专利名称：交互式数字电视前端高清音视频接口系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字电视技术领域，更具体地涉及一种交互式数字电视前端高 清音视频接口系统。
背景技术：
目前，数字电一见地面广播(Digital Television Terrestrial Broadcasting, DTTB ) 已经达到可实现阶段，当前世界上公布的DTTB传输标准主要有3种美国高 级电视系统委员会(Advanced Television System Committee, ATSC )制定的ATSC 标准、欧洲的数字3见频地面广〗番(Digital Video Terrestrial Broadcasting-Terrestrial, DVB-T )、日本的地面综合业务数字广播(Integrated Service Digital Broadcasting-Terrestrial, ISDB-T)。基于对这3种地面数字电视系统的深入研究， 清华大学提出了基于时域同步正交频分复用(Time Domain Synchronous Orthogonal Frequency Division Multiplex, TDS-OFDM)调制才支术的地面数字电 视广播传输系统，并被我国采纳、制定为我国的DTTB标准，命名为"地面数 字多媒体电牙见广播(Terrestrial Digital Multimedia Television Broadcasting, DMB-T)传输系统"。DMB-T传输系统采用以下几项主要技术时域同步的正交多载波技术。地面宽带无线传输的最大困难在于多径引起 的频率选择性衰落，OFDM技术则在对抗频率选择性衰落方面具有独特的优势。 然而，子载波间的正交性对同步提出严格的要求。欧洲采用全频域处理方式形成其核心4支术-编码的OFDM ( Coded Orthogonal Frequency DivisionMultiplex, COFDM)技术，由于其系统同步和信道估计互为条件，需用复杂的 迭代算法和强功率同步导频等技术措施。而TDS-OFDM通过时域和频域混合处 理，简单方便地实现了快速码字捕获和稳健的同步跟踪。保护间隔的伪随机序列(Pseudo-Noise ， PN)填充技术。为了在多径时延扩散 信道中避免码间串扰，DVB采用了循环前缀填充的OFDM保护间隔，使其传输 的效率有所损失。DMB-T发明了基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术， 并用其填充OFDM保护间隔，使系统的频i昝利用效率提高10%,并有20dB以 上同步保护增益。快速信道估计技术。针对现有地面数字电视传输标准的信道估计迭代过程 较长(一次有效参数估计约需1.024ms)的不足，DMB-T使用新的TDS-OFDM 信道估计技术，通过正交相关和傅立叶变换实现快速信道估计(一次有效参数 估计约需0.6ms )，提高了系统移动接收性能。前向纠错编码与相位映射相结合的纠错技术。针对采用多载波COFDM技 术的信噪比门限相对VSB单载波技术较差的现实，DMB-T发明了 一种新的系统 级联纠错内码和最小欧氏距离最大化映射技术，使采用多载波技术的系统信噪 比门限获得10%以上的改善。与绝对时间同步的帧结构。DMB-T传输协议设计了与绝对时间同步的复帧 结构，方便自动唤醒功能设置，达到省电目的，支持便携接收；与绝对时间同 步机制有利于单频网同步发送信号的功能控制，使DMB-T单频网同步设备比国 际现有标准的同类设备更容易实现。其物理信道帧结构如图l所示帧结构是分级的， 一个基本帧结构称为一个信号帧。帧群定义为255个信 号帧，其第一帧定义为帧群头。帧群中的信号帧有唯一的帧号，标号从O到254, 信号帧号(则)被编码到当前信号帧的帧同步序列中。超帧定义为一组帧群，帧结 构的顶层称为超帧群。超帧被编号，从0到最大帧群号。超帧号(SFN)与超帧群 号(SFGN)—起被编码到超帧的第一个帧群头中。SFGN被定义为超帧群发送的 日历日期，超帧群以一个自然日为周期进行周期性重复，它被编码为下行线路 超帧群中一个超帧的第一个帧群头中的前两个字节。在北京时间00: 00: 00AM, 物理信道帧结构被复位并开始一个新的超帧群。 一个信号帧由两部分组成帧 同步和帧体。帧同步和帧体的基带符号率相同，规定为7. 56MSps。帧同步信 号采用沃尔什编码的随机序列，以实现多基站识别。帧同步包含前同步、帧同5步序列和后同步。对于一个信号帧群中的不同的信号帧，有不同的帧同步信号。 所以，帧同步能作为一个特殊信号帧的帧同步特征而用于识别。帧同步采用二进制移相键控(Binary Phase Shift Key, BPSK)调制以得到稳定的同步。系统信息传送。DMB-T传输协议为每一个长度500nS信息数据的信号帧设 定了独特地址的帧头，方便数据信息的识别和分离，具有融合多业务广播的技 术基础。目前，清华针对DMB-T传输系统的上述技术，申请了专利名称为"地面数 字多媒体电视广播系统"，专利号为00123597.4的专利。所述专利揭露 一种地 面数字多媒体广播电视系统，如图2所示，其包括 一个网络控制中心IO、至 少一个发射机20和至少一个接收机30,把所传输的数字码流从所述网络控制中 心10至少传送第一和第二信号帧给发射机20,发射机20将所接收到的信号调 制发射到空中，由4妄收机30接收。上述清华专利釆用的核心技术为TDS-OFDM调制技术，其调制步骤包括 a、输入的MPEG-TS码流经过信道编码处理后在频域形成长度为3780的IDFT 数据块；b、采用DFT将IDFT数据块变换为长度为3780的时域离散样值帧体， 7.56M/S个样值；c、在OFDM的保护间隔插入长度为378的PN序列作为帧头； d、将帧头和帧体组合成时间长度为550的信号帧；e、采用具有线性相位延迟 特性的FIR低通滤波器对信号进行频域整形；f、将基带信号进行上变频调制到 RF载波上。由上述可知，目前针对DMB-T提出了一种地面数字多媒体广播电视系统及 其传输的方案，但对于用户侧接收传输系统传送的RF载波，以及对RF载波的 处理得到音视频信号，没有一个更好的解决方案。现今，由于地面数字多媒体广播电视系统中"高清"数字电视机的显示终端分 辨率达到1920 x 1080像素，视觉效果号，性价比高，因此人们对"高清，，数字电 视机的需求不断呈现出日益增长的趋势。然而，由于上述原因，目前的高清数 字电视对RF载波处理音视频信号方面也存在不足。因此，有必要提供一种能高 可靠性接收并处理RF载波的交互式数字电视前端高清音视频接口系统。发明内容本发明的目的是提供一种交互式数字电视前端高清音视频接口系统，能高可靠性接收并处理RF载波从而得到高质量的音视频信号。为了实现上述目的，本发明提供的交互式数字电视前端高清音视频接口系 统包括服务站、无线接收模块、信号处理模块、信号接口模块、接口转换模块 以及数字电视终端。所述服务站发送承载有音视频业务的射频信号。所述无线 接收模块接收所述承载有音视频业务的射频信号。述信号处理模块将所述无线 接收模块接收到的射频信号进行TDS-0FDM解调、解码以及同步处理，得到音视频信号，并输出该音视频信号。所述信号接口模块接收所述信号处理模块输出 的音视频信号，并发送所述音视频信号。所述接口转换模块转换所述信号接口 模块发送的音视频信号。所述数字电视终端接收所述接口转换模块转换的音视 频信号。所述信号处理模块包括解调模块、解码模块以及同步恢复模块。所述解调 模块对所述承载有音视频业务的射频信号进行TDS-OFDM解调，得到基带信号。 所述解码模块对所述解调模块解调出的基带信号进行解码，得到所述音视频码 流。所述同步恢复模块对所述解码模块解码输出的所述音视频码流在时域和/或 频域进行同步。较佳地，所述解调才莫块包括载波恢复单元、TDS-OFDM解调单元、信道估 计单元以及同步恢复单元。所述载波恢复单元从所述无线接收模块接收到的承 载有音视频业务的射频信号中提取用于TDS-OFDM解调的载波信号。所述 TDS-OFDM解调单元使用所述栽波恢复单元恢复得到的载波对接收到的射频信 号进行解调，得到基带信号。所述信道估计单元根据所述无线接收模块接收到 的射频信号进行信道估计，从而对所述TDS-OFDM解调单元解调出的基带信号 进行补偿。所述同步恢复单元恢复所述无线接收模块接收到的射频信号的同步 信息。较佳地，所述解码模块包括解交织单元以及纠错解码单元。所述解交织单元对所述解调模块解调后的基带信号进行解交织变换，并输出变换数据。所述 纠错解码单元利用纠错解码算法对所述解交织单元输出的变换数据进行解码，得到音视频信号。在本发明的一个实施例中，所述无线接收模块包括一天线。在本发明的又一个实施例中，所述信号接口模块与所述接口转换模块通过一线缆连接。与现有技术相比，本发明交互式数字电视前端高清音视频接口系统能通过 无线接收模块高可靠性地接收射频信号，并通过信号处理模块高可靠性地处理 射频信号以得到高质量的音视频信号。另外，本发明交互式数字电视前端高清 音视频接口系统通过将无线接收模块和具有解调解码功能的信号处理模块集成 在一起，提高了系统集成度。此外，本发明采用无线接入的方式接收射频信号， 节省了大量电缆或光缆的使用，降低了建网成本，同时也节省了用户线路，降 低了用户成本。再者，本发明无线接入的方式方便了用户布置设备，提高了用 户体验，同时可以应用于移动电视，扩大了应用领域。最后，本发明通过采用TDS-OFDM技术，因此不用插入COFDM导频信号，而直接利用扩频技术，插 入PN序列，从而进行同步、信道估计，因而具有收敛误差小，收敛时间短的优 点。通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释 本发明的实施例。
图1为现有技术物理信道帧结构示意图。 图2为现有技术地面数字多媒体广播电视系统框图。 图3为本发明交互式数字电视前端高清音视频接口系统网络拓朴图。 图4为图3所示交互式数字电视前端高清音视频接口系统框图。 图5为图4所示交互式数字电视前端高清音视频接口设备的数字电视前端 的信号处理;漢块的结构框图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如图3-4所示，本实施例的交互式数字电视前端高清音视频接口系统包括 服务站500、数字电视前端100、线缆200、接口转换模块300以及数字电视终 端4Q0。所述服务站500发送承载有音视频业务的射频信号。所述数字电视前端 100包括无线接收模块110、信号处理模块120以及信号接口模块130。所述数 字电视前端的无线接收模块110接收承载有音视频业务的射频信号。在本实施 例中，所述无线接收^f莫块110包括天线。所述数字电视前端100的信号处理模 块120将所述无线接收模块110接收到的射频信号进行TDS-OFDM解调、解码以 及同步处理，得到音视频信号，并输出该音视频信号。所述数字电视前端100 的信号接口模块130与所述接口转换模块300通过线缆200连接。所述信号接 口模块130接收所述信号处理模块120输出的音视频信号，并把所述音视频信 号通过线缆200发送到接口转换模块300。所述接口转换模块3Q0把所述数字电 视前端100的信号接口模块130输出的音视频信号转换成适于数字电视终端400 的接口的信号后，接口转换模块300把所述音视频信号发送到数字电视终端400。 本实施例可通过对所述接口转换模块300进行扩展，实现多端口、多终端接入。 本实施例的线缆200可以实现远距离传输，通过功能扩展可实现双向交互。详细地，参考图5，所述数字电视前端10Q的信号处理模块12Q包括解调模 块121、解码模块122以及同步恢复模块123。所述解调模块121对所述承载有 音视频业务的射频信号进行TDS-OFDM解调，得到基带信号。所述解码模块122 对所述解调模块121解调出的基带信号进行解码，得到所述音视频码流。所述 同步恢复模块123对所述解码模块122解码输出的所述音#见频码流在时域和/或 频域进行同步。在本实施例中，所述数字电视前端100的信号处理模块的解调模块121包括载波恢复单元121b、 TDS-OFDM解调单元121a、信道估计单元121c以及 同步恢复单元121d。所述解调模块121的载波恢复单元121b从所述无线接收模 块110接收到的承载有音视频业务的射频信号中提取用于TDS-OFDM解调的载 波信号。所述解调模块121的TDS-OFDM解调单元121a使用所述载波恢复单 元121b恢复得到的载波对接收到的射频信号进行解调，得到基带信号。所述解 调模块121的信道估计单元121c根据所述无线接收模块110接收到的射频信号 进行信道估计，从而对所述TDS-OFDM解调单元121a解调出的基带信号进行 补偿。所述解调模块121的同步恢复单元121d恢复所述无线接收模块110接收 到的射频信号的同步信息。所述数字电视前端100的信号处理模块120的解码 模块122包括解交织单元122a以及纠错解码单元122b。所述解码才莫块122的解 交织单元122a对所述解调模块121解调后的基带信号进行解交织变换，并输出 变换数据。所述解码模块122的纠错解码单元122b利用纠错解码算法对所述解 交织单元122a输出的变换数据进行解码，得到音视频信号。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示 的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种交互式数字电视前端高清音视频接口系统，包括服务站，所述服务站发送承载有音视频业务的射频信号；无线接收模块，所述无线接收模块接收所述承载有音视频业务的射频信号；信号处理模块，所述信号处理模块将所述无线接收模块接收到的射频信号进行TDS-OFDM解调、解码以及同步处理，得到音视频信号，并输出该音视频信号；信号接口模块，所述信号接口模块接收所述信号处理模块输出的音视频信号，并发送所述音视频信号；接口转换模块，所述接口转换模块转换所述信号接口模块发送的音视频信号；以及数字电视终端，所述数字电视终端接收所述接口转换模块转换的音视频信号。
2. 如权利要求1所述的交互式数字电视前端高清音视频接口系统，其特征在于 所述信号处理模块包括解调模块，所述解调模块对所述承载有音视频业务的射频信号进行 TDS-OFDM解调，得到基带信号；解码模块，所述解码模块对所述解调模块解调出的基带信号进行解码，得 到所述音^见频码流；以及同步恢复模块，所述同步恢复模块对所述解码模块解码输出的所述音视频 码流在时域和/或频域进行同步。
3. 如权利要求2所述的交互式数字电视前端高清音视频接口系统，其特征在于 所述解调模块包括载波恢复单元，所述载波恢复单元从所述无线接收模块接收到的承载有音 视频业务的射频信号中提取用于TDS-OFDM解调的载波信号；TDS-OFDM解调单元，所述TDS-OFDM解调单元使用所述载波恢复单元恢 复得到的载波对接收到的射频信号进行解调，得到基带信号；信道估计单元，所述信道估计单元根据所述无线接收模块接收到的射频信 号进行信道估计，从而对所述TDS-OFDM解调单元解调出的基带信号进行补偿；同步恢复单元，所述同步恢复单元恢复所述无线接收才莫块接收到的射频信 号的同步信息。
4. 如权利要求2所述的交互式数字电视前端高清音视频接口系统，其特征在于 所述解码模块包括解交织单元，所述解交织单元对所述解调模块解调后的基带信号进行解交 织变换，并输出变换数据；以及纠错解码单元，所述纠错解码单元利用纠错解码算法对所述解交织单元输 出的变换数据进行解码，得到音视频信号。
5. 如权利要求1所述的交互式数字电视前端高清音视频接口系统，其特征在于 所述无线接收模块包括一天线。
6. 如权利要求1所述的交互式数字电视前端高清音视频接口系统，其特征在于 所述信号接口模块与所迷接口转换模块通过一线缆连接。
全文摘要
本发明公开了一种交互式数字电视前端高清音视频接口系统。所述交互式数字电视前端高清音视频接口系统包括服务站、无线接收模块、信号处理模块、信号接口模块、接口转换模块以及数字电视终端。无线接收模块接收服务站发送的承载有音视频业务的射频信号。信号处理模块将射频信号进行TDS-OFDM解调、解码以及同步处理，得到音视频信号，并输出音视频信号。信号接口模块接收音视频信号，并转送音视频信号。接口转换模块转换音视频信号。数字电视终端接收接口转换模块转换的音视频信号。本发明的交互式数字电视前端高清音视频接口系统能高可靠性地接收和处理射频信号以得到高质量的音视频信号，系统集成度高，建网成本低，具有收敛误差小，收敛时间短的优点。
文档编号H04N7/52GK101252682SQ20081002646
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者李明斌 申请人:李明斌