安捷伦CMMB信号分析解决方案

芮艳华  安捷伦公司数字电视测量中心产品应用工程师

钱宇    安捷伦公司数字电视测量中心产品市场工程师

摘要：本文介绍了CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting，中国移动多媒体广播)的技术特点，详细阐述了安捷伦CMMB信号分析解决方案，该方案有助于CMMB发射系统中调制器、发射机、放大器、混频器及转发器的设计、评估与制造。

关键词：CMMB，安捷伦，测试方案

1.        引言

CMMB是中国移动多媒体广播标准，颁布于2006年。作为我国具有自主知识产权的移动数字广播电视技术，CMMB能够随时随地的将各类移动业务，包括电视节目、交通导航、股票行情、娱乐信息等，传送到手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、导航仪、笔记本电脑等便携式移动终端上。在成功为2008年北京奥运会提供移动多媒体广播服务之后，CMMB正在飞速的发展。

2.        CMMB数字电视系统的技术特点

CMMB数字电视系统采用卫星覆盖和地面增补网络相结合的布网方式，利用大功率S波段卫星通过广播信道和分发信道实现全国范围的有效覆盖，利用地面增补转发器同时同频率同内容转发卫星信号，覆盖卫星的遮挡区域，在人口密集区域使用U波段进行增补，实现全国范围内无缝隙覆盖。CMMB地面覆盖所占用的频带如下表所示：

表1 地面覆盖频率

针对数字广播电视业务的多样性以及移动接收终端的要求，CMMB采用了一系列重要技术，其中包括:

·       采用物理层逻辑信道技术实现业务的灵活组合

·       采用时隙技术来满足移动终端的节电要求

·       采用信道编码与交织来保证接收质量以及采用OFDM调制技术来实现移动接收等。

2.1    物理层逻辑信道

CMMB系统中，上层业务通过物理层逻辑信道(PLCH)进行传输。物理层逻辑信道包括一个控制逻辑信道(CLCH)和1~39个业务逻辑信道(SLCH)，如图1所示^[1]。

CLCH承载广播系统的控制信息，采用固定的信道编码和调制方式，占用时隙0发送，其信道编码和调制方式为：

RS编码：RS(240, 240)

LDPC编码码率：1/2

映射方式：BPSK

SLCH传输各类广播业务，其信道编码、调制方式以及占用的时隙个数可根据所传输业务需要灵活配置来满足不同质量广播业务的传输需求，这意味着CMMB信道较多可同时传输39种不同质量要求的广播业务。SLCH中可供配置的参数包括：

时隙个数：1~39

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

LDPC编码码率：1/2, 3/4

映射方式：BPSK, QPSK, 16QAM

图1 物理层逻辑信道(N Є[1~39])

2.2    帧结构

CMMB的帧结构中采用了时隙技术，每帧长为1秒，包含40个时隙。每时隙长度为25毫秒，包含1个信标和53个OFDM符号，如图2所示^[1]。信标包含一个发射机标识信号和两个同步信号。同步信号用于接收机的快速同步。

图2 CMMB帧结构

在CMMB业务流中，接收机可以根据用户所观看的频道，选择接收相应时隙，在其他时隙不进行接收，从而大大降低接收机的电池损耗，提高巡航能力。

2.3    OFDM调制

CMMB系统采用OFDM调制方式。

频域OFDM符号由数据子载波、离散导频和连续导频构成。部分连续导频用于传输指示信息，离散导频发送已知信号1+0j。在广播信号的传输过程中，信号会遭到来自无线信道的多径、多普勒频移以及各种噪声带来的影响，利用导频信息对信道进行估计，计算无线传播信道时频域的响应，从而对接收信号进行校正。

图4 循环前缀和保护间隔的插入

为了消除信号传播过程中多径分量所带来的符号间干扰，在时域对OFDM数据添加了循环前缀(CP)和保护间隔(GI)。为使加快带外频谱的滚降速度，减少对邻频道的干扰，使OFDM符号通过一个升余弦函数的时间窗。CP、GI以及时间窗的添加方法如图4所示。

3.        安捷伦CMMB信号分析解决方案

随着CMMB产业的发展，CMMB网络的大规模铺设，对CMMB发射机/激励器的测试需求日益增多。基于在无线信号分析领域的丰富经验，安捷伦推出了针对CMMB标准，基于X-系列信号分析仪(图5)MXA(N9020A) 或者EXA(N9010A)的测量解决方案N6158A CMMB测量应用，其主要技术指标如表2所示。

表2 技术指标(以MXA为例)

N6158A CMMB测量应用提供符合CMMB标准、针对数字电视发射机、激励器的功率特性和调制质量特性的一键式分析和测量，有助于在数字电视发射系统中，调制器、发射器、放大器以及转发器的设计、评估与制造^[4]。N6158A测量应用基于Windows系统，具有简单直观的用户界面和灵活的测量结果，支持远程控制命令SCPI以及多种现代连接方式LXI /LAN /USB /GPIB, 支持对基带模拟IQ信号输入的测量，可提供高速可靠的测量结果，加速CMMB产品的研发及验证。下面介绍N6158A测量应用中所涵盖的主要测试项目。

图5 安捷伦X系列信号分析仪

3.1    调制准确度测量

调制准确度(Mod Accuracy)测量对于验证CMMB发送信号是否满足标准要求和保证发射机、激励器的正常工作至关重要。该测量根据信号的配置参数(包括映射方式、编解码方式以及时隙的分配等)，将输入信号经过下变频、载波频偏恢复、OFDM解调(FFT)、以及均衡后，得到IQ基带信号。信号的配置参数根据控制逻辑信道(CLCH)中传输的系统控制信息获取并自动设置。在衡量基带信号的调制质量时，通常通过比较接收的IQ数据与理