專利名稱：數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于數(shù)字音頻廣播技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備。
背景技術(shù)：
調(diào)幅(AM)廣播始于1920年，調(diào)頻(FM)廣播始于1940年。在我國，從20世紀(jì)50 年代到60年代，中短波廣播迅速發(fā)展，進(jìn)入70年代，F(xiàn)M廣播迅速崛起，廣播的音質(zhì)顯著提高，廣播技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。雖然隨著電視、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的音頻廣播一度變成了次重要的傳媒方式，發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它的主要傳播方式，但是音頻廣播有其特定的應(yīng)用環(huán)境及需求，依然是很重要的傳媒形式，并且隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，音頻廣播的發(fā)展依然前景廣闊。伴隨著全球數(shù)字化的浪潮，音頻廣播的創(chuàng)新也體現(xiàn)在數(shù)字化上。音頻廣播領(lǐng)域有許多新的數(shù)字化技術(shù)方案提出。國外主要的系統(tǒng)有數(shù)字音頻廣播(DAB，Digital Audio Broadcasting)，數(shù)字調(diào)幅系統(tǒng)(DRM，Digital Radio Mondiale)以及帶內(nèi)同頻(HD Radio)。DAB是歐洲數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)，采用OFDM調(diào)制方式，具有高數(shù)據(jù)率(主業(yè)務(wù)凈數(shù)據(jù)率大約1. 5 1. 7Mb/s)，可以提供CD級的高質(zhì)量音頻，有較強(qiáng)的抗多徑干擾和在惡劣環(huán)境下接收的能力，發(fā)射功率小，覆蓋面積大，頻譜利用率高，業(yè)務(wù)構(gòu)成靈活，并可利用衛(wèi)星直播大幅度提高廣播的覆蓋率，但是，DAB對傳統(tǒng)的FM調(diào)頻是取而代之，而不是兼容或補(bǔ)充，現(xiàn)有的FM電臺只能等DAB在其他波段(III波段、L波段)發(fā)展到一定程度，將原有的FM廣播全部關(guān)閉后，才能進(jìn)入FM波段進(jìn)行數(shù)字音頻廣播，難以實現(xiàn)平滑過渡。我國制定的數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)參考?xì)W洲D(zhuǎn)AB標(biāo)準(zhǔn)，并已在北京等地開始了 DAB廣播，但所用頻段不是原有的調(diào)頻FM和調(diào)幅AM頻段，需要另外為其劃分頻段，因此，其推廣受到了一定限制。并且因DAB收音機(jī)價格昂貴，難以得到用戶的廣泛認(rèn)可，故迄今也未做到市場化和產(chǎn)業(yè)化。DRM系統(tǒng)最初針對30MHz以下的中短波調(diào)幅廣播數(shù)字化而開發(fā)，經(jīng)過多年研究和實現(xiàn)，DRM組織于2001年4月4日向ITU提交了 30MHz以下數(shù)字調(diào)幅廣播正式的建議書 (ITU-R BS. 1514)，并獲得通過。2004年11月DRM組織提出了一項將DRM擴(kuò)展到30MHz至 120MHz頻率范圍的建議，即DRM+，其目標(biāo)是開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化DRM的擴(kuò)展系統(tǒng)，即VHF波段的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，使其頻率覆蓋波段I、II和III，成為從LW波段到VHF波段(傳統(tǒng)調(diào)頻廣播頻段)的開放式的國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。DRM+與FM調(diào)頻同播的頻譜圖如圖1所示，DRM+定義的頻帶間隔Af彡150kHz。功率差ΔΡ彡20dB。帶內(nèi)同頻(IB0C/HD Radio)系統(tǒng)是由美國iBiquity Digital公司針對FM廣播和 AM中波廣播數(shù)字化改造而開發(fā)的新型廣播系統(tǒng)，2000年11月15日，該系統(tǒng)獲得了國際電信聯(lián)盟(ITU)的許可，2002年10月，美國FCC(聯(lián)邦通訊委員會)將其確定為美國唯一的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)。和其他數(shù)字聲音廣播方式相比較，HD Radio系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)模擬到數(shù)字的平穩(wěn)過渡。但是HD Radio系統(tǒng)使用固定在模擬信號兩邊帶的數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，造成數(shù)字和模擬廣播的相互干擾和信號覆蓋問題。美國傳統(tǒng)的FM調(diào)頻廣播分布在88 108MHz內(nèi)，每個頻道帶寬為200kHz，約可布點百余個電臺頻道。而IBOC-FM可以在不替代原有FM模擬頻帶的基礎(chǔ)上，增加數(shù)字邊帶用于傳遞音頻或其它信息，每個電臺可以占用400kHz的帶寬，IBOC-FM兼容現(xiàn)有的FM調(diào)頻系統(tǒng)，不需重新分配頻譜。FM HD Radio Mi ^ ^ JE M Μ. M (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在常規(guī)FM信號兩邊創(chuàng)建了一組數(shù)字邊帶。HD Radio有三種頻譜分配模式混合模式、擴(kuò)展混合模式、全數(shù)字模式，這些模式的一個顯著共同點是模擬FM和數(shù)字FM頻譜在同一個模擬FM頻道內(nèi)沒有重疊，各自獨享某個頻道。在混合模式下，在原來模擬FM信號上下邊帶分別增加約70kHz的數(shù)字邊帶用于傳輸數(shù)字信號，模擬FM信號頻譜位置和形狀保持不變，頻譜分配方式如圖2所示，模擬FM信號兩側(cè)為數(shù)字上下邊帶?；旌夏Ｊ?Hybrid Mode)提供971cbpS的數(shù)據(jù)率，其中包括961cbpS 的音頻數(shù)據(jù)和IlAps的輔助數(shù)據(jù)，或者641ApS的音頻數(shù)據(jù)和331cbpS的輔助數(shù)據(jù)。相較混合模式而言，在擴(kuò)展混合模式(Extended Hybrid Mode)下數(shù)字邊帶擴(kuò)展到了模擬FM信號，上下邊帶各多出^kHz,即減少了模擬FM信號的帶寬，兩者頻譜沒有共用， 頻譜分配方式如圖3所示，模擬FM信號兩側(cè)箭頭所指為擴(kuò)展的數(shù)字上下邊帶。擴(kuò)展混合模式提供1471ibpS的數(shù)據(jù)率，其中包括961cbpS的音頻數(shù)據(jù)和511cbpS的輔助數(shù)據(jù)，或者641cbpS 的音頻數(shù)據(jù)和831ApS的輔助數(shù)據(jù)。該模式也支持模擬立體聲和廣播數(shù)據(jù)系統(tǒng)(RDQ，在擴(kuò)展混合模式中，減少了模擬FM信號的頻譜寬度，讓位給擴(kuò)展的數(shù)字頻譜，上、下邊帶擴(kuò)展部分各30kHz。在全數(shù)字模式下，如圖4所示，原有的模擬信號停用，完全被數(shù)字信號代替，主數(shù)字信號兩側(cè)為數(shù)字上下邊帶，還有箭頭所指的擴(kuò)展的數(shù)字上下邊帶。全數(shù)字模式的頻譜分配方式?jīng)]有模擬信號，可提供2771ApS數(shù)據(jù)率，其中包括961ApS的音頻數(shù)據(jù)和lSllcbps的輔助數(shù)據(jù)，或者641ApS的音頻數(shù)據(jù)和2131ApS的輔助數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，處于兩側(cè)的主信道傳輸?shù)墓β室忍幱谥虚g的信道大很多。在我國，F(xiàn)M音頻廣播頻率范圍規(guī)定為在87 108MHz，其頻譜分配如圖5所示。國內(nèi)的FM音頻廣播方式由GBT 4311規(guī)范，除了單聲道及立體聲廣播外，還規(guī)范了多路聲廣播和調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播兩類。多路聲廣播是指在單聲道或立體聲廣播之外，再在副載波上增加一路頻率調(diào)制的廣播節(jié)目。其中單聲道廣播時在67kHz上調(diào)制副載波稱為調(diào)頻雙節(jié)目，即在30Hz到15kHz 有一路主信道信號，在49 85kHz有一路帶寬為36kHz的副載頻調(diào)頻信號，此時的頻譜如圖6所示。立體聲廣播時在67或76kHz上調(diào)制副載波稱為立體聲帶附加節(jié)目，頻譜圖分別如圖7、圖8所示。調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播是指在發(fā)送調(diào)頻單聲廣播、調(diào)頻立體聲廣播的同時，利用調(diào)頻基帶的空余頻譜，廣播特定的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以是某種標(biāo)識信息、數(shù)據(jù)或圖像信息等，統(tǒng)稱為副信道信息。用于傳送這些信息的信道稱為副信道。為提高副信道的利用率，允許對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、打包，允許自成體系的收發(fā)協(xié)議。副信道信息通常應(yīng)在副載波上進(jìn)行二次調(diào)制。 副載波的個數(shù)可以是一個，也可以根據(jù)情況采用多個副載波廣播。[0017]由以上所述可知，現(xiàn)有的數(shù)字音頻廣播技術(shù)中，DAB技術(shù)需要完全數(shù)字化，不兼容現(xiàn)有的調(diào)頻制式；DRM+技術(shù)在頻譜分配上是利用單邊帶方式進(jìn)行調(diào)制；HD Radio是針對美國FM頻譜設(shè)計的，而我國的頻譜情況與美國不同，同時，HD Radio的頻譜安排的方式不夠靈活，只支持上下邊帶對稱的數(shù)字調(diào)制方式，不能在同一個信道內(nèi)同播。我國現(xiàn)有的調(diào)頻廣播以模擬信號為主，雖然也定義了調(diào)頻廣播利用基帶空閑頻譜調(diào)制附加信息的方式，但是附加的數(shù)字邊帶帶寬很窄，主要用于傳輸輔助的數(shù)據(jù)信息，而不能傳輸數(shù)字化了的模擬音頻信息。且目前國內(nèi)實際FM頻點間隔有IOOkHz、200kHz、300kHz、 500kHz和600kHz等，頻點使用情況復(fù)雜，尚有空白頻率資源未得到充分利用?，F(xiàn)有的數(shù)字音頻廣播技術(shù)在我國不適用。但通過FM數(shù)字化實現(xiàn)調(diào)頻廣播頻率的充分利用是對調(diào)頻廣播的極大補(bǔ)充，因此提出一種新的數(shù)字音頻廣播方法并設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字音頻廣播設(shè)備將使我國的音頻廣播得到一次質(zhì)的飛躍。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是公開一種數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號合成為一路模擬數(shù)字混合信號，共用一個模擬聲音廣播頻道，混合調(diào)制信號放大后，經(jīng)天饋系統(tǒng)發(fā)射，得到預(yù)定頻譜模式的射頻信號。在同一頻段內(nèi)模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號疊加、同時傳送，有利于數(shù)字聲音廣播的發(fā)展，適合我國調(diào)頻廣播頻點使用復(fù)雜的現(xiàn)狀。本實用新型設(shè)計的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，包括模擬聲音調(diào)制模塊、數(shù)字聲音調(diào)制模塊、功率放大器和天饋系統(tǒng)；模擬聲音調(diào)制模塊按所需頻段產(chǎn)生模擬聲音廣播信號， 其輸入連接到外部音頻源；數(shù)字聲音調(diào)制模塊按模擬聲音廣播信號相同的頻段、或者按模擬聲音廣播信號相同的頻段及其鄰近的頻段產(chǎn)生數(shù)字聲音廣播信號，其輸入連接到外部音頻源或數(shù)據(jù)源；模擬聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)調(diào)節(jié)放大器連接到合成模塊，或者數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)衰減器連接到合成模塊；調(diào)節(jié)放大器放大模擬聲音廣播信號的功率，或者衰減器降低數(shù)字聲音廣播信號的功率，使數(shù)字聲音廣播信號的功率比模擬聲音廣播信號功率至少低25dBc。合成模塊把模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號合成為一路模擬數(shù)字混合信號，模擬數(shù)字混合信號中模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用一個模擬聲音廣播頻道，或者除了共用模擬聲音廣播頻道外，數(shù)字聲音廣播信號還使用共用頻道鄰近的頻段。合成模塊的輸出連接到功率放大器；功率放大器把混合信號放大后，輸出給天饋系統(tǒng)，經(jīng)天線發(fā)射出去，得到預(yù)定頻譜模式的射頻信號。模擬聲音調(diào)制模塊直接接入合成模塊，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器后也接入合成模塊，合成模塊的輸出接入功率放大器，再接天饋系統(tǒng)。或者模擬聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出一起接入合成模塊，合成模塊的輸出再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器后接入功率放大器，再接天饋系統(tǒng)。模擬聲音調(diào)制模塊和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出也可先分別進(jìn)行放大。所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先接一個功率放大器后接入合成模塊，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出也先接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)一個功率放大器后也接入合成模塊，合成模塊的輸出再接天饋系統(tǒng)；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先接一個功率放大器后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器接入合成模塊，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出也先接一個放大器再接入合成模塊，合成模塊的輸出經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器后接天饋系統(tǒng)；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先經(jīng)一個功率放大器，再接入一副天線的一個獨立輸入端，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出先接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再接一個功率放大器，之后接入同一副天線的另一個獨立輸入端，在空中合成預(yù)定頻段的射頻混合信號；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先經(jīng)一個功率放大器，再接入一副獨立天線， 數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出也先接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再接一個功率放大器，之后接入另一副獨立天線，同樣在空中合成預(yù)定頻段的射頻混合信號。所述模擬聲音調(diào)制模塊為模擬調(diào)頻聲音廣播調(diào)制模塊，所述數(shù)字聲音調(diào)制模塊為數(shù)字調(diào)頻聲音廣播調(diào)制模塊。所述的模擬聲音調(diào)制模塊和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出為基帶信號或中頻信號，天饋系統(tǒng)前接有上變換模塊。所述模擬聲音調(diào)制模塊含有直接數(shù)字頻率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis, DDS)，實現(xiàn)模擬聲音信號的數(shù)字處理。所述數(shù)字聲音調(diào)制模塊包括預(yù)編碼單元、多路復(fù)用單元和數(shù)字調(diào)制器。多路模擬或數(shù)字音頻信號和數(shù)據(jù)流接入預(yù)編碼單元，預(yù)編碼單元包括A/D變換器、預(yù)加重器、壓縮編碼器等，將各種輸入音頻和數(shù)據(jù)流處理成數(shù)字傳輸格式后送入多路復(fù)用單元，多路復(fù)用單元將接收的所有數(shù)據(jù)流和音頻結(jié)合為一個碼流，然后送給數(shù)字調(diào)制器。數(shù)字調(diào)制器包括擾碼器、信道編碼器、星座映射單元、成幀單元、正交頻分復(fù)用調(diào)制處理(英文縮寫為0FDM，即 Orthogonal frequency-division multiplexing)單元、速率調(diào)整濾波單元。輸入的碼流在擾碼器進(jìn)行隨機(jī)化處理，實現(xiàn)能量擴(kuò)散，經(jīng)信道編碼器進(jìn)行信道糾錯編碼，檢測和校正傳輸過程中由于干擾和噪聲等產(chǎn)生的誤碼，之后送入星座映射單元，完成糾錯編碼后的信道進(jìn)行多重正交調(diào)幅調(diào)制(英文縮寫為mQAM，即Multiple Quadrature Amplitude Modulation) 的符號映射。同時，系統(tǒng)同步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，也分別經(jīng)過類似的信道編碼器和星座映射處理單元。各星座映射處理單元的輸出送入成幀單元，在此音頻和數(shù)據(jù)流、同步數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)等信息組成信號幀，信號幀送入正交頻分復(fù)用調(diào)制處理單元，不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中起來經(jīng)傅里葉逆變換，并置于相應(yīng)的正交頻分復(fù)用調(diào)制的時頻網(wǎng)格上，即不同時間不同頻率的子載波上，并且設(shè)置時頻網(wǎng)格上某些正交頻分復(fù)用調(diào)制子載波系數(shù)為零，得到數(shù)字信號的頻譜。再送入速率調(diào)整濾波單元，調(diào)節(jié)傳輸碼率，得到數(shù)字聲音廣播信號。上述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，模擬聲音調(diào)制模塊和數(shù)字聲音調(diào)制模塊輸出信號共用頻道帶寬為180 220kHz。上述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，所述的共用頻道的鄰近頻段是共用頻道鄰近的 80 800kHz的上邊帶和/或下邊帶。上述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，每個共用頻道帶寬為200kHz，共用頻道的鄰近頻段是共用頻道鄰近的100 600kHz的上邊帶和/或下邊帶。上述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，共用頻道的上下邊帶共有η個帶寬為IOOkHz的頻段，η為0 6的整數(shù)，數(shù)字聲音廣播信號使用共用頻道，或者還使用上和/或下邊帶的 IOOkHz頻段中的任一個或任幾個。上述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，所述的模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號使用頻段的方式為如下16種i帶寬為200kHz的主模式模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號在200kHz的帶寬內(nèi)重疊； 帶寬為300kHz的增強(qiáng)模式ii-1模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶IOOkHz的頻段，ii-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用下邊帶IOOkHz的頻段；iii帶寬為400kHz的增強(qiáng)模式iii-Ι模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶200kHz的頻段，iii-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用下邊帶200kHz的頻段，iii-3模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上下邊帶各IOOkHz的頻段；iv帶寬為500kHz的增強(qiáng)模式iv-Ι模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶300kHz的頻段，iv-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用下邊帶300kHz的頻段，iv-3模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶200kHz和下邊帶IOOkHz的頻段，iv-4模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶IOOkHz的頻段和下邊帶200kHz的頻段；ν帶寬為600kHz的增強(qiáng)模式v-1模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還對稱使用上下邊帶各200kHz的頻段，v-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶300kHz的頻段和下邊帶IOOkHz的頻段，v-3模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶IOOkHz的頻段和下邊帶300kHz的頻段；vi帶寬為700kHz的增強(qiáng)模式vi-1模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶300kHz的頻段和下邊帶200kHz的頻段，vi-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶200kHz的頻段和下邊帶300kHz的頻段；vii帶寬為800kHz的增強(qiáng)模式，模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還對稱使用上下邊帶各300kHz的頻段。[0059]本實用新型數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備的優(yōu)點為1、在原模擬聲音廣播信號的頻道內(nèi)和相鄰的頻段內(nèi)疊加數(shù)字聲音廣播信號，在不影響原模擬聲音廣播的基礎(chǔ)上，可同時傳播數(shù)字化了的模擬聲音廣播信號和輔助的數(shù)據(jù)信息，不需要分配新的頻段，節(jié)省了頻譜資源；2、模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號使用頻段的方式靈活多樣，上下邊帶可對稱或非對稱、帶寬可大可小；3、頻譜的選擇與我國現(xiàn)有的模擬頻譜劃分兼容，適合我國頻點使用的復(fù)雜情況，還可充分利用尚存的空白頻率資源，將有利于我國聲音廣播的飛速發(fā)展。

圖1圖1是歐洲D(zhuǎn)RM+頻譜分配模式。 圖2是IBOC-FM的混合模式頻譜。圖3是IBOC-FM的增強(qiáng)混合模式頻譜。圖4是IBOC-FM的全數(shù)字模式頻譜。圖5是中國FM頻譜分配示意圖。圖6是中國FM調(diào)頻雙節(jié)目基帶圖。圖7是67kHz副載波的立體聲附加節(jié)目基帶圖。圖8是76kHz副載波的立體聲附加節(jié)目基帶圖。圖9是本數(shù)模音頻廣播方法實施例主模式的頻譜示意圖。圖10是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射方法實施例的300kHz頻譜組合方式 10-1、10-2)。圖11是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射方法實施例的400kHz頻譜組合方式
11-1,11-2,11-3)。圖12是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射方法實施例的500kHz頻譜組合方式
12-1 12-4)。圖13是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射方法實施例的600kHz頻譜組合方式
13-1、13-2、13- 。圖14是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射方法實施例的700kHz頻譜組合方式
14-1、14-2)。圖15是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射方法實施例的800kHz頻譜組合方式。圖16是本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備實施例電路結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實施方式
本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備實施例如圖16所示，包括模擬聲音調(diào)制模塊、數(shù)字聲音調(diào)制模塊、功率放大器、衰減器、上變換模塊和天饋系統(tǒng)，還有合成模塊；模擬聲音調(diào)制模塊產(chǎn)生模擬聲音廣播信號，其輸入連接到外部音頻源，輸出連接到合成模塊；數(shù)字聲音調(diào)制模塊產(chǎn)生數(shù)字聲音廣播信號，其輸入連接到外部音頻源或數(shù)據(jù)源，輸出經(jīng)數(shù)模變換器和衰減器，把數(shù)字信號變成模擬信號，并衰減到預(yù)定的功率電平，然后連接到合成模塊；合成模塊把模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號合成為一路模擬數(shù)字混合信號，模擬數(shù)字混合信號中模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用一個模擬聲音廣播頻道，或者除了共用一個模擬聲音廣播頻道外、數(shù)字聲音廣播信號還使用共用頻道鄰近的頻段。合成模塊的輸
(包括圖 (包括圖 (包括圖 (包括圖 (包括圖出連接上變換模塊；上變換模塊把合成信號從基帶搬移到射頻，上變換模塊的輸出連接到高頻功率放大器；功率放大器把混合信號放大后，輸出到天饋系統(tǒng)，經(jīng)天線發(fā)射出去，得到預(yù)定頻譜模式的射頻信號。衰減器把數(shù)字聲音廣播信號的功率電平衰減到比模擬聲音廣播信號功率低 25dBc，合成模塊合成的混合信號中的數(shù)字聲音廣播信號的功率保持比模擬聲音廣播信號功率低25dBc。所述模擬聲音調(diào)制模塊為模擬調(diào)頻聲音廣播調(diào)制模塊，所述數(shù)字聲音調(diào)制模塊為數(shù)字調(diào)頻聲音廣播調(diào)制模塊所述模擬聲音調(diào)制模塊與現(xiàn)有的模擬聲音調(diào)頻廣播系統(tǒng)相似，按照模擬調(diào)頻廣播技術(shù)規(guī)范把輸入的聲音信號調(diào)制為調(diào)頻信號。調(diào)頻調(diào)制信號表示為Sfm (t) = ACcos [2 π fct+Kfa/fm sin (2 π fm t)]其中，基帶信號m(t) = aC0M2Jifmt)，載波信號c (t) = AcCos (2 Ji fct),頻率偏移常數(shù)為Kf，調(diào)制指數(shù)β f = Kfa/fm。本例模擬聲音調(diào)制模塊含有直接數(shù)字頻率合成器，實現(xiàn)模擬聲音信號的數(shù)字處理。所述數(shù)字聲音調(diào)制模塊包括預(yù)編碼單元、多路復(fù)用單元和數(shù)字調(diào)制器。多路模擬或數(shù)字音頻信號和數(shù)據(jù)流接入預(yù)編碼單元，預(yù)編碼單元包括A/D變換器、預(yù)加重器、壓縮編碼器等，將各種輸入音頻和數(shù)據(jù)流處理成數(shù)字傳輸格式后送入多路復(fù)用單元，多路復(fù)用單元將接收的所有數(shù)據(jù)流和音頻結(jié)合為一個碼流，然后送給數(shù)字調(diào)制器。數(shù)字調(diào)制器包括擾碼器、信道編碼器、星座映射單元、成幀單元、正交頻分復(fù)用調(diào)制處理單元(OFDM單元)、速率調(diào)整濾波單元。輸入的碼流在擾碼器進(jìn)行隨機(jī)化處理，實現(xiàn)能量擴(kuò)散，經(jīng)信道編碼器進(jìn)行信道糾錯編碼。本實施例中信道糾錯編碼采用了低密度校驗碼(Low Density Parity Check, LDPC)，信道編碼器增加冗余信息，檢測和校正傳輸過程中由于干擾和噪聲等產(chǎn)生的誤碼，信道編碼器跟隨一個交織器，把突發(fā)連續(xù)誤碼離散為隨機(jī)誤碼，落在糾錯能力范圍之內(nèi)。之后送入星座映射單元，完成糾錯編碼后的信道進(jìn)行多重正交調(diào)幅調(diào)制的符號映射。同時，系統(tǒng)同步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，也分別經(jīng)過類似的信道編碼器和星座映射處理單元。各星座映射處理單元的輸出送入成幀單元，在此音頻和數(shù)據(jù)流、同步數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)等信息組成信號幀，信號幀送入正交頻分復(fù)用調(diào)制處理(OFDM)單元，不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中起來經(jīng)傅里葉逆變換，并置于相應(yīng)的OFDM時頻網(wǎng)格上，即不同時間不同頻率的子載波上，并且設(shè)置時頻網(wǎng)格上某些OFDM子載波系數(shù)為零，得到數(shù)字信號的頻譜。本例的頻譜是將800kHz的頻帶劃分為7個頻段，其中中間的200kHz和模擬聲音調(diào)頻廣播信號共用，即主模式；其余600kHz的頻帶劃分為帶寬IOOkHz的6個頻段。增強(qiáng)模式的數(shù)字聲音廣播信號除占用中間的200kHz和模擬聲音調(diào)頻廣播信號共用，還可選擇這6 個頻段中的任1個或任幾個，該頻段使用即OFDM子載波系數(shù)攜帶有效數(shù)據(jù)；該頻段閑置即相應(yīng)的OFDM子載波系數(shù)置為0。本例主要選用的頻段組合模式為如下16種i帶寬為200kHz的主模式模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號在200kHz的帶寬內(nèi)重疊，如圖9所示；[0090] 帶寬為300kHz的增強(qiáng)模式ii-1模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶IOOkHz的頻段，如圖10中的10-1所示；ii-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用下邊帶IOOkHz的頻段，如圖10中10-2所示；iii帶寬為400kHz的增強(qiáng)模式iii-Ι模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶200kHz的頻段，如圖11中11-1所示，iii-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用下邊帶200kHz的頻段，如圖11中11-2所示，iii-3模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上下邊帶各IOOkHz的頻段，如圖11中11-3所示；[0097]iv帶寬為500kHz的增強(qiáng)模式iv-Ι模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶300kHz的頻段，如圖12中12-1所示，iv-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用下邊帶300kHz的頻段，如圖12中12-2所示，iv-3模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶200kHz和下邊帶IOOkHz的頻段，如圖12中12_3所示，iv-4模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶IOOkHz的頻段和下邊帶200kHz的頻段，如圖12中12_4所示；ν帶寬為600kHz的增強(qiáng)模式v-1模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還對稱使用上下邊帶各200kHz的頻段，如圖13中13-1所示，v-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶300kHz的頻段和下邊帶IOOkHz的頻段，如圖13中13_2所示，v-3模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶IOOkHz的頻段和下邊帶300kHz的頻段，如圖13中13_3所示；vi帶寬為700kHz的增強(qiáng)模式vi-1模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶300kHz的頻段和下邊帶200kHz的頻段，如圖14中14_1所示vi-2模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還使用上邊帶200kHz的頻段和下邊帶300kHz的頻段，如圖14中14_2所示；vii帶寬為800kHz的增強(qiáng)模式，模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號共用200kHz的頻段，數(shù)字聲音廣播信號還對稱使用上下邊帶各300kHz的頻段，如圖15所示。然后在數(shù)字信號的每個OFDM符號之間插入保護(hù)間隔(Guard Interval，GI)，在各段保護(hù)間隔GI內(nèi)，可以不放入任何信號，即GI為一段空閑的傳輸時段，稱為零填充，或者在GI內(nèi)插入一段已知的特定序列，比如PN序列，或者在GI內(nèi)放入一個循環(huán)前綴(CyclicPrefix, CP)，成為一個OFDM符號的周期擴(kuò)展。在本實施例中，采用了此CP-OFDM方式。至此本廣播設(shè)備發(fā)射端信號完成了信道編碼和星座映射調(diào)制。然后即送入速率調(diào)整濾波單元，通過速率調(diào)整濾波，調(diào)節(jié)傳輸碼率，得到數(shù)字聲音廣播信號。本例數(shù)字聲音廣播信號為基帶調(diào)制信號，經(jīng)過數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊后變成一個模擬信號，送給衰減器，把數(shù)字聲音廣播信號的功率電平衰減到比模擬聲音廣播信號功率低 25dBc。本例模擬聲音調(diào)制模塊的輸出直接接入合成模塊，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和衰減器后也接入合成模塊，合成模塊將二信號混合為一個模擬數(shù)字音頻廣播信號送入上變換模塊，上變換模塊將所得信號從基帶搬移到相應(yīng)的射頻發(fā)射頻道，之后經(jīng)功率放大器進(jìn)行功放，由天饋系統(tǒng)送入發(fā)射天線，發(fā)射特定頻譜模式的射頻信號。對于上述的信號合成過程，除了本例所采用的模擬基帶方式外，也可以在數(shù)字基帶、模擬中頻或射頻完成，或者兩種廣播信號在天線端合成，送給同一副天線的兩個獨立輸入端，或送給兩副獨立的天線發(fā)射，實現(xiàn)在空中的合成。另外，也可以在模擬聲音調(diào)制模塊后接調(diào)節(jié)放大器，代替數(shù)字聲音調(diào)制模塊后所接的衰減器。調(diào)節(jié)放大器將模擬聲音廣播信號放大，使之功率電平至少高于數(shù)字聲音廣播信號功率25dBc，但要防止調(diào)節(jié)放大器可能引入的額外噪聲。與本數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備相配合的接收設(shè)備按照本發(fā)射設(shè)備相反的順序進(jìn)行解調(diào)解碼，即可得到源端的數(shù)據(jù)。天線接收的射頻RF信號經(jīng)調(diào)諧模塊后變成中頻IF信號或零中頻信號，然后經(jīng)過A/D變換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。數(shù)字化后的接收信號分為兩路，一路送給模擬FM解調(diào)器，對模擬調(diào)頻信號進(jìn)行限幅、帶通濾波和降噪處理。因數(shù)字FM廣播信號的功率遠(yuǎn)小于同頻道的模擬FM廣播信號，呈現(xiàn)為噪聲形式，利用已知的訓(xùn)練序列(例如數(shù)字FM的同步序列)估計數(shù)字FM信號的分布和大小，進(jìn)行降噪處理，即將數(shù)字FM廣播信號作為噪聲清除，避免對模擬FM廣播信號的干擾。解調(diào)后模擬音頻信號經(jīng)低頻放大后驅(qū)動揚(yáng)聲器。另一路數(shù)字信號送給數(shù)字FM解調(diào)解碼模塊。首先模擬FM抵消模塊通過對模擬 FM廣播信號進(jìn)行信號檢測和估值，通過迭代逐步消除模擬FM廣播信號，從而降低同頻道中模擬FM廣播信號對數(shù)字FM廣播信號的干擾。同步恢復(fù)模塊計算同步誤差，對誤差濾波后進(jìn)行同步跟蹤，獲得系統(tǒng)同步。對接收到的OFDM符號進(jìn)行傅里葉變換，對基于信道頻率響應(yīng)的傅里葉變換系數(shù)進(jìn)行信道估計和均衡，獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行前向糾錯(FECJorward Error Correction)信道解碼。信道解碼包括一個解交織器，用于提高對脈沖干擾的抵抗力。FEC 解碼可采用LDPC (Low Density Parity Check)解碼器，此為軟判決迭代解碼器，當(dāng)?shù)^程達(dá)到了規(guī)定的最大迭代次數(shù)(完迭代)時，或當(dāng)在錯誤檢測和錯誤糾正處理中沒有了誤碼(部分迭代)時，迭代過程就會結(jié)束。因為發(fā)射設(shè)備在信道糾錯編碼之前已經(jīng)使用偽隨機(jī)序列(PN，Pseudo-Random)進(jìn)行了隨機(jī)化，因此，在接收設(shè)備中需要對糾錯數(shù)據(jù)進(jìn)行去隨機(jī)化處理。去隨機(jī)化后的碼流送給信源解碼，恢復(fù)發(fā)送的音頻節(jié)目和其它數(shù)據(jù)。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，包括模擬聲音調(diào)制模塊、數(shù)字聲音調(diào)制模塊、功率放大器和天饋系統(tǒng)，其特征在于按所需頻段產(chǎn)生模擬聲音廣播信號的模擬聲音調(diào)制模塊，其輸入連接到外部音頻源； 按模擬聲音廣播信號相同的頻段、或者按模擬聲音廣播信號相同的頻段及其鄰近的頻段產(chǎn)生數(shù)字聲音廣播信號的數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸入端連接到外部音頻源或數(shù)據(jù)源；模擬聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)調(diào)節(jié)放大器連接到合成模塊，或者數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)衰減器連接到合成模塊，數(shù)字聲音廣播信號的功率比模擬聲音廣播信號功率至少低25dBc ；合成模塊的輸出連接到功率放大器；功率放大器的輸出送入天饋系統(tǒng)由天線發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，其特征在于所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器后一起接入合成模塊，合成模塊的輸出接入功率放大器，再接天饋系統(tǒng)；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出一起接入合成模塊，合成模塊的輸出再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器后接入功率放大器，再接天饋系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，其特征在于所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先接一個功率放大器后接入合成模塊，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出先接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)一個功率放大器后也接入合成模塊，合成模塊的輸出再接天饋系統(tǒng)；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先接一個功率放大器后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器接入合成模塊，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出先接一個放大器再接入合成模塊，合成模塊的輸出經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器后接天饋系統(tǒng)；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先經(jīng)一個功率放大器，再接入一副天線的一個獨立輸入端，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出先接數(shù)模轉(zhuǎn)換器、再經(jīng)一個功率放大器，之后接入同一副天線的另一個獨立輸入端；或者所述模擬聲音調(diào)制模塊的輸出先經(jīng)一個功率放大器，再接入一副獨立天線，數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出先接數(shù)模轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)一個功率放大器后接入另一副獨立天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，其特征在于所述模擬聲音調(diào)制模塊為模擬調(diào)頻聲音廣播調(diào)制模塊，所述數(shù)字聲音調(diào)制模塊為數(shù)字調(diào)頻聲音廣播調(diào)制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，其特征在于所述的模擬聲音調(diào)制模塊和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸出為基帶信號或中頻信號，天饋系統(tǒng)前接有上變換模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，其特征在于所述模擬聲音調(diào)制模塊含有直接數(shù)字頻率合成器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備，其特征在于所述數(shù)字聲音調(diào)制模塊包括預(yù)編碼單元、多路復(fù)用單元和數(shù)字調(diào)制器；多路模擬或數(shù)字音頻信號和數(shù)據(jù)流接入預(yù)編碼單元，預(yù)編碼單元包括A/D變換器、預(yù)加重器、壓縮編碼器，預(yù)編碼單元的輸出端接入多路復(fù)用單元，多路復(fù)用單元再接數(shù)字調(diào)制器，數(shù)字調(diào)制器包括擾碼器、信道編碼器、星座映射單元、成幀單元、正交頻分復(fù)用調(diào)制處理單元、速率調(diào)整濾波單元；輸入的碼流接入擾碼器，經(jīng)信道編碼器后送入星座映射單元，同時，系統(tǒng)同步數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，也分別經(jīng)信道編碼器送入星座映射處理單元；各星座映射處理單元的輸出經(jīng)成幀單元、正交頻分復(fù)用調(diào)制處理單元，接速率調(diào)整濾波單元，速率調(diào)整濾波單元的輸出端為數(shù)字聲音廣播調(diào)制模塊的輸出。
專利摘要本實用新型為數(shù)模音頻廣播的發(fā)射設(shè)備。本設(shè)備的模擬聲音調(diào)制模塊和數(shù)字聲音調(diào)制模塊的輸入端連接到外部音頻源或數(shù)據(jù)源，輸出端連接到合成模塊，把模擬和數(shù)字聲音廣播信號合成為混合信號，經(jīng)放大器到天饋系統(tǒng)發(fā)射。模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號合成的模擬數(shù)字混合信號共用一個模擬聲音廣播頻道，或者模擬聲音廣播信號和數(shù)字聲音廣播信號合成為一路模擬數(shù)字混合信號共用一個模擬聲音廣播頻道、數(shù)字聲音廣播信號還使用二者共用頻道鄰近的頻段。數(shù)字聲音廣播信號的功率至少低于模擬聲音廣播信號功率25dBc。共用頻道帶寬為180～220kHz。其鄰近頻段是共用頻道鄰近的上下邊帶。本實用新型節(jié)省頻譜資源，使用頻段的方式靈活多樣。
文檔編號H04B1/04GK202085153SQ20112006425
公開日2011年12月21日 申請日期2011年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月12日
發(fā)明者周毅, 張光華, 張豫偉, 李革, 門愛東, 陸軍, 陳曦, 黃建忠 申請人:桂林市思奇通信設(shè)備有限公司