CN102170583B

CN102170583B - 一种移动多媒体广播中恢复并播放音频段的方法和系统

Info

Publication number: CN102170583B
Application number: CN2010101222097A
Authority: CN
Inventors: 杨文鼎; 童登金; 张建强
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: CN102170583A

Abstract

本发明公开了一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的方法，包括：对复用子帧的音频数据进行帧间前向纠错编码，得到冗余数据块，将冗余数据块分配给复用子帧并添加辅助信息，重构复用子帧并发送；接收端根据完整的复用子帧中的冗余数据块进行前向纠错解码操作，恢复出删除的复用子帧中的音频数据；根据前后完整的复用子帧计算出的必要的播放信息，配合恢复出的音频数据输出到播放库进行播放。本发明还公开了一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的系统，基于本发明的方法和系统，能恢复丢失或高误码的复用子帧中的音频数据，不依赖丢失的帧头等数据播放，从而提升多媒体广播系统的传输效率以及容错性，更符合实际应用的需要，并很好的提高用户体验。

Description

一种移动多媒体广播中恢复并播放音频段的方法和系统

技术领域

本发明涉及移动多媒体广播领域，尤其涉及一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的方法和系统。

背景技术

随着通信技术的发展，移动多媒体广播技术的应用越来越广泛。目前，中国移动多媒体广播系统(CMMB)标准中规定了在广播业务频率范围内，移动多媒体广播系统广播信道传输信号的帧结构、信道编码和调制等内容。CMMB标准《移动多媒体广播第2部分：复用》中规定了采用复用子帧来封装视频、音频等流媒体数据，并进行传送。图1所示为复用帧和复用子帧在移动多媒体广播前端系统中的结构示意图，其中，一个广播信道帧k中包含n+1个复用帧，复用帧0中包含复用帧头、控制信息等信息；复用帧1中包含复用帧头和多个复用子帧，每个复用子帧还包括：子帧头、视频段、音频段和数据段；复用帧2到复用帧n的结构均与复用帧1相同。

移动多媒体广播系统在进行无线数据传输过程中，由于噪声的干扰将引起信号的变形和失真。CMMB标准中在物理层采用信道编码来改善系统性能，但在强干扰和低信噪比的情况下，由于纠错能力的限制，不可能恢复所有错误码元，这种情况下，复用层接收到的数据就可能含有错误。所以需要对传输的数据采取一些额外的保护措施，例如前向纠错编码(FEC，Forward-Error-Correction)等，这些保护措施必然产生一些额外的冗余数据。但是，由于带宽限制，不能对所有的数据都进行前向纠错编码保护。

现有的误码恢复技术中，每个视音频业务所占的时隙持续时间通常在100ms左右，当遇到持续时间较长的干扰时，某个复用帧内(以下简称帧内)的误码率往往比较高，现有的帧内前向纠错算法是高斯信道下算法，在高误码的情况下，例如：复用子帧的高误码或者丢失，以下将高误码或者丢失复用子帧的情况简称为删除，现有的帧内前向纠错算法无法正确恢复复用子帧中的音频数据，上述错误会严重影响移动多媒体广播系统的传输效率以及容错性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的方法和系统，能够恢复复用子帧中的音频数据，提高移动多媒体广播系统的传输效率以及容错性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的方法，所述方法包括：

发送端将连续的需要保护的复用子帧编为一组，并分配组号；

对同组的复用子帧的音频数据进行前向纠错编码操作，得到冗余数据块，将冗余数据块分配给复用子帧并添加辅助信息，重构复用子帧并发送；所述前向纠错编码操作为：根据复用子帧中拆分成两个源数据块的音频数据，进行前向纠错编码，生成冗余数据块；

接收端根据分组内完整的复用子帧中的冗余数据块进行前向纠错解码操作，恢复出删除的复用子帧中的音频数据；所述前向纠错解码操作包括：根据前向纠错编码的各项参数和同一分组中完整的复用子帧携带的冗余数据块，进行前向纠错解码计算；

通过前后完整的复用子帧计算出删除的音频段数据必要的播放信息，将恢复的复用子帧数据输出给播放库进行播放；

必要的播放信息是指删除的复用子帧的帧序号和起始播放时间。

其中，接收端在进行前向纠错解码操作之前，所述方法还包括：

接收端根据帧序号计算出组号，根据组号将重构的复用子帧放入对应的前向纠错解码组，完成一组复用子帧的接收后，进行前向纠错解码操作。

其中，所述重构的复用子帧包括：包含两个音频块的音频段、复用子帧序号、FEC冗余数据块大小、音频段CRC、冗余段CRC和FEC冗余数据块。

本发明还提供了一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的系统，所述系统包括：复用子帧分组模块、前向纠错编码模块、重构及发送模块、前向纠错解码模块和播放信息计算输出模块；其中，

所述复用子帧分组模块，位于发送端，用于将连续的需要保护的复用子帧编为一组，并分配组号，将分组后的复用子帧数据传递给所述前向纠错编码模块；

所述前向纠错编码模块，位于发送端，用于对同组的复用子帧的音频数据进行前向纠错编码操作，得到冗余数据块，并将冗余数据块传输给所述重构及发送模块；所述前向纠错编码操作为：根据复用子帧中拆分成两个源数据块的音频数据，进行前向纠错编码，生成冗余数据块；

所述重构及发送模块，位于发送端，用于将各个冗余数据块分配给对应的复用子帧，并添加辅助信息，重构复用子帧，并发送给接收端；

所述前向纠错解码模块，位于接收端，用于当同一组号内有删除的复用子帧，根据分组内完整的复用子帧中的冗余数据块进行前向纠错解码操作，恢复出删除的复用子帧的音频数据，并传递给所述播放信息计算输出模块；所述前向纠错解码操作包括：根据前向纠错编码的各项参数和同一分组中完整的复用子帧携带的冗余数据块，进行前向纠错解码计算；

所述播放信息计算输出模块，位于接收端，用于通过前后完整的复用子帧计算出删除的音频段数据必要的播放信息，将恢复的复用子帧数据输出给播放库进行播放；

其中，所述系统还包括：接收及存储模块，位于接收端，用于接收发送端发送的重构的复用子帧，读取帧序号，根据帧序号计算出组号，如果是当前组号，将接收到的重构的复用子帧放入对应的前向纠错解码缓冲区，如果收到下一个组号的复用子帧时，将已经接收完的前一组复用子帧传递给前向纠错解码模块。

本发明所提供的移动多媒体广播中恢复并播放音频的方法和系统，通过对复用子帧进行分组，对分组内复用子帧的音频数据进行删除信道下的帧间前向纠错编码，得到冗余数据块，当复用子帧出现删除情况时，根据分组内前后完整的复用子帧中的源数据和冗余数据，进行前向纠错解码，能够恢复出删除复用子帧中的音频数据，之后不依赖丢失的帧头信息、视频段信息、数据段信息，来播放丢失复用帧的音频数据，从而提升多媒体广播系统的传输效率以及容错性，更符合实际应用的需要，能够很好的提高用户体验。

附图说明

图1为复用帧和复用子帧在移动多媒体广播前端系统中的结构示意图；

图2为本发明针对复用帧中三个需要保护的复用子帧进行帧间FEC保护的方法流程图；

图3为本发明重构的复用子帧结构示意图；

图4为本发明恢复删除的复用子帧的示意图；

图5为本发明在移动多媒体广播中恢复并播放音频的系统结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在广播传输数据中采取模拟删除信道，帧间前向纠错算法来保护容易丢失和高误码的重要数据。具体的，发送端将连续的需要保护的复用子帧编为一组，并分配组号；对分组内复用子帧的音频数据进行前向纠错编码，得到冗余数据块后，重构复用子帧并发送；接收端根据分组内完整的复用子帧中的冗余数据块进行前向纠错解码操作，恢复出删除的复用子帧中的音频数据；根据前后完整的复用子帧计算出的必要的播放信息，配合恢复出的音频数据输出到播放库进行播放。

下面结合附图和具体实施例本发明的技术方案进一步详细阐述。

图2为本发明针对复用帧中三个需要保护的复用子帧进行帧间FEC保护的方法流程图，如图2所示，具体步骤为：

步骤201、发送端选取三个需要保护的复用子帧分为一组；

具体的，发送端将三个连续的需要保护的复用子帧，例如：复用子帧0、复用子帧1和复用子帧2，编为一组并分配组号，上述分组得到的，既是前向纠错编码组，也是前向纠错解码组。

步骤202、对复用子帧中的音频数据进行删除信道下的前向纠错编码操作，得到三个冗余数据块；

具体的，本发明只对复用子帧的音频数据进行保护，音频数据是复用子帧中相对容易保护，而且比较重要的数据。每个复用子帧的音频段拆分为两个源数据块，源数据块的大小按照三个复用子帧中音频段最大的长度MAXLEN来计算，每个源数据块的大小是MAXLEN/2，长度不足的填0补充。

利用上述源数据块进行前向纠错编码运算，前向纠错编码算法各项参数的选取可以经过发送端和接收端协商决定，本实施例中选取(6，3)的RS范德蒙码作为前向纠错编码算法。最后，根据若干个需要保护的复用子帧的音频段数据生成相应个数的冗余数据块。例如：复用子帧0中包含FEC源数据块0和FEC源数据块1；复用子帧1中包含FEC源数据块2和FEC源数据块3；复用子帧2中包含FEC源数据块4和FEC源数据块5。源数据块0至5总共六个块，通过(6，3)的RS范德蒙码计算后，得到冗余块0、冗余块1、冗余块2共三个冗余数据块。

步骤203、将三个冗余数据块分配给三个复用子帧，并添加辅助信息，重构复用子帧，并发送；

具体的，将生成的相应个数的冗余数据块，分别放置于各个复用子帧中传输。所述辅助信息可以包括：复用子帧序号、冗余数据块大小、冗余数据块的CRC校验和前向纠错编码算法各项参数等信息；其中，复用子帧序号可以是0-59之间的数字，添加时依照循环方式进行；CRC校验包括两个部分：音频段CRC用于校验复用子帧的音频段，冗余段CRC用于校验生成的冗余数据块。

重构的复用子帧结构如图3所示，重构的复用子帧中，包括：子帧头、视频段、音频段和数据段；音频段中包含两个拆分开的用于生成冗余数据块的源数据块，即，音频块1和音频块2；数据段中包含的信息是：复用子帧序号，FEC冗余数据块大小、CRC校验数据和FEC冗余数据块，其中，复用子帧序号，FEC冗余数据块大小和CRC校验数据是前向纠错解码的辅助信息；CRC校验数据包括两个部分：音频段CRC和冗余段CRC，音频段CRC用于校验复用子帧的音频段；冗余段CRC用于校验生成的冗余数据块。

步骤204，接收端接收到重构的复用子帧后，读取帧序号，根据帧序号计算出组号，如果是当前组号，则将接收到的重构的复用子帧按组放入对应的前向纠错解码缓冲区，并返回本步骤接收下一个重构的复用子帧，如果收到下一个组号的复用子帧，则执行步骤205；

具体的，由于复用子帧序号是0-59循环添加的，并且选定三个复用子帧为一组，因此计算组号的方法可以是，帧序号整除3来确定。例如：帧序号为0、1和2为第一组；帧序号为3、4和5为第二组，以此类推。

步骤205，当同一组号内有删除的复用子帧，根据分组内完整的复用子帧中的冗余数据进行删除信道下的前向纠错解码操作，恢复出删除的复用子帧的音频数据；

具体的，对接收完同组的放入对应前向纠错解码缓冲区的复用子帧，根据复用子帧序号可以判断出丢失的复用子帧，或者根据CRC校验数据中的音频段CRC部分也可以判断出音频数据出现高误码情况。在组中找出删除的复用子帧，如果删除超过一个复用子帧或者没有删除，直接将复用子帧数据输出给播放库播放，若删除了一个复用子帧，则进行前向纠错解码操作。前向纠错解码操作中，根据前向纠错编码的各项参数和同一分组中完整的复用子帧携带的冗余数据块，进行前向纠错解码计算。组中任意一个复用子帧是删除的状态，都可以通过其他的复用子帧恢复出删除的复用子帧的音频数据。

步骤206，通过前后完整的复用子帧计算出删除的音频段数据必要的播放信息，将恢复的复用子帧数据输出给播放库进行播放。

具体的，判断前后完整的复用子帧也可以利用复用子帧序号来区分。必要的播放信息是指删除的复用子帧的帧序号和起始播放时间等信息。例如：可以通过前后完整的复用子帧的起始播放时间，来估算删除的复用子帧中音频数据的起始播放时间信息，这在不依赖帧头、视频段、数据段来播放纯音频段的情况下是必要的。

图4所示为本发明恢复删除的复用子帧的示意图，如图4所示：复用子帧0、复用子帧1和复用子帧2为一组。FEC源数据块相当于前述实施例中步骤302所述的每个复用子帧的音频段分成的两个源数据块。复用子帧1为删除的复用子帧。因此，FEC源数据块2、FEC源数据块3和FEC冗余数据块1都不可用。首先，利用复用子帧0中的FEC冗余数据块0和复用子帧2中的FEC冗余数据块2分别替换删除的FEC源数据块2和FEC源数据块3。然后配合前向纠错编码的各项参数对FEC冗余数据块0和FEC冗余数据块2进行前向纠错解码，得到恢复的FEC源数据块2和FEC源数据块3。根据恢复得到的FEC源数据块2和FEC源数据块3获得删除的复用子帧1的音频段1。最后，通过前一个完整的复用子帧0和后一个完整的复用子帧2计算出音频段1必要的播放信息，例如：删除的复用子帧的帧序号1和起始播放时间等信息，将恢复出的复用子帧数据输出给播放库进行播放。

本实例中，可以恢复33％的丢失复用子帧的音频段并播放，使得用户在观看移动广播音视频节目的时候，可以听到连续的音频声音，提高了用户体验。

图5为本发明在移动多媒体广播中恢复并播放音频的系统结构示意图，该系统包括：复用子帧分组模块51、前向纠错编码模块52、重构及发送模块53、接收及存储模块54、前向纠错解码模块55和播放信息计算输出模块56，其中，

复用子帧分组模块51，位于发送端，用于将连续的需要保护的复用子帧编为一组，并分配组号，将分组后的复用子帧数据传递给前向纠错编码模块52；

具体为，复用子帧分组模块51将连续的需要保护的复用子帧，例如：以3个复用子帧为一组：复用子帧0、复用子帧1和复用子帧2，编为一组，并分配组号。上述分组得到的，既是前向纠错编码组，也是前向纠错解码组。

前向纠错编码模块52，位于发送端，用于对同组的复用子帧的音频数据进行删除信道下的前向纠错编码操作，得到冗余数据块，将数据传输给重构及发送模块53；

具体为，本发明只对复用子帧的音频数据进行保护，音频数据是复用子帧中相对容易保护，而且比较重要的数据。每个复用子帧的音频段拆分为两个源数据块，源数据块的大小按照三个复用子帧中音频段最大的长度MAXLEN来计算，每个源数据块的大小是MAXLEN/2，长度不足的填0补充，利用上述源数据块进行前向纠错编码运算，前向纠错编码算法各项参数的选取可以经过发送端和接收端协商决定，本实施例中选取(6，3)的RS范德蒙码作为前向纠错编码算法。最后，根据若干个需要保护的复用子帧的音频段数据生成相应个数的冗余数据块。

例如：复用子帧0中包含FEC源数据块0和FEC源数据块1；复用子帧1中包含FEC源数据块2和FEC源数据块3；复用子帧2中包含FEC源数据块4和FEC源数据块5。源数据块0至5总共六个块，通过(6，3)的RS范德蒙码计算后，得到冗余块0、冗余块1、冗余块2共三个冗余数据块。

重构及发送模块53，位于发送端，用于将各个冗余数据块分配给对应的复用子帧，并添加辅助信息，重构复用子帧，并发送给接收及存储模块54；

接收及存储模块54，位于接收端，用于接收重构的复用子帧，读取帧序号，根据帧序号计算出组号，如果是当前组号，则将接收到的重构的复用子帧按组放入对应的前向纠错解码缓冲区，并接收下一个重构的复用子帧，如果收到下一个组号的复用子帧时，则将已经接收完的前一组复用子帧传递给前向纠错解码模块55；

前向纠错解码模块55，位于接收端，用于当同一组号内有删除的复用子帧，根据分组内完整的复用子帧中的冗余数据进行删除信道下的前向纠错解码操作，恢复出删除的复用子帧的音频数据，并传递给播放信息计算输出模块56；

具体的，对于接收及存储模块54传递来的每一组复用子帧，根据复用子帧序号可以判断出丢失的复用子帧，或者根据CRC校验数据中的音频段CRC部分也可以判断出音频数据出现高误码情况。在组中找出删除的复用子帧，如果删除超过一个复用子帧或者没有删除，直接将复用子帧数据输出给播放库播放，若删除了一个复用子帧，则进行前向纠错解码操作。前向纠错解码操作中，根据前向纠错编码的各项参数和同一分组中完整的复用子帧携带的冗余数据块，进行前向纠错解码计算。组中任意一个复用子帧是删除的状态，都可以通过其他的复用子帧恢复出删除的复用子帧的音频数据。

播放信息计算输出模块56，位于接收端，用于通过前后完整的复用子帧计算出删除的音频段数据必要的播放信息，将恢复的复用子帧数据输出给播放库进行播放。

具体的，判断前后完整的复用子帧也可以利用复用子帧序号来区分。必要的播放信息是指删除的复用子帧的帧序号和起始播放时间等信息。例如：可以通过前后完整的复用子帧的起始播放时间来估算删除的复用子帧中音频数据的起始播放时间信息，这在不依赖帧头、视频段、数据段来播放纯音频段的情况下是必要的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收端在进行前向纠错解码操作之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重构的复用子帧包括：包含两个音频块的音频段、复用子帧序号、FEC冗余数据块大小、音频段CRC、冗余段CRC和FEC冗余数据块。

4.一种移动多媒体广播中恢复并播放音频的系统，其特征在于，所述系统包括：复用子帧分组模块、前向纠错编码模块、重构及发送模块、前向纠错解码模块和播放信息计算输出模块；其中，

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

接收及存储模块，位于接收端，用于接收发送端发送的重构的复用子帧，读取帧序号，根据帧序号计算出组号，如果是当前组号，将接收到的重构的复用子帧放入对应的前向纠错解码缓冲区，如果收到下一个组号的复用子帧时，将已经接收完的前一组复用子帧传递给前向纠错解码模块。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述重构的复用子帧包括：包含两个音频块的音频段、复用子帧序号、FEC冗余数据块大小、音频段CRC、冗余段CRC和FEC冗余数据块。