數(shù)字音頻廣播(DAB）是繼調(diào)幅、調(diào)頻之后的新一代廣播，具有發(fā)射功率小、覆蓋面積大、頻譜利用率高和可移動接收等優(yōu)點(diǎn)，同時它還是一種多媒體廣播，可同時傳遞聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)及活動影像等業(yè)務(wù)。

    目前在許多國家和地區(qū)已經(jīng)有了DAB廣播，特別是在歐洲和亞洲的一些國家和地區(qū)DAB覆蓋率很高，且已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。伴隨DAB技術(shù)在中國的推廣應(yīng)用，市場對DAB接收機(jī)的需求也越來越迫切。

    從技術(shù)原理和標(biāo)準(zhǔn)來說，DAB接收機(jī)通常包括三個模塊：RF解調(diào)模塊、基帶解碼(信道解碼和音頻解碼)模塊和控制模塊。其中控制模塊主要用于快速信息通道(FIC)解碼的實(shí)現(xiàn)和人機(jī)界面的顯示和控制。電子節(jié)目指南(EPG)[1]給用戶提供音頻和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)目說明信息，它在FIC中聲明，通過主業(yè)務(wù)信道(MSC)傳輸，通常作為人機(jī)界面的一部分，給用戶提供可選節(jié)目的信息，是DAB接收機(jī)的重要組成部分。本文主要針對英國BBC和Digital One廣播的EPG數(shù)據(jù)，采用西芯微電子公司的ID200 DAB基帶解碼芯片和TI公司的MSP430等器件，提出對EPG信息的軟件解碼方案并實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)目的結(jié)果將被用于西芯微電子公司的DAB/DMB接收機(jī)評估板中。

EPG介紹

1. EPG傳送內(nèi)容

    在DAB系統(tǒng)中，EPG用來傳輸音頻和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)目說明信息，經(jīng)接收終端解碼后將這些說明信息顯示給用戶，以方便用戶選擇節(jié)目。這些說明信息主要包括信號群(一個固定頻率上的所有電臺稱為一個信號群)說明信息、業(yè)務(wù)(各種節(jié)目的統(tǒng)稱)說明信息以及節(jié)目時間表、節(jié)目說明信息等與業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)的說明信息。

2. EPG編碼結(jié)構(gòu)

    在DAB廣播站發(fā)送端，音頻和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)目說明信息首先被處理成可擴(kuò)展置標(biāo)語言(XML)[2]格式的文件，在這一過程中，為了描述節(jié)目相關(guān)的說明信息采用了如圖1所示的層次嵌套結(jié)構(gòu)描述EPG信息中的音頻和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)目說明信息之間的層次關(guān)系。

    EPG中用元素[3]表示相關(guān)信息的統(tǒng)稱，元素內(nèi)部可包含多個其它元素和屬性；屬性[3]表達(dá)具體含義，比如節(jié)目的起始時間、結(jié)束時間等。該結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了不同層次元素之間的從屬關(guān)系，以及屬性與元素的所屬關(guān)系。最外層為父元素，父元素的屬性和其子元素屬于同一層，類似的，子元素的屬性和二級子元素屬于同一層。各級元素有其獨(dú)有的屬性，屬性值代表了具體的含義。

圖1：EPG編碼結(jié)構(gòu)

    在DAB接收端，EPG解碼的目標(biāo)就是將各級元素及其對應(yīng)屬性值以適合液晶屏幕顯示和人們看懂的方式為表示出來。父元素是相對的，任何一級的元素的編碼結(jié)構(gòu)都相同，都是標(biāo)簽(tag)，長度(len)和值(value)的組合，tag標(biāo)識不同的元素和屬性，len表明value的長度，value是屬性的值，或者是下級元素和屬性。這樣在解碼端可以方便地實(shí)現(xiàn)有選擇的解碼，對不感興趣的元素可以直接跳過Len長度的數(shù)據(jù)，為高效解碼提供了可能途徑。

3. EPG的傳輸

    EPG的編碼流程如圖2所示。將應(yīng)用層的待傳輸文件即經(jīng)過EPG編碼的文件，經(jīng)過多媒體對象傳輸(MOT)編碼器產(chǎn)生完整的包括附加信息在內(nèi)的MOT對象。把這些對象切割成適當(dāng)大小的塊，接著將這些塊轉(zhuǎn)化成適合DAB傳送的數(shù)據(jù)包，通過包模式[4]或者在X-PAD[4]數(shù)據(jù)區(qū)來傳送。

圖2：EPG編解碼流程示意圖

a. 傳輸層數(shù)據(jù)處理

    經(jīng)過EPG編碼之后的碼流采用MOT數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議傳輸。為了便于靈活的處理大量的數(shù)據(jù)(如File)，MOT編碼器將對象(在正文前面加上頭即成為對象)分割成多個塊，如圖3所示。

圖3：MOT對象的塊處理過程

    從圖3中可以看出原始文件首先被加上頭，然后頭信息和正文分別被獨(dú)立地分割成許多的塊，然后給每個塊也分別分配一個頭，用來標(biāo)識塊的大小以及在傳輸中的重復(fù)次數(shù)等重要信息。最后頭信息塊和正文信息塊組成不同類型的MSC數(shù)據(jù)組，數(shù)據(jù)組的類型及其它相關(guān)的信息都在MSC數(shù)據(jù)組頭中定義。

b. 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)處理

    DAB系統(tǒng)中，包含MOT數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組可以通過包模式和X-PAD數(shù)據(jù)通道兩種方式來傳送。這里僅以包模式為例來說明數(shù)據(jù)處理。將包含MOT的數(shù)據(jù)組打包，給每個包分別加上包頭和包尾信息，以數(shù)據(jù)包的形式在DAB信道中傳輸(如圖4所示)。

圖4：MSC數(shù)據(jù)組打包過程

EPG解碼的軟件實(shí)現(xiàn)

    當(dāng)有大量的EPG信息需要傳送的時候，常以包模式傳輸，因此這里以包模式來討論。

    EPG的解碼過程需要先從網(wǎng)絡(luò)層開始，即先解包，然后處理傳輸層，即MOT解碼，最后處理應(yīng)用層，即EPG解碼。但是由于整個過程最終要在便攜設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，不可能一層一層的解碼，因此我們采取的方法是每收到一個包就一直處理到EPG解碼完成，然后再處理下一個包。

    解包的過程就是去掉包頭包尾，從而恢復(fù)MSC數(shù)據(jù)組。包頭中提供包的長度以及包在MSC數(shù)據(jù)組中的位置等重要信息。包尾用作CRC[3]校驗(yàn)，為了簡化軟件設(shè)計可以省去CRC校驗(yàn)過程，處理時直接跳過包尾即可。另外，處理CRC校驗(yàn)對處理器要求較嚴(yán)格，又由于DAB作為廣播系統(tǒng)，它的EPG信息本身就被反復(fù)重傳，所以沒有必要浪費(fèi)資源，可以省去CRC校驗(yàn)過程。后面的解碼過程中還將多次遇到不同層次的CRC校驗(yàn)，都可以跳過不處理。

    解MSC數(shù)據(jù)組過程同樣也是去掉數(shù)據(jù)組的首尾，恢復(fù)出正文的塊，將塊按照數(shù)據(jù)組的類型分類并按順序組合，即可恢復(fù)正文內(nèi)容。再對正文進(jìn)行EPG解碼，則最終實(shí)現(xiàn)EPG解碼。

    另外值得注意的是，根據(jù)DAB的EPG協(xié)議，EPG解碼有兩個Profile可供選擇，分別是Basic Profile和Advance Profile[3]，需根據(jù)硬件資源進(jìn)行選擇。由于本設(shè)計針對便攜設(shè)備，選擇的處理器是較為低端的產(chǎn)品，所以選擇Basic Profile，這樣對硬件要求和處理速度要求都較低。具體EPG解碼流程如圖5所示。

圖5：具體的EPG解碼流程圖

EPG解碼的硬件電路

    本設(shè)計方案中采用的DAB解碼芯片是西芯微電子公司的ID200 DAB。ID200能對Eureka-147標(biāo)準(zhǔn)的DAB傳輸幀進(jìn)行全速解碼，包括數(shù)字混頻、同步/跟蹤和解調(diào)，可同時對傳輸幀內(nèi)的兩路音頻、數(shù)據(jù)或視頻節(jié)目進(jìn)行解碼，解碼后的音頻節(jié)目可以通過片內(nèi)MPEG L2音頻解碼器播放，而數(shù)據(jù)/視頻節(jié)目可以通過SPI接口送出，用其他器件進(jìn)一步處理直到顯示。

    采用的MCU是TI公司的MSP430F147處理器，它是超低功耗Flash型16位RISC指令集單片機(jī)，具有強(qiáng)大的處理能力、豐富的片上外圍模塊和方便的開發(fā)方式。它提供32kb的FLASH ROM、1kb RAM。同時為了適應(yīng)低端便攜DAB接收機(jī)的要求，所以采用Basic Profile來實(shí)現(xiàn)EPG解碼。

    本設(shè)計的硬件原理框圖如圖6所示，首先DAB廣播進(jìn)入RF模塊后，被轉(zhuǎn)換為中頻信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送入基帶解碼模塊，進(jìn)行信道和音頻解碼，同時基帶解碼模塊將FIC信息送入MCU進(jìn)行軟件解碼。對于EPG解碼，MCU首先對FIC進(jìn)行分析，判斷選擇與EPG相關(guān)的MSC，然后從基帶解碼模塊中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，再對其進(jìn)行EPG解碼，最后將解碼后的EPG數(shù)據(jù)送至顯示設(shè)備。

本文小結(jié)

    本設(shè)計利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對DAB EPG數(shù)據(jù)信息的軟件解碼，并將其作為DAB接收機(jī)人機(jī)界面中的一個模塊。這種設(shè)計方法不僅可以降低基帶解碼模塊的硬件復(fù)雜度，而且有利于根據(jù)實(shí)際情況靈活地對產(chǎn)品進(jìn)行軟件升級，同時留出下一層的軟件解碼接口，方便針對更高級MCU而采用Advanced Profile EPG協(xié)議的升級應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] Digital Audio Broadcasting (DAB);Multimedia Object Transfer (MOT) Protocol. ETSI EN 301 234 . 2006.1.
[2] Digital Audio Broadcasting (DAB); XML Specification for DAB Electronic Programme Guide (EPG). ETSI TS 102 818 .2006.2.
[3] Digital Audio Broadcasting (DAB); Digital Radio Mondiale (DRM);Transportation and Binary Encoding Specification for Electronic Programme Guide (EPG). ETSI TS 102 371 .2005.1.
[4] Mingying Lu, Guoyu Wang, Hongsheng Zhang , Embedded DAB Decoder IP for 3G/4G Mobile Application, 2005 Global Mobile Congress, 2005.10:236-240
[5] Radio broadcasting systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers.ETSI EN 300 401.2006.1