交互式數位電視前端高清音視頻接口設備的製作方法
2023-07-08 06:20:36
專利名稱：交互式數位電視前端高清音視頻接口設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數位電視技術領域，更具體地涉及一種交互式數位電視前 端高清音視頻接口設備。
背景技術：
目前，數位電視地面廣播(Digital Television Terrestrial Broadcasting, DTTB) 已經達到可實現階段，當前世界上公布的DTTB傳輸標準主要有3種美國高級 電視系統委員會(Advanced Television System Committee, ATSC)制定的ATSC 標準、歐洲的數字^L頻地面廣播(Digital Video Terrestrial Broadcasting-Terrestrial, DVB-T )、日本的地面綜合業務數字廣播(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial， ISDB-T )。基於對這3種地面數位電視系統的深入研究， 清華大學提出了基於時域同步正交頻分復用(Time Domain Synchronous Orthogonal Frequency Division Multiplex, TDS-OFDM)調製技術的地面數字電 視廣播傳輸系統，並被我國採納、制定為我國的DTTB標準，命名為"地面數字 多媒體電i見廣才番(Terrestrial Digital Multimedia Television Broadcasting, DMB-T ) 傳輸系統"。
DMB-T傳輸系統採用以下幾項主要技術
時域同步的正交多栽波技術。地面寬帶無線傳輸的最大困難在於多徑引起 的頻率選擇性衰落，OFDM技術則在對抗頻率選擇性衰落方面具有獨特的優勢。 然而，子載波間的正交性對同步提出嚴格的要求。歐洲採用全頻域處理方式形 成其核心技術——編碼的OFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex, COFDM)技術，由於其系統同步和信道估計互為條件，需用複雜的 迭代算法和強功率同步導頻等技術措施。而TDS-OFDM通過時域和頻域混合處 理，簡單方^更地實現了快速碼字捕獲和穩健的同步跟蹤。
保護間隔的偽隨機序列(Pseudo-Noise， PN)填充技術。為了在多徑時延擴散 信道中避免碼間串擾，DVB採用了循環前綴填充的OFDM保護間隔，使其傳輸 的效率有所損失。DMB-T實用新型了基於PN序列擴頻技術的高保護同步傳輸 技術，並用其填充OFDM保護間隔，使系統的頻譜利用效率提高10%,並有20dB 以上同步保護增益。
快速信道估計技術。針對現有地面數位電視傳輸標準的信道估計迭代過程 較長(一次有效參數估計約需1.024ms)的不足，DMB-T使用新的TDS-OFDM 信道估計技術，通過正交相關和傅立葉變換實現快速信道估計(一次有效參數 估計約需0.6ms),提高了系統移動接收性能。
前向糾錯編碼與相位映射相結合的糾錯技術。針對採用多載波COFDM技 術的信噪比門限相對VSB單載波技術較差的現實，DMB-T實用新型了 一種新的 系統級聯糾錯內碼和最小歐氏距離最大化映射技術，使採用多載波技術的系統 信噪比門限獲得10%以上的改善。
與絕對時間同步的幀結構。DMB-T傳輸協議設計了與絕對時間同步的復幀 結構，方便自動喚醒功能設置，達到省電目的，支持便攜接收；與絕對時間同 步機制有利於單頻網同步發送信號的功能控制，使DMB-T單頻網同步設備比國 際現有標準的同類設備更容易實現。其物理信道幀結構如圖l所示
幀結構是分級的， 一個基本幀結構稱為一個信號幀。幀群定義為255個信 號幀，其第一幀定義為幀群頭。幀群中的信號幀有唯一的幀號，標號從0到254， 信號幀號(則)被編碼到當前信號幀的幀同步序列中。超幀定義為一組幀群，幀結 構的頂層稱為超幀群。超幀被編號，從0到最大幀群號。超幀號(SFN)與超幀群 號(SFGN)—起被編碼到超幀的第一個幀群頭中。SFGN被定義為超幀群發送的 日曆日期，超幀群以一個自然日為周期進行周期性重複，它被編碼為下行線路 超幀群中一個超幀的第一個幀群頭中的前兩個字節。在北京時間00: 00: 00AM, 物理信道幀結構被復位並開始一個新的超幀群。 一個信號幀由兩部分組成幀 同步和幀體。幀同步和幀體的基帶符號率相同，規定為7. 56MSps。幀同步信 號採用沃爾什編碼的隨機序列，以實現多基站識別。幀同步包含前同步、幀同 步序列和後同步。對於一個信號幀群中的不同的信號幀，有不同的幀同步信號。 所以，幀同步能作為一個特殊信號幀的幀同步特徵而用於識別。幀同步採用二 進位移相鍵控(Binary Phase Shift Key, BPSK)調製以得到穩定的同步。
系統信息傳送。DMB-T傳輸協議為每一個長度500(xS信息數據的信號幀設
定了獨特地址的幀頭，方便數據信息的識別和分離，具有融合多業務廣播的技
術基礎。
目前，清華針對DMB-T傳輸系統的上述技術，申請了專利名稱為"地面數 字多媒體電視廣播系統"，專利號為00123597.4的專利。所述專利揭露 一種地 面數字多媒體廣播電視系統，如圖2所示，其包括 一個網絡控制中心IO、至少 一個發射機20和至少一個接收機30， 4巴所傳輸的l史字碼流從所述網絡控制中心 10至少傳送第一和第二信號幀給發射機20，發射一幾20將所接收到的信號調製發 射到空中，由接收機30接收。
上述清華專利採用的核心技術為TDS-OFDM調製技術，其調製步驟包括a、 輸入的MPEG-TS碼流經過信道編碼處理後在頻域形成長度為3780的IDFT數據 塊；b、採用DFT將IDFT數據塊變換為長度為3780的時域離散樣值幀體，7.56M/s 個樣值；c、在OFDM的保護間隔插入長度為378的PN序列作為幀頭；d、將幀頭 和幀體組合成時間長度為550的信號幀；e、採用具有線性相位延遲特性的FIR低 通濾波器對信號進行頻域整形；f、將基帶信號進行上變頻調製到RF載波上。
由上述可知，目前針對DMB-T提出了一種地面數字多媒體廣播電視系統及 其傳輸的方案，但對於用戶側接收傳輸系統傳送的RF載波，以及對RF載波的處 理得到音視頻信號，沒有一個更好的解決方案。
現今，由於地面數字多媒體廣播電視系統中"高清"數位電視機的顯示終端分 辨率達到1920x 1080像素，視覺效果號，性價比高，因此人們對"高清"數位電視 機的需求不斷呈現出日益增長的趨勢。然而，由於上述原因，目前的高清數字 電視對RF載波處理音視頻信號方面也存在不足。因此，有必要提供一種能高可 靠性接收並處理RF栽波的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備以及交互式 數位電視前端系統中高清音視頻接入的方法。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種交互式數位電視前端高清音視頻接口設備， 能高可靠性接收並處理RF載波從而得到高質量的音^f見頻信號。
為了實現上述目的，本實用新型提供的交互式數位電視前端高清音視頻接 口設備包括無線接收模塊、信號處理模塊以及信號接口模塊。所述無線接收模
塊接收承載有音視頻業務的射頻信號。所迷信號處理模塊將所迷無線接收模塊
接收到的射頻信號進行TDS-OFDM解調、解碼以及同步處理，得到音視頻信號， 並輸出該音^f見頻信號。所述信號接口模塊接收所述信號處理模塊輸出的音視頻 信號。
在本實用新型的一個實施例中，所述信號處理模塊包括解調模塊、解碼模 塊以及同步恢復模塊。所述解調模塊對所述承載有音視頻業務的射頻信號進行 TDS-OFDM解調，得到基帶信號。所述解碼模塊對所述解調模塊解調出的基帶 信號進行解碼，得到所述音視頻碼流。所述同步恢復模塊對所述解碼模塊解碼 輸出的所述音視頻碼流在時域和/或頻域進行同步。
較佳地，所述解調模塊包括載波恢復單元、TDS-OFDM解調單元、信道估 計單元以及同步恢復單元。所述載波恢復單元從所述無線接收模塊接收到的承 載有音視頻業務的射頻信號中提取用於TDS-OFDM解調的載波信號。所述 TDS-OFDM解調單元使用所述載波恢復單元恢復得到的載波對接收到的射頻信 號進行解調，得到基帶信號。所述信道估計單元根據所述無線接收模塊接收到 的射頻信號進行信道估計，從而對所述TDS-OFDM解調單元解調出的基帶信號 進行補償。所述同步恢復單元恢復所述無線接收片莫塊接收到的射頻信號的同步 信息。
較佳地，所述解碼模塊包括解交織單元以及糾錯解碼單元。所述解交織單 元對所述解調模塊解調後的基帶信號進行解交織變換，並輸出變換數據。所述 糾錯解碼單元利用糾錯解碼算法對所述解交織單元輸出的變換數據進行解碼， 得到音視頻信號。
在本實用新型的一個實施例中，所述無線接收模塊包括一天線。
與現有技術相比，本實用新型的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備 能通過無線接收模塊高可靠性地接收射頻信號，並通過信號處理模塊高可靠性 地處理射頻信號以得到高質量的音視頻信號。另外，本實用新型交互式數字電 視前端高清音視頻接口設備通過將無線接收模塊和具有解調解碼功能的信號處 理模塊集成在一起，提高了系統集成度。此外，本實用新型採用無線接入的方
式接收射頻信號，節省了大量電纜或光纜的使用，降低了建網成本，同時也節 省了用戶線;洛，降低了用戶成本。
通過以下的描述並結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用於 解釋本實用新型的實施例。
圖1為現有技術物理信道幀結構示意圖。
圖2為現有技術地面數字多媒體廣播電視系統框圖。
圖3為本實用新型交互式數位電視前端高清音視頻接口設備的結構框圖。 圖4為圖3所示交互式數位電視前端高清音視頻接口設備的信號處理模塊 的結構框圖。
圖5為本實用新型交互式數位電視前端系統中高清音視頻接入的方法的流 程圖。
具體實施方式
現在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似 的元件。
參考圖3，本實施例的一種交互式數位電視前端高清音視頻接口設備包括無 線接收模塊110、信號處理模塊120以及信號接口模塊130。所述無線接收模塊 IIO接收承載有音視頻業務的射頻信號。所述無線接收模IIO包括天線。所述信 號處理模塊120將所述無線接收模塊IIO接收到的射頻信號進行TDS-OFDM解 調、解碼以及同步處理，得到音視頻信號，並輸出該音視頻信號。所述信號接 口模塊130接收所述信號處理模塊120輸出的音梘頻信號。
詳細地，參考圖4，所述信號處理模塊120包括解調模塊121、解碼模塊122 以及同步恢復模塊123。所述解調模塊121對所述承載有音視頻業務的射頻信號 進行TDS-OFDM解調，得到基帶信號。所述解碼模塊122對所述解調模塊121 解調出的基帶信號進行解碼，得到所述音視頻碼流。所述同步恢復模塊123對
所述解碼模塊122解碼輸出的所述音視頻碼流在時域和/或頻域進行同步。
所述信號處理模塊120的解調模塊121包括載波恢復單元121b、TDS-OFDM
解調單元121a、信道估計單元121c以及同步恢復單元121d。所述載波恢復單
元121b從所述無線接收模塊110接收到的承載有音視頻業務的射頻信號中提取
用於TDS-OFDM解調的載波信號。所述TDS-OFDM解調單元121a使用所述載
波恢復單元121b恢復得到的載波對接收到的射頻信號進行解調，得到基帶信號。
所述信道估計單元121c根據所述無線接收模塊110接收到的射頻信號進行信道
估計，從而對所述TDS-OFDM解調單元121a解調出的基帶信號進行補償。所
述同步恢復單元121d恢復所述無線接收模塊110接收到的射頻信號的同步信 自
《、
所述信號處理模塊120的解碼模塊122包括解交織單元122a以及糾錯解碼 單元122b。所述解交織單元122a對所迷解調模塊121解調後的基帶信號進行解 交織變換，並輸出變換數據。所述糾錯解碼單元122b利用糾錯解碼算法對所述 解交織單元122a輸出的變換數據進行解碼，得到音視頻信號。
參考圖5,本實用新型的交互式數位電視前端泉統中高清音視頻接入的方法 包括如下步驟U)接收承載有音視頻業務的射頻信號(步驟Sl); (2)從所述 射頻信號中提取用於TDS-OFDM解調的載波信號(步驟S2); ( 3 )使用所述載波 對接收到的射頻信號進行解調，得到基帶信號(步驟S3); H)根據所述射頻信 號進行信道估計，從而對所述基帶信號進行補償(步驟S4); (5)恢復所述接收 到的射頻信號的同步信息(步驟S5); (6)對所述基帶信號進行解交織變換，並 輸出變換數據(步驟S6); (7)利用糾錯解碼算法對所述變換數據進行解碼，得 到音視頻信號(步驟S7); (8)對所述音視頻碼流在時域或/和頻域進行同步(步 驟S8); (9)向終端輸出所述音視頻信號(步驟S9)。
以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型並不局限於 以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本實用新型的本質進行的修改、等效 組合。
權利要求1. 一種交互式數位電視前端高清音視頻接口設備，包括:無線接收模塊，所述無線接收模塊接收承載有音視頻業務的射頻信號；信號處理模塊，所述信號處理模塊將所述無線接收模塊接收到的射頻信號進行TDS-OFDM解調、解碼以及同步處理，得到音視頻信號，並輸出該音視頻信號；以及信號接口模塊，所述信號接口模塊接收所述信號處理模塊輸出的音視頻信號。
2. 如權利要求1所述的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備，其特徵在於所述信號處理模塊包括解調模塊，所述解調模塊對所述承載有音視頻業務的射頻信號進行TDS-OFDM解調，得到基帶信號；解碼模塊，所述解碼模塊對所述解調模塊解調出的基帶信號進行解碼，得 到所述音浮見頻碼流；以及同步恢復模塊，所述同步恢復模塊對所述解碼模塊解碼輸出的所述音視頻 碼流在時域和/或頻域進行同步。
3. 如權利要求2所述的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備，其特徵在於 所述解調模塊包括載波恢復單元，所述載波恢復單元從所述無線接收模塊接收到的承載有音 視頻業務的射頻信號中提取用於TDS-OFDM解調的載波信號；TDS-OFDM解調單元，所述TDS-OFDM解調單元使用所述載波恢復單元恢 復得到的載波對接收到的射頻信號進行解調，得到基帶信號；信道估計單元，所述信道估計單元根據所述無線接收模塊接收到的射頻信 號進行信道估計，從而對所述TDS-OFDM解調單元解調出的基帶信號進行補償；同步恢復單元，所述同步恢復單元恢復所述無線接收模塊接收到的射頻信 號的同步信息。
4. 如權利要求2所述的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備，其特徵在於 所述解碼模塊包括解交織單元，所述解交織單元對所述解調模塊解調後的基帶信號進行解交 織變換，並輸出變換數據；以及糾錯解碼單元，所述糾錯解碼單元利用糾錯解碼算法對所述解交織單元輸 出的變換數據進行解碼，得到音視頻信號。
5. 如權利要求1所述的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備，其特徵在於 所述無線接收模塊包括一天線。
專利摘要本實用新型公開了一種交互式數位電視前端高清音視頻接口設備。所述交互式數位電視前端高清音視頻接口設備包括無線接收模塊、信號處理模塊以及信號接口模塊。所述無線接收模塊接收承載有音視頻業務的射頻信號。所述信號處理模塊將所述無線接收模塊接收到的射頻信號進行TDS-OFDM解調、解碼以及同步處理，得到音視頻信號，並輸出該音視頻信號。所述信號接口模塊接收所述信號處理模塊輸出的音視頻信號。本實用新型的交互式數位電視前端高清音視頻接口設備能高可靠性地接收和處理射頻信號以得到高質量的音視頻信號，設備集成度高，具有收斂誤差小，收斂時間短的優點。
文檔編號H04N7/62GK201210730SQ20082004427
公開日2009年3月18日 申請日期2008年2月26日 優先權日2008年2月26日
發明者李明斌 申請人:東莞市日新電線實業有限公司