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

1、DAB電子節(jié)目指南的解碼設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)宋清 陸明瑩 陳國(guó)峰（重慶郵電大學(xué)，重慶市 400065）摘要：DAB是一種全數(shù)字化的多媒體廣播體制，且在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。文章介紹了DAB的電子節(jié)目指南（EPG）的傳輸結(jié)構(gòu)及其作用，提出一種應(yīng)用于DAB接收機(jī)的EPG解碼設(shè)計(jì)方案，論證了方案的可行性，描述了方案的軟件實(shí)現(xiàn)和硬件結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目應(yīng)用西芯微電子公司的ID200 DAB基帶解碼芯片，采錄了英國(guó)BBC和Digital One廣播的EPG數(shù)據(jù)。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。關(guān)鍵字：電子節(jié)目指南；多媒體對(duì)象傳輸；數(shù)字聲音廣播；MSC數(shù)據(jù)組The Design and

2、Implement of Electronic Programme Guide Decoder for DAB SONGQing, LU Mingying, CHEN Guofeng(.Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing, 400065, China)Abstract: Digital Audio Broadcast is a multimedia broadcast system using all digital signal.This paper introduce DAB EPG transfe

3、r structures and functions, give a designing for EPG decoding, prove the feasibility of design scheme, and validate the software and hardware implementation. The project adopts ID200 DAB from Isis IP Corp. as the baseband decoder chip. EPG source is from BBC and Digital One broadcast programs. The r

4、esult of this project will be used in the evaluation boards for DAB/DMB receiver of Isis IP Corp.Keyword: EPG; MOT; DAB; MSC data group1、 概述數(shù)字音頻廣播DAB（Digital Audio Broadcasting）是繼調(diào)幅、調(diào)頻之后新一代廣播。具有發(fā)射功率小、覆蓋面積大、頻譜利用率高和可移動(dòng)接收等優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)它還是一種多媒體廣播，可同時(shí)傳遞聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)及活動(dòng)影像等業(yè)務(wù)。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)DA

5、B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)在我國(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。根據(jù)DAB技術(shù)原理和標(biāo)準(zhǔn)，DAB接收機(jī)通常包括三個(gè)模塊：RF（射頻）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FIC（快速信息通道）解碼的實(shí)現(xiàn)和人機(jī)界面的顯示和控制。EPG（Electronic Programme Guide）1電子節(jié)目指南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)MSC（主業(yè)務(wù)信道）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 On

6、e廣播的EPG數(shù)據(jù)，采用西芯微電子公司的ID200 DAB基帶解碼芯片和德州儀器公司的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。2、EPG介紹2.1 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，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。 2.2 EPG編碼結(jié)構(gòu)在DAB廣播站發(fā)送端，音頻和各種數(shù)

7、據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)目說(shuō)明信息首先被處理成XML（Extensible Markup Language可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言）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。在DAB接收

8、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的實(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。圖1：EPG編碼結(jié)構(gòu)2.3 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)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

9、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-PAD4數(shù)據(jù)區(qū)來(lái)傳送。圖2：EPG編解碼流程 傳輸層數(shù)據(jù)處理：經(jīng)過(guò)EPG編碼之后的碼流采用MOT（多媒體對(duì)象傳輸）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)立的分割成許多的塊，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（主業(yè)務(wù)）數(shù)據(jù)組，數(shù)據(jù)組的類型及其它相關(guān)

10、的信息都在MSC數(shù)據(jù)組頭中定義。 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。以下僅以包模式為例來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)處理。 圖4：MSC數(shù)據(jù)組打包過(guò)程將包含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。3、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

11、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CRC3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

12、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 Profile3，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：EPG解碼流程圖 4、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)

13、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。采用的MCU是德州儀器公司的MSP430F147處理器，它是超低功耗FLASH型16位RSIC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

14、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。 圖6：硬件框圖5、結(jié)語(yǔ) 本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)DAB電子節(jié)目指南（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的升級(jí)應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 Digital Audio Broad

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