一种带内同频数模音频广播信号的分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及属于数字音频广播技术领域，具体地说为一种带内同频数模音频广播 信号的分离方法。
【背景技术】
[0002] 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。已出现了真 正的同频同带（Trulyin-band-〇n-channel，TIBOC)数模音频广播系统，模拟主调频信号和 数字调频信号的频谱完全重叠，即相同的调频频道同时用于传输模拟主调频信号和数字调 频信号。其中的数字调频信号经过信道编码和调制，以便更好地抵抗噪声和干扰。数字调制 信号可以是传统的正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM) 多载波方案、单载波方案，或者扩频方案。较多采用OFDM方案。
[0003] 为了更适合中国的调频频道，申请号为201110224259. 0、名为"带内同频模数音频 广播信号的产生方法和发送设备"和申请号为201310085553. 7、名为"改进的带内同频数模 音频广播信号产生方法"提出了带内同频数模音频广播信号产生方法，所得到的模拟调频 信号和数字调频信号的混合信号表示为
[0004]zk=xk+dk，
[0005]zk+N=yk+dk，或者，zk+N=yk_dk
[0006] 其中，Xk和yk是模拟信号样值，dk是数字信号样值。
[0007] 在带内同频模数音频广播系统中的基本问题是接收端如何更有效地把模拟信号 和数字信号分离。因为它们共用频谱，原始的滤波器方法不能实现它们的分离。
[0008] 根据申请号为201110224579. 6、名为"调频广播频段数字广播模数信号的分离方 法和接收设备"所公开的内容，x2m+X2ni+1是两个相距N点长度的模拟调频调制信号的离散 时间信号矢量之和，归一化处理后两个模拟调频信号x2m和x2m+1的第n个分量表示为e> 和e#，2个接收信号相减后消除了数字信号，剩下两个模拟调频信号相加或相减，如S= da-e#或者S=e>+e#，以两个模拟调频信号相减为例说明：
[0009]
【主权项】
1. 一种带内同频数模音频广播信号的分离方法，其特征在于具体步骤如下： 步骤1 :接收调频混合信号 接收长度为2N的调频混合信号，其符号为（ZpZfZw)和（zN+1，zN+2…z 2N); 接收信号中模拟调频信号和数字调频信号的混合信号表示为 Zk 一 X k+dk， zk+N= y k+dk，或者，zk+N= y k_dk; 接收的调频混合信号中模拟信号和数字信号的初始估计为(?,?,Sk)，其中毛和Λ 是模拟信号的估计，元是数字信号估计，k = 1，2…N ; 步骤2 :获得模拟信号和数字信号的初始估计 令Ck= z k - zk+N= X k - yk，xk的幅度范围是[-1，1]，y k的幅度范围是[-1，1], c k的幅度 的范围是[-2, 2]; 当IckKl1或者|ck|>|2, Ipl2是门限，通过计算机仿真获取；用直接解作为模拟信 号的估计： h=zJ\zk I }\ = Zk+N^ I Zk+N I 数字信号估计为4 = (? -? + - Λ; 当ξ2> |ck|彡I1，两个可能的数字信号估计的候选对分别为：
在该候选对中，模拟信号解析估计为
在该候选对中，模拟信号解析估计为
其中，A和B是参数，A是Ck的归一化值，B是模拟信号X k和y k的相位差的函数； A = ck/ I ck I， B = cos δ +jsin δ，j = sqrt (_1)， δ值的求法如下： ①取Ck= x k_yk的绝对值I c k| ;
得到两个模拟信号估计的候选对为：
5}
_ (Zk，Zk+N)的欧几里得距离，以及
和（Zk，Zk+N)的欧几里得距离，选取其中欧几里得距离较小的 模拟信号的估计作为输出；
步骤3 :更新模拟信号估计和数字信号估计 本步骤对步骤2所得的初始数字信号估计 和模拟信号估计 _ .
" _ ，按以下步骤得到更新的模拟信号估计和数字信 号估计： I、 得到模拟信号 首先利用FFT运算得Di= FFT (d 〇 ; 利用星座形状划分去除估计误差，利用已知的导频和空子载波信息消除^的估计误 差，去除估计误差后表不为，再进行IFFT变换，得到
：从接收?目号中 减去数字信号di+1后，分别得到模拟信号
II、 得到新的模拟信号估计 新的模拟信号估计为
III、 数字信号估计的更新 经过上述步骤II之后，数字信号的估计更新为：
此时模拟信号估计为步骤II所得驾+1和IT1，数字信号估计为步骤III所得; 步骤4 :选择噪声能量最小的候选对 获得5个候选对， 第一个候选对 第二个候选对
以上各候选对表达式中：r，g是缩放因子，满足r-g = 1，r彡0, g彡O ; 从以上五个候选对中任意取2?5个不同的候选对，比较选择噪声能量最小的、用以进 行模拟、数字信号估计； 步骤5 :模拟信号和数字信号迭代分离 用上一次迭代所得的数字信号估计和模拟信号估计，再重复步骤3和4计算下一代的 模拟信号估计（?，只）和数学信号估计右，重复步骤3、4,形成迭代循环；迭代次数达 到最大迭代次数的时候迭代结束，以最后一次迭代得到的模拟信号估计（g，只）和数 学信号估计七作为输出，得到恢复的调频模拟信号和数字信号。
2. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤4中，当采用平均加权平均时，r = g = 0. 5 ; 当采用线性加权平均时，r彡0. l，g= Ι-r ;Ψ为迭代次数，Ψ彡6，r = 0. 1 ;Ψ为2? 5 的整数，r = 0· 5-0. 1*(Ψ-2)。
3. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤2中，0 < ξ i彡0. 6,1. 5 < ξ 2彡2。
4. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤4中，在迭代期间r，g是变化的或者是固定的，通过计算机仿真获得具体的数 值。
5. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤4中，在迭代期间r，g的值是信噪比SNR的函数。
6. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤4中的5个候选对分为三组，第1、2候选对同属于一组，第3、4候选对同属于 另一组，第5候选对单独为一组；取候选对先选取同一组的候选对。
7. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤5中最大迭代次数设置为预先设定的次数，最大迭代次数为4至8。
8. 根据权利要求1所述的带内同频数模音频广播信号的分离方法，，其特征在于： 所述步骤5中最大迭代次数为6。
【专利摘要】本发明为一种带内同频数模音频广播信号的分离方法，具体如下：步骤1：接收调频混合信号；步骤2：获得模拟信号和数字信号的初始估计；步骤3：更新模拟信号估计和数字信号估计，在时间域调频的模拟信号具有恒包络特性，得到新的模拟信号估计，再更新数字信号估计；步骤4：不同的模拟信号估计、数字信号估计的组合得五个候选对，选择噪声能量最小的候选对；步骤5：重复步骤3、4，形成迭代循环，模拟信号和数字信号迭代分离。本发明充分地结合了不同分离技术和信号特性，所恢复的数字信号性能更好，从接收恢复的数字信号和对应的发送的数字信号更接近、均方差提高了2～5个dB。
【IPC分类】H04L25-02, H04L27-34, H04L27-26
【公开号】CN104539570
【申请号】CN201510011206
【发明人】黄建忠, 张光华, 李立, 彭铁雁, 郭淑琴
【申请人】桂林市思奇通信设备有限公司, 深圳思凯微电子有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月9日