴展的多協議封裝復用傳輸，支持流模式、文件模式傳輸。

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

(7)運營支撐系統原則上采用兩級架構體系，對內容統一加密，統一管理，支持公共服務、基本服務和擴展服務，實現各類終端用戶的合法注冊。

CMMB U波段地面覆蓋網絡

現階段，由于種種原因，CMMB在實際執行中修改了原設計方案采用，將S波段衛星覆蓋網絡改為主要采用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波段地面無線發射來構建城市U波段地面無線覆蓋網絡。

以地市平臺為例，CMMB系統的組網方案如圖2所示。圖中，節目源可以是衛星傳輸下來的節目，可以是本地節目，也可以是通過SDH下傳下來的節目。對于衛星節目，采用TS流轉發器轉換成IP數據流進行傳輸，對于本地節目采用編碼器進行編碼以IP數據流格式進行傳輸，對于SDH下傳的DS3信號我們用網絡適配器轉換成IP數據流，這些IP數據流和ESG、數據廣播等一起進入加擾器，加擾器配合CAS進行加密加擾，加密的數據流和應急廣播等一起進入復用器傳輸到發射網絡，最終用戶通過終端進行解密解碼就可以收看電視節目了。宿遷市cmmb目前為單點發射系統，采用DS-30頻道(中心頻率：650MHZ)發射功率為：數字平均功率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、微波等傳輸鏈路將CMMB信號傳輸分配到各個發射站，各發射站的發射機采用同一頻率在同一時刻發射同一節目，完成單頻網的基本覆蓋。

CMMB單頻網絡采用GPS接收機、復用器以及調制器實現系統同步。在同步實現過程中，調制器根據復用器提供的廣播信道幀的起始發送時間、單頻網的最大延時以及GPS接收機為調制器提供的當前時間確定時間同步關系。

數字電視單頻網的主要優點是：

1.節省頻率資源，整個系統只需要—個頻率；

2.小功率多布點，覆蓋范圍大；

3.用戶在網絡覆蓋范圍內移動接收中不需要更換頻道

根據資料，現在全國大范圍的CMMB單發射臺站覆蓋都采用1KWCMMB發射機進行發射，發射機采用全固態放大方式，主要由CMMB激勵器、激勵放大器、功放單元、開關電源、顯示單元、控制單元及輸出濾波器等部分組成。如圖3所示，為成都成廣電視設備有限公司設計生產的MMB-1000-1型1kW CMMB數字電視發射機原理方框圖。

事實上，cmmb發射機與一般UHF波段全固態發射機工作過程大致相同，主要區別在激勵器不同。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數字電視發射機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，預失真校正電路(FPGA)主要完成I/Q基帶信號的預失真校正及交織后輸出到D/A轉換器。經過正交調制和上變頻，將基帶信號直接調制到中頻上，放大的中頻信號經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備。移動多媒體廣播終端可實現不同的業務，如電視廣播、聲音廣播、電子業務指南、緊急廣播、數據廣播、條件接收等業務。

移動多媒體廣播終端的邏輯結構分為信號處理模塊、條件接收模塊和應用模塊(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、解調制、解復用及相關功能；

條件接收模塊負責移動多媒廣播的信號解擾、解密、用戶授權及相關功能；

應用模塊負責移動多媒體廣播的電視廣播、聲音廣播、電子業務指南、緊急廣播和數據廣播等業務的處理

CMMB移動接收終端在信號接收中，根據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波段衛星信號；(2)接收s波段衛星地面增補信號；(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發信號。

為高質量接收和顯示CMMB系統視音頻和數據業務信息，CMMB終端至少需滿足廣電總局正式發布了GY/T220.7-2008《移動多媒體廣播第七部分：接收解碼終端技術要求》的相關標準。

一個基本的CMMB接收終端包括四個主要部分：射頻調諧器、基帶解調器、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，數據等信號給相應的單—終端。

圖6為CMMB手機類終端的典型設計方案，其中實線部分為傳統手機的硬件結構，射頻部分負責接收和發送無線信號，經數字基帶處理器進行數字基帶處理，應用處理器(即AP)負責需要較強運算能力的數據處理工作。而虛線部分是為了適應CMMB功能需要添加的硬件，首先是需要內置或外置的能接收CMMB信號的天線，將無線信號送給調諧芯片(TUNER)進行下變頻等的處理，再經解調芯片輸出復用幀流數據給應用處理器，應用處理器對復用幀進行解復用和解碼的工作，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射頻調諧器及基帶解調器，其內部功能模塊圖如圖7所示。

以上是我對于CMMB移動多媒體廣播電視系統的傳輸與接收的粗淺認識，事實I-CMMB技術是我國自行研制的擁有自主知識產權的移動電視技術，有很多新的知識亮點，在具體實施中會遇到許多新的問題，有待我們去認真學習和實踐。