基于E语言的数字电视DVB-H系统数据链路层功能验证研究

l 引 言

欧洲无线通信标准组织(ETSI)在2004年10月发布了数字电视手机标准——DVB—H(Digital Video Broad—casting for Handheld Terminals)。该标准是地面数字电视标准DVB—T的扩展应用，能够在移动环境下为便携式或手持终端提供高品质和可靠的多媒体服务。DVB—H传输系统除了物理层基于DVB—T(Terrestrial Digital Video Broadcasting)系统之外，在数据链路层增加了时间分片技术(Time—slicing)和多协议封装和前向纠错(MPE—FEC)功能，从而极大地节省了手机功耗并提供了更好的移动接收鲁棒性。本文针对DVB—H的系统的特点，选择基于E语言搭建验证环境来验证数据链路层的功能，同时通过验证测试对该验证方法进行了一定的研究。

2 DVB—H数字电视传输系统数据链路层

DVB—H系统包括丽个主要的部分：物理层和数据链路层。图l描述了DVB—H接收系统概念上的基本结构。接收端的DVB—T解调器通过RF接收DVB—H模拟信号，经过解调后的TS流传输到数据链路层，链路层通过解封装和前向纠错得到正确的IP包，并且连同其他TS服务信息包输出到终端。同时，数据链路层通过时间参数控制工作模式的开关状态，降低接收系统的平均功耗。

物理层 在DVB—T的基础上进行了补充，增加了4k传输模式和深度符号交织，在传输参数信令(TPS)比特中增加了DVB—H专有信令比特，用于支持DVB—H业务发展。在TPS中蜂窝标识指示用于支持移动接收时的快速信号扫描和频率交换。增加4k模式可以适应移动接收特性和单频网蜂窝的大小，提高网络设计、规划的灵活性。2k和4k模式进行深度符号交织，以进一步提高在移动环境和冲击噪声环境下系统的鲁棒性。

数据链路层 主要包括时间分片技术和MPE—FEC(多协议封装一前向纠错)。

时间分片技术：由于DVB—H系统的发送端采用突发式数据传送，在每个突发时间内集中的发送DVB—H数据流业务，并且该业务独占全部带宽。在两个时间片之间没有所选的DVB—H数据流传输，在这段时间，为了提高系统的兼容性，其他数据流，例如DVB—T数据流业务可以以非时间分片的方式传输。接收端在所选业务所在的时间片接收信息，在两个时间片之间作节能处理，从而有效地降低接收端平均功耗。此外，在业务传送时间片内，系统可以从经过多协议封装的TS码流中提取时间参数信息，计为Delta—T时间，这个相对时间指出了当前业务分片到下一个具有相同业务的时间片到来的相对时间。因此，系统可以根据该参数在下一个时间片到来时从节能状态转换到工作状态。图2表示了时间分片技术的工作原理。

MPE—FEC：DVB—H标准在数据链路层为IP包增加了RS(Reed—Solomon)纠错编码，作为MPE的前向纠错编码，校验信息将在指定的FEC段中传送，称为MPE—FEC。如图3所示MPE—FEC表的格式，左边191列是应用数据部分，右边为RS数据校验部分。帧的行数是可变参数，最大行数为1 024。DVB—H系统发送端把音视频的数据封装成IP包的格式，这些IP包依次按列被填充到MPE—FEC表的左边19l列，如未填满，以O填充剩余的部分。然后按行通过RS(255，191)编码得到右边64列的奇偶校验数据。

每一个IP包将在MPE Section中发送，RS数据将紧跟在最后一个MPE Section后，通过MPE-FEC Section传送，所有的MPE和MPE-FEC Section都有12 B的头部信息，和数据负载部分(IP数据或RS数据)，在最后有4 B的CRC32校验数据。其中在头信息中有4 B的时间参数域，包括12个比特的开始地址，该地址表明了每个IP包或RS数据开始数据在MPE—FEC表中的位置，18个比特的Delta—T时间参数，以及1个比特的标志位表示最后一个IP包所在的Section和最后整个帧的结束，通常是最后一个MPE-FEC Section。所有的Section将被拆分为184 B作为TS包的有效负载部分，特殊情况是当作为Section的第一个TS包，将加上一个点(point)字节，该字节指名Section的第一个字节在TS包中的位置，然后加上183 B作为TS包的有效负载部分，并加上TS包的4 B的头信息，通过复用后发送到信道中传输，如图4所示。

接收端将在所选的业务的时间片内，从复用的TS码流中得到所有的Section，通过计算Section的CRC32和接收数据的CRC32对比，如果一致，表明该IP包正确接收，反之，该IP数据包将整个被丢掉，并且按照头部信息中的开始地址域，将正确的IP包保存在MPE-FEC数据表中，没有正确接收的IP包，将不出现在表中，且相应位置将被标记为不可靠位，然后通过RS(255，191)解码，得到所有的正确的IP包。这种RS纠错方法称为擦除表RS纠错，最大纠错能力每行可达到两倍的错误字节数，即64 B。如果每行的不可靠字节数超过这个最大限制，RS纠错将失败，MPE-FEC的整个帧将被丢弃。

3 基于E语言的DVB-H系统验证环境的构建

目前的IC设计中，由于SoC(System on Chip)设计的日益复杂化以及芯片规模的日益扩大，系统级验证成为最具挑战的环节，据估计从系统结构设计，子模块设计，子模块验证，系统级验证到FPGA测试，到最终的IC的投产，60％～70％的时间会花费在功能验证方面。选择高性能的验证工具将极大地缩短验证时间，从而降低设计的开发周期。当前的EDA行业最推崇的主要是System C和E两种验证语言。其中E语言是Vetisity公司开发的专用于其Specman验证工具上的一种面向对象的验证语言。用E语言来搭建系统测试环境有很多优点：自动生成基于约束条件的测试矢量，通过描述约束条件产生验证计划中期望的验证场景，能够根据DUV(Design Under Verifica-tion)当前的状态动态地产生测试场景，这样便有可能产生一些很难碰到的边缘案例；自动完成数据和时序的检查；自动进行功能覆盖率的分析找出漏洞；提供所有主流的Verilog和VHDL仿真器接口；此外扩展性强，可以在分开的测试文件中修改若干数据对象，这些测试文件在分层的基础验证环境中处于顶部，这种扩展特性允许不牺牲模块化或可读性的同时更好地迎合系统和测试说明的要求。此外在本文的第二部分的分析中，DVB—H数据链路层的功能主要基于一系列的协议层，E语言可以通过简单的描述实现各种复杂协议测试激励的生成，十分符合DVB—H系统功能验证要求。

来源：中电网