[发明专利]基于人耳感知的DRM+系统的动态数据发送方法

说明书

技术领域

本发明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—DRM+系统中的一种动态调整数字信号频谱带宽的方法。 

背景技术

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。 

发明内容

为了在FM收听音质不变的前提下提高DRM+的数字传输速率，本发明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。 

本发明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。 

本发明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-100～100kHz，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Ref_all，经过测试系统之后叠加了信道噪声的信号作为测试信号Test_all，PEAQ模型利用Ref_all和Test_all计算解调得到的FM信号的NMR和 ODG，记为NMR_all和ODG_ref； 

步骤三，将Ref_all和Test_all分为I帧数据，记为Ref_i和Test_i，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Ref_i和Test_i计算第i帧NMR，记为NMR_i； 

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_i<NMR_all，则p值减小1；如果NMR_i>NMR_all，则将p值增加1；直到找到NMRi<NMR_all时的最小p值，记为Fstart_i； 

步骤五，所有的分帧按照Fstart_i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ODG_out； 

步骤六，如果ODG_out>ODG_ref,把Fstart_i记录的所有位置整体增加1，直到|ODG_out-ODG_ref|<=0.02； 

步骤七，取Fstart_i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。