CN103313103B - 兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机，包括：数字音频信号获取模块、数字视频信号获取模块、附加数据获取模块、打包复用模块、信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置、IP打包模块、UDP打包模块、网络接口和切换控制模块，打包复用模块连接数字音频信号获取模块、数字视频信号获取模块、附加数据获取模块以分别接收压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据并进行打包复用，并在切换控制模块的控制下将打包复用后的数据进行处理以获得地面电视信号或网络电视信号。通过本发明，能够扩展发射机的功能，兼容地面电视信号和网络电视信号的传输。

Description

兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机

技术领域

本发明涉及数字电视领域，尤其涉及一种兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机。

背景技术

数字电视因为携带节目多，节目质量好的特性而逐渐代替原有的模拟电视。当前的数字电视根据传输信到可分为地面电视、卫星电视、地面电视和网络电视多种类型，一般地，固定类型的发射机对应固定类型的接收机，例如，地面电视接收机如地面电视机顶盒只接收地面电视发射机发射的信号，而不能接收其他类型的接收机发射的信号。

但是，因为地面电视、卫星电视、地面电视和网络电视的类型只在信道传输模式上，而在码流的复用、传输流的打包格式等方面是相同的，因此如果要面对多种类型的接收机，而需要搭建多种类型的发射机，这在资源上是一种浪费，特别是在接收机类型多但实际接收机数量不多的情况下，这种浪费现象更为突出。

因此，需要一种兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机，改造原有单一类型的发射机，集成了地面电视传输和网络电视传输，根据各类电视信号在发射端形成时所存在的共同处，去掉系统冗余，从而为电视运营商节约成本的情况下，搭建了多种传输机制的发射机，使得将电视信号在更大范围中传播。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机，所述发射装置根据地面电视和网络电视在信号发射端具有相同的信源编码如码流的复用、传输流的打包格式，而共用相应的信源编码装置，并增加切换选择装置以选择传输的是地面电视信号还是网络电视信号或同时传输，在节约资源的同时，扩展了接收装置面对的用户群，也扩展了电视运营商的各类电视业务。

根据本发明的一方面，提供了一种兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机，包括数字音频信号获取模块、数字视频信号获取模块、附加数据获取模块、打包复用模块、信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置、IP打包模块、UDP打包模块、网络接口和切换控制模块，打包复用模块连接数字音频信号获取模块、数字视频信号获取模块、附加数据获取模块以分别接收压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据并进行打包复用，并在切换控制模块的控制下将打包复用后的数据发给信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置依次进行处理以获得地面电视信号，或发给IP打包模块、UDP打包模块、网络接口依次进行处理以获得网络电视信号。

更具体地，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：数字音频信号获取模块，接收经过音频数据采集装置采集并被模数转换、音频压缩编码后的压缩音频数据，或接收外部存储装置预存的压缩音频数据，所述音频压缩采用的是空间音频编码SAC编码；数字视频信号获取模块，接收经过视频数据采集装置采集并被视频压缩编码后的压缩视频数据，或接收外部存储装置预存的压缩视频数据，所述视频压缩采用的是高效视频编码HEVC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，或接收外部存储装置预存的编码附加数据，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，连接所述数字音频信号获取模块、所述数字视频信号获取模块和所述附加数据获取模块，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；信道数据编码模块，连接所述打包复用模块以接收所述复用后的TS流，对所述复用后的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，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；天线装置，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地面电视信道中发射地面电视信号；IP打包模块，连接所述打包复用模块以接收所述复用后的TS流，并对所述复用后的TS流进行分割，将分割后的数据打为IP包；UDP打包模块，连接所述IP打包模块以接收所述IP包，并对所述IP包进行分割，将分割后的数据打为UDP包；网络接口，连接所述UDP打包模块以将所述UDP包携带在网络电视信号中以发送到外部网络上进行传输；切换控制模块，连接所述打包复用模块、信道数据编码模块、数字上变频处理模、天线装置、IP打包模块、UDP打包模块和网络接口，根据切换控制命令确定将所述打包复用模块输出的复用后的TS流是送往信道数据编码模块、数字上变频处理模、天线装置依次进行处理以获得地面电视信号，还是送往IP打包模块、UDP打包模块和网络接口依次进行处理以获得网络电视信号；其中，所述切换控制命令来自用户通过遥控器或键盘输入的控制信号，或来自预定设计程序；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，所述打包复用模块输出的复用后的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。

更具体地，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：替代UDP打包模块的TCP打包模块，所述TCP打包模块连接所述IP打包模块以接收所述IP包，并对所述IP包进行分割，将分割后的数据打为TCP包以携带在网络电视信号中以发送到外部网络上进行传输。

更具体地，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：所述数字视频信号获取模块中的视频压缩是采用动态图像专家组MPEG编码替代所述HEVC编码。

更具体地，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：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。

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地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机的结构方框图。

其中，1、数字音频信号获取模块；2、数字视频信号获取模块；3、附加数据获取模块；4、打包复用模块；5、信道数据编码模块；6、数字上变频处理模块；7、天线装置；8、IP打包模块；9、UDP打包模块；10、网络接口；11、切换控制模块。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号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兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机的结构方框图。其中兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机包括，数字音频信号获取模块1、数字视频信号获取模块2、附加数据获取模块3、打包复用模块4、信道数据编码模块5、数字上变频处理模块6、天线装置7、IP打包模块8、UDP打包模块9、网络接口10和切换控制模块11，打包复用模块4连接数字音频信号获取模块1、数字视频信号获取模块2、附加数据获取模块3以分别接收压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据并进行打包复用，并在切换控制模块11的控制下将打包复用后的数据发给信道数据编码模块5、数字上变频处理模块6、天线装置7依次进行处理以获得地面电视信号，或发给IP打包模块8、UDP打包模块9、网络接口10依次进行处理以获得网络电视信号。进一步地，所述电视信号发射机还包括，数字音频信号获取模块1，接收经过音频数据采集装置采集并被模数转换、音频压缩编码后的压缩音频数据，或接收外部存储装置预存的压缩音频数据，所述音频压缩采用的是空间音频编码SAC编码；数字视频信号获取模块2，接收经过视频数据采集装置采集并被视频压缩编码后的压缩视频数据，或接收外部存储装置预存的压缩视频数据，所述视频压缩采用的是高效视频编码HEVC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，或接收外部存储装置预存的编码附加数据，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，连接所述数字音频信号获取模块1、所述数字视频信号获取模块2和所述附加数据获取模块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；信道数据编码模块5，连接所述打包复用模块4以接收所述复用后的TS流，对所述复用后的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，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；天线装置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地面电视信道中发射地面电视信号；IP打包模块8，连接所述打包复用模块4以接收所述复用后的TS流，并对所述复用后的TS流进行分割，将分割后的数据打为IP包；UDP打包模块9，连接所述IP打包模块8以接收所述IP包，并对所述IP包进行分割，将分割后的数据打为UDP包；网络接口10，连接所述UDP打包模块9以将所述UDP包携带在网络电视信号中以发送到外部网络上进行传输；切换控制模块11，连接所述打包复用模块4、信道数据编码模块5、数字上变频处理模6、天线装置7、IP打包模块8、UDP打包模块9和网络接口10，根据切换控制命令确定将所述打包复用模块4输出的复用后的TS流是送往信道数据编码模块5、数字上变频处理模6、天线装置7依次进行处理以获得地面电视信号，还是送往IP打包模块8、UDP打包模块9和网络接口10依次进行处理以获得网络电视信号；其中，所述切换控制命令来自用户通过遥控器或键盘输入的控制信号，或来自预定设计程序；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，所述打包复用模块4输出的复用后的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。

其中，网络电视又称IPTV（InteractivePersonalityTV），他将电视机、个人电脑及手持设备作为显示终端，通过机顶盒或计算机接入宽带网络，实现数字电视、时移电视、互动电视等服务，网络电视的出现给人们带来了一种全新的电视观看方法，它改变了以往被动的电视观看模式，实现了电视以网络为基础按需观看、随看随停的便捷方式。

其中，IP是英文InternetProtocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类.在实际传送过程中，数据包还要能根据所经过网络规定的分组大小来改变数据包的长度，IP数据包的最大长度可达65535个字节(Byte)(1Byte=8bit)。

另外，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：替代UDP打包模块9的TCP打包模块，所述TCP打包模块连接所述IP打包模块8以接收所述IP包，并对所述IP包进行分割，将分割后的数据打为TCP包以携带在网络电视信号中以发送到外部网络上进行传输。

其中，UDP是UserDatagramProtocol的简称，中文名是用户数据报协议，是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETFRFC768是UDP的正式规范。UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，他主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序的检查与排序由应用层完成，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。TCP，即TransmissionControlProtocol传输控制协议，是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transportlayer）通信协议，由IETF的RFC793说明（specified）。在简化的计算机网络OSI模型中，他完成第四层传输层所指定的功能，UDP是同一层内另一个重要的传输协议。

另外，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：所述数字视频信号获取模块2中的视频压缩是采用动态图像专家组MPEG编码替代所述HEVC编码。

其中，MPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。该专家组建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。及后，他们成功将声音和影像的记录脱离了传统的模拟方式，建立了ISO/IEC1172压缩编码标准，并制定出MPEG-格式，令视听传播方面进入了数码化时代。因此，大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由ISO(InternationalOrganizationforStandardization）所制定而发布的视频、音频、数据的压缩标准。MPEG标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿的帧间压缩编码技术以减小时间冗余度，利用DCT技术以减小图像的空间冗余度，利用熵编码则在信息表示方面减小了统计冗余度。这几种技术的综合运用，大大增强了压缩性能。而高效视频编码HEVC是MPEG的下一代标准，HEVC编码在保持计算复杂度基本一致，主观图像质量相当的前提下，将码率下降了50％。

另外，所述兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机进一步包括：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，FPGA（Field-ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。他是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，但是功耗较低。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。

其中，DSP（DigitalSignalProcessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。他不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。他的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

采用本发明的兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机，提高了现有技术中数字电视发射机的兼容功能，使得一个发射装置发射的电视广播信号能为使用地面电视的用户和使用网络电视的用户所使用，在方便了用户的同时，在节约资源的前提下，为电视运营方扩展了受众面，也扩展了电视运营方的相关电视业务的广播范围。

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)

1.一种兼容地面电视传输和网络电视传输的电视信号发射机，其特征在于，所述电视信号发射机包括：

数字音频信号获取模块、数字视频信号获取模块、附加数据获取模块、打包复用模块、信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置、IP打包模块、UDP打包模块、网络接口和切换控制模块，打包复用模块连接数字音频信号获取模块、数字视频信号获取模块、附加数据获取模块以分别接收压缩音频数据、压缩视频数据和编码附加数据并进行打包复用，并在切换控制模块的控制下将打包复用后的数据发给信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置依次进行处理以获得地面电视信号，或发给IP打包模块、UDP打包模块、网络接口依次进行处理以获得网络电视信号；

还包括：

所述数字音频信号获取模块接收经过音频数据采集装置采集并被模数转换、音频压缩编码后的压缩音频数据，或接收外部存储装置预存的压缩音频数据，所述音频压缩采用的是空间音频编码SAC编码；

所述数字视频信号获取模块接收经过视频数据采集装置采集并被视频压缩编码后的压缩视频数据，或接收外部存储装置预存的压缩视频数据，所述视频压缩采用的是高效视频编码HEVC编码；

所述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，或接收外部存储装置预存的编码附加数据，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所采集的音频信号、视频信号有关的数据；

所述打包复用模块连接所述数字音频信号获取模块、所述数字视频信号获取模块和所述附加数据获取模块，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、所述视频TS包和所述附加数据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；

所述信道数据编码模块连接所述打包复用模块以接收所述复用后的TS流，对所述复用后的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，所述1/2码率的Turbo编码用于纠错编码；

所述数字上变频处理模块连接所述信道数据编码模块，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；

所述天线装置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地面电视信道中发射地面电视信号；

所述IP打包模块连接所述打包复用模块以接收所述复用后的TS流，并对所述复用后的TS流进行分割，将分割后的数据打为IP包；

所述UDP打包模块连接所述IP打包模块以接收所述IP包，并对所述IP包进行分割，将分割后的数据打为UDP包；

所述网络接口连接所述UDP打包模块以将所述UDP包携带在网络电视信号中以发送到外部网络上进行传输；

所述切换控制模块连接打包复用模块、信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置、IP打包模块、UDP打包模块和网络接口，根据切换控制命令确定将所述打包复用模块输出的复用后的TS流是送往信道数据编码模块、数字上变频处理模块、天线装置依次进行处理以获得地面电视信号，还是送往IP打包模块、UDP打包模块和网络接口依次进行处理以获得网络电视信号；

其中，所述切换控制命令来自用户通过遥控器或键盘输入的控制信号，或来自预定设计程序；

其中，所述音频TS包、所述视频TS包和所述附加数据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，所述打包复用模块输出的复用后的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。