[发明专利]基于DRM+系统的数字频谱平均接入发送方法

说明书

技术领域

本发明涉及广播数字化领域。具体地说，涉及用于调频广播数字化平 滑过渡方案-DRM+系统中的一种动态调整数字信号频谱分布的方法。

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。不同的数字广播系统有不同的工作频段和射频带宽，在由 模拟向数字转换的过渡期中，数字系统不应对现在的模拟广播以及其他无 线电业务产生干扰。DRM+系统的带宽设计的和现在模拟信道的间隔相同， 只要有空闲的频谱，就可以随时插入数字信道，既不会干扰现有的模拟广 播，又便于数字信道逐一替换模拟信道，便于实现由模拟向数字的“软” 过渡，符合我国国情。

DRM是工作于长中短波(150kHz～30MHz)的数字传输系统，被ITU-R (ITURadiocommunicationSector)推荐，并被IEC(International ElectrotechnicalCommission)和ETSI(EuropeanTelecommunications StandardsInstitute)标准化，已经在世界范围取得成功。2005年3月， DRM组织决定将DRM标准扩展到120MHz的范围，包括47～68MHz(波段I， 东欧FM波段)、65.8～74MHz(世界广播电视组织，FM波段)、76～90MHz(日 本FM波段)和世界大多数国家调频广播使用的87.5～108MHz(波段II)。 DRM+不是DRM的替代者，而是DRM标准的扩展。DRM+是独立的数字发射系 统，最有希望成为FM波段模拟广播将来的替代者。

DRM+使用100kHz的带宽，与现有FM广播频道间隔相一致。它可以充 分利用现有模拟FM广播的频率空隙进行数字广播，如图1所示，DRM+可以 传输最多达186kb/s的数据率(16QAM调制)。

DRM+具有许多优点，如可使节目达到CD质量；有室内接收以及以 300km/h的速度移动接收的可能性；有使用现有的FM广播发射网结构的可 能性；有构成同步发射网的能力等。

然而由于FM模拟信号的频谱带宽随着节目信号而变化，带宽变化范围 大。在很大时间概率下，模拟调频信号带宽远小于FM广播国家标准所分配 的频率宽度(我国为200kHz)。在此情况下，模拟信号占用的频谱带宽实时 变化，而数字信号频谱位置和频谱宽度固定，导致人耳听到的不同时段的 音频质量变化很大。

DRM+信号根据模拟FM信号的频谱分布动态调整数字频谱时，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是否会恶化模拟用 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， 信噪比衡量的是整个频带内的总噪声能量，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，本专利采用PEAQ (PerceptualEvaluationofAudioQuality)心理声学模型作为检测标 准。PEAQ模型利用人耳的感知特性，将参考信号和测试信号输入，最终输 出一个反映音频质量的客观差异等级(ObjectiveDifferenceGrade，ODG)。

本专利使用的PEAQ算法是ITU(InternationalTelecommunications 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过 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(NoiseMaskingRatio，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(ModelOutput 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(SubjectiveDifference 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。