cmmb 移动多媒体广播技术

CMMBCMMB 移动多媒体广播技术移动多媒体广播技术

杨庆华杨庆华国家广电总局广播科学研究院国家广电总局广播科学研究院

23/4/2123/4/21

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什么是移动多媒体广播什么是移动多媒体广播

• 采用卫星和地面无线广播方式• 面向七寸以下小屏幕、小尺寸、移动便携

的手持终端如 PMP （个人媒体播放器）、移动通信终端、 PDA （个人数字助理）、UMPC （超移动性个人电脑）、笔记本电脑等以及车载、船载、机载接收机等接收设备

• 随时随地接收音视频广播节目和信息服务等业务

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CMMBCMMB 系统结构系统结构

增补 转发器

本地发射机

通信网

节目集成平台

广播电视节目

数据业务内容

接收终端

中继器

信号上行传输系统

S卫星A

同轨S波段双星网S卫星B

上行广播信道Ku 上行分发

信道Ku下行广播信道S

下行分发信道Ku

广播信道

本地节目平台

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什么是移动多媒体广播什么是移动多媒体广播

地面增补盲区补点，地面发射插入本地节目地面增补盲区补点，地面发射插入本地节目大功率 S 波段卫星覆盖全国国土大功率 S 波段卫星覆盖全国国土

天地一体、星网结合、统一标准、全国漫游面向多种类型终端，单、双向广播互动结合面向多种类型终端，单、双向广播互动结合

全程全网、无缝覆盖全程全网、无缝覆盖全程全网、无缝覆盖全程全网、无缝覆盖

无线移动通信网络构建回传通道实现交互无线移动通信网络构建回传通道实现交互

GY/T 220.1-2006GY/T 220.1-2006

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 11 部分部分

广播信道帧结构、信道编码和调制广播信道帧结构、信道编码和调制

GY/T 220.1-2006GY/T 220.1-2006

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 11 部分部分

广播信道帧结构、信道编码和调制广播信道帧结构、信道编码和调制

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CMMBCMMB 的设计需求的设计需求

• 对接收的要求– 恶劣环境下的高质量接收（室内、室外、高速移动）– 节电，低功耗接收– 单一、小尺寸天线满足接收要求

• 对业务的要求– 多种业务灵活组合– 针对业务有效划分无线资源

• 对网络的要求– 支持单频组网

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CMMBCMMB 广播信道技术广播信道技术系统带宽 8MHz ， 2MHz

调制方式 4K-OFDM(8MHz) ， 1K-OFDM(2MHz)

外码 RS 码

外交织 字节块交织

内码 LDPC 码 (1/2 、 3/4)

内交织 比特块交织

扰码 复伪随机序列

帧结构 基于时隙的帧结构

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主要技术特点主要技术特点

• 采用基于时隙的帧结构支持终端省电

• 采用 OFDM 调制技术支持移动接收和单频组网

• 采用 LDPC 编码和深度交织提高接收性能

• 采用信标实现快速同步

• 采用逻辑信道技术实现业务的灵活组合

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帧结构帧结构

TS0 TS1 TS38 TS39

1S

25ms

Beacon OFDM Symbol 0 OFDM Symbol 1 OFDM Symbol 52

• CMMB 传输帧长度为 1 秒，划分为 40 个时隙• 每个时隙具有相同的结构，包括信标和 53 个 OFDM 符号• 每个广播业务占用一个或几个时隙• 利于时隙开关支持终端节电设计

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逻辑信道逻辑信道

• 逻辑信道分为控制逻辑信道和业务逻辑信道• 控制逻辑信道传输系统控制信息，固定在时隙 0

• 业务逻辑信道占用其他时隙，适配业务对 QoS 要求

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时隙结构时隙结构

• 每个时隙采用相同的结构：– 1 个发射机标识信号：用于鉴别信号来源– 2 个同步信号：用于快速同步和辅助信道估计– 53 个 OFDM 符号：承载数据

同步信号 同步信号 OFDM符号 OFDM符号 OFDM符号 OFDM符号

发射机标识

53个OFDM符号信标

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LDPCLDPC 编码编码

• 高度结构化的 LDPC 编码，码长 9216 比特• 包括两种码率： 1/2 和 3/4

• 码字结构经过优化设计，使解码器可以低复杂度实现

• 提供接近香农限的纠错性能

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比特交织比特交织• 行入列出的块交织

• 交织深度

BPSK QPSK 16QAM

交织深度 25ms 12.5ms 6.25ms

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星座映射星座映射

I

Q

0

1

b0比特顺序：

2

1

2

1

2

1

2

1

I

Q

00

11

比特顺序：b0b1

2

1

2

1

2

1

2

1

10

01

I

Q

比特顺序：b0b1b2b3

10

1

10

1

001010

3 0000

10

3

10

3

10

1

10

1

10

3

0011 0001

1000 1010

1001 1011

0111 0101

0110 0100

1101 1111

1100 1110

BPSK QPSK 16QAM

15

功能框图功能框图

16

系统参数系统参数系统带宽 8MHz 2MHz

信号带宽 7.512MHz 1.536MHz

子载波数 4096 1024

有效子载波数 3076 628

时隙个数 40

时隙长度 25ms

RS编码 176、 192、 224、 240

外交织器行数1/2LDPC 72、 144、 288 36、 72、 144

3/4LDPC 108、 216、 432 54、 108、 216

LDPC编码 1/2、 3/4

内交织器 384*360 192*144

OFDM循环前缀 1/8

离散导频 1/8，交错分布连续导频 携带 16比特传输指示信息

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系统数据率系统数据率

星座映射 LDPC Code Rate

Data Rate per TS(Kbps)

Total Data Rate (Mbps)

BPSK 1/2 64.5/13.8 2.6/0.55

BPSK 3/4 96.8/20.7 3.8/0.82

QPSK 1/2 129.0/27.6 5.1/1.09

QPSK 3/4 193.5/41.5 7.6/1.63

16QAM 1/2 258.0/55.3 10.1/2.17

16QAM 3/4 387.1/82.9 15.2/3.25

GY/T 220.2-2006GY/T 220.2-2006

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 22 部分：复用部分：复用GY/T 220.2-2006GY/T 220.2-2006

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 22 部分：复用部分：复用

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主要特点（主要特点（ 11 ））

• 高效设计，适合窄带数据传输– 传统 MPEG2 传输流承载低码率多媒体业务的瓶颈

• 集装箱效应，由于每个 TS 包固定长度为 188 个字 节，每 1个图像帧是一个 PES ，而 2 个 PES 不能在同一个 TS 包内 。

• 用于描述节目的 PSI 信息开销 • PCR 等其它信息开销• 当业务码率为 500kbps 以下时，传输效率为 80％以下。

• CMMB 复用协议有效传输效率达到 95％以上，提高 15%~20% 。

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主要特点（主要特点（ 22 ））

• 与信道传输标准紧密耦合

广播信道帧k 广播信道帧k+1

复用帧0 复用帧1 复用帧n 复用帧0

广播信道帧k-1

复用帧n

时隙0 时隙0时隙39时隙1时隙39

其中： n39

21

主要特点（主要特点（ 33 ））

• 灵活支持视、音频、数据等的承载视频编码

数据

复用

电子业务指南

用户管理

控制信息

ES

音频编码 ES

信道处理

22

主要特点（主要特点（ 44 ））

• 支持多路业务再复用• 具有容错设计• 具有可扩展性

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复用帧结构复用帧结构

复用帧头 复用子帧1 ……

复用帧0 复用帧1 复用帧0

广播信道帧 广播信道帧

复用子帧2

子帧头 视频数据段 音频数据段 数据段

控制信息表1……

网络信息表持续业务复用配置表持续业务配置表短时间业务复用配置表短时间业务配置表ESG基本描述表紧急广播

复用帧头

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控制信息表的构成控制信息表的构成

• 网络信息表– 提供网络相关信息，例如中心频率、带宽

• 复用配置表（短时间＋持续）– 提供了一个载频上的每个复用帧的配置情况，例如时隙位置、信道参数、承载业务数量等等

• 业务配置表（短时间＋持续）– 提供了各载频上业务分配情况

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表的传输方式表的传输方式

• 控制信息表在每个广播信道帧的第一个复用帧中传送

• 考虑到未来的多类型业务，将业务配置表、复用配置表分为两类– 持续业务——标准广播型业务– 短时间业务——具有一定突发性的业务

• 利用复用帧头中的辅助信息通知接收终端控制信息的变化情况– 接收终端只需在控制信息变化时才接收控制信息

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控制信息与业务数据分离控制信息与业务数据分离

• 适应无线链路传输– 增加控制信息传输的可靠性– 确保控制信息的传输速率– 每个广播信道帧发送一次控制信息

复用帧0 复用帧1

控制信息

复用帧2 复用帧k 复用帧0

业务信息1 业务信息2 业务信息n

一个广播信道帧

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可变长的复用子帧可变长的复用子帧

• 每秒封装一次

• 段数量可以在1～ 3的范围内变化

• 段长度可变复用子帧1

视频段

数据段

音频段

复用子帧2

音频段

数据段

复用子帧3

数据段

复用帧净荷

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业务复用帧特点业务复用帧特点

• 周期发送机制更适合移动接收广播业务的需求

• 复用帧的容量与广播信道的时隙容量同样为台阶变化

• 多个复用子帧的结构可以有效利用物理层逻辑通道的传输容量

• 一个可变长度的复用子帧承载一个业务的信息（视频、音频、数据）或一种控制信息表

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视频视频

复 用复 用

音频音频复用子帧复用子帧

复用帧复用帧广播信道帧

广播信道帧

视频视频音频音频

复用子帧复用子帧

控制信息控制信息 控制信息表控制信息表

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复 用复 用

复用帧复用帧广播信道帧

广播信道帧

视频视频音频音频

复用子帧复用子帧

视频视频音频音频

复用子帧复用子帧

控制信息控制信息 控制信息表控制信息表

GY/T 220.3-2007GY/T 220.3-2007

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 33部分部分

电子业务指南电子业务指南

GY/T 220.3-2007GY/T 220.3-2007

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 33部分部分

电子业务指南电子业务指南

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数据构成数据构成

数据信息

业务信息

内容信息

编排信息

业务参数信息

节目提示信息

基本描述信息

电子业务指南

业务扩展信息

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数据模型数据模型• 业务表－业务表表示了接收终端展现 ESG 频道 / 业

务的导航信息，以及对该频道 / 业务的详细介绍信息• 编排表－描述业务 / 频道和内容的编排关系的信息，

一个内容可以被编排到多个业务 / 频道中• 内容表－描述内容或节目的属性，其实所属业务 / 频

道的一部分，内容可由视频 / 音频媒体流所组成，也可以是富媒体信息（包括文字、声音、图片、视频等等的综合信息，比如电子杂志）

• 业务参数集－用于描述访问业务的音、视频等播放参数信息

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ESGESG 层次关系层次关系

• CMMB 电子业务指南（ ESG ）由多个业务构成• 一个业务对应一个编排表，编排表按时间顺序排列• 一个编排表有若干不同时间播放的节目内容组成，在不同的时间内容可以重复（重播）

CMMB ESG

..

业务表

.

业务 1

业务 2

业务 n

第一级

时间 1

时间 2

时间 n

编排 1

编排表

第二级

时间 1

时间 n

编排 2

.

..时间 n

编排ｎ

节目 / 内容 1

节目 / 内容 2

节目 / 内容 n

内容表

.

..

第三级

重播

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ESG P/FESG P/F 功能实现功能实现• 复用帧

– MF_ID !＝ 0

• 复用子帧– 音、视频和数据段复用

• 数据段– 随业务一起下发，在数据段

传输 P/F 信息– 用户切换频道，检查数据段

数据单元类型为‘ 0’ ，此时该信息为 ESG P/F 信息

ESG

数据

单元

P/F

信息

复用子帧

子帧头 视频段 音频段 数据段

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主要特点主要特点 11

• 高效性– 节目内容信息（多个频道播放的同一内容以及重播内容）只传一份

– 大数据及ＸＭＬ描述的模型采用非专利的压缩算法，减少对传输带宽资源的占用

• 可扩展性– 提供增强 ESG 信息获取入口（ URL ），通过交互通

道获取– 提供多种交互功能入口，便于将来增值业务的开展，

比如投票、竞猜、购物订购等– 在表设计上提供预留空间，便于将来根据业务开展需

要进行扩展

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主要特点主要特点 22

• 灵活性–根据用户终端能力分为基本 ESG 、增强 ESG– ESG 相关的多媒体信息可以通过交互通道或者

数据广播通道下发– 业务开展初期，传送基本信息就可以保证业务正常开展

• 时效性– 通过 P/F表的设计让用户迅速知道当前频道现

在所播放的节目以及下一个时段播放的节目信息

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电子业务指南的传输电子业务指南的传输• 控制信道传输

– ESG 基本信息描述表

• 业务传输– 作为一个独立业务传送

• 随路传输– 与业务数据一同传输（ P/F 信息）

控制帧

控制帧

业务帧

业务帧

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基本ESG 信息 移动多媒体

广播网络

ESG 服务器

通信网络

基本 ESG 信息

增强 ESG 信

息

具有交互功能终端

CMMB 单向接收终端

基本

ES

G信

息

增强 ESG 信息

复用器 ESG 发生器 基本

ESG 信息

系统的传送方法系统的传送方法

GY/T 220.4-2007GY/T 220.4-2007

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 44部分部分

紧急广播紧急广播

GY/T 220.4-2007GY/T 220.4-2007

移动多媒体广播 第移动多媒体广播 第 44部分部分

紧急广播紧急广播

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• 紧急广播是一种利用广播通信系统迅速向公众通告紧急事件的业务。当发生自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全等突发事件时，造成或者可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害，危及公共安全时，紧急广播提供了一种迅速快捷的通告方式。

• CMMB 终端和网络的广覆盖性使得 CMMB 系统能够成为我国公共突发事件应急预案的重要组成部分。

• 以国务院颁发的《国家突发公共事件总体应急预案》为指导制订 CMMB紧急广播标准

42

紧急广播数据段在复用流中的封装 紧急广播数据段在复用流中的封装

复 用 帧(MF_ID=0)

复用帧头 复用帧净荷 填充

控制信息表1控制信息表k

(表标识号=0x10)控制信息表n··· ···

紧急广播表头 紧急广播数据段

消息ID

网络号

16

当前段序号

最后段序号

8 8

紧急广播数据

12

网络级别

4

协议版本号

4

CRC_32

协议最低版本号

4

保留

数据长度

3 13

43

紧急广播信息紧急广播信息

类型

持续时间

发布机构标志

支持语种数量

文本数据长度

紧急事件辅助描述

0

参考业务标志

发布机构名称长度

3 20

1 1

语种

24 8

辅助数据类型

辅助数据长度

辅助数据

162

保留

8

紧急广播消息

级别

7

触发标志=0

1

编码字符集

发送时间

3 40

保留

2 4

语种相关紧急信息描述

0

···保留

辅助数据数量

···

紧急事件辅助描述

n(n<15)

语种相关紧急信息描述

m(m<15)

文本数据

发布机构名称

参考业务标识

16

保留

12 4

4 4

辅助数据索引

4

44

紧急广播触发信息紧急广播触发信息

触发消息级别

3

紧急广播消息

触发消息类型

7

触发标志=1

1

保留

触发网络号

12

保留

5

触发频点编号

8

触发中心频率

32

触发带宽

4 4

触发网络级别

4

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其它标准和规范其它标准和规范

• 数据广播• 分发信道• 加密授权• 运营支撑• ……

• …

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CMMB 技术体系CMMB 技术体系

技术标准技术标准

设备技术要求设备技术要求测试规范测试规范

技术要求技术要求

系统白皮书系统白皮书

实施指南实施指南

CMMBCMMB 技术工作组技术工作组

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CMMBCMMB 技术工作组技术工作组

• 广电总局为 CMMB 技术准备和试验搭建的一个开放平台

• 主要工作内容：–起草 CMMB 的各项技术规范、标准草案和有关

技术文件– 组织和推动关键技术、芯片、器件和设备的研

发–进行各种技术测试、组网试验等工作

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CMMBCMMB 技术工作组成员构成技术工作组成员构成

终端27%

芯片25%

信源5%

传输系统21%

协议信令10%

运营支撑9%

其它3%

目前 CMMB 技术工作组成员单位已超过 150家目前 CMMB 技术工作组成员单位已超过 150家

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工作原则工作原则

• 坚持开放的原则• 以企业为主体，坚持自主创新• 以国家利益为重，以确保奥运提供服务为

目标，坚持脚踏实地，按计划稳步推进各项工作

51

CMMBCMMB 工作组网站工作组网站 www.cmmb.org.cnwww.cmmb.org.cn

52

移动多媒体广播系统实验室移动多媒体广播系统实验室

无限时空 尽享精彩无限时空 尽享精彩