[發明專利]基于人耳感知的IBOC系統的數字頻譜檢測方法

無效

• 申請號: 201210494974.0
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102970087A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 王菲;楊剛;劉晉;方偉偉;蔡超時;焦瑋;熊惟楚
• 申請（專利權）人: 蘇州威士達信息科技有限公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無線通訊系統，尤其涉及一種帶內同頻系統的頻譜檢測方法。

背景技術

HD-Radio廣播混合模式中采用固定的組合方式對模擬和數字信號頻譜進行帶內同頻（In-Band?On-Channel，IBOC）傳輸。然而，由于FM模擬信號的頻譜帶寬隨著節目信號而變化，帶寬變化范圍大。在很大的時間概率下，模擬調頻信號帶寬遠小于混合模式中規定模擬與數字信號頻譜的分界帶寬。在此情況下，模擬信號帶寬的實時變化導致出現大量的空閑頻譜。同時，由于模擬信號所占用的頻譜帶寬在實時變化，而數字信號頻譜固定地放在同一頻譜位置，導致人耳聽到的不同時間段內的音頻質量變化很大。

圖1為HD?Radio混合模式的頻譜，數字信號放在模擬FM信號兩邊傳輸，僅使用每個主邊帶中距離中心子載波最遠端的10個頻譜子塊，以及最遠端編號為±546的參考子載波，稱為PM頻帶，總共包括382個子載波，占用頻帶范圍從-198.402～-129.361KHz和129.361～198.402KHz。頻譜中-129.361～129.361KHz的范圍保留給模擬信號，可以是單聲道信號或立體聲信號，也可能包含輔助通信認證信道。

HD?Radio系統中，發送端分別調制生成模擬信號和數字信號，通過合成器完成模擬和數字信號合成，系統模型如圖2。此時，模擬信號和數字信號采用固定的頻譜模式進行組合，即數字信號放在距離載波約130KHz的位置。

本專利使用的心理聲學模型是基于PEAQ算法的心理聲學模型，如圖3所示。PEAQ算法通過模仿人耳的聽覺系統，對參考信號和測試信號進行對比分析得出對應于音頻質量的客觀差異等級(Object?ive?Difference?Grade，ODG)，該定義等同于主觀評價中的SDG。

參考信號和測試信號分別經過心理聲學模型處理后，各自的輸出經由感知模型特征綜合便可計算出一系列模型輸出參數(Model?Output?Variables，MOV)。最后，由神經網絡模塊把這些MOV參數映射為一個客觀差異等級輸出。

心理聲學模型可將音頻的時域信號轉換成基底膜表示?；啄の挥诙亙?，聲音的不同頻率成分可以激發其不同位置的興奮。再由毛細胞把這種興奮轉化為生理刺激，通過聽覺神經傳至大腦。心理聲學模型的具體計算過程是：對于本專利中使用的基本版本，音頻信號通過FFT變換轉換到頻域，然后通過頻譜系數加權來模擬外耳和中耳對聲音的頻率響應，再將其映射到生理感知域。

感知模型負責信號分析和綜合，目的是更好的模擬人耳的感覺特性。

神經網絡負責將以上兩個模塊計算出的MOV參數并將MOV參數通過神經網絡映射成一個客觀差異等級。

然而，由于FM模擬信號的頻譜帶寬隨著節目信號（如頻率、幅度)而變化，在很大的時間概率下，模擬調頻信號帶寬遠小于標準中規定模擬與數字信號頻譜的分界帶寬。在此情況下，模擬信號帶寬的實時變化不僅導致出現大量的空閑頻譜，而且導致人耳聽到的不同時間段內的音頻質量變化很大。

發明內容

為了克服現有技術中存在的技術問題，本發明基于心理聲學模型，對數字信號在不同的頻譜位置下，HD-Radio信號解調后的模擬音頻進行質量分析，統計得到在不影響音頻質量的前提下信號傳輸可節省的帶寬。

本發明擬確定的基于人耳感知的IBOC系統的數字頻譜檢測方法包括以下步驟：

第一步，根據HD?Radio混合模式，將模擬FM信號與數字信號耦合，在解調端得到解調后的模擬音頻信號，其中數字信號的頻譜帶寬固定在偏離載頻130KHZ至200KHZ；

第二步，根據PEAQ模型，計算模擬音頻信號的整體噪聲掩蔽比，記為NMR_總，其中發送端待發送的模擬音頻信號為參考信號，記為Ref_總，解調后的模擬音頻信號為測試信號,記為Test_總；

第三步，對Ref_總和Test_總分別進行截取，第i幀數據的起始采樣點為(4096*N-2048)*i，終止采樣點為(4096*N)*（i+1）-2048*i，截取后的信號分別作為第i幀的參考信號和測試信號，記為Ref_i和Test_i，其中N為正整數，i為幀數計數值；

第四步，根據PEAQ模型，以Ref_i和Test_i分別作為第i幀的參考信號和測試信號，計算第i幀音頻信號的噪聲掩蔽比，記為NMR_i；