1 序論
1.2 DAB 系統簡介
歐規的數位音響廣播系統(Eureka 147 DAB System)是採用正交分頻多工傳 輸技術來傳送訊號。由於正交分頻多工傳輸技術的特性，特別是可以抵抗碼際干 擾，因此許多國家在數位音響廣播系統的規格上都採用了此歐規的系統，包括台 灣在內。我們將在這章節中對此系統做簡單的敘述。
1.2.1 傳輸訊號及碼框結構
此系統方塊圖如圖 1.2 所示，聲音訊號先經由 MUSICAM(Masking pattern adaptive Universal Sub-band Integrated Coding And Multiplexing)編碼方式將資料 量由原先每秒768,000 位元壓縮至每秒 128,000 位元，再由編碼率(Code Rate)為 1/4 的迴旋編碼器(Convolutional Encoder)對壓縮過的聲音訊號做通道編碼以降低 傳輸通道對訊號造成的錯誤率，其中藉由打孔法(Puncturing)可以得到更高的編碼 率。舉例來說，快速資訊頻道(Fast Information Channel，FIC)內的資料，其編碼 率約為 1/3。編碼後的資料先經過一個深度約為 384 毫秒的區塊交錯器(Block Interleaver)，打亂每筆資料間的相關性來提高迴旋編碼器的效能，再依照差分四 相位移鍵(DQPSK)調變方式使得每兩個位元可以得到一個相對應的複數資料 (Complex Data)。最後利用反快速傅立葉轉換將每個複數資料載在不同的次載波 上再傳送出去。由於此系統有四種不同的傳輸模式，各有不同個數的次載波，快 速傅立葉/反快速傅立葉轉換的長度依次可為 2048/512/256/1024。反快速傅立葉 轉換的結果再加上一段護衛間隔就可以得到一個完整的正交分頻多工符元。
Stereo Audio Input
Stereo Audio Output
MUSICAM Encoder
Convolutional Coding
Interleaving in Time
OFDM Multiplexing
DQPSK Modulation
MUSICAM Decoder
Viterbi Decoding
De-interleaving in Time
OFDM Demultiplexing
DQPSK Demodulation
Multipath fading
AWGN
圖1.2 Eureka 147 數位音響廣播系統方塊圖
而一個碼框包含了三種邏輯頻道:同步頻道(Synchronization Channel)、快速資 訊頻道、主要服務頻道(Main Service Channel，MSC)[12][13] ,如圖 1.3 所示。
Radio 1 Radio 2 Radio 3 Radio 4 Radio 5 Other Data
Synchronization
Channel
Fast Information Channel ( FIC )
Main Service Channel
5 Program Services
Other Data Audio Dta PAD
圖1.3 數位音響廣播系統之多工碼框圖
其中同步頻道提供同步、自動頻率控制(Automatic Frequency Control)、自動
Mux
Mux Block
Partitioner
FIC Inputs
MSC Inputs TRANSMISSION
FRAME MULTIPLEXER
SYNCHR. CHANNEL SYMBOL GENERATOR
FIC AND MSC SYMBOL GENERATOR
OFDM SIGNAL GENERATOR
1,k 部分：傳輸碼框多工器(Transmission Frame Multiplexer)、快速資訊頻道和主要服 務頻道符元產生器(FIC and MSC Symbol Generator)、同步頻道符元產生器 (Synchronization Channel Symbol Generator) 以 及 正 交 分 頻 多 工 訊 號 產 生 器 (OFDM Signal Generator)。在傳輸碼框多工器中，快速資訊區塊(Fast Information Block，FIB)及普通交錯碼框（Common Interleaved Frame，CIF）資料分別被整 合在快速資訊頻道及主要服務頻道中，然後再將這兩種頻道的資料多工整合在一 起。快速資訊頻道和主要服務頻道符元產生器包含三個功能方塊：區塊分割器 (Block Partitioner)、四相位移鍵符元對映器(QPSK Symbol Mapper)以及頻率交錯 器(Frequency Interleaver)。各方塊的功能敘述如下：區塊分割器把由多工器輸出 的快速資訊頻道資料以及主要服務頻道資料，依照次載波個數分割成長度適當的 (Frequency Selective Fading)對訊號解碼造成的破壞。同步頻道符元產生器是用來 在每個傳輸碼框的最前面產生一個空符元(NULL Symbol)及一個相位參考符元 (Phase Reference Symbol)，這兩個符元可以用來完成訊號同步。複數資料經過相 位差分調變後，在每個碼框的開頭加上一個空符元以及一個相位參考符元，接著 經由正交分頻多工訊號產生器(主要的動作為反快速傅立葉轉換)就可以得到一
個正交分頻多工碼框訊號。
傳輸訊號可以表示為:
U
L 2
2
, , , F NULL SYM
0 2
2 ( T )
, T
SYM
SYM U g
( ) Re{ ( T T ( 1)T }
0 for 0
( ) Rect( ) for 1,2,3,...., L T
T =T +T
c
g
K j f t
m l k k l
m l k K
j k t k l
S t e Z g t m l
l
g t t
e l
π
π
∞
=−∞ = =−
−
= ⋅ − ⋅ − − −
=
=
⋅ =
∑ ∑ ∑
（1.7)
每個碼框包含了 L 個符元及一個空符元，每個符元則由 K 個次載波上所載的複 數資料構成。
f 是載波的中心頻率；
cT
F是整個傳輸碼框的長度；TNULL是空符元 的長度；TSYM是一個完整符元的長度，包含一個有效符元的長度(T )和一個護U 衛間隔的長度(T )；一個有效符元的長度有 N 個取樣，即是一個快速傅立葉轉換g /反快速傅立葉轉換的長度；SYM
Rect( ) T
t
是一個寬度為TSYM的方波﹔Zm l k, , 為第m
個碼框的第l
個符元上第k
個次載波所載的差分四相移鍵調變複數資料(Complex DQPSK data)。訊號取樣頻率為每秒 2.048 百萬個取樣，有效頻寬為 1.536MHz。數位音響廣播系統一共有四種傳輸模式，每一種傳輸模式各有不同的載波中 心頻率，依次約為 375MHz/1.5GHz/3GHZ/1.5GHz。每種傳輸模式的相關參數如 表1.3 所示。護衛間隔的長度約為有效符元長度的四分之一；因為取樣時間、護 衛間隔和有效符元長度間的比例以及有效頻寬皆相同，從這個表中可以發現：有 一些參數，例如有效次載波的個數(K)、快速傅立葉轉換/反快速傅立葉轉換的長 度(N)、兩個相鄰次載波間的頻率間隔(1/T )、有效符元的長度(U T )、護衛間隔的U 長度(T )以及完整符元的長度(g TSYM)等等，在這四種傳輸模式中的數值成固定的 倍數比例。傳輸模式三的載波中心頻率為3GHz，此傳輸模式適用於衛星廣播；
傳輸模式二及四的載波中心頻率約為 1.5GHz，這兩種傳輸模式適用於一般區域 性地面及衛星廣播；傳輸模式一的護衛間隔最大，這個傳輸模式適用於大範圍的 地面廣播，其傳輸訊號的發射機最遠可以相隔約75 公理，所以可以應用於所謂 的單一頻率網路(Single Frequency Network，SFN)。
表1.3 四種傳輸模式的相關參數表
Transmission mode 1 Transmission mode 2 Transmission mode 3
L K
76 76 153
1536 384 192
96ms 24ms 24ms
1.297ms 1.246ms
µs
324 168µs
µs
312 156µs
µs
250 125µs
µs
246 62µs
1ms
TF
TNULL
TSYM
TU
Transmission mode 4
76
768
48ms µs 500
µs
31 123µs
µs 623 648µs Tg
1/TU
fC about 375MHz 1452~1492MHz about 3GHz about 1.5GHz
1KHz 4KHz 8KHz 2KHz
N 2048 512 256 1024