（通信与信息系统专业论文）基于cmmb与虚拟世界技术的红色文化录播宣传系统.pdf

北京邮电大学硕士学位论文 f i j lf fiii r r l ij irjffiififii f p i j i y 17 6 0 2 8 0 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：塞绝琢芝么 日期：圭1 2 ：主么- 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 北京邮电大学硕士学位论文 基于c m m b 与虚拟世界技术的 红色文化录播宣传系统 摘要 体通信技术和计算机虚拟化技术的发展，数字电视、高 清晰度电视、交互电视、手机电视、虚拟现实、模拟仿真等高新技术 正走进人们生活的每一个角落。 研究背景着眼于当代青年一代的教育，配合当前中国红色文化基 金会的红色文化爱国主义教育宣传问题，设计一个以集高科技含量、 趣味性、便携性为一体的红色文化录制播放系统，以大大降低了红色 文化教育的节目源制作成本、宣传成本。 本文从研究c t v n b 技术开始，重点介绍和研究了c l v l m b 基本概念， c m m b 信道传输技术，数据广播技术，电子业务指南，推送技术，条 件接收系统，以及同国内外同类标准的比较介绍，进而在此基础上， 设计了文件推送方案和文件数据片丢失补偿方案，并用c + + 语言给出 了具体实现。 本文从另一个角度，介绍了虚拟世界的重点相关技术，如3 d 实 时渲染技术、物理引擎技术、3 d 嵌入浏览器技术、高并发大数据量 实时数据同步等技术，在此基础上重点研究了网络高并发大数据量实 时数据同步技术，并给出了具体实现和优化方案，从而提供了节目源 的录制系统。 i 北京邮电大学硕士学位论文 以c m m b 移动多媒体广播系统为载体，将用户移动收看电视节目 的成本降低为传统的电信带宽成本的百分之一。 以虚拟世界为平台，利用虚拟世界的天工造物系统、信息同步系 统，轻松的将电视节目制作成本降低为传统动漫制作成本的百分之 一，效率提高十数倍。 关键词：c m m b 虚拟世界文件推送数据广播 北京邮电大学硕士学位论文 r e c o r d i n g & p u b l i c i s i n gs y s t e mo fr e dc u l t u r a l b a s e do nt e c h n i co fc m m b v i r t u a lw o r l d a b s t r a t c w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm u l t i m e d i a c o m m u n i c a t i o n sa n d c o m p u t e rv i r t u a l i z a t i o nt e c h n o l o g y , d i g i t a l iv , h i g h d e f i n i t i o n t v , i n t e r a c t i v et v , m o b i l et v , v i r t u a lr e a l i t y ，s i m u l a t i o na n do t h e rh i g h - t e c h a r ec o m i n gi n t oe v e r yc o r n e ro fp e o p l e sl i v e s t h er e s e a r c h b a c k g r o u n d i nt h i s p a p e r f o c u s e so nt h e c o n t e m p o r a r yy o u n gg e n e r a t i o n se d u c a t i o np r o b l e m sa n dt h ec u r r e n t c h i n e s ec u l t u r ef o u n d a t i o n ，ar e d ，r e da n dc u l t u r a lp a t r i o t i ce d u c a t i o n c a m p a i g ni s s u e t h i sp a p e rd e s i g n e das e to fh i g h t e c h ，f u n ，p o r t a b i l i t y a so n eo ft h er e dc u l t u r a l r e c o r d i n gp l a y b a c ks y s t e mt os i g n i f i c a n t l y r e d u c et h es o u r c eo ft h er e d c u l t u r a la n de d u c a t i o n a l p r o g r a m p r o d u c t i o nc o s t s ，p u b l i c i t yc o s t s t h i sp a p e rb e g i n sw i t ht h er e s e a r c hc m m b t e c h n o l o g ya n df o c u s e s o ni n t r o d u c i n ga n ds t u d y i n gt h eb a s i cc o n c e p t sc m m b ，s u c ha sc m m b 北京邮电大学硕士学位论文 c h a n n e lt r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y , d a t ab r o a d c a s t i n gt e c h n o l o g i e s ， e - b u s i n e s sg u i d e p u s ht e c h n o l o g y 。c o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e m s 。a n da c o m p a r i s o nw i t ht h es a m ec r i t e r i aa sd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a l p r e s e n t a t i o n s a n do nt h i sb a s i sw ed e s i g nt h ep u s h i n gd o c u m e n tf i l e d a t as h e e ta n dl o s s c o m p e n s a t i o np a c k a g ep r o j e c t ，a n dg i v et h e c o n c r e t er e a l i z a t i o nu s i n gc + + l a n g u a g e f r o ma n o t h e r p o i n t o fv i e w , t h i s p a p e r d e s c r i b e st h e k e y t e c h n o l o g i e so ft h ev i r t u a lw o r l dr e l a t i v e ，s u c ha s3 dr e a l t i m er e n d e r i n g t e c h n o l o g y , p h y s i c se n g i n et e c h n o l o g y ，3 de m b e d d e db r o w s e r t e c h n o l o g y , h i g h c o n c u r r e n c yl a r g ea m o u n t so fd a t a ，r e a l t i m ed a t a s y n c h r o n i z a t i o nt e c h n o l o g y a n do nt h i sb a s i st h i s p a p e r f o c u s e s r e s e a r c h i n gn e t w o r kc o n c u r r e n ta n ds y n c h r o n i z a t i o nt e c h n o l o g yo fl a r g e a m o u n t so fd a t ai n h i g hr e a l t i m ee n v i r o n m e n ta n dg i v e sc o n c r e t e r e a l i z a t i o na n do p t i m i z a t i o n u s i n gc m m bm o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n gs y s t e ma st h ec a r r i e r , t h e d e s i g n o ft h i s p a p e rr e d u c e st h ec o s to ft e l e c o m m u n i c a t i o n s b a n d w i d t ht ot r a d i t i o n a l 1w h e n p e o p l ew a t c hm o b i l et v u s i n gt h ev i r t u a lw o r l da sap l a t f o r m ，a n dt h ev i r t u a lw o r l d st i c o c r e a t i o ns y s t e m s ，i n f o r m a t i o ns y n c h r o n i z a t i o ns y s t e m ，t h ed e s i g no ft h i s p a p e re a s i l yr e d u c e st h ep r o d u c t i o nc o s t so ft e l e v i s i o np r o g r a m m i n gt o 北京邮电大学硕士学位论文 t r a d i t i o n a la n i m a t i o np r o d u c t i o nc o s t so f1 ，a n d1 0s e v e r a lt i m e sm o r e e 仟i c i e n t k e y w o r d s ：c m m b ，d a t ab r o a d c a s t i n g , f i l ep u s h ，v i r t u a lw o r l d v 北京邮电大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t ra t c 目勇乏v l 符号说明x i 第一章绪论1 1 1 研究背景及任务1 1 1 1 背景1 1 1 1 2 背景2 1 1 1 3 背景3 2 1 1 4 任务2 2 1 本文主要研究内容和结构安排2 2 1 1 主要研究内容和主要贡献。2 2 1 2 文章结构安排3 第二章c m m b 系统研究及推送业务的技术架构4 2 1 c m m b 标准概述4 2 1 1 概述4 2 1 2 s t i m i 信道传输技术5 2 1 3 c m m b 复用1 0 2 2 数据广播1 3 2 2 1 数据广播概述1 3 2 2 2 国际数据广播标准1 4 2 3 电子业务指南1 7 2 3 1 描述信息一1 8 2 3 2 信息1 9 2 4 推送技术2 0 北京邮电大学硕士学位论文 2 4 1 什么是推送技术。 2 4 2 c m m b 推送技术 2 4 3 c m m b 推送业务系统2 1 2 5 c m m b 条件接收系统( c a ) 2 2 2 5 1 简介2 2 2 5 2 条件接收系统的工作原理2 3 2 5 3 安全机制2 3 第三章虚拟世界简介以及技术研究2 5 3 1 什么是虚拟世界2 5 3 2 虚拟世界应用场景2 5 3 2 1 宝洁沙宣夜间沙龙2 5 3 2 2 虚拟武汉2 6 3 2 3 世界第一次虚拟奥运会2 7 3 3 虚拟世界技术2 7 3 3 13 d 实时渲染和物理引擎技术2 7 3 3 2 嵌入浏览器。2 7 3 3 3 高性能分布式数据文件服务器2 8 3 3 4 高性能网络同步服务器2 8 第四章文件推送技术难点和创新实现2 9 4 1 总体技术架构2 9 4 2 务推送指南。3 0 4 2 1 数据格式3 0 4 2 。2 送指南设计3 3 4 2 3 送指南生成3 6 4 2 4 析器3 7 4 3 送机制3 8 4 3 1 文件推送机制3 8 4 3 2 文件片丢失被动补偿机制4 1 第五章虚拟世界系统技术难点及实现4 3 5 1 顶层拓扑结构4 3 v 北京邮电大学硕士学位论文 5 2 h i p i h i 中央系统结构4 4 5 2 1 用户登陆服务集群4 5 5 2 2 用户交易支付服务集群。4 5 5 2 3 用户账号数据服务集群4 s 5 2 4 名字服务集群4 s 5 3 节点世界服务器结构4 6 5 3 1 连接服务器4 6 5 3 2 调度服务器4 8 5 3 3 地块服务器4 8 五1 1文件服务器。4 8 5 4 基本业务逻辑层次4 9 5 5 地块调度系统4 9 5 5 1 基本定义4 9 5 5 2 系统的基本构成5 1 5 5 3 连接服务器镜像地块信息的基本原理5 2 s 5 4 地块调度基本原理5 3 5 6 基本人物运动系统5 6 5 6 1 基本定义5 6 5 6 2 系统的基本构成5 6 5 6 3 解决跨越地块边界运动的基本原理5 7 5 7 大规模人物运动信息同步系统5 8 5 7 1 四叉树5 8 5 7 2 四叉树容器进出算法5 9 5 7 3 同步算法6 1 第六章结束语和展望6 2 参考文献6 3 附录1 - j s o nc + + 解析器6 4 致谢7 1 v i 北京邮电大学硕士学位论文 图表索引 图2 1 移动多媒体广播总体架构 8 1 4 图2 2c m m b 系统与g s m t d s c d m a 移动蜂窝通信系统的融合。5 图2 3s t i m i 系统功能框图【u 6 图2 4s t i m i 帧结构【1 1 9 图2 5 移动多媒体广播时隙结构【1 1 9 图2 - 6 时隙节电示意图1 0 图2 7 移动多媒体广播逻辑信道帧结构【1 l 。1 0 图2 - 8c m m b 复用技术【2 1 1 1 图2 - 9 移动多媒体广播复用帧结构f 2 j 。1 2 图2 1 0 数据广播结构图。1 3 图2 1 2c m m b 电子业务指南构成1 8 图2 1 3e s g 基本描述表【3 1 1 9 图2 1 4e s g 数据信息的组成单元及层次关系【引2 0 图2 1 5 推送业务系统总体结构2 2 图3 - 1 沙宣在虚拟世界中的宣传专场。2 6 图3 21 9 1 1 年的虚拟武汉2 6 图3 3 数据解析流程图d a t ap a r s ef l o w 2 8 图4 1 运营管理系统技术架构2 9 图4 2j s o n 对象3 1 图4 3j s o n 数组：3 1 图4 4j s o n 值3 1 图4 5j s o n 字符串。3 2 图4 6j s o n 数字。3 2 图4 7 数据文件分割示意图 4 1 。3 9 图5 - 1 业务逻辑示意图5 0 图5 2 基本图5 1 图5 3 连接服务器镜像地块信息示意图5 3 i x 北京邮电大学硕士学位论文 图5 4 人物登录u s e rc a s e 5 4 图5 5 人物登出u s e rc a s e 5 5 图5 6 人物却换地块u s e rc a s e 5 5 图5 7 人物运动状态同步u s e rc a s e 5 7 图s 8 跨地块人物运动原理图5 8 图5 - 9 四叉树。5 9 x 北京邮电大学硕士学位论文 c m m b e p g e s g h t t p j s o n p l f e c s l s g m l x p e 符号说明 c h i n am o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n g 中国移动多媒体广播 e l e c t r o n i cp r o g r a mg u i d e 电子节目指南 e l e c t r o n i cs e r v i c eg u i d e 电子业务指南 h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l超文本传输协议 j a v a s c r i p to b j e c tn o t a t i o n j a v a s c r i p t 对象标识 p a c k e tl e v e lf o r w a r de r a s u r ec o r r e c t i o n 分组级前向纠删 s e c o n dl i f e s e r v i c egu i d e e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e e x t e n s i b l ep r o t o c o le n c a p s u l a t i o n i 第二人生 业务指南 可扩展标记语言 可扩展协议封装 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 研究背景及任务 1 1 1 背景1 第一章绪论 当前中国正处于社会转型中，很大一部分青年由于各种原因，发展不顺。由 此产生悲观、消沉、失望的情绪，对国家未来前景的预期较为模糊。同时，社会 中存在的种种丑恶现象，对青少年健康成长产生相当的负面影响，青年们看不惯、 想不通、愤不平。整个社会的价值观念较为混乱，使青年的价值困惑正在不断加 剧，未来1 0 年青年的社会化进程将遇到更大的挑战。部分青年中出现理想淡化， 精神失落，有的沉溺于物质享受，这些问题影响青年的成长与发展。 爱国主义是动员和鼓舞中国人民团结奋斗的一面旗帜，是推动我国社会历史 前进的巨大力量，是全国各族人民共同的精神支柱。以爱国主义为核心的伟大民 族精神，是中华民族生生不息、薪火相传的精神血脉，是鼓舞青年奋发迸取的精 神支撑。以改革创新为核心的时代精神，则是推动青年发展进步的精神动力、力 量源泉。民族精神和时代精神统一于民族的整体价值观，并成为青年人生目的的 指南、行为选择的根据、凝聚心灵的力量。 面对这种状况，近年来，国家成立中国红色文化基金会，以红色文化为载体， 进行爱国主义教育宣传，让红色文化进社区、进学校，增进青年们的革命情结， 培养他们树立胸怀祖国、报效家乡的志向。 1 1 2 背景2 技术发展的目的在于满足用户日益增长的需求。当前，移动多媒体应用作为 移动通信行业发展的必然方向，不仅是电信业关注的热点，而且也吸引了传统广 电业的目光。在两大行业的共同推动下，移动多媒体技术的发展速度明显加快， 呈现出诸多亮点。移动多媒体广播技术是诸多亮点技术中的亮点。 移动多媒体广播，俗称手机电视，是指面向手机、p d a 、g p s 、m p 4 、数码 相机、掌上型电脑等小屏幕便携手持终端以及车载电视等移动终端提供的多媒体 广播，包括视频广播业务、音频广播业务、数据广播业务和相关互动业务。 北京邮电大学硕士学位论文 广电总局颁布的广电行业标准c m m b ( 中国移动多媒体广播) 是我国自主研 发的、具有完全自主知识产权的移动多媒体广播标准，c m m b 标准通过卫星和地 面无线广播方式，能够满足人们在小屏幕、小尺寸、便携的手持类终端如手机、 p d a 、m p 3 、m p 4 、数码相机、笔记本电脑以及车载、船载便携移动终端设备上 随时随地接收新闻、资讯、娱乐等电视节目的需求。 1 1 3 背景3 电脑连接起来构成了电脑网络，里面发生的故事越来越丰富和精彩，随着信 息技术的迅猛发展，网络越来越深入到我们的生活的每一个细节中。而我们经常 听到的说法是：那是一个虚拟的世界! 更为开放的虚拟世界平台，因为赋予了玩家从内容到规则生产的最大自主 权，已经成为当下最好的社会经济和政治的实践和创新场所，引发了全球关注。 虚拟与真实正在走向融合，相互教育和引导。目前在s e c o n dl i f e ，有居民自主组 建的共和国，还有经济和金融的创新实践。虚拟世界的实践已经跟真实世界挂钩， 公共政策不仅学习虚拟世界经验，而且开始管制虚拟世界。 1 1 4 任务 本文着眼于当代青年一代的教育，配合当前中国红色文化基金会的红色文化 爱国主义教育宣传问题，设计一个以集高科技含量、趣味性、便携性为一体的红 色文化录制播放系统，以大大降低了红色文化教育的节目源制作成本、宣传成本。 2 1 本文主要研究内容和结构安排 2 1 1 主要研究内容和主要贡献 本文的主要工作是研究了中国移动多媒体广播c m m b 标准的数据广播技术 原理和基于此数据广播技术基础上的多媒体信息推送技术方案、虚拟世界天宫造 物系统和信息同步系统，在此基础上，对基于c m m b 的广播式文件推送系统进 行了总体设计和实现、对虚拟世界同步系统进行了总体设计实现和优化。 对基于c m m b 的文件推送系统进行了详细的设计和实现，包括电子业务指 南、推送业务流程、一致性校验和g p r s 数据补偿系统等，对数据文件的分发打 包机制进行了详细研究。 2 北京邮电大学硕士学位论文 对虚拟世界的同步系统进行了详细的设计、实现和优化，包括信息同步系统、 资源管理系统、地块调度系统、文件服务器系统等，对地块内部人物信息同步系 统做了详细研究和优化。 以c m m b 移动多媒体广播系统为载体，将用户移动收看电视节目的成本降 低为传统的电信带宽成本的百分之一。 以虚拟世界为平台，利用虚拟世界的天宫造物系统、信息同步系统，轻松的 将电视节目制作成本降低为传统动漫制作成本的百分之一，效率提高十数倍。 2 1 2 文章结构安排 本文的章节作如下安排。 第一章绪论简单介绍了本文的社会大背景以及主要研究内容、主要贡献和社 会意义等。 第二章集中研究了c m m b 标准的各项技术，重点讨论了e s g 和推送技术。 同时对移动多媒体广播领域的国际国内标准做了一个大致的比较。 第三章重点介绍了虚拟世界的概念、应用范围和现实应用例子、相关技术， 并重点研讨了网络服务器的同步技术。 第四章对文件推送技术的实现做了细致而深入的讨论，并且提出了本文的文 件推送创新点，通过移动通信数据网络实现文件的补偿。 。 第五章对虚拟世界软件的基础架构做了详细的讨论，并详细介绍了本人的研 究工作和成果。 第六章是结束语和后续工作展望。 3 北京邮电大学硕士学位论文 第二章c m m b 系统研究及推送业务的技术架构 2 1 c m m b 标准概述 2 1 1 概述 c m m b 标准定义了在3 0 m h z 3 0 0 0 m h z 频率范围内，移动多媒体广播系统广 播信道物理层各功能模块，给出了移动多媒体广播信道物理层传输信号的帧结 构、信道编码、调制技术以及传输指示信息。定义的广播信道物理层带宽( b f ) ， 包括8 m h z 和2 m h z 两种选项。 广电总局的目标是建立“天地一体、星网结合、统一标准、全国漫游 的移 动广播电视系统，将来会依靠大功率卫星对全国范围进行c m m b 信号覆盖，利 用地面增补转发器同频同时同内容转发卫星信号补点覆盖卫星信号盲区，利用无 线移动通信网络构建回传通道，从而组成单向广播和双向交互相结合的移动多媒 体广播网络。c m m b 体系架构如图2 - 1 所示。 图2 1 移动多媒体广播总体架构嘲 4 北京邮电大学硕士学位论文 地面发射中心将信号发向s 波段同步卫星后，同步卫星对接收到的信号进行 转发，转发后的s 波段信号直接被地面的接收终端接收下来，也可以通过增补转 发器处理后被地面的接收终端接收下来。该卫星还通过分发信道将信号发送给增 补转发器处理，通过增补转发器处理后转发，对卫星覆盖的阴影区域进行增补。 t - d m b ( t e r r e s t r i a id i g i t a lm u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n g ) 系统包括1 个d m b 监视系 统、2 个视频编码器、视频网关和多路复用器，可以提供灵活的服务，包括视频广 播、音频广播以及数据广播等。s - d m b ( s a t e l l i t e d i g i t a l m u l t i m e d i a b r o a d c a s t i n g , 卫 星数字多媒体广播) 是一个卫星与移动网络相融合的系统，卫星提供广播信道，移 动网络提供交互通道，完成业务导航、定购及激活。 d v b h 组网时可采用地面单频网( s f n ) 或多频网( m f n ) 的方式，从节约频率资 源的角度，多采用单频网的组网方式。在一个s f n 中包含多个同步无线发射器，这 些发射器以完全相同的频率发射完全相同的比特流。一个s f n 区域可以视为一个 分布式发射器，这个发射器向整个小区均匀地发送信号。 m e d i a f l o 是美国高通公司提出的一套有别于传统数字电视系统的单向广播 网+ 3 g 移动通信网的移动广播系统。它是与d v b h 相类似的手持移动电视技术， 是一套完整的服务系统，包括发射台、3 g 网络、运营中心、手机终端四个组成部 分。 c m m b 系统与g s m t d s c d m a 移动蜂窝通信系统的融合，如图2 2 所示： c 掰疆b 移动多媒体 厂播系坑 ij j 气 4 ， j f f 、 j j ； 鎏 藿 净，jj _ 黔，：冷 oj 。j 。j 舷审 llf 和冷n ”n “叫 冷jj g s 斑t d s c d 碡矗移动 蜂窝通信系统 图2 - 2c m m b 系统与g s m i d s c d m a 移动蜂窝通信系统的融合 2 1 2 s t i m i 信道传输技术 5 。罐譬避骥 “蟹 羹_髫谢誊 r渗允 。 北京邮电大学硕士学位论文 c m m b 是针对我国幅员辽阔、传输环境复杂、东部地区城市密集、西部地区 人口稀疏的特点，以及用户众多和业务需求多样化的情况，立足我国国情，通过 吸纳成熟的先进技术设计的“天地一体化，的技术体系，拥有低成本、可快速实 现移动多媒体广播信号全国覆盖的优点，从而可以促进东西部“数字鸿沟”的弥 合。c m m b 系统采用的s t i m i 传输技术充分考虑了在我国开展移动多媒体广播业 务的需求和特点，是一项具有先进性、实用性和经济性的自主技术。 1 ) 信道编码和星座映射 s t i m i 技术是面向移动多媒体广播设计的无线信道传输技术，中国自主研发 的c m m b 体系架构中的核心部分。s t i m i 技术充分考虑到移动多媒体广播业务的 特点，针对手持设备接收灵敏度要求高，移动性和电池供电的特点，采用最先迸 的信道纠错编码和o f d m 调制技术，提高了抗干扰能力和对移动性的支持，采用 时隙节电技术来降低终端功耗，提高终端续航能力。 s t i m i 采用了r s 编码和高度结构化低密度奇偶校验码( l o p c ) 技术。在目前已 有的编码方法中，l d p c 是一种能够逼近s h a n n o n 限的性能优秀的信道纠错编码 方法，因其卓越的性能使它成为高速宽带系统应用中理想的编码方式。s t i m i 技 术采用了创新的l d p c 构造方法和低复杂度的译码方法，不仅提高了接收灵敏度， 而且极大地降低了整个编译码器硬件执行的复杂性，利于芯片实现。s t i m i 系统 功能框图如同2 - 3 所示。 堪喇馨精列 l j 鼍符碍- 捷磅 删嘲 戚幢射糖的 触 i i ；虚 受安 图2 - 3s t i m i 系统功能框图1 1 l s t i m i 可以用b p s k 、q p s k 和1 6 q a m 的星座映射模式，适合传输不同服务质 量要求的业务。 2 ) o f d m 调制 6 北京邮电大学硕士学位论文 o f d m 的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对 不同的载波进行调制。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗 多径衰落的性能。同时使各子载波上的频谱相互重叠，但这些频谱在整个符号周 期内满足正交性，从而不仅保证接收端能够不失真地复原信号的，而且大大提高 了频谱利用率。 在o f d m 系统中，接收机需要进行帧同步捕获和o f d m 符号同步捕获，然 后才能进行正确解调。s t i m i 技术创造性地使用了时间域扩频信标用于同步捕获， 具有同步捕获时间短、抗载波频偏能力强、抗信道多径时延扩展能力强的特点。 这种方式大大减小用户开机到正常接无线信道的时域和频域响应是时变的，多径 引起的频域选择性衰落在不同的子载波上也表现出衰落的不一致性，因此o f d m 符号各个子载波上会出现畸变的不均匀性。因此，必须采用信道估计的办法来 估计出信道的时域和频域响应，对接收到的数据进行校正和恢复。s t i m i 采用导 频技术，不仅保证了复杂无线传输条件下可靠的信道估计和均衡，而且降低解 调模块硬件复杂度，利于芯片实现。 广播信道物理层以物理层逻辑信道的形式向上层业务提供传输速率可配置 的传输通道，同时提供一路或多路独立的广播信道。物理层逻辑信道支持多种编 码和调制方式用以满足不同业务、不同传输环境对信号质量的不同要求。同时 c m m b 标准定义的广播信道物理层支持单频网和多频网两种组网模式，可根据应 用业务的特性和组网环境选择不同的传输模式和参数。物理层支持多业务的混合 模式，达到业务特性与传输模式的匹配，实现业务运营的灵活性和经济性。 广播信道物理层通过物理层逻辑信道( p l c h ) 为上层业务提供广播通道。物理 层逻辑信道分为控制逻辑信道( c l c h ) 和业务逻辑信道( s l c h ) 。控制逻辑信道用于 承载广播系统控制信息，业务逻辑信道用于承载广播业务。 3 ) r s 编码和字节交织 r s 编码和字节交织。s t i m i 系统采用了r e e d s o l o m o n 码作为外码，字节交 织器作为外交织器。r s 编码和字节交织根据列输入列输出、行编码的方式进行 处理。r s 码采用了码长为2 4 0 字节的r s ( 2 4 0 , k ) 截短码。该r s 码由原始的r s ( 2 s s ，m ) 系统码通过截短产生，其中m = k + 1 5 。k 为一个码字中信息序列的字节数，校验字 节数为( 2 4 0 - k ) 。r s ( 2 4 0 , k ) 码提供了4 种工作模式，分别为 k = 2 4 0 l k = 2 2 4 。k = 1 9 2 i k = 1 7 6 0 r s 编码和字节交织的工作原理：输入数据以字节的形式按列写入，充满后 按行进行r s 编码；当所有行的r s 编码完成后，再按列读出数据作为输出。 物理层对每个物理层逻辑信道进行单独的编码和调制，其中控制逻辑信道采 用固定信道编码和调制模式：r s 编码采用r s ( 2 4 0 ，2 4 0 ) ，l d p c 编码采用1 2 码 7 北京邮电大学硕士学位论文 率，星座映射采用b p s k 映射，扰码初始值为选项0 。业务逻辑信道的编码和调 制模式根据系统需求可灵活配置，配置模式通过系统控制信息传向终端广播。 来自上层的输入数据经过前向纠错编码、交织和星座映射后，与离散导频和 连续导频复接在一起进行o f d m 调制。调制后的信号插入帧头后形成物理层信号 帧，再经过基带至射频变换后发射1 6 j 。 4 ll d p c 编码 l d p c 码是一类可以逼近s h a n n o n 限的纠错编码方法，拥有较低的译码复杂 度。s t i m i 系统采用了自主研发的l d p c 码，支持1 2 和3 4 两种编码速率。下 面是l d p c 码的配置参数：1 2 码率时，信息长度4 6 0 8 比特，码字长度9 2 1 6 比特； 3 4 码率时，信息长度6 9 1 2 比特，码字长度9 2 1 6 比特。表2 - 1 给出了l d p c 码 的配置参数： 表2 - 1s t i m il d p c 码的配置参数 码率 信息比特长度码字比特长度 1 24 6 略比特9 2 1 6 比特 3 46 9 1 2 比特9 2 1 6 比特 5 l 比特交织 s t i m i 系统采用了比特交织作为内交织。l d p c 编码后的比特输入到比特交织 器进行交织。比特交织器采用m b i b 的块交织器， l d p c 编码后的二进制序列按照从上到下的顺序依次写入块交织器的每一 行，直至填满整个交织器，再从左到右按列依次读出。 6 ) 星座映射 s t i m i 系统支持b p s k 、o p s k 和1 6 c l a m 三种星座映射方案，可灵活地适应 不同的传输速率需求。o p s k 星座映射方案是i 为横轴，q 为纵轴，第一象限o o ， 第二象限1 0 ，第三象限1 1 ，第四象限0 l ，比特顺序 7 ) 时隙技术 s t i m i 物理层信号每1 秒为1 帧，划分为4 0 个时隙。每个时隙的长度为2 s m s ， 包括1 个信标和5 3 个o f d m 调制数据块。时隙划分和帧结构如图2 - 4 所示。每 个广播业务可以占用一个或几个时隙，有几种比较典型的配置方式。 8 北京邮电大学硕士学位论文 宙 图2 - 4s t i m i 帧结构1 1 l 在信标里面包括了两个内容，一个是发射机的标识信号，用于鉴别发射来源， 外包括了两个相同的同步信号，这可以应用于快速的获取同步，使得在无线信 道下能够快速的获取信号，5 3 个o f d m 符号负责承载业务数据，如图2 - 5 所示。 每个广播业务占用一个或多个时隙，利用时隙开关支持终端节电设计。 鬟群枫 瓤i i l 卜一鞣卜一懈妊弩一 图2 - 5 移动多媒体广播时隙结构l l 在同时传送的多路多媒体信号中，接收机根据用户收看的频道，利用时隙开 关天线、调谐器等大功耗的器件，只接收相关时隙，而在其他时隙这些大功耗器 件都处于关闭状态，从而大大降低终端功耗，有效的提高了终端续航能力。 以一般3 8 4 k b p s 的视频业务为例，需要占用两个时隙，接收机只需要在这两 个时隙处于工作状态，而在其他时隙都处于关闭状态，节电效率为9 5 。 c m m b 采用逻辑信道技术实现业务的灵活组合，逻辑信道分为两种，一种是 控制信息的逻辑信道，另外一个是业务信息的逻辑信道。控制性逻辑信道参数是 固定的，这样使得控制逻辑信道获得最好的接收性能。不同的业务信道可以配合 多个时隙进行传输，这样就可以大大的省电。时隙节电示意图如同2 6 所示。 9 北京邮电大学硕士学位论文 图2 - 6 时隙节电示意图 。 一 r il ni| s ，m l l 一- i i ti b 竺i 。 i主t 一熙缝一f。卜 i 儒邋维码，调制肿缘分配 l ，i， 土i上l ， 王ll 訾l 叩 对荫r时目i 警l 紫 刖噶ii 峙l l时时敝i 一 23kk + k + 2站辨 图2 7 移动多媒体广播逻辑信道帧结构 1 1 图2 7 给出