用于在數字無線電廣播接收器中恢復音頻pdu傳送元素的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明一般而言針對數字無線電廣播接收器以及操作其的方法。在一方面，本發 明涉及用于在無線電接收器處恢復數字信號信息的方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 數字無線電廣播技術利用現有的無線電頻帶向移動、便攜式和固定接收器輸送數 字音頻和數據服務。被稱為帶內同頻（IBOC)數字無線電廣播的一種類型的數字無線電廣 播利用數字調制的子載波或邊帶以在AM或FM模擬調制的載波信號上多路復用數字信息， 來在相同的頻率上同時發送數字無線電和模擬無線電廣播信號。由iBiquity Digital公司 開發的HD Radio?技術是用于數字無線電廣播和接收的IBOC實現的一個例子。利用IBOC 數字無線電廣播，信號可以以包括模擬調制的載波結合多個數字調制載波的混合格式或者 以其中模擬調制的載波不被使用的全數字格式發送。在混合模式下，廣播者可以以更高的 質量和更健壯的數字信號繼續同時發送模擬AM和FM，從而允許它們自己和它們的收聽者 進行從模擬到數字無線電的轉換，同時維持它們當前的頻率分配。IBOC數字無線電廣播的 另一個特征是同時發送數字化的音頻和數據兩者的數字發送能力，使得一個或多個數字音 頻節目可以在單個邏輯通道內單獨地或者與無線數據消息相結合地被廣播，其中無線數據 消息諸如元數據（例如，藝術家、曲名或者電臺呼號）、特殊消息（例如，事件、新聞、交通和 天氣信息）或者都可以在用戶收聽無線電臺的時候在無線電接收器的顯示器上滾動的其 它消息信息。當然，利用任何基于無線或無線電的通信系統，存在由于不利的通道條件造成 的潛在信號差錯和失真，這會影響或破壞在接收器處的信號檢測。雖然差錯檢測和校正機 制可以在信號解碼過程中被使用，但是，如果在幀報頭中存在差錯，則這種機制通常不提供 恢復幀內的傳送元素（例如，幀內的數據包邊界）的能力。因此，數字信號解碼差錯會導致 從數字到或者模擬信號或者到無聲（silence)的延長的信號混合。相應地，本發明人已經 發現，存在對處理數字音頻信號以克服諸如以上概述的本領域中問題的改進方法和裝置的 需求。在參考以下附圖和具體描述檢查本申請的剩余部分之后，常規過程和技術的更多限 制和缺點將對本領域技術人員變得顯然。
【發明內容】
[0003] 本公開內容的實施例針對可以通過利用多個預定信號參數從接收到的數字無線 電廣播信號幀恢復或搶救音頻傳送元素來克服常規過程和技術的限制和缺點的信號接收 方法、系統和/或裝置，其中在信號幀報頭中或者在信號幀的個別數據包中存在檢測到的 差錯。在本公開內容的所選實施例中，提供了用于在PDU報頭檢測失敗但是其它PDU元素 具有有限的信號差錯的情況下恢復協議數據單元（PDU)結構化數據塊中或者連續PDU結構 化數據塊中的音頻數據包和/或幀邊界信息的處理器實現的方法和裝置。在操作中，當rou 報頭解碼過程失敗時，通過利用關于最小、最大和平均數據包長度或PDU長度的被選PDU參 數從PDU報頭中的預期部署（placement)提取定位符信息來識別PDU報頭中有效的和無效 的音頻數據包位置字段，恢復過程可以實現。此外，恢復過程可以被用來通過利用第一 rou 中的（一個或多個）音頻數據包位置字段識別同一傳遞幀內的一個或多個后續的連續rou 中的預定同步模式來恢復PDU邊界。在本公開內容的其它實施例中，該處理器實現的方法 和裝置可以利用可擴展恢復過程來實現，該過程可以基于在具體實現中和/或在具體時間 可用的計算資源被動態節流（throttled)或靜態配置。以這種方式，一個或多個音頻數據 包、或者甚至連續的rou，可以從接收到的其中報頭解碼在第一 PDU報頭中失敗的數字無線 電廣播信號幀恢復，由此提高接收到的數字信號的質量并且避免從數字到或者模擬信號或 者到無聲的延長的混合。
【附圖說明】
[0004] 參考以下描述、權利要求和附圖，本公開內容的這些和其它特征、方面以及優點將 變得更好理解，其中：
[0005] 圖1示出了根據某些實施例的提供系統的概述的框圖；
[0006] 圖2是混合FM IBOC波形的示意性表示；
[0007] 圖3是擴展的混合FM IBOC波形的示意性表示；
[0008] 圖4是全數字FM IBOC波形的示意性表示；
[0009] 圖5是混合AM IBOC波形的示意性表示；
[0010] 圖6是全數字AM IBOC波形的示意性表示；
[0011] 圖7是根據某些實施例的AM IBOC數字無線電廣播接收器的功能框圖；
[0012] 圖8是根據某些實施例的FM IBOC數字無線電廣播接收器的功能框圖；
[0013] 圖9a和9b是從廣播角度的IBOC數字無線電廣播邏輯協議棧的圖；
[0014] 圖10是從接收器角度的IBOC數字無線電廣播邏輯協議棧的圖；
[0015] 圖11示出了用于IBOC數字無線電信號中的廣播音頻數據包的示例性PDU幀格式 結構；
[0016] 圖12示出了在多個控制字字節中具有示例位分配的示例性PDU控制字結構；
[0017] 圖13示出了根據被選實施例的其中音頻PDU傳送元素恢復可以在數字無線電廣 播接收器處被執行的示例性PDU解碼過程；
[0018] 圖14示出了其中被選信號參數被用來從接收到的PDU信號幀報頭恢復音頻數據 包位置字段的示例性數據包定位符字段恢復過程，其中在報頭中或者在信號幀的個別數據 包內存在檢測到的差錯；
[0019] 圖15示出了根據被選實施例的可以被用來在接收到的數字無線電廣播信號中檢 測異常或無效音頻數據包長度的示例性數據包有效性測試；及
[0020] 圖16示出了其中被選信號參數被用來恢復一個或多個后續PDU信號幀中的預定 PDU同步模式的示例性PDU邊界恢復過程。
【具體實施方式】
[0021] 描述了數字無線電廣播接收器裝置和用于操作其的關聯的（一個或多個）方法， 用于利用多個預定信號參數高效地從接收到的數字無線電廣播信號幀恢復或搶救音頻傳 送元素（例如，音頻數據包位置字段和/或幀邊界信息），其中在信號幀報頭中存在檢測到 的差錯。為了當在接收到的數字信號中檢測到幀報頭差錯時減少或防止混合到低帶寬音頻 信號（模擬音頻），數字音頻數據包恢復過程使用關于最小、最大和平均數據包長度或rou 長度的被選報頭元素和/或相關的協議數據單元（PDU)結構化數據塊參數從PDU報頭中 的預期部署提取音頻數據包位置字段并且識別PDU報頭中的有效和無效音頻數據包位置 字段。恢復過程還可以通過使用第一 PDU中的（一個或多個）音頻數據包位置字段來識別 PDU邊界信息，以識別同一傳遞幀中一個或多個后續的連續PDU中的預定同步模式。在其它 實施例中，恢復過程可以基于在具體實現中和/或在具體時間的可用計算資源被動態節流 或靜態配置。以這種方式，一個或多個音頻數據包、或者甚至連續的PDU可以從接收到的數 字無線電廣播信號幀恢復，其中報頭解碼在第一 PDU報頭中失敗，由此提高接收到的數字 信號的質量并且避免到或者模擬信號或者到無聲的延長的混合。
[0022] 現在將參考附圖詳細地描述本發明的各種說明性實施例。雖然在以下描述中闡述 了各種細節，但是應當認識到，本發明沒有這些具體細節也可以實踐，并且可以對本文所描 述的發明作出各種特定于實現的決定，以實現設備設計者的具體目標，諸如順應處理技術 或設計相關的約束，這種約束將從一種實現到另一種實現有所不同。雖然這種開發努力可 能是復雜和耗時的，但無論如何對于受益于本公開內容的本領域普通技術人員而言都是例 行任務。例如，被選的方面以框圖形式而不是詳細地示出，以避免限制或模糊本發明。本文 所提供的具體描述的一些部分按照對存儲在計算機存儲器中的數據進行操作的算法和指 令給出。這種描述和表示被本領域技術人員用來描述并向本領域其他技術人員傳達他們工 作的本質。一般而言，算法指產生期望結果的自相一致的步驟序列，其中"步驟"指的是物 理量的操縱，雖然不是必需，但物理量可以采取能夠被存儲、傳遞、組合、比較和以別的方式 被操縱的電或磁信號的形式。常見的用法是把這些信號稱為位、值、元素、符號、字符、項、數 字，等等。這些和類似的術語可以與適當的物理量關聯并且僅僅是適用于這些量的方便標 記。除非以別的方式專門聲明，如從以下討論顯而易見的，否則應當認識到，貫穿本描述，利 用諸如"處理"或"計算"或"確定"等術語的討論指的都是計算機系統或類似電子計算設備 操縱表示為計算機系統的寄存器和存儲器內的物理（電子）量的數據并把其變換為類似地 表示為計算機系統存儲器或寄存器或其它此類信息存儲、傳輸或顯示設備內的物理量的其 它數據的動作和過程。
[0023] 圖1-10和本文的附帶描述提供了示例性IBOC系統、示例性廣播裝備結構和操作 以及示例性接收器結構和操作的一般描述。圖11-16和本文的附帶描述提供了根據本公開 內容的示例性實施例的用于恢復數字無線電廣播接收器中的音頻PDU元素的示例性方法 的詳細描述。雖然本公開內容的各方面在示例性IBOC系統的上下文中給出，但是應當理 解，本公開內容不限于IBOC系統并且本文的示教也適用于其它形式的數字無線電廣播。
[0024] 如本文所提到的，服務是用于經由射頻廣播遞送內容的任何模擬或數字介質。例 如，在IBOC無線電信號中，模擬調制的信號、數字主節目服務以及數字補充節目服務都可 以被認為是服務。服務的其它例子可以包括有條件訪問的節目（CA)，這是需要具體的訪問 代碼并且可以是音頻的節目，諸如像比賽或音樂會的廣播。服務的附加例子可以包括數據 服務，諸如像交通升級服務、多媒體和其它文件以及節目服務指南（EPG)。如本文提到的服 務標識符指特定的服務。例如，如果模擬調制的信號中心在94. IMHz處，則服務標識符可以 指94. IMHz的射頻。此外，IBOC數字無線電廣播中的相同廣播可以包括多個補充的音頻和 數據服務并且每個可以具有其自己的服務標識符。而且，數據單元可以指單獨的位、半字 節、字節或者任何其它數據單位。
[0025] 現在參考圖1，示出了可以被用來廣播FM IBOC數字無線電廣播信號的演播室站 點10、FM發送器站點12和演播室發送器鏈路（STL) 14的示例性組件的功能框圖。除其它 的之外，演播室站點10還包括演播室自動化裝備34、總效果操作中心（EOC) 16,其中EOC 16 包括導入器18、導出器20和激勵器輔助服務單元（EASU) 22。STL發送器48鏈接EOC 16與 發送器站點12。所繪出的發送器站點12包括STL接收器54、激勵器56,其中激勵器56包 括激勵器引擎（exgine)子系統58和模擬激勵器60。雖然導出器20在圖1中被示為駐留 在無線電臺的演播室站點10處并且激勵器60位于發送站點12處，但是這些元素可以在發 送站點12處共同定位。
[0026] 在演播室站點10處，演播室自動化裝備34向EASU 22提供主節目服務（MPS)音頻 42,向導出器20提供MPS數據40、向導入器18提供補充節目服務（SPS)音頻38并且向導 入器18提供SPS數據36。MPS音頻充當主音頻節目源。在混合模式下，它在模擬和數字傳 輸中都保留現有的模擬無線電節目格式。也被稱為節目服務數據（PSD)的MPS數據或SPS 數據包括諸如音樂標題、藝術家、專輯名稱等信息。補充節目服務可以包括補充音頻內容以 及節目服務數據。
[0027] 導入器18包含用于供給高級應用服務（AAS)的硬件和軟件。AAS可以包括沒有被 歸類為MPS、SPS或站信息服務（SIS)的任何類型的數據。SIS提供電臺信息，諸如呼號、絕 對時間、關聯到GPS的位置，等等。AAS的例子包括用于電子節目指南、導航地圖、實時交通 和天氣信息、多媒體應用、其它音頻服務和其它數據內容的數據服務。用于AAS的內容可以 由服務提供商44提供，其中服務提供商44經由應用編程接口（API)向導入器提供服務數 據46。服務提供商可以是位于演播室站點處的廣播者或者是服務和內容的外部來源的第三 方提供商。導入器可以在多個服務提供商之間建立會話連接。導入器編碼并多路復用服務 數據46、SPS音頻38以及SPS數據36,以產生導出器鏈路數據24,該數據經由數據鏈路被 輸出到導出器。作為AAS的一部分，導入器還編碼服務信息指南（SIG)，它通常在SIG中識 別并描述服務。例如，SIG可以包括識別在當前頻率上可用的服務的類型（例如，MPS音頻 和任何SPS音頻的類型）。
[0028] 導出器20包含供給主節目服務和SIS以進行廣播所必需的硬件和軟件。導出器 經音頻接口接受數字MPS音頻26并且壓縮音頻。導出器還多路復用MPS數據40、導出器鏈 路數據24以及壓縮的數字MPS音頻，以產生激勵器鏈路數據52。此外，導出器經其音頻接 口接受模擬MPS音頻28并且對其應用預編程的延遲，以產生延遲的模擬MPS音頻信號30。 這種模擬音頻可以作為混合IBOC數字無線電廣播的廣播的備用通道來廣播。延遲補償數 字MPS音頻的系統延遲，從而允許接收器在數字和模擬節目之間的混合，而沒有時間的偏 移。在AM傳輸系統中，延遲的MPS音頻信號30被導出器轉換為單聲道信號并且作為激勵 器鏈路數據52的一部分直接發送到STL。
[0029] EASU 22從演播室自動化裝備34接受MPS音頻42、把其速率轉換成正確的系統時 鐘并且輸出信號的兩個拷貝，一個數字的（26)和一個模擬的（28)。EASU 22包括連接到天 線25的GPS接收器。GPS接收器允許EASU導出主時鐘信號，通過使用GPS單元，該信號被 同步到激勵器的時鐘。EASU提供由導出器使用的主系統時鐘。EASU還用于在導出器具有 災難性故障并且不再工作的情況下使模擬MPS音頻繞過（或重定向）以免經過導出器。被 繞過的音頻32可以直接饋入到STL發送器中，從而消除停播（dead-air)事件。
[0030] STL發送器48接收延遲的模擬MPS音頻50和激勵器鏈路數據52。它經STL鏈 路14輸出激勵器鏈路數據和延遲的模擬MPS音頻，STL鏈路14可以是單向的或者雙向的。 STL鏈路14可以是數字微波或以太網鏈路，例如，并且可以使用標準用戶數據報協議或標 準 TCP/IP。
[0031] 發送器站點12包括STL接收器54、激勵器引擎（exgine) 56和模擬激勵器60。STL 接收器54經STL鏈路14接收激勵器鏈路數據，包括音頻和數據信號以及命令和控制消息。 激勵器鏈路數據被傳遞到激勵器56,激勵器56產生IBOC數字無線電廣播波形。激勵器包 括主機處理器、數字上變頻器、RF上變頻器以及exgine子系統58。Exgine接受激勵器鏈路 數據并且調制IBOC數字無線電廣播波形的數字部分。激勵器56的數字上變頻器把exgine 輸出的基帶部分從數字的變換成模擬的。數模轉換是基于GPS時鐘的，該時鐘與從EASU得 出的導出器的基于GPS的時鐘是共同的。因此，激勵器56包括GPS單元和天線57。用于同 步導出器和激勵器時鐘的另選方法可以在美國專利No. 7, 512, 175中找到，其公開內容的 全部通過引用被結合于此。激勵器的RF上變頻器把模擬信號上變頻到正確的帶內通道頻 率。接著，上變頻的信