DAB低延迟实时语音广播的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种DAB低延迟实时语音广播的方法，属于数字信号广播技术领域，包括步骤：S1：采集音频；S2：采用码率为9.6kbps，带宽为NB、WB或SWB模式的EVS进行编码，将每个EVS帧封装进1个DAB的FIB中；S3：采用DAB模式III合成DAB传输帧，并将连续6个包含EVS帧的FIB按照一定规则分配在5个DAB传输帧内进行发射；S4：接收DAB帧，并采用EVS解码，播放音频。还涉及一种DAB低延迟实时语音广播系统。本发明专利技术免去了通过DAB主业务信道传输音频存在的时间交织延迟并大幅缩短了编解码时间，实际系统的整体延迟不超过100ms，低于人耳可感延迟，从而实现基于DAB的低延迟的实时语音广播。

【技术实现步骤摘要】
DAB低延迟实时语音广播的方法及系统
本专利技术属于数字信号广播
，涉及一种DAB低延迟实时语音广播的方法及系统。
技术介绍
数字信号广播(DigitalAudioBroadcasting，DAB)是随着广播技术不断发展，逐渐替代传统的调频广播的一种新型广播系统，是数字化技术发展的产物。和传统的广播体系相比，DAB具有更加优秀的收听音质和抗干扰能力，还具备发射功率小、覆盖面积大、频谱利用率高和可移动接收等一系列优点。与传统的模拟无线广播相比，DAB可以传输高质量的数字化声音，并且同时可以传输图片、文字、视频等。与WIFI、蓝牙等无线技术相比，DAB传输距离要远的多，可以实现数百米的甚至数公里的无线传输，因此更适合学校、景区、广场等场景下的高品质音频广播。DAB系统不但可以用于城市级的商业广播，而且可以用于学校、景区等小区域的广播和信息发布，其中一个很重要的应用场景就是现场的实时语音广播。目前主流的DAB实时语音广播系统主要由音频采集、音频编码、DAB传输帧合成、信道编码、OFDM调制和上变频等部分组成，接收端进行解调、解码等操作后，用户便可听见数字化的音频。但由于DAB系统在主业务信道(MSC，MainServiceChannel)实施了交织深度为384ms的时间交织，加上DAB音频帧格式为MP2或LCAAC，需要较多的压缩和解码时间(每一帧为24ms，压缩和解码各需要至少2帧缓冲，故至少需要96ms)，以及信道解码需要2～24ms的时间这些因素导致DAB音频传输至少存在482～504ms的延迟。由于传输延迟较大，DAB系统很难用于小区域的实时语音广播。例如，如果利用DAB系统在广场实时喊话，那么接收终端的喇叭会不可避免存在至少482ms的延迟，这个延迟的声音将重新传回到演讲者耳中，导致很差的讲话体验。很多研究和试验已经证明，要想让实时广播的演讲者获得较好的讲话体验，那么广播系统的延迟(从演讲者麦克风到接收终端喇叭)应该在200ms之内，并且越小越好。在城市级的商业广播场景中，讲话者位于播音室内，不会听见室外接收端设备的播放声音，对于这种延迟并不敏感。但随着DAB系统应用场景的不断扩展，在例如操场、会堂等场景中，讲话者与接收端设备所处空间位置较近，会听到来自接收端的声音。在讲话的同时听到482ms之前的声音，这种人耳可感延迟，会产生较差的交互效果，影响讲话者发言。目前尚没有很好的解决方案。因此，迫切需要一种新的实时语音传输技术，能够在兼容现有DAB系统的技术上，实现不超过200ms延迟的数字语音传输。其中的难点，一是必须要在现有DAB标准框架下进行设计，特别是DAB系统的物理层不能改变，否则将导致现有芯片和终端都不可使用；二是要延迟不超过200ms，且越小越好，以确保良好的讲话体验。此外，近年来，DAB系统也广泛运用于应急通信场景中，在紧急场景下，更低延迟的实时广播也会在关键时刻起到至关重要的作用。因此，低延迟实时语音广播的实现，不但可以避免可感延迟对于人耳的影响，更可以使DAB系统的性能更加精进，应用场景更加广泛。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种DAB低延迟实时语音广播的方法及系统。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种DAB低延迟实时语音广播的方法，包括以下步骤：S1：采集音频；S2：采用码率为9.6kbps，带宽为NB(NarrowBand，窄带)、WB(WideBand,宽带)或SWB(SuperWideBand，超宽带)模式的EVS(EnhanceVoiceServices，增强语音服务)进行编码，将每个EVS帧封装进1个DAB的快速信息块(FastInformationBlock，FIB)中；S3：采用DAB模式III合成DAB传输帧，并将连续6个包含EVS帧的FIB按照一定规则分配在5个DAB传输帧内进行发射；S4：接收DAB帧，并采用EVS解码，播放音频。进一步，EVS帧与DAB传输帧的对应封装关系为：每6个连续的EVS帧封装进连续5个DAB传输帧。进一步，所述EVS的码率为9.6kbps，周期为20ms，采样率为32kHz、16kHz或8kHz。进一步，采用DAB模式III传输DAB帧，传输帧周期为24ms。一种DAB低延迟实时语音广播系统，包括音频采集模块、增强语音服务EVS编码模块、快速信息信道FIC传输模块、接收模块、增强语音服务EVS解码模块及播放模块；所述音频采集模块用于采集音频；所述增强语音服务EVS编码模块采用EVS对音频进行编码，再封装进DAB的快速信息块(FastInformationBlock，FIB)中；所述FIB位于DAB传输帧的快速信息信道FIC中，并采用DAB模式III进行传输；所述DAB接收模块用于接收DAB传输帧，并从中解码出EVS帧；所述增强语音服务EVS解码模块用于对EVS帧进行解码；所述播放模块用于播放解码后的音频。进一步，所述DAB的传输帧由三个信道组成，分别为同步信道、快速信息信道FIC与主业务信道MSC；所述快速信息信道FIC包含4个FIB(FastInformationBlock，快速信息块)；一个FIB由30字节的数据字段与2字节的CRC(CyclicRedundancyCheck，循环冗余校验)组成，其中数据字段包含有用数据字段、结束符和填充位；所述有用数据字段最大为30字节，由一个或多个FIG(FastInformationGroup，快速信息组)，每个FIG包含FIG头和FIG数据字段，其中FIG头占1字节，一个FIB的最大承载数据为29字节。进一步，EVS一帧周期为20ms，将其封装在一个FIC中的一个FIB内，剩余的5字节空位用于控制信息的承载。进一步，EVS帧与DAB传输帧的对应封装关系为：每6个连续的EVS帧封装进连续5个DAB传输帧。进一步，EVS帧与DAB传输帧的对应封装关系为：前4个EVS帧依次封装进前4个DAB帧的各自一个FIB中，第5个与第6个EVS帧封装进第5个DAB帧的两个FIB中。进一步，所述EVS的码率为9.6kbps，周期为20ms，采样率为32kHz、16kHz或8kHz。进一步，采用DAB模式III传输DAB帧，传输帧周期为24ms。本专利技术的有益效果在于：DAB传输模式选用模式III，传输帧周期为24ms，相比传输模式I，因传输帧周期产生的延迟大幅度缩短。编码采用EVS(EnhanceVoiceServices，增强语音服务)编码。EVS是一种超宽带语音音频编码标准，主要用于实时编码需求，相较于MP2编码，延迟更低，可以很好的满足实时语音的需求。采集后的音频由EVS编码器编码，再封装进DAB帧中。数据通过快速信息信道(FastInformationChannel，FIC)进行传输。FIC不需经过时间交织，相比通过MSC传输数据，可以免去由时间交织产生的384ms延迟。...

【技术保护点】
1.一种DAB低延迟实时语音广播的方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：采集音频；/nS2：采用码率为9.6kbps，带宽为NB(Narrow Band，窄带)、WB(Wide Band,宽带)或SWB(Super Wide Band，超宽带)模式的EVS(Enhance Voice Services，增强语音服务)进行编码，将每个EVS帧封装进一个DAB的快速信息块(Fast Information Block，FIB)中；/nS3：采用DAB模式III合成DAB传输帧，并将连续6个包含EVS帧的FIB按照一定规则分配在5个DAB传输帧内进行发射；/nS4：接收DAB帧，并采用EVS解码，播放音频。/n

【技术特征摘要】
1.一种DAB低延迟实时语音广播的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：采集音频；
S2：采用码率为9.6kbps，带宽为NB(NarrowBand，窄带)、WB(WideBand,宽带)或SWB(SuperWideBand，超宽带)模式的EVS(EnhanceVoiceServices，增强语音服务)进行编码，将每个EVS帧封装进一个DAB的快速信息块(FastInformationBlock，FIB)中；
S3：采用DAB模式III合成DAB传输帧，并将连续6个包含EVS帧的FIB按照一定规则分配在5个DAB传输帧内进行发射；
S4：接收DAB帧，并采用EVS解码，播放音频。


2.根据权利要求1所述的DAB低延迟实时语音广播的方法，其特征在于：EVS帧与DAB传输帧的对应封装关系为：每6个连续的EVS帧封装进连续5个DAB传输帧。


3.根据权利要求1所述的DAB低延迟实时语音广播的方法，其特征在于：所述EVS的码率为9.6kbps，帧长为20ms，采样率为32kHz、16kHz或8kHz。


4.根据权利要求1所述的DAB低延迟实时语音广播的方法，其特征在于：采用DAB模式III传输DAB帧，传输帧周期为24ms。


5.一种DAB低延迟实时语音广播系统，其特征在于：包括音频采集模块、增强语音服务EVS编码模块、快速信息信道FIC传输模块、DAB接收模块、增强语音服务EVS解码模块及播放模块；
所述音频采集模块用于采集音频；
所述增强语音服务EVS编码模块采用EVS对音频进行编码，再封装进DAB的快速信息块(FastInformationBlock，FIB)中；
所述FIB位于DAB传输帧的快速信息信道FIC中，并采用DAB模式III进行传输；
所述DAB...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨虹，朱金晨，张红升，费林坤，刘红江，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50