專利名稱：改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法
改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于數(shù)字音頻廣播技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及時(shí)域混迭的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻(Time Domain Overlapping -1n Band On Channel, TD0-1B0C)數(shù)模音頻廣播信號(hào)的產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
隨著電視、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的調(diào)頻音頻廣播成了次重要的傳媒方式，亟待進(jìn)行數(shù)字化改造從而激發(fā)新的業(yè)務(wù)模式和盈利方式。
已有的調(diào)頻數(shù)字化技術(shù)方案主要有歐洲的數(shù)字音頻廣播(DAB，Digital AudioBroadcasting)、數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)(DRM, Digital Radio Mondiale)以及美國的高保真廣播(High Definition Radio, HD Radio)系統(tǒng)。
DAB系統(tǒng)和現(xiàn)有調(diào)頻系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)平滑過渡。并且DAB收音機(jī)價(jià)格昂貴，難以得到用戶的廣泛認(rèn)可。因此，其推廣受到限制，迄今未做到市場化和產(chǎn)業(yè)化。
DRM數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)目標(biāo)是開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化DRM擴(kuò)展系統(tǒng)，即VHF波段(傳統(tǒng)調(diào)頻廣播頻段)的數(shù)字化技術(shù)，成為從LW波段到VHF波段的開放式國際標(biāo)準(zhǔn)。DRM+定義的頻帶間隔Δf≥150kHz，功率差Δ P≥ 20dB。
帶內(nèi)同頻(In-Band On-Channel, IB0C)的HD Radio高保真廣播系統(tǒng)在常規(guī)FM調(diào)頻信號(hào)上下兩邊帶創(chuàng)建了一組數(shù)字邊帶，其有三種頻譜分配模式:混合模式、擴(kuò)展混合模式、全數(shù)字模式，使用固定在模擬信號(hào)上下兩邊帶的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，造成數(shù)字和模擬廣播的相互干擾和信號(hào)覆蓋問題。且由模擬調(diào)頻廣播過渡到HD Radio高保真廣播系統(tǒng)的數(shù)字廣播，將多占用一倍的帶寬。這在調(diào)頻廣播電臺(tái)密集的地區(qū)，可能無法將所有電臺(tái)數(shù)字化。對(duì)此，HD Radio高保真 廣播系統(tǒng)采用了折中方案，在調(diào)頻電臺(tái)頻率規(guī)劃時(shí)，保證調(diào)頻電臺(tái)的相鄰兩邊不同時(shí)出現(xiàn)200kHz的電臺(tái)。即便如此，系統(tǒng)仍然需要考慮第一鄰頻道干擾問題。HD Radio系統(tǒng)在主頻道內(nèi)模擬調(diào)頻信號(hào)與上下邊帶的數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的頻譜是完全不重疊的，但與第一鄰頻道存在相互干擾，因此難以適用于現(xiàn)有的調(diào)頻頻段，例如中國的調(diào)頻頻道。
在我國，調(diào)頻音頻廣播頻率范圍規(guī)定為在87 108MHz。國內(nèi)的調(diào)頻音頻廣播方式由GBT4311規(guī)范，調(diào)頻頻率間隔為200kHz。除了單聲道及立體聲廣播外，還規(guī)范了多路聲廣播和調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播兩類。我國現(xiàn)有的調(diào)頻廣播以模擬信號(hào)為主，雖然也定義了調(diào)頻廣播利用基帶空閑頻譜調(diào)制附加信息的方式，但是附加的數(shù)字邊帶帶寬很窄，主要用于傳輸輔助的數(shù)據(jù)信息，而不能傳輸數(shù)字化了的模擬音頻信息。且目前國內(nèi)實(shí)際FM頻點(diǎn)間隔有100kHz、200kHz、300kHz、500kHz和600kHz等，頻點(diǎn)使用情況復(fù)雜，尚有空白頻率資源未得到充分利用?，F(xiàn)有的數(shù)字音頻廣播技術(shù)在我國不適用。但通過FM數(shù)字化實(shí)現(xiàn)調(diào)頻廣播頻率的充分利用是對(duì)調(diào)頻廣播的極大補(bǔ)充。因此，需要一種新的時(shí)域混迭帶內(nèi)同頻(TimeDomain Overlapping -1n Band On Channel, TD0-1B0C)模數(shù)聲音廣播信號(hào)的產(chǎn)生方法和相應(yīng)的發(fā)送設(shè)備，以促進(jìn)我國的音頻廣播的發(fā)展。
中國發(fā)明專利申請(qǐng)“帶內(nèi)同頻的數(shù)模音頻廣播信號(hào)的產(chǎn)生方法和發(fā)送設(shè)備”(專利申請(qǐng)?zhí)朜0.201110224259)針對(duì)中國國情，提出了一種在同一個(gè)模擬調(diào)頻廣播頻道內(nèi)進(jìn)行帶內(nèi)同頻廣播的方法，把模擬聲音廣播信號(hào)和數(shù)字聲音廣播信號(hào)按一定方式混合為一路信號(hào)，真正共用一個(gè)調(diào)頻廣播頻道，不需要重新劃分頻譜，使頻譜得到充分利用，節(jié)省了頻譜資源。此專利公開的調(diào)頻廣播頻段數(shù)字廣播信號(hào)的產(chǎn)生方法中，時(shí)間離散混合信號(hào)表示為
S= (s0, S1, s2, S3,......)
=(x0-d0, Xi+do, X2-Cl1, X3M......X2m - dm, x2m+1+dm.....)
即在相鄰的矢量上重復(fù)數(shù)字信號(hào)七，并與相應(yīng)的時(shí)間離散的模擬FM信號(hào)矢量x2m、X2m-1相加減，即Xail - dm和x2m+1+dm,對(duì)應(yīng)矢量中的對(duì)應(yīng)元素相減或相加,如

圖1所示。
此法所得的混合信號(hào)在接收端可以消除調(diào)頻信號(hào)對(duì)數(shù)字信號(hào)的干擾。
一般可用的具體方法為:
假設(shè)頻域數(shù)字信號(hào)為屯，模擬FM信號(hào)矢量為X。、X1
(x0-d0)+ Cx^d0) = (Xo+X!)
根據(jù)相關(guān)理論(參見“AnAnalytic Technique to Separate Cochannel FMSignals”，IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL.48，N0.4，APRIL2000)，兩個(gè)調(diào)頻信號(hào)之和X(l+Xl可以通過數(shù)學(xué)公式分解得到X0和X1的，進(jìn)而得到(V
該專利申請(qǐng)書公開的方法雖然成功地產(chǎn)生了帶內(nèi)同頻的數(shù)模音頻廣播信號(hào)，但信號(hào)的能量帶外泄露嚴(yán)重，也就意味著經(jīng)過濾波后的信號(hào)能量損失較多。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)域混合，在第2m幀中，模擬聲音廣播信號(hào)X2m加上相應(yīng)的數(shù)字廣播信號(hào)dm,得x2m+dm ;在第2m+l巾貞中，模擬聲音廣播信號(hào)Xart加上相應(yīng)的數(shù)字廣播信號(hào)dm,得x2m+1+dm，得到在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)模混合信號(hào)。
本發(fā)明提供的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，包括以下步驟:
1、取得模擬聲音廣播信號(hào)；
I1、將步驟I得到 的模擬聲音廣播信號(hào)數(shù)字化，得到相應(yīng)的數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)；
II1、在相鄰的信號(hào)幀內(nèi)復(fù)制數(shù)字信號(hào)；
本方法在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)，在傳輸上述步驟II得到的數(shù)字化的模擬聲音廣播信號(hào)的同時(shí)，還傳輸一路數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)是經(jīng)過信道編碼和調(diào)制的另外一路數(shù)字化的音頻廣播信號(hào)和/或常規(guī)的數(shù)據(jù)信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)的調(diào)制是傳統(tǒng)的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,0FDM)多載波調(diào)制，或者單載波調(diào)制，或者擴(kuò)頻調(diào)制。在相鄰的模擬聲音廣播信號(hào)幀內(nèi)復(fù)制時(shí)域數(shù)字信號(hào)，即在第2m+l信號(hào)幀內(nèi)，復(fù)制一次第2m個(gè)信號(hào)幀的時(shí)域數(shù)字信號(hào)dm，得到一個(gè)相鄰幀完全重復(fù)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)，即每兩個(gè)相鄰信號(hào)幀構(gòu)成一組數(shù)據(jù)重復(fù)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)。
IV、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)時(shí)域混合，得到數(shù)?；旌闲盘?hào)；
把相鄰信號(hào)幀的步驟II得到的數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)和對(duì)應(yīng)的步驟III得到的時(shí)域數(shù)字信號(hào)混合，在第2m幀中，數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)X2m加上相應(yīng)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)dm，得x2m+dm ;在第2m+l幀中，數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)x2m+1加上相應(yīng)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)dm，得x2m+1+dm，得到在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)?；旌闲盘?hào)S，
S= (x0+d0, Xi+do, X2+^, X3M......x2m+dm, X2niZdn1.....) (I)。
V、步驟IV得到的數(shù)?；旌闲盘?hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、上變換和放大后，由天線發(fā)射。
接收端收到數(shù)?；旌闲盘?hào)S后只需把相鄰的兩個(gè)矢量信號(hào)相減，即
s2m-s2m+1=x2m+dm-x2m+1-dm=x2m-x2m+1(2)
相減的結(jié)果中消除掉了數(shù)字信號(hào)dm分量，即去除了數(shù)字信號(hào)dm對(duì)其的干擾，得到了相鄰的兩個(gè)模擬聲音廣播信號(hào)矢量之差。
從s2n1-s2ni+1=x2n1-x2ni+1 中得到 X2111 和 x2ni+1,然后再從 S2lll=X2n^d111 或 S2lrt=X2n^dni 減掉 X2ni*X2m+1，即恢復(fù)數(shù)字信號(hào)dm。此為已有技術(shù)。
具體如下:
假設(shè)在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)接收到的模擬聲音廣播信號(hào)的包絡(luò)保持不變，并經(jīng)歸一化處理，即幅度都為1，則相鄰的X2m和x2m+1所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相位調(diào)制信號(hào)分別為eja和e#，那么得到:
權(quán)利要求
1.改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，包括以下步驟: 1.取得模擬聲音廣播信號(hào)； I1、將步驟I得到的模擬聲音廣播信號(hào)數(shù)字化，得到相應(yīng)的數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào); II1、在相鄰的信號(hào)幀內(nèi)復(fù)制數(shù)字信號(hào)； 在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)，在傳輸上述步驟II得到的數(shù)字化的模擬聲音廣播信號(hào)的同時(shí)，還傳輸一路數(shù)字信號(hào)；該數(shù)字信號(hào)是經(jīng)過信道編碼和調(diào)制的另外一路數(shù)字化的音頻廣播信號(hào)和/或常規(guī)的數(shù)據(jù)信號(hào)，在相鄰的模擬聲音廣播信號(hào)幀內(nèi)復(fù)制時(shí)域數(shù)字信號(hào)，即在第2m+l信號(hào)幀內(nèi)，復(fù)制一次第2m個(gè)信號(hào)幀的時(shí)域數(shù)字信號(hào)dm，得到一個(gè)相鄰幀完全重復(fù)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)，即每兩個(gè)相鄰信號(hào)幀構(gòu)成一組數(shù)據(jù)重復(fù)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)； IV、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)時(shí)域混合，得到數(shù)模混合信號(hào)； 把相鄰信號(hào)幀的步驟II得到的數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)和對(duì)應(yīng)的步驟III得到的時(shí)域數(shù)字信號(hào)混合，在第2m幀中，數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)X2m加上相應(yīng)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)dm，得x2m+dm;在第2m+l幀中，數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)x2m+1加上相應(yīng)的時(shí)域數(shù)字信號(hào)dm，得x2m+1+dm，得到在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)?；旌闲盘?hào)S， S= (x0+d0, Xi+do, X2+^, X^d1,…..x2m+dm, x2m+1+dm.....)； V、步驟IV得到的數(shù)?；旌闲盘?hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、上變換和放大后，由天線發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于: 步驟I所述的模擬聲音廣播信號(hào)是模擬聲音調(diào)頻廣播信號(hào)； 步驟III所述的廣播頻道為調(diào)頻廣播頻道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于， 步驟II所述的模擬聲音廣播信號(hào)的數(shù)字化是時(shí)間離散化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于， 步驟III所述的數(shù)字信號(hào)的調(diào)制為正交頻分復(fù)用多載波調(diào)制，或者單載波調(diào)制，或者擴(kuò)頻調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于: 所述的正交頻分復(fù)用調(diào)制的傅里葉變換長度為256、512、1024和2028中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于: 步驟III所述的數(shù)字信號(hào)還經(jīng)過信道糾錯(cuò)編碼，糾錯(cuò)編碼采用了串行級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)碼，內(nèi)碼采用卷積碼，外碼采用低密度校驗(yàn)碼；或者采用級(jí)聯(lián)碼RS碼+卷積碼，或者采用級(jí)聯(lián)碼BCH+低密度校驗(yàn)碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于: 所述步驟IV中，把數(shù)字化后的模擬聲音廣播信號(hào)乘以任意非零整數(shù)后，然后再和相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)相加或相減，得到數(shù)模混合信號(hào)SS=(jx0+d0, kXi+do, Jx2H.kxs+di,.....jx2m+dm, kx2m+1+dm.....)式中 j 和 k 為任意非零整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于:所述步驟IV中，數(shù)字信號(hào)dm以L個(gè)數(shù)字信號(hào)間隔進(jìn)行重復(fù)，然后和模擬信號(hào)進(jìn)行“加減”或“加加”運(yùn)算，得到數(shù)?；旌闲盘?hào)S，L為 2至50的正整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明為改進(jìn)的帶內(nèi)同頻數(shù)模音頻廣播信號(hào)產(chǎn)生方法，本方法為取得模擬聲音廣播信號(hào)并數(shù)字化，在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)傳輸所得到數(shù)字化的模擬聲音廣播信號(hào)；并在相鄰的信號(hào)幀內(nèi)復(fù)制另一路數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)時(shí)域混合相鄰信號(hào)幀內(nèi)的模擬聲音廣播信號(hào)x2m、x2m+1和對(duì)應(yīng)的數(shù)字廣播信號(hào)dm相加，分別得x2m+dm和x2m+1+dm的數(shù)?；旌闲盘?hào)，在同一個(gè)廣播頻道內(nèi)發(fā)射。x2m、x2m+1也可分別乘非零的整數(shù)j、k，即得數(shù)?；旌闲盘?hào)jx2m+dm,和kx2m+1+dm，或者數(shù)字信號(hào)dm間隔L個(gè)數(shù)字信號(hào)重復(fù)，和模擬信號(hào)“加減”或“加加”混合。本發(fā)明得到頻譜完全重疊的模數(shù)混合信號(hào)，節(jié)省了頻帶，能量更多地聚集在預(yù)定的帶寬內(nèi)，帶外泄露小，減少了信號(hào)能量損失。
文檔編號(hào)H04H60/07GK103220251SQ20131008555
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者張?jiān)? 陳曦, 門愛東, 黃建忠, 張光華, 羅建平 申請(qǐng)人:桂林市思奇通信設(shè)備有限公司