融合期间IBOC音频信号的自适应带宽管理制造技术

通过使用从之前接收的音频帧计算的先行度量来动态调整数字音频广播信号的数字音频部分的立体声分离或带宽或者这二者以产生与模拟音频部分融合的经调整的数字音频部分，提供了用于平滑地融合复合数字音频广播信号的模拟部分和数字部分的方法及装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】融合期间IBOC音频信号的自适应带宽管理
本专利技术一般而言针对复合数字无线电广播接收器以及用于操作其的方法。在一方面，本专利技术涉及用于在无线电接收器中融合音频信号的数字和模拟部分的方法及装置。
技术介绍
数字无线电广播技术利用现有的无线电频带向移动、便携式和固定接收器输送数字音频和数据服务。称为带内同频(IBOC)数字无线电广播的一种类型的数字无线电广播利用数字调制的子载波或边带同时以相同的频率发送数字无线电和模拟无线电广播信号，以便在AM或FM模拟调制的载波信号上多路复用数字信息。由iBiquityDigital公司开发的HDRadioTM技术是用于数字无线电广播和接收的IBOC实现的一个例子。以这种布置，通过发送模拟音频AM或FM备份音频信号(该信号以多样性延迟被延迟)，音频信号可以在模拟调制的载波和数字调制的子载波上冗余地发送，使得在数字音频信号缺乏、不可用或降级时模拟AM或FM备份音频信号可以馈送到音频输出。在这些情形下，通过衰减数字信号，模拟音频信号逐步融进输出音频信号中，使得当数字信号变得不可用时音频完全融合成模拟的。数字信号到输出音频信号的类似融合在数字信号变得可用时通过衰减模拟信号而发生，使得在数字信号变得可用时音频完全融合成数字的。尽管有融合功能的平滑性，但是，当模拟信号与数字信号之间的音频差异显著时，模拟信号与数字信号之间的融合过渡可以降级收听体验。因而，存在对用于处理数字音频以克服本领域中的问题(诸如以上所概述的)的改进方法和装置的需求。在参考以下附图和具体描述阅读本申请的其余部分之后，常规处理和技术的进一步限制和缺点将对本领域技术人员变得显然。附图说明当结合以下附图考虑下面的具体描述时，本专利技术可以得到理解，并且其多个目标、特征和优点也可以被获得，其中：图1说明了根据选定的实施例的示例性数字广播接收器的简化时序框图，该接收器使用模拟信号特性作为初始设置以在对准和融合数字与模拟音频信号时自适应地控制信号带宽；图2说明了根据选定的实施例的示例性数字广播接收器的简化时序框图，该接收器使用先行信号度量和上层质量指示器以在数字与模拟音频FM信号的融合期间自适应地控制带宽；图3说明了根据选定的实施例的示例性FM解调模块的简化时序框图，该模块用于计算在对准和融合数字与模拟音频FM信号时使用的预定信号质量信息；图4说明了根据选定的实施例的示例性AM解调模块的简化时序框图，该模块用于计算在对准和融合数字与模拟音频AM信号时使用的预定信号质量信息；图5说明了根据选定的实施例的示例性数字无线电广播接收器的简化框图，该接收器使用预定信号质量信息以在模拟与数字信号的融合期间自适应地管理信号带宽；图6说明了用于在融合无线电广播信号的数字部分的音频样本与无线电广播信号的模拟部分的音频样本时调整音频流的立体声分离的示例性处理；图7说明了用于在融合无线电广播信号的数字部分的音频样本与无线电广播信号的模拟部分的音频样本时通过选择性地递增和递减音频带宽来自适应地管理信号带宽的示例性处理；图8说明了用于在混合无线电广播信号的数字部分的音频样本与无线电广播信号的模拟部分的音频样本时自适应地管理信号带宽的示例数字滤波器实现；图9说明了用于和图8中所示的数字滤波器实现一起使用的示例性带宽选择处理；图10示出了具有平滑融合功能的接收器的功能框图，该功能用于基于先行信号度量缓慢地扩大和减小数字音频带宽；图11示出了立体声/单声道融合矩阵混合电路及关联的立体声分离控制模块的功能图；以及图12示出了用于可变带宽低通滤波器及其关联的音频带宽控制的功能图。具体实施方式描述了用于通过自适应地管理用于带上同频(IBOC)数字无线电广播信号的信号带宽来高效地融合(blend)数字信号与模拟信号的数字无线电接收器装置以及用于操作其的关联方法，以便在低带宽模拟信号与高带宽数字信号的融合期间提供IBOC信号的平滑过渡。为了防止在将低带宽音频信号(模拟音频)与高带宽音频信号(IBOC)(或者反过来)融合时发生的可听中断，数字音频带宽被自适应地控制成随着模拟音频带宽平滑地过渡。带宽控制可以通过以下来实现：由接收器的调制解调器前端从所接收的信号提取随时间的数字信号质量值(例如，在每个音频帧计算的信噪比测量)和/或选定的模拟信号特性，接着在接收器的后端处理器处使用提取出的信号信息来控制数字信号与模拟信号的融合。例如，来自模拟解调的信号的音频样本可以被处理，以提取或计算模拟信号特性信息(例如，信号基音(signalpitch)、响度和带宽)，这种信息可以被用来控制或管理用于数字解调器的带宽和/或响度设置。使用自适应带宽管理，首先被获取的数字信号使其数字音频带宽设置成最小水平(例如，单声道模式)，该最小水平与也处于单声道模式的模拟信号的音频带宽对应。接着，数字音频带宽可以基于信号条件缓慢扩大，由此使信号带宽从模拟信号带宽(例如，用于AM模拟音频信号的4.5kHz带宽或更低)逐步升高到数字信号带宽(例如，用于AM数字IBOC音频信号的15kHz带宽)。此外，音频信号应当从单声道模式过渡到立体声模式，以在信号条件允许时显出更高的保真度。当信号条件降级时(例如，在存在数字信号的损耗或干扰时)，通过缓慢地使数字音频带宽减小到最小，自适应带宽管理也可以在相反的方向中使用。在缩小数字音频带宽期间，立体声音频信号应当缓慢减小到单声道分量，使得在融合操作期间收听者察觉到平滑且无缝的音频信号。现在将参考附图具体地描述本专利技术的各种说明性实施例。虽然在以下描述中阐述了各种细节，但是应当认识到，本专利技术没有这些具体细节也可以实践，并且可以对本文所描述的专利技术作出许多特定于实现的决策，以实现设备设计者的具体目标(诸如与处理技术或设计相关的约束的兼容)，这将从一种实现到另一种实现而不同。虽然这种开发努力可能是复杂而耗时的，但对受益于本公开内容的本领域普通技术人员来说，这不过是例行任务。例如，选定的方面以框图形式而不是具体地示出，以避免限制或模糊本专利技术。本文提供的具体描述的有些部分是按照对存储在计算机存储器中的数据进行操作的算法和指令给出的。这种描述和表示被本领域技术人员用来向本领域其他技术人员描述和传达他们工作的实质。一般而言，算法涉及导致所期望结果的步骤的自洽序列，其中“步骤”涉及物理量的操纵，物理量可以(但不是必需的)采取能够被存储、传送、组合、比较和以别的方式被操纵的电或磁信号的形式。将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等是常见的用法。这些和类似的术语可以与适当的物理量关联并且仅仅是用于这些量的方便标记。除非从以下讨论中明显地另外特别声明，否则应当认识到，贯穿本描述使用诸如“处理”或“计算”或“确定”等术语的讨论都指计算机系统或类似电子技术设备的动作和处理，其将计算机系统的寄存器和存储器中表示为物理(电子)量的数据操纵和变换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或者其它此类信息存储、传输或显示设备中的物理量的其它数据。现在参考图1，示出了根据选定的实施例的示例性数字广播接收器100的简化时序框图，该数字广播接收器100使用模拟信号特性作为初始设置以在对准和融合包含在所接收的混合无线电广播信号中的数字音频信号与模拟音频信号时自适应地控制信号带宽。在天线102处接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理复合数字音频广播信号以平滑带内同频信号融合的方法，包括：将接收到的复合数字音频广播信号分成模拟音频部分和数字音频部分；处理复合数字音频广播信号的数字音频部分，以对多个音频帧计算信号质量度量值；将信号质量度量值存储在存储器中；基于对一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值，动态调整第一音频帧中的复合数字音频广播信号的数字音频部分，以产生经调整的数字音频部分；以及将模拟音频部分与经调整的数字音频部分融合，以产生音频输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.26 US 13/533,5561.一种用于处理复合数字音频广播信号以平滑带内同频信号融合的方法，包括：将接收到的复合数字音频广播信号分成模拟音频部分和数字音频部分；处理复合数字音频广播信号的数字音频部分，以计算作为多个音频帧中的每一个音频帧的信噪比SNR测量的信号质量度量值，由此对所述多个音频帧计算信号质量度量值；将信号质量度量值存储在存储器中；基于对一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值，动态调整第一音频帧中的复合数字音频广播信号的数字音频部分，以产生经调整的数字音频部分；以及将模拟音频部分与经调整的数字音频部分融合，以产生音频输出。2.如权利要求1所述的方法，其中动态调整数字音频部分包括基于对一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值来调整用于第一音频帧中的数字音频部分的音频带宽，以产生具有经调整的音频带宽的经调整的数字音频部分。3.如权利要求2所述的方法，其中调整音频带宽包括基于为一个或多个随后接收的音频帧计算的所述一个或多个信号质量度量值来产生带宽控制变量，该带宽控制变量用于控制经调整的数字音频部分的带宽。4.如权利要求1所述的方法，其中动态调整数字音频部分还包括基于为一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值来调整第一音频帧中的数字音频部分的立体声分离，以产生具有经调整的立体声分离的经调整的数字音频部分。5.如权利要求4所述的方法，其中调整立体声分离包括产生立体声分离变量，该立体声分离变量用于基于为一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值来控制经调整的数字音频部分的立体声分离。6.如权利要求1所述的方法，其中信号质量度量值中的每一个在FM解调器中基于信噪比SNR来计算，该SNR是从由信道状态信息模块提供的上主边带和下主边带计算的。7.如权利要求1所述的方法，其中信号质量度量值中的每一个在AM解调器中基于信噪比SNR来计算，该SNR是从由二进制相移键控模块提供的上主边带和下主边带计算的。8.如权利要求1所述的方法，还包括处理复合数字音频广播信号的模拟音频部分，以计算模拟信号特性信息，供在动态调整复合数字音频广播信号的数字音频部分时使用。9.如权利要求8所述的方法，其中模拟信号特性信息包括用于复合数字音频广播信号的模拟音频部分的信号基音、响度或带宽特性。10.如权利要求1所述的方法，其中动态调整数字音频部分包括：当对一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值指示信号质量对于所述一个或多个随后接收的音频帧正在改善时，增加第一音频帧中的复合数字音频广播信号的数字音频部分的带宽。11.如权利要求1所述的方法，其中动态调整数字音频部分包括，当对一个或多个随后接收的音频帧计算的一个或多个信号质量度量值指示信号质量对于所述一个或多个随后接收的音频帧正在降低时，减小第一音频帧中的复合数字音频广播信号的数字音频部分的带宽。12.如权利要求1所述的方法，其中处理复合数字音频广播信号的数字音频部分还包括从数字音频部分提取上层信号度量值。13.如权利要求1所述的方法，其中动态调整数字音频部分包括：对第一低通数字音频滤波器、第二低通数字音频滤波器和第三低通数字音频滤波器应用输入音频样本，其中第一低通音频数字滤波器具有在当前带宽处的上截止频率，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·帕胡佳，J·珍，
申请(专利权)人：艾比奎蒂数字公司，
类型：发明
国别省市：美国;US