基于DRM+的数字功率动态接入方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DRM+的数字功率动态接入方法，包括以下步骤：步骤S1，生成模拟FM调频信号；步骤S2，根据模拟FM信号实时的频谱分布，采用数字功率动态接入算法得到数字信号的传输功率；以及步骤S3，根据算法得到的传输功率，实时调整DRM+信号的传输参数，并传给DRM+激励器，最终将自适应的数字信号发送出去。本发明专利技术通过增加模拟FM信号与DRM+信号间的自适应调整模块，根据模拟信号实时的分布状态，动态调整数字信号的传输功率，在保证模拟用户收听质量不下降的前提下，可以提高数字用户的收听质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及广播电视发射、广播数字化领域，尤其涉及一种基于DRM+的数字功率动态接入方法。
技术介绍
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，被ITU-R(ITURadiocommunicationSector)推荐，并被IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)和ETSI(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute)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、功率)而变化，而数字信号的频谱位置、功率大小等固定不变，导致人耳听到的不同时段音频质量相差很大，这为DRM+数字功率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功率时，不可避免地需要讨论的一个问题即是：动态分配数字信号的功率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(PerceptualEvaluationofAudioQuality)心理声学模型作为检测标准。本专利使用的PEAQ算法是ITU(InternationalTelecommunicationsUnion)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(NoiseMaskingRatio，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(ModelOutputVariables，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参数映射为一个客观差异等级(ObjectiveDifferenceGrade，ODG)值输出，该定义等同于主观评价中的主观差异等级(SubjectiveDifferenceGrade，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。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术在系统中增加数字信号与模拟信号自适应调整模块，将模拟FM信号和DRM+信号联合起来处理。通过实时检测模拟调频信号的频谱分布，将当前模拟信号的信息反馈给数字信号处理模块，以便于DRM+信号进行自适应参数调整，在保证模拟用户收听质量不下降的前提下，可以提高数字用户的收听质量。本专利技术拟确定的基于DRM+的数字功率动态接入方法，如图3所示，包括以下步骤：步骤S1，生成模拟FM调频信号；步骤S2，根据模拟FM信号实时的频谱分布，采用数字功率动态接入算法得到数字信号的传输功率；以及步骤S3，根据算法得到的传输功率，实时调整DRM+信号的传输参数，并传给DRM+激励器，最终将自适应的数字信号发送出去。其中所述步骤S2数字功率动态接入算法框图如图4所示，具体地，包括以下步骤：第一步，计算模拟音频信号的NMRref值，其中NMRref表示时间长度为T秒的模拟音频信号的噪声掩蔽比；第二步，计算模拟音频信号的ODGref值，其中ODGref表示时间长度为T秒的模拟音频信号的客观差异等级；第三步，设定初始值，i＝1，p＝-5，其中i为帧计数，p表示DRM+信号的功率为pdB，即DRM+信号的功率为模拟音频信号功率的pdB；第四步，计算NMRi，p，1≤i≤N，-15≤p≤-5值，其中N为参考信号的总帧数，NMRi，p表示第i帧且DRM+信号的功率为pdB时的噪声掩蔽比；第五步，对于第i帧信号，寻找满足NMRi，p-NMRref≤0条件时所对应的数字功率最大值，并把该值储存在寄存器Poweri，1≤i≤N中，搜寻方法为：当不满足NMRi，p-NMRref≤0时，p＝p-1，并执行第四步；否则i＝i+1，p＝-5，并执行第四步；第六步，根据Poweri，i＝1，2，...N所确定每帧DRM+信号的功率，重新生成时间长度为T秒的DRM+信号，计算此时模拟音频信号的客观差异等级ODGnew；第七步，判断动态调整后的模拟音频质量是否合格，判断方法为：当不满足|ODGnew-ODGref|≤0.02时，音频质量不合格，使Poweri＝Poweri-1，i＝1，2，...N，并返回第七步；否则音频质量合格，此时Poweri，i＝1，2，...N的值即是采用数字功率动态接入算法得到的DRM+信号动态的接入功率。其中所述第一步中NMRref和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DRM+的数字功率动态接入方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，生成模拟FM调频信号；步骤S2，根据模拟FM信号实时的频谱分布，采用数字功率动态接入算法得到数字信号的传输功率；步骤S3，根据算法得到的传输功率，实时调整DRM+信号的传输参数，并传给DRM+激励器，最终将自适应的数字信号发送出去。

【技术特征摘要】
1.一种基于DRM+的数字功率动态接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，生成模拟FM调频信号；
步骤S2，根据模拟FM信号实时的频谱分布，采用数字功率动态接
入算法得到数字信号的传输功率；
步骤S3，根据算法得到的传输功率，实时调整DRM+信号的传输
参数，并传给DRM+激励器，最终将自适应的数字信号发送出去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2数字功率动态
接入算法包括以下步骤：
第一步，计算模拟音频信号的NMRref值，其中NMRref表示时间长度
为T秒的模拟音频信号的噪声掩蔽比；
第二步，计算模拟音频信号的ODGref值，其中ODGref表示时间长度
为T秒的模拟音频信号的客观差异等级；
第三步，设定初始值，i＝1，p＝-5，其中i为帧计数，p表示DRM+
信号的功率为pdB；
第四步，计算NMRi，p，1≤i≤N，-15≤p≤-5的值，其中N为参考信号的
总帧数，NMRi，p表示第i帧且DRM+信号的功率为pdB时的噪声掩蔽比；
第五步，对于第i帧信号，寻找满足NMRi，p-NMRref≤0条件时所对应
的数字功率最大值，并把该值储存在寄存器Poweri，1≤i≤N中，搜寻方法
为：当不满足NMRi，p-NMRref≤0时，p＝p-1，并执行第四步；否则i＝i+1，
p＝-5，并执行第四步；
第六步，根据Poweri，i＝1，2，...N所确定每帧DRM+信号的功率，重新
生成时间长度为T秒的DRM+信号，计算此时模拟音频信号的客观差异
等级ODGnew；
第七步，判断动态调整后的模拟音频质量是否合格，判断方法为：
当不满足|ODGnew-O...

【专利技术属性】
技术研发人员：方伟伟，胡双年，刁天博，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41