[发明专利]基于DRM+系统的NMR移位数字频谱接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及广播电视发射、广播数字化领域，尤其涉及一种基于DRM+系统的NMR移位数字频谱接入方法。

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，她被ITU-R（ITU Radiocommunication Sector）推荐，并被IEC（International Electrotechnical Commission）和ETSI（European Telecommunications Standards Institute）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（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100kHz。在此情况下，模拟信号带宽的实时变化导致出现大量的短时空闲频谱，这为DRM+数字频谱的动态接入提供机会。

DRM+信号根据模拟FM信号的频谱分布动态调整频谱位置时，不可避免地会对模拟信号产生干扰，这就需要考虑动态分配数字信号的频谱位置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（Perceptual Evaluation of Audio Quality）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(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2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（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