基于drm+的數字功率動態接入方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廣播電視發射、廣播數字化領域，尤其涉及一種基于DRM+的數字功率動態接入方法。
【背景技術】
[0002]廣播數字化是目前國內外技術研究的熱點問題，我國數字聲音廣播還處于研究階段。不同的數字廣播系統有不同的工作頻段和射頻帶寬，在由模擬向數字轉換的過渡期中，數字系統不應對現在的模擬廣播以及其他無線電業務產生干擾。DRM+系統的帶寬設計的和現在模擬信道的間隔相同，只要有空閑的頻譜，就可以隨時插入數字信道，既不會干擾現有的模擬廣播，又便于數字信道逐一替換模擬信道，便于實現由模擬向數字的“軟”過渡，符合我國國情。
[0003]DRM是工作于長中短波(I 50kHz?30MHz)的數字傳輸系統，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，FM波段)、76?90MHz(日本FM波段)和世界大多數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+是獨立的數字發射系統，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，與現有FM廣播頻道間隔相一致。它可以充分利用現有模擬FM廣播的頻率空隙進行數字廣播，如圖1所示。DRM+可以傳輸最多達186kb/s的數據率(16QAM調制)。
[0005]DRM+具有許多優點，如可使節目達到⑶質量;有室內接收以及以300km/h的速度移動接收的可能性;有使用現有的FM廣播發射網結構的可能性;有構成同步發射網的能力等。
[0006]然而，由于FM模擬信號的頻譜帶寬隨著節目信號(如頻率、功率)而變化，而數字信號的頻譜位置、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+數字功率的動態接入提供機會。
[0007]DRM+信號根據模擬FM信號的頻譜分布動態調整功率時，不可避免地需要討論的一個問題即是:動態分配數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，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(ModelOutput Variables，M0V)前的數據進行適應性調整;預處理后的數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。
【發明內容】
[0011]為了克服現有技術中存在的技術問題，本發明在系統中增加數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字信號處理模塊，以便于DRM+信號進行自適應參數調整，在保證模擬用戶收聽質量不下降的前提下，可以提高數字用戶的收聽質量。
[0012]本發明擬確定的基于DRM+的數字功率動態接入方法，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，采用數字功率動態接入算法得到數字信號的傳輸功率；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，并傳給DRM+激勵器，最終將自適應的數字信號發送出去。
[0013]其中所述步驟S2數字功率動態接入算法框圖如圖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，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，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，并執行第四步;否則i = i+l，P = -5，并執行第四步；
[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的值即是采用數字功率動態接入算法得到的DRM+信號動態的接入功率。
[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+發射系統，其中數字信號的頻譜位置為距離FM信號載波10kHz至200kHz，數字信號的功率為-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+發射系統，數字信號的功率為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+發射系統，其中第i幀數字信號的功率為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]關于本發明的優勢與方法可通過下面的發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明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。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為本發明擬定的基于DRM+的數字功率