CN107809257B - 无线广播性能优化方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线广播性能优化方法,通过获取发射端对应的当前站点信息;然后基于卫星导航系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息;之后基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量。本发明还公开了一种无线广播性能优化装置及计算机可读存储介质。本发明可以实现在不同区域和运动状态下,使接收端达到最好的接收性能,从而提高无线广播接收端信号接收的范围、灵敏度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及无线广播技术领域,尤其涉及一种无线广播性能优化方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
数字技术的运用给无线广播带来了自诞生以来最大的一次技术变革,无线广播的数字化已经成为其发展不可动摇的必然方向。随着技术的发展,数字广播除了传统意义上仅传输音频信号外,还可以传送包括音频、视频、数据、文字、图形等在内的多媒体信号。就世界范围看,数字广播已经进入了数字多媒体广播的时代,大众通过手机、电脑、平板电脑、车载接收终端等多种接收装置,就可以收看到丰富多彩的数字多媒体节目。
然而,由于无线广播信号在传输过程中会受到不同程度的衰减,并且接收机在接收信号的时候主要有两种情况,一种是在静止时受到的平均路径损耗和大尺度衰落,另一种是在快速运动时受到的平均路径损耗、大尺度衰落和小尺度衰落,目前广泛使用的接收装置是综合上述两种情况采用统一的标准,通过增益调节、信道均衡等手段来补偿无线广播信号在传输过程中受到的衰减,所以接收机不能达到当前环境下的最佳接收性能,从而降低了无线广播信号的品质,使得节目效果大打折扣。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无线广播性能优化方法、装置及计算机可读存储介质,旨在解决接收端无法根据环境调节接收参数从而达到最佳接收性能的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供一种无线广播性能优化方法,应用于无线广播系统,所述无线广播系统包括发射端和接收端,所述无线广播性能优化方法包括以下步骤:
获取发射端对应的当前站点信息;
基于卫星导航系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息;
基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量。
优选地,所述当前站点信息包括信号频率信息以及第一坐标信息,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息改善接收端的接收性能的步骤包括:
在获取到所述发射端对应的第一坐标信息、所述接收端对应的第二坐标信息和运动状态信息时,将发射端作为原点建立站心坐标系,调整所述接收端对应的天线角度,以使其对准发射端。
优选地,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息改善接收端的接收性能的步骤还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,得到多普勒频移值,根据所述多普勒频移值对接收端接收到的信号进行多普勒效应的补偿。
优选地,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息改善接收端的接收性能的步骤还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,实时调整自动增益控制AGC的调节速度。
优选地,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息改善接收端的接收性能的步骤还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,获取信道均衡权值;
在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值。
优选地,所述在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值的步骤包括:
根据预设规则获取各个分集信道,基于所述接收端接收到的输入信号、所述发射端发送出的输出信号,获取各个分集信道对应的传输函数;
基于所述信道均衡权值以及各个分集信道对应的传输函数,计算最终传输函数估计值。
优选地,所述获取发射端对应的当前站点信息的步骤包括:
生成发射端对应站点的当前站点信息覆盖表;
接收端在接收到发射端发送的无线信号时,解析所述无线信号并获取所述无线信号包含的当前站点信息覆盖表,基于所述无线信号覆盖表获取发射端对应的当前站点信息。
优选地,所述无线广播系统包括多个发射端,所述获取发射端对应的当前站点信息的步骤之后,所述方法还包括:
获取预设区域内的所有周边站点对应的站点信息覆盖表,封装所述多个周边站点对应的站点信息覆盖表以及当前站点对应的站点信息覆盖表。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种无线广播性能优化装置,其特征在于,所述无线广播性能优化装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的无线广播性能优化程序,所述无线广播性能优化程序被所述处理器执行时实现上述任一项所述的无线广播性能优化方法的步骤。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有无线广播性能优化程序,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时实现上述任一项所述的无线广播性能优化方法的步骤。
本发明方案,通过获取发射端对应的当前站点信息,其中,所述当前站点信息包括信号频率信息以及第一坐标信息;然后基于卫星定位授时系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息,其中,运动状态信息包括速度信息和加速度信息;之后基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息改善接收端的接收性能。本发明可以实现在不同区域和运动状态下,使接收端达到最好的接收性能,从而提高无线广播接收端信号接收的范围、灵敏度和稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境中的无线广播性能优化装置所属终端的结构示意图;
图2为本发明无线广播性能优化方法第一实施例的流程示意图;
图3为本发明无线广播性能优化方法第二实施例中的接收端信号接收示意图;
图4为本发明无线广播性能优化方法第三实施例中的接收机运动示意图;
图5为本发明无线广播性能优化方法第四实施例中基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息改善接收端的接收性能的步骤的细化流程示意图;
图6为本发明无线广播性能优化方法第五实施例中在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值的步骤的细化流程示意图;
图7为本发明无线广播性能优化方法第六实施例中获取发射端对应的当前站点信息的步骤的细化流程示意图;
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是PC,也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III,动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、MP4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV,动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、便携计算机等具有显示功能的可移动式终端设备。
如图1所示,该终端可以包括:处理器1001,例如CPU,网络接口1004,用户接口1003,存储器1005,通信总线1002。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器,也可以是稳定的存储器(non-volatile memory),例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
可选地,终端还可以包括摄像头、RF(Radio Frequency,射频)电路,传感器、音频电路、WiFi模块等等。其中,传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地,光传感器可包括环境光传感器及接近传感器,其中,环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示屏的亮度,接近传感器可在移动终端移动到耳边时,关闭显示屏和/或背光。作为运动传感器的一种,重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小,静止时可检测出重力的大小及方向,可用于识别移动终端姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等;当然,移动终端还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器,在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解,图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
如图1所示,作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及无线广播性能优化程序。
在图1所示的终端中,网络接口1004主要用于连接后台服务器,与后台服务器进行数据通信;用户接口1003主要用于连接客户端(用户端),与客户端进行数据通信;而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序。
在本实施例中,无线广播性能优化装置包括:存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器1005上并可在所述处理器1001上运行的无线广播性能优化程序,其中,处理器1001调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序时,并执行以下操作:
获取发射端对应的当前站点信息;
基于卫星导航系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息;
基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
在获取到所述发射端对应的第一坐标信息、所述接收端对应的第二坐标信息和运动状态信息时,将发射端作为原点建立站心坐标系,调整所述接收端对应的天线角度,以使其对准发射端。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,得到多普勒频移值,根据所述多普勒频移值对接收端接收到的输入信号进行多普勒效应的补偿。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,实时调整自动增益控制AGC的调节速度。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,获取信道均衡权值;
在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
根据预设规则获取各个分集信道,基于所述接收端接收到的输入信号、所述发射端发送出的输出信号,获取各个分集信道对应的传输函数;
基于所述信道均衡权值以及各个分集信道对应的传输函数,计算最终传输函数估计值。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
生成发射端对应站点的当前站点信息覆盖表;
接收端在接收到发射端发送的无线信号时,解析所述无线信号并获取所述无线信号包含的当前站点信息覆盖表,基于所述无线信号覆盖表获取发射端对应的当前站点信息。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的无线广播性能优化程序,还执行以下操作:
获取预设区域内的所有周边站点对应的站点信息覆盖表,封装所述多个周边站点对应的站点信息覆盖表以及当前站点对应的站点信息覆盖表。
本发明第一实施例提供一种无线广播性能优化方法,参照图2,图2为本发明无线广播性能优化方法第一实施例的流程示意图。
在本实施例中,该无线广播性能优化方法应用于无线广播系统,所述无线广播系统包括发射端和接收端,该无线广播性能优化方法包括以下步骤:
步骤S100,获取发射端对应的当前站点信息;
本实施例中的无线广播性能优化方法主要是基于对无线数字广播系统中的接收端进行优化。总的来说,无线数字广播就是将广播信号数字化,通过无线网络进行传播的广播系统,有别于传统AM和FM等仅能传输音频信号的广播技术,无线数字广播将各种音频、视频、数据、文字、图片在内的多媒体信号在数字状态下进行编码、调制、传递等处理,。在无线数字广播系统中,主要包括发射端和接收端,其中,发射端是指数字广播发射机,固定的设置在广播发射站上,而接收端是指数字广播接收机,可以是固定的也可以是移动的,例如,其具体形式可以是智能手机,电脑,便携式接收终端,车载接收终端等。通常情况下,发射端与广播发射站的数量是一一对应的。在一个预设区域内,广播发射站是固定的,其数量根据实际情况而定,没有统一的标准,例如,A市是一个大型城市,人口非常多,相应地设有3个广播发射站,B市是一个中型城市,人口较多,相应地设有2个广播发射站,而C市是一个小型城市,人口较少,相应地设有1个广播发射站,对于上述A、B、C中的任一市来说,数字广播接收机的数量都是没有上限的,形式也是多样的,只要拥有数字广播接收功能即可作为一个接收端使用。
在本实施例中,发射端是指无线广播发射机,其对应的站点即为数字广播发射机所在的广播发射站,通常情况下,广播发射站与数字广播发射机是固定的建设在一起的。因此,每个广播发射站在建设的时候,自身的经纬高三维坐标信息就已经确定了下来,对应的发射端的经纬高三维坐标信息也可以确定,发射端的坐标信息与广播发射站的坐标信息保持一致。在发射端的经纬高三维坐标确定了之后,就不会轻易的变动。根据广播发射站的经度、维度和高度三维坐标信息生成站点覆盖表,如表1所示。
表1站点覆盖信息表
参数 | 符号 | 单位 | 备注 |
信号频率 | F | 100kHz | 调频广播通常以100kHz为间隔单位 |
坐标信息 | (X,Y,H) | (Lng,Lat,metre) | 经纬高三维坐标 |
信号频率是指数字信号的调制频率,调频广播是以调频方式进行音频信号传输的,调频波的载波随着音频调制信号的编号而在载波中心频率两边变化,每秒钟的频偏变化次数和音频信号的调制频率一致,如音频信号的频率为1KHz,则载波的频偏变化次数也为每秒1000次。
步骤S200,基于卫星导航系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息;
本实施例中的接收端是指无线广播系统中的数字广播接收机,其搭载有卫星信号接收机,该卫星信号接收机应用于卫星定位授时系统。目前,全球性导航卫星系统主要有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国自主研发的北斗导航系统,其中GPS和北斗是在中国当前环境下用户较多且较为成熟的两个系统,两者都具有定位功能和授时功能。关于卫星导航系统的定位功能已经较为成熟,作为卫星导航系统精确授时的前提,其主要原理就是据卫星的位置和卫星接收机两者之间的距离作为已知数据,采用空间距离后方交会的方法,接收机解算出用户坐标,从而确定待测点的位置。关于授时功能在此做简单介绍,目前卫星授时技术所采用的时间标准是协调世界时UTC,也就是国家标准时间,这种时间标准综合了世界时与原子时两者的特点,既具有世界时与地球自转密切相关的自然规律,又具有原子时时间刻度的高度精确性,而卫星也成为了UTC时间的主要传播途径。卫星授时就是利用卫星作为时间基准源或者转发中介,通过接受卫星信号和进行时延步长的方法,在本地恢复出原始时间的这一过程。卫星授时系统不仅要与国家标准时间保持一致,还要统一采用广播的方式传输,供有需要的用户自行接收使用。终端用户一般使用接收机获取授时台发送的授时信号,接收机可以根据授时信号确定用户时间相对于标准时间的偏差,利用该偏差对用户本地时间进行调整,进而实现不同用户时间与授时中心标准时间的同步。
接收端在接收到广播信号的时候,可以通过安装在接收机上的卫星定位授时系统的用户设备获取第二坐标信息以及时刻信息。基于获取到的第二坐标信息和时刻信息,可以通过运动学公式得到接收端的运动状态信息,如接收端的速度和加速度等。
步骤S300,基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量。
为了使接收机接收到的广播信号保持较高的质量,基于获取到的当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息对接收端以适当的方式进行处理,以达到改善接收端性能的目的。提高接收质量可以主要从调整天线角度、补偿多普勒效应、调节自动增益控制速度以及调节信道均衡的权值这四个方面处理。根据发射端的第一坐标信息和接收端的第二坐标信息调整接收端的天线角度,使其始终对准发射端,得到较高的接收增益;在接收端处于运动状态的情况下,基于接收端的运动状态信息算出多普勒频移,用该频移值对接收到的广播信号进行补偿,从而消除由于运动产生的多普勒效应;通过获取接收端的运动速度和加速度,对自动增益控制的调节速度进行调整,使其在不同的运动状态下都能达到最佳的自动增益控制调节速度;利用接收端的速度和加速度还可以调节信道分集的权值,使其根据接收端的运动状态改变而改变,提高接收端的接收效果。
进一步地,在一实施例中,在步骤S100之后,该无线广播性能优化方法还包括:
获取预设区域内的所有周边站点对应的站点信息覆盖表,封装所述多个周边站点对应的站点信息覆盖表以及当前站点对应的站点信息覆盖表。
周边站点是指预设区域内的除广播信号对应的当前站点之外的其他站点。例如,A市是一个大型城市,人口非常多,相应地设有3个广播发射站,包括发射站a,发射站b,发射站c,当一个接收端接收到发射端b发出的广播信号时,不仅可以接收到发射站b对应的站点信息覆盖表,还可以同时接收到发射站a和发射站c的站点信息覆盖表。
由于发射端的当前站点信息覆盖表是与无线信号同时发出的,接收端在搜索并连接上任何一个广播信号时,即可从中获得发出该广播信号的发射端对应的当前站点信息覆盖表以及该发射端周边站点的站点信息覆盖表,每个发射端对应的广播发射站在部署的时候,都会生成一个类似于表1的站点信息覆盖表,并且在广播信号播出时,将本站点的站点信息覆盖表以及本区域内其他周边站点的站点信息覆盖表和数字广播信号一起发送出去。
本实施例中提出的无线广播性能优化方法,通过获取发射端对应的站点信息,其中,所述站点信息包括信号频率信息以及第一坐标信息;然后基于接收端装载的卫星定位授时系统获取接收端的第二坐标信息以及时间信息,根据所述第二坐标信息和时间信息得到所述接收端的运动状态信息,其中,运动状态信息包括速度信息和加速度信息;之后基于所述信号频率信息、第一坐标信息、第二坐标信息、时间信息以及运动状态信息改善接收端的性能;本发明可以根据接收端的运动状态,接收端和发射端的相对运动状态,调整接收端对广播信号的自身的处理方法,以使接收端在不同区域和运动状态下,都能达到最好的接收性能,从而提高无线广播接收端信号接收的范围、灵敏度和稳定性,优化无线广播信号,提高数字广播内容的质量。
基于第一实施例,提出本发明无线广播性能优化方法的第二实施例,参照图3,步骤S300包括:
步骤S310,在获取到所述发射端对应的第一坐标信息、所述接收端对应的第二坐标信息和运动状态信息时,将发射端作为原点建立站心坐标系,调整所述接收端对应的天线角度,以使其对准发射端。
用来接收发射端信号的接收端天线一般有全向天线和定向天线两种,由于全向天线的接收增益较低,因此本实施例中使用的天线是定向天线。天线的接收增益类似于信号强度的概念,通过控制发射端与接收端之间的相对角度,可以控制天线的增益,也就是说,信号的总能量由发射端决定,而天线的角度可以让这些能量集中在某个角度周围的范围内,因此当接收端天线对准发射端的时候,能量越集中在接收端周围,此时能量的聚集度最高,获得的接收信号增益也是最大的,可以保证信号覆盖的距离更远。全向天线是指在水平各个方位增益相同的天线,其接收增益较低,一般用于室内环境;而定向天线只在特定方向上能接收到无线信号,能量聚集度较高,对于总能量相同的信号来说,定向天线的接收增益比全向天线高。
在获取到发射端对应的第一坐标信息和接收端对应的第二坐标信息、运动状态信息时,可以确定接收端的位置,发射端的位置以及发射端的运动状态,其中,发射端的运动状态包括发射端的运动速度,发射端的加速度,发射端的运动方向,第一坐标信息包括第一经度坐标信息、第一维度坐标信息以及第一高度坐标信息,第二坐标信息包括第二经度坐标信息、第二维度坐标信息以及第二高度坐标信息。如图3所示,广播发射端在位置A,其坐标信息为其经纬高度坐标即(Xa,Ya,Ha),当接收端从位置B(Xb,Yb,Hb)向位置C(Xc,Yc,Hc)移动时,可沿着自身坐标和广播站坐标的连线,调整定向天线的方向来接收无线信号。广播发射端和接收端的坐标都属于地心地固(ECEF)坐标系,将广播发射端的坐标作为原点建立站心(ENU)坐标系,然后将接收端的地心地固(ECEF)坐标转换到站心(ENU)坐标系,即可得到接收端相对于发射端的基线距离、方向角、仰角等数据,根据得到的方向和角度,调整定向天线的接收方向,该调整方法中所用到的计算过程为公开技术。
本实施例中提出的无线广播性能优化方法,通过在获取到所述发射端对应的第一坐标信息、所述接收端对应的第二坐标信息和运动状态信息时,调整所述接收端对应的天线角度,以使其对准发射端;一般接收端由于不知道广播站位置和自身运动状态,故只能使用全向天线来接收信号,而全向天线的接收增益较低,本发明中的接收端采用接收增益较高的定向天线,通过调整定向天线的角度,以使接收端在运动的状态下也能达到较好的接收效果,克服了定向天线的缺陷,提高了接收端的接收性能。
基于第一实施例,提出本发明无线广播性能优化方法的第三实施例,参照图4,步骤S300还包括:
步骤S320,基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,得到多普勒频移值,根据所述多普勒频移值对接收端接收到的信号进行多普勒效应的补偿。
其中,运动状态信息包括速度信息和加速度信息。
当接收端相对于广播发射端静止时,在接收端接收广播信号时不会出现多普勒效应;当接收端相对于广播站运动时,则会产生多普勒效应,此时接受到的信号频率发生偏移,信号发生畸变,严重影响接收端接收到的信号质量。因此在接收端处于运动状态时,接收端接收的声波频率和发射端的声源频率存在多普勒频移,可以根据广播发射端与接收端的连线和运动方向的夹角算出多普勒频偏值,对接收信号进行多普勒效应的补偿,以得到更高质量的信号。如图4所示,广播发射端在位置A,其坐标信息为其经纬高度坐标即(Xa,Ya,Ha),卫星定位授时系统可以提供时刻信息和位置,如在t0时刻接收端在坐标为(Xb,Yb,Hb)的位置B,在t1时刻接收端在坐标为(Xc,Yc,Hc)的位置C,当接收端从位置B(Xb,Yb,Hb)向位置C(Xc,Yc,Hc)移动时,可以得到发射端与接收端的连线和接收端的运动方向的夹角,记为θ;基于两个时刻的位置信息和时间信息,可以根据运动学基本公式求出接收端的平均运动速度。在得到接收端的运动方向和速度之后,根据多普勒效应公式可得到频偏值,将此值作为频偏补偿加入频率纠偏模块,即可消除多普勒效应。其中,在无线通信环境下,假定相对速度大小远远小于光速,根据多普勒效应公式可以得到频偏值为:
其中,f'为接收端接收到的信号频率,f为发射端发出的信号频率,c为发射端与接收端之间的相对运动速度,v为声音在空气中的传播速度,θ为发射端与接收端的连线和接收端的运动方向的夹角,Δf为频偏值,也就是接收端信号频率相对发射端信号频率的偏移量。
本实施例中提出的无线广播性能优化方法,通过基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,得到多普勒频移值,根据所述多普勒频移值对接收端接收到的输入信号进行多普勒效应的补偿;由于多普勒效应使得接收到的信号频率发生偏移,信号发生畸变,通过卫星定位授时系统得到接收端的位置和运动时间,从而算出频偏值对多普勒效应进行补偿,提高接收端的信号质量。
基于第一实施例,提出本发明无线广播性能优化方法的第四实施例,参照图5,步骤S300还包括:
步骤S330,基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,获取信道均衡权值;
其中,运动状态信息包括速度信息和加速度信息。
信道是无限数据信号传输的媒介,发射端的无线广播信号经过信道到达接收端,为了得到更准确的信道函数,可以使用分集合并的方法来估算。首先可以从时间或空间的维度对信道进行分集,在确定了分集的方式后,再对不同的分集值进行加权,进而通过下面的公式来估算信道函数:
h'(t)=α1h1'(t)+α2h2'(t)+α3h3'(t)+...
其中,h1'(t)、h2'(t)、h3'(t)…分别表示不同的分集值,可以是时间维度的分集,也可以是空间维度的分集,α1、α2、α3...表示对不同的分集值对应的加权值。一般的接收端其权值都是固定不变的,故性能比较折衷。本发明中的接收端设置有卫星定位授时系统,在知道接收端的速度和加速度后,则可以让这些权值根据不同的速度和加速度来变化,以达到更好的接收效果,即有如下公式:
α=f(v,a)
其中v表示接收端的速度,a表示接收端的加速度,其具体的公式根据不同的模型和环境来搭建,例如,一个无限广播信号按照时间分集共有3个信道,对应的接收端速度和加速度分别为v1,v2,v3和a1,a2,a3,根据实际情况获得的加权值为α1,α2,α3,其中,α1=0.3,α2=0.4,α3=0.3,可以通过将各个权值和对应的分集信道函数相乘得到总的估算信道函数。
步骤S340,在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值。
无线信号经过信道可以通过下面的公式表示:
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)
其中y(t)表示通过信道后接收端接收到的信号,x(t)表示发射端发出的信号,h(t)表示信道的传输函数,n(t)表示信道中的噪声。接收端接收到信号后,可以通过信道估计获得信道函数的估计值,也就是h'(t),h'(t)包含了噪声所以这种估计具有误差,信道估计所使用的公式如下:
h'(t)=y(t)÷x(t)
在得到了各个分集信道的估计值后,可以通过分集合并的方法计算加权后的信道函数。如公式h'(t)=α1h1'(t)+α2h2'(t)+α3h3'(t)+...所示。
进一步地,在一实施例中,该无线广播性能优化方法还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,实时调整自动增益控制AGC的调节速度。
天线接收到信号强度一般都不在接收端最佳处理范围内,故需要通过增益调节模块来调节信号强度,使其落在最佳处理范围内,现有的增益调节一般都是自动调节的,其设定的调节速度一般都是固定的,为了兼顾多种因素,调节速度会进行折衷,从而得到的效果比较平衡,但无法达到当前环境下最优。
接收端静止时,信号一般收到大尺度衰落,其属于慢衰落,自动增益控制(AGC)可以缓慢根据信号强度来调节,即可满足接收要求;AGC由于调节速度固定,即为了满足静止条件下接收效果,其调节速度不会太快;当接收端快速移动时,此时信号主要收到大尺度衰落和小尺度衰落,其中小尺度衰落属于快衰落,信号强度变化剧烈,AGC的调节速度不能跟上信号变化的速度,导致AGC输出信号恶化,影响接收端的性能。
可以通过设置于接收端的卫星定位授时运动速度,根据多个运动速度可得到接收端的加速度,利用这些信息来调节AGC调节速度,使其在不同运动状态下,都能达到最优的性能,从而保证接收端的接收效果。AGC通用公式如下:
Y=A(t)·S(t)
其中,S(t)为实时输入信号,A(t)即为AGC的实时增益值,Y是经过处理得到的信号,t为时间。我们的接收端引入速度和加速度,则A(t)变为以接收端的速度和加速度为参数的函数,即为A(t,v,a),其中v和a分别为接收端的速度和加速度,这样接收端能根据具体运动情况去精确控制调节速度,使得接收端性能进一步的提高。根据实际情况,A(t,v,a)具体的算法有多种模型可供选择。
本实施例中提出的无线广播性能优化方法,通过基于所述接收端对应的第二位置信息、时刻信息以及运动状态信息,获取信道均衡权值;然后在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值;还包括基于所述接收端对应的第二位置信息、时刻信息以及运动状态信息,实时调整自动增益控制AGC的调节速度;本发明方法可以通过接收端的运动状态调节自动增益控制速度以及信道均衡的权值,使得信号强度和信道权值随着接收端的变化而改变,能够调节到适应当前环境状况的最佳状态,保证了接收端能够最大化的发挥出作用。
基于第四实施例,提出本发明无线广播性能优化方法的第五实施例,参照图6,步骤S340包括:
步骤S341,根据预设规则获取各个分集信道,基于所述接收端接收到的输入信号、所述发射端发送出的输出信号,获取各个分集信道对应的传输函数;
无线信道也就是俗称的无线频段,其是以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道,在本实施例中可以通过时间或者空间的维度对信道进行分集,任何无线信号经过一个分集的信道可以通过下面的公式表示:
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)
其中y(t)表示通过信道后接收端接收到的信号,x(t)表示发射端发出的信号,h(t)表示信道的传输函数,n(t)表示信道中的噪声。接收端接收到信号后,可以通过信道估计获得信道函数的估计值,也就是h'(t),h'(t)包含了噪声所以这种估计具有误差,信道估计所使用的公式如下:
h'(t)=y(t)÷x(t)
步骤S342,基于所述信道均衡权值以及各个分集信道对应的传输函数,计算最终传输函数估计值。
在得到了各个分集信道的估计值后,可以通过分集合并的方法计算加权后的信道函数。如公式h'(t)=α1h1'(t)+α2h2'(t)+α3h3'(t)+...所示。其中,h1'(t)、h2'(t)、h3'(t)…分别表示不同的分集值,可以是时间维度的分集,也可以是空间维度的分集,α1、α2、α3...表示对不同的分集值对应的加权值。一般的接收端其权值都是固定不变的,故性能比较折衷。本发明中的接收端设置有卫星定位授时系统,在知道接收端的速度和加速度后,则可以让这些权值根据不同的速度和加速度来变化,以达到更好的接收效果,即有如下公式:
α=f(v,a)
其中v表示接收端的速度,a表示接收端的加速度,其具体的公式根据不同的模型和环境来搭建,例如,一个无限广播信号按照时间分集共有3个信道,对应的接收端速度和加速度分别为v1,v2,v3和a1,a2,a3,根据实际情况获得的加权值为α1,α2,α3,其中,α1=0.3,α2=0.4,α3=0.3,可以通过将各个权值和对应的分集信道函数相乘得到总的估算信道函数。
本实施例中提出的无线广播性能优化方法,通过根据预设规则获取各个分集信道,基于所述接收端接收到的输入信号、所述发射端发送出的输出信号,获取各个分集信道对应的传输函数;然后基于所述信道均衡权值以及各个分集信道对应的传输函数,计算最终传输函数估计值;普通接收端的权值都是固定不变的,故性能比较折衷,本发明在接收端引入了定位系统,在得到接收机的速度和加速度后,可以让这些权值根据不同的速度和加速度来变化,以达到更好的接收效果。
基于第一实施例,提出本发明无线广播性能优化方法的第六实施例,参照图7,步骤S100包括:
步骤S110,生成发射端对应站点的当前站点信息覆盖表;
每个广播发射端在部署的时候,需要生成类似表1所示的站点覆盖信息表,其中主要包括信号频率和发射端所在的发射站的经纬高度坐标信息。
步骤S120,接收端在接收到发射端发送的无线信号时,解析所述无线信号并获取所述无线信号包含的当前站点信息覆盖表,基于所述无线信号覆盖表获取发射端对应的当前站点信息。
发射端在发送出广播信号时,会将本发射站的站点信息覆盖表以及周边站点的站点信息覆盖表一起发送出去,接收端只要搜索并连接上任何一个广播信号,即可从中获得该广播信号对应的发射站点以及该发射站点周边的站点的站点信息覆盖表,同时可以根据自身携带的卫星定位授时系统得到自身的经纬高度坐标以及相关时刻信息,即可得到自身的运动状态,进而可以利用上述信息对接收端的接收性能从天线角度的调整、多普勒效应的补偿、自动增益调节速度的控制以及信道均衡权值的调节这几个方面进行优化。
本实施例中提出的无线广播性能优化方法,通过生成发射端对应站点的站点信息覆盖表;然后接收端在接收到发射端发送的无线信号时,解析所述无线信号并获取所述无线信号包含的站点信息覆盖表,基于所述无线信号覆盖表获取发射端对应的站点信息;本发明中的无线广播性能优化方法,可以将获取发射端的站点信息,同时通过自身卫星定位信息和时间信息,确定接收机的自身位置和运动状态,利用这些信息选择一组最佳参数来接收无线广播节目。
此外,本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有无线广播性能优化程序,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时实现如下操作:
获取发射端对应的当前站点信息;
基于卫星导航系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息;
基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
在获取到所述发射端对应的第一坐标信息、所述接收端对应的第二坐标信息和运动状态信息时,将发射端作为原点建立站心坐标系,调整所述接收端对应的天线角度,以使其对准发射端。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,得到多普勒频移值,根据所述多普勒频移值对接收端接收到的输入信号进行多普勒效应的补偿。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,实时调整自动增益控制AGC的调节速度。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,获取信道均衡权值;
在获取到所述信道均衡权值时,基于所述信道均衡权值和各个分集信道对应的传输函数,通过分集合并的方法得到最终传输函数估计值。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
根据预设规则获取各个分集信道,基于所述接收端接收到的输入信号、所述发射端发送出的输出信号,获取各个分集信道对应的传输函数;
基于所述信道均衡权值以及各个分集信道对应的传输函数,计算最终传输函数估计值。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
生成发射端对应站点的当前站点信息覆盖表;
接收端在接收到发射端发送的无线信号时,解析所述无线信号并获取所述无线信号包含的当前站点信息覆盖表,基于所述无线信号覆盖表获取发射端对应的当前站点信息。
进一步地,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时还实现如下操作:
获取预设区域内的所有周边站点对应的站点信息覆盖表,封装所述多个周边站点对应的站点信息覆盖表以及当前站点对应的站点信息覆盖表。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种无线广播性能优化方法,应用于无线广播系统,其特征在于,所述无线广播系统包括发射端和接收端,所述无线广播性能优化方法包括以下步骤:
获取发射端对应的当前站点信息;
基于卫星导航系统获取接收端对应的第二坐标信息以及时刻信息,根据所述第二坐标信息和时刻信息计算所述接收端的运动状态信息;
基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量;
其中,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量的步骤还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,获取信道均衡权值;
α=f(v,a)
其中α表示信道均衡权值,v表示接收端的速度,a表示接收端的加速度;
根据预设规则获取各个分集信道,基于所述接收端接收到的输入信号、所述发射端发送出的输出信号,获取各个分集信道对应的传输函数;
基于所述信道均衡权值以及各个分集信道对应的传输函数,计算最终传输函数估计值;
h'(t)=α1h1'(t)+α2h2'(t)+α3h3'(t)+...
其中h'(t)信道传输函数估计值,h1'(t)、h2'(t)、h3'(t)…分别表示不同的各分集信道传输函数估计值,α1、α2、α3...表示对各分集信道传输函数估计值的加权值。
2.如权利要求1所述的无线广播性能优化方法,其特征在于,所述当前站点信息包括信号频率信息以及第一坐标信息,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量的步骤包括:
在获取到所述发射端对应的第一坐标信息、所述接收端对应的第二坐标信息和运动状态信息时,将发射端作为原点建立站心坐标系,调整所述接收端对应的天线角度,以使其对准发射端。
3.如权利要求1所述的无线广播性能优化方法,其特征在于,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量的步骤还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,得到多普勒频移值,根据所述多普勒频移值对接收端接收到的信号进行多普勒效应的补偿。
4.如权利要求1所述的无线广播性能优化方法,其特征在于,所述基于获取到的所述当前站点信息、第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息调整接收端的接收信号质量的步骤还包括:
基于所述接收端对应的第二坐标信息、时刻信息以及运动状态信息,实时调整自动增益控制AGC的调节速度。
5.如权利要求1所述的无线广播性能优化方法,其特征在于,所述获取发射端对应的当前站点信息的步骤包括:
生成发射端对应站点的当前站点信息覆盖表;
接收端在接收到发射端发送的无线信号时,解析所述无线信号并获取所述无线信号包含的当前站点信息覆盖表,基于所述无线信号覆盖表获取发射端对应的当前站点信息。
6.如权利要求1所述的无线广播性能优化方法,其特征在于,所述无线广播系统包括多个发射端,所述获取发射端对应的当前站点信息的步骤之后,所述方法还包括:
获取预设区域内的所有周边站点对应的站点信息覆盖表,封装所述多个周边站点对应的站点信息覆盖表以及当前站点对应的站点信息覆盖表。
7.一种无线广播性能优化装置,其特征在于,所述无线广播性能优化装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的无线广播性能优化程序,所述无线广播性能优化程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的无线广播性能优化方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有无线广播性能优化程序,所述无线广播性能优化程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的无线广播性能优化方法的步骤。
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