基于心理声学模型的IBOC系统的数据发送方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于心理声学模型的IBOC系统的数据发送方法，以ITU-R?BS.1387-1心理声学模型为依托，将数字信号频谱置于不同的频谱位置，对接收到的模拟音频质量进行分析，得到模拟音频节目的噪声掩蔽比NMR与数字信号的频谱位置Fstart之间的经验曲线。从而在发送数据时根据实时计算得到的每帧数据的NMR和已知的NMR-Fstart曲线来动态确定每帧数据所对应的数字信号的频谱位置，从而指导数字信号传输的子载波数，目的是在保证每帧数据有统一的人耳感受的前提下，提高数字信号可用频谱，增加混合模式下数字信号的传输能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通讯系统，尤其涉及一种带内同频系统的数据发送方法。
技术介绍
HD-RadiO广播混合模式中采用固定的组合方式对模拟和数字信号频谱进行带内同频(In-Band On-ChanneI，IBOC)传输。然而，由于FM模拟信号的频谱带宽随着节目信号而变化，带宽变化范围大。在很大的时间概率下，模拟调频信号带宽远小于混合模式中规定模拟与数字信号频谱的分界带宽。在此情况下，模拟信号带宽的实时变化导致出现大量的空闲频谱。同时，由于模拟信号所占用的频谱带宽在实时变化，而数字信号频谱固定地放在同一频谱位置，导致人耳听到的不同时间段内的音频质量变化很大。 附图说明图1为HD Radio混合模式的频谱，数字信号放在模拟FM信号两边传输，仅使用每个主边带中距离中心子载波最远端的10个频谱子块，以及最远端编号为±546的参考子载波，称为PM频带，总共包括382个子载波，占用频带范围从-198. 402 -129. 36IKHz和129. 361 198. 402KHz。频谱中-129. 361 129. 36IKHz的范围保留给模拟信号，可以是单声道信号或立体声信号，也可能包含辅助通信认证信道。HD Radio系统中，发送端分别调制生成模拟信号和数字信号，通过合成器完成模拟和数字信号合成，系统模型如图2。此时，模拟信号和数字信号采用固定的频谱模式进行组合，即数字信号放在距离载波约130KHZ的位置。本专利使用的心理声学模型是基于PEAQ算法的心理声学模型，如图3所示。PEAQ算法通过模仿人耳的听觉系统，对参考信号和测试信号进行对比分析得出对应于音频质量的客观差异等级(Objective Difference Grade, ODG),该定义等同于主观评价中的SDG。参考信号和测试信号分别经过心理声学模型处理后，各自的输出经由感知模型特征综合便可计算出一系列模型输出参数(Model Output Variables,MOV)。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输出。心理声学模型可将音频的时域信号转换成基底膜表不。基底膜位于耳蜗内，声音的不同频率成分可以激发其不同位置的兴奋。再由毛细胞把这种兴奋转化为生理刺激，通过听觉神经传至大脑。心理声学模型的具体计算过程是对于本专利中使用的基本版本，音频信号通过FFT变换转换到频域，然后通过频谱系数加权来模拟外耳和中耳对声音的频率响应，再将其映射到生理感知域。感知模型负责信号分析和综合，目的是更好的模拟人耳的感觉特性。神经网络负责将以上两个模块计算出的MOV参数并将MOV参数通过神经网络映射成一个客观差异等级。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标准中规定模拟与数字信号频谱的分界带宽。在此情况下，模拟信号带宽的实时变化不仅导致出现大量的空闲频谱，而且导致人耳听到的不同时间段内的音频质量变化很大。
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信号和数字信号联合起来处理。通过实时检测模拟调频信号的频谱，将当前模拟信号的信息反馈给数字信号处理模块，以便于数字信号进行自适应参数调整，达到提高系统传输能力，并使不同时段有相同的收听质量的目的。本专利技术拟确定的基于心理声学模型的IBOC系统发送端的发送方·法，如图4所示，包括以下步骤第一步，对发送端待发送的模拟音频信号截取数据，截取长度为4096*n点，记为一帧，其中η为正整数，此信号为参考信号；·第二步，将此参考信号通过HD Radio调制解调软件仿真模型，其中数字信号频谱位置在130KHZ-200KHZ，得到接收端解调后的信号，长度与参考信号相同，此信号为测试信号;第三步，根据心理声学模型ITU-R BS. 1387-1版本，计算当前帧参考信号的109个子带的掩蔽阈值EhS ;并计算当前帧参考信号和测试信号的109个子带的样本噪声EbN ;并根据计算得到的EhS和EbN，计算当前帧数据的NMR，其中NMR=EbN/EhS ；第四步,按照NMR-Fstart经验关系式,依据上一步骤计算的NMR，找到对应的数字信号频谱位置Fstart，指定数字信号OFDM调制中的载波数N，其中N= (200KHZ-Fstart)/Af取整，Λ f按HDRadio标准中的规定，Δ f=363. 4HZ，从而得到根据模拟信号的特征而实时调整后的数字信号；第五步，将模拟音频信号上变频调制，得到FM激励信号，将FM激励信号与实时调整的数字信号耦合，将耦合信号发送出去。NMR变量作为PEAQ模型中11个MOV变量中的一个，反映噪声与信号掩蔽阈值之间的比值关系。其中所述噪声掩蔽比NMR的计算方法为第一步，对输入的一帧长的参考和测试信号分别进行时域加窗操作，而后进行Nf ADFT变换，接着根据外耳和中耳滤波器的特性计算各个频点的加权因子，之后对DFT变换的结果进行频域加权，其中外耳和中耳滤波器的特性为本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于心理声学模型的IBOC系统发送端的发送方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步,对发送端待发送的模拟音频信号截取数据，截取长度为4096*n点，记为一帧，其中n为正整数，此信号为参考信号；第二步,将此参考信号通过HD?Radio调制解调软件仿真模型，其中数字信号频谱位置在130KHZ?200KHZ，得到接收端解调后的信号，长度与参考信号相同，此信号为测试信号；第三步,根据心理声学模型ITU?R?BS.1387?1版本，计算当前帧参考信号的109个子带的掩蔽阈值EhS；并计算当前帧参考信号和测试信号的109个子带的样本噪声EbN；并根据计算得到的EhS和EbN，计算当前帧数据的NMR，其中NMR=EbN/EhS；第四步,按照NMR?Fstart经验关系式，依据上一步骤计算的NMR，找到对应的数字信号频谱位置Fstart，指定数字信号OFDM调制中的载波数N，其中N=(200KHZ?Fstart)/Δf取整，Δf按HD?Radio标准中的规定，Δf=363.4HZ，从而得到根据模拟信号的特征而实时调整后的数字信号；第五步,将模拟音频信号上变频调制，得到FM激励信号，将FM激励信号与实时调整的数字信号耦合，将耦合信号发送出去。...

【技术特征摘要】
1.基于心理声学模型的IBOC系统发送端的发送方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步，对发送端待发送的模拟音频信号截取数据，截取长度为4096*n点，记为一帧，其中η为正整数，此信号为参考信号；第二步，将此参考信号通过HD Radio调制解调软件仿真模型，其中数字信号频谱位置在130KHZ-200KHZ，得到接收端解调后的信号，长度与参考信号相同，此信号为测试信号；第三步，根据心理声学模型ITU-R BS. 1387-1版本，计算当前帧参考信号的109个子带的掩蔽阈值EhS ;并计算当前帧参考信号和测试信号的109个子带的样本噪声EbN ;并根据计算得到的EhS和EbN，计算当前帧数据的NMR，其中NMR=EbN/EhS ； 第四步，按照NMR-Fstart经验关系式...

【专利技术属性】
技术研发人员：方伟伟，杨刚，刘晋，蔡超时，王菲，焦玮，熊惟楚，
申请(专利权)人：苏州威士达信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：