DAB電子節(jié)目指南的解碼設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)方案

    目前在許多國(guó)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(guó)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(guó)的推廣應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)DAB接收機(jī)的需求也越來(lái)越迫切。

    從技術(shù)原理和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，DAB接收機(jī)通常包括三個(gè)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(shuō)明信息，它在FIC中聲明，通過(guò)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(duì)英國(guó)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(duì)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(píng)估板中。

EPG介紹

1. EPG傳送內(nèi)容

    在DAB系統(tǒng)中，EPG用來(lái)傳輸音頻和各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)目說(shuō)明信息，經(jīng)接收終端解碼后將這些說(shuō)明信息顯示給用戶，以方便用戶選擇節(jié)目。這些說(shuō)明信息主要包括信號(hào)群(一個(gè)固定頻率上的所有電臺(tái)稱為一個(gè)信號(hào)群)說(shuō)明信息、業(yè)務(wù)(各種節(jié)目的統(tǒng)稱)說(shuō)明信息以及節(jié)目時(shí)間表、節(jié)目說(shuō)明信息等與業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)內(nèi)容相關(guān)的說(shuō)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(shuō)明信息首先被處理成可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言(XML)[2]格式的文件，在這一過(guò)程中，為了描述節(jié)目相關(guān)的說(shuō)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(shuō)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(gè)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(shí)間、結(jié)束時(shí)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(jí)子元素屬于同一層。各級(jí)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(jí)元素及其對(duì)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(lái)。父元素是相對(duì)的，任何一級(jí)的元素的編碼結(jié)構(gòu)都相同，都是標(biāo)簽(tag)，長(zhǎng)度(len)和值(value)的組合，tag標(biāo)識(shí)不同的元素和屬性，len表明value的長(zhǎng)度，value是屬性的值，或者是下級(jí)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(duì)不感興趣的元素可以直接跳過(guò)Len長(zhǎng)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(guò)EPG編碼的文件，經(jīng)過(guò)多媒體對(duì)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(duì)象。把這些對(duì)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(guò)包模式[4]或者在X-PAD[4]數(shù)據(jù)區(qū)來(lái)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(guò)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(duì)象(在正文前面加上頭即成為對(duì)象)分割成多個(gè)塊，如圖3所示。

圖3：MOT對(duì)象的塊處理過(guò)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(gè)塊也分別分配一個(gè)頭，用來(lái)標(biāo)識(shí)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。 {{分頁(yè)}}

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(guò)包模式和X-PAD數(shù)據(jù)通道兩種方式來(lái)傳送。這里僅以包模式為例來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)處理。將包含MOT的數(shù)據(jù)組打包，給每個(gè)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(guò)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(shí)候，常以包模式傳輸，因此這里以包模式來(lái)討論。

    EPG的解碼過(guò)程需要先從網(wǎng)絡(luò)層開(kāi)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(gè)過(guò)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(gè)包就一直處理到EPG解碼完成，然后再處理下一個(gè)包。

    解包的過(guò)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(zhǎng)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(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)可以省去CRC校驗(yàn)過(guò)程，處理時(shí)直接跳過(guò)包尾即可。另外，處理CRC校驗(yàn)對(duì)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(méi)有必要浪費(fèi)資源，可以省去CRC校驗(yàn)過(guò)程。后面的解碼過(guò)程中還將多次遇到不同層次的CRC校驗(yàn)，都可以跳過(guò)不處理。

    解MSC數(shù)據(jù)組過(guò)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(duì)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(gè)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(jì)針對(duì)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(duì)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(jì)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(duì)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(shí)對(duì)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(guò)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(guò)SPI接口送出，用其他器件進(jìn)一步處理直到顯示。 {{分頁(yè)}}

    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(kāi)發(fā)方式。它提供32kb的FLASH ROM、1kb RAM。同時(shí)為了適應(yīng)低端便攜DAB接收機(jī)的要求，所以采用Basic Profile來(lái)實(shí)現(xiàn)EPG解碼。

    本設(shè)計(jì)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(hào)，經(jīng)過(guò)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(shí)基帶解碼模塊將FIC信息送入MCU進(jìn)行軟件解碼。對(duì)于EPG解碼，MCU首先對(duì)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(duì)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(jì)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)模塊。這種設(shè)計(jì)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行軟件升級(jí)，同時(shí)留出下一層的軟件解碼接口，方便針對(duì)更高級(jí)MCU而采用Advanced Profile EPG協(xié)議的升級(jí)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