GY T 214-2006 30MHz-3000MHz地面数字音频广播系统技术规范.pdf

1、 中华人民共和国广播电影电视行业标准 GY/T 2142006 30MHz3000MHz地面数字音频广播系统 技术规范 Specification of 30MHz-3000MHz terrestrial digital audio broadcasting system （ITU-R BS.1114-5:Systems for terrestrial digital sound broadcasting to vehicular, portable and fixed receivers in the frequency range 30-3000MHz，MOD） 2006-05-10 发布

2、 2006-06-01实施 国家广播电影电视总局发布GYGY 2142006 I 目 次 前言 . IV 引言 V 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语、定义、缩略语、符号和约定 1 3.1 术语和定义 1 3.2 缩略语 7 3.3 符号 . 10 3.4 约定 . 12 4 系统基本描述 . 13 4.1 传输机制 . 13 4.2 复用配置信息（MCI） 15 4.3 音频编码 . 15 4.4 数据特性 . 15 4.5 条件接收 . 15 4.6 能量扩散 . 15 4.7 卷积编码 . 16 4.8 时间交织 . 16 4.9 公共交织帧 . 16 4.10 地面数字音频

3、广播传输信号 16 4.11 射频参数 16 4.12 地面数字音频广播系统的主要特性 16 5 传输机制 . 19 5.1 概述 . 19 5.2 快速信息信道(FIC) 20 5.3 主业务信道(MSC) 25 5.4 业务信息在辅助信息信道中的传输 . 32 5.5 扩展标签 . 33 6 复用配置信息（MCI） 36 6.1 概述 . 36 6.2 子信道组织 . 37 6.3 业务组织 . 41 6.4 总成信号信息 . 46 6.5 复用重新配置 . 47 7 音频编码 . 48 7.1 音频编码 . 49 7.2 音频比特流语义 . 59 7.3 音频比特流句法 . 66 7.4

4、 节目相关数据(PAD) 70 GY 2142006 II 8 数据特性 . 81 8.1 业务信息 . 81 8.2 快速信息数据信道 110 9 条件接收 112 10 能量扩散 . 112 10.1 通用方法 . 112 10.2 应用在快速信息信道中的能量扩散 . 113 10.3 应用在主业务信道的能量扩散 . 113 11 卷积编码 . 113 11.1 卷积码 . 113 11.2 在快速信息信道中的卷积编码 . 115 11.3 MSC中的卷积编码 116 12 时间交织 . 121 13 公共交织帧 . 128 14 地面数字音频广播传输信号 . 128 14.1 通用原则

5、. 128 14.2 主信号的结构 . 129 14.3 同步信道 . 130 14.4 块分配及其与OFDM符号的联系 . 133 14.5 QPSK符号映射 . 139 14.6 频率交织 . 139 14.7 差分编码与调制 . 144 14.8 发射机识别信息信号 . 145 15 射频特性 . 148 15.1 传输模式的选用 . 148 15.2 时间特性 . 148 15.3 频谱特性 . 149 15.4 频谱模板 . 151 15.5 中心频率的允许值 . 151 附录A （资料性附录） 音频编码系统的主要特性 . 152 A.1 音频信号特性 152 A.2 音频编码特性

6、152 A.3 音频相关数据特性 152 A.3.1 节目相关数据(PAD) . 152 A.3.2 PAD误码保护 . 153 A.4 PAD提供的功能 . 153 附录B （规范性附录） 音频解码 . 154 B.1 概述 154 B.2 音频边信息的CRC校验 . 154 B.3 比例因子的CRC校验 . 154 B.4 MPEG音频第II层比特流的解码 155 附录C （资料性附录） 音频编码 . 156 C.1 分析子带滤波器 156 C.2 心理声学模型 161 GY 2142006 III C.3 比特分配过程 170 C.4 对误码的比特敏感度 172 C.5 误码隐藏 173

7、 C.6 联合立体声编码 173 附录D （资料性附录） 复用重新配置 . 177 附录E （规范性附录） CRC的计算 179 参考文献 180 GY 2142006 IV 前 言 本标准结合我国广东等地多年来开展的数字声音广播试验和大量测试研究报告， 并结合我国实际情 况而制订。 为有利于中文数据信息功能的实现，本标准引用GB13000.1和GB2312标准中的相关内容，对接收机 的内置中文字库作了规定。 本标准修改采用了ITU-R BS.1114-5。 本标准的附录B和附录E为规范性附录。 本标准的附录A、附录C和附录D为资料性附录。 本标准由全国广播电视标准化技术委员会归口。 本标准起

8、草单位：国家广播电影电视总局广播科学研究院。 本标准主要起草人：邹峰、谢锦辉、杨明、高鹏、曹元莉、尚景、房磊。 GY 2142006 V 引 言 本标准修改采用的ITU-R BS.1114-5数字系统A中所涉及的专利见该标准的相关声明。 本标准中其他部分某些内容有可能涉及其他专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责 任。 GY 2142006 1 30MHz-3000MHz 地面数字音频广播系统技术规范 1 范围 本标准规定了30MHz-3000MHz地面数字音频广播系统的音频编码算法、音频节目以及数据业务的 复用、信道编码和调制方式；同时定义了与节目业务相关的辅助业务，以及在总系统容量

9、范围内传送与 节目相关或非相关的附加数据业务。本标准还规定了有关系统配置的信息，其中包括有关总成信号、业 务、业务分量及它们之间联系的信息。本标准还描述了地面数字音频广播发射信号应具有的标称特性。 本标准适用于在30MHz-3000MHz频段内，向移动、便携和固定接收机传送高质量数字音频节目和数 据业务。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 231

10、2 信息交换用汉字编码字符集基本集 GB 13000.1 信息技术 通用多八位编码字符集（UCS） 第一部分：体系结构与基本多文种平面 GB/T 16463 广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要求 GB/T 17191.3 信息技术 具有1.5Mbit/s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码 第3 部分：音频 GB/T 17975.1 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第1部分：系统 GB/T 17975.3 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码 第3部分：音频 3 术语、定义、缩略语、符号和约定 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1.1 接入控制

11、系统 access control system 为管理权限检查和条件接收信息专门制定的规则和执行这些规则的设备组成的系统。 3.1.2 混叠分量 alias component 由于亚奈奎斯特采样造成的镜像信号分量。 3.1.3 通告群 announcement cluster 享受相同的通告中断优先权的一组业务。 3.1.4 音频比特流 audio bit stream 一系列连续的音频帧。 3.1.5 音频帧 audio frame GY 2142006 2 时长为24ms（采样率为48kHz时）或48ms（采样率为24kHz时） ，按照GB/T 17191.3或GB/T 17975.3

12、 第II层编码的音频信号帧，对应1152个连续的音频采样值。 注： 音频帧是音频比特流中可独立解码的最小单元。 3.1.6 音频模式 audio mode 音频编码系统提供的音频模式有：单声道模式，双声道模式，立体声模式和联合立体声模式。 注： 每一种音频模式所包括的全部音频信号均作为单一音频比特流编码。 3.1.7 辅助信息信道 auxiliary information channel 子信道63的全部或部分，用于传输快速信息信道重新定向的信息。 3.1.8 Bark 心理声学量度临界频带的单位，见3.1.16。 3.1.9 比特分配 bit allocation 根据某一心理声学模型，对

13、不同子带的采样值的比特数进行时变分配的过程。 3.1.10 边界 bound 在采用联合立体声模式下，采用强度立体声编码的最低子带。 3.1.11 容量单元 capacity unit 公共交织帧（CIF）的最小可寻址单元（64比特） 。 3.1.12 变化事件指示 chang event indication 设为特定数值的一组FIG字段，用于指示特定业务信息项目数据库内容的变化。 3.1.13 公共交织帧 common interleaved frame 主业务复用器的串行数字输出，包含在传输帧的主业务信道部分。 注： 它包含55296个比特（即864个CU），适用于所有传输模式。 3.1

14、.14 编码效率 code rate 在纠错编码过程中，编码前信息比特数和编码后包含冗余信息的信息比特数的比值。 3.1.15 条件接收 conditional access 用户可以接收加密业务分量的机制。 3.1.16 临界频带 critical band 对应人耳的频率选择特性，在频域内的心理声学量度。 注： 这个心理声学量度的单位叫做Bark。Bark标度是覆盖整个音频频率范围的频率标度的一个非线性映射。 3.1.17 地面数字音频广播音频帧 TDAB audio frame 同音频帧，但包括所有地面数字音频广播特定的音频相关信息。 3.1.18 地面数字音频广播传输信号 TDAB t

15、ransmission signal GY 2142006 3 指发射的射频信号。 3.1.19 数据库键值 database key 一组快速信息组（FIG）字段，用以对特定业务信息项目的数据库进行划分。 3.1.20 数据业务 data service 包含非音频主业务分量和可选的附加的次业务分量的业务。 3.1.21 双声道模式 dual channel mode 一种音频模式，一个编码音频比特流中具有两个节目内容无关的声道（如双语） 。 注： 编码处理方式与立体声模式相同。 3.1.22 总成信号 ensemble 传输信号，由一组规则并紧密相间的正交载波构成。 注： 总成信号是被接收

16、和处理的实体，一般包括全部节目和数据业务。 3.1.23 总成信号识别符 ensemble identifier 为了在全球范围内准确地识别该总成信号，分配给一个总成信号唯一的16比特码。 3.1.24 均匀误码保护 equal error protection 确保比特流具有恒定保护能力的一项误码保护措施。 3.1.25 扩展节目相关数据 extended programme associated data 在地面数字音频广播音频帧的结尾传送的PAD的扩展部分，紧邻在比例因子CRC之前。 注： 其长度可变。 3.1.26 快速信息块 fast information block 一段256比

17、特的数据簇。 注： FIB序列由快速信息信道传输。每个FIB的结构对所有传输模式是通用的。 3.1.27 快速信息信道 fast information channel 传输帧的一部分， 它由快速信息块组成， 包含复用配置信息， 以及可选的业务信息和数据业务分量。 3.1.28 快速信息数据信道 fast information data channel 快速信息信道中专用于非音频相关数据业务的部分，例如：寻呼信息。 3.1.29 快速信息组 fast information group 快速信息信道中用于某一功能的一类数据。根据对功能的分类，共定义了八种FIG类型。 3.1.30 固定节目相

18、关数据 fixed programme associated data 节目相关数据的固定部分，包含在地面数字音频广播音频帧的最后两个字节。 3.1.31 强度立体声编码 intensity stereo coding 充分利用立体声音频节目中听觉无关性或冗余性的一种编码方法。 GY 2142006 4 注： 其实质是在立体声音频编码过程中，在低频部分，对其左右声道的所有信息进行编码的同时，在其高频部分, 仅对其左右声道的能量包络部分编码。 3.1.32 联合立体声模式 joint stereo mode 一个立体声左右两个声道用一个比特流进行编码, 为进一步减少所需比特数量，充分利用立体声的

19、 无关性或冗余度的音频模式。 注： 本系统中使用的方法是强度立体声编码。 3.1.33 逻辑帧 logical frame 在24ms的时间间隔内,传输一个子信道内容的一段连续数据。 示例 ：一个音频编码器或者卷积编码器的输出叫做逻辑帧。一个特定逻辑帧所包含的比特数取决于在编码处理流 程中的位置和相关子信道的比特率。 3.1.34 逻辑帧计数 logical frame count 第一个包含该逻辑帧数据的CIF帧对应的CIF计数器的值。 3.1.35 主业务信道 main service channel 传输帧内占主要部分的信道， 它传输了所有的数字音频业务分量以及可能的支持性和附加性数据业

20、 务分量。 3.1.36 掩蔽 masking 人类听觉系统的特性， 具体指在一个音频信号存在的条件下人类听觉系统无法感觉到另一个音频信 号存在的现象。 3.1.37 掩蔽门限 masking threshold 一个时间及频率的函数，专指由于掩蔽效应造成的，一个音频信号刚好不能被人类的听觉系统感觉 的声压级。 3.1.38 MSC 数据组 MSC data group 在MSC中用于某一用户应用的数据结构。 注： MSC数据组在由一或多个包或X-PAD数据字段组成的序列中传输。 3.1.39 复用配置信息 multiplex configuration information 定义复用配置结

21、构的信息。 注： 它包含当前以及在即将重新配置(Re-configuration)时的下一配置的业务、业务分量，子信道以及它们之间 的联系的细节描述。为了接收机能在主业务信道的业务分量到达之前对MCI进行解码，MCI用FIC传输。它也包 含总成信号自身的标识信息。 3.1.40 N 快速傅里叶变换（FFT）的变换长度。 3.1.41 零符号 null symbol 传输帧中第一个OFDM符号，用于识别传输帧的开始或者发射机。 3.1.42 GY 2142006 5 OFDM符号 OFDM symbol 一段时间内的传输信号， 在该时间段内总成信号中每个等间距等幅度的载波其调制相位状态保持不 变

22、。 注： 每个载波由一个符号变为另一个符号是四相差分调制，这种方式的总比特率为每载波每符号二比特。 3.1.43 包模式 packet mode 在被称为包的可寻址块中传送数据的数据传输模式。 注： 包用于在子信道内传输MSC数据组。 3.1.44 多相滤波器组 polyphase filter bank 有特殊相位关系的一系列等带宽滤波器，其相位关系使该滤波器组可高效实现。 3.1.45 主业务分量 primary service component 业务中首要的、必备的分量。 注： 在接收机中, 可用它作为默认选择。 3.1.46 节目 programme 对应于节目表中某一时间片段内的节

23、目业务。 3.1.47 节目相关数据 programme associated data 与音频数据的内容相关并同步的信息。 注： PAD字段位于地面数字音频广播音频帧的结尾部分。 3.1.48 节目项 programme item 节目的一个片段, 例如, 一段音乐或一条新闻报告。 3.1.49 节目业务 programme service 由音频主业务分量和可选的附加次业务分量组成的业务。 3.1.50 保护级protection level 一种级别定义，用以标示卷积编码所提供的对传输错误的保护程度。 3.1.51 保护类型 protection profile 定义卷积编码的使用方式。

24、 3.1.52 心理声学模型 psychoacoustic model 人类听觉系统掩蔽效应的一个数学模型。 3.1.53 比例因子 scale factor 量化前用以标度一组数据的因子。 注： 比例因子的数字编号被叫作比例因子索引。 3.1.54 比例因子选择信息 scale factor select information 一个2比特码，表示音频帧内每个子带有多少比例因子被编码。 GY 2142006 6 3.1.55 次业务分量 secondary serivce component 实际上, 一个业务除包含主业务分量外, 还可包含更多的业务分量, 所增加的业务分量叫做次业 务分量。

25、 3.1.56 业务 serivce 用户可选择的输出, 既可以是音频业务, 也可以是数据业务。 3.1.57 业务分量 serivce component 业务的一部分，用以传送音频（包括PAD）或数据内容。 注： 一个给定业务的分量由复用配置信息联系在一起。每个业务分量既可以在子信道内传输, 也可以在快速信息 数据信道传送。 3.1.58 业务识别符 service identifier 用于鉴别特定业务的一个16比特或32比特码。 3.1.59 业务信息 service information 关于业务的辅助信息，例如：业务标签和节目类型码等。 3.1.60 业务标签 service l

26、abel 关于各个业务的文字数字混合字符表示，用于在接收机中显示。 3.1.61 边信息 side information 在已编码音频比特流中的信息, 用来控制音频解码器。 注： 这个信息包括比特分配、比例因子选择信息和比例因子。 3.1.62 单声道模式 single channel mode 一种音频编码模式。在该模式中, 一个单声道的音频节目编码成一个比特流。 3.1.63 单频网络 single frequency network 一个多部地面数字音频广播发射机组成的网络, 它们共用一个频率, 以实现更大的区域覆盖。 3.1.64 立体声模式 stereo mode 一种音频编码模式

27、。在该模式中, 由两个声道（左和右）组成的一对立体声编码成一个比特流, 编 码处理过程与双声道模式相同。 3.1.65 流模式 stream mode MSC中的一种数据传输模式，在该模式中，数据以逻辑帧的形式传输，从信源到目的地的传输对数 据是透明的。 3.1.66 填充 stuffing 在音频比特流中插入的一个或更多个比特，其目的是在需要时填满一个数据字段。 注： 这些填充比特在解码过程中略去。 GY 2142006 7 3.1.67 子带 sub-band 音频频率范围的细分。 注： 在音频编码系统,，有32个相同带宽的子带。 3.1.68 子带采样值 sub-band samples

28、 音频编码器中的子带滤波器组通过滤波和亚采样产生的表示输入音频信号的样值。 注： 经过滤波的样值称为子带采样值。对于每384个连续输入音频采样值，滤波器组为32个子带内的每个子带都产 生12个连续的子带采样值。 3.1.69 子信道 sub-channel MSC中单独进行卷积编码的一部分，每个CIF中的子信道中都含有整数个CU。 3.1.70 同步信道 synchronization channel 传输帧中提供相位基准的部分，由零符号和相位基准符号组成。 3.1.71 同步字 syncword 嵌入GB/T 17191.3、GB/T 17975.3音频第II层比特流内的12比特码，用来标志

29、一个音频帧的开始。 3.1.72 传输帧 transmission frame 四种不同传输模式中的实际传输的帧，包括同步信道、快速信息信道和主业务信道。 3.1.73 传输模式 transmission mode 传输参数的特定集合（如载波数量、OFDM符号长度） 。 注： 本标准规定了四种传输模式（即I，II，III和IV）, 允许系统在不同的网络结构和一定的频率范围内使用。 3.1.74 非均匀误码保护 unequal error protection 一种误码保护处理过程, 使得误码特性与比特流不同部分的误码敏感度要求相适应。 3.1.75 用户应用 user application

30、数据应用由另外的标准来定义， 可以通过本系统来传送数据。 一个UA的数据通过一个FIDC或一个MSC 数据业务分量（包模式或者流模式）传输，MSC音频流模式业务分量的PAD部分最多可以同时传输6个不 同的UA。 3.1.76 X-PAD数据组 X-PAD data group 用于扩展节目相关数据中的一个用户应用的数据包。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本标准。 A/D （Audio/Data） 音频/数据 ACS （Access Control System） 接入控制系统 AES （Audio Engineering Society） 音频工程协会 AIC （Auxiliary Info

31、rmation Channel） 辅助信息信道 AL （Alarm） 报警 AM （Amplitude Modulation） 调幅 GY 2142006 8 APPTy （Application Type） 应用类型 ASCTy （Audio Service Component Type） 音频业务分量类型 ASu （Announcement Support flags） 通告支持标记 ASW （Announcement Switching flags） 通告切换标记 C/N （Current/Next） 当前的/下一个 CA （Conditional Access） 条件接收 CAId （

32、Conditional Access Identifier） 条件接收识别符 CAOrg （Conditional Access Organization） 条件接收组织 CEI （Change Event Indication） 变化事件指示 Chr （Character） 字符 CI （Contents Indicator） 内容指示符 CIF （Common Interleaved Frame） 公共交织帧 CRC （Cyclic Redundancy Check） 循环冗余校验 CU （Capacity Unit） 容量单位 d Rect Rect(x)= 其它 如果 0 1 x 0

33、1GY 2142006 11 克罗内克符号(i,j)= = j i 0 j i 1 如果 如果3.3.1.4 常量 3.14159265359. e 2.71828182846. 3.3.2 C-语言数学符号 下列C-语言数学符号适用于本标准。 3.3.2.1 算术运算符 + 加号 - 减号（二元运算时）或负号（单目运算时） + 增加（1） - 减少（1） 相乘 % 模运算。仅为正数定义 log10（x） 以10为底的对数 3.3.2.2 逻辑运算符 逻辑或 3.3.2.3 关系运算符 大于 大于等于 小于 小于等于 = 等于 != 不等于 3.3.2.4 赋值 = 赋值运算式 3.3.2.5

34、 助记符 在编码音频比特串中定义了如下的助记符，用于描述不同的音频(数据)类型。 bslbf 比特串，左位优先。左位优先原则是标准中比特串书写的规则。比特串是单引号中 由0和1表示的字符串，例如1000 0001。比特串内的空格只是便于读取没有什么意 义。 bound 联合立体声模式中第一个子带的序号。 ch 信道,如果ch的值为0，表示的是立体声信号的左声道或两路独立音频信号的第一路。 chlimit 信道的编号。 dscf 两个比例因子之差。 gr 每个子带中三个子带采样值组成的颗粒。 nbal 每个子带采样值所分配的比特数量。 nch 声道的数量；等于1为单声道模式，2为其他模式。 rp

35、chof 多项式余项，高阶优先。 sb 子带。 sblimit 没有比特分配的最低阶子带的编号。 scfsi 比例因子选择信息。 uimsbf 无符号整数，MSb优先 GY 2142006 12 多字节字的字节顺序为MSB优先。 3.3.2.6 比特流语法描述 在第7章中所描述的比特流是指接收机内信道解码器和音频解码器之间接口处的比特流。这个比特 流是使用C语言描述的，这也是对汇总音频及相关数据在处理器中进行信道编码时使用的语言。在 比特流内用粗体表示的数据项，都由它各自的名字、比特长度、类型助记符和传输顺序描述。 一个解码后的数据元所触发的操作取决于数据元的值和先前解码的数据元， 解码过程中

36、用的数据元 解码及状态变量的定义见附录B，下面的结构中以正常字体显示的数据元表示条件。 注： 在C语言中，如果一个变量或者表达式的值非零，相当于条件表达式为真。 while(condition) 如果条件为真，则一组数据元紧接着在数据流中出现。 date_element 如此循环，直到条件为假。 . do date_element 数据元至少出现一次。 . while(condition) 数据元循环，直到条件为假。 if(condition) 如果条件为真，则第一组数据元紧接着出现在数据流中 date_element . else 如果条件为假，则第二组数据元紧接着出现在数据流中 date_

37、element . for(expr1;expr2;expr3) expr1是一个专用于循环初始设置的表达式。 date_element 通常被设定为计数器的初始状态。expr2是一个 . 条件，专用于每个循环重复之前的检查。当 条件为假时，循环终止。expr3 是每次循环结束 时执行的运算表达式，通常是计数器加一。 注： 这种结构最常见的用法如下： for(i=0;in;i+) 数据元出现n次。数据单元字段的条件结构 date_element 数据元组的条件判断依赖于循环控制变量i的值,i第一次出现时设置为 零，第二次出现时加1，依此类推。 应当注意的是，数据元可能包含嵌套条件结构。为了紧凑

38、性，当只有一个数据元跟随时，可以省略。 date_element data_element是一个数据元数组。数据单元的索引见上下文。 date_elementn data_elementn是数组中的第n+1个元素 date_elementmn data_elementmn是一个二维数组的第m+1,n+1个单元。 date_elementlmn data_elementlmn是一个三维数组的第l+1,m+1,n+1个单元。 date_elementm.n data_elementm.n数据元中第m位和第n位之间 （包含第m位和第n位） 所有数据位的集合。 3.4 约定 下列约定适用于本标准。 除非另有说明，本标准中都采用以下数据位格式：