CN103237253B - 兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的dvb-s机顶盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒，包括，信号强度检测装置、统一信号接口装置和电源管理装置，所述电源管理装置连接所述信号强度检测装置以根据所述信号强度检测装置检测的信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态，所述统一信号接口装置兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接。通过本发明，能够接收多种格式的音视频信号，同时在卫星数字电视广播信号很差时，停止对卫星数字电视广播信号的接收和处理，进入待机状态，避免不必要的电力损耗。

Description

兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒

技术领域

本发明涉及卫星电视接收领域，尤其涉及一种兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒。

背景技术

卫星广播（satellitebroadcasting）利用广播卫星向地面转播电视或声音广播信号，供一般公众直接接收的广播方式。自从1963年7月美国发射成功世界上第1颗同步通信卫星“同步Ⅱ号”后，卫星通信得到很快发展。到20世纪70年代中期，各国开始发射实验用的广播卫星。到80年代卫星广播进入实用阶段。

数字视频广播DVB，是由“DVBProject”维护的一系列为国际所承认的数字电视公开标准。“DVBProject”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ETSI、欧洲电子标准化组织CENELEC和欧洲广播联盟EBU联合组成的“联合专家组”JTC发起的。根据传输的信道不同，分为卫星电视DVB-S、有线电视DVB-C、手持地面无线电视DVB-H和地面电视DVB-T。

但是，现有的卫星数字电视广播信号DVB-S的接收机在信号非常差时，仍必须进行卫星数字电视广播信号的接收和处理，播放的是无意义的音视频内容，造成了不必要的电力损耗，同时，现有的DVB-S接收机往往只具有一种音视频数据格式的接口，接收单一格式的外部音视频数据存储器发送的音视频数据，兼容性较差。

因此，需要一种兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒，能够改造现有的DVB-S的接收机，以能够实时检测卫星数字电视广播信号的信号强度，在信号强度太差时不进行相应信号的接收和处理，同时能够接收DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号，提高机顶盒的适用性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒，通过增加信号强度检测装置检测卫星数字电视广播信号的信号强度，并在电源管理装置控制下根据所述信号强度检测装置检测的信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态，同时采用现场可编辑门阵列FPGA芯片实现的统一信号接口装置兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的收发。

根据本发明的一方面，提供了一种兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒，包括信号强度检测装置、统一信号接口装置和电源管理装置，所述电源管理装置连接所述信号强度检测装置以根据所述信号强度检测装置检测的信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态，所述统一信号接口装置兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接。更具体地，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：四相相移键控信号QPSK解调器，接收卫星数字电视广播信号并对所述卫星数字电视广播信号进行QPSK解调；所述信号强度检测装置检测接收到的卫星数字电视广播信号的信号强度，并输出所述信号强度；匹配滤波器，连接所述QPSK解调器，对QPSK解调后的信号进行匹配滤波，以抑制噪声，提高信噪比；软判决的Viterbi译码器，连接所述匹配滤波器，对所述匹配滤波器输出的信号依次进行软判决、Viterbi译码，所述软判决是接近最佳的最大似然译码，在实现规模上比硬判决大，但提高了信噪比，所述Viterbi译码是一种卷积码的解码算法；卷积去交织器，连接所述软判决的Viterbi译码器，对所述软判决的Viterbi译码器输出的信号进行深度为12的卷积去交织，输出卷积去交织后的误码保护包；里德所罗门RS解码器，连接卷积去交织器，对接收到的误码保护包进行RS（204，188）解码，输出188字节的数据包，所述188字节的数据包是活动图像专家组MPEG-2帧结构的传输流TS流；同步字节反转与去随机化装置，连接RS解码器，将MPEG-2帧结构的TS流去随机化，并将去随机化后的TS流中的同步字节SYNC1字节进行反转；解复用装置，连接所述同步字节反转与去随机化装置，接收并解复用所述同步字节反转与去随机化装置反转同步字节SYNC1字节后的TS流，输出音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频内容、所述视频内容有关的数据；音视频播放装置，连接所述解复用装置以接收音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，并根据节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的描述信息，根据音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流播放音视频内容和附加数据；所述统一信号接口装置连接所述音视频播放装置，采用FPGA芯片实现兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接，并将接收的音视频信号转发到所述音视频播放装置以进行音视频内容播放，所述FPGA芯片为ALTERA公司的EP2C5Q208C8N；所述电源管理装置连接所述信号强度检测装置以接收所述信号强度，根据所述信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态；状态指示装置，指示所述机顶盒的当前工作状态，包括所述信号强度的大小、所述机顶盒是否处于待机状态、所述统一信号接口装置的数据收发是否正常；其中，根据节目关联表PAT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的PID，根据每一个节目的PID从所述节目映射表PMT中获得每一个节目对应的音频数据TS流的PID、视频数据TS流的PID、附加数据TS流的PID，根据每一个节目的PID从所述服务描述表SDT中获得每一个节目的节目名称；其中，当所述信号强度小于或等于40dBuV，所述电源管理装置控制所述机顶盒进入待机状态，当所述信号强度大于40dBuV，所述电源管理装置控制所述机顶盒进入正常工作状态。

更具体地，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：所述附加数据为字幕数据。

更具体地，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：所述DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号来自外部音视频存储设备。

更具体地，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：所述音视频播放装置包括解TS包单元，以对接收到的TS流进行解TS包操作。

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兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒的结构方框图。

其中，1、QPSK解调器；2、信号强度检测装置；3、匹配滤波器；4、软判决的Viterbi译码器；5、卷积去交织器；6、RS解码器；7、同步字节反转与去随机化装置；8、解复用装置；9、音视频播放装置；10、统一信号接口装置；11、电源管理装置；12、状态指示装置。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒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兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒的结构方框图。其中所述DVB-S机顶盒包括，信号强度检测装置2、统一信号接口装置10和电源管理装置11，所述电源管理装置11连接所述信号强度检测装置2以根据所述信号强度检测装置2检测的信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态，所述统一信号接口装置10兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接。进一步地，所述DVB-S机顶盒还包括，四相相移键控信号QPSK解调器1，接收卫星数字电视广播信号并对所述卫星数字电视广播信号进行QPSK解调；所述信号强度检测装置2检测接收到的卫星数字电视广播信号的信号强度，并输出所述信号强度；匹配滤波器3，连接所述QPSK解调器1，对QPSK解调后的信号进行匹配滤波，以抑制噪声，提高信噪比；软判决的Viterbi译码器4，连接所述匹配滤波器3，对所述匹配滤波器3输出的信号依次进行软判决、Viterbi译码，所述软判决是接近最佳的最大似然译码，在实现规模上比硬判决大，但提高了信噪比，所述Viterbi译码是一种卷积码的解码算法；卷积去交织器5，连接所述软判决的Viterbi译码器4，对所述软判决的Viterbi译码器4输出的信号进行深度为12的卷积去交织，输出卷积去交织后的误码保护包；里德所罗门RS解码器6，连接卷积去交织器5，对接收到的误码保护包进行RS（204，188）解码，输出188字节的数据包，所述188字节的数据包是活动图像专家组MPEG-2帧结构的传输流TS流；同步字节反转与去随机化装置7，连接RS解码器6，将MPEG-2帧结构的TS流去随机化，并将去随机化后的TS流中的同步字节SYNC1字节进行反转；解复用装置8，连接所述同步字节反转与去随机化装置7，接收并解复用所述同步字节反转与去随机化装置7反转同步字节SYNC1字节后的TS流，输出音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频内容、所述视频内容有关的数据；音视频播放装置9，连接所述解复用装置8以接收音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，并根据节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的描述信息，根据音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流播放音视频内容和附加数据；所述统一信号接口装置10连接所述音视频播放装置9，采用FPGA芯片实现兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接，并将接收的音视频信号转发到所述音视频播放装置9以进行音视频内容播放，所述FPGA芯片为ALTERA公司的EP2C5Q208C8N；所述电源管理装置11连接所述信号强度检测装置2以接收所述信号强度，根据所述信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态；状态指示装置12，指示所述机顶盒的当前工作状态，包括所述信号强度的大小、所述机顶盒是否处于待机状态、所述统一信号接口装置10的数据收发是否正常；其中，根据节目关联表PAT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的PID，根据每一个节目的PID从所述节目映射表PMT中获得每一个节目对应的音频数据TS流的PID、视频数据TS流的PID、附加数据TS流的PID，根据每一个节目的PID从所述服务描述表SDT中获得每一个节目的节目名称；其中，当所述信号强度小于或等于40dBuV，所述电源管理装置11控制所述机顶盒进入待机状态，当所述信号强度大于40dBuV，所述电源管理装置11控制所述机顶盒进入正常工作状态。

其中，四相相移键控信号简称“QPSK”，他分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式QDPSK。他具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。在数字信号的调制方式中，QPSK四相移键控是最常用的一种卫星数字信号调制方式，他具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，他规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，他们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。

其中，匹配滤波器对信号做两种处理：一、滤波器的相频特性与信号相频特性共轭，使得输出信号所有频率分量都在输出端同相叠加而形成峰值。二、按照信号的幅频特性对输入波形进行加权，以便最有效地接收信号能量而抑制干扰的输出功率。即当信号与噪声同时进入滤波器时，他使信号成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。匹配滤波器广泛用于雷达、声纳和通信。匹配滤波器的作用是：一、提高信噪比。毫不夸张地说，任何电子系统都有匹配滤波或近似匹配滤波的环节，目的是提高信噪比。二、对于大时间带宽积信号，匹配滤波等效于脉冲压缩。因此可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度。在扩频通信中，可以实现解扩。

其中，viterbi译码算法是一种卷积码的解码算法。缺点就是随着约束长度的增加算法的复杂度增加很快。约束长度N为7时要比较的路径就有64条，为8时路径变为128条。所以viterbi译码一般应用在约束长度小于10的场合中。先说viterbi编码（举例约束长度为7）：编码器7个延迟器的状态（0，1）组成了整个编码器的64个状态。每个状态在编码器输入0或1时，会跳转到另一个之中。比如110100输入1时，变成101001（其实就是移位寄存器）。并且输出也是随之而改变的。这样解码的过程就是逆过程。算法规定t时刻收到的数据都要进行64次比较，就是64个状态每条路有两条分支（因为输入0或1），同时，跳传到不同的两个状态中去，将两条相应的输出和实际接收到的输出比较，量度值大的抛弃（也就是比较结果相差大的），留下来的就叫做幸存路径，将幸存路径加上上一时刻幸存路径的量度然后保存，这样64条幸存路径就增加了一步。在译码结束的时候，从64条幸存路径中选出一条量度最小的，反推出这条幸存路径（叫做回溯），得出相应的译码输出。

另外，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：所述附加数据为字幕数据。字幕数据可以和同一节目的视频数据在显示器上进行组合显示。

另外，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：所述DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号来自外部音视频存储设备。

其中，DVI、HDMI、DisplayPort、DiiVA是市场上常见的数字音视频接口标准。DVI（DigitalVisualInterface），即数字视频接口，由SiliconImage、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG（DigitalDisplayWorkingGroup，数字显示工作组）于1999年推出的接口标准，DVI以PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接，最高信号传输码流为1.65Gbps，相比较之前的模拟视频接口，其具有速度快、画面清晰、支持HDCP协议的特点。HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface），即高清晰度多媒体接口，由日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝等7家公司共同组建的HDMI高清多媒体接口组织于2002年12月9日正式发布，HDMI以DVI为基础，采用TMDS编码机制，对视频信号、音频信号和控制信号进行时分控制，最高数据传输速度为5Gbps，克服了DVI对于平板电视和广色域终端兼容性差、对影像版权保护缺乏支持、不支持数字音频信号、接口体积大等缺点。DisplayPort，简称DP接口，由VESA(视频电子标准组织)2006年5月发布。它是一种针对所有显示设备(包括内部和外部接口)的开放标准，采用8B/10B编码、内嵌时钟信号与微封包架构，视频内容以封包方式传送，支持HDCP数字内容保护协议，可以同时传输音频与视频，最大传输带宽为10.8Gb/S，其通过一条可实现双向通信的外部通道直接进行语音、视频等低带宽数据的传输，DisplayPort相比较HDMI具有更大的传输带宽和更强的兼容性。DiiVA，即数字高清互动接口，由TCL、海信、创维、康佳、长虹、海尔、上广电、熊猫电子、凌旭等9家企业于2009年4月推出，采用与DisplayPort接口相同的8B/10B编码技术，支持视频带宽达13.5Gbps，支持混合通道频宽合计超过2Gbps，可做双向数据和音频传输，同时还支持HDCP2.0与DTCP-IP，其采用菊花链的连接方式，使得任何一个在DiiVA网络中的设备都可以互相访问。不同的消费类电子制作商、半导体公司、测试设备制作商以及商用电子制造商，根据自身利益需要，在自己的产品中选用不同的数字音视频接口，这些产品包括数字电视、DVD、录像机、电脑、机顶盒、摄像机。

另外，所述兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒进一步包括：所述音视频播放装置9包括解TS包单元，以对接收到的TS流进行解TS包操作。

采用本发明的兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒，改善了原有的结构单一、兼容性差的DVB-S机顶盒，通过卫星数字电视广播信号的强度大小控制机顶盒是否进入省电的待机状态，以及使用FPGA芯片实现多种格式音视频信号的接收，为DVB-S机顶盒节省了用电开支，使得DVB-S机顶盒能够连接更多的外部音视频存储装置，提高了DVB-S机顶盒的兼容性。

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 (1)

1.一种兼容多种音视频信号接口并具有待机模式的DVB-S机顶盒，其特征在于，所述机顶盒包括：

信号强度检测装置、统一信号接口装置和电源管理装置，所述电源管理装置连接所述信号强度检测装置以根据所述信号强度检测装置检测的信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态，所述统一信号接口装置兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接，

还包括：

四相相移键控信号QPSK解调器，接收卫星数字电视广播信号并对所述卫星数字电视广播信号进行QPSK解调；

所述信号强度检测装置检测接收到的卫星数字电视广播信号的信号强度，并输出所述信号强度；

匹配滤波器，连接所述QPSK解调器，对QPSK解调后的信号进行匹配滤波，以抑制噪声，提高信噪比；

软判决的Viterbi译码器，连接所述匹配滤波器，对所述匹配滤波器输出的信号依次进行软判决、Viterbi译码，所述软判决是接近最佳的最大似然译码，在实现规模上比硬判决大，但提高了信噪比，所述Viterbi译码是一种卷积码的解码算法；

卷积去交织器，连接所述软判决的Viterbi译码器，对所述软判决的Viterbi译码器输出的信号进行深度为12的卷积去交织，输出卷积去交织后的误码保护包；

里德所罗门RS解码器，连接卷积去交织器，对接收到的误码保护包进行RS(204，188)解码，输出188字节的数据包，所述188字节的数据包是活动图像专家组MPEG-2帧结构的传输流TS流；

同步字节反转与去随机化装置，连接RS解码器，将MPEG-2帧结构的TS流去随机化，并将去随机化后的TS流中的同步字节SYNC1字节进行反转；

解复用装置，连接所述同步字节反转与去随机化装置，接收并解复用所述同步字节反转与去随机化装置反转同步字节SYNC1字节后的TS流，输出音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频内容、所述视频内容有关的数据；

音视频播放装置，连接所述解复用装置以接收音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，并根据节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的描述信息，根据音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流播放音视频内容和附加数据；

所述统一信号接口装置连接所述音视频播放装置，采用FPGA芯片实现兼容DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号的连接，并将接收的音视频信号转发到所述音视频播放装置以进行音视频内容播放，所述FPGA芯片为ALTERA公司的EP2C5Q208C8N；

所述电源管理装置连接所述信号强度检测装置以接收所述信号强度，根据所述信号强度确定所述机顶盒是否进入待机状态；

状态指示装置，指示所述机顶盒的当前工作状态，包括所述信号强度的大小、所述机顶盒是否处于待机状态、所述统一信号接口装置的数据收发是否正常；

其中，根据节目关联表PAT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的PID，根据每一个节目的PID从所述节目映射表PMT中获得每一个节目对应的音频数据TS流的PID、视频数据TS流的PID、附加数据TS流的PID，根据每一个节目的PID从所述服务描述表SDT中获得每一个节目的节目名称；

其中，当所述信号强度小于或等于40dBuV，所述电源管理装置控制所述机顶盒进入待机状态，当所述信号强度大于40dBuV，所述电源管理装置控制所述机顶盒进入正常工作状态；

所述附加数据为字幕数据，

所述DVI、HDMI和DisplayPort格式的音视频信号来自外部音视频存储设备，

所述音视频播放装置包括解TS包单元，以对接收到的TS流进行解TS包操作。