地市级CMMB覆盖实践

CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting(中国移动多媒体广播)的简称。CMMB是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑等多种移动终端的系统。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(也即手机电视)行业标准。该标准规定了在广播业务频率范围内,移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制,通过卫星和/或地面无线发射电视、广播、数据信息等多媒体信号的广播系统,移动终端可以实现全国漫游,其传输技术采用STiMi技术。CMMB以自主创新的技术为支撑,适应接收终端低功耗,低码率的要求,具备优良的移动接收性能,具有区别于传统电视广播的崭新业务特性,能够为移动人群提供高质量的服务。

CMMBCMMB基础技术(见图1)

根据移动多媒体广播电视系统的技术体制、总体架构及体系结构,CMMB的技术路线如图(1)所示:

(1)采用卫星和地面网络相结合的方式实现“天地一体”协同覆盖,信道传输采用STiMi技术。

(2)全国节目通过S波段卫星对全国实现覆盖,卫星遮挡地区可采取地面同频增补方式,在城市人口密集区域采用U波段增补。

(3)地方节目采用U波段地面网络实现覆盖。

(4)电视业务视频压缩编码采用AVS、H.264/AVC,伴音压缩编码采用MPEG-4 HE AAC;广播业务音频压缩编码采用DRA。

(5)数据广播采用可扩展的多协议封装复用传输,支持流模式、文件模式传输。

(6)加密授权系统对音视频流和数据广播流采用ISMACryp进行加扰,系统前端支持同密,终端采用多密,系统支持单向、双向和基于电子钱包的授权管理方式。

(7)运营支撑系统原则上采用两级架构体系,对内容统一加密,统一管理,支持公共服务、基本服务和扩展服务,实现各类终端用户的合法注册。

现阶段,由于种种原因, CMMB在实际执行中修改了原设计方案,原有S波段卫星覆盖网络改为主要采用广播频段在地面广播为主。

开展以移动接收为主要业务的地面数字电视广播,考虑到一般都采用LDMOS功放模块以获得较大的线性动态范围,芯片信道解调的处理速度,以及受电磁干扰的程度,特别是类似宿迁这种水、湿地、树林偏多等生态环境对无线数字信号的吸收,随着频率的增高而增大。所以,数字电视发射机都将工作频率选择在UHF频段。主要采用U波段地面无线发射来构建城市U波段地面无线覆盖网络。

CMMB的U波段地面覆盖网络采用单发射台站覆盖或单频网覆盖两种覆盖方式实现中央节目和地方节目的集成播出。

(1)单发射台站

对于城区面积较小、楼宇密度较低、地势较平坦的地区,单个发射台站可完成基本覆盖要求的,采用单个发射台站以及同频转发器补充覆盖的建设方式。在单发射台站覆盖方式中,主发射塔发射U波段CMMB信号完成覆盖地区的基本覆盖,各个同频转发器接收到主发射塔的信号放大后以同样的频率发射,完成主发射台阴影区的补充覆盖。

(2)单频网

对于城区面积较大、单发射台站覆盖方式无法满足基本覆盖要求的地区,采用单频网(SFN)覆盖方式,即基于若干发射台站建成本地区单频网实现基本覆盖,覆盖阴影地区由同频转发器补充覆盖解决。在单频网覆盖方式中,节目传输分配中心通过光缆、微波等传输链路将CMMB信号传输分配到各个发射站,各发射站的发射机采用同一频率在同一时刻发射同一节目,完成单频网的基本覆盖。

根据相关资料,现在全国CMMB信号开通的城市达到198个,其中5%的城市已开通单频网。50%的城市采用单发射台站覆盖,而且都采用1KW CMMB发射机进行发射。

频率及功率规划

在国家广电总局的统一部署下,2008年3月宿迁市广播电视总台组织技术骨干对全市UHF波段无线发射频率情况进行了详细的调查、摸底。我们按照东西南北四个方向,对可能影响到我市无线收视的UHF波段信号进行检测和收看,主要有淮安的22CH、涟水的31CH、新沂的21CH、东海的42CH、连云港的30CH等信号,从实际收测场强来看,以上信号对我市收视不足以构成明显的影响,但连云港30CH10KW电视发射机目前处于故障停机状态,测不到场强。宿迁台将上述情况如实向上级作了汇报。2008年9月份,国家广电总局正式启动了全国地级市CMMB布网工作,先行开展东中部和西部有条件的地市的网络建设。根据广电总局对移动多媒体广播电视(以下简称CMMB)工作的统一部署,由总局科技司、无线局、规划院、设计院组成的CMMB工程调研组于2008年10月19日对宿迁市CMMB工程实施条件进行现场调研、勘察,在省、市地方广电部门大力协助下,共同制订了技术实施方案。宿迁市顺利完成CMMB工程布网工作,成为全国113中国移动多媒体广播覆盖地级市之一。

根据技术实施方案,决定宿迁市采用DS-30频道开展CMMB单发射台站技术试验工作,发射功率为数字功率1000W,天线高度为93米,天线增益为10dB,采用水平极化方式。连云港DS-30频道中教10kW目前处于停播状态,由江苏省对其重新规划使用。

宿迁CMMB单发射台站技术方案(如图2)

1、节目源引接方案

节目源包括中央节目和地方节目。中央节目在北京统一上行至鑫诺3号卫星,由各地方分别接收,经过解调、解封装后还原出IP格式信号,送至交换机进行码流汇聚。地方节目要求提供符合H.264编码标准的IP格式信号,也送至交换机,统一进行CMMB复用。

中央节目可以通过机房楼顶已用的鑫诺3号C波段的接收天线,用同轴电缆传入发射机房,电缆长度50米,卫星接收机、交换机、复用器等前端设备安装在发射机房CMMB前端机柜中。本地模拟复合节目可以方便的获取,进行H.264编码后送入交换机与中央节目进行复用,CMMB复用器与CMMB激励器之间的ASI信号传输路由采用同轴电缆,电缆长度5米。地方可自行购置H.264编码器,以满足插入地方节目的需求。

(1)卫星信号接收系统

卫星数字接收机(型号CDVB-5110G):对接收的卫星信号进行解调、拆装,还原出IP数据包,包括中央前端的音视频包以及ESG、紧急广播等信息。

CDVB5110G 采用强大的处理器,带两路AV输出,一路有OSD叠加的视频输出,用于监视,一路无OSD叠加的视频输出,用于进入有线网;带ASI格式的TS流输出(选件)。

(2)复用

16口H3C S3100系列千兆以太网交换机:接收中央前端的音视频IP包,和符合H.264编码格式的地方节目音视频IP包,一起转发给CMMB复用器。

CMMB复用器(中兴 ZXMTVM200):将接收到的中央前端的音视频IP包、ESG信息、紧急广播信息以及地方节目的音视频IP包打包复用为CMMB复用帧输出。输出为ASI信号。具备电子业务指南ESG功能,具备紧急广播功能。

2、发射机解决方案

CMMB发射机的工作频率为DS-30频道,发射功率为1000W。发射机射频输出带肩比大于-38dBc以上,不平坦度在±0.5dB以内。发射机安装在机房预留位置上,宿迁市台负责解决10kVA配电负荷,提供380V三相五线供电电缆至发射机。

选用大连东芝TDU3730FCM CMMB发射机,该型号发射机的特点是;第一,适合中国CMMB的行业标准。东芝的数字电视激励器是采用统一硬件平台,通过写入不同软件来适应不同的标准。第二,配置了具有适应前置预校正的激励器,实时补偿各种因素引起的线性和非线性失真,确保高载噪比和高带肩,高增益等。第三,3700系列发射机控制器采用的是彩色液晶触摸屏,该单元从其他单元获得监控信后,通过彩色图形化界面显示发射机运行状态。可在触摸屏上进行发射机控制。具备保存运行数据的功能,发生报警时,监视区域相应异常单元变成亮红色,点击报警单元进入报警菜单。第四,采用300DA系列功率放大器,内置高效率LDMOS 管MFF372,实现高效率、高性能。

该发射机采用全固态放大方式,主要由CMMB激励器、激励放大器、功放单元、开关电源、显示单元、控制单元及输出滤波器等部分组成。该发射机原理框图见图3。

3、天馈线解决方案

为保证移动多媒体广播覆盖效果,在铁塔顶部桅杆处采用新增六缝缝隙天线方式,地面标高约为93米,桅杆直径约为20厘米,主向调整至主城区方向,CMMB发射机输出直连1-5/8″主馈螺纹馈管,估算长度为125米。

4、供电解决方案

该机房供电负荷能够满足CMMB技术试验设备的供电负荷要求。由宿迁台配备380V三相五线10kVA供电电缆至CMMB发射机。

结束语

由该方案实施的宿迁市CMMB单发射台站技术试验工作已于2008年11月陆续安装调试完毕,于2008年12月8日开播试验信号。宿迁市区CMMB的信号覆盖效果不错。下一步,我们将针对CMMB发射机的覆盖与接收情况进行测试,以便为下一步技术方案的确定和系统的完善提供决策依据。