DAB復(fù)用重配置時(shí)STI幀重配原理及實(shí)現(xiàn)方法

沈向輝，孟祁

(中國傳媒大學(xué)，廣播電視數(shù)字化教育部工程研究中心，北京 100024)

DAB復(fù)用重配置時(shí)STI幀重配原理及實(shí)現(xiàn)方法

沈向輝，孟祁

(中國傳媒大學(xué)，廣播電視數(shù)字化教育部工程研究中心，北京 100024)

本文闡述了在數(shù)字聲音廣播DAB復(fù)用重配置時(shí)，STI(業(yè)務(wù)傳輸接口)幀重配置的原理、過程以及STI-D(LI)幀結(jié)構(gòu)，并給出了STI-D(LI)幀重配置的軟件實(shí)現(xiàn)方法。

DAB復(fù)用重配置；復(fù)合結(jié)構(gòu)信息；業(yè)務(wù)提供商；STI；STI-C；STI-D(LI)

1 引言

DAB復(fù)用器是DAB網(wǎng)的集中輸入接口，它將所有要在DAB網(wǎng)中傳輸?shù)母鞣N業(yè)務(wù)組合起來，作為一個(gè)唯一的數(shù)據(jù)流再進(jìn)行信道編碼、調(diào)制、發(fā)射。DAB傳輸幀中數(shù)據(jù)被分配到三種信道：同步信道、快速信息信道(FIC)和主業(yè)務(wù)信道(MSC)。FIC由多個(gè)快速信息塊(FIB)構(gòu)成，在每個(gè)FIB中可以傳送多個(gè)快速信息組(FIG)。FIC中傳送復(fù)合結(jié)構(gòu)信息(MCI)，MCI用于描述當(dāng)前及下一個(gè)復(fù)用配置，復(fù)用重配置等信息，信號(hào)群中的子信道、業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)成分都是由MCI管理的。MCI包括以下信息：

——各個(gè)子信道的位置、大小和保護(hù)程度。即公共交織幀(CIF)的哪些容量單位(CU)分配給哪一個(gè)子信道，該子信道采取何種差錯(cuò)保護(hù)方式，保護(hù)等級(jí)如何。

——每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)傳輸方式(流模式或包模式)；

——何種業(yè)務(wù)成分在哪個(gè)子信道中傳送以及在必要時(shí)它們備有什么樣的包地址；

——何種業(yè)務(wù)成分屬于何種業(yè)務(wù)。

在DAB復(fù)用中，任何改變影響到了MCI都需要執(zhí)行重配置。因此任何業(yè)務(wù)提供商(Service Provider，簡稱SP)修改其所擁有的業(yè)務(wù)組織結(jié)構(gòu)時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致復(fù)用重配置。DAB復(fù)用重配置時(shí)必須保證：

——任何業(yè)務(wù)提供商的新配置不能影響其它共享DAB復(fù)用的業(yè)務(wù)提供商；

——新的配置必須符合DAB標(biāo)準(zhǔn)；

——新配置的MCI信息必須在重配置之前傳輸；

——重配置必須在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻執(zhí)行。

復(fù)用重配置時(shí)業(yè)務(wù)提供商需要正確地修改其提供給DAB復(fù)用器的STI數(shù)據(jù)流，即STI-D數(shù)據(jù)幀。

2 STI重配置

多路DAB是非常靈活的，它允許以如下方式動(dòng)態(tài)改變復(fù)用路數(shù)：

——業(yè)務(wù)可以從多路DAB中加入或刪除；

——業(yè)務(wù)成分可以從業(yè)務(wù)中加入或刪除；

——分配給業(yè)務(wù)成分的比特率可以變化。

這些改變既影響復(fù)用配置信息MCI，也影響主業(yè)務(wù)信道MSC的組織結(jié)構(gòu)。對MSC的影響如下：

——子信道可以從傳輸幀中加入或刪除；

——子信道的大小可以因數(shù)據(jù)率或保護(hù)等級(jí)的改變而改變；

——子信道在CIF中的位置可以改變。

2.1 多路DAB的配置管理

多路DAB是由一系列的業(yè)務(wù)組成的，每種業(yè)務(wù)成分在MSC子信道或快速信息數(shù)據(jù)信道(FIDC)中傳輸。業(yè)務(wù)成分由一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)提供商提供。

MCI有任何改變，多路DAB都需執(zhí)行重配。由于多路DAB重配置過程的約束，重配置操作的管理由信號(hào)群提供商(Ensemble Provider)負(fù)責(zé)。

2.2 STI重配置過程

多路DAB重配置過程必須滿足業(yè)務(wù)提供商的要求和信號(hào)群提供商的管理。這個(gè)過程涉及到：

——定義新配置

——選擇重配置發(fā)生時(shí)刻

——發(fā)出重配置的請求

——執(zhí)行重配置

2.2.1 定義新配置

新配置必須預(yù)先通知信號(hào)群提供商?？梢允褂肧TI-C(LI)來定義配置信息或者由業(yè)務(wù)提供商與信號(hào)群提供商協(xié)商定義。

2.2.2 選擇重配置發(fā)生時(shí)刻

許多時(shí)候，業(yè)務(wù)提供商可以在不知道準(zhǔn)確重配時(shí)刻的情況下要求重配，但有一些情況，業(yè)務(wù)提供商會(huì)在接近一個(gè)特定時(shí)刻的幀的時(shí)候要求重配，這個(gè)時(shí)刻與業(yè)務(wù)成份的內(nèi)容有關(guān)。計(jì)數(shù)器信息可以用來獲取STI-D(LI)中相關(guān)數(shù)據(jù)與準(zhǔn)確的傳輸標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之間的關(guān)系。業(yè)務(wù)提供商根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)入收集網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間能計(jì)算出在DAB網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目倳r(shí)間。相應(yīng)地，業(yè)務(wù)提供商若支持這種特性就可以使用STI-D(LI)時(shí)間戳設(shè)置在DAB網(wǎng)絡(luò)中總的傳輸時(shí)間。

業(yè)務(wù)提供商需在配置信息中設(shè)置數(shù)據(jù)幀數(shù)(Data Frame Count ，簡稱DFCT)和協(xié)調(diào)世界時(shí)(Coordinated Universal Time ，簡稱UTC)如下：

——DFCT在配置開始時(shí)給出數(shù)據(jù)幀數(shù)；

——UTC在最近的一秒給出新配置開始的時(shí)間；

信號(hào)群提供商需解析如下兩個(gè)域：

——DFCT給出的新配置生效的數(shù)據(jù)幀數(shù)；

——UTC給出的新配置開始時(shí)正負(fù)一秒的時(shí)間。

2.2.3 請求重配置

重配置可以由任何業(yè)務(wù)提供商發(fā)起或由信號(hào)群提供商發(fā)起。

當(dāng)一個(gè)業(yè)務(wù)提供商發(fā)出重配置請求時(shí)，信號(hào)群提供商需第一時(shí)間核對被請求的新配置是否已被定義，轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)提供商的DFCT為重配置發(fā)生時(shí)的CIF數(shù)。如果在這個(gè)CIF的重配置被允許了，信號(hào)群提供商就要校驗(yàn)新配置在沒有干擾其它業(yè)務(wù)提供商的業(yè)務(wù)情況下的可行性(例如：是否擁有所需的資源，包括MSC和FIC的容量)。

如果所有這些標(biāo)準(zhǔn)都滿足了，信號(hào)群提供商就接受重配置。

2.2.4 執(zhí)行重配置

實(shí)施重配置時(shí) ，STI-D(LI)數(shù)據(jù)流可能會(huì)有以下改變：

—— STI-D(LI)流的數(shù)量改變；

——已存在的STI-D(LI)流的大小發(fā)生變化。

STI-D(LI)流的數(shù)量僅在發(fā)生重配置的時(shí)刻被改變。已存在的STI-D(LI)流改變的時(shí)間要根據(jù)流的類型確定，規(guī)則如下：

——MSC子信道流以完全子信道的方式攜帶數(shù)據(jù)。僅僅對于長度的改變需在STI-D(LI)上進(jìn)行精確的更改。在MSC包模式流中改變業(yè)務(wù)成分但不改變STL的重配置對于STI-D(LI)是沒有作用的。

——MSC子信道貢獻(xiàn)流與其它業(yè)務(wù)提供商的類似的流以下行實(shí)體方式聯(lián)合形成一種全子信道。流長度的改變可以隨時(shí)發(fā)生。內(nèi)容必須反應(yīng)出當(dāng)前配置的成分。

——FIC FIG流與其它業(yè)務(wù)提供商的類似的流以下行實(shí)體的方式聯(lián)合形成FIC。流長度的改變可以隨時(shí)發(fā)生。內(nèi)容必須反應(yīng)出當(dāng)前配置的成分。

——使用異步插入式的FIC FIB流與其它業(yè)務(wù)提供商的類似的流以下行實(shí)體的方式聯(lián)合形成FIC。流長度的改變可以隨時(shí)發(fā)生。內(nèi)容必須反應(yīng)出當(dāng)前配置的成分。

——使用同步插入方式的FIC FIB流由FIB柵格來管理，并且不會(huì)受配置的影響。內(nèi)容必須反應(yīng)出當(dāng)前配置的成分。

因此，只有MSC子信道流需要與重配置時(shí)刻配合。重配置時(shí)刻由DFCT控制。若新配置的第一幀出現(xiàn)在DFCT=R幀，則應(yīng)用如下規(guī)則：

——MSC子信道流與STI-D(LI)在DFCT=R幀時(shí)聯(lián)合(加入子信道)；

——MSC子信道流與STI-D(LI)在DFCT=R-15幀時(shí)分離(減少子信道)；

——MSC子信道流在DFCT=R時(shí)增加大小(原子信道變大)；

——MSC子信道流在DFCT=R-15時(shí)減少大小(原子信道變小)。

STI-D(LI) 幀中流長度域(Stream Length，簡稱STL)應(yīng)在指定的幀發(fā)生改變。流特征域(Stream Character，簡稱ISTC)應(yīng)在DFCT=R時(shí)發(fā)生改變。

3 STI-D(LI)幀重配置實(shí)現(xiàn)方法

3.1 STI-D(LI)幀結(jié)構(gòu)

STI-D(LI)層是STI數(shù)據(jù)部分的邏輯定義，它是由邏輯幀組成的。邏輯幀包含了一個(gè)狀態(tài)(status)域和一個(gè)數(shù)據(jù)域，狀態(tài)域給出了協(xié)作網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的信息，在STI的其他物理層都有可能改變狀態(tài)域的值。數(shù)據(jù)域所包含的信息對于STI的所有物理層來說是透明的，在無差錯(cuò)傳輸過程中其他層不能改變其內(nèi)容。

STI-D(LI)所包含的邏輯幀的字節(jié)數(shù)是變化的，每個(gè)邏輯幀的長度是由數(shù)據(jù)長度(Data Length)域定義的。其幀結(jié)構(gòu)如圖1所示，每一幀包括以下幾部分：

——1字節(jié)的狀態(tài)域-STAT，由一個(gè)8比特的差錯(cuò)狀態(tài)域ERR組成；

——數(shù)據(jù)域-D-LIDATA，包括：

①幀特征域-FC，8字節(jié)；

②流特征域-STC，可變長度；

③幀頭結(jié)束域-EOH，4字節(jié)；

④主數(shù)據(jù)流域-MST，可變長度；

⑤幀結(jié)束域-EOF，4字節(jié)；

⑥時(shí)間戳域-TIST，4字節(jié)。

3.2 STI-D(LI)幀重配置軟件實(shí)現(xiàn)

STI-D幀傳輸過程中接收到STI-C重配置信息，傳輸數(shù)據(jù)要進(jìn)行相應(yīng)變化。其軟件實(shí)現(xiàn)方法如下：

——啟動(dòng)傳輸線程的同時(shí)啟動(dòng)重配置線程(重配置線程阻塞監(jiān)聽重配置發(fā)生信號(hào)量)。

——計(jì)算出重配置發(fā)生的幀號(hào)。

——設(shè)置重配置發(fā)生信號(hào)量為有效。

——傳輸線程：設(shè)置傳輸線程與重配置線程公有信號(hào)量，包括重配置幀的前1幀(R-1)指針、重配置幀的前15幀(R-15)指針和重配置幀的前16幀(R-16)指針，標(biāo)識(shí)信號(hào)量準(zhǔn)備好的信號(hào)量；截?cái)嗟赗-16幀的next域，以便重配置線程修改R-15到R-1幀(修改后重新鏈回)。

——重配置線程：

①監(jiān)聽重配置信號(hào)量；

②讀配置文件參數(shù)，打包數(shù)據(jù)；

③成重配置的新幀的鏈表(單循環(huán)鏈表)，仿傳輸線程成幀鏈表過程；

④根據(jù)不同情況，修改原幀鏈表；

判斷原各子信道變化情況，針對原各子信道不同變化情況進(jìn)行如下處理：

?子信道變小時(shí)，將重配置前的15幀(R-15到R-1幀)對應(yīng)子信道的數(shù)據(jù)置成新配置的數(shù)據(jù)(順序包括：STL、DL、CRCH、ISTD和CRCST)。

?修改STL。從新幀鏈表中讀出STL，將其寫入原幀對應(yīng)子信道對應(yīng)位置。

?修改DL。讀出當(dāng)前幀中各子信道STL，作和，并按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出DL。

?修改CRCST。定位待校驗(yàn)數(shù)據(jù)指針，調(diào)用CRC生成函數(shù)。

圖1 STI-D(LI)24ms幀結(jié)構(gòu)

圖2 STI-D(LI)幀傳輸鏈表

?修改ISTD：

(A)計(jì)算出當(dāng)前幀待修改子信道的STL(STL_i)和新幀中對應(yīng)子信道STL(STL_Count)；

(B)計(jì)算第Count路前各STL和以定位數(shù)據(jù)源指針pSrc，計(jì)算第i路前各STL和以定位目標(biāo)指針pDst，從數(shù)據(jù)源讀出數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)地址(讀出新幀數(shù)據(jù)寫入待修改幀)。

(C)將原幀中無效數(shù)據(jù)覆蓋，將有效數(shù)據(jù)向前移，有效數(shù)據(jù)起點(diǎn)指針為pMoveSrc，被覆蓋地址指針為pMoveDst。

?修改CRCST。定位待校驗(yàn)數(shù)據(jù)指針，調(diào)用CRC生成函數(shù)。

?子信道刪除時(shí)，將重配置前的15幀(R-15到R-1幀)的對應(yīng)子信道的STL置0即可；

?子信道變大、不變和新增子信道時(shí)都不進(jìn)行處理；

先將重配置的前1幀斷開，再將修改過的15幀(R-15到R-1幀)鏈回原鏈表。

——將新配置的鏈表鏈到原鏈表上。(傳輸起點(diǎn)設(shè)為第16幀，即重配置的前1幀要鏈到新鏈表的第16幀)；將鏈表指針指向新幀鏈表的第16幀，再將重配置的前1幀鏈到第16幀上。

圖3 重配置時(shí)STI-D(LI)幀修改方法

4 結(jié)束語

DAB復(fù)用中，任何修改影響到了MCI都需要執(zhí)行重配置，因此任何業(yè)務(wù)提供商修改其所擁有的業(yè)務(wù)組織結(jié)構(gòu)，都會(huì)導(dǎo)致復(fù)用重配置。本文給出了DAB復(fù)用重配置時(shí)，來自業(yè)務(wù)提供商的STI-D(LI)數(shù)據(jù)幀相應(yīng)的重配流程及軟件實(shí)現(xiàn)方法。

[1]李棟. 數(shù)字聲音廣播[M]. 北京：北京廣播學(xué)院出版社，2001.

[2] ETSI EN 300 401(2006-6)，Radio Broadcasting Systems；Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile，portable and fixed receivers[S].

[3] ETSI EN 300 797(2005-5)，Digital Audio Broadcasting (DAB)，Distribution interfaces，Service Transport Interface (STI)[S].

[4]ETSI TS 101 756(2000-10)，Digital Audio Broadcasting (DAB)，Registered Tables[S].

[5]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，1999.

Re-distributionPrincipleandImplementationofSTIFrameinDABMultiplexRe-configuration

SHEN Xiang-hui，MENG Qi

(ECDAV，Communication University of China ，Beijing 100024，China)

This article formulates the reconfiguration principle、processing and structure of STI (Service Transport Interface) frame during Digital Audio Broadcasting (DAB) multiplex re-configuration，and gives the software implementation of STI-D (LI) frame reconfiguration.

DAB multiplex re-configuration；multiplex configuration information；service provider；STI；STI-C；STI-D(LI)

2010-04-08

沈向輝(1982-)，女(漢族)，天津人，中國傳媒大學(xué)助理研究員.E-mail：shen_xiang_hui10@sina.com。

TN911.7

A

1673-4793(2013)02-0056-05

(責(zé)任編輯：龍學(xué)鋒)