摘要：文章首先介紹了CMMB系統(tǒng)的架構(gòu)，接著總結(jié)了移動(dòng)通信中無線信道的特征，通過對(duì)衰落信道與AWGN信道的對(duì)比引出了分集的概念。然后從時(shí)間，頻率，空間的角度分析了分集的實(shí)現(xiàn)方法。最后闡述了CMMB系統(tǒng)是如何利用這些分集技術(shù)的。
關(guān)鍵詞：CMMB分集

0 引言
本文主要研究了CMMB的傳輸技術(shù)以及分集思想在CMMB傳輸中的應(yīng)用。在參考了CMMB傳輸標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字通信的理論，研究了多徑衰落信道對(duì)CMMB傳輸?shù)挠绊?，進(jìn)而將分集的理論與CMMB的傳輸標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，分析了其實(shí)現(xiàn)分集的原理，從時(shí)間分集、頻率分集、空間分集的角度對(duì)分集在CMMB中的應(yīng)用進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

1 CMMB系統(tǒng)簡介
CMMB是英文China Mobile Multimedia Broadcasting(中國移動(dòng)數(shù)字多媒體廣播)的簡稱。國家廣電總局于2006年10月頒布了中國移動(dòng)多媒體廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定采用我國自主研發(fā)的移動(dòng)電視接收標(biāo)準(zhǔn)STiMi，該標(biāo)準(zhǔn)從同年11月1日起實(shí)施。CMMB是國內(nèi)自主研發(fā)的第一套面向手機(jī)、PDA、MP3、MP4、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等多種移動(dòng)終端的系統(tǒng)，利用大功率S波段衛(wèi)星信號(hào)覆蓋全國，利用地面增補(bǔ)轉(zhuǎn)發(fā)器同頻同時(shí)同內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星信號(hào)補(bǔ)點(diǎn)覆蓋衛(wèi)星信號(hào)盲區(qū)，利用無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建回傳通道，從而組成單向廣播和雙向交互相結(jié)合的移動(dòng)多媒體廣播網(wǎng)絡(luò)。
CMMB系統(tǒng)的物理層邏輯信道的編碼和調(diào)制功能框圖如圖1所示。來自上層的輸入數(shù)據(jù)流經(jīng)過前向糾錯(cuò)編碼、交織和星座映射后，與離散導(dǎo)頻和連續(xù)導(dǎo)頻復(fù)接在一起進(jìn)行OFDM(正交頻分多路復(fù)用)調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)插入幀頭后形成物理層信號(hào)幀，再經(jīng)過基帶至射頻變換后發(fā)射。

CMMB物理層通過物理層邏輯信道(PLCH)為上層業(yè)務(wù)提供廣播通道。PLCH分為控制邏輯信道(CLCH)和業(yè)務(wù)邏輯信道(SLCH)。CLCH用于承載廣播系統(tǒng)控制信息，SLCH用于承載廣播業(yè)務(wù)，如圖2所示。
物理層對(duì)每個(gè)PLCH進(jìn)行單獨(dú)的編碼和調(diào)制，其中CLCH采用固定的信道編碼和調(diào)制模式。SLCH的編碼和調(diào)制模式根據(jù)系統(tǒng)需求可靈活配置，配置模式通過系統(tǒng)控制信息向終端廣播。根據(jù)編碼和調(diào)制參數(shù)不同，物理層可提供不同的傳輸凈荷。

2 無線信道與分集技術(shù)
2．1 無線信道的特征
無線信道的主要特征是信道隨著時(shí)間和頻率的變化，大致可以分為兩種類型：大尺度衰落和小尺度衰落。大尺度信號(hào)衰落由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的主要地形(如山丘、樹林、建筑等)引起，表示了平均信號(hào)強(qiáng)度的衰減；而小尺度信號(hào)衰落主要是信號(hào)的時(shí)間擴(kuò)展及信道時(shí)變，前者由多徑效應(yīng)引起，表現(xiàn)為頻率選擇性衰落或平坦衰落，后者由多普勒效應(yīng)引起，表現(xiàn)為快衰落或慢衰落。對(duì)于通信系統(tǒng)的研究主要針對(duì)于小尺度衰落，大尺度衰落針對(duì)通信基站規(guī)劃這樣的問題更為密切一些。
多徑效應(yīng)：多徑指無線電信號(hào)從發(fā)射天線經(jīng)過多個(gè)路徑抵達(dá)接收天線的傳播現(xiàn)象。大氣層對(duì)電波的散射、電離層對(duì)電波的反射和折射，以及山巒、建筑等地表物體對(duì)電波的反射都會(huì)造成多徑傳播。多徑效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰落和相移。
移動(dòng)通信系統(tǒng)中與多徑效應(yīng)相關(guān)的一個(gè)重要參數(shù)是多徑時(shí)延擴(kuò)展，常把多徑衰落信道的多徑強(qiáng)度分布基本為零的時(shí)間范圍稱為信道的多徑擴(kuò)展。從多徑擴(kuò)展可以引出相干帶寬的概念。相干帶寬與多徑擴(kuò)展之間存在反比關(guān)系。當(dāng)輸入帶寬遠(yuǎn)小于相干帶寬時(shí)，我們通常把這樣的信道稱為平坦衰落(flat fading)信道，在這種情況下，多徑時(shí)延擴(kuò)展遠(yuǎn)小于碼元時(shí)間l／W，信號(hào)在平坦衰落信道上傳輸擁有近似的傳播特性，沒有明顯的畸變，不會(huì)導(dǎo)致時(shí)域波形上的劇烈變化。而當(dāng)輸入帶寬遠(yuǎn)大于相干帶寬時(shí)，通常把這樣的信道稱為頻率選擇性衰落(frequen cy-selective fading)信道，在這樣的信道中傳輸，對(duì)不同頻率的電磁波的傳播特性是不一樣的，所以隨著在其中傳送的電磁波的頻率的變化，其信道響應(yīng)也不停地變化，這也就是稱作頻率選擇性的本質(zhì)原因。
多普勒效應(yīng)：信道時(shí)變效應(yīng)是由發(fā)射端和接收端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或信道中的物體運(yùn)動(dòng)引起的，這些相對(duì)運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致接收端接收到的電磁波信號(hào)的頻率有所變化，在頻域表現(xiàn)為多普勒頻移。多普勒效應(yīng)會(huì)引起信道的響應(yīng)隨時(shí)間變化。
移動(dòng)通信系統(tǒng)中與多普勒效應(yīng)相關(guān)的一個(gè)重要參數(shù)是多普勒擴(kuò)展。我們常常把多徑衰落信道的多普勒功率譜基本為零的帶寬范圍稱為信道的多普勒擴(kuò)展。從多普勒擴(kuò)展可以引出相干時(shí)間的概念。相干時(shí)間與多普勒擴(kuò)展之間存在反比關(guān)系。如果相干時(shí)間大于時(shí)延要求，那么信道為慢衰落(slow fading)信道，在這種情況下，信道的沖擊響應(yīng)在符號(hào)傳播期間能夠保持較為“一致”，不會(huì)發(fā)生巨大的畸變。慢衰落一般來說所傳信號(hào)頻譜中的各個(gè)頻率分量幾乎產(chǎn)生同樣影響，因而對(duì)信號(hào)損害不大，一般可通過均衡補(bǔ)償；相反，如果相干時(shí)間遠(yuǎn)小于應(yīng)用的時(shí)延要求，那么信道為快衰落(fast fading)信道，在這種情況下，符號(hào)傳輸期間信道的沖擊響應(yīng)隨時(shí)間變化劇烈，通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須用特殊手段對(duì)抗快衰落。
2．2 無線通信中的分集技術(shù)
無線通信領(lǐng)域權(quán)威David Tse博士在文獻(xiàn)中，分析了窄帶衰落信道中未編碼傳輸?shù)南喔蓹z測與非相干檢測，通過與AWGN信道傳輸?shù)膶?duì)比，指出前兩者傳輸?shù)牟铄e(cuò)概率比AWGN信道的高得多的根本原因并不是因?yàn)榻邮諜C(jī)缺乏關(guān)于信道的知識(shí)，而是因?yàn)樾诺涝鲆媸请S機(jī)的，并且信道處于深度衰落的概率很大這樣的事實(shí)。當(dāng)可靠通信取決于一條路徑的信號(hào)強(qiáng)度，而該路徑處于深度衰落的概率又很大時(shí)，任何通信方案都有可能出現(xiàn)差錯(cuò)。
提高性能的解決方法是要確保信息碼元通過多條信號(hào)路徑，并且各路徑的衰落是相互獨(dú)立的，從而只要有一條路徑的信號(hào)足夠強(qiáng)就可以保證可靠的通信。這種技術(shù)在通信中就叫做“分集”，它可以極大地改善衰落信道中的性能。分集的實(shí)現(xiàn)方法有很多，比如時(shí)間分集、頻率分集、空間分集，等等。
(1)時(shí)間分集。時(shí)間分集是指以超過信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送信號(hào)，以便讓再次收到的信號(hào)具有獨(dú)立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效果。一般可以對(duì)信息進(jìn)行編碼，并將編碼后的碼元交織分散到不同的相干周期，從而使得碼字的不同部分經(jīng)歷相互獨(dú)立的衰落，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集。
(2)頻率分集。如果信道是頻率選擇性的，可以將信號(hào)在不同頻率的通道下發(fā)送，只要頻率間隔大于信道相干帶寬，那么它們就會(huì)經(jīng)歷相互獨(dú)立的衰落，從而達(dá)到分集的效果。
(3)空間分集。也叫天線分集，是一種在發(fā)射端或(和)接收端安裝多根不同位置的天線的分集技術(shù)。若這些天線的距離足夠大，則電磁波受到衰落的影響就相互獨(dú)立，達(dá)到分集的作用