基于peaq算法的評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通訊系統(tǒng)，尤其涉及一種評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)是指兩臺(tái)以上的調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成的、具有相鄰服務(wù)區(qū)、使用同 一載頻、并播出同一節(jié)目，同時(shí)、同相位廣播的調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)。
[0003] 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)--《調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GY/T154-2000)于2000年12月 公布實(shí)施，針對(duì)當(dāng)時(shí)設(shè)備情況，對(duì)于系統(tǒng)做出了明確的技術(shù)要求，主要技術(shù)參數(shù)概括起來稱 為"三同一保"，即同頻、同相、同調(diào)制度和保證一定的接收?qǐng)鰪?qiáng)。
[0004] 調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的基本技術(shù)要求：
[0005] (1)同頻：調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)中各臺(tái)、站的載波、導(dǎo)頻的相對(duì)頻率差< IX 1(T9。
[0006] (2)同相：在相干區(qū)內(nèi)，各相鄰臺(tái)、站載波場強(qiáng)差< 6dB;在相干區(qū)內(nèi)，各相鄰臺(tái)、站 已調(diào)制信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)間差：單聲道< 10Us;立體聲< 5ys。
[0007] (3)同調(diào)制度：各相鄰臺(tái)、站調(diào)制度設(shè)置誤差彡3%。
[0008] (4)保證最小可用場強(qiáng)。
[0009] 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是基于那個(gè)年代調(diào)頻廣播設(shè)備的技術(shù)水平提出的（當(dāng)時(shí)數(shù)字化調(diào)頻激 勵(lì)器沒有出現(xiàn)），評(píng)估采用的是單音信號(hào)，并采用信號(hào)信噪比結(jié)果作為評(píng)估依據(jù)，并且沒有 考慮到調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的非線性，可以說評(píng)估的依據(jù)及手段現(xiàn)在來說是不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用真實(shí)電臺(tái)節(jié)目（而非單音信 號(hào)）作為模擬音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻同步廣播的評(píng)估，并采用基于PEAQ算法輸出的客觀評(píng)價(jià) 指標(biāo)0DG等級(jí)作為調(diào)頻同步廣播測試結(jié)果的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
[0011] 本發(fā)明擬確定的基于PEAQ算法的評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法，包括以下 步驟：
[0012] 步驟S1，將兩組相同的模擬音頻信號(hào)m(t)分別經(jīng)過兩個(gè)相同的調(diào)頻發(fā)射機(jī)，生成 兩路調(diào)制后的欲收信號(hào)\(0。其中模擬音頻信號(hào)采樣率為48kHz。m(t)采用分幀的方法 送入調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其中i為幀數(shù)計(jì)數(shù)值，所述信號(hào)的分幀方法為：第i幀數(shù)據(jù)的起始采樣點(diǎn) 為（4096*N-2048)*i,終止采樣點(diǎn)為（4096*N)*(i+l)-2048*i，其中N為正整數(shù)；
[0013] 步驟S2,其中一路射頻信號(hào)Xm(t)送入?yún)?shù)偏差器，得到干擾信號(hào)Xms(t)，其中參 數(shù)偏差器可以調(diào)節(jié)載頻、調(diào)制度、時(shí)延及場強(qiáng)四個(gè)技術(shù)參數(shù)，可以根據(jù)評(píng)估需要調(diào)整相關(guān)參 數(shù)；
[0014] 步驟S3,將欲收信號(hào)Xm(t)和干擾信號(hào)Xms(t)進(jìn)行疊加后的信號(hào)y⑴；
[0015] 步驟S4,將疊加信號(hào)y(t)送入調(diào)頻接收機(jī)，得到解調(diào)信號(hào)歷(〇，其中調(diào)頻接收機(jī) 中的中頻濾波器的參數(shù)設(shè)置，采用陶瓷濾波器LT10. 7MA5這類具有代表性的解調(diào)中頻濾波 器。其中，調(diào)頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以設(shè)置為單聲道調(diào)制解調(diào)或立體聲調(diào)制解調(diào)，發(fā)射、接收 前后方式對(duì)應(yīng)；
[0016] 步驟S5,將解調(diào)信號(hào)m〇〇送入PEAQ算法模型，測試解調(diào)信號(hào)m〇)的音頻質(zhì)量，得 到音頻質(zhì)量的0DG等級(jí)。從而評(píng)估調(diào)頻同步廣播在不同技術(shù)參數(shù)時(shí)的音頻質(zhì)量。
[0017]PEAQ算法采用了心理聲學(xué)模型，是目前已知的與主觀測試相似度最大的客觀評(píng)測 方法。它是ITU提出的一種基于音頻感知技術(shù)的客觀算法。
[0018]PEAQ算法通過模仿人耳的聽覺系統(tǒng)，將原始音頻信號(hào)X,ef和處理后測試信號(hào)Xtest 分別經(jīng)由基于FFT的感知模型對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和綜合，包括時(shí)頻變換、頻帶分組、噪聲掩 蔽比計(jì)算等步驟，目的是更好的模擬人耳的感覺特性；激勵(lì)樣本預(yù)處理模塊通過對(duì)原始 參考信號(hào)和處理后的測試信號(hào)的響度差異和線性失真進(jìn)行補(bǔ)償，從而對(duì)計(jì)算模型輸出參 數(shù)（ModelOutputVariables，MOV)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整；預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過特征 綜合計(jì)算出11個(gè)MOV值；最后，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊把這些MOV參數(shù)映射為一個(gè)客觀差異等 級(jí)（ObjectDifferenceGrade，0DG)值輸出，該定義等同于主觀評(píng)價(jià)中的主觀差異等級(jí) (SubjectiveDifferenceGrade，SDG)〇
[0019] 步驟S6,將0DG=-1.0及以上（損傷可察覺，但不討厭）判定為滿意的收聽質(zhì)量。 對(duì)大量測試的音頻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以評(píng)估得到符合現(xiàn)實(shí)設(shè)備情況的"三同一保"的技術(shù)參 數(shù)指標(biāo)。
[0020] 基于PEAQ算法的評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法不僅考慮了調(diào)頻解調(diào)系統(tǒng)的 非線性與噪聲的時(shí)變性帶來的影響，還使得解調(diào)音頻的質(zhì)量最接近人耳的主觀感受。
[0021] 關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)勢與方法可通過下面的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。
【附圖說明】
[0022] 圖1基于PEAQ算法的調(diào)頻同步廣播模型
[0023] 圖2PEAQ算法原理框圖
[0024] 圖3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算0DG結(jié)構(gòu)圖
[0025] 圖4客觀評(píng)價(jià)與主觀評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)表
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面對(duì)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能 更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍作出更為清楚明確的界定。
[0027] 圖1示出了基于PEAQ算法的評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法，具體包括以下步 驟：
[0028] 步驟S1，將兩組相同的模擬音頻信號(hào)m(t)分別經(jīng)過兩個(gè)相同的調(diào)頻發(fā)射機(jī)，生成 兩路調(diào)制后的欲收信號(hào)\(0。其中模擬音頻信號(hào)采樣率為48kHz。m(t)采用分幀的方法 送入調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其中i為幀數(shù)計(jì)數(shù)值，所述信號(hào)的分幀方法為：第i幀數(shù)據(jù)的起始采樣點(diǎn) 為（4096*N-2048)*i,終止采樣點(diǎn)為（4096*N)*(i+l)-2048*i，其中N為正整數(shù)；
[0029] 步驟S2,其中一路射頻信號(hào)Xm(t)送入?yún)?shù)偏差器，得到干擾信號(hào)Xms (t)，參數(shù)偏 差器分別設(shè)置載頻、調(diào)制度、時(shí)延及場強(qiáng)四個(gè)技術(shù)參數(shù)，可以根據(jù)評(píng)估需要調(diào)整相關(guān)參數(shù)；
[0030] 步驟S3,將欲收信號(hào)Xm(t)和干擾信號(hào)Xms(t)進(jìn)行疊加后的信號(hào)y(t);
[0031] 步驟S4,將疊加信號(hào)y(t)送入調(diào)頻接收機(jī)，得到解調(diào)信號(hào)湯(〇,其中調(diào)頻接收機(jī) 中的中頻濾波器的參數(shù)設(shè)置，采用陶瓷濾波器LT10. 7MA5這類具有代表性的解調(diào)中頻濾波 器。其中，調(diào)頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以設(shè)置為單聲道調(diào)制解調(diào)或立體聲調(diào)制解調(diào)，發(fā)射、接收 前后方式對(duì)應(yīng)；
[0032] 步驟S5,將解調(diào)信號(hào)ffi(t)送入PEAQ算法模型，測試解調(diào)信號(hào)而⑴的的音頻質(zhì) 量，得到音頻質(zhì)量的0DG等級(jí)。從而評(píng)估調(diào)頻同步廣播在不同技術(shù)參數(shù)時(shí)的音頻質(zhì)量。
[0033]PEAQ算法采用了心理聲學(xué)模型，是目前已知的與主觀測試相似度最大的客觀評(píng)測 方法。它是ITU提出的一種基于音頻感知技術(shù)的客觀算法，模型如圖2所示。
[0034]PEAQ算法通過模仿人耳的聽覺系統(tǒng)，將原始音頻信號(hào)XMf和處理后測試信號(hào)Xtest 分別經(jīng)由基于FFT的感知模型對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和綜合，包括時(shí)頻變換、頻帶分組、噪聲掩 蔽比計(jì)算等步驟，目的是更好的模擬人耳的感覺特性；激勵(lì)樣本預(yù)處理模塊通過對(duì)原始參 考信號(hào)和處理后的測試信號(hào)的響度差異和線性失真進(jìn)行補(bǔ)償，從而對(duì)計(jì)算模型輸出參數(shù) (ModelOutputVariables，M0V)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整；預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過特征綜合 計(jì)算出11個(gè)MOV值；最后，由圖3所示，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊把這些MOV參數(shù)映射為一個(gè)客觀差 異等級(jí)（ObjectDifferenceGrade，0DG)值輸出，該定義等同于主觀評(píng)價(jià)中的主觀差異等 級(jí)（SubjectiveDifferenceGrade，SDG)。0DG值與主觀評(píng)分等級(jí)和相應(yīng)損傷對(duì)應(yīng)關(guān)系圖 4所示，0DG的值從-4到0,可以是小數(shù)。該值為負(fù)且越接近0,說明參考信號(hào)和測試信號(hào)之 間的差異越小，音頻編解碼的性能就越好；當(dāng)0DG值大于0時(shí)，說明不具有區(qū)分參考信號(hào)和 測試信號(hào)的能力。
[0035] 步驟S6,將0DG=-1.0及以上（損傷可察覺，但不討厭）判定為滿意的收聽質(zhì)量。 對(duì)大量測試的音頻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以評(píng)估得到符合現(xiàn)實(shí)設(shè)備情況的"三同一保"的技術(shù)參 數(shù)指標(biāo)。
[0036] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】之一，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變 化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書 所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于PEAQ算法的評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟Sl，將兩組相同的模擬音頻信號(hào)m⑴分別經(jīng)過兩個(gè)相同的調(diào)頻發(fā)射機(jī)，生成兩路 調(diào)制后的欲收信號(hào)Xm(t); 步驟S2,其中一路射頻信號(hào)Xm(t)送入?yún)?shù)偏差器，得到干擾信號(hào)Xms (t)，其中參數(shù)偏 差器可以調(diào)節(jié)載頻、調(diào)制度、時(shí)延及場強(qiáng)四個(gè)技術(shù)參數(shù)，可以根據(jù)評(píng)估需要調(diào)整相關(guān)參數(shù)； 步驟S3,將欲收信號(hào)Xm(t)和干擾信號(hào) Xms(t)進(jìn)行疊加后的信號(hào)y(t); 步驟S4,將疊加信號(hào)y (t)送入調(diào)頻接收機(jī)，得到解調(diào)信號(hào)力(〇，其中調(diào)頻接收機(jī)中的 中頻濾波器的參數(shù)設(shè)置，采用陶瓷濾波器LTlO. 7MA5這類具有代表性的解調(diào)中頻濾波器； 步驟S5,將解調(diào)信號(hào)ffi(t)送入PEAQ算法模型，測試解調(diào)信號(hào)汾〇)的音頻質(zhì)量，得到音 頻質(zhì)量的ODG等級(jí)。從而評(píng)估調(diào)頻同步廣播在不同技術(shù)參數(shù)時(shí)的音頻質(zhì)量。 步驟S6,將ODG = -1.0及以上（損傷可察覺，但不討厭）判定為滿意的收聽質(zhì)量。對(duì) 大量測試的音頻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，調(diào)頻同步廣播關(guān)鍵參數(shù)的接收音頻質(zhì)量的相關(guān)曲線，得出 調(diào)頻同步廣播的技術(shù)參數(shù)以及站點(diǎn)的設(shè)計(jì)依據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟Sl中，模擬音頻信號(hào)采樣率為 48kHz。m(t)采用分幀的方法送入調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其中i為幀數(shù)值，所述信號(hào)的分幀方法為： 第i幀數(shù)據(jù)的起始采樣點(diǎn)為（4096*N-2048)*i，終止采樣點(diǎn)為（4096*N)*(i+l)-2048*i，其 中N為正整數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2、S4中，調(diào)頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī) 可以設(shè)置為單聲道調(diào)制解調(diào)或立體聲調(diào)制解調(diào)，發(fā)射接收前后方式對(duì)應(yīng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于PEAQ算法的評(píng)估調(diào)頻同步廣播技術(shù)參數(shù)的方法。本發(fā)明以ITU-R BS.1387-1心理聲學(xué)模型為依托，采用基于PEAQ算法輸出的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)ODG作為調(diào)頻同步廣播測試結(jié)果的衡量標(biāo)準(zhǔn)。這種調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的測試模型不僅考慮了調(diào)頻解調(diào)系統(tǒng)的非線性與噪聲的時(shí)變性帶來的影響，還使得解調(diào)音頻的質(zhì)量最接近人耳的主觀感受。調(diào)頻同步廣播模型采用電臺(tái)節(jié)目作為信號(hào)源，在參數(shù)偏差器中可以改變載頻、調(diào)制度、延時(shí)和場強(qiáng)這四個(gè)參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給出調(diào)頻同步廣播關(guān)鍵參數(shù)的接收音頻質(zhì)量的相關(guān)曲線，從而建立一個(gè)主觀評(píng)價(jià)的客觀標(biāo)準(zhǔn)，得出調(diào)頻同步廣播的技術(shù)參數(shù)以及站點(diǎn)的設(shè)計(jì)依據(jù)。
【IPC分類】H04H20/18, H04H20/48
【公開號(hào)】CN104980240
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510320285
【發(fā)明人】熊惟楚, 蔡超時(shí), 萬欣, 王菲
【申請(qǐng)人】蘇州威士達(dá)信息科技有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日