CN101371576B - 有线与无线协同的协同广播系统结构及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种有线与无线协同的协同广播系统结构及其方法，结构包括：在现有有线电视网中增加协同单频网适配器(301)、GPS接收机(302)、QAM解调和解复用(303)、单频网同步单元(304)、调制器(305)和发射机(306)、解复用单元(307)；协同单频网适配器(301)对来自不同网络的传输流进行分类处理，并对需要使用调制器(305)和发射机(306)向控制发射的传输流加入“区域-频率”对应关系；QAM解调和解复用(303)用于从传输流分解出和一个无线广播频道对应的一组传输流；发射机(306)用于将和地面数字电视广播频道对应的传输流发送到对应的服务区域，从而将有线电视网对地面数字电视广播网协同发射，利用有线电视网向空中辐射的和地面数字电视广播频道发射的完全相同的信号，来改善地面数字电视网的覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及有线电视网与地面数字广播网的协同结构和方法。
背景技术
目前的有线电视网(HFC：光纤同轴电缆混合网，xPON：无源光网络)已经融合了广播业务(地面无线、地面有线和卫星广播业务)、电话业务、互联网业务的融合，有线电视网已经成为内容最为丰富的网络。
有线数字电视采用的主流技术是DVB-C标准，DVB-C采用MPEG-2压缩编码的传输流，传输媒介采用的是同轴线。DVB-C调制方式一般为64-QAM方式，有时也可以采用I6-QAM，32-QAM或更高的128-QAM，256-QAM。在一个8MHz标准电视频道内，如果使用64-QAM，所传输的数据速率为38.5Mb/s。
地面数字广播的标准有多种，其中基于OFDM(正交频分复用)调制技术的数字电视传输标准有DVB-T/H(欧洲)，ISDB(日本)，DMB(清华)。虽然这些地面数字广播标准尽管在传输方式上各不相同，但是都是采用MPEG-2数字音频、视频压缩编码的传输流。这些标准采用的COFDM(编码的正交频分复用)调制方式引入了传输“保护间隔”来避免多径效应。基于OFDM的数字广播标准既可以组建多频网(MFN)，也可以组建单频网(SFN)。
现有地面数字广播系统既有多频网也有单频网，多频网的组网和模拟电视广播相似，不同的发射机使用不同的载波发送广播信号，不同发射机之间的内容可以是相同的也可以是不同的，发射机之间不要求严格的同步关系。现有的地面数字广播单频网要求不同位置的各个发射机之间必需保持严格的时间同步、频率同步和比特同步。图1是地面数字广播单频的组成，包括再复用器101、单频网适配器102、GPS时钟103、发送端网络适配器104、分配网105、接收端网络适配器106、同步单元107、DVB-T/H调制器108。其中，再复用器101用于不同节目的复用，形成一路(在同一个载频上)发送的MPEG-2传输流TS(Transport Streams)，单频网适配器102用于对TS码流插入单频网正常工作所需要的同步信息，GPS时钟103为单频网适配器102和DVB-T/H调制器108提供时间基准，发送端网络适配器104和接收端网络适配器106用于MPEG-2码流TS在分配网上的透明传输，分配网105可以是多种形式的网络，如SDH(Synchronos Digital Hierarchy，同步数字系列)、以太网等，同步单元107用于各个发射机之间的同步发射，把传输流TS携带的同步时间信息与GPS时间相对比确定发射时机，DVB-T/H调制器108在同步单元107的同步下，按照传输流TS携带的编码控制信息对传输流TS进行OFDM调制。
有线电视网也可以采用多种传输媒介，如HFC、EPON(以太无源光网络)等，不同的有线电视网在组成上是相似的，这里对最为普遍的HFC网进行说明，EPON等其它形式的有线电视网和HFC的具有相似的拓扑形式和网元。图2是一个SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)分配网和HFC网组成的有线电视网，包括：再复用器201、QAM调制器/混合器202/208、发送端网络适配器203、SDH网204、HFC网205/209、机顶盒206、接收端网络适配器207。再复用器201接收来自不同网络和MPEG-2编码器的TS码流，对其再复用后，一方面直接送到本地QAM调制器/混合器202(按照DVB-C标准)，对本地的HFC网205进行DVB-C标准的广播，广播信号经机顶盒206解调、解复用之后，形成视频、音频码流送到电视接收机；另一方面，经过发送端网络适配器203、SDH网204、接收端网络适配器207送到远端的HFC网209，经过QAM调制器/混合器208的调制(按照DVB-C标准)，送到机顶盒206。
目前的有线电视用户可以在家里收看电视、DVD/VCD点播、互联网浏览、收发电子邮件、拨打可视电话，以及进行在线游戏、远程学习和咨询、进行在线商务活动。从网络演进的角度看，PHS(Personal Handphone System，小灵通)是公共电话网向无线的延伸，WIMAX(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，微波存取全球互通)和WLAN(无线局域网)是互联网向无线的延伸，同样地，融合了诸多业务的有线电视网也需要向无线延伸。这种延伸不但可以解决内容的移动接收，还可以解决地面数字广播网的覆盖问题，进一步地，可以充分发掘移动终端的数字电视接收机的潜力，使之不仅仅是一个电视接收机，而是一个综合实现电视接收、数据下载、数据通信的功能单元。
有线电视网向无线延伸(有线无线协同)的现有技术有专利申请US20060029090，名称为“光纤同轴混合(HFC)网中通信信号的分配方法(Methodand system for distributing wireless communication signals in an HFCnetwork)”，该专利申请描述的通信系统是：在HFC网中加入若干个无线接点(the wireless interface nodes)和一个位于HFC头端位置的无线通信协议控制器。所述无线通信协议控制器连接位于头端位置的电缆调制解调器终端系统(CMTS：Cable Modem Termination System)和HFC网络，并在CMTS和HFC网络之间进行协议转换，如，把MPEG-2传输协议转换为无线通信系统的协议。无线接点对器接收到的上行信号进行下变频到HFC的上行频带内，无线接点对要发送的下行信号进行上变频到无线通信装置使用的频带内。进一步地，本发明指出这里的无线系统协议是指WIMAX协议。
现有的有线电视广播网的缺点是其内传输的信号无法被无线通信装置直接接收，限制了有线电视内容的接收范围；现有地面数字广播的信号难以实现室内覆盖、也很难对室外覆盖产生均匀、足够的信号强度，并且节目套数少；专利申请US20060029090给出的技术虽然可以通过HFC网提高无线通信系统的信号覆盖，但是占用了HFC网的广播业务频带，也无法产生改善地面数字广播覆盖质量的效果。
发明公开
本发明所要解决的技术问题是提供一种有线与无线协同的协同广播系统结构及其方法，解决现有技术不能把有线电视网丰富的内容从同轴电缆内辐射到空间，不能实现与地面数字广播网的协同的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种有线与无线协同的协同广播系统结构，其特点在于，包括：在现有有线电视网中增加协同单频网适配器和GPS接收机，在有线电视网的HFC子网上增加顺序联接的QAM解调和解复用、连接GPS接收机的单频网同步单元、调制器和发射机；在连接SDH网的接收端网络适配器上增加顺序联接的解复用单元、连接GPS接收机的单频网同步单元、调制器和发射机；所述协同单频网适配器对来自不同网络的传输流进行分类处理，并对需要使用调制器和发射机向空中发射的传输流加入“区域-频率”对应关系；所述QAM解调和解复用用于从所述传输流分解出和一个无线广播频道对应的一组传输流；所述解复用单元用于从所述传输流分解出和一个无线广播频道对应的一组传输流；所述调制器用于根据自己的位置和传输流中携带的“区域-频率”对应关系确定自己的工作频率、发射功率；所述发射机用于将和地面数字电视广播频道对应的传输流发送到对应的服务区域，从而将有线电视网对地面数字电视广播网协同发射，利用有线电视网向空间辐射的和地面数字电视广播频道发射的完全相同的信号，来改善地面数字电视网的覆盖。
上述的协同系统，其特点在于，所述协同单频网适配器进行的分类处理包括：确定传输流是否已经携带单频网同步信息；确定送往HFC网络的传输流中需要加入单频网同步信息的节目码流，并对应加入单频网同步信息。
上述的协同系统，其特点在于，所述协同单频网适配器还根据需要信号在MPEG-2传输流中加入同步质量测量和信号幅度测量控制信息，以保障单频网工作稳定。
上述的协同系统，其特点在于，所述单频网同步信息包括：不同码流或者码流组在不同的地理空间上使用的频率，以及所述协同单频网适配器为不同的传输流插入的对应的单频网或者其对应的多频网中的一个频点所覆盖的区域信息。
上述的协同系统，其特点在于，所述区域信息为发射机的位置座标和覆盖半径，不同位置的调制器和发射机根据所述区域信息来确定应该采用的工作频点，调制器和发射机的位置为预先设置或者通过安装GPS接收机获取。
上述的协同系统，其特点在于，所述调制器为DVB-T/H调制器或基于正交频分复用广播标准的DMB/DAB调制器。
上述的协同系统，其特点在于，所述单频网同步单元使用的时间基准取自GPS接收机或取自HFC网内提供的时间基准。
上述的协同系统，其特点在于，还包括前置内容服务器，所述前置内容服务器连接所述QAM解调和解复用、单频网同步单元；和/或所述前置内容服务器连接所述解复用单元、单频网同步单元；所述前置内容服务器用于对需要通过调制器发送的预定内容进行存储。
上述的协同系统，其特点在于，网络利用空闲时段对所述预定内容进行上载，从而充分利用空闲时段的HFC频谱，避免在业务繁忙时段内使用HFC带宽对相同的内容重复传送。
上述的协同系统，其特点在于，所述预定内容包括：预定的广播内容和/或下载频度高的内容。
上述的协同系统，其特点在于，网络中建立有各前置内容服务器的内容镜像清单和内容镜像数据库，所述内容镜像数据库里面存储各个前置内容服务器内容的并集；网络对前置内容服务器的内容进行定期维护或即时维护，用以上载新的内容、清理过时的内容以及进行内容一致性的检查。
上述的协同系统，其特点在于，网络对所述预定内容进行基于计划加载、基于统计加载或即时加载，对普通数据的预定内容在通讯空闲期加载，对实况转播和突发新闻数据的预定内容进行实时加载。
为了更好的实现本发明的目的，本发明还提供了一种根据上述的协同系统进行协同广播的方法，其特点在于，包括：
步骤一，把预播出的节目内容预先存储在所述前置内容服务器内，并且预存的节目内容是加入单频网同步控制信息的传输流；
步骤二，把播出的预定时间信息预存到所述前置内容服务器内；
步骤三，所述前置内容服务器按照所述预定时间，或者所述前置内容服务器在接收到拨出控制信号之后，调制器根据传输流携带的同步控制信息，以严格的时间节奏发送所述预存的节目内容，以保障所述预存的节目内容是地面数字广播网要播出的单频网同步信息完全一致的完全相同的传输流，从而构成了有线电视网与地面数字广播网的协同发射。
上述的协同广播的方法，其特点在于，所述预播出的节目内容为在未来特定时间内需要播出的地面电视广播节目的内容，所述预播出的节目内容还用于下载服务，在下载时去掉单频网同步信息；所述前置内容服务器对于独立广播的内容或者用于下载的内容，在网络的控制下灵活选择播出时间、播出方式。
为了更好的实现本发明的目的，本发明还提供了一种根据上述的协同系统实现协同发射辅助信息的方法，其特点在于，包括：
步骤A，协同单频网适配器获取网络覆盖的先验信息；
步骤B，协同单频网适配器对传输流内的业务进行分类；
步骤C，协同单频网适配器对传输流加入辅助信息；
步骤D，进行HFC频道的适配处理。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，通过在有线电视网的头端中存储地面数字广播网的规划数据，来获取所述先验信息。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，所述规划数据包括：运营商对各个不同地理区域上的有线电视网向无线延伸中可以使用的频道\载波、每个载波传输的节目套数和编码调制方式的预先明确规划信息，以及预先确定的在一个同轴电缆频道内传输的节目总套数中需要向无线延伸发送的节目套数信息。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，所述先验信息还包括节目复用信息，并通过节目辅助表来获取所述节目复用信息。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，所述步骤B中所述分类是根据传输流携带的网络信息表区分出：来自地面数字电视广播单频网的码流、来自卫星网的码流和/或来自因特网的码流。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，在所述步骤C中，如果传输流中已经携带单频网同步信息，则在传输流中加入区域-频率对应表；所述区域-频率对应表描述使用特定频道\载波的区域的中心和半径；一个区域频率对应表中可以有多个区域中心和区域半径，以便构造出灵活的覆盖区域形状。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，还包括：在传输流中加入功率控制参数，以便控制覆盖范围。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，在所述步骤C中，如果传输流中没有单频网同步信息，则在传输流中加入单频网同步信息和区域-频率对应表；并且，如果是来自地面数字广播多频网的传输流并且没有单频网同步信息，则按以下两种方式处理：方式一：作为非协同单频网处理，插入的频率信息确保和地面数字广播多频网不同，以避免对地面数字广播网的干扰；方式二：向传输流中插入区域-频率对应表和自主同步控制信息，使通过HFC传输后的地面数字广播码流以起所在位置测量得到的地面数字广播信号的时间关系来实现无GPS信号的同步。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，对来自非有线电视网络的码流，根据预先确定的空口传输的节目数量，把这些节目中需要向空中发送的内容划分为若干个无线频道组，同一无线频道组内的节目在同一个无线频道内传送；对每组节目加入无线传输所需要的传输参数信令和构建单频网所需要的巨帧初始化参数包同步信息；对每组节目的传输流中加入区域-频率对应表。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，所述非有线电视网络为卫星信号网或因特网。
上述的协同发射辅助信息的方法，其特点在于，在步骤D中，如果一个HFC的有线频道的容量可以传送多个无线频道组，就将多个无线频道组复用到一个有线信道内传输。
为了更好的实现本发明的目的，本发明还提供了一种根据上述的协同系统实现有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的方法，其特点在于，DVB-H格式的传输流被网配送到布置在室内和室外的各个DVB-H调制器和发射机，各个DVB-H调制器按照传输中巨帧初始化参数包中的同步信息和传输参数信令对传输流进行调制，然后通过发射机发送到需要覆盖的区域。
上述的有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的方法，其特点在于，所述DVB-H格式的传输流包括：地面数字手机广播网的DVB-H格式的传输流，以及经过格式变换处理形成的DVB-H格式的传输流。
上述的有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的方法，其特点在于，所述经过格式变换处理形成的DVB-H格式的传输流为卫星的MPEG-2传输流经过DVB-H格式转换形成。
本发明的优点在于：本发明把线电视网丰富的内容从同轴电缆内辐射到空间，并且这种延伸采用单频网的发射形式，既可以高效使用地面电视广播的频谱，又可以实现与地面数字广播网的协同。本发明的以有线电视网为依托，构建一个有线无线协同的广播网，这个有线无线协同的广播网实现了：1)增强地面数字电视广播信号的强度和覆盖的均匀性；2)将有线电视信号从TV插座扩大到空间，实现有线电视信号对室内和室外的覆盖；3)使有线电视网可以高效地支持内容下载业务和预定内容的广播业务；4)在达到上述效果的同时，新的系统保持对现有有线电视系统的完全兼容；使家用电视机可以灵活选择摆放位置，手机电视在室内外均可得到好的接收质量，手机电视可以通过DVB-H接收前端来接收卫星电视广播内容。
附图简要说明
图1现有地面数字电视广播单频网结构；
图2现有有线电视广播网结构；
图3一种有线与无线协同的综合业务系统结构；
图4一种有线与无线协同的综合业务系统结构；
图5一种插入协同发射辅助信息的方法。
实现本发明的最佳方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
鉴于有线电视网已经成为内容最为丰富的网络，如果把线电视网丰富的内容从同轴电缆内辐射到空间，并且这种延伸采用单频网的发射形式，既可以高效使用地面电视广播的频谱，又可以实现与地面数字广播网的协同。
本发明的是以有线电视网为依托，构建一个有线无线协同的广播网，这个有线无线协同的广播网用于：1)增强地面数字电视广播信号的强度和覆盖的均匀性；2)将有线电视信号从TV插座扩大到空间，实现有线电视信号对室内和室外的覆盖；3)使有线电视网可以高效地支持内容下载业务和预定内容的广播业务；4)在达到上述效果的同时，新的系统保持对现有有线电视系统的完全兼容；
本发明具体包括A1、A2、B、C四个部分。
A1、一种有线与无线协同的系统结构
本发明所述有线与无线协同的综合业务系统是在现有系统，见图2，的基础上，增加了协同单频网适配器301、GPS接收机302、QAM解调和解复用303、单频网同步单元304、DVB-T/H调制器(也可以是其它基于OFDM的广播标准的调制器，如DMB/DAB)305、发射机306、解复用单元307。
系统中的协同单频网适配器301对来自不同网络的传输流TS分类处理，如，协同单频网适配器301对传输流TS是否已经携带单频网同步信息进行判断，对送往HFC网络的传输流TS中哪些节目码流需要加入单频网同步信息进行判断，并对需要加入单频网同步信息的TS流，加入单频网同步信息，加入的单频网同步信息包括：相对于GPS秒脉冲的同步时间、不同码流或者码流组在不同的地理空间上使用的频率。另外，协同单频网适配器301还根据需要信号在MPEG-2传输流中加入同步质量测量和信号幅度测量控制信息，以保障单频网工作稳定。
协同单频网适配器301在GPS接收机302提供的时间同步下，对从再复用器201输入的TS进行处理，目的是在MPEG-2传输流中加入单频网需要的同步信息。经过协同单频网适配器301处理的MPEG-2传输流可以采取两种传输方式：一种是经过分配网(如SDH网204)送到解复用单元307，解复用单元307从MPEG-2传输流中分解出需要通过发射机306发射或者需要前置内容服务器402存储的那部分码流。发送端网络适配器203、接收端网络适配器207用于实现MPEG-2传输流在SDH网204中的透明传输；一种方式是或者不经过分配网，直接送到QAM调制器/混合器202，然后再经过HFC网送到QAM解调和解复用303，QAM解调和解复用303从一个HFC载频上所承载的传输流中分解出和一个无线广播频道相对应的一组TS流(这组TS流对应若干个可以在同一个无线广播频率上发送的节目)，这组携带有由协同单频网适配器301为其插入的单频网同步信息的TS传输流经过DVB-T/H调制器(也可以是其它基于OFDM的广播标准的调制器，如DMB/DAB)305、发射机306被发送到其服务的区域，其中的在单频网同步单元304对DVB-T/H调制器的码流发送时刻实施同步控制。
协同单频网适配器301和现有单频网适配器102的区别在于：现有的单频网适配器只是对再复用器101送来的传输流TS中加入同步信息(通过在兆帧初始化包MIP里面加入相对于GPS秒脉冲的的相对时间来实现)，而协同单频网适配器301除了现有的单频网适配器102的功能之外，还需要实现对来自不同网络的传输流TS的分类处理，如，协同单频网适配器301需要判断传输流TS是否已经携带单频网同步信息、判断送往HFC网络的传输流TS中的哪些需要加入单频网同步信息、判断传输流TS中需要加入单频网同步信息的TS流在不同地理位置上需要采用的频率等，另外，协同单频网适配器301还可以根据测量的需要来加入对单频网的测量控制信息。
单频网同步单元304使用的时间基准可以取自GPS接收机302，也可以取自来自HFC网内提供的时间基准。
来自地面数字广播网的TS(1～i)，无论是来自单频网还是来自多频网，都认为是其自身携带有单频网同步信息，为了实现对地面数字广播网的TS(1～i)的协同发射，协同单频网适配器301为不同的TS传输流插其对应的单频网(或者其对应的多频网中的一个频点)所覆盖的区域，这些区域可以以多种形式表示，一种表示方法是在TS传输流中插入发射机的位置座标和覆盖半径，不同位置的调制器和发射机根据这一信息来确定自己应该采用的工作频点。调制器和发射机的位置可以由预先设置，也可以通过安装GPS接收机获取。
本发明给出的一种有线和无线协同的广播系统的特点是：在现有有线电视网中加入了协同单频网适配器301、DVB-T/H调制器(也可以是其它基于OFDM的广播标准的调制器，如DMB/DAB)305；
2、协同单频网适配器301的功能是：对地面数字广播单频网加入区域频率对应表；对来自其它网络(如互联网、卫星数字电视广播网)或内容提供商的传输流按照无线传输的要求进行分组、并且按照有线频道的容量对对这些分组进行复接；
3、DVB-T/H调制器(也可以是其它基于OFDM的广播标准的调制器，如DMB/DAB)305根据自己的位置和TS流中携带的区域-频率对应表确定自己的工作频率、发射功率；
4、前置内容服务器402用于对需要通过DVB-T/H调制器305发送的内容，如预定的广播内容或者下载频度高的内容，进行存储。前置内容服务器402的引入使网络可以利用空闲时段对预定的广播内容和下载频度高的内容进行上载，这种预先上载内容的服务方式既可以充分利用空闲时段的HFC频谱，又可以避免在业务繁忙时段内使用HFC带宽对相同的内容重复传送。
A2、一种有线与无线协同的综合业务系统结构
信息化服务的一个重要方式是实现内容高速下载，为了降低内容下载或者多媒体广播服务对HFC频谱的占用，可以在网络中加入前置内容服务器402这样的系统结构。
在网络的最前端(接入点处)设置前置内容服务器402，通过前置内容服务器402预存那些需求频度高的内容，从统计角度降低对带宽的实时需求。另外，对那些预先计划好的多媒体广播内容也可以通过空闲时间段内上载的方式上载到前置内容服务器402。
本发明给出的方便内容服务(下载、点播等)的前置内容服务器402(和或者401)的系统组成见图4。
前置内容服务器401和/或402通过QAM解调器303，或者通过解复用器307来获取网络发来的内容信息和控制命令，其内容通过DVB-T/H调制器(也可以是其它基于OFDM的广播标准的调制器，如DMB/DAB)305、发射机306发送到其服务区域，这种发送可以是视频请求发送，也可以是数据文件下载，也可以是预定的广播发射。在发送的过程中，单频网同步单元304对DVB-T/H调制器305实施单频网工作所需要的同步控制。单频网同步单元304对DVB-T/H调制器305实现同步的方法是：单频网同步单元304根据MPEG-2传输流中携带的单频网同步信息(由协同单频网适配器301插入)，如发送兆帧的起始时刻相对于GPS秒脉冲的时延量、DVB-T/H调制器305的调制方式、发射机306的频偏等，都是由单频网同步单元304从GPS提取时间和频率基准信号来实现的。
对前置内容服务器401/402的内容进行维护分为定期维护和即时维护，如，向前置内容服务器401/402上载新的内容、清理过时的内容、内容的一致性检查。网络侧为各个前置内容服务器的内容建立内容镜像清单和内容镜像数据库，内容镜像数据库里面存储各个前置内容服务器内容的并集。
网络侧采取多种方式对前置内容服务器401/402加载：1)基于计划的内容加载；2)基于统计的加载，即根据前置内容服务器所在位置的内容服务类的历史统计结果，加载、保留需求量的的内容类；3)即时加载，当确定前置内容服务器内没有预存用户请求的内容时，中继器在向用户转发基站发来的内容的同时，把这些内容存储在前置内容服务器内。
网络侧可以在特定时间内对前置内容服务器401/402加载，如通讯空闲期间，一种情况是夜晚通讯业务空闲时；也可以实时加载，如实况转播和突发新闻数据的加载
B、一种实现预设广播的方法
HFC型有线电视网的下行信道是广播型信道，虽然HFC型网络具有几百兆赫兹的带宽，但是，在HFC网上开展了搞清晰度数字电视广播和视频点播等带宽需求量大的内容服务之后，HFC的带宽仍然是紧张的，为了节省HFC型有线电视网的传输带宽，一种对预先计划的播出内容的广播方法是：
1)把预先计划播出的内容预先存储在前置内容服务器401和402内；
预先计划播出的内容包括：在未来特定时间内需要播出的地面电视广播节目的内容，如第2天早晨播出的新闻内容；
对于需要实现预存内容和地面广播网的协同广播(以同频、同时、同比特的方式与地面数字广播网协同发射)的应用，在预存的内容，具有MPEG-2传输流的形式，中加入单频网同步控制信息；
预存的用于广播的内容，也可以用于下载服务，在下载时可以去掉单频网同步信息。
2)把广播内容的播出时间信息预存到前置内容服务器401和402内
3)前置内容服务器401和402按照预定的时间，调制器根据TS流携带的同步控制信息，以严格的时间节奏发送预存的节目内容；当预先存储的内容是地面数字广播网要播出的完全相同(包括单频网同步信息也完全一致)的TS时，就构成了有线电视网与地面数字广播网的协同发射。
对于独立广播的内容，或者用于下载的内容，前置内容服务器401和/或402在网络的控制下灵活选择播出时间、播出方式(如进行周期循环拨出。
C、一种插入协同发射辅助信息的方法
插入协同发射辅助信息的方法包括如下步骤：
步骤501，获取先验信息；
获取网络覆盖的先验信息和每个频道内MPEG-2传输流的节目复用信息。
为了使通过HFC网络发射的地面电视广播信号和地面数字电视发射塔发射的信号之间协同，需要预先知道地面数字电视广播网在特定地理区域内的频率使用情况。协同单频网适配器301根据地面数字广播网的频率和地理区域的对应关系，来规划特定区域内和HFC网相连接的数字广播发射机，如符合DVB-T/H标准的发射机306，的工作频率。协同单频网适配器301在进行插入协同发射辅助信息之前，系统必须获得单频网、多频网的覆盖地理区域的先验信息，一种获取这些信息的途径是：在有线电视网的头端(Head Ead)中存储地面数字广播网的规划数据。
运营商已经对各个不同地理区域上的有线电视网向无线延伸中可以使用的频道(载波)、每个载波传输的节目套数、编码调制方式需要预先明确规划。并且预先确定在一个同轴电缆频道内传输的节目总套数中、哪些是需要向无线延伸发送的。
先验信息还包括节目复用信息，可以通过节目辅助表PAT来获取节目复用信息；
步骤502，业务分类；
协同单频网适配器301对TS流内的业务进行分类
分类方法是：根据TS码流携带的网络信息表NIT(网络信息表)区分出：1)地面数字电视广播单频网的码流；2)来自卫星网的码流；3)来自其他网络的码流(如INTENET等)；
步骤503，插入协同发射辅助信息；
协同单频网适配器301对传输流为传输流TS加入辅助信息的方法是：
1)如果码流中已经携带单频网同步信息，则传输流TS中加入区域-频率对应表，
区域-频率描述使用特定频道(载波)的区域的中心和半径；
一个区域频率对应表中可以有多个区域中心和区域半径，以便构找出灵活的覆盖区域形状；
进一步地，为了控制覆盖范围，在传输流TS中加入功率控制参数；
2)如果码流中没有带单频网同步信息，则传输流TS中加入单频网同步信息和区域-频率对应表，但是，如果是来自地面数字广播多频网的TS传输流并且没有单频网同步信息，一种方法是：作为非协同单频网处理，插入的频率信息应该确保和地面数字广播多频网不同，以避免对地面数字广播网的干扰；另一种处理方法是向传输码流中插入区域-频率对应表和自主同步控制信息，使通过HFC传输后的地面数字广播码流以起所在位置测量得到的地面数字广播信号的时间关系来实现无GPS信号的同步。见步骤3)。
区域-频率描述使用特定频道(载波)的区域的中心和半径；
一个区域频率对应表中可以有多个区域中心和区域半径，以便构造出灵活的覆盖区域形状；
进一步地，为了控制覆盖范围，在传输流TS中加入功率控制参数；
对来自其他网络的码流(如卫星、INTENET等)，根据预先确定的空口传输的节目数量，把这些节目中需要向空中发送的内容划分为若干个无线频道组(同一无线频道组内的节目在同一个无线频道内传送)；
对每组节目加入无线传输所需要的TPS信息和构建单频网所需要的MIP同步信息；
对每组节目的传输流TS中加入区域-频率对应表
进一步地，为了控制覆盖范围，在传输流TS中加入功率控制参数；
步骤504，HFC频道适配处理；
如果一个有线频道的容量可以传送多个无线频道组，就将多个无线频道组复用到一个有线信道内传输；
以下以有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务来进行进一步的举例说明：
鉴于有线电视网已经成为内容最为丰富的网络，如果把线电视网丰富的内容从同轴电缆内按照DVB-H标准的空中接口信号形式辐射到空间，就可以实现手机电视信号的室内外覆盖。
一种有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的系统如图4所示。
在图4所示的系统中，地面数字手机广播网DVB-H的TS、以及其他经过格式变换处理形成DVB-H格式的来自其他网络的内容，如卫星的MPEG-2 TS经过DVB-H格式转换，被网配送到布置在室内和室外的各个DVB-H调制器和发射机，各个DVB-H调制器按照TS中巨帧初始化参数(MIP)包中的同步信息和传输参数信令(TPS)对TS进行调制，然后通过发射机发送到需要覆盖的区域。
这个有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的系统可用于：1)增强地面数字手机电视广播信号的强度和覆盖的均匀性，实现有线电视信号对室内和室外的覆盖；2)使有线电视网可以高效地支持内容通过手机下载业务；3)手机电视可以通过DVB-H接收前端来接收卫星电视广播内容；4)手机电视可以通过DVB-H接收前端来接收互联网的内容；
由上可知，本发明给出一种有线与无线协同的综合业务系统结构，其特点在于在现有的有线电视网中引入了构建单频网所需要的协同单频网适配器和DVB-T/H调制器；本发明给出的一种有线与无线协同的数字广播方法，该方法的特点在于通过插入协同发射辅助信息，有线电视数字广播的内容通过空中接口同步地发送到特定区域，形成单频网。本发明给出的一种插入协同发射辅助信息的方法，其特点在于在数字电视传输流中插入地理区域与发射频率的对应表，使得依托有线电视网形成的无线覆盖的区域和该区域上的工作频率得到灵活控制。本发明所述系统和方法既可以实现有线电视广播信号对室内的无线覆盖，也可以实现有线电视广播信号对室外的无线覆盖；既可以利用有线电视网实现对地面数字广播网的同频发射，改善地面数字广播信号的覆盖，也可以实现内容下载。本发明为有线电视网演变为无线综合业务网提供了一种技术途径，易于实现。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
工业应用性
本发明把线电视网丰富的内容从同轴电缆内辐射到空间，并且这种延伸采用单频网的发射形式，既可以高效使用地面电视广播的频谱，又可以实现与地面数字广播网的协同。本发明的以有线电视网为依托，构建一个有线无线协同的广播网，这个有线无线协同的广播网实现了：1)增强地面数字电视广播信号的强度和覆盖的均匀性；2)将有线电视信号从TV插座扩大到空间，实现有线电视信号对室内和室外的覆盖；3)使有线电视网可以高效地支持内容下载业务和预定内容的广播业务；4)在达到上述效果的同时，新的系统保持对现有有线电视系统的完全兼容。本发明方法适合有线电视网与地面数字广播网相协同的技术领域，本发明方法同样适合存在类似应用的其他各领域。
Claims (28)
1.一种有线与无线协同的协同广播系统，其特征在于，包括：在现有有线电视网中增加协同单频网适配器和GPS接收机，在有线电视网的HFC子网上增加顺序联接的QAM解调和解复用单元、连接GPS接收机的单频网同步单元、调制器和发射机；在连接SDH网的接收端网络适配器上增加顺序联接的解复用单元、连接GPS接收机的单频网同步单元、调制器和发射机；
所述协同单频网适配器对来自不同网络的传输流进行分类处理，并对需要使用调制器和发射机向空中发射的传输流加入“区域-频率”对应关系；
所述QAM解调和解复用单元用于从所述传输流分解出和一个无线广播频道对应的一组传输流；
所述解复用单元用于从所述传输流分解出和一个无线广播频道对应的一组传输流；
所述调制器用于根据自己的位置和传输流中携带的“区域-频率”对应关系确定自己的工作频率、发射功率；
所述发射机用于将和地面数字电视广播频道对应的传输流发送到对应的服务区域，从而将有线电视网与地面数字电视广播网协同发射，利用有线电视网向空间辐射的和地面数字电视广播频道发射的完全相同的信号，来改善地面数字电视网的覆盖。
2.根据权利要求1所述的协同广播系统，其特征在于，所述协同单频网适配器进行的分类处理包括：确定传输流是否已经携带单频网同步信息；确定送往HFC网络的传输流中需要加入单频网同步信息的节目码流，并对应加入单频网同步信息。
3.根据权利要求2所述的协同广播系统，其特征在于，所述协同单频网适配器还根据需要在MPEG-2传输流中加入同步质量测量和信号幅度测量控制信息，以保障单频网工作稳定。
4.根据权利要求3所述的协同广播系统，其特征在于，所述单频网同步信息包括：不同码流或者码流组在不同的地理空间上使用的频率，以及所述协同单频网适配器为不同的传输流插入的对应的单频网或者其对应的多频网中的一个频点所覆盖的区域信息。
5.根据权利要求4所述的协同广播系统，其特征在于，所述区域信息为发射机的位置座标和覆盖半径，不同位置的发射机根据所述区域信息来确定应该采用的工作频点，调制器和发射机的位置为预先设置或者通过安装GPS接收机获取。
6.根据权利要求5所述的协同广播系统，其特征在于，所述调制器为DVB-T/H调制器或基于正交频分复用广播标准的DMB/DAB调制器。
7.根据权利要求5所述的协同广播系统，其特征在于，所述单频网同步单元使用的时间基准取自GPS接收机或取自HFC网内提供的时间基准。
8.根据权利要求1所述的协同广播系统，其特征在于，还包括前置内容服务器，所述前置内容服务器连接所述QAM解调和解复用单元、单频网同步单元；和/或所述前置内容服务器连接所述解复用单元、单频网同步单元；所述前置内容服务器用于对需要通过调制器发送的预定内容进行存储。
9.根据权利要求8所述的协同广播系统，其特征在于，网络利用空闲时段对所述预定内容进行上载，从而充分利用空闲时段的HFC频谱，避免在业务繁忙时段内使用HFC带宽对相同的内容重复传送。
10.根据权利要求8所述的协同广播系统，其特征在于，所述预定内容包括：预定的广播内容和/或下载频度高的内容。
11.根据权利要求8所述的协同广播系统，其特征在于，网络中建立有各前置内容服务器的内容镜像清单和内容镜像数据库，所述内容镜像数据库里面存储各个前置内容服务器内容的并集；网络对前置内容服务器的内容进行定期维护或即时维护，用以上载新的内容、清理过时的内容以及进行内容一致性的检查。
12.根据权利要求8所述的协同广播系统，其特征在于，网络对所述预定内容进行基于计划加载、基于统计加载或即时加载，对普通数据的预定内容在通讯空闲期加载，对实况转播和突发新闻数据的预定内容进行实时加载。
13.一种根据权利要求8所述的协同系统进行协同广播的方法，其特征在于，包括：
步骤一，把预播出的节目内容预先存储在所述前置内容服务器内，并且预存的节目内容是加入单频网同步控制信息的传输流；
步骤二，把播出的预定时间信息预存到所述前置内容服务器内；
步骤三，所述前置内容服务器按照所述预定时间，或者所述前置内容服务器在接收到拨出控制信号之后，调制器根据传输流携带的同步控制信息，以严格的时间节奏发送所述预存的节目内容，以保障所述预存的节目内容是与地面数字广播网要播出的信息完全相同的传输流，从而构成了有线电视网与地面数字广播网的协同发射。
14.根据权利要求13所述的协同广播的方法，其特征在于，所述预播出的节目内容为在未来特定时间内需要播出的地面电视广播节目的内容，所述预播出的节目内容还用于下载服务，在下载时去掉单频网同步信息；所述前置内容服务器对于独立广播的内容或者用于下载的内容，在网络的控制下灵活选择播出时间、播出方式。
15.一种根据权利要求1所述的协同系统实现协同发射辅助信息的方法，其特征在于，包括：
步骤A，协同单频网适配器获取网络覆盖的先验信息；
步骤B，协同单频网适配器对传输流内的业务进行分类；
步骤C，协同单频网适配器对传输流加入辅助信息；
步骤D，进行HFC频道的适配处理。
16.根据权利要求15所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，通过在有线电视网的头端中存储地面数字广播网的规划数据，来获取所述先验信息。
17.根据权利要求16所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，所述规划数据包括：运营商对各个不同地理区域上的有线电视网向无线延伸中可以使用的频道或载波、每个载波传输的节目套数和编码调制方式的预先明确规划信息，以及预先确定的在一个同轴电缆频道内传输的节目总套数中需要向无线延伸发送的节目套数信息。
18.根据权利要求16所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，所述先验信息还包括节目复用信息，并通过节目辅助表来获取所述节目复用信息。
19.根据权利要求15所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，所述步骤B中所述分类是根据传输流携带的网络信息表区分出：来自地面数字电视广播单频网的码流、来自卫星网的码流和/或来自因特网的码流。
20.根据权利要求15所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，在所述步骤C中，如果传输流中已经携带单频网同步信息，则在传输流中加入区域-频率对应表；所述区域-频率对应表描述使用特定频道或载波的区域的中心和半径；一个区域-频率对应表中可以有多个区域中心和区域半径，以便构造出灵活的覆盖区域形状。
21.根据权利要求20所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，还包括：在传输流中加入功率控制参数，以便控制覆盖范围。
22.根据权利要求21所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，在所述步骤C中，如果传输流中没有单频网同步信息，则在传输流中加入单频网同步信息和区域-频率对应表；
并且，如果是来自地面数字广播多频网的传输流并且没有单频网同步信息，则按以下两种方式处理：
方式一：作为非协同单频网处理，插入的频率信息确保和地面数字广播多频网不同，以避免对地面数字广播网的干扰；
方式二：向传输流中插入区域-频率对应表和自主同步控制信息，使通过HFC传输后的地面数字广播码流以其所在位置测量得到的地面数字广播信号的时间关系来实现无GPS信号的同步。
23.根据权利要求22所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，
对来自非有线电视网络的码流，根据预先确定的空口传输的节目数量，把这些节目中需要向空中发送的内容划分为若干个无线频道组，同一无线频道组内的节目在同一个无线频道内传送；对每组节目加入无线传输所需要的传输参数信令和构建单频网所需要的巨帧初始化参数包同步信息；对每组节目的传输流中加入区域-频率对应表。
24.根据权利要求23所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，所述非有线电视网络为卫星信号网或因特网。
25.根据权利要求15所述的协同发射辅助信息的方法，其特征在于，在步骤D中，如果一个HFC的有线频道的容量可以传送多个无线频道组，就将多个无线频道组复用到一个有线信道内传输。
26.一种根据权利要求1所述的协同系统实现有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的方法，其特征在于，DVB-H格式的传输流被网配送到布置在室内和室外的各个DVB-H调制器和发射机，各个DVB-H调制器按照传输中巨帧初始化参数包中的同步信息和传输参数信令对传输流进行调制，然后通过发射机发送到需要覆盖的区域。
27.根据权利要求26所述的有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的方法，其特征在于，所述DVB-H格式的传输流包括：地面数字手机广播网的DVB-H格式的传输流，以及经过格式变换处理形成的DVB-H格式的传输流。
28.根据权利要求27所述的有线电视网与地面数字广播网协同提供手机电视业务的方法，其特征在于，所述经过格式变换处理形成的DVB-H格式的传输流为由来自卫星广播的MPEG-2传输流经过DVB-H格式转换形成。
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