[發明專利]數字頻譜動態接入的帶內同頻系統

無效

• 申請號: 201310556269.3
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103560992A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 方偉偉;楊剛;蔣藍祥;王菲;焦瑋;王威
• 申請（專利權）人: 蘇州威士達信息科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04H20/30;H04W72/04;H04W72/08
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技術領域

本發明涉及無線通訊系統，尤其涉及一種數字頻譜動態接入的帶內同頻系統。

背景技術

廣播數字化是目前國內外技術研究的熱點問題，我國數字聲音廣播還處于研究階段。美國的HD?Radio標準中，采用的“帶內同頻（IBOC）”技術使數字廣播與目前的模擬廣播使用相同的載波頻率，無需打破現有的頻率規劃，能夠實現廣播由模擬到數字的平滑過渡。IBOC技術在不影響現有模擬廣播的前提下，使用現有模擬廣播的頻道提供高清晰度的數字聲音廣播與數據業務，符合我國國情。

在HD?Radio的混合模式中，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129.361～198.402KHz的位置。然而，由于FM模擬信號的頻譜帶寬隨著節目信號的如頻率、幅度而變化，導致模擬信號頻譜與數字信號頻譜之間出現大量的空閑頻譜，這為數字信號的動態接入提供機會。

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，調制后的模擬信號經過一定延時后通過合成器與調制后的數字信號耦合，并通過饋線送入天線發送，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至200kHz的位置。

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導致出現大量的空閑頻譜，這為數字頻譜的動態接入提供機會。

數字信號根據模擬信號的變化動態調整頻譜位置時，不可避免地需要討論的一個問題即是：動態分配數字信號的頻譜位置是否會惡化用戶的收聽質量。對于收聽質量的評價，以往的檢測標準都是利用信噪比，信噪比衡量的是所有頻帶位置下的總噪聲能量，然而在不同的頻帶人耳對于噪聲的敏感程度不同。為了更好地反映人耳收聽音頻的感覺，PEAQ（Perceptual?Evaluation?of?Audio?Quality）心理聲學模型利用人耳的感知特性，對于輸入的參考信號和測試信號，輸出反映音頻質量的客觀差異等級(Objective?Difference?Grade，ODG)。

本專利使用的PEAQ算法是ITU（International?Telecommunications?Union）提出的一種基于音頻感知技術的客觀測試方法。它以心理聲學模型為基礎，模擬了從人耳對聲音產生響應到最終感知的全過程，是目前針對音頻質量客觀評價算法中與主觀評價結果相關度最高的算法，算法框圖如圖3所示。

PEAQ算法通過模仿人耳的聽覺系統，將參考信號和測試信號分別經由基于FFT的感知模型對信號進行分析和綜合，包括時頻變換、頻帶分組、噪聲掩蔽比（Noise?Masking?Ratio，NMR）計算等步驟，目的是更好的模擬人耳的感覺特性；激勵樣本預處理模塊通過對參考信號和測試信號的響度差異和線性失真進行補償，從而對計算模型輸出參數(Model?Output?Variables，MOV)前的數據進行適應性調整；預處理后的數據通過特征綜合計算出11個MOV值。最后，由神經網絡模塊把這些MOV參數映射為一個ODG值輸出，該定義等同于主觀評價中的主觀差異等級(Subjective?Difference?Grade，SDG)。

對于PEAQ算法的誤差范圍，ITU標準指出，ODG的等級結果在±0.02之內可以認為音頻質量是相同的。

發明內容

為了克服現有技術中存在的技術問題，本發明在系統中增加數字信號與模擬信號自適應調整模塊，將模擬FM信號和數字信號聯合起來處理。通過實時檢測模擬調頻信號的頻譜，將當前模擬信號的信息反饋給數字信號處理模塊，以便于數字信號進行自適應參數調整，在接收端聽眾有相同的收聽質量的前提下，達到提高系統傳輸能力的目的。