基于人耳感知的DRM+系统的动态数据发送方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人耳感知的DRM+系统动态数据发送方法。DRM+作为一种FM广播数字化方案，利用现有模拟FM广播的频率空隙进行数字广播。本发明专利技术以ITU-R?BS.1387-1心理声学模型为依托，对不同数字信号的频谱位置下的模拟音频接收质量进行分析，在原始信号NMR评价等级的指导下，动态调整分帧音频的数字信号频谱带宽，进而指导数字信号传输的子载波数，形成DRM+系统动态数据发送的方案。本发明专利技术目的是在保证不同时间段音频信号质量一致的前提下充分利用空闲频谱，提高DRM+系统中数字信号的传输能力。

Method for transmitting dynamic data of DRM+ system based on human ear perception

The invention discloses a DRM+ system dynamic data transmitting method based on human ear perception. DRM+ as a FM broadcasting digital scheme, digital broadcasting is carried out by utilizing the frequency gap of the existing analog FM broadcasting. The present invention uses ITU-R? BS.1387-1 psychoacoustic model based on analog audio spectrum position of different digital signal received by the quality of the original signal NMR rating under the guidance of digital signal bandwidth dynamic adjustment of audio frames, the number of subcarriers and direct digital signal transmission, the formation of dynamic DRM+ system data transmission scheme. The invention aims to make full use of the idle spectrum to improve the transmission capability of the digital signal in the DRM+ system under the premise that the quality of the audio signals at different time periods is consistent.

【技术实现步骤摘要】
基于人耳感知的DRM+系统的动态数据发送方法
本专利技术涉及广播数字化领域。具体地说，涉及用于调频广播数字化平滑过渡方案一 DRM+系统中的一种动态调整数字信号频谱带宽的方法。
技术介绍
DRM+是一种FM广播数字化技术，它可以利用现有模拟FM广播的频率空隙进行数字广播，与我国现有的模拟FM广播兼容，能够实现调频广播由模拟到数字的平滑过渡。DRM+采用COFDM多载波传输技术，数据业务可以包括通过DRM、DAB传输的所有数据业务(音频、视频或数据)，数据率最多可达186kbps。图1为DRM+的频谱结构，数字信号射频带宽小于100kHz，DRM+信号中心频率与FM信号中心频率间隔不小于150kHz。DRM+系统中，发送端通过合成器完成模拟和数字信号合成，图2为FM与DRM+同播的发送系统模型。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。在很大时间概率下，模拟调频信号带宽远小于FM广播国家标准所分配的频率宽度(我国为200kHz)。在此情况下，模拟信号占用的频谱带宽实时变化，而数字信号频谱位置和频谱宽度固定，导致频谱利用不充分，且人耳听到的不同时间段内的音频质量变化很大。本专利使用PEAQ算法来评估音频质量，如图3所示。PEAQ算法包含心理声学模型、感知模型和神经网络，最后输出一个反映音频质量的客观差异等级(ODG)。PEAQ算法模拟了人耳对声音产生响应到最终感知的全过程，它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。
技术实现思路
为了在FM收听音质不变的前提下提高DRM+的数字传输速率，本专利技术在发射系统中增加了 DRM+数字信号与FM调频信号自适应调整模块，通过实时计算FM信号的接收质量，动态调整数字信号频谱带宽，从而增加DMR+数字信号的传输能力，提高频谱利用率，并使不同时段的FM调频节目具有相同等级的收听质量。本专利技术的创新点为结合人耳感知知识，利用PEAQ算法来评价音频的客观质量等级，以音频的原始客观质量等级作为依据，逐帧调整DRM+数字信号频谱。本专利技术拟确定的基于人耳感知的DRM+系统动态数据发送方法是这样实现的:步骤一，按照DRM+标准规定的频谱格式，生成数模同播混合信号，其中FM模拟信号频谱位于-100~IOOkHz，DRM+数字信号频谱位于100~200kHz ；步骤二，将数模混合信号通过DRM+测试系统，经过测试系统前的信号作为参考信号Refall,经过测试系统之后叠加了信道噪声的信号作为测试信号Testall, PEAQ模型利用Refall和Testall计算解调得到的FM信号的NMR和0DG，记为NMRall和0DGMf ；步骤三，将Refall和Testall分为I帧数据，记为Refi和Testi,每帧音频频域数据N个采样点，截取方法为--第i帧数据的起始采样点为(4096*N-2048)*i，终止采样点为(4096*N)* (i+1) -2048*i，其中N为正整数，i为帧数计数值；并利用Refi和Testi计算第i 帧 NMR，记为 NMRi ；步骤四，定义第i帧的数字信号频谱起始位置为P，单位为kHz ;如果NMR^NMRall,则P值减小I ;如果NMRANMRall,则将p值增加I ;直到找到NMRi〈NMRall时的最小p值，记为Fstarti ；步骤五，所有的分帧按照Fstarti记录的数字信号频谱位置，生成新的数模混合信号，并计算其通过测试系统后的0DG，记为ODGrat ；步骤六，如果ODGtjutXDGref,把Fstarti记录的所有位置整体增加I，直到ODGout-ODGrefK=0.02 ；步骤七，取Fstarti的平均值，与DRM+原始方案中数字信号频谱起始位置IOOkHz比较，得到节省的带宽。【附图说明】此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是DRM+的频谱图；图2是FM与DRM+同播的发送系统模型图；图3是PEAQ算法框图；图4是基于人耳感知的DRM+系统动态数据发送方法图；图5是NMR计算流程图。【具体实施方式】下面对结合附图对本专利技术的较佳实施例作详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围作出更为清楚明确的界定。本专利技术具体包括以下步骤:步骤一，按照DRM+标准规定的频谱格式，生成数模同播混合信号，其中FM模拟信号频谱位于-100~IOOkHz，DRM+数字信号频谱位于100~200kHz ；步骤二，将数模混合信号通过DRM+测试系统，经过测试系统前的信号作为参考信号Refall,经过测试系统之后叠加了信道噪声的信号作为测试信号Testall, PEAQ模型利用Refall和Testall计算解调得到的FM信号的NMR和0DG，记为NMRall和ODGref ；步骤三，将Refall和Testall分为I帧数据，记为Refi和Testi,每帧音频频域数据N个采样点，截取方法为--第i帧数据的起始采样点为(4096*N-2048)*i，终止采样点为(4096*N)* (i+1) _2048*i，其中N为正整数，i为帧数计数值；利用Refi和Testi计算第i帧NMR，记为NMRi ；步骤四，定义第i帧的数字信号频谱起始位置为P，单位为kHz ;如果NMR^NMRall,则P值减小I ;如果NMRANMRall,则将p值增加1，直到找到NMRi〈NMRall时的最小p值，记为Fstarti ；步骤五，所有的分帧按照Fstarti记录的数字信号频谱位置，生成新的数模混合信号，并计算其通过测试系统后的0DG，记为ODGrat ；步骤六，如果ODGtjutXDGref,把Fstarti记录的所有位置整体增加I，直到本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于人耳感知DRM+系统动态数据发送方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，按照DRM+标准规定的频谱格式，生成数模同播混合信号，其中FM模拟信号频谱位于?100～100kHz，DRM+数字信号频谱位于100～200kHz；步骤二，将数模混合信号通过DRM+测试系统，经过测试系统前的信号作为参考信号Refall，经过测试系统之后叠加了信道噪声的信号作为测试信号Testall，PEAQ模型利用Refall和Testall计算解调得到的FM信号的NMR和ODG，记为NMRall和ODGref；步骤三，将Refall和Testall分为I帧音频，记为Refi和Testi，每帧音频频域数据为N个采样点，并利用Refi和Testi计算第i帧NMR，记为NMRi；步骤四，定义第i帧的数字信号频谱起始位置为p，单位为kHz；调整p值，使NMRi达到最接近NMRall的值，记第i帧的p值为Fstarti；步骤五，所有的分帧按照Fstarti记录的数字信号频谱位置，生成新的数模混合信号，并计算其通过测试系统后的ODG，记为ODGout；步骤六，如果ODGout>ODGref,把Fstarti记录的所有位置外移1kHz，直到|ODGout?ODGref|<=0.02；步骤七，取Fstarti的平均值，与DRM+原始方案中数字信号频谱起始位置100kHz比较，得到节省的带宽。...

【技术特征摘要】
1.基于人耳感知DRM+系统动态数据发送方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，按照DRM+标准规定的频谱格式，生成数模同播混合信号，其中FM模拟信号频 谱位于-100?IOOkHz，DRM+数字信号频谱位于100?200kHz ；步骤二，将数模混合信号通过DRM+测试系统，经过测试系统前的信号作为参考信号 Refall，经过测试系统之后叠加了信道噪声的信号作为测试信号Testall, PEAQ模型利用 Refall和Testall计算解调得到的FM信号的NMR和0DG，记为NMRall和ODGref ；步骤三，将Refall和Testall分为I帧音频，记为Refi和Testi,每帧音频频域数据为N 个采样点，并利用Refi和Testi计算第i帧NMR，记为NMRi ；步骤四，定义第i帧的数字信号频谱起始位置为P，单位为kHz ;调整P值，使NMRi达到 最接近NMRall的值，记第i巾贞的P值为Fstarti ；步骤五，所有的分帧按照Fstarti记录的数字信号频谱位置，生成新的数模混合信号， 并计算其通过测试系统后的0DG，记...

【专利技术属性】
技术研发人员：方伟伟，杨刚，万欣，王威，王菲，焦玮，
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：