CMMB物理層關鍵技術研究與改進

王逸冰

（杭州師范大學錢江學院電氣與機械工程系信息與計算科學061，浙江 杭州310012）

1 前言

CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting(中國移動多媒體廣播)的簡稱。它是國內自主研發的第一套面向手機、PDA,MP3,MP4、數碼相機、筆記本電腦多種移動終端的系統，利用S波段衛星信號實現“天地”一體覆蓋、全國漫游，支持25套電視節目和30套廣播節目[l]。2006年10月24日，國家廣電總局正式頒布了中國移動多媒體廣播(俗稱手機電視)行業標準。

該標準的傳輸方式使用了廣科院開發的STiMi技術，其主要實現方式是節目供應商將數字多媒體內容傳輸給衛星DMB廣播中心，然后廣播中心通過枷波段將內容上傳至DMB衛星，DMB衛星將Ku波段轉換成S波段并放大，再將內容通過S波段和枷波段在全國范圍內廣播。手機或車載終端等可以直接接收到S波段的內容，而在有屏蔽的區域，由直放站接收衛星Ku波段廣播并轉換成S波段，轉播給在屏蔽區的終端。

基于STiMi技術的CMMB實現方式如圖l。

圖1 CMMB的手機電視實現方式

STiMi技術可良好應用于30MHz^}3000MHz之間的頻率范圍，同時，在知識產權方面，STiMi在信道編碼和解調方面有明顯改善性能的自主專利，信源方面也采用了AVS和我國自行開發的DRA音頻標準。這使得該標準在國內推行相比其他類似標準有很大優勢。對比國外的類似標準，如韓國的DMB-S和歐洲的DVB-SH，采用國內的該標準，不但將大規模提升我國在數字多媒體通信廣播方面的技術實力，還將有助于中國經濟結構趨于合理化。在自主創新的大背景下，提倡鼓勵具有自主知識產權的中國本土標準，從這點來說，CMMB是有著先天優勢的。

2 CMMB物理層概述

廣播信道物理層通過物理層邏輯信道(PLCH)為上層業務提供廣播通道。物理層邏輯信道分為控制邏輯信道(CLCH)和業務邏輯信道(SLCH)。控制邏輯信道用于承載廣播系統控制信息，業務邏輯信道用于承載廣播業務。

物理層對每個物理層邏輯信道進行單獨的編碼和調制，其中控制邏輯信道采用固定的信道編碼和調制模式:RS編碼采用RS(240,240)}LDPC編碼采用1/2碼率，星座映射采用BPSK映射，擾碼初始值為選項0。業務邏輯信道的編碼和調制模式根據系統需求可靈活配置，配置模式通過系統控制信息向終端廣播。根據編碼和調制參數不同，物理層可提供不同的傳輸凈荷。

圖2給出了STiMi系統的物理層信號處理流程。來自上層的多條數據流獨立地分別進行RS編碼和字節交織、LDPC編碼、比特交織和星座映射等操作，然后和離散導頻以及承載傳輸指示信息的連續導頻組合起來，形成OFDM頻域符號，再對頻域符號數據進行加擾，進行OFDM調制、成幀、上變頻等操作，最后將信號發向空中。

圖2 CMMB物理層功能框圖

3 CMMB物理層關鍵技術研究及平臺仿真

根據CMMB系統框圖，本文建立的CMMB視頻仿真模型系統框圖如圖3，本文采用了國際電信聯盟VA信道模型，參考IMT-2000無線電廣播技術評估指南，來設計信道，設定信道時延、衰減等參數。國際移動電信2000 (IMT-2000)服務應用范圍廣泛，因此其特點完全適用于CMMB系統，并且具有廣闊的發展前景和極大的市場價值，所以選用它作為信道模型研究也具有很強的現實意義。

圖3 CMMB視頻仿真模型系統框圖

4 仿真結果及分析

仿真結果及分析如圖4中，最大多普勒頻移是l0hz，噪音為加性高斯噪聲。SNR是加性高斯白噪聲中的信噪比值，BER為系統誤碼率。圖3-13是原始視頻截屏，圖4為信噪比分別是8,10,15,30時的截圖。

圖4 CMMB物理層視頻傳輸仿真圖

可以看出，隨著信噪比的增加，系統誤碼率緩慢下降，但當信噪比達到時，誤碼率急劇下降;從接收到的視頻看，信噪比為8db時，接收效果為l0db時還可直觀看到有噪聲干擾，但當信噪比為15db時噪比即使到了30db的視頻已看不出什么區別，這樣只要信噪比達到上就可以實現較好的視頻傳輸。

上述仿真中，信道編碼均采用RS(240,196)，LDPC采取1/2碼率，星座映射均采用16QAM。從圖中可以看出，室內環境比室外環境的系統性能要好，同時，車速越快，則系統性能越差。進一步地，室內環境相對室外環境在誤碼率為1 Oe-2,1 Oe-3時分別有0.7db和0.2db性能增益，性能區別并不顯著。在車速小于200kmTh性能改善小于ldb，而在車速大于400km/h時性能改善比較明顯，誤碼率為1 Oe-2時，400km/h相對600kmlh有2db改善。同時，在信噪比小于13db時，不同的傳輸速率對誤碼率的影響并不明顯。而信噪比大于13db時，則速率越高，性能越差，且速率相差越大，性能變化也更快。

[1]國家廣播電影電視總局.GY/T 220.x-2006，移動多媒體廣播第一部分:廣播信道幀結構、信道編碼和調制[S].2006.

[2]30MHz-3000MHz地面數字音頻系統技術規范，國家廣播電影電視總局.