CN101227711A

CN101227711A - 用于无线音频视频传输的收发模块

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Publication number: CN101227711A
Application number: CNA2007100728907A
Authority: CN
Inventors: 杨利华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-23

Abstract

本发明涉及一种用于无线音频视频传输的收发模块，其中包括基带信号处理单元、收发单元和功放单元；所述基带信号处理单元用于处理TS数据流并将处理后的信号输出到收发单元，和/或接收由收发单元解调后的信号并还原为TS数据流；所述收发单元用于调制基带信号处理单元处理后的信号并将调制信号输出到功放单元，和/或解调从接收天线接收到并经过滤波后的信号；所述功放单元用于放大由收发单元输出的调制信号并送到发射天线发射出去。本发明把MIMO技术和OFDM技术结合起来，采用了软件无线电的思想，使数据压缩比和数据传输速率都有了很大的提高。本发明无线收发模块可实现高速传输数据以及无缝流畅地传输视频图象。

Description

用于无线音频视频传输的收发模块

技术领域

本发明涉及无线音频视频收发技术领域，更具体地说，涉及一种可无线传输数据、音频和视频等多媒体信息的收发模块。

背景技术

随着通信技术的发展以及多媒体信息的丰富，人们希望能方便快捷地享用各种音频视频等多媒体信息。近年来，市场上出现了各种各样的音频视频收发系统。但是，目前的音视频收发系统要么采用有线方式，其布线非常麻烦且不美观。而在无线音视频收发系统中，由于无线技术的局限，目前无线收发系统的数据传输速率有限，尤其是音频视频的传输速率受到很大限制，用户无法流畅地接收音视频文件。

为了获得更高的传输速率和更好的传输质量，无线通信技术领域出现了不少新技术，如正交频分复用(OFDM)调制方式和多入多出(MIMO)技术等。

下面将对这些技术做简要介绍。

OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，适合在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据。它能有效对抗多径效应，消除符号间干扰，对抗频率选择性衰落，而且信道利用率高。OFDM的基本思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。由于OFDM允许子载波频谱混叠，其频谱效率大大提高，因而是一种高效的调制方式。

MIMO是指无线高频信号通过多重天线进行同步收发，MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，这样可以提高传输率。更确切地说就是信号通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送。MIMO技术不仅可以提高既有无线网络频谱的传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能扩大信号接收距离。此外，利用MIMO技术不仅可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。

虽然MIMO技术具有种种优点，但是对于频率选择性衰落依然是无能为力的。目前解决MIMO技术中的频率选择性衰落的方案可以结合OFDM技术，将频率选择性衰落转换为子载波上的平坦衰落。而OFDM提高频谱利用率的作用有限，在OFDM的基础上合理开发空间资源，也就是“MIMO+OFDM”的方案，就可以提供可靠的数据传输速率。

“MIMO+OFDM”技术可以为系统提供空间复用增益，从而大大增加信道容量。MIMO技术的空间复用就是在接收端和发射端使用多个天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个数据通道(MIMO子信道)发射信号，从而使容量随着天线数量的增加而线性增加。这种信道容量的增加不占用额外的带宽，也不消耗额外的发射功率，因此是增加信道和系统容量的一种非常有效的手段。不仅能提高无线传输速率，而且在传输的可靠性方面也表现优异。

目前，“MIMO+OFDM”技术大多用于WLAN、Wi-Fi和3G高速分组接入系统中。2006年4月，在美国拉斯韦加斯举办的2006年CTIA无线通信展上，爱立信完成了全球首次基于多输入多输出(MIMO)技术的高速分组接入(HSPA)演示。该演示基于爱立信商用无线基站。采用MIMO技术的HSPA可把下行链路的传输速率提高一倍至28Mbps。

MIMO技术已经成功的应用在固定宽带无线接入领域中，如IospanWireless公司的的AirBurst系统是基于“MIMO+OFDM”的FDD(频分双工)系统。Raze Technologies公司的SkyFir系统也具有MIMO接口，并且可以用波束成形控制器来升级。但是在传输音视频、数据等多媒体信号的端对端通信产品上的应用还没有非常成功的范例。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述传输速率较低且传输质量较低等缺陷，提供一种可高速优质传输音频视频内容的无线收发模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于无线音频视频传输的收发模块，其中包括基带信号处理单元、收发单元和功放单元；所述基带信号处理单元用于处理TS数据流并将处理后的信号输出到收发单元，和/或接收由收发单元解调后的信号并还原为TS数据流；所述收发单元用于调制基带信号处理单元处理后的信号并将调制信号输出到功放单元，和/或解调从接收天线接收到并经过滤波后的信号；所述功放单元用于放大由收发单元输出的调制信号并送到发射天线发射出去。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，所述基带信号处理单元包括信号处理芯片和存储器，所述信号处理芯片采用OFDM技术实现TS数据流与IQ信号的相互转换。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，所述信号处理芯片采用的子载波调制方式为16QAM或64QAM。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，所述收发单元包括发调制电路、收解调电路和频率合成电路。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，当所述收发模块用于模拟系统时，还包括编解码单元；所述编解码单元包括数模转换器/模数转换器、编解码器和数据打包/拆包模块，用于完成模拟音频视频信号与TS数据流之间的转换。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，当所述收发模块用于数字系统时，还包括数字音视频接口单元，用于连接数字音视频播放器。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，当所述收发模块用于计算机时，还包括PC适配器，用于传输音频视频信号。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，所述收发单元的工作频率为4.9-5.850GHZ。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，所支持的数字视频格式包括MPEG-2、MPEG-4、H.264和/或WM9。

在本发明所述的用于无线音频视频传输的收发模块中，所支持的数据传输速率为6Mbps到54Mbps；所支持的视频传输速率为3Mbps到45Mbps。

实施本发明的用于无线音频视频传输的收发模块，具有以下有益效果：本发明把MIMO技术和OFDM技术结合起来，采用了软件无线电的思想，以先进的基带IC为控制和运算核心完成对数字信号的OFDM调制和解调。兼容了目前的数字视频格式MPEG-2、MPEG-4、H264和WM9。并且支持数字电视标准ARIB、ASTC、DVB和OPENCABLE。与目前市场上有很多种传输多媒体的系统相比，数据压缩比和数据传输速率都有了很大的提高。本发明的数据传输速率能从6Mbps达到了54Mbps，视频数据速率能从3Mbps达到45Mbps，从而实现高速传输数据以及无缝流畅地传输视频图象。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明收发模块的结构示意图；

图2是本发明将收发模块用于模拟系统的应用实例示意图；

图3是本发明用于将收发模块与模拟系统相连的编解码单元的结构示意图；

图4是本发明将收发模块用于数字系统的应用实例示意图；

图5是本发明用于将收发模块与数字系统相连的接口的示意图；

图6是本发明将收发模块用于媒体中心计算机的应用实例示意图；

图7是本发明将收发模块用于个人计算机的应用实例示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种无线数字收发模块CM5.0，能同时完成收发，实现双工通信。如图1所示，在本发明收发模块的功能框图中，该模块包括基带信号处理单元、收发单元和功放单元。基带信号处理单元包括信号处理芯片和存储器。所述存储器包括SDRAM和闪存Flash等。调制解调收发单元包括发调制电路，收解调电路，频率合成电路。CM5.0包括发射和接收两部分，下面将分别描述这两部分。

发射部分：

音频视频信号通过一定的编解码处理后形成标准TS流据流，如MPEG-2TS流据流等。TS数据流进入收发模块CM5.0的基带信号处理单元。基带信号处理单元中的信号处理芯片对TS数据流进行处理，然后采用OFDM调制方式，在此采用16QAM的子载波调制方式。接着把调制后的IQ信号输出到收发单元中。收发单元中的发调制电路将来自基带信号处理单元中的IQ信号调制为高频信号并送到功放单元。功放单元进行放大后送到发射天线发射出去。

接收部分：

采用MIMO技术，CM5.0有两路接收。通过天线接收到的高频信号，经过滤波器滤波后进入收发单元，解调出的16QAM调制的IQ信号进入的基带处理单元。IQ信号进行基带信号处理后，输出标准的TS数据流，如MPEG-2格式的TS数据流等。

在本发明的无线数字收发模块CM5.0中，收发单元的工作频率为4.9-5.850GHZ。

本发明的收发模块CM5.0作为数字多媒体收发功能模块，可以应用到多种场合。下面将结合附图说明几个应用实例。

如图2所示，在本发明的第一应用实例中，将收发模块CM5.0用于模拟系统，终端连接标清电视。图2中，CM5.0与编解码单元PM-T/R构成5G无线多媒体模拟收发系统。

在此，编解码单元PM-T/R用于将模拟信号转换为标准MPEG-2TS流据流。如图3所示，编解码单元PM-T/R包括三个模块：模数转换器(ADC)/输模转换器(DAC)、编解码器和数据打包/拆包模块。图3中，模拟音频视频信号进入编解码单元PM-T/R后，首先进行模数转换，接着进入编解码器进行编码，然后在数据打包模块完成数据打包，进而形成标准MPEG-2TS流据流。该编解码单元是双向的，当标准MPEG-2TS流据流进入编解码单元PM-T/R时，首先在数据打包/拆包模块拆包，然后在编解码器中进行解码，再到达ADC/DAC中完成数模转换，最后还原为模拟信号。

图2中，音频视频信号源如STB、PVR、DVD、VCR、CAMERA生产的音视频信号进入编解码单元PM-T/R，进行信号的ADC转换、编解码和数据打包，形成标准MPEG-2TS流据流。该数据流进入CM5.0模块后发送出去。接收方的CM5.0模块接收之后，经过处理后形成MPEG-2TS流据流，再将该MPEG-2TS流据流输出到编解码单元PM-T/R，接着再将还原后的模拟音频视频信号输出到标清电视中进行显示。

如图4所示，在本发明的第二应用实例中，将收发模块CM5.0用于数字系统，终端连接高清数字电视。数字音视频信号源如Tektronix，MTX100，MPEGplayer产生符合国际标准EN50083-9的TS数据流，进入收发模块CM5.0进行发射。接收端通过CM5.0接收音视频信号TS数据流，通过硬件解码输出色差端子Ypbpr信号给高清数字电视。

如图5所示，是收发模块CM5.0与数字系统相连时的接口示意图。其中各端口的功能定义如下：

I2C_SCL：I2C串行数据传输时钟端；

I2C_SDA：I2C串行数据；

HPI SYNC：传输高速的视音频数据端口的同步信号；

HPI CLK：传输高速的视音频数据端口的时钟信号；

EXT_RSTN：外部复位CM5.0用；

IR_RXD：红外传感器接收的信号传至CM5.0发射；

IR_TXD：CM5.0输出用于发射红外遥控信号的数据端口；

UART1_RTS：异步串行端口1请求发送；

UART1_TXD：异步串行端口1发数据；

UART2_RTS：异步串行端口2请求发送；

UART2_TXD：异步串行端口2发数据；

UART2_CTS：异步串行端口2清除发送；

UART2_RXD：异步串行端口2收数据；

GPT_0--GPT_19：通用GPIO端口，用于电源、数据流和控制的指示端口；

HPI_DATAO--HPI_DATA7：传输高速的视音频数据端口；

1.8V_EXT：外部输入CM5.0的1.8V电源端口，该电源用于CM5.0的射频电路工作；

3.3V_EXT：外部输入CM5.0的3.3V电源端口；

GND：电路地线。

如图6所示，在本发明的第三应用实例中，将收发模块CM5.0与多媒体中心PC结合运用。多媒体中心的PC通过AVIO接口输出模拟的S端子信号，接着将该信号编解码单元PM-T/R转化为TS数据流，再送到给收发单元CM5.0进行发射。接收端通过CM5.0和编解码单元PM-T/R解调出S端子信号给标清电视。

如图7所示，在本发明的第四应用实例中，将收发模块CM5.0与个人计算机(PC)结合运用。个人PC通过适配器和CM5.0可构成PC之间的通信系统。

本发明提供的无线数字收发模块CM5.0，把MIMO技术和OFDM技术结合起来，采用了软件无线电的思想，以先进的基带IC为控制和运算核心完成对数字信号的OFDM调制和解调。作为传输音视频、数据等多媒体信号端对端通信产品，已达到了该领域的领先水平。本发明的收发模块兼容了目前的数字视频格式MPEG-2、MPEG-4、H264和WM9。并且支持数字电视标准ARIB、ASTC、DVB和OPENCABLE。与目前市场上有很多种传输多媒体的系统相比，数据压缩比，数据传输速率都有了很大的提高。无线数字收发模块CM5.0的数据传输速率可从6Mbps达到了54Mbps，视频数据速率可从3Mbps达到45Mbps，进而可实现高速传输数据以及无缝流畅地传输视频图象。

Claims

1.一种用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，其中包括基带信号处理单元、收发单元和功放单元；

所述基带信号处理单元用于处理TS数据流并将处理后的信号输出到收发单元，和/或接收由收发单元解调后的信号并还原为TS数据流；

所述收发单元用于调制基带信号处理单元处理后的信号并将调制信号输出到功放单元，和/或解调从接收天线接收到并经过滤波后的信号；

所述功放单元用于放大由收发单元输出的调制信号并送到发射天线发射出去。

2.根据权利要求1所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，所述基带信号处理单元包括信号处理芯片和存储器，所述信号处理芯片采用OFDM技术实现TS数据流与IQ信号的相互转换。

3.根据权利要求2所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，所述信号处理芯片采用的子载波调制方式为16QAM或64QAM。

4.根据权利要求1所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，所述收发单元包括发调制电路、收解调电路和频率合成电路。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，当所述收发模块用于模拟系统时，还包括编解码单元；所述编解码单元包括数模转换器/模数转换器、编解码器和数据打包/拆包模块，用于完成模拟音频视频信号与TS数据流之间的转换。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，当所述收发模块用于数字系统时，还包括数字音视频接口单元，用于连接数字音视频播放器。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，当所述收发模块用于计算机时，还包括PC适配器，用于传输音频视频信号。

8.根据权利要求1所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，所述收发单元的工作频率为4.9-5.850GHZ。

9.根据权利要求1所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，所支持的数字视频格式包括MPEG-2、MPEG-4、H.264和/或WM9。

10.根据权利要求1所述的用于无线音频视频传输的收发模块，其特征在于，所支持的数据传输速率为6Mbps到54Mbps；所支持的视频传输速率为3Mbps到45Mbps。