用于混合HD RADIO制造技术

公开了一种用于在无线电接收机中处理数字音频广播信号的方法，所述方法包括：接收混合广播信号；解调混合广播信号以产生模拟音频流和数字音频流；并且使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移。时间偏移可以用于对准模拟音频流和数字音频流，以便随后将无线电接收机的输出从模拟音频流混合到数字音频流或从数字音频流混合到模拟音频流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于混合HDRADIOTM技术的时间对准测量
所描述的方法和装置涉及混合数字无线电系统中的模拟通路和数字通路的时间对准。
技术介绍
数字无线电广播技术向移动、便携式和固定的接收机提供数字音频和数据服务。被称为带内同频(IBOC)数字音频广播(DAB)的一种类型的数字无线电广播在现有的中频(MF)和超高频(VHF)无线电频带中使用地面发射机。由iBiquityDigitalCorporation开发的HDRadioTM技术是用于数字无线电广播和接收的IBOC实现的一个示例。AM和FM带内同频(IBOC)混合广播系统都利用包括模拟调制载波和多个数字调制子载波的复合信号。节目内容(例如，音频)可以在模拟调制载波和数字调制子载波上冗余传输。模拟音频在发射机处延迟一个分集延迟。使用混合模式，广播公司可以继续以更高质量和更稳健的数字信号同时传输模拟AM和FM，从而允许它们自己和它们的听众在维持其当前频率分配的同时从模拟转换到数字无线电。数字信号在接收机中相对于其模拟信号被延迟，使得时间分集可以用于减轻短信号中断的影响并提供即时模拟音频信号用于快速调谐。混合兼容的数字无线电包含被称为“混合”的特征，该特征试图在初始调谐之后或每当数字音频质量超过适当阈值时在输出的模拟音频和数字音频之间平滑地转变。在没有数字音频信号的情况下(例如，当频道最初被调谐时)，模拟AM或FM备份音频信号被馈送到音频输出。当数字音频信号变得可用时，混合功能平滑地衰减模拟备份信号并最终用数字音频信号替换模拟备份信号，同时混合在数字音频信号中，使得转变保持音频节目的某种连续性。在损坏数字信号的频道中断期间发生类似的混合。在这种情况下，通过衰减数字信号将模拟信号逐渐混合到输出音频信号中，使得当在音频输出处出现数字损坏时音频被完全混合到模拟。混合通常将发生在数字覆盖的边缘处以及覆盖轮廓内数字波形已被损坏的其它位置处。当确实发生短暂中断时，如当在边缘信号条件下在桥下行驶时，数字音频被模拟信号代替。当发生混合时，重要的是模拟音频频道和数字音频频道上的内容是时间对准的，以确保听众几乎不会注意到转变。在这些混合点处，除了模拟音频和数字音频中可能存在的固有质量差异之外，听众应该很少觉察到其它差异。如果广播电台没有使模拟音频信号和数字音频信号对准，那么结果可能是在数字音频和模拟音频之间发生刺耳声音的变换。这种未对准或“偏移”可能由于广播设施处的模拟音频路径和数字音频路径之间的音频处理差异而发生。模拟信号和数字信号在组合以便输出之前通常利用两个单独的信号生成路径生成。使用不同的音频处理技术和不同的信号生成方法使得这两个信号的对准非常重要。混合应该是平滑且连续的，这只有在模拟音频和数字音频被正确对准时才会发生。可以使用两个关键性能度量来量化任何数字/模拟音频对准技术的有效性：测量时间和偏移测量误差。虽然估计有效偏移所需的时间的测量可以是直截了当的，但是模拟音频源和数字音频源之间的实际未对准通常既不知道也不固定。这是因为音频处理通常在源材料的构成频带内引起不同的组延迟。这种组延迟可能会随着时间而变化，因为音频内容变化会使一个频段相对于另一个频段突出。当在发射机处应用于模拟源和数字源的音频处理不同时-在实际无线电台中经常是这种情况–对应频带中的音频段具有不同的组延迟。当音频内容随着时间而变化时，未对准变得动态。这使得难以确定特定时间对准算法是否提供准确的结果。现有时间对准算法依赖于定位从模拟音频样本向量和数字音频样本向量生成的归一化互相关峰值。当模拟音频处理和数字音频处理相同时，通常产生清晰可见的相关峰值。但是，仅依赖于数字音频向量和模拟音频向量的归一化互相关的技术由于上述组延迟差异而经常产生错误的结果。当模拟音频处理和数字音频处理不同时，归一化互相关通常相对低并且缺少确定的峰值。虽然随着时间平均的多个测量可以减小动态偏移测量误差，但是这导致过多的测量时间和由于持续的组延迟差异而导致的潜在的残余偏移误差。由于HDRadio接收机可以使用该测量来改善实时混合音频混合，因此过多的测量时间和偏移误差使其成为不太有吸引力的解决方案。因此，期望用于测量时间偏移的改进技术。
技术实现思路
在第一方面，一种用于在无线电接收机中处理数字音频广播信号的方法包括：接收混合广播信号；解调混合广播信号以产生模拟音频流和数字音频流；以及使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移。在另一个方面，一种无线电接收机包括处理电路系统，该处理电路系统被配置为接收混合广播信号；解调混合广播信号以产生模拟音频流和数字音频流；以及使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移。在另一个方面，一种用于对准模拟和数字信号的方法包括：接收或生成模拟音频流和数字音频流；使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移；以及使用时间偏移来对准模拟音频流和数字音频流。附图说明图1是具有相同模拟/数字音频处理的典型归一化互相关峰值的曲线图。图2是具有不同模拟/数字音频处理的典型归一化互相关的曲线图。图3是具有不同模拟/数字音频处理的音频包络的典型归一化互相关的曲线图。图4是突出显示时间对准算法的HDRadio接收机的高层功能框图。图5是示例性滤波和抽取(decimation)功能的信号流程图。图6是滤波器脉冲响应的曲线图。图7至图11是图示滤波器通带的曲线图。图12是示例性时间对准算法的功能框图。图13是各种互相关系数的曲线图。图14是具有动态阈值控制的音频混合算法的信号流图。具体实施方式本文描述的实施例涉及数字无线电广播信号的数字部分和模拟部分的处理。该描述包括用于HDRadio接收机或发射机的模拟音频流和数字音频流的时间对准的算法。虽然在示例性HDRadio系统的上下文中呈现了本公开的各方面，但是应该理解的是，所描述的方法和装置不限于HDRadio系统，并且本文的教导适用于包括测量两个信号之间的时间偏移的方法和装置。用于模拟音频流和数字音频流的时间对准的先前已知算法依赖于定位从模拟音频样本向量和数字音频样本向量生成的归一化互相关峰值。当模拟音频处理和数字音频处理相同时，通常产生清晰可见的相关峰值。例如，图1是具有相同模拟/数字音频处理的典型归一化互相关峰值的曲线图。但是，音频处理通常在源材料的构成频带内引起不同的组延迟。该组延迟会随着时间而变化，因为音频内容变化使一个频带相对于另一个频带突出。当在发射机处应用于模拟源和数字源的音频处理不同时-在实际无线电台中经常是这种情况–对应频带中的音频段具有不同的组延迟。当音频内容随着时间而变化时，未对准变得动态。这使得难以确定特定时间对准算法是否提供准确的结果。由于该组延迟，当模拟音频处理和数字音频处理不同时，归一化互相关通常相对低并且缺少确定的峰值。图2是具有不同模拟/数字音频处理的典型归一化互相关的曲线图。因此，仅依赖于数字音频向量和模拟音频向量的归一化互相关的技术经常产生错误的结果。音频包络的相关(在去除了相位差情况下)可以用于减少或消除由于组延迟差异而导致的问题。本文所描述的技术利用音频包络的相关来解决由数字音频流和模拟音频流之间的组延迟变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在无线电接收机中处理数字音频广播信号的方法，所述方法包括：接收混合广播信号；解调混合广播信号以产生模拟音频流和数字音频流；以及使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.14 US 15/099,2331.一种用于在无线电接收机中处理数字音频广播信号的方法，所述方法包括：接收混合广播信号；解调混合广播信号以产生模拟音频流和数字音频流；以及使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移。2.如权利要求1所述的方法，还包括：使用时间偏移来对准模拟音频流和数字音频流。3.如权利要求1所述的方法，还包括：将无线电接收机的输出从模拟音频流混合到数字音频流或从数字音频流混合到模拟音频流；以及使用时间偏移来缩放模拟信号混合度量、在混合步骤中控制混合阈值并在检测到未对准时禁止混合。4.如权利要求1所述的方法，还包括：将无线电接收机的输出从模拟音频流混合到数字音频流或从数字音频流混合到模拟音频流；对数字音频流进行相位调整；以及在混合步骤中使用的混合斜坡期间使用相位调整后的数字音频流临时替换输入数字音频帧。5.如权利要求1所述的方法，还包括：将无线电接收机的输出从模拟音频流混合到数字音频流或从数字音频流混合到模拟音频流；以及计算低音信号的互相关以检测潜在的反转、验证时间偏移测量或改善混合质量。6.如权利要求1所述的方法，还包括：将无线电接收机的输出从模拟音频流混合到数字音频流或从数字音频流混合到模拟音频流；以及计算模拟音频流和数字音频流的互相关以预测潜在混合的声音质量。7.如权利要求1所述的方法，其中：使用模拟音频流的带通样本的向量和数字音频流的带通样本的向量来计算包络的归一化互相关。8.如权利要求1所述的方法，其中，使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移的步骤包括：使用在第一滞后值范围内计算出的粗略包络互相关来定位时间偏移的附近区；以及随后使用在第二滞后值范围内计算出的精细包络互相关，其中第二滞后值范围比第一滞后值范围窄。9.如权利要求8所述的方法，还包括：使用峰值索引的二次插值来改善计算出的峰值滞后的分辨率。10.如权利要求1所述的方法，其中：使用模拟音频流的样本的向量和数字音频流的样本的向量来计算包络的归一化互相关；以及模拟音频流的样本的向量和数字音频流的样本的向量的包络的归一化互相关产生分叉相关峰值和复合相关峰值，所述分叉相关峰值和复合相关峰值被比较以经由时间一致性进行相关验证。11.如权利要求1所述的方法，其中：使用模拟音频流的样本的向量和数字音频流的样本的向量计算包络的归一化互相关；以及模拟音频向量和数字音频向量的包络的归一化互相关产生当前峰值和先前峰值，所述当前峰值和先前峰值被比较以经由时间一致性进行相关验证。12.如权利要求1所述的方法，还包括：计算相位调整后的频域相关系数以验证时间偏移。13.一种无线电接收机，包括：处理电路系统，被配置为接收混合广播信号；解调混合广播信号以产生模拟音频流和数字音频流；以及使用模拟音频流和数字音频流的包络的归一化互相关来测量模拟音频流和数字音频流之间的时间偏移。14....

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·克罗哲，P·J·皮拉，
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