正是看到了DAB的产业优势和良好的发展基础,韩国在DAB的基础上开发了地面数字多媒体广播(T-DMB),而英国也基于DAB开发了通过IP运行的数字音频广播(DAB-IP),从而使DAB突破声音广播的单一业务模式,成为多媒体广播系统。目前T-DMB和DAB-IP都已经被ETSI采纳为标准,并且已经在韩国和英国进入商用阶段,相关的政府和厂商都在世界范围内进行各自系统的推广。
面对基于DAB架构多标准应用的现状(T-DMB、DAB-IP)和DAB在全球的发展态势,北京新岸线公司认为基于DAB架构的多标准兼容和统一,将有可能在今后数年内成为全球DAB体系的一个必然要求。其结果将导致继手机通信实现全球漫游后,手机电视也能实现全球漫游服务。
T-MMB简介
地面移动多媒体广播(T-MMB)系统通过时域复用、子信道等技术在全球实现基于DAB发射端的多标准(DAB、T-DMB和DAB-IP)信号输出,也就是说解决了发射端的多标准的兼容性。它有力地呼应了目前全球在接收端多标准兼容接收的趋势。其意义在于有可能使覆盖欧、亚洲、中国、印度、加拿大和澳洲的DAB继已实现全球漫游的手机通信之后,成为另一个具有全球漫游服务功能的系统。
T-MMB在兼容性、频带利用率、复杂度、功耗、业务管理和交互服务等方面均优于国外T-DMB、DAB-IP等系统;T-MMB的另一个优势是它支持的频率范围非常大,从30MHz到3000MHz;T-MMB手机电视系统具有完善运营管理平台、签权、记费系统,系统网络结构如图1所示。
T-MMB在很多方面都具有创新。在信道帧结构、信道编码和调制方面的创新包括: 1)扩展和完善了DAB的帧结构,具有兼容性;2)扩充了新的高阶差分调制方式,以提高频谱效率;3)引入LDPC信道编解码等技术,以保证良好的移动接收性能;4)针对T-MMB系统,对LDPC码字进行了优化设计,提出了一类性能优异、编译码简单、存储量低、低错误基底(error floor)的准循环LDPC码;5)提供两种码率的LDPC码;6)针对差分调制,提出了一种低复杂度的译码算法。
在复用配置信息方面的创新包括:1)实现了LDPC编码的指示和交织深度的指示;2)实现了高阶调制类型的指示;3)灵活指示LDPC分组编码块的起始位置;4)扩展了信源输入的格式,支持多种信源适配方案。
在总成信号传输接口方面的创新包括:1)保持兼容DAB的同时,重新定义了接口格式,使支持传输的信源数据码率从2Mbps提高到10Mbps;2)保留E1网络适配方案的同时,还能支持IP网络适配方案。
T-MMB主要技术特点
1.兼容性
T-MMB系统完全兼容DAB、DAB-IP、T-DMB等标准。
以传输模式I为例,T-MMB采用流模式传送业务时,T-MMB系统数据帧结构如图2所示。图2中,主业务信道(MSC)由公共交织帧(CIF)组成。一个CIF的小地址单元是容量单元(CU)。CU的大小是32×n个比特。n的取值有三种,分别对应三种不同的差分调制方式:n=2(DQPSK)、n=3(8DPSK)和n=4(16DAPSK)。
T-MMB在快速信息信道(FIC)指示主要业务信道(MSC)的子信道的位置、格式等信息,T-MMB将传输帧在时间上划分为独立的子信道,各个子信道可以独立选择传输格式。从图1可以看到, T-MMB系统数据帧结构与DAB兼容, 不同之处在于T-MMB业务信号所对应的CU的大小与DAB不同。在DAB中,CU固定为64比特,而T-MMB业务信号所对应的CU的大小由对应的调制方式而定。T-MMB业务信号也可采用包模式传送,这时对应的业务数据可以采用IP格式。
与图2数据帧结构相对应的T-MMB系统发射机框图如图3所示。T-MMB发射系统可同时发射四路业务信号: DAB/DAB-IP/T-DMB/T-MMB信号。原有的DAB/DAB-IP/T-DMB接收机仍然可以接收DAB/DAB-IP/T-DMB信号。T-MMB接收机可以接收DAB/DAB-IP/T-DMB/T-MMB信号。
综上所述, 我们可以看到T-MMB完全兼容DAB/DAB-IP/T-DMB等标准且提供了灵活配置。值得一提的是,在T-MMB中DAB/T-DMB/DAB-IP信号都是独立的子信道,运营商可根据实际情况灵活选用。
2.高频谱效率
为提高系统频谱效率,以便在有限带宽内传输更多的节目,T-MMB不仅支持DQPSK调制,而且增加了对8DPSK和16DAPSK等高阶调制方式的支持。此外,T-MMB采用单一的LDPC纠错码,不需要级联外码,因此相比DAB-IP和T-DMB中的级联码方案又进一步提高了系统频谱效率。综合以上两个方面的增益,T-MMB的频谱效率是DAB频谱效率的2倍。T-MMB的多种调制实现方式如图4所示。
根据传输模式和FIC中给出的子信道位置、大小和调制方式等信息进行OFDM符号分块,然后进行相应的符号映射和频率交织及差分调制。由于T-MMB采用高阶的调制方式,在相同数据码率的情况下,占用的CU个数要比DAB/T-DMB的少,从而提高系统的信道容量。图4中16APSK是一种幅度与相位相结合调制方案,幅度与相位分别独立进行调制(幅度按2ASK方式进行调制,相位按8PSK方式进行调制)。
系统有效信道带宽为1.536MHz,采用不同LDPC码率和符号映射方式时的净荷数据率如表所示。
3.LDPC纠错编码技术
为了保证采用高阶的调制方式时系统在高速移动环境下良好的接收性能,在综合考虑了性能、复杂度、实现平台等因素的影响后,T-MMB系统引入了先进的信道纠错编码技术——LDPC码。T-MMB中采用的LDPC方案无需级联外码就可以保障系统的接收性能,从而提高了系统的频谱效率,同时降低接收机复杂度;在设计LDPC码字时充分考虑了性能和功耗的要求,非常适合应用于手持设备;另外由于LDPC解码器可以自适应终止迭代,从而大幅降低了接收机功耗。目前在T-MMB系统中提供了1/2和2/3两种码率的LDPC纠错码,运营商可以自主选择。需要指出的是,综合性能与复杂度,本方案设计的LDPC码,代表了当前LDPC编码领域的研究成果,达到世界水准。
本文小结
T-MMB系统于2006年8月在广电科技司安排下,在北京完成了外场大功率功能测试,测试结论如下:1)T-MMB系统兼容DAB/T-DMB;2)系统支持的高速移动接收;3)采用8DPSK和1/2 LDPC的T-MMB系统的覆盖半径与DAB相当。
T-MMB系统设计之初就考虑到与国际标准兼容,目的就是利用一个成熟可靠系统的设备、网络设施和成熟的产业链。T-MMB是基于DAB的多媒体广播系统,而DAB已经过十几年运行证明是可靠的。只需对DAB系统的复用器、发射机和接收芯片等设备进行软件升级就可形成T-MMB系统。因此T-MMB的产业基础好,实现简单,易于推广,具有以下产业优势:现成的网络设施和频点资源;继承DAB十几年成熟的产业基础和运营经验;运营商可以依托DAB技术的成熟产品工艺和产业链;高频谱效率可以为运营商创造巨大效益。