CN103237182A - Mimo型的dvb-t发射机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多输入多输出MIMO型的数字电视地面广播DVB-T发射机，包括：打包复用模块、信源数据处理模块、数字上变频处理模块和两个天线，所述打包复用模块、信源数据处理模块和数字上变频处理模块依次连接，分别依次对音视频数据进行打包复用、信源数据处理、数字上变频处理，以输出数字上变频处理后的射频信号，所述两个天线连接所述数字上变频处理模块以接收所述数字上变频处理模块输出的射频信号并发射MIMO型的DVB-T信号。通过本发明，能够使用MIMO技术来提供车载数字电视信号接收的信号质量，克服了因车载导致的接收信号弱、电视质量差的技术问题。

Description

MIMO型的DVB-T发射机

技术领域

本发明涉及车载电视发射领域，尤其涉及一种用于车载的多输入多输出MIMO型的数字电视地面广播DVB-T发射机。

背景技术

移动车辆是信息的重要载体，尤其对于公共交通工具来说。一些娱乐传媒公司为了扩展广告业务，将视线转移到包括出租车、公共汽车的移动车辆上，以这些移动车辆作为广告信息的载体，从而为娱乐传媒公司和公共事业运营方双方创造出不菲的经济效益，对于乘坐车辆的人们来说，这种运营模式也带来好处，既能打发乘坐车辆时无聊的空闲时间，又能获得自身需要的商品信息。因此一举三得。

随着信息技术和电视技术的发展，娱乐传媒公司已不满足于只关注张贴在移动车辆上的固定传媒信息，而开始使用车载电视进行大规模的信息轰炸，这得益于数字地面广播DVB-T传播技术的实现。但是，由于包括出租车、公共汽车的移动车辆本身具有移动速度快、位置不固定的特性，会出现移动到远离发射中心的地方的情况，由于信号的衰落，会导致接收信号很弱、电视质量差的问题，影响了信息的正常播放。

因此，需要一种MIMO型的DVB-T发射机，采用多输入多输出MIMO技术，在发射机端提供两个天线进行信号的发送，在接收机端提供两个天线进行信号的接收，从而构造出多天线系统，来克服多径衰落的现象，改善电视信号的接收效果，保障了进行车载广告业务的娱乐传媒公司所推出的车载广告的广告效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种MIMO型的DVB-T发射机，通过对采集、编码后的音频信号、数据信号、附件数据进行复用，获得复用后的传输流TS流，将所述TS流进行Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理、OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真、数字上变频处理，将处理后的射频信号通过两个天线在地面电视广播信道中发射出去，以便于接收端即车载电视的多天线接收，从而保障了电视信号的接收质量。

根据本发明的一方面，提供了一种MIMO型的DVB-T发射机，包括，打包复用模块、信源数据处理模块、数字上变频处理模块和两个天线，所述打包复用模块、信源数据处理模块和数字上变频处理模块依次连接，分别依次对音视频数据进行打包复用、信源数据处理、数字上变频处理，以输出数字上变频处理后的射频信号，所述两个天线连接所述数字上变频处理模块以接收所述数字上变频处理模块输出的射频信号并发射MIMO型的DVB-T信号。

更具体地，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：音频编码数据获取模块，对音频数据源播送的音频信号进行采集，并对采集到的音频数据依次进行模数转换、音频压缩编码，输出音频压缩编码后的压缩音频数据；视频编码数据获取模块，对视频数据源播送的视频信号进行采集，并对采集到的视频数据依次进行模数转换、视频压缩编码，输出视频压缩编码后的压缩视频数据；编码附加数据获取模块，对来自附加数据源的附加数据进行采集，并对采集到的附加数据进行压缩编码，输出压缩编码后的编码附加数据，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频信号、所述视频信号有关的数据；打包复用模块，连接所述音频编码数据获取模块、所述视频编码数据获取模块和所述编码附加数据获取模块，对接收到的压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据分别进行传输流TS打包，以分别获得音频TS包、视频TS包和附加数据TS包，并对所述音频TS包、视频TS包和附加数据TS包进行复用，获得复用后的TS流，所述TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；信源数据处理模块，连接所述打包复用模块，对接收到的复用后的TS流依次进行1/2码率的Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理、OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真处理，输出数字预失真处理后的数字信号，在所述信源数据处理模块中，1/2码率的Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理为单路处理，OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真处理为双路处理，所述1/2码率的Turbo编码用于纠错编码；数字上变频处理模块，连接所述信源数据处理模块，将接收到的数字预失真处理后的数字信号转换成模拟信号，对转换后的模拟信号进行混频处理以获得具有比所述转换后的模拟信号的中心频率更高的中心频率的射频信号，并将获得的射频信号进行放大和限制带宽；两个天线，连接所述数字上变频处理模块以接收经过放大和限制带宽的射频信号以在DVB-T信道中发射MIMO型的DVB-T信号；其中，所述数字上变频处理模块中的处理为双路处理，所述两个天线分别接收所述数字上变频处理模块的双路处理后的双路输出的、经过放大和限制带宽的射频信号，所述MIMO型的DVB-T信号在两个连续发射周期里从两个发射天线处发射出去，在两个连续发射周期里发射出去的两组信号之间存在时域和空域的相关性；其中，所述音频TS包、视频TS包和附加数据TS包具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为复用后的TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNC1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，1个传输误码指示比特位，1个净数据单元起始指示比特位，1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，所述信源数据处理模块采用TI公司的数字信号处理DSP芯片来实现，所述数字上变频处理模块采用Xilinx公司的现场可编辑门阵列FPGA芯片来实现；其中，在所述OFDM调制处理后获得的OFDM符号中，将1008个子载波按照频域导频间距6分组，分成168个组，每组6个子载波，每组需要给两个天线至少分配一个导频，在导频符号中，每组能提供4个数字子载波；其中，所述音频编码数据获取模块为包括麦克风的音频编码数据获取装置，所述视频编码数据获取模块为包括摄像机、相机的视频编码数据获取装置。

更具体地，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：所述信源数据处理模块中包括OFDM调制器，以实现所述信源数据处理模块中的OFDM调制功能，所述OFDM调制器中包括升采用处理单元、快速傅立叶变换单元、添加循环前后缀单元和加窗单元，对输入信号进行升采样处理、快速傅立叶变换变换、添加循环前后缀和加窗处理，以输出OFDM符号。

更具体地，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：所述DVB-T发射机发射的信号用于包括出租车、公共汽车或家用汽车的移动车辆上的DVB-T接收机的接收。

更具体地，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：所述打包复用模块打包复用后的TS流中还包括业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于携带电子节目指南EPG信息。

附图说明

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MIMO型的DVB-T发射机的结构方框图。

其中，1、音频编码数据获取模块；2、视频编码数据获取模块；3、编码附加数据获取模块；4、打包复用模块；5、信源数据处理模块；6、数字上变频处理模块；7、两个天线。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的MIMO型的DVB-T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MIMO型的DVB-T发射机的结构方框图。其中所述DVB-T发射机包括，打包复用模块4、信源数据处理模块5、数字上变频处理模块6和两个天线7，所述打包复用模块4、信源数据处理模块5和数字上变频处理模块6依次连接，分别依次对音视频数据进行打包复用、信源数据处理、数字上变频处理，以输出数字上变频处理后的射频信号，所述两个天线7连接所述数字上变频处理模块6以接收所述数字上变频处理模块6输出的射频信号并发射MIMO型的DVB-T信号。进一步地，所述MIMO型的DVB-T发射机还包括，音频编码数据获取模块1，对音频数据源播送的音频信号进行采集，并对采集到的音频数据依次进行模数转换、音频压缩编码，输出音频压缩编码后的压缩音频数据；视频编码数据获取模块2，对视频数据源播送的视频信号进行采集，并对采集到的视频数据依次进行模数转换、视频压缩编码，输出视频压缩编码后的压缩视频数据；编码附加数据获取模块3，对来自附加数据源的附加数据进行采集，并对采集到的附加数据进行压缩编码，输出压缩编码后的编码附加数据，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频信号、所述视频信号有关的数据；打包复用模块4，连接所述音频编码数据获取模块1、所述视频编码数据获取模块2和所述编码附加数据获取模块3，对接收到的压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据分别进行传输流TS打包，以分别获得音频TS包、视频TS包和附加数据TS包，并对所述音频TS包、视频TS包和附加数据TS包进行复用，获得复用后的TS流，所述TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；信源数据处理模块5，连接所述打包复用模块4，对接收到的复用后的TS流依次进行1/2码率的Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理、OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真处理，输出数字预失真处理后的数字信号，在所述信源数据处理模块5中，1/2码率的Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理为单路处理，OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真处理为双路处理，所述1/2码率的Turbo编码用于纠错编码；数字上变频处理模块6，连接所述信源数据处理模块5，将接收到的数字预失真处理后的数字信号转换成模拟信号，对转换后的模拟信号进行混频处理以获得具有比所述转换后的模拟信号的中心频率更高的中心频率的射频信号，并将获得的射频信号进行放大和限制带宽；两个天线7，连接所述数字上变频处理模块6以接收经过放大和限制带宽的射频信号以在DVB-T信道中发射MIMO型的DVB-T信号；其中，所述数字上变频处理模块6中的处理为双路处理，所述两个天线7分别接收所述数字上变频处理模块6的双路处理后的双路输出的、经过放大和限制带宽的射频信号，所述MIMO型的DVB-T信号在两个连续发射周期里从两个发射天线处发射出去，在两个连续发射周期里发射出去的两组信号之间存在时域和空域的相关性；其中，所述音频TS包、视频TS包和附加数据TS包具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为复用后的TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNC1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，1个传输误码指示比特位，1个净数据单元起始指示比特位，1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，所述信源数据处理模块5采用TI公司的数字信号处理DSP芯片来实现，所述数字上变频处理模块6采用Xilinx公司的现场可编辑门阵列FPGA芯片来实现；其中，在所述OFDM调制处理后获得的OFDM符号中，将1008个子载波按照频域导频间距6分组，分成168个组，每组6个子载波，每组需要给两个天线至少分配一个导频，在导频符号中，每组能提供4个数字子载波；其中，所述音频编码数据获取模块1为包括麦克风的音频编码数据获取装置，所述视频编码数据获取模块2为包括摄像机、相机的视频编码数据获取装置。

其中，数字视频广播（DVB,Digital Video Broadcasting），是由“DVBProject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 Standards Institute,ETSI）、欧洲电子标准化组织（European Committee for Electrotechnical Standardization,CENELEC）和欧洲广播联盟（European Broadcasting Union,EBU）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-H）。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），同步串行接口（synchronous serial interface,SSI），或异步串行接口（asynchronous serial interface,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。

其中，MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）系统是一项运用于802.11n的核心技术。802.11n是IEEE继802.11b\a\g后全新的无线局域网技术，速度可达600Mbps。同时，专有MIMO技术可改进已有802.11a/b/g网络的性能。该技术最早是由Marconi于1908年提出的，他利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO（Single-InputSingle-Output）系统，MIMO还可以包括SIMO（Single-InputMulti-ple-Output）系统和MISO（Multiple-Input Single-Output）系统。MIMO表示多输入多输出，在第四代移动通信技术标准中被广泛采用，例如IEEE802.16e（Wimax），长期演进（LTE）。在新一代无线局域网（WLAN）标准中，通常用于IEEE802.11n，但也可以用于其他802.11技术。MIMO有时被称作空间分集，因为他使用多空间通道传送和接收数据。只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持MIMO时才能部署MIMO。MIMO技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。

其中，Turbo码有一重要特点是其译码较为复杂，比常规的卷积码要复杂的多，这种复杂不仅在于其译码要采用迭代的过程，而且采用的算法本身也比较复杂，这些算法的关键是不但要能够对每比特进行译码，而且还要伴随这译码给出每比特译出的可靠性信息，有了这些信息，迭代才能进行下去。Turbo码巧妙地将两个简单分量码通过伪随机交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码，并通过在两个软入/软出(SISO)译码器之间进行多次迭代实现了伪随机译码。他的性能远远超过了其他的编码方式，得到了广泛的关注和发展，并对当今的编码理论和研究方法产生了深远的影响。

其中，在超外差式接收机中，如果经过混频后得到的中频信号比原始信号高，那么此种混频方式叫做上变频。由于变频获得的中频频率较高，所以对接收机中中频放大、滤波、解调都提出了更高要求，使整个接收机成本较高。上变频可获得极高的抗镜像干扰能力，且可获得整个频段内非常平坦的频率响应。综合以上因素，使这种变频方式通常只有军用等特殊场合（如军用电台）得到广泛应用，但在民用级产品中极少见到。

另外，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：所述信源数据处理模块5中包括OFDM调制器，以实现所述信源数据处理模块5中的OFDM调制功能，所述OFDM调制器中包括升采用处理单元、快速傅立叶变换单元、添加循环前后缀单元和加窗单元，对输入信号进行升采样处理、快速傅立叶变换变换、添加循环前后缀和加窗处理，以输出OFDM符号。

其中，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-Carrier Modulation，多载波调制的一种，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

另外，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：所述DVB-T发射机发射的信号用于包括出租车、公共汽车或家用汽车的移动车辆上的DVB-T接收机的接收。即在所有能够利用DVB-T信道进行数字电视广播信号接收的载体上，都能够使用改进的具有MIMO技术的DVB-T接收机，接收所述DVB-T发射机发送的、包括娱乐传媒公司植入广告信息的数字电视节目内容。

另外，所述MIMO型的DVB-T发射机进一步包括：所述打包复用模块4打包复用后的TS流中还包括业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于携带电子节目指南EPG信息。EPG信息便于用户能够提前了解数字电视节目的相关信息，如时间表，以制定收看计划。

采用本发明的MIMO型的DVB-T发射机，针对移动车辆的信道不稳定，干扰多的技术问题，选择MIMO技术实现多天线发送、多天线接收的多天线系统，克服原有信道多径衰落现象，改善数字电视节目的接收效果，同时丰富了地面数字电视广播的内容，在原有的数字视音频信号中增加附加数据和电子节目指南，为车载数字电视的用户提供更多的视听内容和导视信息，满足了用户的多方面需求。

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。

Claims (5)

1.一种多输入多输出MIMO型的数字电视地面广播DVB-T发射机，其特征在于，所述DVB-T发射机包括：

打包复用模块、信源数据处理模块、数字上变频处理模块和两个天线，所述打包复用模块、信源数据处理模块和数字上变频处理模块依次连接，分别依次对音视频数据进行打包复用、信源数据处理、数字上变频处理，以输出数字上变频处理后的射频信号，所述两个天线连接所述数字上变频处理模块以接收所述数字上变频处理模块输出的射频信号并发射MIMO型的DVB-T信号。

2.如权利要求1所述的MIMO型的DVB-T发射机，其特征在于，进一步包括：

音频编码数据获取模块，对音频数据源播送的音频信号进行采集，并对采集到的音频数据依次进行模数转换、音频压缩编码，输出音频压缩编码后的压缩音频数据；

视频编码数据获取模块，对视频数据源播送的视频信号进行采集，并对采集到的视频数据依次进行模数转换、视频压缩编码，输出视频压缩编码后的压缩视频数据；

编码附加数据获取模块，对来自附加数据源的附加数据进行采集，并对采集到的附加数据进行压缩编码，输出压缩编码后的编码附加数据，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频信号、所述视频信号有关的数据；

打包复用模块，连接所述音频编码数据获取模块、所述视频编码数据获取模块和所述编码附加数据获取模块，对接收到的压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据分别进行传输流TS打包，以分别获得音频TS包、视频TS包和附加数据TS包，并对所述音频TS包、视频TS包和附加数据TS包进行复用，获得复用后的TS流，所述TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；

信源数据处理模块，连接所述打包复用模块，对接收到的复用后的TS流依次进行1/2码率的Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理、OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真处理，输出数字预失真处理后的数字信号，在所述信源数据处理模块中，1/2码率的Turbo编码、矩阵分簇螺旋交织的比特交织、16QAM调制、空时处理为单路处理，OFDM调制、组OFDM帧、数字预失真处理为双路处理，所述1/2码率的Turbo编码用于纠错编码；

数字上变频处理模块，连接所述信源数据处理模块，将接收到的数字预失真处理后的数字信号转换成模拟信号，对转换后的模拟信号进行混频处理以获得具有比所述转换后的模拟信号的中心频率更高的中心频率的射频信号，并将获得的射频信号进行放大和限制带宽；

两个天线，连接所述数字上变频处理模块以接收经过放大和限制带宽的射频信号以在DVB-T信道中发射MIMO型的DVB-T信号；

其中，所述数字上变频处理模块中的处理为双路处理，所述两个天线分别接收所述数字上变频处理模块的双路处理后的双路输出的、经过放大和限制带宽的射频信号，所述MIMO型的DVB-T信号在两个连续发射周期里从两个发射天线处发射出去，在两个连续发射周期里发射出去的两组信号之间存在时域和空域的相关性；

其中，所述音频TS包、视频TS包和附加数据TS包具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为复用后的TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNC1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，1个传输误码指示比特位，1个净数据单元起始指示比特位，1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，所述信源数据处理模块采用TI公司的数字信号处理DSP芯片来实现，所述数字上变频处理模块采用Xilinx公司的现场可编辑门阵列FPGA芯片来实现；

其中，在所述OFDM调制处理后获得的OFDM符号中，将1008个子载波按照频域导频间距6分组，分成168个组，每组6个子载波，每组需要给两个天线至少分配一个导频，在导频符号中，每组能提供4个数字子载波；

其中，所述音频编码数据获取模块为包括麦克风的音频编码数据获取装置，所述视频编码数据获取模块为包括摄像机、相机的视频编码数据获取装置。

3.如权利要求2所述的MIMO型的DVB-T发射机，其特征在于：

所述信源数据处理模块中包括OFDM调制器，以实现所述信源数据处理模块中的OFDM调制功能，所述OFDM调制器中包括升采用处理单元、快速傅立叶变换单元、添加循环前后缀单元和加窗单元，对输入信号进行升采样处理、快速傅立叶变换变换、添加循环前后缀和加窗处理，以输出OFDM符号。

4.如权利要求2所述的MIMO型的DVB-T发射机，其特征在于：

所述DVB-T发射机发射的信号用于包括出租车、公共汽车或家用汽车的移动车辆上的DVB-T接收机的接收。

5.如权利要求2所述的MIMO型的DVB-T发射机，其特征在于：

所述打包复用模块打包复用后的TS流中还包括业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于携带电子节目指南EPG信息。

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