安捷倫CMMB信號分析解決方案

芮艷華  安捷倫公司數字電視測量中心產品應用工程師

錢宇    安捷倫公司數字電視測量中心產品市場工程師

摘要：本文介紹了CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中國移動多媒體廣播)的技術特點，詳細闡述了安捷倫CMMB信號分析解決方案，該方案有助于CMMB發射系統中調制器、發射機、放大器、混頻器及轉發器的設計、評估與制造。

關鍵詞：CMMB，安捷倫，測試方案

1.        引言

CMMB是中國移動多媒體廣播標準，頒布于2006年。作為我國具有自主知識產權的移動數字廣播電視技術，CMMB能夠隨時隨地的將各類移動業務，包括電視節目、交通導航、股票行情、娛樂信息等，傳送到手機、PDA、MP3、MP4、數碼相機、導航儀、筆記本電腦等便攜式移動終端上。在成功為2008年北京奧運會提供移動多媒體廣播服務之后，CMMB正在飛速的發展。

2.        CMMB數字電視系統的技術特點

CMMB數字電視系統采用衛星覆蓋和地面增補網絡相結合的布網方式，利用大功率S波段衛星通過廣播信道和分發信道實現全國范圍的有效覆蓋，利用地面增補轉發器同時同頻率同內容轉發衛星信號，覆蓋衛星的遮擋區域，在人口密集區域使用U波段進行增補，實現全國范圍內無縫隙覆蓋。CMMB地面覆蓋所占用的頻帶如下表所示：

表1 地面覆蓋頻率

針對數字廣播電視業務的多樣性以及移動接收終端的要求，CMMB采用了一系列重要技術，其中包括:

·       采用物理層邏輯信道技術實現業務的靈活組合

·       采用時隙技術來滿足移動終端的節電要求

·       采用信道編碼與交織來保證接收質量以及采用OFDM調制技術來實現移動接收等。

2.1    物理層邏輯信道

CMMB系統中，上層業務通過物理層邏輯信道(PLCH)進行傳輸。物理層邏輯信道包括一個控制邏輯信道(CLCH)和1~39個業務邏輯信道(SLCH)，如圖1所示^[1]。

CLCH承載廣播系統的控制信息，采用固定的信道編碼和調制方式，占用時隙0發送，其信道編碼和調制方式為：

RS編碼：RS(240, 240)

LDPC編碼碼率：1/2

映射方式：BPSK

SLCH傳輸各類廣播業務，其信道編碼、調制方式以及占用的時隙個數可根據所傳輸業務需要靈活配置來滿足不同質量廣播業務的傳輸需求，這意味著CMMB信道較多可同時傳輸39種不同質量要求的廣播業務。SLCH中可供配置的參數包括：

時隙個數：1~39

RS編碼：RS(240, 240), RS(240, 224), RS(240, 192), RS(240, 176)

LDPC編碼碼率：1/2, 3/4

映射方式：BPSK, QPSK, 16QAM

圖1 物理層邏輯信道(N Є[1~39])

2.2    幀結構

CMMB的幀結構中采用了時隙技術，每幀長為1秒，包含40個時隙。每時隙長度為25毫秒，包含1個信標和53個OFDM符號，如圖2所示^[1]。信標包含一個發射機標識信號和兩個同步信號。同步信號用于接收機的快速同步。

圖2 CMMB幀結構

在CMMB業務流中，接收機可以根據用戶所觀看的頻道，選擇接收相應時隙，在其他時隙不進行接收，從而大大降低接收機的電池損耗，提高巡航能力。

2.3    OFDM調制

CMMB系統采用OFDM調制方式。

頻域OFDM符號由數據子載波、離散導頻和連續導頻構成。部分連續導頻用于傳輸指示信息，離散導頻發送已知信號1+0j。在廣播信號的傳輸過程中，信號會遭到來自無線信道的多徑、多普勒頻移以及各種噪聲帶來的影響，利用導頻信息對信道進行估計，計算無線傳播信道時頻域的響應，從而對接收信號進行校正。

圖4 循環前綴和保護間隔的插入

為了消除信號傳播過程中多徑分量所帶來的符號間干擾，在時域對OFDM數據添加了循環前綴(CP)和保護間隔(GI)。為使加快帶外頻譜的滾降速度，減少對鄰頻道的干擾，使OFDM符號通過一個升余弦函數的時間窗。CP、GI以及時間窗的添加方法如圖4所示。

3.        安捷倫CMMB信號分析解決方案

隨著CMMB產業的發展，CMMB網絡的大規模鋪設，對CMMB發射機/激勵器的測試需求日益增多。基于在無線信號分析領域的豐富經驗，安捷倫推出了針對CMMB標準，基于X-系列信號分析儀(圖5)MXA(N9020A) 或者EXA(N9010A)的測量解決方案N6158A CMMB測量應用，其主要技術指標如表2所示。

表2 技術指標(以MXA為例)

N6158A CMMB測量應用提供符合CMMB標準、針對數字電視發射機、激勵器的功率特性和調制質量特性的一鍵式分析和測量，有助于在數字電視發射系統中，調制器、發射器、放大器以及轉發器的設計、評估與制造^[4]。N6158A測量應用基于Windows系統，具有簡單直觀的用戶界面和靈活的測量結果，支持遠程控制命令SCPI以及多種現代連接方式LXI /LAN /USB /GPIB, 支持對基帶模擬IQ信號輸入的測量，可提供高速可靠的測量結果，加速CMMB產品的研發及驗證。下面介紹N6158A測量應用中所涵蓋的主要測試項目。

圖5 安捷倫X系列信號分析儀

3.1    調制準確度測量

調制準確度(Mod Accuracy)測量對于驗證CMMB發送信號是否滿足標準要求和保證發射機、激勵器的正常工作至關重要。該測量根據信號的配置參數(包括映射方式、編解碼方式以及時隙的分配等)，將輸入信號經過下變頻、載波頻偏恢復、OFDM解調(FFT)、以及均衡后，得到IQ基帶信號。信號的配置參數根據控制邏輯信道(CLCH)中傳輸的系統控制信息獲取并自動設置。在衡量基帶信號的調制質量時，通常通過比較接收的IQ數據與理