基于drm+的數(shù)字功率動態(tài)接入方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廣播電視發(fā)射、廣播數(shù)字化領域，尤其涉及一種基于DRM+的數(shù)字功率動態(tài)接入方法。
【背景技術】
[0002]廣播數(shù)字化是目前國內外技術研究的熱點問題，我國數(shù)字聲音廣播還處于研究階段。不同的數(shù)字廣播系統(tǒng)有不同的工作頻段和射頻帶寬，在由模擬向數(shù)字轉換的過渡期中，數(shù)字系統(tǒng)不應對現(xiàn)在的模擬廣播以及其他無線電業(yè)務產生干擾。DRM+系統(tǒng)的帶寬設計的和現(xiàn)在模擬信道的間隔相同，只要有空閑的頻譜，就可以隨時插入數(shù)字信道，既不會干擾現(xiàn)有的模擬廣播，又便于數(shù)字信道逐一替換模擬信道，便于實現(xiàn)由模擬向數(shù)字的“軟”過渡，符合我國國情。
[0003]DRM是工作于長中短波(I 50kHz?30MHz)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，被ITU-R(ITURad1communicat1n Sector)推薦，并被IEC( Internat1nal ElectrotechnicalCommiss1n)和ETSI(European Telecommunicat1ns Standards Institute)標準化，已經在世界范圍取得成功。2005年3月，DRM組織決定將DRM標準擴展到120MHz的范圍，包括47?68MHz(波段I，東歐FM波段)、65.8?74MHz(世界廣播電視組織，F(xiàn)M波段)、76?90MHz(日本FM波段)和世界大多數(shù)國家調頻廣播使用的87.5?108MHz(波段II) JRM+不是DRM的替代者，而是DRM標準的擴展。DRM+是獨立的數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)，最有希望成為FM波段模擬廣播將來的替代者。
[0004]DRM+使用10kHz的帶寬，與現(xiàn)有FM廣播頻道間隔相一致。它可以充分利用現(xiàn)有模擬FM廣播的頻率空隙進行數(shù)字廣播，如圖1所示。DRM+可以傳輸最多達186kb/s的數(shù)據率(16QAM調制)。
[0005]DRM+具有許多優(yōu)點，如可使節(jié)目達到⑶質量;有室內接收以及以300km/h的速度移動接收的可能性;有使用現(xiàn)有的FM廣播發(fā)射網結構的可能性;有構成同步發(fā)射網的能力等。
[0006]然而，由于FM模擬信號的頻譜帶寬隨著節(jié)目信號(如頻率、功率)而變化，而數(shù)字信號的頻譜位置、功率大小等固定不變，導致人耳聽到的不同時段音頻質量相差很大，這為DRM+數(shù)字功率的動態(tài)接入提供機會。
[0007]DRM+信號根據模擬FM信號的頻譜分布動態(tài)調整功率時，不可避免地需要討論的一個問題即是:動態(tài)分配數(shù)字信號的功率是否會惡化模擬用戶的收聽質量。對于收聽質量的評價，以往的檢測標準都是利用信噪比。信噪比衡量的是整個頻帶內的總噪聲能量，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，本專利米用PEAQ(Perceptual Evaluat1n of Aud1 Quality)心理聲學模型作為檢測標準。
[0008]本專利使用的PEAQ算法是ITU(Internat1nalTelecommunicat1ns Un1n)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2所示。
[0009]PEAQ算法通過模仿人耳的聽覺系統(tǒng)，將參考信號和測試信號分別經過基于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 MaskingRat1，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(shù)(ModelOutput Variables，M0V)前的數(shù)據進行適應性調整;預處理后的數(shù)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(shù)映射為一個客觀差異等級(ObjectiveDifference Grade，ODG)值輸出，該定義等同于主觀評價中的主觀差異等級(SubjectiveDifference Grade，SDG)。
[0010]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(fā)明內容】

[0011]為了克服現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明在系統(tǒng)中增加數(shù)字信號與模擬信號自適應調整模塊，將模擬FM信號和DRM+信號聯(lián)合起來處理。通過實時檢測模擬調頻信號的頻譜分布，將當前模擬信號的信息反饋給數(shù)字信號處理模塊，以便于DRM+信號進行自適應參數(shù)調整，在保證模擬用戶收聽質量不下降的前提下，可以提高數(shù)字用戶的收聽質量。
[0012]本發(fā)明擬確定的基于DRM+的數(shù)字功率動態(tài)接入方法，如圖3所示，包括以下步驟:步驟SI，生成模擬FM調頻信號;步驟S2，根據模擬FM信號實時的頻譜分布，采用數(shù)字功率動態(tài)接入算法得到數(shù)字信號的傳輸功率；以及步驟S3，根據算法得到的傳輸功率，實時調整DRM+信號的傳輸參數(shù)，并傳給DRM+激勵器，最終將自適應的數(shù)字信號發(fā)送出去。
[0013]其中所述步驟S2數(shù)字功率動態(tài)接入算法框圖如圖4所示，具體地，包括以下步驟:
[0014]第一步，計算模擬音頻信號的匪Rref值，其中NMRref表示時間長度為T秒的模擬音頻信號的噪聲掩蔽比；
[0015]第二步，計算模擬音頻信號的ODGrrf值，其中ODGrrf表示時間長度為T秒的模擬音頻信號的客觀差異等級；
[0016]第三步，設定初始值，i= l，p = -5，其中i為幀計數(shù)，P表示DRM+信號的功率為P dB,即DRM+信號的功率為模擬音頻信號功率的P dB;
[0017]第四步，計算NMRi,P，l Si <N，-15^p<-5值，其中N為參考信號的總幀數(shù)，匪1^表示第i幀且DRM+信號的功率為P dB時的噪聲掩蔽比；
[0018]第五步，對于第i幀信號，尋找滿足NMRi,p-NMRref< O條件時所對應的數(shù)字功率最大值，并把該值儲存在寄存器Poweri，l < i < N中，搜尋方法為:當不滿足NMRi,P-NMRref ^ O時，P= P-1，并執(zhí)行第四步;否則i = i+l，P = -5，并執(zhí)行第四步；
[0019]第六步，根據P0weri，i= l，2，...N所確定每幀DRM+信號的功率，重新生成時間長度為T秒的DRM+信號，計算此時模擬音頻信號的客觀差異等級0DG_;
[0020]第七步，判斷動態(tài)調整后的模擬音頻質量是否合格，判斷方法為:當不滿足ODGnew-ODGref I < 0.02時，音頻質量不合格，使Poweri = Power1-1，i = I，2，...N，并返回第七步；否則音頻質量合格，此時Poweri，i = l，2，...N的值即是采用數(shù)字功率動態(tài)接入算法得到的DRM+信號動態(tài)的接入功率。
[0021 ] 其中所述第一步中NMRref和第二步中ODGref的計算方法為:按照FM廣播標準建立FM調制解調的模型，按照DRM+標準建立DRM+發(fā)射系統(tǒng)，其中數(shù)字信號的頻譜位置為距離FM信號載波10kHz至200kHz，數(shù)字信號的功率為-10dB，即DRM+信號的功率為模擬音頻信號功率的-1OdB;以時間長度為T秒的原始模擬音頻信號作為參考信號，以接收端解調后的模擬信號作為測試信號，將參考信號和測試信號分別送入PEAQ模型，得到NMRrrf和0DGraf。
[0022]其中所述第四步中NMRi,P的計算方法為:按照FM廣播標準建立FM調制解調的模型，按照DRM+標準建立DRM+發(fā)射系統(tǒng)，數(shù)字信號的功率為P;以第i幀時間長度為T/N秒的原始模擬音頻信號作為參考信號，以接收端解調后的模擬信號作為測試信號，將參考信號和測試信號分別送入PEAQ模型，得到NMRi, P。
[0023]其中所述第六步中ODGnew的計算方法為:按照FM廣播標準建立FM調制解調的模型，按照DRM+標準建立DRM+發(fā)射系統(tǒng)，其中第i幀數(shù)字信號的功率為PoWeri，i = l，2，...N;以時間長度為T秒的原始模擬音頻信號作為參考信號，以接收端解調后的模擬信號作為測試信號，將參考信號和測試信號分別送入PEAQ模型，得到0DG_。
[0024]關于本發(fā)明的優(yōu)勢與方法可通過下面的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的了解。
【附圖說明】
[0025]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0026]圖1為DRM+與FM廣播的頻譜圖；
[0027]圖2為PEAQ心理聲學模型算法框圖；
[0028]圖3為本發(fā)明擬定的基于DRM+的數(shù)字功率