专利名称：增强型数字广播发射机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字电视广播领域，尤其涉及一种增强型数字广播发射机。
背景技术：
数字视频广播(DVB,Digital Video Broadcasting),是由 “DVB Project 维护的一系列为国际所承认的数字电视公开标准。“DVB Project”是一个由300多个成员组成的工业组织，它是由欧洲电信标准化组织(European Telecommunications StandardsInstitute, ETSI)、欧洲电子标准化组织(European Committee for ElectrotechnicalStandardization, CENELEC)和欧洲广播联盟(European Broadcasting Union, H5U)联合组成的“联合专家组”(Joint Technical Committee, JTC)发起的。DVB系统传输方式有如下几种:卫星电视(DVB-S及DVB-S2)、有线电视(DVB-C)、地面电视(DVB-T)、手持地面无线(DVB-Η)。这些标准定义了传输系统的物理层与数据链路层。设备通过同步并行接口(synchronous parallel interface, SPI),同步串行接 P (synchronous serial interface, SSI),或异步串行接口 (asynchronous serialinterface, ASI)与物理层交互。数据以MPEG-2传输流的方式传输，并要求符合更严格的限制(DVB-MPEG)。对移动终端即时压缩传输数据的标准(DVB-H)目前正处于测试之中。这些传输方式的主要区别在于使用的调制方式，因为不同它们应用的频率带宽的要求不同。利用高频载波的DVB-S使用QPSK调制方式，利用低频载波的DVB-C使用QAM-64调制方式，而利用VHF及UHF载波的DVB-T使用COFDM调制方式。在传输的内容方面，除音频与视频传输外，DVB也定义了带回传信道(DVB-RC)的数据通信标准(DVB-DATA)。它支持几种媒介，包括DECT、GSM、PSTN、ISDN等。也支持一些协议，包括 DVB-1P1:1nternet Protocol, DVB-NP1:network protocol independent。DVB标准应用广泛，DVB-S和DVB-C在1994年发布，DVB-T在1997年发布。第一个商用的DVB-T广播系统是由英国的Digital Terrestrial Group (DTG)在1998年建立的，在2003年，德国柏林成为第一个彻底停播模拟电视信号的地区，许多欧洲国家准备在2010年停播PAL / SECAM，实现全面数字电视化。全球各地区的情况在其发源地欧洲，以及在澳大利亚、南非和印度，DVB已经或正在普及。在多数的亚洲、非洲及南美国家，有线和卫星采用了 DVB标准。除南美国家尚未确定地面广播标准(DTTV)外，其余国家已确定采用DVB-T标准。但是，现有的DVB传输是一种理想状态的信道传输方式，对于接收的用户来说，经常出现接收信道糟糕而导致画面不连续甚至无法收看的情况，如果信号质量过差且持续良久，一方面，用户感受非常不舒服，另一方面，有时为造成关键信息无法接收，由此看来，现有的传输方式中缺少一种使得接收方始终能够接收到连贯信号的发射方式。因此，需要一种在DVB信道发射两种不同分辨率的数据流以适合接收端根据信道质量情况自适应改变接收数据流的增强型数字广播发射机，通过发送双流即正常数据流和基本数据流的形式， 便于接收方制定不同的接收策略，当信道质量优良时，维持原有的DVB接收方式不变，接收正常数据，当信道质量一般甚至影响到接收信号的质量达一定程度时，放弃正常数据的解复用处理，对经过进一步误码处理且能保证数据连续性的基本数据进行解复用处理，获得连贯的音视频信号。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种在DVB信道发射两种不同分辨率的数据流以适合接收端根据信道质量情况自适应改变接收数据流的增强型数字广播发射机，在发送方提供两种不同分辨率但信号都连贯的数据流，使得接收方不必纠结于不同环境下不同质量的接收信道对信号的影响，能够自动更换适宜的接收策略，保证数字电视中各种数据的连贯接收。根据本发明的一方 面，提供了一种增强型数字广播发射机，包括第一复用装置，复用基本数字音频数据和基本数字视频数据，所述基本数字音频数据的采样率低于采集到的音频数据的采样率，所述基本数字视频数据的采样率低于采集到的视频数据的采样率；第二复用装置，连接第一复用装置以接收复用数据，并将复用数据、采集到的音频数据和采集到的视频数据进行复用，并将其复用后的数据通过DVB信道发送。更具体地，所述增强型数字广播发射机进一步包括:音频数据采集单元，对音频数据源播送的数据进行采集并输出采集到的原始音频数据；视频数据采集单元，对视频数据源播送的数据进行采集并输出采集到的原始视频数据；音频数据处理单元，连接音频数据采集单元，接收音频数据采集单元输出的原始音频数据，对原始音频数据进行模数转换、音频编码，并对音频编码后的数字音频数据进行处理，获得低于原采样率一半的基本数字音频数据，将数字音频数据和基本数字音频数据同时输出；视频数据处理单元，连接视频数据采集单元，接收视频数据采集单元输出的原始视频数据，对原始视频数据进行视频编码，并对视频编码后的数字视频数据进行处理，获得低于原分辨率一半的基本数字视频数据，将数字视频数据和基本数字视频数据同时输出；第一复用装置，连接音频数据处理单元和视频数据处理单元，将接收到的基本数字音频数据和基本数字视频数据进行复用，获得第一基本数据传输流TS流，所述第一基本数据TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；第一里德所罗门RS编码器，连接第一复用装置，将接收到的188字节的第一基本数据TS流进行RS(204，188)编码，输出204字节的第一误码保护包；第一 TS流打包器，连接第一 RS编码器，对接收到的204字节的第一误码保护包继续进行TS流打包，生成188字节的第二基本数据TS流；第二复用装置，连接音频数据处理单元、视频数据处理单元和第一 TS流打包器，对接收到的数字音频数据、数字视频数据和第二基本数据TS流以及音视频数据以外的附加数据复用为增强型数据TS流；同步字节反转与数据随机化装置，连接第二复用装置，对接收到的增强型数据TS流中的同步字节SYNCl字节进行反转，并对反转后的数据去随机化，输出去随机化后的数据；第二 RS编码器，连接同步字节反转与数据随机化装置，对接收到的去随机化后的数据进行RS (204，188)编码，输出204字节的第二误码保护包；卷积交织器，连接第二 RS编码器，对接收到的第二误码保护包进行深度为12的卷积交织，输出卷积交织后的输出字节；发射预处理装置，连接卷积交织器，对接收到的卷积交织后的输出字节进行字节到符号的映射、差分解码、基带成型，输出两路信号即I路信号、Q路信号；正交幅度调制QAM调制器，连接发射预处理装置，对接收到的I路信号、Q路信号进行QAM调制，生成数字电视广播信号以通过有线电视DVB-C信道进行发送；其中，所述MPEG-2帧结构的传输流TS流的具体结构为，TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNCl和三个其他字节，所述三个其他字节用于业务识别、加扰和控制信息，所述负载包括184字节的MPEG-2数据，所述TS流包头的三个其他字节的具体分布为，I个传输误码指示比特位，I个净数据单元起始指示比特位，I个传送优先级比特位，13个包识别符PID比特位,2个传送加扰控制比特位，2个自适应区控制比特位和4个连续计数器比特位；其中，在第二复用装置的复用操作中，包括为数字音频数据、数字视频数据和第二基本数据TS流数据分配不同的包识别符PID，以及在第一复用装置的复用操作中，包括为基本数字音频数据和基本数字视频数据分配不同的包识别符PID，用于在数字电视广播信号接收端对数字音频数据、数字视频数据、基本数字音频数据和基本数字视频数据的分别识别和接收。更具体地，所述增强型数字广播发射机进一步包括:所述QAM调制是在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式，所述两个载波是相位差为90度(π /2)的正弦波。更具体地，所述增强型数字广播发射机进一步包括:所述音频数据采集单元包括麦克风和噪声消除麦克风，所述噪声消除麦克风与麦克风对应以采集环境噪声并消除麦克风采集到的原始音频数据中的环境噪声。更具体地，所述增强型数字广播发射机进一步包括:所述视频数据采集单元包括摄像机，其采集到的原始视频数据的分辨率包括720 X 480、1920 X 1080、1280 X 720或1920X1080。
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:图1根据本发明实施方案示出的增强型数字广播发射机的结构方框图。
其中，1、音频数据采集单元；2、视频数据采集单元；3、音频数据处理单元；4、视频数据处理单元；5、第一复用装置；6、第一 RS编码器；7、第一 TS流打包器；8、第二复用装置；
9、同步字节反转与数据随机化装置；10、第二 RS编码器；11、卷积交织器；12、发射预处理装置；13、QAM调制器。
具体实施例方式下面将参照附图对本发明的增强型数字广播发射机的实施方案进行详细说明。图1示出根据本发明实施方案示出的增强型数字广播发射机的结构方框图。其中在DVB信道发射两种不同分辨率的数据流以适合接收端根据信道质量情况自适应改变接收数据流的增强型数字广播发射机包括:第一复用装置5，复用基本数字音频数据和基本数字视频数据，所述基本数字音频数据的采样率低于采集到的音频数据的采样率，所述基本数字视频数据的采样率低于采集到的视频数据的采样率；第二复用装置8，连接第一复用装置以接收复用数据，并将复用数据、采集到的音频数据和采集到的视频数据进行复用，并将其复用后的数据通过DVB信道发送。其中，更具体地包括，音频数据采集单元I，对音频数据源播送的数据进行采集并输出采集到的原始音频数据；视频数据采集单元2，对视频数据源播送的数据进行采集并输出采集到的原始视频数据；音频数据处理单元3，连接音频数据采集单元1，接收音频数据采集单元I输出的原始音频数据，对原始音频数据进行模数转换、音频编码，并对音频编码后的数字音频数据进行处理，获得低于原采样率一半的基本数字音频数据，将数字音频数据和基本数字音频数据同时输出；视频数据处理单元4，连接视频数据采集单元2，接收视频数据采集单元2输出的原始视频数据，对原始视频数据进行视频编码，并对视频编码后的数字视频数据进行处理，获得低于原分辨率一半的基本数字视频数据，将数字视频数据和基本数字视频数据同时输出；第一复用装置5，连接音频数据处理单元3和视频数据处理单元4，将接收到的基本数字音频数据和基本数字视频数据进行复用，获得第一基本数据传输流TS流，所述第一基本数据TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；第一里德所罗门RS编码器6，连接第一复用装置5，将接收到的188字节的第一基本数据TS流进行RS (204，188)编码，输出204字节的第一误码保护包；第一 TS流打包器7，连接第一 RS编码器6，对接收到的204字节的第一误码保护包继续进行TS流打包，生成188字节的第二基本数据TS流；第二复用装置8，连接音频数据处理单元3、视频数据处理单元4和第一 TS流打包器7，对接收到的数字音频数据、数字视频数据和第二基本数据TS流以及音视频数据以外的附加数据复用为增强型数据TS流；同步字节反转与数据随机化装置9，连接第二复用装置8，对接收到的增强型数据TS流中的同步字节SYNCl字节进行反转，并对反转后的数据去随机化，输出去随机化后的数据；第二 RS编码器10，连接同步字节反转与数据随机化装置9，对接收到的去随机化后的数据进行RS (204，188)编码，输出204字节的第二误码保护包；卷积交织器11，连接第二 RS编码器10，对接收到的第二误码保护包进行深度为12的卷积交织，输出卷积交织后的输出字节；发射预处理装置12，连接卷积交织器11，对接收到的卷积交织后的输出字节进行字节到符号的映射、差分解码、基带成型，输出两路信号即I路信号、Q路信号；正交幅度调制QAM调制器13，连接发射预处理装置12，对接收到的I路信号、Q路信号进行QAM调制，生成数字电视广播信号以通过有线电视DVB-C信道进行发送；其中，所述MPEG-2帧结构的传输流TS流的具体结构为，TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNCl和三个其他字节，所述三个其他字节用于业务识别、加扰和控制信息，所述负载包括184字节的MPEG-2数据，所述TS流包头的三个其他字节的具体分布为，I个传输误码指示比特位，I个净数据单元起始指示比特位，I个传送优先级比特位，13个包识别符PID比特位，2个传送加扰控制比特位，2个自适应区控制比特位和4个连续计数器比特位；其中，在第二复用装置8的复用操作中，包括为数字音频数据、数字视频数据和第二基本数据TS流数据分配不同的包识别符PID，以及在第一复用装置5的复用操作中，包括为基本数字音频数据和基本数字视频数据分配不同的包识别符PID，用于在数字电视广播信号接收端对数字音频数据、数字视频数据、基本数字音频数据和基本数字视频数据的分别识别和接收。
其中，里德-所罗门码(里所码,Reed-solomon codes,简称RS codes)是一种前向错误更正的信道编码，对由校正过采样数据所产生的多项式有效。编码过程首先在多个点上对这些多项式求冗余，然后将其传输或者存储。对多项式的这种超出必要值得采样使得多项式超定(过限定)。当接收器正确的收到足够的点后，它就可以恢复原来的多项式，即使接收到的多项式上有很多点被噪声干扰失真。里德-所罗门码被广泛的应用于各种商业用途，最显著的是在CD、DVD和蓝光光盘上的使用；在数据传输中，它也被用于DSL和WiMAX ；广播系统中DVB和ATSC也闪现着它的身影；在电脑科学里，它是第六层标准RAID的重要成员。里德-所罗门码是定长码，这意味着一个固定长度输入的数据将被处理成一个固定长度的输出数据。例如，在(255，223) RS编码中，223个里德-所罗门输入符号(每个符号有8个比特)被编码成255个输出符号。大多数里德-所罗门错误校正编码流程是成体系的，这意味着输出的码字中有一部分包含着输入数据的原始形式。符号大小为8比特的里所码迫使码长(编码长度)最长为255个符号。另外，所述增强型数字广播发射机进一步包括:所述QAM调制是在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式，所述两个载波是相位差为90度(π /2)的正弦波。其中，QAM(Quadrature Amplitude Modulation)数字调制器作为 DVB 系统的前端设备，接收来自编码器、复用器、DVB网关、视频服务器等设备的TS流，进行RS编码、卷积编码和QAM数字调制，输出的射频信号可以直接在有线电视网上传送，同时也可根据需要选择中频输出。他以其灵活的配置和优越的性能指标，广泛的应用于数字有线电视传输领域和数字MMDS系统。QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。该调制方式通常有二进制QAM (4QAM)、四进制QAM (16QAM)、八进制QAM (64QAM)等，对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图，分别有4、16、64、…个矢量端点。电平数m和信号状态M之间的关系是对于4QAM，当两路信号幅度相等时，其产生、解调、性能及相位矢量均与4PSK相同。其中，MPEG-2是MPEG工作组于1994年发布的视频和音频压缩国际标准。MPEG-2通常用来为广播信号提供视频和音频编码，包括卫星电视、有线电视等。MPEG-2经过少量修改后，也成为DVD产品的核心技术。MPEG-2的系统描述部分(第I部分)定义了传输流，它用来一套在非可靠介质上传输数字视频信号和音频信号的机制，主要用在广播电视领域。MPEG-2的第二部分即视频部分和MPEG-1类似，但是它提供对隔行扫描视频显示模式的支持(隔行扫描广泛应用在广播电视领域)。MPEG-2视频并没有对低比特速率(小于IMbps)进行优化，在3Mbit/s及以上比特速率情况下，MPEG-2明显优于MPEG-1。MPEG-2向后兼容，也即是说，所有符合标准的MPEG-2解码器也能够正常播放MPEG-1视频流。MPEG-2技术也应用在了 HDTV传输系统和蓝光光盘中。
另外，所述增强型数字广播发射机进一步包括:所述音频数据采集单元I包括麦克风和噪声消除麦克风，所述噪声消除麦克风与麦克风对应以采集环境噪声并消除麦克风采集到的原始音频数据中的环境噪声。通过噪声消除麦克风采集与麦克风采集到的原始音频数据中相同的环境噪声，在原始音频数据中减去所述环境噪声，得到真实的原始音频数据。另外，所述增强型数字广播发射机进一步包括:所述视频数据采集单元2包括摄像机，其采集到的原始视频数据的分辨率包括720 X 480、1920 X 1080、1280 X 720或1920 X 1080。采集的视频分辨率决定了视频数据量大小。其中，常提及的视频多少乘多少，严格来说不是分辨率，而是视频的高/宽像素值。分辨率是用于度量图像内数据量多少的一个参数，通常表示成PPi (每英寸像素Pixelper inch),指一巾贞画面在横向和纵向上的有效像素,ppi值较高,看起来清晰,窗口放大时，由于没有那么多有效像素填充窗口，有效像素PPi值下降，就模糊了。习惯上的分辨率是指图像的高/宽像素值，严格意义上的分辨率是指单位长度内的有效像素值ppi。图像的高/宽像素值和尺寸无关，但单位长度内的有效像素值PPi和尺寸就有关了，显然尺寸越大PPi越小。采用本发明的增强型数字广播发射机，大大改良了原有死板的DVB传输模式，在进行数字电视信号传输和接收中，发射机端传输了两种分辨率不同的相同内容的数据，以便于接收端充分考虑了传输信道的优劣，自适应调整接收策略，在增加数据传输量不多的情况下，保证了用户收看和收听到的视频和音频信号是完整和连续的。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示 的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍 属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种增强型数字广播发射机，其特征在于，所述发射机包括: 第一复用装置，复用基本数字音频数据和基本数字视频数据，所述基本数字音频数据的采样率低于采集到的音频数据的采样率，所述基本数字视频数据的采样率低于采集到的视频数据的采样率； 第二复用装置，连接第一复用装置以接收复用数据，并将复用数据、采集到的音频数据和采集到的视频数据进行复用，并将复用后的数据通过数字电视广播DVB信道发送。
2.如权利要求1所述的增强型数字广播发射机，其特征在于，还包括: 音频数据采集单元，对音频数据源播送的数据进行采集并输出采集到的原始音频数据； 视频数据采集单元，对视频数据源播送的数据进行采集并输出采集到的原始视频数据； 音频数据处理单元，连接音频数据采集单元，接收音频数据采集单元输出的原始音频数据，对原始音频数据进行模数转换、音频编码，并对音频编码后的数字音频数据进行处理，获得低于原采样率一半的基本数字音频数据，将数字音频数据和基本数字音频数据同时输出； 视频数据处理单元，连接视频数据采集单元，接收视频数据采集单元输出的原始视频数据，对原始视频数据进行视频编码，并对视频编码后的数字视频数据进行处理，获得低于原分辨率一半的基本数字视频数据，将数字视频数据和基本数字视频数据同时输出； 所述第一复用装置连接音频数据处理单元和视频数据处理单元，将接收到的基本数字音频数据和基本数字视频数据进行复用，获得第一基本数据传输流TS流，所述第一基本数据TS流具有188字节的MPEG-2帧结构； 第一里德所罗门RS编码器，连接第一复用装置，将接收到的188字节的第一基本数据TS流进行RS (204，188)编码，输出204字节的第一误码保护包； 第一 TS流打包器，连接第一 RS编码器，对接收到的204字节的第一误码保护包继续进行TS流打包，生成188字节的第二基本数据TS流； 所述第二复用装置连接音频数据处理单元、视频数据处理单元和第一 TS流打包器，对接收到的数字音频数据、数字视频数据和第二基本数据TS流以及音视频数据以外的附加数据复用为增强型数据TS流； 同步字节反转与数据随机化装置，连接第二复用装置，对接收到的增强型数据TS流中的同步字节SYNCl字节进行反转，并对反转后的数据去随机化，输出去随机化后的数据；第二 RS编码器，连接同步字节反转与数据随机化装置，对接收到的去随机化后的数据进行RS (204，188)编码，输出204字节的第二误码保护包； 卷积交织器，连接第二 RS编码器，对接收到的第二误码保护包进行深度为12的卷积交织，输出卷积交织后的输出字节； 发射预处理装置，连接卷积交织器，对接收到的卷积交织后的输出字节进行字节到符号的映射、差分解码、基带成型，输出两路信号即I路信号、Q路信号； 正交幅度调制QAM调制器，连接发射预处理装置，对接收到的I路信号、Q路信号进行QAM调制，生成数字电视广播信号以通过有线数字电视广播DVB-C信道进行发送； 其中，所述MPEG-2帧结构的传输流TS流的具体结构为，TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNCl和三个其他字节，所述三个其他字节用于业务识别、加扰和控制信息，所述负载包括184字节的MPEG-2数据，所述TS流包头的三个其他字节的具体分布为，I个传输误码指示比特位，I个净数据单元起始指示比特位，I个传送优先级比特位，13个包识别符PID比特位，2个传送加扰控制比特位，2个自适应区控制比特位和4个连续计数器比特位； 其中，在第二复用装置的复用操作中，包括为数字音频数据、数字视频数据和第二基本数据TS流数据分配不同的包识别符PID，以及在第一复用装置的复用操作中，包括为基本数字音频数据和基本数字视频数据分配不同的包识别符PID，用于在数字电视广播信号接收端对数字音频数据、数字视频数据、基本数字音频数据和基本数字视频数据的分别识别和接收。
3.如权利要求2所述的增强型数字广播发射机，其特征在于: 所述QAM调制是在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式，所述两个载波是相位差为90度(π/2)的正弦波。
4.如权利要求2所述的增强型数字广播发射机，其特征在于: 所述音频数据采集单元包括麦克风和噪声消除麦克风，所述噪声消除麦克风与麦克风对应以采集环境噪声并消除麦克风采集到的原始音频数据中的环境噪声。
5.如权利要求2所述的增强型数字广播发射机，其特征在于: 所述视频数据采集单元包括摄像机，所述视频数据采集单元采集到的原始视频数据的分辨率包括 720 X 480、1920 X 1080、1280 X 720 或 1920X1080。
全文摘要
本发明涉及一种增强型数字广播发射机，包括第一复用装置，复用基本数字音频数据和基本数字视频数据，所述基本数字音频数据的采样率低于采集到的音频数据的采样率，所述基本数字视频数据的采样率低于采集到的视频数据的采样率；第二复用装置，连接第一复用装置以接收复用数据，并将复用数据、采集到的音频数据和采集到的视频数据进行复用，并将其复用后的数据通过DVB信道发送。通过本发明，能够将正常数据流和满足用户基本需求的基本数据流同时复用并发射出去，便于接收端根据当地的信道环境，自适应选择接收不同的数据流，从而为接收用户展现始终连续的声音和图像。
文档编号H04N21/236GK103220552SQ20131017891
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年5月14日
发明者不公告发明人 申请人:无锡北斗星通信息科技有限公司