CMMB物理层关键技术研究与改进

王逸冰

（杭州师范大学钱江学院电气与机械工程系信息与计算科学061，浙江 杭州310012）

1 前言

CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting(中国移动多媒体广播)的简称。它是国内自主研发的第一套面向手机、PDA,MP3,MP4、数码相机、笔记本电脑多种移动终端的系统，利用S波段卫星信号实现“天地”一体覆盖、全国漫游，支持25套电视节目和30套广播节目[l]。2006年10月24日，国家广电总局正式颁布了中国移动多媒体广播(俗称手机电视)行业标准。

该标准的传输方式使用了广科院开发的STiMi技术，其主要实现方式是节目供应商将数字多媒体内容传输给卫星DMB广播中心，然后广播中心通过枷波段将内容上传至DMB卫星，DMB卫星将Ku波段转换成S波段并放大，再将内容通过S波段和枷波段在全国范围内广播。手机或车载终端等可以直接接收到S波段的内容，而在有屏蔽的区域，由直放站接收卫星Ku波段广播并转换成S波段，转播给在屏蔽区的终端。

基于STiMi技术的CMMB实现方式如图l。

图1 CMMB的手机电视实现方式

STiMi技术可良好应用于30MHz^}3000MHz之间的频率范围，同时，在知识产权方面，STiMi在信道编码和解调方面有明显改善性能的自主专利，信源方面也采用了AVS和我国自行开发的DRA音频标准。这使得该标准在国内推行相比其他类似标准有很大优势。对比国外的类似标准，如韩国的DMB-S和欧洲的DVB-SH，采用国内的该标准，不但将大规模提升我国在数字多媒体通信广播方面的技术实力，还将有助于中国经济结构趋于合理化。在自主创新的大背景下，提倡鼓励具有自主知识产权的中国本土标准，从这点来说，CMMB是有着先天优势的。

2 CMMB物理层概述

广播信道物理层通过物理层逻辑信道(PLCH)为上层业务提供广播通道。物理层逻辑信道分为控制逻辑信道(CLCH)和业务逻辑信道(SLCH)。控制逻辑信道用于承载广播系统控制信息，业务逻辑信道用于承载广播业务。

物理层对每个物理层逻辑信道进行单独的编码和调制，其中控制逻辑信道采用固定的信道编码和调制模式:RS编码采用RS(240,240)}LDPC编码采用1/2码率，星座映射采用BPSK映射，扰码初始值为选项0。业务逻辑信道的编码和调制模式根据系统需求可灵活配置，配置模式通过系统控制信息向终端广播。根据编码和调制参数不同，物理层可提供不同的传输净荷。

图2给出了STiMi系统的物理层信号处理流程。来自上层的多条数据流独立地分别进行RS编码和字节交织、LDPC编码、比特交织和星座映射等操作，然后和离散导频以及承载传输指示信息的连续导频组合起来，形成OFDM频域符号，再对频域符号数据进行加扰，进行OFDM调制、成帧、上变频等操作，最后将信号发向空中。

图2 CMMB物理层功能框图

3 CMMB物理层关键技术研究及平台仿真

根据CMMB系统框图，本文建立的CMMB视频仿真模型系统框图如图3，本文采用了国际电信联盟VA信道模型，参考IMT-2000无线电广播技术评估指南，来设计信道，设定信道时延、衰减等参数。国际移动电信2000 (IMT-2000)服务应用范围广泛，因此其特点完全适用于CMMB系统，并且具有广阔的发展前景和极大的市场价值，所以选用它作为信道模型研究也具有很强的现实意义。

图3 CMMB视频仿真模型系统框图

4 仿真结果及分析

仿真结果及分析如图4中，最大多普勒频移是l0hz，噪音为加性高斯噪声。SNR是加性高斯白噪声中的信噪比值，BER为系统误码率。图3-13是原始视频截屏，图4为信噪比分别是8,10,15,30时的截图。

图4 CMMB物理层视频传输仿真图

可以看出，随着信噪比的增加，系统误码率缓慢下降，但当信噪比达到时，误码率急剧下降;从接收到的视频看，信噪比为8db时，接收效果为l0db时还可直观看到有噪声干扰，但当信噪比为15db时噪比即使到了30db的视频已看不出什么区别，这样只要信噪比达到上就可以实现较好的视频传输。

上述仿真中，信道编码均采用RS(240,196)，LDPC采取1/2码率，星座映射均采用16QAM。从图中可以看出，室内环境比室外环境的系统性能要好，同时，车速越快，则系统性能越差。进一步地，室内环境相对室外环境在误码率为1 Oe-2,1 Oe-3时分别有0.7db和0.2db性能增益，性能区别并不显著。在车速小于200kmTh性能改善小于ldb，而在车速大于400km/h时性能改善比较明显，误码率为1 Oe-2时，400km/h相对600kmlh有2db改善。同时，在信噪比小于13db时，不同的传输速率对误码率的影响并不明显。而信噪比大于13db时，则速率越高，性能越差，且速率相差越大，性能变化也更快。

[1]国家广播电影电视总局.GY/T 220.x-2006，移动多媒体广播第一部分:广播信道帧结构、信道编码和调制[S].2006.

[2]30MHz-3000MHz地面数字音频系统技术规范，国家广播电影电视总局.