[发明专利]用于数字音频广播的传输系统

说明书

在五个一起转让的、共同悬而未决的，由Wang和Langberg申请，题为“用于数字音频广播”的美国专利申请08/628120，08/628220，08/62118和08/628119中公开了有关的主题内容。

本发明涉及通信系统，更具体地讲，是涉及音频广播。

在信源编码方面的显著进步，使得能够在解压缩后不会察觉质量下降的情况下，以压缩系数10(fator of 10)压缩立体声。能够因这种进步而受益的一种应用就是广播。与AM无线广播(radio)相比，FM广播在改进质量方面迈出了一大步。在过去的十年中，许多研究人员已感到应该迈出另一步以便进一步改进声音传输的质量。这导致了在数字音频广播(DAB)或数字音频无线广播(DAR)方面所作的努力。

然而，虽然DAB或DAR是一种使得信源编码研究人员能够把立体声从大约1.4兆位/秒(Mb/s)压缩到160千位/秒(kb/s)的显著进步，但对于数据通信研究人员而言，要设计出一种处于频繁移动的环境，如移动中的轿车的无线接收器所提供的环境中的可靠无线数字数据链路，则不是一个简单的任务。这是因为通信信道频繁地随时间变化，并且被多路径和多谱勒偏移效应畸变的事实使得象DAB那样的通信系统的实现复杂化了。这样，目标出错率和断线率比数字蜂窝电话应用更高。

根据本发明的原理，一个射频(RF)发送器包括一个针对低中频(IF)信号的旋转器，它接着被调制以便在RF载波频率上传输。旋转器的使用通过消除接收信号的相位模糊简化了接收器的设计，并且还允许在低阶数字载波相位恢复电路的接收器中使用该旋转器，从而提供了快速获取所接收的RF信号的能力。这一点在接收器位于移动的轿车中并受到上述多谱勒效应的影响时显得尤为重要。

在本发明的一个实施例中，一个DAB系统包括一个RF发送器和一个对应的RF接收器。在RF发送器中，数字压缩音频信号被编码进入符号流，接着在发送到RF接收器之前使用150,000赫兹(hz)的频率对该符号流加以旋转。

图1给出了一个说明性的有关一个体现本发明原理的数字音频广播通信系统的高层模块图；

图2给出了一个更为详细的有关图1的发送器100部分的模块图；

图3给出了一个说明性的用于图1的发送器100的信号构象；

图4给出了一个说明性的用于图1的发送器100的帧格式；

图5给出了一个说明性的有关图1的接收器300部分的模块图；

图6给出了一个说明性的针对图1中的接收器300产生的低IF信号的频谱；

图7给出了一个说明性的有关一个针对平滑衰减和频率衰减的锁相环电路的模块图；

图8给出了一个说明性的有关相关器输出信号526的图例；

图9说明了图8的相关器输出信号中的峰值区，忽略区和静噪区；

图10说明了峰值匹配模式和静噪匹配模式的概念；

图11，12和13给出了一种说明性的用于接收器300的同步方法；

图14给出了一种说明性的计算用于接收器300的均衡器系数的方法；

图15说明了用来计算用于接收器300的均衡器系数的“FFT定界”；

图16给出了另一个计算用于接收器300的均衡器系数的方法；

图17给出了一个说明性的有关用在图1的接收器300之中的符号恢复单元705的模块图。

图1给出了一个有关一个体现本发明原理的DAB通信系统10的高层模块图。DAB通信系统10包括发送器100，通信信道200和接收器300。在描述本发明的原理的细节之前，将对DAB通信系统10的操作加以综述。感知音频编码是众所周知的，这里不作详细描述。有关的例子参见1994年2月8日授权给Johnston的，题为“根据感知模型对音频信号进行编码的方法和装置”的美国专利5,285,498号。在J.P.Princen和A.B.Bradley，“基于时域混叠消除的分析/合成滤波器组”，IEEE Trans.ASSP，Vol.34，No.5，1986年10月；E.F.Schroder和J.J.Platte，“MSC＇：具有CD音质和256kBIT/SEC速率的立体音频编码”，IEEE Trans.onConsumer Electronics，Vol.CE-33，No.4，1987年11月；Johnston，“使用噪声原则的音频信号转换编码”，IEEEJ.S.C.A.，Vol.6，No.2，1988年2月；和1994年8月23日授权给Hall等人的，题为“音频信号感知编码”的美国专利5,341,457号中描述了其它的此类技术。