[发明专利]调频广播频段数模混合信号的自适应带内调制方法

说明书

技术领域

本发明属于广播技术领域，具体地说，是一种调频广播频段数模混合信号的自适应带内调制方法。

背景技术

目前，全世界电视的数字化过程已经初步完成。我国数字地面电视广播（Digital Television Terrestrial Broadcasting，DTTB）、移动多媒体广播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB，即手机电视）已进入稳步发展阶段，而有线电视的数字化已商用多年，正在进入双向、高清时代。数字化带来了更高质量的节目制作、发送与接收，数字化使得用户享有了更优质的用户体验。在电影、电视、手机多媒体等诸多传媒的数字化已取得显著成果之时，声音广播的数字化显得相对滞后，但这也带来了一个发展契机，即声音广播领域的数字化大有可为。将数字技术应用于声音广播可以带来高稳定的接收效果和高保真的音质，同时可以支持文字信息、电台节目信息、股票信息等诸多图文并茂的广播数据业务，从而使声音广播获得更快更好地发展。

声音广播的数字化主要涉及现有的调频（Frequency Modulation，FM）频段和调幅（Amplitude Modulation，AM）频段音频广播。在美国，HD Radio（Hybrid Digital Radio）技术已经得到商用，而在欧洲，数字声音广播两大标准“数字音频广播（Digital Audio Broadcasting，DAB）”和世界数字广播（Digital Radio Mondiale，DRM）已经推广开来。

FM频段的可用频谱资源为88～108MHz，在不同的国家略有差别。该频段被进一步划分为100kHz整数倍的频道分配给每一个广播电台。在美国，频道的基本划分单位为200kHz，即频道间隔为200kHz，每一个广播电台被分配400kHz的频谱。在整个FM频段可布点百余个电台频道。在中国，FM频段允许的范围为87～108Mhz，基本划分单位为100kHz，每一个广播电台被分配200kHz的频谱，在整个FM频段内不规则地分布着很多电台，电台之间的实际最小间隔为100kHz，而最大间隔在1Mhz以上，而间隔300kHz的情况最常见。由于立体声调频信号实际带宽在150kHz以内，且各个广播电台之间的频谱间隔缝隙，实际上，FM频段的频谱利用率并不高，有很多频谱空洞资源可以被进一步利用。

已有的进一步利用调频广播频谱资源的方法，包括在200kHz带内叠加数字声音广播信号的方法、在200kHz带外叠加数字声音广播信号的方法以及在带内带外同时叠加数字声音广播信号的方法。在200kHz带内叠加数字声音广播信号的方法的一个关键问题是降低同频带内模拟和数字声音广播的相互影响，即克服模拟调频信号的影响尽量提高带内的频谱资源利用率，同时权衡数字信号对模拟调频信号的影响。

FM频段数字化是无线音频广播的发展趋势，国外比较成熟的方案包括DAB和HD Radio。在美国和欧洲，FM频段数字化改造已经铺开，而在中国FM频段的数字化标准正在制定中。

以HD Radio为例，它是美国iBiquity公司提出的一项数模混频同播的数字音频广播标准，HD Radio是一种正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统，该系统在常规FM信号两边创建了一组数字边带，FM和HD Radio的混合信号符合传统FM广播特定的频率掩模。HDRadio有三种频谱分配模式：混合模式、扩展混合模式、全数字模式。这三种模式的基本思想是利用FM频段的剩余频谱资源。实际上，混合模式在FM模拟信号上下边带分别增加约70KHz的数字边带用于传输数字信号。混合模式提供97kbps的数据率，其中包括96kbps的音频数据和1kbps的辅助数据，或者64kbps的音频数据和33kbps的辅助数据。

美国FM广播电台之间空间距离大，发射台密度小；且所在的ITU 2区信道间隔宽（为200kHz），频率重叠轻微。但中欧洲和中国所在的ITU 1区和3区频道间隔小得多，仅100kHz，发射台的密度却大得多。相比之下，在2区的发射台相互之间的干扰要比1区和3区轻微的多。由于2区的FM频谱比较空闲，在现有频谱的空隙可以用数字声音广播来填充。在现有的模拟信号频谱上安置数字信号，如果不需要申请新的载波频率的许可证，这种方法就被称为带内同频道（In Band on Channel，IBOC）。因此，美国的HD Radio从其频谱上看，实际是带内邻频道（In Band Adjacent Channel，IBAC）。