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1、(10)申请公布号 CN 102394739 A (43)申请公布日 2012.03.28 C N 1 0 2 3 9 4 7 3 9 A *CN102394739A* (21)申请号 201110224259.0 (22)申请日 2011.08.06 H04L 5/02(2006.01) H04H 60/07(2008.01) H04L 27/26(2006.01) H04H 20/30(2008.01) (71)申请人桂林市思奇通信设备有限公司 地址 541004 广西壮族自治区桂林市七星区 朝阳信息产业园D-08号 (72)发明人张豫伟 黄建忠 门爱东 (74)专利代理机构桂林市持衡专利。
2、商标事务所 有限公司 45107 代理人欧阳波 (54) 发明名称 带内同频数模音频广播信号的产生方法和发 送设备 (57) 摘要 本发明为带内同频数模音频广播信号的产生 方法和发送设备，本方法为产生时间离散的模拟 声音广播信号；产生数字信号，并在相邻的信号 帧内复制它；把相邻信号帧内的模拟声音广播信 号x 2m 、x 2m+1 和对应的数字广播信号d m 相加减，分别 得x 2m -d m 和x 2m+1 +d m ；把得到的数模混合信号在同 一个广播频道内发射。本设备包括包括模拟声音 调制模块、数字信号调制模块、混合模块、数模转 换器、上变换模块、功率放大器和天馈系统，混合 模块含有加法器。
3、和减法器以得数模混合信号。本 发明得到频谱完全重叠的模数混合信号，节省了 频带，且在利于接收端实现数模信号的彻底分离。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页 CN 102394748 A 1/2页 2 1.带内同频的数模音频广播信号的产生方法，其特征在于包括以下步骤： I、取得模拟声音广播信号； II、将步骤I得到的模拟声音广播信号数字化，得到相应的数字化后的模拟声音广播 信号； III、在相邻的信号帧内复制数字信号； 本方法在同一个广播频道内，在传输上述步骤II得到的数字广播信号的同时，还传输 一。
4、路数字信号；该数字信号是另外一路数字化的音频广播信号和/或常规的数据信号；该 数字信号经过信道编码和调制，在相邻的信号帧内复制时域数字信号，即在第2m+1信号帧 内，复制一次第2m个信号帧的时域数字信号d m ，得到一个相邻帧完全重复的时域数字信号， 即每两个相邻信号帧构成一组数据重复的时域数字信号； IV、模拟信号和数字信号时域混合，得到数模混合信号； 把相邻信号帧的步骤II得到的数字化后的模拟声音广播信号和对应的步骤III得到 的时域数字信号混合，在第2m帧中，数字化后的模拟声音广播信号x 2m 减去或加上相应的时 域数字信号d m ，得x 2m -d m 或x 2m +d m ；在第2m。
5、+1帧中，数字化后的模拟声音广播信号x 2m+1 加上 或减去相应的时域数字信号d m ，得x 2m+1 +d m 或x 2m+1 -d m ，得到在同一个广播频道内传输的数模 混合信号S(x 0 -d 0 ，x 1 +d 0 ，.x 2m -d m ，x 2m+1 +d m .)，或者S(x 0 +d 0 ，x 1 -d 0 ，.x 2m +d m ， x 2m+1 -d m .)； V、步骤IV得到的数模混合信号经数模转换、上变换和放大后，由天线发射。 2.根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的产生方法，其特征在于： 步骤I所述的模拟声音广播信号是模拟调频广播信号声音； 步骤III。
6、所述的广播频道为调频广播频道。 3.根据权利要求1所述的带内同频的数模音频广播信号的产生方法，其特征在于， 步骤II所述的模拟声音广播信号的数字化是时间离散的。 4.根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的产生方法，其特征在于， 步骤III所述的数字信号的调制为正交频分复用多载波调制，或者单载波调制，或者 扩频调制。 5.根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的产生方法，其特征在于： 步骤III所述的数字信号的调制为正交频分复用调制。 6.根据权利要求5所述的带内同频数模音频广播信号的产生方法，其特征在于： 所述的正交频分复用调制的傅里叶变换长度为256、512、1024和2028。
7、中的任一种。 7.根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的产生方法，其特征在于： 步骤III所述的数字信号还经过信道纠错编码，纠错编码采用了串行级联纠错码，内 码采用卷积码，外码采用低密度校验码；或者采用级联码RS码+卷积码，或者采用级联码 BCH+低密度校验码。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的带内同频数模音频广播信号产生方法的带内同 频数模音频广播信号发送设备，其特征在于： 包括模拟声音调制模块、数字信号调制模块、混合模块、数模转换器、上变换模块、功率 放大器和天馈系统， 按所需频段产生模拟声音广播信号的模拟声音调制模块，其输入连接到外部音频源； 权 利 要 求 书CN 1023。
8、94739 A CN 102394748 A 2/2页 3 按模拟声音广播信号相同的频段产生数字广播信号的数字信号调制模块的输入端连接到 外部音频源和/或数据源；混合模块的输入连接到模拟声音调制模块的输出和数字信号调 制模块的输出，混合模块的输出连接到数模转换器；数模转换器的输出连接到上变换模块； 上变换模块的输出连接到功率放大器；功率放大器的输出送入天馈系统由天线发射； 所述数字信号调制模块包括预编码单元、多路复用单元和数字调制器；多路模拟或数 字音频信号和数据流接入预编码单元，预编码单元包括A/D变换器、预加重器、压缩编码 器，预编码单元的输出端接入多路复用单元，多路复用单元再接数字调制器。
9、，数字调制器包 括扰码器、信道编码器、星座映射单元、成帧单元、正交频分复用调制处理单元、时域复制单 元；输入的码流接入扰码器，经信道编码器后送入星座映射单元，同时，系统同步数据和控 制数据，也分别经信道编码器送入星座映射单元；各星座映射单元的输出和导频信号经成 帧单元、正交频分复用调制处理单元，接时域复制单元，时域复制单元在两个一组的相邻信 号帧内复制时域数字信号d m ，时域复制单元的输出端为数字信号调制模块的输出，接入混 合模块； 所述混合模块包括一个减法器和加法器，分别把相邻信号帧上重复的数字 信号d m 与相应的数字化的模拟声音广播信号x 2m 、x 2m-1 相加减，输出的混合信号S。
10、 (x 0 -d 0 ,x 1 +d 0 ，.x 2m -d m ，x 2m+1 +d m .)，或者S(x 0 +d 0 ，x 1 -d 0 ，.x 2m +d m ， x 2m+1 -d m .)，共用一个调频广播频道。 9.根据权利要求8所述的带内同频数模音频广播信号的发送设备，其特征在于： 所述模拟声音调制模块含有直接数字频率合成器。 10.根据权利要求8所述的带内同频数模音频广播信号的发送设备，其特征在于： 所述的正交频分复用调制处理单元的傅里叶变换长度为256、512、1024和2028中的任 一种。 权 利 要 求 书CN 102394739 A CN 102394748 A 1。
11、/8页 4 带内同频数模音频广播信号的产生方法和发送设备 ( 一 ) 技术领域 0001 本发明属于数字音频广播技术领域，具体地说，涉及时域混迭的带内同频(Time Domain Overlapping-In Band On Channel，TDO-IBOC)数模音频广播信号的产生方法和发 送设备。 ( 二 ) 背景技术 0002 调幅(Amplitude Modulation，AM)广播始于1920年，调频(Frequency Modulation，FM)广播始于1940年。在我国，从20世纪50年代到60年代，中短波广播迅 速发展，进入70年代，FM调频广播迅速崛起，广播的音质显著提高，F。
12、M广播得到了广泛的 应用。虽然随着电视、互联网、移动通信网的迅猛发展，传统的音频广播一度变成了次重要 的传媒方式，发展速度远远落后于其它的主要传播方式，但是音频广播有其特定的应用环 境及需求，依然是很重要的传媒形式，并且随着新技术的出现，音频广播的发展依然前景广 阔。 0003 伴随着全球数字化的浪潮，音频广播也不例外地开始了数字化广播，人们提出了 许多数字化技术方案，主要有欧洲的数字音频广播(DAB，Digital Audio Broadcasting)、 数字调幅系统(DRM，Digital Radio Mondiale)以及美国的高保真广播(High Definition Radio，H。
13、D Radio)系统。 0004 DAB数字音频广播系统采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM，)调制方式，具有高数据率(主业务净数据率大约1.51.7Mb/s)，可 以提供CD级的高质量音频，具有较强的抗多径干扰能力、发射功率小、频谱利用率高和业 务构成灵活等特点，主要用于城市广播覆盖，但是，DAB没有考虑和现有调频的兼容性，对现 有的FM调频是取而代之，现有的调频电台只能等DAB在其他波段(III波段、L波段)发展 到一定程度后，才能将原有的调频广播全部关闭，再把相应的调频频段用于数字音频广播。 因此，DAB系统和现。
14、有调频系统难以实现平滑过渡。我国制定的数字音频广播DAB标准参考 欧洲DAB标准，并已在北京等地开始了DAB广播，但所用频段不是原有的调频FM和调幅AM 频段，专门为其划分了广播频段，并且DAB收音机价格昂贵，难以得到用户的广泛认可。因 此，其推广受到限制，迄今未做到市场化和产业化。 0005 DRM数字调幅系统最初针对30MHz以下的中短波调幅广播数字化而开发，经过多 年研究和实现，DRM组织于2001年4月4日向ITU提交了30MHz以下数字调幅广播建议书 (ITU-R BS.1514)，并获得通过。2004年11月DRM组织提出了一项将DRM扩展到30MHz 120MHz频率范围的建议，。
15、即DRM+，其目标是开发和标准化DRM扩展系统，即VHF波段(传 统调频广播频段)的数字化技术，使其频率覆盖波段I、II和III，成为从LW波段到VHF波 段的开放式国际标准。DRM+与FM调频同播的频谱图如图1所示，DRM+定义的频带间隔 f150kHz，功率差P20dB。 0006 带内同频(In-Band On-Channel，IBOC)的HD Radio高保真广播系统是由美国 iBiquity Digital公司针对FM调频广播和AM调幅中波广播数字化改造而开发的数字化广 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 2/8页 5 播系统，2000年11月15日。
16、获得了国际电信联盟(ITU)的许可，2002年10月，美国FCC(联 邦通讯委员会)将其确定为美国唯一的数字广播标准。美国传统的调频广播分布在88 108MHz内，每个频道带宽为200kHz，约可布点百余个电台频道。IBOC-FM在原有调频模拟频 带的基础上，增加数字边带用于传递音频或其它信息，每个电台可以占用400kHz的带宽， IBOC-FM兼容现有的FM调频系统，不需重新分配频谱。和其他数字声音广播方式相比较， HD Radio高保真广播系统的优势在于可以实现模拟到数字的平稳过渡。但是HD Radio系 统使用固定在模拟信号上下两边带的数字信号进行传输，造成数字和模拟广播的相互干扰 和信。
17、号覆盖问题。 0007 HD Radio高保真广播系统在常规FM调频信号上下两边带创建了一组数字边带， 其有三种频谱分配模式：混合模式、扩展混合模式、全数字模式，这些模式的一个显著共同 点是模拟调频信号和数字调频信号的频谱在同一个模拟调频频道内没有重叠，各自独享某 段频道。 0008 在混合模式下，在原来模拟调频信号上下边带分别增加约70kHz的数字边带用于 传输数字信号，模拟调频信号频谱位置和形状保持不变，频谱分配方式如图2所示，模拟调 频信号两侧上下边带为数字调频信号占用。混合模式(Hybrid Mode)提供97kbps的数据 率，其中包括96kbps的音频数据和1kbps的辅助数据，或。
18、者64kbps的音频数据和33kbps 的辅助数据。相较混合模式而言，扩展混合模式(Extended Hybrid Mode)的数字边带扩 展侵占了原模拟调频信号的部分频道，上下边带各多出28kHz，即减少了模拟调频信号的带 宽，但两者频谱仍没有共用，频谱分配方式如图3所示，模拟调频信号两侧箭头所指为扩展 的数字上下边带。扩展混合模式提供147kbps的数据率，其中包括96kbps的音频数据和 51kbps的辅助数据，或者64kbps的音频数据和83kbps的辅助数据。该模式也支持模拟立 体声和广播数据系统(RDS)，在扩展混合模式中，减少了模拟调频信号的频谱宽度，让位给 扩展的数字频谱，上、。
19、下边带扩展部分各30kHz。在全数字模式下，如图4所示，原有的模拟 信号停用，完全被数字信号代替，主数字信号两侧为数字上下边带，还有箭头所指的扩展的 数字上下边带。全数字模式的频谱分配方式中没有了模拟信号，可提供277kbps数据率，其 中包括96kbps的音频数据和181kbps的辅助数据，或者64kbps的音频数据和213kbps的 辅助数据。可以看出，处于两侧的主信道传输的功率要比处于中间的信道大很多。 0009 由图2、3和4的HD Radio高保真广播系统的调频广播频谱图可以看到，其要求频 率间隔为400kHz，由于现有的调频广播频率间隔为200kHz，因此，由模拟调频广播过渡到 H。
20、D Radio高保真广播系统的数字广播，将多占用一倍的带宽。这在调频广播电台密集的地 区，可能无法将所有电台数字化。对此，HD Radio高保真广播系统采用了折中方案，在调频 电台频率规划时，保证调频电台的相邻两边不同时出现200kHz的电台。即便如此，系统仍 然需要考虑第一邻频道干扰问题。 0010 HD Radio系统在主频道内模拟调频信号与上下边带的数字调频信号的频谱是完 全不重叠的，但与第一邻频道存在相互干扰，如图5所示。因此难以适用于现有的调频频 段，例如中国的调频频道。 0011 在我国，调频音频广播频率范围规定为在87108MHz，其频谱分配如图6所示。 国内的调频音频广播方式由。
21、GBT 4311规范，调频频率间隔为200kHz。除了单声道及立体声 广播外，还规范了多路声广播和调频数据广播两类。我国现有的调频广播以模拟信号为主， 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 3/8页 6 虽然也定义了调频广播利用基带空闲频谱调制附加信息的方式，但是附加的数字边带带宽 很窄，主要用于传输辅助的数据信息，而不能传输数字化了的模拟音频信息。且目前国内实 际FM频点间隔有100kHz、200kHz、300kHz、500kHz和600kHz等，频点使用情况复杂，尚有空 白频率资源未得到充分利用。现有的数字音频广播技术在我国不适用。但通过FM数字化 实现调频。
22、广播频率的充分利用是对调频广播的极大补充。因此，需要一种新的时域混迭带 内同频(Time Domain Overlapping-In Band On Channel，TDO-IBOC)模数声音广播信号的 产生方法和相应的发送设备，以促进我国的音频广播的蓬勃发展。 ( 三 ) 发明内容 0012 本发明的目的是提出一种时域混迭的带内同频的数模音频广播信号的产生方法 和发送设备，把模拟声音广播信号和数字声音广播信号在时域内按一定方式混合为一路信 号，而在频域内真正共用一个调频广播频道。不需要重新划分频谱，使频谱得到充分利用， 节省了频谱资源，并且在接收端能够彻底分离模拟声音广播信号和数字广播信号。。
23、 0013 本发明提出的带内同频的数模音频广播信号的产生方法，包括以下步骤： 0014 I、取得模拟声音广播信号； 0015 II、将步骤I得到的模拟声音广播信号数字化，得到相应的数字化后的模拟声音 广播信号； 0016 III、在相邻的信号帧内复制数字信号； 0017 本方法在同一个广播频道内，在传输上述步骤II得到的数字广播信号的同时，还 传输一路数字信号。该数字信号是另外一路数字化的音频广播信号和/或常规的数据信 号。该数字信号经过信道编码和调制，以便更好地抵抗噪声和干扰。该数字信号的调制可 以是传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multip。
24、lexing，OFDM)多载波 调制，或者单载波调制，或者扩频调制。在相邻的信号帧内复制时域数字信号，即在第2m+1 信号帧内，复制一次第2m个信号帧的时域数字信号d m ，得到一个相邻帧完全重复的时域数 字信号，即每两个相邻信号帧构成一组数据重复的时域数字信号。 0018 IV、模拟信号和数字信号时域混合，得到数模混合信号； 0019 把相邻信号帧的步骤II得到的数字化后的模拟声音广播信号和对应的步骤III 得到的时域数字信号混合，在第2m帧中，数字化后的模拟声音广播信号x 2m 减去相应的时 域数字信号d m ，得x 2m -d m ；在第2m+1帧中，数字化后的模拟声音广播信号x 2m+。
25、1 加上相应的 时域数字信号d m ，得x 2m+1 +d m ，得到在同一个广播频道内传输的数模混合信号S(x 0 -d 0 ， x 1 +d 0 ，.x 2m -d m ，x 2m+1 +d m .)，或者S(x 0 +d 0 ，x 1 -d 0 ，.x 2m +d m ，x 2m+1 -d m .)； 0020 V、步骤IV得到的数模混合信号经数模转换、上变换和放大后，由天线发射。 0021 步骤I所述的模拟声音广播信号是模拟调频声音广播信号。 0022 步骤III所述的广播频道为调频广播频道。 0023 步骤II所述的模拟声音广播信号的数字化是时间离散化。 0024 步骤III所述的数。
26、字信号的信道编码和调制为正交频分复用调制，即OFDM调制。 所述的OFDM的傅里叶变换长度为256、512、1024和2028中的任一种。 0025 步骤III所述的数字信号还经过信道纠错编码，纠错编码采用了串行级联纠错 码，内码采用卷积码，其母码是码率为1/2的卷积码，生成多项式是(171 otc ，131 otc )，通过凿 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 4/8页 7 空(puncturing)处理增信删余，得到其它码率的卷积码，例如2/3、3/4、5/6和7/8；外码采 用低密度校验码(Low Density Parity Check，LDPC)，。
27、也可采用其它的级联码形式，例如RS 码+卷积，或者BCH+LDPC码等。 0026 根据上述的带内同频的数模音频广播信号的产生方法，本发明设计的带内同频的 数模音频广播信号的发送设备，包括模拟声音调制模块、数字信号调制模块、混合模块、数 模转换器、上变换模块、功率放大器和天馈系统， 0027 按所需频段产生模拟声音广播信号的模拟声音调制模块，其输入连接到外部音频 源；按模拟声音广播信号相同的频段产生数字信号的数字信号调制模块的输入端连接到外 部音频源和/或数据源；混合模块的输入连接到模拟声音调制模块的输出和数字调制模块 的输出，混合模块的输出连接到数模转换器；数模转换器的输出连接到上变换模块；。
28、上变 换模块的输出连接到功率放大器；功率放大器的输出送入天馈系统由天线发射。 0028 所述数字信号调制模块包括预编码单元、多路复用单元和数字调制器；多路模拟 或数字音频信号和数据流接入预编码单元，预编码单元包括A/D变换器、预加重器、压缩编 码器，预编码单元的输出端接入多路复用单元，多路复用单元再接数字调制器，数字调制器 包括扰码器、信道编码器、星座映射单元、成帧单元、正交频分复用调制处理单元、时域复制 单元；输入的码流接入扰码器，经信道编码器后送入星座映射单元，同时，系统同步数据和 控制数据，也分别经信道编码器送入星座映射单元；各星座映射单元的输出和导频信号经 成帧单元、正交频分复用调制处。
29、理单元，接时域复制单元，时域复制单元在两个一组的相邻 信号帧内复制时域数字信号d m ，时域复制单元的输出端为数字信号调制模块的输出，接入 混合模块。 0029 所述混合模块包括一个减法器和加法器，分别把相邻信号帧上重复的数字信号 d m 与相应的数字化的模拟声音广播信号x 2m 、x 2m-1 相加减，输出的共用一个广播频道的混合 信号S(x 0 -d 0 ，x 1 +d 0 ，.x 2m -d m ，x 2m+1 +d m .)，或者S(x 0 +d 0 ，x 1 -d 0 ，.x 2m +d m ， x 2m+1 -d m .)。 0030 所述模拟声音调制模块为模拟调频声音广播调制模块。
30、，所述数字信号调制模块为 数字声音和/或数据广播调制模块。 0031 所述模拟声音调制模块含有直接数字频率合成器。 0032 所述数字信号调制模块包括预编码单元、多路复用单元和数字调制器；多路模拟 和/或数字音频信号和数据流接入预编码单元，预编码单元包括A/D变换器、预加重器、压 缩编码器，预编码单元的输出端接入多路复用单元，多路复用单元再接数字调制器，数字调 制器包括扰码器、信道编码器、星座映射单元、成帧单元、正交频分复用调制处理单元、时域 复制单元；输入的码流接入扰码器，经信道编码器后送入星座映射单元，同时，系统同步数 据和控制数据，也分别经信道编码器送入星座映射单元；各星座映射单元的输出。
31、和导频信 号经成帧单元、正交频分复用调制处理单元，接时域复制单元，时域复制单元的输出端为数 字信号调制模块的输出。 0033 所述的正交频分复用调制处理单元的傅里叶变换长度为256、512、1024和2028中 的任一种。 0034 所述的信道编码器是LDPC码纠错编码单元。 0035 所述模拟声音调制模块和数字信号调制模块输出信号共用频道为调频广播频道。 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 5/8页 8 0036 本发明带内同频的数模音频广播信号的产生方法和发送设备的优点为：1、在一个 广播频道内，提出了产生模拟声音广播信号和数字信号频谱完全重叠的模数混合信。
32、号的方 法和相应的设备，在发送端，和现有的模拟广播频道保持兼容，不需要重新划分频谱，使频 谱得到充分利用，节省了频谱资源；2、本方法和设备发送的模数混合信号便于接收端分离， 能够消除模拟声音广播信号和数字信号的相互干扰，实现模拟声音广播信号和数字信号的 良好还原。 ( 四 ) 附图说明 0037 图1是欧洲DRM+频谱分配模式。 0038 图2是IBOC-FM的混合模式频谱。 0039 图3是IBOC-FM的增强混合模式频谱。 0040 图4是IBOC-FM的全数字模式频谱。 0041 图5是IBOC-FM的主信道和第一邻频信道相互干扰示意图。 0042 图6是中国调频频谱分配示意图。 004。
33、3 图7是本带内同频的数模音频广播信号的产生方法实施例所采用模数调频频道 频谱示意图。 0044 图8是本带内同频的数模音频广播信号的产生方法实施例的时域相邻信号帧复 制数字信号示意图。 0045 图9是本带内同频的数模音频广播信号的发送设备实施例结构框图。 ( 五 ) 具体实施方式 0046 下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。 0047 混迭带内同频的音频广播信号的产生方法实施例 0048 本数模时域混迭带内同频音频广播信号的产生方法实施例是在时域内模拟声音 广播调频信号和数字信号按一定方式混迭的，在频域内两者共用一个调频广播频道。具体 产生步骤如下： 0049 I、取得模拟调。
34、频信号 0050 音频源取得的模拟调频声音信号表示为m(t)，f c 是调频载波。调频调制信号x FM 表示为 0051 x FM cos(t) 0052 其中(t)是下式给出的相位函数 0053 0054 式中f d 表示最大频率偏移，本例令 0055 0056 II、将步骤I得到的模拟调频声音信号时间离散化，得到相应的数字化后的模拟 调频调制信号。 0057 令模拟调频调制信号的离散时间信号表示为 0058 X FM (x 0 ，x 1 ，x m ，) 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 6/8页 9 0059 其中x m (x 0，m ，x 1，m ，.。
35、，x N-1，m )是第m个信号帧中长度为N的矢量。这里N是数 字信号中正交频分复用(OFDM)调制的快速傅里叶变换(FFT)长度，即将数字化后的模拟调 频调制信号序列以快速傅里叶变换的长度为单位分段，此即信号帧或OFDM帧的长度。在本 实施例中，N值为256、512、1024和2028中的任一种。 0060 III、相邻信号帧内复制数字信号d m 0061 在本方法实施例中，在同一个调频频道内，在传输上述步骤II得到的数字化后的 模拟调频调制信号的同时，还传输一路数字信号d(t)，d(t)是另外一路数字化后的音频广 播信号和数据信号。数字信号d(t)经过信道编码和调制，以便更好地抵抗噪声和干。
36、扰。在 本实施例中，采用了正交频分复用OFDM调制。 0062 令D m (D 0，m ，D 1，m ，.，D N-1，m )表示第m个信号帧中纠错和星座映射后的频域数字 信号，经过N点傅里叶反变换(IFFT)处理完成OFDM多载波调制，得到D m 的时域数字信号， 表示为d m (d 0，m ，d 1，m ，.，d N-1，m )，这里d 0，m ，d 1，m ，.，d N-1，m 是单个的标量，如同x m 一样， d m 表示第m个信号帧中长度为N的矢量。 0063 然后，在相邻的信号帧内复制时域数字信号，在时域的第2m+1信号帧内，把第2m 信号帧的时域数字信号d m 复制一次，在时域的。
37、第2m+3信号帧内，把第2m+2信号帧的时域 数字信号d m+1 复制一次，如图8所示，得到一个相邻信号帧完全重复的时域数字信号，即每 两个相邻信号帧构成一组数据重复的时域数字信号。 0064 IV、模拟和数字信号时域混合，得到数模混合信号。 0065 把两个相邻信号帧的步骤II得到的数字化后的模拟调频调制信号和对应的步骤 III得到的数字信号在时域内混合，即在第2m帧中，数字化后的模拟调频调制信号x 2m 减去 相应的数字信号d m ，得x 2m -d m ；在第2m+1帧中，数字化后的模拟调频调制信号x 2m+1 加上相应 的d m ，得x 2m+1 +d m ，从而得到同一个调频频道内传。
38、输的数字化模拟调频调制信号和时域数字 信号的混合，此数模混合信号表示为 0066 S(s 0 ，s 1 ，s 2 ，s 3 ，s m ) 0067 (x 0 -d 0 ，x 1 +d 0 ，x 2 -d 1 ，x 3 +d 1 ，.x 2m -d m ，x 2m+1 +d m .)从式可以看出，在相 邻的信号帧(矢量)上重复时域数字信号d m ，并与相应的数字化的模拟调频调制信号x 2m 、 x 2m-1 相加减，即x 2m -d m 和x 2m+1 +d m ，对应矢量中的对应元素相减或相加。 0068 两个信号时域混合的另一种处理方法是，也可以将上述相邻信号帧中数字化的模 拟调频调制信号和。
39、对应的数字信号的加减操作的顺序调换，即第2m帧两信号进行相加运 算，得x 2m +d m ；而第2m+1帧两信号进行相减运算，得x 2m+1 -d m ，则此种情况下数模混合信号表 示为 0069 S(s 0 ，s 1 ，s 2 ，s 3 ，s m ) 0070 (x 0 +d 0 ，x 1 -d 0 ，x 2 +d 1 ，x 3 -d 1 ，.x 2m +d m ，x 2m+1 -d m .) 0071 换句话讲，数字化的模拟调频信号和数字信号的时域混合方式只要保证得到的数 模混合信号中相邻两帧内的数字信号符号相反即可，原因见下面的分离描述。 0072 V、数模混合信号S经过数模转换(DA)。
40、和上变换、功率放大后，由天线发射出去。 0073 上述模拟调频调制信号和数字信号完全在同一个频道内传输，频谱如图7所示， 模拟调频调制信号和数字信号的频谱完全重叠，即相同的一个调频频道同时用于传输模拟 调频信号和数字信号。 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 7/8页 10 0074 上述是带内同频IBOC数模音频广播信号的产生方法，IBOC数字音频广播系统中， 核心的问题就是接收端如何把模拟和数字广播信号尽可能干净地分开，降低它们的相互干 扰。 0075 对于本例的时域混迭的带内同频TDO-IBOC数模音频广播混合信号，从上述式， 可以看到相邻的两个信号帧为。
41、 0076 s 2m x 2m -d m 和s 2m+1 x 2m+1 +d m 0077 因此，把相邻的两个信号帧相加，得到 0078 s 2m +s 2m+1 x 2m +x 2m+1 0079 从中消除掉了数字信号d m ，进一步从s 2m +s 2m+1 x 2m +x 2m+1 中把两个相邻帧的模拟调 频信号x 2m 和x 2m+1 分离开，得到模拟调频信号x 2m 和x 2m+1 ，经处理后恢复发端发送的模拟调频 信号；已知x 2m 和x 2m+1 后，就可以从接收到数模混合信号s 2m 或s 2m+1 中恢复数字信号d m 。从 而实现数模信号的彻底分离。 0080 混迭带内同频。
42、的音频广播信号的发送设备实施例 0081 本带内同频数模音频广播的发送设备实施例如图9所示，包括模拟调频调制模 块、数字信号调制模块、混合模块、数模(D/A)转换器、上变换模块、功率放大器、天馈系统 和天线。 0082 模拟调频调制模块产生数字化的模拟调频调制信号X FM (x 0 ，x 1 ，x m )，其输 出按长度N分段，其输入连接到外部音频源，输出连接到混合模块；数字声音调制模块产生 与数字信号d m ，其输入连接到外部音频源和数据源，输出连接到混合模块；混合模块包括一 个减法器和加法器，分别把相邻信号帧上重复的数字信号d m 与相应的数字化的模拟调频信 号x 2m 、x 2m-1 相。
43、加减，从而数字化的模拟调频调制信号x m 和数字信号d m 混合的数模混合信号 S(x 0 -d 0 ，x 1 +d 0 ，.x 2m -d m ，x 2m+1 +d m .)，其输出的数模混合信号中数字化的模拟调频 调制信号和数字信号共用一个调频广播频道，它们的频谱完全重叠。混合模块的输出连接 数模转换器，把数字信号变成模拟信号s(t)，然后连接到上变换模块；上变换模块把混合 信号从基带搬移到射频，上变换模块的输出连接到高频功率放大器；功率放大器把混合信 号放大后，输出到天馈系统，经天线发射出去。 0083 所述模拟调频调制模块为模拟调频声音调制模块，按照模拟调频广播技术规范把 输入的声音信。
44、号调制为调频信号，模拟调频调制的技术实现方案很多，在本实施例中模拟 调频声音调制模块含有直接数字合成器(Direct Digital Synthesis，DDS)，实现模拟声音 信号调频调制，将调制信号转换为数字信号，用该数字信号控制DDS的频率控制字，形成输 出频率受模拟信号控制的时间离散的正弦波，从而得到时间离散(数字化)的调频调制信 号X FM (x 0 ，x 1 ，)。 0084 所述数字信号调制模块包括预编码单元、多路复用单元和数字调制器。多路模拟 或数字音频信号和数据流接入预编码单元，预编码单元包括A/D变换器、预加重器、压缩编 码器等，将各种输入音频和数据流处理成数字传输格式后送。
45、入多路复用单元，多路复用单 元将接收的所有数据流和音频结合为一个码流，然后送给数字调制器。 0085 数字调制器包括扰码器、信道编码器、星座映射单元、成帧单元、正交频分复用调 制处理单元(OFDM单元)、时域复制单元。输入的码流接入扰码器进行随机化处理，实现能 量扩散，经信道编码器进行信道纠错编码后送入星座映射单元。同时，系统同步数据和控制 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 8/8页 11 数据，也分别经类似的信道编码器送入星座映射单元；各星座映射单元的输出和导频信号 经成帧单元、正交频分复用调制处理单元，至此数字信号完成了信道编码和调制，得到了时 域数字信。
46、号d m 。然后接入时域复制单元，在两个一组的相邻信号帧内复制时域数字信号d m ， 然后送给混合模块。 0086 本例所述的正交频分复用调制处理单元的傅里叶变换长度为256、512、1024和 2028中的任一种。 0087 本实施例中信道编码器的信道纠错编码采用了串行级联纠错码，内码采用卷积 码，其母码是码率为1/2的卷积码，生成多项式是(171 otc ，131 otc )，通过凿空(puncturing) 处理增信删余，得到其它码率的卷积码，例如2/3、3/4、5/6和7/8；外码采用低密度校验码 (Low Density Parity Check，LDPC)；信道编码器跟随一个交织器。
47、，把突发连续误码离散为 随机误码，落在纠错能力范围之内。 0088 在星座映射单元，完成纠错编码后的数据进行四相移相键控调制(QPSK)或/和多 重正交调幅调制(mQAM)的符号映射。 0089 为了在接收端便于实现载波恢复、各种同步、定时恢复、相位噪声跟踪、传输模式 识别、星座图类型识别、信道估计和均衡等，在OFDM单元调制的子载波中适当地插入导频 (pilot)信号，导频信号的功率比数字信号的功率要高，以便收端易于检测到导频信号，导 频分为在某些子载波连续插入的连续导频和按一定图案分散插入的离散导频，在本实施例 中导频采用的是一定长度的二进制伪随机序列(Pseudo-Random Bina。
48、ry Sequence，PRBS)。 0090 各星座映射单元的输出和导频信号送入成帧单元，在此音频和数据流、同步数据、 控制数据、导频等不同业务数据集中起来组成信号帧，信号帧送入正交频分复用调制处理 (OFDM)单元，经傅里叶逆变换，并置于相应的OFDM时频网格上，即不同时间不同频率的子 载波上，得到数字信号的频谱。然后在数字信号的每个OFDM符号之间插入保护间隔(Guard Interval，GI)，在本实施例中，采用了循环前缀正交频分复用(Cyclic Prefix OFDM， CP-OFDM)方式，在GI内放入一个循环前缀，成为一个OFDM符号的周期扩展。 0091 在计算机仿真的基础。
49、上，本发送设备的各模块已经用现场可编辑门阵列(FPGA) 和数字信号处理器(DSP)得到实现，实际效果良好。 0092 上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体 个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改 进等，均包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102394739 A CN 102394748 A 1/4页 12 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102394739 A CN 102394748 A 2/4页 13 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102394739 A CN 102394748 A 3/4页 14 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102394739 A CN 1023。