DE102005048894A1

DE102005048894A1 - Verfahren und Anordnung zur drahtlosen Übertragung

Info

Publication number: DE102005048894A1
Application number: DE102005048894A
Authority: DE
Inventors: Peter Lepper
Original assignee: Technisat Digital GmbH
Current assignee: Technisat Digital GmbH
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-13
Also published as: DE102005048894B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die drahtlose Übertragung von Audio- und Videosignalen in einer begrenzten lokalen Umgebung, beispielsweise innerhalb eines Einfamilienhauses. DOLLAR A Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, die Qualität der drahtlosen Übertragung analog vorliegender Signale zu verbessern und die Betriebssicherheit dieser Übertragung zu erhöhen. DOLLAR A Die drahtlose Übertragung dieser Audio- und Videosignale findet dementsprechend digital statt. Mögliche Encodierungen, die der Reduzierung der Bandbreite dieser Übertragung dienen, werden gegebenenfalls gemäß bestimmter Normen durchgeführt. Dabei hält sich der Rechenaufwand dieser Normen in einem wirtschaftlich vertretbaren Rahmen und die Latenz einer entsprechenden Encodierung gestaltet die Fernbedienung über einen ebenfalls drahtlos übertragenen Rückkanal bedienungsfreundlich. DOLLAR A Wiedergabeeinrichtungen, die über einen analogen Eingang verfügen, können durch die vorliegende Erfindung mit den über die besagte digitale Funkverbindung übertragenen Audio- und Videosignalen versorgt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Anordnung zur drahtlosen Übertragung analog vorliegender Audio- und Videosignale.
Im Stand der Technik sind Netzwerke, insbesondere WLAN-Netzwerke bekannt, die digitale Audio- und Videodaten in einer lokal begrenzten Umgebung verteilen. Aus Kompatibelitätsgründen hat sich diesbezüglich bereits eine größere Anzahl von Herstellern auf eine gemeinsame „UPnP" (Universal Plug and Play Audio Video) – Norm geeinigt.

Auch sind nach DE 202004019587 und DE 20312869 Systeme bekannt, die analoge Audio- und Videosignale über eine analoge drahtlose Funkverbindung in einem lokal begrenzten Gebiet übertragen und dabei einen Rückkanal für die Fernbedienungssignale zur Verfügung stellen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das dazu dient, die Funkübertragung von analogem Audio- und Video-Ausgangsmaterial qualitativ zu verbessern und die Betriebssicherheit der besagten Funkübertragung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Anordnung besteht aus einem digitalen „A/V" (Audio/Video) -Sender und einem digitalen A/V-Empfänger, zwischen denen eine digitale Funkverbindung besteht.

Der digitale A/V-Sender besitzt einen analogen A/V-Eingang und eine digitale A/V-Funk-Sendeeinheit. Der digitale A/V-Empfänger besitzt eine entsprechende digitale A/V-Funk-Empfangseinheit und einen analogen A/V-Ausgang.

Der analoge A/V-Eingang des digitalen A/V-Senders wird an den analogen A/V-Ausgang einer beliebigen A/V-Signalquelle angeschlossen. Der analoge A/V-Ausgang des digitalen A/V-Empfängers wird an den analogen A/V-Eingang einer beliebigen A/V-Wiedergabeeinrichtung angeschlossen.

Der digitale A/V-Sender digitalisiert die ihm von der beliebigen A/V-Signalquelle zugeführten analogen Audio- und Videosignale mit Hilfe von entsprechenden Audio- und Video- „A/D" (Analog/Digital) -Wandlern. Die daraus resultierenden digitalen Daten führt er mit Hilfe eines sogenannten „Multiplexers" in einen gemeinsamen sogenannten „digitalen A/V-Datenstrom" zusammen und führt diesen digitalen A/V-Datenstrom anschließend der besagten digitalen A/V-Funk-Sendeeinheit zu, die das Signal an die digitale A/V-Funk-Empfangseinheit des digitalen A/V-Empfängers digital und drahtlos überträgt.

Nach dieser digitalen Funkübertragung wird das Signal vom digitalen A/V-Empfänger mit dessen digitaler A/V-Funk-Empfangseinheit empfangen und danach im dazugehörigen Demultiplexer wieder in seine elementaren digitalen Audio- und Videodatenströme zerlegt. Diese werden mit Hilfe von entsprechenden Audio- und Video- „DIA" (Digital/Analog) -Wandlern wieder in analoge Signale umgewandelt. Diese analogen Signale werden an dem besagten analogen A/V-Ausgang der beliebigen A/V-Wiedergabeeinrichtung zur Verfügung gestellt.

Ein sogenannter „Rückkanal" der besagten Funkverbindung leitet ein sogenanntes „Infrarot-Fernbedienungssignal" einer zur beliebigen A/V-Signalquelle gehörenden Infrarot-Fernbedienung vom digitalen A/V-Empfänger zurück an den digitalen A/V-Sender. Dazu wird das besagte Infrarot-Fernbedienungssignal zunächst von einem zum digitalen A/V-Empfänger gehörenden Infrarot-Empfänger empfangen und in ein elektrisches Signal gewandelt, das danach zur Funkübertragung in einer sogenannten „ersten Aufbereitungsstufe" aufbereitet wird. Nach der Übertragung über den besagten Rückkanal der Funkverbindung und einer entsprechenden zweiten Aufbereitung, die in einer sogenannten „zweiten Aufbereitungsstufe" stattfindet, stellt ein zum digitalen A/V-Sender gehörender Infrarot-Sender die ursprünglichen Infrarot-Fernbedienungssignale wieder her.

Zur Einsparung von Übertragungskapazitäten ist es vorteilhaft, den besagten digitalen A/V-Datenstrom vor der digitalen Funk-Übertragung mittels einer zum digitalen A/V-Sender gehörenden sogenannten „Encodiereinrichiung" zu encodieren und sie nach der digitalen Funk Übertragung mit einer entsprechenden sogenannten „Decodiereinrichtung" wieder zu decodieren. In diesem Falle übernimmt die besagte Encodiereinrichtung auch die Funktion des besagten Multiplexers und die besagte Decodiereinrichtung übernimmt die Funktion des besagten Demultiplexers. Für das naturgemäß rechenintensive Encoding bietet sich ein etwas einfacherer Standard an. Dadurch sollen die Hardwareanforderungen an die Prozessorleistung und an den freien Arbeitsspeicher reduziert werden. Auch nehmen durch die Verwendung eines einfacheren Datenreduktionsstandards die zeitlichen Verzögerungen auf der Übertragungsstrecke ab.

Ferner findet in der Encodiereinrichtung und in der Decodiereinrichtung ein Prozess zur zeitlichen Angleichung des Audiomaterials an das Videomaterial statt, der dazu dient, die Synchronität zwischen Bild und Ton zu gewährleisten.

Aus der vorliegenden Erfindung ergeben sich Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, die im folgenden erläutert werden.

Die Bildqualität der digitalen Funk-Übertragung lässt sich in Abhängigkeit von der Datenrate und dem Kopressionsstandard der Kodierung derart festlegen, dass sich bei der Übertragung von analogem Ausgangsmaterial eine deutliche Verbesserung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik gemäß der eingangs erwähnten Veröffentlichungen ergibt. Eine entsprechende Ausführung wird in ihren Einzelheiten im bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Betriebssicherheit der Funk-Übertragung verbessert sich entsprechend der Normen der digitalen Funkverbindung in Abhängigkeit von den Kenndaten des Signals.

Bei gleicher Sendeleistung nimmt die Rechweite im Vergleich zu einer analogen Funkverbindung zu.

Ältere Geräte, die keine digitale Schnittstelle und keine interne WLAN-Verbindung besitzen können mit Hilfe dieser Erfindung zum digitalen Sende- und Empfangsbetrieb nachgerüstet werden.

Weitere vorteilhafte oder bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1: beliebige A/V-Signalquelle
2: beliebige A/V-Wiedergabeeinrichtung
3: digitaler A/V-Sender
4: digitaler A/V-Empfänger
5: Stereo-Audio-A/D-Wandler
6: Video-A/D-Wandler
7: Stereo-Audio-D/A-Wandler
8: Video-D/A-Wandler
9: Stereo-Audio-Encoder
10: Video-Encoder
11: Stereo-Audio-Decoder
12: Video-Decoder
13: Encodiereinrichtung
14: Decodiereinrichtung
15: Multiplexer
16: Demultiplexer
17: digitale A/V-Funk-Sendeeinheit
18: digitale A/V-Funk-Empfangseinheit
19: Infrarot-Empfänger
20: Infrarot-Sender
21: erste Aufbereitungsstufe
22: zweite Aufbereitungsstufe
23: digitaler Rückkanal-Sender
24: digitaler Rückkanal-Empfänger
25: analoge Audiosignale
26: analoges Videosignal
27: digitale Audiosignale
28: digitales Videosignal
29: codierte digitale Audiosignale
30: codiertes digitales Videosignal
31: codierter gemultiplexter digitaler A/V-Datenstrom
32: digitale A/V-Funkübertragungsstrecke
33: Infrarot-Fernbedienungssignal
34: digitale Rückkanal-Funkübertragungsstrecke
35: Fernbedienung

1 stellt die Gesamtanordnung dar.
2 beschreibt den detaillierten Signalfluss zwischen der beliebigen A/V-Signalquelle und der beliebigen AN Wiedergabeeinrichtung.
Wie in 2 dargestellt, werden die von der beliebigen A/V-Signalquelle stammenden analogen Audiosignale (25) sowie das von der beliebigen A/V-Signalquelle stammende analoge Videosignal (26) auf die entsprechenden A/D-Wandler (5, 6) gegeben. An den Ausgängen der A/D-Wandler stehen diese Signale daraufhin in digitaler Form zur Verfügung und werden in einer Encodiereinrichtung (13) von den dazugehörigen Audio- und Videoencodern (9, 10) zunächst separat encodiert, wobei die zeitliche Zuordnung zwischen Bild- und Tondaten dadurch gewährleistet wird, dass diese mit mit Hilfe von sogenannten „Zeitstempeln" (auch bekannt als „PTS" bzw. „Presentation Timestamp") gekennzeichnet werden. Dann werden die entsprechenden packetierten Elementardatenströme (auch bekannt als „PES" bzw. „Packetized Elementary Stream") von einem ebenfalls zu dieser Encodiereinrichtung gehörenden Muttiplexer (15) zu einem gemeinsamen digitalen Datenstrom zusammengeführt, wobei der Multiplexer beim Verschachteln der Datenpakete entsprechend derer Zeitstempel bestimmte zeitliche Rahmenbedingungen einhalten muss.
Der kodierte und gemultiplexte digitale A/V-Datenstrom (31) wird nun auf den Eingang einer digitalen A/V-Funk-Sendeeinheit (17) gegeben, über die eine Abstrahlung dieses Signals erfolgt.
Die digitale A/V-Funk-Empfangseinheit (18) des digitalen A/V-Empfängers (4) empfängt dieses Signal und führt diesen digitalen A/V-Datenstrom (31) einer entsprechenden Decodiereinrichtung (14) zu. Diese enthält einen Demultiplexer (16), der den Datenstrom in Audio- und Videosignale aufteilt. Diese separaten Signale werden mit Hilfe ihrer besagten Zeitstempel und einer sogenannten „Referenzzeitbasis" des Empfängers zeitlich synchron zueinander angeordnet, den ihnen jeweils entsprechenden zur Decodiereinrichtung (14) gehörenden Audio- (11) und Videodecodern (12) zugeführt und von diesen decodiert. Danach werden die Signale ihren jeweiligen D/A-Wandlern (7, 8) zugeführt, an deren Ausgängen nach den entsprechenden Wandlungen die analogen Bild- und Tonsignale anliegen. Von dort werden sie dem analogen A/V-Ausgang des digitalen A/V-Empfängers zugeführt. An diesen analogen AN Ausgang kann eine beliebige A/V-Wiedergabeeinrichtung (2) angeschlossen werden.
Der Rückkanal zur Steuerung der beliebigen A/V-Signalquelle verwendet die zur beliebigen A/V-Signalquelle gehörende Infrarot-Fernbedienung (35). Das Infrarot-Fernbedienungssignal (33) der besagten Fernbedienung wird über einen Infrarotempfänger (19) in elektrische Signale umgewandelt und von der sogenannten „ersten Aufbereitungsstufe" (21) in Daten umgewandelt, die mittels des digitalen Rückkanal-Senders (23) des digitalen A/V-Empfängers abgestrahlt werden. Der digitale Rückkanal-Empfänger der digitalen A/V-Funk-Sendeeinheit (24) empfängt diese Fernbedienungs-Signale und wandelt diese wieder in Daten um, die von einer sogenannten „zweiten Aufbereitungsstufe" (22) in elektrische Signale zur Ansteuerung eines Infrarot-Senders (20) aufbereitet werden. Dessen Infrarot-Signale entsprechen dem ursprünglichen Fernbedienungssignal und dienen zur Steuerung der beliebigen A/V-Signalquelle (1).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll als Standard für das Encoding das sogenannte „Simple Profile" des MPEG-2 Standards eingesetzt werden. Die dazugehörige Kompression verwendet keine Bewegungsschätzung und kodiert somit keine Frames in Form sogenannter „B-Frames", wie es sonst im MPEG-2 Standard üblich ist. Die Kodierung dieser besagten B-Frames findet bei sämtlichen anderen Profilen des MPEG-2 Standards unter Verwendung dem jeweiligen B-Frame vorangegangener Frames und ihm folgender Frames statt. Daher brauchen beim Encoding und beim Decoding gemäß des Simple Profile Standards nicht so viele Frames im Arbeitsspeicher vorgehalten zu werden, wie dies bei den anderen Profilen des MPEG-2 Standards der Fall gewesen wäre. So wird der Bedarf an Arbeitsspeicher und Rechenleistung reduziert Auch bleibt so die zeitliche Verzögerung des Videosignals bei Verwendung des besagten Simple Profile Standards verhältnismäßig gering.
Dadurch wird der Ablauf interaktiver Vorgänge, wie beispielsweise die Programmumschaltung oder Regelungsvorgänge der beliebigen A/V-Signalquelle mit der dazugehörigen Fernbedienung (35) über den besagten Rückkanal beschleunigt.
Das in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Simple Profile des MPEG-2 Standards besitzt eine Auflösung von 720·576 Pixeln und eine Datenrate von weniger als 15 Mbit/s.

Claims

Verfahren und Anordnung zur lokal begrenzten drahtlosen Übertragung von Video- und Audiosignalen mit einem A/V-Sender und einem A/V-Empfänger dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem A/V-Sender um einen digitalen A/V-Sender handelt, der aufweist: Mindestens einen eingangsseitigen A/D-Wandler für ein Videosignal, mindestens einen eingangsseitigen A/D Wandler für ein mindestens einkanaliges Audio-Signal, mindestens einen Multiplexer und mindestens eine digitale A/V-Funk-Sendeeinheit und und dass es sich bei dem besagten A/V-Empfänger um einen digitalen A/V-Empfänger handelt, der aufweist: Mindestens eine digitale A/V-Funk-Empfangseinheit, mindestens einen Demultiplexer, und mindestens einen ausgangsseitigen D/A-Wandler für ein Videosignal, sowie mindestens einen ausgangsseitigen D/A-Wandler für ein mindestens einkanaliges Audio-Signal. und dass die Ein- und Ausgangssignale dieser Anordnung analog vorliegen, und dass die drahtlose A/V-Signalübertragung digital stattfindet.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung zusätzlich aufweist: mindestens einen Infrarotempfänger zum Empfangen und Wandeln der Infrarot-Fernbedienungssignale der zur beliebigen A/V-Signalquelle gehörenden Infrarot-Fernbedienung in elektrische Signale, mindestens eine „erste Aufbereitungsstufe" zur Umwandlung der elektrischen Fernbedienungssignale in sendefähige Fernbedienungsdaten, sowie mindestens einen Rückkanal zur Übertragung dieser Fernbedienungsdaten vom digitalen A/V-Empfänger an den digitalen A/V-Sender, mindestens eine „zweite Aufbereitungsstufe" zum umwandeln der gesendeten Fernbedienungsdaten in elektrische Fernbedienungssignale und mindestens einen Infrarotsender zum Wiederherstellen der ursprünglichen Infrarot- Fernbedienungssignale.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 2, wobei der besagte Rückkanal in dieser Anordnung in einem eigenständigen Rückkanal-Sender und einem dazugehörigen eigenständigen Rückkanal-Empfänger besteht.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 2, wobei der besagte Rückkanal in die besagte digitale A/V-Funk-Sendeeinheit und in die besagte digitale A/V-Funk-Empfangseinheit derart integriert ist, dass der Rückkanal-Sender in die besagte digitale A/V-Funk-Empfangseinheit integriert ist und der Rückkanal-Empfänger in die besagte digitale A/V-Funk-Sendeeinheit integriert ist.
Verfahren und Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anordnung zusätzlich mindestens einen Encoder und mindestens einen Decoder aufweist, und die gemultiplexten digatalen Audio- und Videosignale mit diesem mindestens einen Decoder vor der Übertragung encodiet und mit dem mindestens einen Decoder nach der Übertragung wieder decodiert werden, und wobei der besagte Encoder den besagten Multiplexer beinhaltet und der besagte Decoder den besagten Demultiplexer beinhaltet.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 5, wobei die besagten Encoder und Decoder nach dem MPEG-1-Standard arbeiten und die Signale zur Übertragung dementsprechend encodiert werden.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 5, wobei die besagten Encoder und Decoder nach dem MPEG-2-Standard arbeiten und die Signale zur Übertragung dementsprechend encodiert werden.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 7, wobei die besagten Encoder und Decoder nach dem Simple Profile des MPEG-2-Standard arbeiten und die Signale zur Übertragung dementsprechend encodiert werden.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 5, wobei die besagten Encoder und Decoder nach dem MPEG-4-Standard arbeiten und die Signale zur Übertragung dementsprechend encodiert werden.
Verfahren und Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mehrere Programme gleichzeitig übertragen werden.
Verfahren und Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der digitale A/V-Sender einen digitalen Audioeingang besitzt.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 11, wobei der besagte digitale Audioeingang der SPDIF-Norm entspricht.
Verfahren und Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Audiokanal und der Videokanal über die Möglichkeit zu einer zeitlichen Verschiebung gegeneinander verfügen, die vom Benutzer regelbar ist.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 13, wobei die besagte zeitliche Verschiebung im digitalen A/V-Empfängers realisiert wird.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 13, wobei die besagte zeitliche Verschiebung im digitalen A/V-Sender realisiert wird.
Verfahren und Anordnung nach Anspruch 15 wobei die Regelung der besagten zeitlichen Verschiebung über den besagten Rückkanal erfolgt.
Verfahren und Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der digitale A/V-Empfänger zusätzlich zu seinem analogen Ausgang auch einen digitalen A/V-Ausgang besitzt.
Verfahren und Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die besagte drahtlose A/V-Signalübertragung verschlüsselt stattfindet.