[发明专利]在数字音频广播中发送和接收具有优先等级消息的压缩音频帧的方法与装置

说明书

发明背景

本发明涉及用于发送和接收数字数据的方法与装置，更具体地说，涉及用于数字音频广播系统的这样的方法与装置。

数字音频广播(DAB)是一种能提供优于现有的模拟广播格式的数字品质音频的媒介。可以以下列两种格式发送调幅和调频DAB信号，第1种情况是数字调制信号跟当前广播的模拟调幅或调频信号并存的混合格式，第2种情况是没有模拟信号的全数字格式。由于每一组DAB信号都是在现有调幅或调频信道分配的相同频谱覆盖的范围内被同时发送的，所以在带内信道(IBOC)上的DAB系统不需要新的频谱分配。IBOC DAB使得各广播机构在向它们现有的听众群提供数字品质音频的同时，也推动了频谱的经济利用。已经提出了几种IBOC DAB方案。一种这样的方案，公开于美国专利第5,588,022号，提出了在标准的调幅广播信道中，同时广播模拟与数字信号的方法。使用这个方案，具有第1频谱的调幅射频信号被广播。该调幅射频信号包括被一个模拟节目信号所调制的第1载波。与此同时，在包含第1频谱的带宽以内，多个数字调制的载波信号被广播。每一个数字调制的载波信号都被数字节目信号的一部分所调制。第1组数字调制的载波信号处于第1频谱的范围内，并且与第1载波信号正交被调制。第2和第3组数字调制的载波信号处于第1频谱的范围以外，并且与第1载波信号同相和正交被调制。借助于正交频分多路复用(OFDM)，使用多个载波来承载通信信息。

调频IBOC DAB广播系统已经成为几项美国专利的主题，其中包括专利号第5,465,396号，第5,315,583号，第5,278,844号，第5,278,826号。一个混合调频IBOC DAB信号将一个模拟调制载波跟多个正交频分多路复用(OFDM)副载波组合在一起，上述各副载波处于模拟调制主调频载波所占用的频谱上下两侧从调频中心频率起算的从大约129 kHz到大约199 kHz的区域内。一种全数字IBOC DAB系统消除了模拟的已调制主信号，同时保留上述的各副载波，并且将附加的各副载波加到从调频中心频率起算的从大约100 kHz到大约129 kHz的区域内。这些附加的副载波能发送一组后备信号，在丢失主要的或核心的信号的情况下，该后备信号可以被用来在接收机处产生输出信号。

数字传输系统的一个特征就是同时发送数字化音频和数据的固有能力。数字音频信息通常被压缩，以便在一条带宽受限制的信道上进行传输。例如，可以将大约1.5 Mbps的立体声光盘(CD)的数字源信息规格压缩到96 kbps，同时保持调频IBOC DAB的实质上的CD音质。进一步地压缩到48 kbps以下仍能提供良好的立体声音质，这对于调幅DAB系统或者用于调频DAB系统的短延迟的后备与调谐信道是有用的。有效的压缩方案使用可变速率的信源编码，其中，固定的各音频时间段被编码为可变长度的各数字分组，即，“复杂性”可变的各音频段被转换为长度可变的各音频帧。

由典型的音频编码器产生的各音频帧为不能有效地作为IBOC DAB信号传输的各种格式。因此，需要有一种用于发送和接收数字音频广播中的压缩音频帧的有效方法。

发明内容

一种在数字音频广播系统中用于传输压缩数据的方法包括下列各步骤：接收表示音频信号的数字信息；评估在一个调制解调帧中待分配给所述数字信息的比特数；在已评估的比特数的范围内，对所述数字信息进行编码，以产生编码数据；将对应于各数字消息的各比特加到已编码的信息中去，以形成一个复合调制解调帧；对所述复合调制解调帧的各比特进行格式化，以产生格式化的复合调制解调帧的各比特；以及发送格式化的复合调制解调帧的各比特。

本发明还包含由该方法产生的调制解调帧格式以及用以实现该方法的发射机。调制解调帧格式包括多个后备核心音频字段，一个强化的音频/数据字段，以及一个报头字段。每一个后备核心音频字段都包括：核心音频帧，循环冗余校验比特，冗余报头字段，以及填充比特。

附图的简要说明

图1是用于数字音频广播系统的发射机的方框图，它能发送根据本发明的格式化的信号；

图2是功能方框图，表示根据本发明对音频信号和已划分优先等级的数据分组进行多路复用和编码的方法；

图3是能根据本发明对信号进行处理的接收机的方框图；

图4是方框图，表示图3的接收机所进行的信号处理的一部分；

图5是示意图，表示与本发明配合使用的调制解调帧格式的一个优选实施例；

图6是示意图，表示与本发明配合使用的后备音频/补充帧格式的一个优选实施例；