CN1529957A

CN1529957A - 用于数字数据的带内信道广播系统

Info

Publication number: CN1529957A
Application number: CNA018146449A
Authority: CN
Inventors: 钱德拉・莫汉; 钱德拉·莫汉; ・阿普雷兹; 张智明; 曼纽尔·阿普雷兹
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: SG144728A1; MY128804A; MXPA03000758A; US7388911B2; CN1529957B; WO2002009329A2; AU2001277931B2; US6792051B1; KR100811570B1; AU7793101A; KR20030064735A; EP1314269A2; AU2001277931C1; BR0112742A; EP1314269B1; JP4651910B2; US20050009478A1; WO2002009329A3; JP2004509487A

Abstract

一种FM广播发送机(图5)发送一种具有广播频率和边带的载波的广播信号，能够以全功率在载波的发送带宽之内发送。它包括一个已调制的具有广播频率载波以及具有带宽小于表示立体声信号发送带宽的边带的FM立体声信号源。它也包括一个已调制的IBOC信号源，该信号源具有彼此空间相关的载波脉冲用于表示IBOC数字数据信号，该数字数据信号被编码为可变脉冲宽度的编码信号，并具有与FM立体声信号边带不重叠的发送带宽之内的带宽。一个信号合成器用于合并已调制的FM立体声信号和已调制的IBOC信号以形成该广播信号。一个FM广播接收机(图6)接收包括一个表示FM立体声信号的第一已调制信号的广播信号，以及接收一个具有表示带内信道(IBOC)数字数据信号的彼此空间相关载波脉冲的第二已调制信号，该数字数据信号被编码为可变脉冲带宽编码信号。它包括一个用于产生表示FM立体声信号的第一分离信号以及表示IBOC数字数据信号的第二分离信号的信号分离器。一个FM信号处理器产生由FM立体声信号表示的立体声音频信号。一个IBOC信号处理器产生由IBOC数字数据信号表示的数字数据信号。

Description

用于数字数据的带内信道广播系统

技术领域

本发明涉及一种通过带限信道提供高数据速率的调制技术，以及尤其涉及一种用于数字数据特别是数字音频的带内信道(in-band-on-channel，IBOC)FM广播调制系统。

背景技术

在美国，FM广播电台可以在指定载波频率为100KHz范围内的边带中以全功率发送信息，并且在载波附近100KHz到200KHz的范围内可以以比全功率下降30dB的功率发送信息。标准立体声音频信号位于53KHz载波范围内的带宽中。广播电台因此能够在带宽的剩余部分中发送其他信息，并受到以上描述的限制。

人们已经期望FM广播电台同时广播立体声音频和数字数据。该数字数据例如表示广播立体声音频的高质量等级。这就需要一个限制在相对窄带宽中的相对高数据速率的信道。例如，携带高质量音频的数字数据流可具有每秒128千比特(kbps)的比特率。载有这样数据流的信号不能以没有减少信号所需带宽的某种压缩形式的FM广播信号在可用带宽中发送。

人们总是期望通过有限带宽的信道来提供具有更高数据速率的数据。已经开发出了用于通过一个信道增加数据速率的许多调制技术。例如，M-ary相移键控(PSK)以及正交幅度调制(QAM)技术允许通过将每个发送码元中的多个数据比特进行编码来压缩数据。这些系统具有相关的限制性。第一，与这些系统相关的硬件昂贵。这是因为为了正确操作，这些技术需要高等级的信道线性特性。相应地，必须执行用于载波跟踪，码元恢复，内插以及信号成形的大量信号处理。第二，这些技术对于多径效应是敏感的。这些效应需要在接收机中得到补偿。第三，这些系统为获得所期望的数据速率，通常要求其带宽大于一些应用(例如带内信道广播FM子载波业务)中可利用的带宽。

发明内容

根据本发明的原理，FM广播发送机发送一个载波为广播频率和边带的广播信号，能够以全功率在载波附近的发送带宽内发送。它包括一个已调制FM立体声信号源，该信号具有广播频率的载波并且边带带宽小于表示立体声信号的发送带宽。它也包括一个已调制IBOC信号源，该信号具有的载波脉冲彼此空间相关以表示编码为可变脉冲宽度编码信号的IBOC数字数据信号，并具有没有重叠FM立体声信号边带的位于发送带宽之内的带宽。一个信号合成器将已调制的FM立体声信号和已调制的IBOC信号合并以形成广播信号。

根据本发明的另一个方面，一个FM广播接收机接收包括一个表示FM立体声信号的第一已调制信号和一个第二已调制信号的广播信号，该第二已调制信号具有空间上彼此相关的载波脉冲，表示编码为可变脉冲宽度编码信号的带内信道(IBOC)数字数据信号。它包括一个信号分离器用于产生一个表示FM立体声信号的第一分离信号以及表示该IBOC数字数据信号的第二分离信号。一个IBOC信号处理器产生一个由IBOC数字数据信号表示的数字数据信号。

根据本发明原理的技术提供了一个FM发送系统，该系统包括一个载有相对高数据速率数字信号的第二信道。该信道放置在可以以全功率发送的FM带宽的部分中。要实现这样一个信道的回路相对简单和廉价。而且，它不需要高信道线性特性以及不会遭受多经问题。在接收机中实现这种信道的必要附加回路相对小，并且可以耦合到接收机中预先存在的IF回路的输出。

附图说明

通过参照附图描述本发明的优选实施例，将能更清楚地理解本发明。在附图中：

图1是一个根据本发明可在一个FM广播系统中使用的调制器方框图；

图2是一个有利于理解图1所示例调制器操作的波形图；

图3是一个可以接收根据图1所示例调制器已调制信号的接收机方框图；

图4是一个有利于理解根据本发明应用图1和图2所示例调制技术的频谱图；

图5是一个根据本发明包含带内信道的数字发送信道的FM广播发送机方框图；

图6是一个根据本发明可以接收图5中所示例的FM广播发送机已调制信号的FM广播接收机方框图；

图7是一个有利于理解可用于本发明调制器的另一个实施方案的操作波形图；

图8是一个可以用于本发明的调制器的另一个实施方案的方框图；

图9是一个用于本发明接收机的另一个实施方案的方框图，该接收机可以接收图8所示例系统产生的信号。

具体实施方式

图1是一个用于本发明的调制器方框图。在图1中，输入端IN接收一个数字信号。输入端IN耦合到编码器10的输入端。编码器10的输出端耦合到微分器20的输入端。微分器20的输出端耦合到电平检测器25的输入端。电平检测器25的输出端耦合到混频器30的第一输入端。本地振荡器40耦合到混频器30的第二输入端。混频器30的输出端耦合到带通滤波器(BPF)50的输入端。BPF50的输出端耦合到输出端OUT，BPF在输入端IN产生表示数字信号的已调制信号。

图2是有利于理解图1所示例调制器操作的波形图。图2为了更清楚地示例波形并没有按比例画出。在示例的实施方案中，在输入端IN的数字信号是非归零格式(NRZ)的双电平信号。该信号示例为图2中顶端的波形。NRZ信号载有连续比特，每一个持续称为比特周期的预定周期，该周期在NRZ信号中用虚线所示，并具有相应的称为比特率的频率。NRZ信号的电平全部以已知的方式来表示该比特值。编码器10使用可变脉冲宽度码来操作已编码NRZ信号。在示例的实施方案中，可变脉冲宽度码是可变孔径码。可变孔径码在发明人提交(提交日)的美国专利申请(RCA88,945)中详细描述。在该专利申请中，NRZ信号以下面方式相位编码。

NRZ信号中的每一个比特周期在编码信号中编码为跃迁。一个以比特率的倍数M运行的编码时钟用于对该NRZ信号进行相位编码。在上述专利申请中，编码时钟以比特率九倍的速率M运行。当NRZ信号从逻辑“1”电平跃迁为逻辑“0”电平时，由原先跃迁在编码信号八编码时钟周期(M-1)中产生跃迁。当NRZ信号从逻辑“0”电平跃迁为逻辑“1”电平时，从原先跃迁在编码信号10编码时钟周期(M+1)中产生跃迁。当NRZ信号没有跃迁时，即如果连续比特具有相同的值，那么在从最后的跃迁在编码信号九编码时钟周期(M)中产生跃迁。可变孔径编码信号(VAC)示例为图2中的第二波形。

可变孔径编码信号(VAC)通过微分器20微分以产生一系列与VAC信号的跃迁时间对准的脉冲。微分器也产生VAC调制信号的90度相位移位。全部以已知方式，脉冲的上升沿跃迁产生正向脉冲以及下降沿跃迁产生负向脉冲。微分VAC信号

示例为图2中的第三信号。

信号通过电平检测器25进行电平检测以产生一系列具有连续幅度的三电平脉冲。当微分VAC信号的值大于正门限值时，产生一个具有高值的电平信号；当微分VAC信号的值小于负门限值时，产生一个具有低值的电平信号，否则产生的电平信号具有一个中间值，以上全部以已知方式产生。电平信号示例为图2中的第四信号(电平)。

电平信号在混频器30中调制来自本地振荡器40的一个载波信号。正脉冲产生一个具有第一相位的载波信号脉冲，以及负脉冲产生一个具有第二相位的载波信号脉冲。第一和第二相位优选为基本上偏离相位180度。该载波信号脉冲优选为基本上是一个编码时钟周期长度，在示例的实施方案中，载波信号基本上具有NRZ比特周期1/9的持续时间。选择本地振荡器40的信号频率以便优选地可以在载波信号脉冲时间周期中产生本地振荡器信号的至少10个周期。在图2中，载波信号CARR示例为最底端的波形，其中载波信号在各自的矩形包络范围内通过垂直阴影来表示。在图2所示例的CARR信号中，对应于正向电平脉冲产生的载波脉冲相位由一个“+”来表示，以及对应于负向电平脉冲产生的载波脉冲相位由一个“-”来表示。“+”和“-”仅仅基本上表示180度相位差并且他们并不用于表示任何的绝对相位。

BPF50过滤CARR信号中所有的“带外”傅立叶成分，以及载波成分本身和一个边带，仅仅剩下一个单边带信号。因此，BPF50的输出信号OUT是在输入端IN表示NRZ数据信号的单边带(SSB)相位或频率已调制信号。该信号可以通过任何已知的发送技术来发送到接收机。

图3是一个可以接收如图1所示调制信号的接收机方框图。在图3中，输入端IN耦合到参考图1和图2上面描述的已调制信号源。输入端IN耦合到BPF110的输入端。BPF110的输出端耦合到积分器120的输入端。积分器120的输出端耦合到限幅放大器130的输入端。限幅放大器130的输出端耦合到检测器140的输入端。检测器140的输出端耦合到解码器150的输入端。解码器150的输出端重现在输入端IN的已调制信号所表示的NRZ信号并耦合到输出端OUT。

在操作中，BPF110过滤带外信号，仅仅通过已调制SSB信号。积分器120反转90度相位移位，其中该移位是由微分器20(图1的)引入的。限幅放大器130将来自积分器120的信号幅度限制为恒定幅度。来自限幅放大器130的信号对应于图2所示例的载波脉冲信号CARR。检测器140不是FM鉴频器就是分别用于解调FM或PM调制的载波脉冲信号的锁相环(PLL)。检测器140检测载波脉冲并产生具有通过这些脉冲的相位和定时来表示的跃迁的双电平信号。检测器140的输出对应于图2中的VAC信号的可变比特宽度信号。解码器150执行编码器10(图1的)的逆向操作，并且在输出端OUT产生对应于图2中NRZ信号的NRZ信号。上述的美国专利申请(RCA88,945)描述了用于图3中的解码器150。在输出端OUT，NRZ信号接着通过使用回路(未示出)来处理。

由于载波脉冲(图2中的信号CARR)以彼此精确定义的次数产生，以及这些脉冲的持续时间是有限的，所以有可能仅在脉冲所期望的次数使能检测器140。例如，在示例的实施方案中，正如上面详细描述的，每一个脉冲基本上具有NRZ信号跃迁次数之间时间1/9的持续时间。在载波脉冲接收到NRZ信号跃迁之间时间的8/9之后，由于在前的载波脉冲(表示下降沿)，连续脉冲仅仅期望在NRZ信号从那个脉冲跃迁之间时间的9/9(无跃迁)或10/9(上升边沿)产生。相似地，在载波脉冲接收到NRZ信号跃迁之间时间的10/9，由于在前载波脉冲(表示上升沿)，连续脉冲仅仅期待在NRZ信号从那个脉冲跃迁之间时间的8/9(下降沿)或9/9(无跃迁)产生。检测器140仅仅需要当载波脉冲被期望时并且仅仅在所期望脉冲持续时间的时间邻域中时才被使能。

图3中示例为160的窗口定时器具有一个耦合到检测器140状态输出端的输入端以及具有一个耦合到检测器140使能输入端的输出端。窗口定时器160监控来自检测器140的信号并且仅仅当载波脉冲被期望时以及仅仅在上面所述的脉冲持续时间的时间领域中时使能该检测器。

在示例性的实施方案中，调制信号的能量主要位于比特率0.44(8/18)以及0.55(10/18)倍之间，因此具有比特率0.11倍的带宽。这将导致九倍地增加带宽中数据速率。其他的压缩比率通过改变编码时钟与比特率的比率很容易地实现，本领域技术人员将很容易理解折中选择和限制。

上面描述的系统可在发送机和接收机中通过比M-ary PSK或QAM调制技术较低复杂性的回路来实现。更具体而言，在接收机中，在提取已调制信号之后，可以使用限幅放大器(例如130)，当与其他回路0相比较时，其具有较少的花费并且节约能量。而且NRZ信号的编码和解码都可以名义上通过快速可编程逻辑器件(PLDs)执行。这些器件相对便宜(当前为1到2美元)。另外，在该系统中不存在符号间干扰，因此不要对波形整形。而且，除了时钟恢复环路以外不需要跟踪环路。

正如上面所描述，由于载波发送仅仅在比特边界上发生而且在整个比特周期不连续，可以在接收机中使用时间窗口，仅仅以脉冲期望的次数来检测接收的载波脉冲。因此，当前系统中不存在多径问题。

根据本发明的原理，上面描述的调制技术用于在FM广播信号中同时发送数字数据(例如，CD质量数字音乐)和FM单声道和立体声广播音频信号。图4是有利于理解将图1以及图2所示调制技术应用到根据本发明系统中的频谱图。图4a示例了在美国的FM广播信号的能量包络。在图4a中，水平线表示频率以及表示在大约88MHz和107MHz之间某个位置VHF波段的一部分。在垂直方向表示信号强度。示例了两个相邻广播信号可允许的频谱包络。每一个载波示例为一个垂直箭头。在每一个载波附近是边带，载有在该载波上FM已调制的广播信号。

在美国，FM广播电台可以以全部功率在100kHz载波范围内的边带上广播单声道和立体声音频。在图4a中，这些边带不用阴影示例。广播电台可以在100kHz到200kHz的边带中广播其他信息，但是在该边带内的发送功率必须低于全功率30dB。这些边带用阴影示例。邻近电台(在相同的地理区域)必须通过至少400kHz来分离。

在图4a中较低频率广播信号载波的最上面边带在图4b的较低频谱图中示例。在图4b中，垂直方向表示调制百分比。在图4b中，单声道音频信号L+R音频信号以90％的调制电平在0到15kHz边带中发送。L-R音频信号作为抑制子载波38kHz频率附近的双边带抑制载波信号以45％调制电平来发送。下边带(1sb)在23kHz到38kHz的范围内，以及上边带(usb)在38kHz到53kHz的范围内。19kHz导频音调(抑制载波频率的一半)也包含在主载波附近的边带中。因此，在主载波(即53kHz到100kHz)附近的上边带(图4b)和下边带(未示出)中47kHz保留用于广播电台以全功率来广播其他的信息。正如上面所述，从100kHz到200kHz发送的功率必须低于全功率30dB。

使用上面描述的图1和图2所示例的调制技术，128千比特-每秒(kbps)信号，其包含MP3 CD质量音频信号，可以被压缩并在小于20kHz的带宽内发送。如图4b中所示例的，该数字音频信号可以放置在上边带(例如)53kHz和100kHz之间的空间并作为子载波信号与正常广播立体声音频信号一起被发送。在图4b中，数字音频信号是上面描述的中心在70kHz附近的SSB信号，并且数字音频信号的范围大约是从60kHz到80kHz。这在主载波100kHz的范围内，因此可以以全功率发送。这种信号称为带内信道(IBOC)信号。

图5是一个根据本发明包含带内信道数字发送信道以及使用参考图1到图3以上所述的调制技术来执行的FM广播发送机方框图。在图5中，这些和图1所示单元相同的单元用标有“图1”的虚线矩形包围起来，指定为相同的参考数字并且在下面不再详细描述。编码器10，微分器20，混频器30，振荡器40以及BPF50合并产生表示数字输入信号(图2的NRZ)的SSB相位或频率已调制信号(图2的CARR)，所有这些都在上文中参考图1加以描述。BPF50的输出端耦合到放大器60的输入端。放大器60的输出端耦合到第二混频器70的第一输入端。第二振荡器80耦合到第二混频器70的第二输入端。第二混频器70的输出端耦合到第一滤波器/放大器260的输入端。第一滤波器/放大器260的输出端耦合到信号合成器250的第一输入端。

广播基带信号处理器210的输出端耦合第三混频器220的第一输入端。第三振荡器230耦合到第三混频器220的第二输入端。第三混频器220的输出端耦合到第二滤波器/放大器240的输入端。第二滤波器/放大器240的输出端耦合到信号合成器250的第二输入端。信号合成器250的输出端耦合到功率放大器270的输入端，其中功率放大器270耦合到一个发送天线280。

在操作中，编码器10接收一个表示数字音频信号的数字信号。在一个优选实施方案中，该信号是一个MP3兼容数字音频信号。更具体而言，该数字音频数据流使用Reed-Solomon(RS)码来前向纠错(FEC)编码。然后，将该FEC编码数据流分组。接着通过图1所示回路将这种分组数据压缩成正如上面详细描述的SSB信号。

将振荡器40产生的信号频率选择为10.7MHz，所以来自编码器10的数字信息被调制成10.7MHz的中心频率。该调制频率可以是任何频率，但是更加具体选择的该频率可对应于现存低成本BPF滤波器的频率。例如，典型BPF滤波器的中心频率为6MHz，10.7MHz，21.4MHz，70MHz，140MHz，等等。在示例性的实施方案中，选择10.7MHz作为调制频率，以及将BPF50应用为一个现存的10.7MHz滤波器。经BPF50滤波的SSB信号通过放大器60放大并且通过第二混频器70和第二振荡器80合并进行上变频。在示例性的实施方案中，第二振荡器80产生77.57MHz的信号并且将SSB上变频到88.27MHz。该信号被滤波并且进一步通过第一滤波器/放大器260放大。

广播基带信号处理器210全部以已知方式接收立体声音频信号(未示出)并且执行形成复合立体声信号必要的信号处理，该复合立体声信号包括位于基带的L+R信号，载波频率为38kHz以及导频音调为19kHz的双边带抑制载波L-R信号。接着将该信号调制到指定为FM电台频率的载波信号上。第三振荡器230产生一个指定为广播频率的载波信号，在优选实施方案中该广播频率为88.2MHz。第三混频器220产生图4b所示例的用复合单声道以及立体声音频信号所调制的已调制信号。在载波频率88.2MHz的调制信号，具有在图4b中所示例的标准广播音频边带，接着被滤波并且通过第二滤波器/放大器240放大。该信号与来自第一滤波器/放大器260的已SSB调制数字信号合并以形成一个复合信号。如图4b所示，该复合信号都包括在载波88.2MHz上调制的标准广播立体声音频边带，以及在载波上(88.27MHz)载有中心频率为70kHz的数字音频信号的SSB已调制信号。接着通过功率放大器270将该复合信号功率放大并且将该信号提供给发送天线280以便发送到FM广播接收机。

图6是一个可以接收图5所示FM广播发送机所调制信号的FM广播接收机方框图。在图6中，这些与图3所示例单元相同的单元用标有图3字样的虚线矩形标出，并用相同的标号指定，在下文中不再详细描述。在图6中，接收天线302耦合到RF放大器304。RF放大器304的输出端耦合到第一混频器306的第一输入端。第一振荡器308的输出端耦合到第一混频器306的第二输入端。第一混频器306的输出端耦合到BPF310和可调BPF110各自的输入端。BPF310的输出端耦合到中频(IF)放大器312的输入端，其中该中频放大器可以是一个限幅放大器。中频(IF)放大器312的输出端耦合到FM检测器314的输入端。FM检测器314的输出端耦合到FM立体声解码器316的输入端。

在操作中，RF放大器304接收并且放大来自接收天线304的RF信号。第一振荡器308产生频率为98.9MHz的信号。第一振荡器308和第一混频器306的合并起来将88.2MHz主载波信号下变频为10.7MHz，以及将SSB数字音频信号从88.27MHz下变频为10.63MHz。BPF310以已知方式仅通过10.7MHz附近的FM立体声边带(L+R和L-R)。IF放大器312放大该信号并且将其提供给产生基带复合立体声信号的FM检测器314。FM立体声解码器316以已知的方式将基带复合立体声信号解码以产生表示发送音频信号的单声道和/或立体声音频信号(未示出)。

在示例性的实施方案中，可调BPF110调到中心频率10.63MHz，并仅仅通过该频率附近的数字音频信号。在示例性的实施方案中，BPF110的通带范围从10.53MHz到10.73MHz。BPF110，积分器120，限幅放大器130，检测器140，解码器150以及窗口定时器160合并起来操作以提取已调制数字音频信号，并解调和解码该信号以重现数字音频信号，以上操作以参考图3上面所描述的方式进行。以一种合适的方式通过进一步的回路(未示出)处理来自解码器150的数字音频信号以产生对应于发送数字音频信号的音频信号。更具体而言，将该信号分组，检测并纠正在发送过程中引入的任何错误。全部以已知方式接着将纠正的比特流转换为立体声音频信号。

上面描述的实施方案提供了1024QAM系统的等效压缩性能。但是，实际上，由于很难解决噪声以及由于紧密的星座空间导致的多径符号间干扰，因此QAM系统被限制在256QAM附近。由于窄的且宽距离的载波脉冲，上述系统不具有ISI问题。简而言之，更高数据速率可以在较窄带宽信道中发送，该信道没有与诸如QAM的其他技术相关的问题。

返回来参考图2，在CARR信号中，它可能看起来，载波脉冲之间的间隙相对宽，没有任何载波信号在间隙中发送。可以在根据本发明系统的可替换实施方案中使用这些间隙。图7是有利于理解根据该可替换实施方案调制器操作的CARR信号更加详细的波形图。正如上面所描述的，在图1所示例的编码器中，编码时钟信号具有NRZ信号比特周期1/9的周期。在图7中虚的垂直线表示编码时钟信号周期。载波脉冲允许的时间位置用虚线矩形来表示。载波脉冲可以在先前的脉冲之后产生8，9或10时钟脉冲。因此，载波脉冲可以在三个邻近时钟周期的任何一个中产生。载波脉冲A假定为来自先前的脉冲的8时钟脉冲，载波脉冲B假定为来自先前的脉冲的9时钟脉冲，以及载波脉冲C假定为来自先前的脉冲的10时钟脉冲。

正如上面所描述的，当载波脉冲是来自先前脉冲(A)的8时钟脉冲时，这表示NRZ信号的下降沿，以及可以迅速跟随一个9时钟脉冲间隔(D)，这表示NRZ信号中无变化，或表示NRZ信号中上升沿的10时钟脉冲间隔(E)。相似地，当载波脉冲是表示NRZ信号下降沿的来自先前脉冲(C)的10时钟脉冲时，可以仅仅迅速跟随有表示NRZ信号上升沿的8时钟脉冲间隔(E)，或表示NRZ信号中未变化的9时钟脉冲间隔(F)。当载波脉冲是来自先前脉冲(B)的9时钟脉冲时，它表示NRZ信号中无变化，并且可以迅速跟随表示NRZ信号下降沿的8时钟脉冲(D)，以及另一个表示NRZ信号中未变化的9时钟脉冲(E)，或一个表示NRZ信号上升沿的10时钟脉冲(F)间隔。这都在图7中示例。很明显在NRZ比特周期中的9编码时钟周期，三个邻近周期(t1-t4)中的一个可以潜在地具有载波脉冲，而其他六个周期(t4-t10)不能具有载波脉冲。

在CARR信号(从周期t4到t10)中没有产生载波脉冲的间隔中，其他辅助数据可以在载波信号上调制。这在图7中示例为用垂直虚线表示的一个圆形矩形(辅助数据)。保持在该间歇周围的最后潜在载波脉冲(C)之后和下一个连续潜在载波脉冲(D)之前的保护周期t以将载波脉冲(A)-(F)之间潜在的干扰最小化来得以维持，其中的载波脉冲(A)-(F)载有数字音频信号以及载波调制(辅助数据)载有辅助数据。

图8是一个可以执行调制编码数据流中包含辅助数据的本发明实施方案的方框图。在图8中，这些与图1所示例相同的单元指定为相同标号并且在下面不再详细描述。在图8中，辅助数据(AUX)源(未示出)耦合到先进先出(FIFO)缓冲器402的输入端。FIFO缓冲器402的输出端耦合到多路复用器404的第一数据输入端。多路复用器404的输出端耦合到混频器30的输入端。电平检测器25的输出端耦合到多路复用器404的第二数据输入端。编码器10的定时信号输出端耦合到多路复用器404的控制输入端。

在示例性的实施方案中，辅助数据信号AUX假定能够直接调制载波信号。本领域技术人员将理解如何编码，否则应准备一个用于以最适合于该信号特征的方式来调制载波的信号。另外，在示例的实施方案中，辅助数据信号假定是数字形式。但是，这不是必要的。该辅助数据信号也可以是模拟信号。

在操作中，编码器10包括控制脉冲相对定时的内部定时回路(未示出)。当脉冲在CARR信号中可潜在地产生时，该定时回路可以以一种本领域技术人员所理解的方式修改以产生一个具有在三个邻近编码时钟周期t1到t4中第一状态的信号，并产生具有在剩下编码时钟周期t4到t10中第二状态的信号。当脉冲有可能产生时，在周期(t1到t4)该信号可以用于控制多路复用器404以将微分器20的输出端耦合到混频器30的输入端，否则在周期(t4到t10)，用于控制复用器以将FIFO缓冲器402的输出端耦合到混频器30。在周期(t1到t4)当微分器20的输出端耦合到混频器30，图8的回路是图1中所示例的结构，以及按照上面详细描述的进行操作。

在周期(t4+Δt到t10-Δt)，当FIFO缓冲器402耦合到混频器30(考虑了保护频带Δt)时，来自FIFO缓冲器402的数据调制来自振荡器40的载波信号。FIFO缓冲器402操作以连续比特速率接收数字辅助数据信号AUX，并当可以产生载波脉冲(A)-(C)时在时间周期(t1-t4)缓冲该信号。当辅助数据发送时FIFO缓冲器402接着在时间周期(t4+Δt到t10-Δt)以更高比特速率将存储的辅助数据提供给混频器30。整个CARR信号辅助数据突发网络吞吐量必须与来自辅助数据信号源(未示出)的辅助数据连续网络吞吐量匹配。本领域技术人员将明白以已知方式如何匹配该吞吐量，并且也明白如何提供超限吞吐量和低于估计的吞吐量。

图9是一个可以接收图8所示例系统产生信号的接收机方框图。在图9中，与图3所示例单元相同的单元被指定相同标号并且在下面不再详细描述。在图9中，检测器140的输出端耦合到可控制开关406的输入端。可控制开关406的输出端耦合到解码器150的输入端。可控制开关406的第二输出端耦合到FIFO408的输入端。FIFO408的输出端产生辅助数据(AUX)。正如图3中，窗口定时器160的输出端不是耦合到检测器140的使能输入端，而是耦合到可控制开关406的控制输入端。

在操作中，图9中的检测器140总是使能的。来自窗口定时器160的窗口信号对应于图8中编码器10所产生的定时信号。当载波脉冲(A)-(C)能够潜在地产生时，窗口信号在周期(t1到t4)具有第一状态，否则在周期(t4到t10)时具有第二状态。在周期(t1到t4)当载波脉冲(A)-(C)能够潜在地产生定时器160条件时，可控制开关406将检测器140耦合到解码器150。这种结构与图3中所示例的结构相同，并且按照上面详细描述的来操作。

在剩下的比特周期(t4到t10)，检测器140耦合到FIFO408。在该周期中，解调已调制的辅助数据并将其提供给FIFO408。以对于FIFO402(图8的)相应的方式，FIFO408接收来自检测器140的辅助数据突发，并且以连续比特速率产生辅助数据输出信号AUX。该辅助数据信号表示编码用于调制载波的辅助数据。进一步的处理(未示出)可以是必须做的，即将接收的辅助数据信号解码为想要的格式。

Claims

1、一种FM广播发送机，用于发送具有广播频率和边带的载波的广播信号，该发送机在载波附近的发送带宽范围内能够以全功率发送，其特征在于：

已调制FM立体声信号源(210，220，230，240)，其具有广播频率的载波并且具有带宽小于表示立体声信号发送带宽的边带；

已调制IBOC信号源(10，20，25，30-80，260)，其具有彼此空间相关的载波脉冲以表示编码为可变脉冲宽度编码信号的IBOC数字数据信号，以及发送带宽范围之内的带宽不重叠FM立体声信号边带；以及

信号合成器(250)，用于合并已调制FM立体声信号和已调制IBOC信号以形成广播信号。

2、根据权利要求1的发送机，其特征还在于，功率放大器(270)耦合在信号合成器和发送天线之间。

3、根据权利要求1的发送机，其特征在于，已调制立体声信号源包括：

信号处理器(210)，响应于立体声音频信号，用于产生复合的立体声信号；以及

调制器(220，230)用于在广播频率载波上调制该复合立体声信号。

4、根据权利要求3的发送机，其特征在于，该调制器包括：

产生广播频率载波信号的振荡器(230)；和

混频器(220)，耦合到振荡器和信号处理器(210)，用于产生调制的FM立体声信号。

5、根据权利要求3的发送机，其特征在于，已调制立体声信号源进一步包括一个滤波器和耦合在调制器(220，230)以及信号合成器(250)之间的放大器(240)。

6、根据权利要求1的发送机，其特征在于，已调制IBOC信号源包括：

IBOC数字数据信号源；

编码器(10)，用于使用可变脉冲宽度码对数字数据进行编码；

脉冲信号发生器(20，25)，产生表示编码数字数据信号边沿的各自的脉冲；和

载波脉冲信号发生器(30-80)，用于产生具有对应于各自脉冲的载波脉冲的载波信号。

7、根据权利要求6的发送机，其特征在于，载波脉冲信号发生器包括：

第一调制器(30，40)，响应于脉冲信号，用于产生中频脉冲信号；和

第二调制器(70，80)，用于将该中频载波信号上变频到载波脉冲信号。

8、根据权利要求7的发送机，其特征在于：

第一调制器包括：

产生中频载波信号的第一振荡器(40)；和

耦合到脉冲信号发生器和第一振荡器的第一混频器(30)，用于产生中频脉冲信号；以及第二调制器包括：

在将载波脉冲信号放置在不重叠FM立体声信号边带的发送带宽范围内的频率上产生载波信号的第二振荡器(80)，和

第二混频器(70)，耦合到第一调制器和第二振荡器，用于产生载波脉冲信号。

9、根据权利要求7的发送机，其特征在于，带通滤波器(50)，耦合在第一调制器和第二调制器之间用于仅仅通过来自第一调制器的单边带中频脉冲信号。

10、根据权利要求7的发送机，其特征还在于，放大器(60)耦合在第一调制器和第二调制器之间。

11、根据权利要求6的发送机，其特征在于，可变脉冲宽度码是可变孔径码。

12、根据权利要求6的发送机，其特征在于：

编码器(10)产生具有前沿和后沿的编码数字数据信号；

脉冲信号发生器(20，25)，响应于数字数据信号中前沿和后沿中的一个产生正脉冲，以及响应于数字数据信号中的前沿和后沿中的另一个产生负脉冲；以及

载波信号发生器(30-80)产生具有对应于正脉冲的第一相位并且具有对应于负脉冲的第二相位的载波脉冲。

13、根据权利要求12的发送机，其特征在于，第一相位基本上与第二相位偏离相位180度。

14、根据权利要求的发送机，其特征在于，脉冲信号发生器包括：

微分器(20)，耦合到编码器；和

电平检测器(25)，耦合到该微分器。

15、根据权利要求1的发送机，其特征在于，数字数据信号包括一个数字音频信号。

16、一种FM广播接收机，用于接收包括表示FM立体声信号的第一已调制信号广播信号，以及第二已调制信号，该信号具有彼此空间相关的载波脉冲以表示编码为可变脉冲宽度编码信号的带内信道(IBOC)数字数据信号，其特征在于：

信号分离器(310，110)，响应于该广播信号，用于产生表示FM立体声信号的第一分离信号和表示IBOC数字数据信号的第二分离信号；

FM信号处理器(310，312，314，316)，响应于第一分离信号，用于产生表示FM立体声信号的立体声音频信号；

IBOC信号处理器(120，130，140，150，160)，响应于第二分离信号，用于产生表示IBOC数字数据信号的数字数据信号。

17、根据权利要求16的接收机，其特征在于，信号分离器包括：

第一带通滤波器(310)用于仅仅通过第一分离信号；以及

第二带通滤波器(110)用于仅仅通过第二分离信号。

18、根据权利要求16的接收机进一步的特征在于下变频器(306，308)，响应于广播信号，并且耦合到信号分离器(310，110)。

19、根据权利要求19的接收机，其特征在于，下变频器包括：

本地振荡器(308)；和

混频器(306)，耦合到本地振荡器并且响应于该广播信号，用于将广播信号变换到中频。

20、根据权利要求16的接收机，其特征还在于，放大器(304)耦合到接收天线和信号分离器(310，110)之间。

21、根据权利要求16的接收机，其特征在于，FM信号处理器包括：

FM检测器(314)响应于第二分离信号；以及

FM立体声解码器(316)，耦合到FM检测器(314)，用于产生立体声音频信号。

22、根据权利要求的接收机，其特征在于，FM信号处理器进一步包括一个耦合到信号分离器(310，110)和FM检测器(314)之间的放大器(312)。

23、根据权利要求16的接收机，其特征在于，IBOC信号处理器包括：

检测器(140)，响应于第二分离信号，用于响应于接收的载波脉冲而产生可变脉冲宽度编码信号；

解码器(150)用于解码可变脉冲宽度编码信号以产生数字数据信号。

24、根据权利要求23的接收机，其特征在于，可变脉冲宽度码是可变孔径码。

25、根据权利要求23的接收机，其特征在于，载波脉冲具有第一相位和第二相位其中之一。

26、根据权利要求25的接收机，其特征在于，第一相位基本上与第二相位偏离相位180度。

27、根据权利要求23的接收机，其特征在于，在信号分离器和检测器之间耦合：

一个积分器(120)；和

限幅放大器(130)。

28、根据权利要求23的接收机，其特征还在于：

窗口定时器(160)，耦合到检测器(140)；用于当期望载波脉冲时在时间邻域中产生窗口信号；并且其中：

检测器(140)通过该窗口信号使能。