[发明专利]带内频道数字音频广播的混频方法及AM和FM发送和接收器

说明书

背景技术

本发明涉及一种信号处理的方法和设备，更具体地说，涉及一种带内频道(in band on channel)数字音频广播系统中用于减轻信号衰减、暂时阻塞或严重频道损害影响的方法和设备。

数字音频广播(DAB)是一种优于现有模拟广播形式的提供数字品质音频的媒体。AM和FM DBA信号都能以一种数字化调制信号与现有的模拟AM和FM广播信号共存的混合形式进行传播，或者以无模拟信号的全数字形式传播。带内频道(IBOC)DAB系统不需要新的频谱分配，因为每个DAB信号都是在现有的AM或FM频道分配的相同频谱掩膜(spectral mask)中同时传播。IBOC在使得广播电台能够为它们现有基础上的听众提供数字品质的音频的同时，提高频谱利用的经济效益。目前对关于IBOC DAB的方法已提出了几种建议。

FM IBOC DAB广播系统的使用已经成为几个美国专利的主题，这些专利包括，美国专利5,465,396；5,315,583；5,278,844和5,278,826。最近，有人提出的一种FM IBOC DAB信号把模拟调制载波与多个离FM中心频率大约在129kHz到199kHz范围内的正交频率分割复用副载波(OFDM)组合在一起，这些副载波的频率在模拟调制主FM载波占用的频谱之上和之下。

由美国专利5,588,022提出的一种AM IBOC DAB实现方法，提供了在一个标准的AM广播频道内同时广播模拟和数字信号的方法。运用这种方法，可以广播具有第一频谱的调幅无线电频率信号。该无线电频率信号包括由一个模拟程序信号调制的第一载波，同时，可以在包含第一频谱的带宽内广播多个数字调制载波信号。每一个数字调制载波信号被一个数字程序信号的一部分调制。第一组所述数字调制载波信号位于第一频谱内，并按与所述第一载波信号在相位上相差四分之一周期被调制。第二和第三组所述数字调制载波信号位于第一频谱外，并按与所述第一载波信号同相和在相位上相差四分之一周期被调制。通过正交频率分割复用(OFDM)的方法采用多个载波来承载传送的信息。

在广播系统中必须提到的是无线电信号容易遭到间歇性的衰减或阻塞。传统上，FM无线电广播通过从立体声音频到单声音频的转换来减少信号衰减或部分阻塞产生的影响。这种方法之所以取得一些程度上对有害影响的减少，是因为在副载波上调制的立体声信息比位于基带内的单声信息需要更高的信噪比以便被解调到一个给定的品质水平。然而，某些阻塞充分地“断开”(“take out”)了基带并由此在音频信号接收中产生间断。IBOC DAB系统应设计成减少甚至是发生在传统模拟广播中的最近类型的破坏，至少是那些间歇种类的并且持续小于几秒钟的破坏。为了获得这种减少的效果，数字音频广播可以采用将主广播信号与冗余信号一起发送的方法，该冗余信号相对所述主广播信号延迟预定数量的大约几秒时间。接收器相应地延迟以便延迟接收到的主广播信号。一个接收器能够在听众收听到之前，检测出主广播频道中代表射频(RF)信号衰减或阻塞的品质降低。响应这种检测结果，所述延迟了的冗余信号能暂时地代替所述恶化了的主音频信号，当所述主信号被破坏或收不到时充当“空白填充者”(“gapfiller”)。这就提供了一种从主音频信号平滑地转换到延迟的冗余信号的混合功能。

这种将IBOC系统的DAB信号混合成延时模拟音频信号(AM或FM信号)的想法在一个尚未授权的美国专利申请“一种在音频无线电广播系统中减少间歇性中断的系统和方法”中有描述，该专利申请于1999年10月9日提交，序列号为08/947,902。该申请的实施假定可以通过强力硬件实时处理信号来实现对模拟信号的实时延迟，这种方法能精确地控制相对延迟。然而，人们期望能够用非实时的可编程数字信号处理器(DSP)来构建延时控制。本发明提供了一种DAB信号处理方法，包括不同延迟以及能用非实时操作的可编程DSP芯片实现的混合功能。

发明概述

本发明提供了一种处理合成的数字音频广播信号的方法，用于减少在接收所述数字音频信号时产生的间歇性中断。该方法包括以下步骤：将所述数字音频广播信号的模拟调制部分从其数字调制部分中分离出来，产生第一组具有代表所述数字音频广播信号模拟调制部分的记号的多个音频帧，产生第二组具有代表所述数字音频广播信号数字调制部分的记号的多个音频帧。然后所述第一组多个音频帧与所述第二组多个音频帧结合起来产生一个混合的音频输出。