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[图文]关于数字音频广播(DAB)技术的演进
 
慧聪网   2006年5月9日9时12分   信息来源:依马狮网    

    作者:Frank Herrmann

一、引言

    针对数据广播业务的新要求,数字音频广播(DAB)标准通过增加一个前向纠错(FEC)机制而进行了扩展。扩展是在确保完全后向兼容的条件下进行的。这一扩展使得DAB的覆盖能力显著增强,扩展以前的BER(误码率)在10-4之间,扩展后由于得到了附加FEC的帮助而使得BER值达到了10-8。

    现在DAB发射的主要出错保护机制是“维持比卷积码”(Viterbi Convolutional Code),它与DVB的“子信道导向”(Sub-channel-oriented)机制完全相反。维持比卷积码机制使每个DAB的子信道都可单独获得保护。这种方式很好地满足了MPEG-1/2 Layer II Audio子信道的要求,但它并未针对高敏感性的内容进行优化。

    另外,2006年世界各地的服务商将开始使用DAB这种非常适合移动广播的技术流传输诸如AV的一些业务,而这些AV流式业务尽管可能会受误码率的影响,但音频还原却不会受到影响。附加的前向纠错(里德-所罗门奇偶字节)的运用确保了在无需重新设计射频(RF)网络的情况下,实现AV码流的无干扰接收。所获得的10-8的BER相当于近无误式接收。应该说,这是自DAB正式颁布以来的一个重大技术飞跃。

二、DAB:从第一代到第二代

    1、DAB的基础

    下面的框图给出了DAB总集图,它包括最多64个信道,这些信道都可个别地根据以下一些条款定义:
    a.传输模式——流模式(SM)或包模式(PM);
    b.规模;
    c.保护级(卷积码)——EEP或UEP(后者仅用于Layer II音频);
    d.附加FEC——在此情况下变为“增强”SM或PM(ESM/EPM);
    e.传输协议——MOT(PM/EPM),MPEG-2 TS(ESM),IP(PM/EPM),TDC,....,
    f.(用户)应用——音频(LFA),AV流传输(MPEG-2 TS(DMB,....)或IP(加UDP,RTP,...), 电子节目指南(MOT),.....

图1:DAB总集图,Tart结构

图1:DAB总集图,Tart结构

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    2、附加FEC带来的演进
 
    针对两种DAB传输模式——包模式和流模式,定义了运用附加出错控制代码的单独解决方案。
 
    具体来说:
 
    a.DAB包模式:含有将被传输给终端的数据包按照常规的顺序传送,并可在现有终端中正常解码接收。而在提供商的前端,DAB数据包被垂直填入应用数据表(Application Data Table)内,直至188列的12字节(总共2256字节)都被填充上数据。现在可计算出水平的每排16字节的里德-所罗门奇偶字节之序列。它们被作为DAB包垂直传输(根据指定的包地址),创建出下一组数据。这样一来便运用了一个虚拟的时间交错。现有的终端会忽略这些RS包。

图2:DAB-FEC结构图

    b.流模式:MPEG TS流与FEC机制RS(204,188)一起被采用,后者已在DVB系统中采用,如每188字节的原始数据的16个奇偶字节,作为TS包的一个组成。这些TS包的内容与188字节深度交错,MPEG TS流以异步方式利用DAB流模式(DAB好比是一根电线)。

    由于没有任何一种遗留的接收机/终端能够解码MPEG TS流,因此系统对后向兼容没有要求。

    图1给出了约8%的里德-所罗门FEC产生的附加裕度的设想图。

    3、DAB的特点

    DAB的核心特点依旧是它适合移动接收,因此也可满足各种环境应用,如便携式接收和定点接受均能支持(两种传输模式的DAB Core在图3中给出)。由于采用了级联式的错误保护机制——维持比(“DAB Core”的组成部分)和里德-所罗门(图3中的“FEC”环状区),系统针对各种应用都能提供近无误的接收)。但DAB能采用的什么样的传输协议和应用呢?

    (1)Internet Protocol IP
 
    DAB IPDC(DataCast)标准于2000年首次颁布。今天它实际上是作为各种应用内容(主要是AV流)的适配层使用的。(如图3中的:“BT Movio”)。
 
    事实上,任何带有相应IP负载格式的应用内容都可以通过DAB传输网发射。IP(确切地讲是IPsec)也是在DAB系统中运行“OMA-数字版权管理”的基础。
 
    IP是各种多媒体内容的“传输链路”,这一点无论是在开放式或专有的标准中均能体现出。
 
    IP数据广播节目也可使用MPEG-2编码压缩后通过“多协议打包”传输。
 
    (2)多媒体目标转移(MOT)协议
 
    正如它的名字所示,该协议可用来实现目标转移,具体方式有两种:
 
    a.简单的连续方式,即用一个文件取代前一个文件(用于诸如幻灯片放映应用),或
 
    b.将文件架构自提供商镜像至终端的方式(用于Broadcast WebSite(BWS)及电子节目指南(EPG)应用)
 
    后一种运行模式被称之为“目录模式”(Directory Mode),因为它有一个目录文件提供所有现有相关应用示例的可用文件的目录;而前一个模式被称之为“标头模式”(Header Mode),它得名于每个数据目标都伴有一个标头,该标头详细描述了目标的参数。
 
    (3)MPEG-2 TS流
 
    MPEG-2 TS——DVB系统中的强制性要素,是DAB AV流传输应用中的基础,这一点在ETSI标准DMB(因此它不是一个新标准)中已有体现。DMB使用TS流传送MPEG-4编码内容,它也应用了MPEG-4系统和同步层。
 
    预计2006年DMB数字多媒体广播业务将在亚洲和欧洲全面推开。

三、结语

    附加的前向纠错的运用实现了前文提到的指标:

    ·取得了完全后向兼容
    ·10-8的BER(甚至更好)使得传送敏感性的内容如视频流成为现实
    ·支持与其他广播和移动通信标准的兼容

    通过一个改进的适配层——IP DataCast,DAB能传送满足这样协议的几乎所有内容。用户需要区分单向业务及组合DAB业务,带反向通道。当然,必须遵循正常的带宽限制。

    现在一个DAB组网(占用1.5 MHz的带宽)能传送至少6路高质量的AV流,并在移动终端中解码接收。统计复用技术的运用还将进一步增加这些业务。

、未来展望

    一般来说,信源编码标准的开发目标是为了实现更高的效率、更高的质量及更好的功能性,但可别忘了多通道/环绕声音频!

    只要不需传输协议即可传送的编码内容尚未开发出来,采用DAB就仍是满足上述业务要求的方便易行的选择。如果必要,即使是再多一个误码保护技术应用也可容易地开发出来。

    DAB Java中间件及“语音应用”将为DAB在多媒体环境中开辟出一个新天地。随着数字版权管理技术(与IP传输相关)的运用,DAB再次证明其曾经具有且现在仍然具有的灵活性和未来无忧的特点,同时证明它的“适用于各种环境的数字广播系统”的地位!

    作者简介:Frank Herrmann是WorldDAB论坛会技术委员会委员,DAB/DMB项目负责人。他还供职于松下电器欧洲研发中心(PRDCG)和松下电器法兰克福实验室(PFL)。

    【参考文献】
    [1] ETSI EN 300 401 V1.3.3 (2001-05)  Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers
    [2] ETSI ES 201 735 V1.1.1 (2000-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); Internet Protocol (IP) datagram tunnelling
    [3] ETSI TS 102 427 V1.1.1 (2005-07) Digital Audio Broadcasting (DAB); Data Broadcasting - MPEG-2 TS streaming
    [4] ETSI TS 102 428 V1.1.1 (2005-06) Digital Audio Broadcasting (DAB); DMB video service; User Application Specification
    [5] ETSI TS 101 759 V1.1.1 (2000-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); Data Broadcasting - Transparent Data Channel
    [6] ETSI TS 101 756 V1.3.1 (2005-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); Registered Tables
    [7] ETSI EN 301 234 V2.1.1 (2005-07) Digital Audio Broadcasting (DAB); Multimedia Object Transfer (MOT) protocol
    [8] ETSI TS 102 371 V1.2.1 (2005-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); Transportation and Binary Encoding Specification for Electronic Programme Guide (EPG)
    [9] ETSI TS 102 818 V1.3.1 (2005-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); XML Specification for Electronic Programme Guide (EPG)
    [10] ETSI TS 101 498-1 V2.1.1 (2005-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); Broadcast website; Part 1: User application specification
    [11] ETSI TS 101 499 V2.1.1 (2005-09) Digital Audio Broadcasting (DAB); MOT Slide Show; User Application Specification
    [12] CEN ISO TS 18234  Transport Protocol Experts Group, parts 1 - 6 (binary version)
    [13] CEN ISO TS 24530  Transport Protocol Experts Group, parts (tpegML version)

 
 
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