重庆邮电大学光电学院 王国裕 陈永飞 张红升

1.引言

DAB是继调幅AM和调频FM之后的第三代无线广播技术[1]。目前，国内DAB接收终端市场已经出现多款DAB接收终端，这些接收终端主要接收和播放音频广播节目，功能较单一，应用较简单[2]。本文从接收终端的功能多样性出发，设计了一款多功能DAB接收终端。该接收终端在设计时，根据欧洲电信标准协会（ETSI）提出的ETSI EN 300 401标准协议的特点，拓展和扩充了部分协议内容，修改了部分DAB传输帧的数据结构。新拓展的数据传输协议使发射端和接收终端建立了一条自定义数据和指令的传输通道。

本文以这条独有的通道作为基础，对DAB接收终端的功能进行了多种扩展。它除了音频播放功能，还可以进行图片、文字信息接收和显示，新增了远程控制，终端识别，信息屏蔽，发射源识别等功能。下面本文将从接收终端设计原理开始，具体阐述数据协议的拓展过程和多功能实现方式，然后根据DAB接收终端的系统设计特点，详细介绍了接收终端的硬件设计和软件程序设计过程。

2.多功能DAB接收终端设计原理

2.1 DAB数据传输协议拓展

标准ETSI EN 300 401协议定义一个FIB（快速信息块）有256比特[3]。它是由一个FIB数据字段和一

个CRC组成，而一个FIB数据字段中包含一个或多个快速信息组（FIGs），和一个结束符，以及填充位[4]。其中FIG包含了8种不同的应用类型，详细情况如表1。

ETSI EN 300 401标准已经对FIG类型中的0，1，2，5作了定义和应用，保留3，4，6，7以便于以后扩展使用。本文正是根据这一特点，选用了FIG类型3。同时根据该协议，对FIG类型3按照表1所示进一步的扩展，最后扩充了FIG3_3、FIG3_4、FIG3_6、FIG3_7四个类型。

FIG在除去引导信息和CRC校验信息后，实际每个FIG可用的数据区域大小为200Bits。我们对这些可用区域进行自定义，其结构如下图1所示。

2.2 终端多功能设计

2.2.1 终端身份识别

本文提出的终端识别是一种接收终端的主动识别。在这种主动识别机制里面，每个接收终端会得到一个9位二进制ID号，这个ID号即是身份识别码。FIG3_6和FIG3_7每个信息组可容纳200bit数据，因此我们定义数据区域里面每一个Bit代表一个终端，总共400个ID号码。在发射端添加指定接收终端的ID号后（将对应的Bit置1或置0），ID信息会和其他一些数据信息一起，被合成到FIC中的FIG类型3的数据字段中，接收终端收到广播信息后，对FIC中的FIG类型3进行解码，获得ID信息。如果接收终端获得ID信息里面包含自身ID，则匹配成功；反之，则匹配失败。

2.2.2 信息筛选和屏蔽

DAB信道拥有1.536M的数据带宽，一个频点里面可同时包含一套视频节目，多套音频节目和数据节目。当接收终端ID匹配成功后，接收终端将FIG3中包含的指令信息，选择相应的节目信息进行播放，同时屏蔽其他无关节目信息。

2.2.3 发射源识别

接收终端在进行终端识别时，同时会按照图1所示数据结构，判断FIG3中数据结构是否符合定义，引导头信息是否正确，ID信息是否合法，CRC校验是否通过等。由于这个结构是经过我们自己拓展和重新定义的，故具有唯一性。如果这些信息准确无误，接收终端判定当前信息发射正确；反之，接收终端判定信息发射源错误，取消接收当前发射源的信息。

2.2.4 发射台远程控接收制终端

当终端身份匹配成功后，发射台和接收终端之间便建立起一条可靠的信息传输通道。通过这条通道，发射端可以准确及时的将指令信息传输到接收终端。接收终端根据各条指令的意义执行相应功能，比如关机，时间同步，信息播放或关闭等，实现了终端的无人值守，发射端的远程控制。

2.2.5 图片显示

当终端身份匹配成功后，接收终端将对FIG3中的指令信息进行解码。如果接收到图片显示指令，接收终端将对图片信息通道进行解码，解码完成后，图片数据将被传输到VGA驱动模块。接收终端通过VGA驱动模块，驱动LCD进行图片显示。

2.2.6 文字显示

当终端身份匹配成功后，接收终端将对接收到的指令信息进行判断。如果接受到文字显示命令，接收终端将会对FIC信息中的文字信息区域进行解码，解码完成后，文字信息数据被传输到LED控制驱动模块。接收终端通过LED驱动模块，驱动LED单元板进行文字显示。

3.接收终端硬件设计

3.1 接收终端硬件结构

本文设计的多媒体广播接收终端主要核心硬件由以下几部分组成：RF接收模块，A/D模数转换模块，基带解码模块，MCU控制模块，音频D/A解码模块，LED显示驱动模块，VGA驱动模块。其结构流程图如图2所示。

由图2可知，RF模块主要负责将输入的载波信号进行解调，通过中频滤波和频率变换，得到中心频率为2.048 MHz的基带信号。这个信号经过ADC转换，成为一个8位的数字信号，传给基带进行信道解码和信源解码。最后，基带芯片将解码后的数据传给MCU，MCU根据数据内容中的指令信息，执行对应的功能。

3.2 接收终端接口

本文设计的广播接收终端同时集成了音频输出、图片显示、文字显示等接口。用户可根据实际情况选择使用需要的接口，减少了终端的安装和更换频率。图3即是本文设计的多功能接收终端的接口使用示意图。

4.接收终端嵌入式程序设计

本文设计的接收终端是无人值守的，因此终端程序的设计需要考虑没有人机交互时，接收终端能够自动实现预定的功能。这使得程序设计的难度增加了，同时对于整个程序设计的逻辑性和健壮性都提出更高的要求。

本文设计的整个程序执行步骤主要分为三个阶段：

第一个阶段，接收终端系统初始化。当接收终端上电开机后，MCU将检测与各硬件模块通信是否正常，并分别对其进行初始化设置。

第二个阶段，DAB信号解码及身份识别。基带芯片经过初始化设置后开始解码ADC模块传输的数字信号。根据DAB传输帧结构的特点，基带芯片首先将进行信号同步，同步完成后进行FIC解码。接收终端根据前面所提到的协调机制对当前的FIC信息进行发射源识别。当发射源身份确认之后，接收终端将根据本文制定的收发射协调机制对FIC中的FIG类型3进行解码。扩展后的FIG结构如图1所示。

表1 FIG类型表[5]

图1 扩展后的FIG结构图

图2 接收终端结构图[6]

图3 多功能接口示意图

(1)FIG类型解码。FIG的数据包的首字节即为FIG header，根据上图FIB数据结构定义可知，FIG类型信共占3bits，分别是b7b6b5，而本文需要的是FIG类型3，即b7b6b5=011，然后根据b4b3b2b1b0这5bits即可获得FIG数据的长度信息。

(2)ID相关信息解码。本文制定的收发射协调机制中定义ID Header为FIG Data Field的前两个bytes。第一个字节结构构成：首字节的最高3bits：b7b6b5表示ID数量的分组情况，由于每个FIG的传输数据量有限，因此一个FIG可能无法全部将信息传输完毕，这时需要多个FIG进行传输。为了以后的扩展应用，收发射协调机制中定义低5bits b4b3b2b1b0表示FIG Data Field的扩展类型。第二个字节为ID信息长度，提示后面ID信息区域的大小。从第3个bytes开始即为ID相关信息。

FIG3解码后将得到终端ID和一些特殊功能的指令信息。接收终端将根据这些信息进行终端ID匹配，若ID匹配不成功则接收终端将自动屏蔽接收的信息，终端进入休眠或待机状态。

第三个阶段，功能执行。当接收终端身份识别完成后，发射端即取得对接收终端的控制。发射端可以发送一些特殊的指令让接收终端实现预定的功能，还可以任意更换接收终端所播放的节目列表，频道选择，或者任意更换节目内容，包括音频信息，图片信息，文字信息。这些信息可以通过DAC音频输出声音，LED屏显示文字，LCD显示图片。

5.测试

本文中使用了10个终端进行测试。这10个终端分别标号1-10，作为它们的身份识别码。

5.1 ID识别测试

首先，发射端控制软件添加第1-5号接收终端ID，第1-5号接收终端成功获取广播信息，第6-10号接收终端未能获取广播信息。

其次，发射端软件添加第1-10号接收终端ID，第1-10号接收终端全部获取了广播信息。

5.2 信息屏蔽测试

测试中，发射源向外广播了5套音频节目，2套数据节目。同时，选择1号接收终端播放第1套音频节目，以此类推，5号接收终端播放第5套音频节目。然后，让6-8号接收终端接收第1套数据节目，9-10号接收终端接收第2套数据节目。测得结果，所有接收终端均按照上述设置正确播放节目。

5.3 发射源识别测试

测试时，第一次采用严格按照本文设计的数据结构的发射编码软件，所有接收终端正确识别了发射源；第二次采用普通编码的发射编码软件，所有接收终端未响应，发射源未被识别。

5.4 远程控制测试

测试时，发射端软件依次发出了信息播放/关闭、音量大小调节、时间同步、关机等命令，所有接收终端同时依次响应，并完成功能执行。

6.结论

本文提出了一种采用DAB技术的多功能数字广播接收终端设计方案，并已经形成样机。经过实践测试，成功实现了远程控制、多接口集成、终端识别、信息屏蔽、信息发射源识别等功能。随着广播客户群体对多功能接收终端的需求不断增加，多功能接收终端的市场前景将越来越广阔。

[1]Hongsheng Zhang,Guoyu Wang,Mingying Lu,Y ongfei Chen,Zidong Li.“A DAB Data Forwarding System Based on Bluetooth Technology”[J].International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery(FSKD 2012).2012.9.

[2]Hongsheng Zhang,Guoyu Wang,Mingying Lu.“A High Performance and Low Power Consumption USB DMB Receiver”[C].Computer Science and Service System(CSSS),2011 International Conference on.2011,Page(s):1931-1934.

[3]B.R.Vinod and S.Srikanth.A Null Symbol Detection Algorithm for DAB Receivers.IEEE-ICSCN 2007,MIT Campus,Anna University,Chennai,India.Feb.22-24,2007.pp.312-315.

[4]ETSI EN 300 401 v1.3.3,Radio Broadcasting Systems,Digital Audio Broadcasting(DAB)to mobile,portable and fi xed receivers[S].2001.

[5]王国裕,严铮,张红升.基于StarRFT500的DMB数字广播接收机的设计[J].数字通信,2009,36(1):69-71.