[发明专利]数字频谱动态接入的带内同频系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通讯系统，尤其涉及一种数字频谱动态接入的带内同频系统。

背景技术

广播数字化是目前国内外技术研究的热点问题，我国数字声音广播还处于研究阶段。美国的HD Radio标准中，采用的“带内同频（IBOC）”技术使数字广播与目前的模拟广播使用相同的载波频率，无需打破现有的频率规划，能够实现广播由模拟到数字的平滑过渡。IBOC技术在不影响现有模拟广播的前提下，使用现有模拟广播的频道提供高清晰度的数字声音广播与数据业务，符合我国国情。

在HD Radio的混合模式中，模拟信号和数字信号采用固定的频谱模式进行组合，即数字信号放在距离载波129.361～198.402KHz的位置。然而，由于FM模拟信号的频谱带宽随着节目信号的如频率、幅度而变化，导致模拟信号频谱与数字信号频谱之间出现大量的空闲频谱，这为数字信号的动态接入提供机会。

图1为HD Radio混合模式的频谱，数字信号放在模拟FM信号两边传输，仅使用每个主边带中距离中心子载波最远端的10个频谱子块，以及最远端编号为±546的参考子载波，称为PM频带，总共包括382个子载波，占用频带范围从-198.402～-129.361KHz和129.361～198.402KHz。频谱中-129.361～129.361KHz的范围保留给模拟信号，可以是单声道信号或立体声信号，也可能包含辅助通信认证信道。

HD Radio系统中，发送端分别调制生成模拟信号和数字信号，调制后的模拟信号经过一定延时后通过合成器与调制后的数字信号耦合，并通过馈线送入天线发送，系统模型如图2。此时，模拟信号和数字信号采用固定的频谱模式进行组合，即数字信号放在距离载波约130kHz至200kHz的位置。

然而，由于FM模拟信号的频谱带宽随着节目信号（如频率、幅度)而变化，在很大的时间概率下，模拟调频信号带宽远小于标准中规定模拟与数字信号频谱的分界带宽。在此情况下，模拟信号带宽的实时变化导致出现大量的空闲频谱，这为数字频谱的动态接入提供机会。

数字信号根据模拟信号的变化动态调整频谱位置时，不可避免地需要讨论的一个问题即是：动态分配数字信号的频谱位置是否会恶化用户的收听质量。对于收听质量的评价，以往的检测标准都是利用信噪比，信噪比衡量的是所有频带位置下的总噪声能量，然而在不同的频带人耳对于噪声的敏感程度不同。为了更好地反映人耳收听音频的感觉，PEAQ（Perceptual Evaluation of Audio Quality）心理声学模型利用人耳的感知特性，对于输入的参考信号和测试信号，输出反映音频质量的客观差异等级(Objective Difference Grade，ODG)。

本专利使用的PEAQ算法是ITU（International Telecommunications Union）提出的一种基于音频感知技术的客观测试方法。它以心理声学模型为基础，模拟了从人耳对声音产生响应到最终感知的全过程，是目前针对音频质量客观评价算法中与主观评价结果相关度最高的算法，算法框图如图3所示。

PEAQ算法通过模仿人耳的听觉系统，将参考信号和测试信号分别经由基于FFT的感知模型对信号进行分析和综合，包括时频变换、频带分组、噪声掩蔽比（Noise Masking Ratio，NMR）计算等步骤，目的是更好的模拟人耳的感觉特性；激励样本预处理模块通过对参考信号和测试信号的响度差异和线性失真进行补偿，从而对计算模型输出参数(Model Output Variables，MOV)前的数据进行适应性调整；预处理后的数据通过特征综合计算出11个MOV值。最后，由神经网络模块把这些MOV参数映射为一个ODG值输出，该定义等同于主观评价中的主观差异等级(Subjective Difference Grade，SDG)。

对于PEAQ算法的误差范围，ITU标准指出，ODG的等级结果在±0.02之内可以认为音频质量是相同的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术问题，本发明在系统中增加数字信号与模拟信号自适应调整模块，将模拟FM信号和数字信号联合起来处理。通过实时检测模拟调频信号的频谱，将当前模拟信号的信息反馈给数字信号处理模块，以便于数字信号进行自适应参数调整，在接收端听众有相同的收听质量的前提下，达到提高系统传输能力的目的。