基于Blackfin處理器的DRM無(wú)線電

在數(shù)字無(wú)線電中， 通源編碼 和 通道編碼 分別可以映射到高效音頻編解碼器 和 錯(cuò)誤控制系統(tǒng)組件。實(shí)際上，如果編解碼器采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，則可以更好地執(zhí)行錯(cuò)誤控制。

理想的通道編碼器應(yīng)能從傳輸錯(cuò)誤中恢復(fù)。理想的通源編碼器應(yīng)能將消息壓縮到最高信息含量（香農(nóng)熵），但如果輸入流包含錯(cuò)誤，高度壓縮的消息將導(dǎo)致非常高的音頻失真。因此，高效的源編碼還應(yīng)確保解碼器能夠檢測(cè)流中的錯(cuò)誤并隱藏其影響，使得整體音質(zhì)不降低。

DRM采用了通源編碼和通道編碼的相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新，從而提供更好的音頻體驗(yàn)。所選的DRM音頻通源編碼算法可確保：

●高效的音頻編碼——以更低的比特率實(shí)現(xiàn)更高的音質(zhì)

●更好的容錯(cuò)性—在存在傳輸錯(cuò)誤時(shí)降低音頻質(zhì)量以保證傳輸

高效音頻源編碼

活動(dòng)圖像專家組(MPEG)技術(shù)可以說(shuō)是學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和技術(shù)論壇有效合作的渠道與框架。在音頻領(lǐng)域，這種合作結(jié)出了碩果，例如分別用于廣播和存儲(chǔ)/分發(fā)的MPEG Layer II、MP3和AAC（高級(jí)音頻編碼）等，鼓勵(lì)著工業(yè)界實(shí)施進(jìn)一步的研發(fā)計(jì)劃。雖然MP3仍是網(wǎng)絡(luò)分發(fā)和存儲(chǔ)應(yīng)用最受歡迎的“非官方”格式，但AAC的授權(quán)規(guī)范更簡(jiǎn)單，外加蘋(píng)果公司決定采用AAC作為iPod的媒體格式，使得AAC更受業(yè)界關(guān)注。

下面看看MPEG社區(qū)開(kāi)發(fā)的AAC格式，以便了解信源編碼涉及到的一些重要技術(shù)。“心理聲學(xué)模型” （圖3）和 “時(shí)域混疊抵消” (TDAC)可以說(shuō)是寬帶音頻源編碼領(lǐng)域最初的兩大突破性創(chuàng)新。

圖3. 了解心理聲學(xué)音調(diào)掩蔽

工業(yè)界和學(xué)術(shù)界開(kāi)發(fā)的“頻帶復(fù)制”（SBR，圖4）以及 “空間音頻編碼” 或 “雙耳線索編碼” 技術(shù)，可以說(shuō)是隨后的兩大突破性創(chuàng)新。這兩項(xiàng)突破性的關(guān)鍵創(chuàng)新進(jìn)一步增強(qiáng)了AAC技術(shù)，使其具有可擴(kuò)展編碼性能，從而讓HE-AAC v2和MPEG環(huán)繞聲環(huán)繞聲實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，受到工業(yè)界的熱烈歡迎， like Dolby、 AC3和 WMA， 等業(yè)界主要標(biāo)準(zhǔn)也采取了相似的步驟，以便在最新媒體編碼中利用類似的技術(shù)創(chuàng)新。

“頻帶復(fù)制” (SBR)工具將解碼采樣速率變?yōu)锳AC-LC采樣速率的2倍。參數(shù)立體聲 (PS) 工具將單聲道LC流解碼為立體聲。

圖4. 音頻解碼中的AAC-LR、SBR和PS

像所有其它改進(jìn)計(jì)劃一樣，測(cè)量技術(shù)也在音質(zhì)改進(jìn)計(jì)劃中發(fā)揮了重要作用。音質(zhì)評(píng)估工具和標(biāo)準(zhǔn)，如“音質(zhì)感知評(píng)估 (PEAQ)”和“隱藏參考和基準(zhǔn)的多刺激法”(MUSHRA)等，幫助提高了技術(shù)試驗(yàn)的評(píng)估速度。

優(yōu)雅降級(jí)/容錯(cuò)性

一般而言，對(duì)于給定的流錯(cuò)誤水平，壓縮程度越高，則音頻偽像越多。例如，MPEG Layer II流比AAC流更能容錯(cuò)。Layer II頻譜數(shù)據(jù)部分中的單比特錯(cuò)誤不會(huì)造成任何惱人的偽像，因?yàn)樽畲箢l譜值由比特分配值決定。AAC則不然，同樣的單比特錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致霍夫曼解碼器發(fā)生故障并應(yīng)用幀錯(cuò)誤隱藏，重復(fù)的幀錯(cuò)誤將使音頻靜音，直到錯(cuò)誤率降至最小值為止。長(zhǎng)時(shí)間的靜默會(huì)使系統(tǒng)無(wú)法保證優(yōu)雅降級(jí)。

在以下附加工具的幫助下，容錯(cuò)(ER) AAC編碼可以保證系統(tǒng)在發(fā)生比特流錯(cuò)誤時(shí)優(yōu)雅降級(jí)：

●HCR (霍夫曼碼字重排): 通過(guò)將頻譜數(shù)據(jù)劃分為固定大小的數(shù)段來(lái)防止錯(cuò)誤在頻譜數(shù)據(jù)內(nèi)傳播。HCR將最重要的數(shù)據(jù)放在各段的起始位置。

●VCB11 (編碼本11的虛擬編碼本): 在特殊碼字映射的幫助下檢測(cè)頻譜數(shù)據(jù)內(nèi)的嚴(yán)重錯(cuò)誤。

RVLC (可逆可變長(zhǎng)度編碼):避免比例因子數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤傳播。

ER-AAC特性與UEP一起，可以為DRM提供足夠的容錯(cuò)性。

DRM規(guī)范

通用數(shù)字無(wú)線電(DRM)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)制定的一種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，適用于數(shù)字窄帶音頻的中短波廣播。雖然DRM支持4.5 kHz、5 kHz、9 kHz、10 kHz、18 kHz、20 kHz的帶寬及四種收發(fā)模式，但若要兼容現(xiàn)有AM標(biāo)準(zhǔn)，帶寬和比特率必須分別以10 kHz和24 kbps為限。

表1. DRM比特率和帶寬

為滿足這一要求，必須采用高效音頻編碼：Meltzer-Moser MPEG-4 HE-AAC v2（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì)—ISO/IEC）是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但容錯(cuò)版本的HE-AAC v2（Martin Wolters，2003）在防止通道衰落方面性能更佳， 可謂最好選擇。

表2. DRM支持的不同編解碼器