混合格式媒体传输系统和方法

专利名称：混合格式媒体传输系统和方法
混合格式媒体传输系统和方法发明背景发明领域本发明一般涉及多媒体传输系统且更具体地涉及在单条电缆上传输高清数字视频和标清模拟视频的系统和方法。
背景技术：
随着数字广播电视和流视频技术的出现，许多具有增强清晰度和先进特征的数字摄像机、监视器和视频录制器已变得可用。闭路电视(CCTV)系统如今提供高清视频输出和压缩的数字视频信号以用于例如大楼管理、设施的访问控制和远程监视的场合。然而，旧有的系统停留在原地并且标清模拟视频信号处于广泛使用并在过渡到全数字、高清系统的过程中仍然会继续使用。具体地说，同轴电缆(“同轴”)已被部署成承载从CCTV摄像机至监视站的信号。一些部署的CCTV摄像机在局域网、或广域网上传输经压缩的视频信号，并且这些摄像机可使用互联网协议(IP)作为通信手段来传输经压缩的视频信号。

图1示出使用同轴电缆承载标清模拟视频的传统系统。基本模拟摄像机10 —般产生可使用同轴电缆11传输长达300米的复合视频基带信号(CVBQ。CVBS信号通常被提供给一种视频录制系统，该视频录制系统经常包括以数字格式录制CVBS的数字视频录制器(DVR) 12。传统监视器14可连接于DVR 12以同时显示该标清模拟视频，该标清模拟视频一般具有720*480像素的分辨率。数字摄像机16在一些应用中可取代模拟摄像机10。数字摄像机16可支持串行数字接口(SDI)，该串行数字接口可以大约270Mbps的速率在同轴电缆17上将未经压缩的标清数字视频传输至DVR。图2示出在当前部署系统中传输高清视频(1920 X 1080像素)的传统方法。首先， 数字摄像机20可支持高清串行数字接口(HD-SDI)，HD-SDI可以1. 5Gbps的速率在同轴电缆21上将未经压缩的高清数字视频传输至DVR 22。在这样的高传输率下支持的电缆距离可达100米。其次，基于IP的高清(HD)摄像机M可使用标准类5 (CAT 5)双绞线对电缆 25在IOOMbps以太网上产生经压缩的数字HD视频信号，其传输距离可长达100米。该信号 DVR 22接收并被录制以作非实时回放。现有的同轴电缆沈可被用于使用类5-同轴电缆桥接调制解调器27J9或其它转换设备将视频从摄像机M传输至DVR 22。使得摄像机传输数字视频的连网络的使用允许这些系统添加一些上游通信，通常为控制和音频信号观。

发明内容
本发明的某些实施例提供摄像机以及操作摄像机的系统和方法。处理器可从图像传感器接收图像信号并产生表征图像信号的多个视频信号。编码器用于将基带视频信号和数字视频信号组合为在电缆上传输的输出信号。视频信号可包括基本等时的基带视频信号和数字视频信号。摄像机可用作闭路高清电视摄像机。
根据本发明的某些方面，基带视频信号可包括标清模拟视频信号而数字视频信号可在与基带视频信号组合前被调制。数字视频信号可包括经压缩的高清数字视频信号。数字视频信号的帧速率可低于图像信号的帧速率，尤其是在将经调制的数字信号提供给视频录制器的情形下。在某些实施例中，配置解码器以对从传输电缆或从无线通信网络接收的上游信号进行解调，该传输电缆用来承载下游视频。经解调的上游信号可包括控制信号，所述控制信号包括控制摄像机的位置和方向的信号、控制通过处理器产生基带视频信号和数字视频信号的信号以及选择图像信号的一部分以作为基带视频信号进行编码的信号。控制信号也可包括选择一部分图像信号作为数字视频信号进行编码的信号和用于驱动例如扬声器的摄像机音频输出的音频信号。本发明的某些实施例提供传输视频图像的方法。这些方法可包括对从高清成像设备接收的视频信号进行频分复用以获得经调制的数字信号；通过将经调制的数字信号与表征视频信号的基带模拟信号组合来产生输出信号以及同时将输出信号传送至监视器和数字视频存储设备。在这些实施例的一些中，监视器显示视频信号的基带模拟表征和/或数字视频存储器使用数字视频录制器录制从经调制的数字信号提取的一系列高清帧。数字视频信号可被压缩。在某些实施例中，传输输出信号包括将输出信号提供给同轴电缆和/或提供给无线发射机。可解调从同轴电缆或无线网络接收的输入信号以获得控制信号。基带模拟信号可通过将一部分视频信号编码在复合视频信号中而产生，并且拟编码在复合视频信号中的那部分视频信号可使用控制信号来控制。控制信号可控制摄像机的位置。解调输入信号可额外地从输入信号产生一音频信号。本发明的某些实施例提供用于操作摄像机的系统和方法。处理器可从图像传感器接收图像信号并产生多个视频信号，控制逻辑可配置成对由摄像机接收的控制信号作出响应并且调制器可配置成调制数字视频信号以获得经调制的信号。多个视频信号可包括基带视频信号和数字视频信号。多个视频信号中的每一个代表摄像机视域的至少一部分，并且控制信号可控制基带和数字视频信号的内容。经调制的信号和基带视频信号通常由摄像机同时传输。基带和数字视频信号可以是基本等时的。编码器可将基带视频信号和经调制信号组合为用于在电缆上传输的输出信号。例如，可以无线方式从无线网络接收控制信号。经调制信号可至少部分地以无线方式传输。数字视频信号可以是高清数字视频信号，且可以是经压缩的数字视频信号。控制信号移动由视频信号中的一个表征的视域的一部分。附图简述图1解说使用同轴电缆承载标清模拟视频的现有技术系统。图2解说传输高清数字视频的现有技术方法。图3描绘根据本发明某些方面的用于传输模拟和数字视频的系统。图4描绘根据本发明某些方面的用于传输模拟和数字视频的连网系统。图5示出根据本发明某些方面的用于在同轴电缆上传输模拟和数字视频的带宽分配。图6解说根据本发明某些方面构造的CCTV摄像机装备的示例。
图7解说根据本发明某些方面构造的在DVR装备中使用的调制解调器的示例。图8解说根据本发明某些方面构造的在网络交换装备中使用的调制解调器的示例。图9是在ATSC数字电视中使用的帧结构的示例。图10是传统帧同步分组的示例。图11是传统数据帧中的数据分段的示例。图12提供帧配置的简化示图。图13是根据本发明某些方面的调制器的框图。图14是在本发明某些实施例中采用的帧结构的框图表示。图15说明在本发明某些实施例中的卷积字节交织器的操作。图16是本发明某些实施例中采用的可选择的码率穿孔格编码调制的框图。
图17解说QAM映射的示例。图18示出帧同步/模分组。图19是在本发明某些实施例中采用的简化帧结构。图20是根据本发明某些方面的解调器的框图。图21是根据本发明某些方面的摄像机侧调制解调器的框图。图22是根据本发明某些方面的监视器侧调制解调器的框图。图23解说根据本发明某些方面的摄像机侧基带-通带QAM调制器。图24A和24B解说根据本发明某些方面的监视器侧通带-基带QAM解调器。图25解说根据本发明某些方面的监视器侧数字均衡器和载波相位/频率环路。图沈示出因变于同轴电缆中的频率描绘的衰减。图27A描绘均衡器输入的功率谱密度(PSD)。图27B示出收敛的均衡器抽头的幅值响应。图28A、28B、29A和29B示出不同频率下在通带数字视频信号中的损耗相对于歪斜。图30示出根据本发明某些方面的在QAM解调器内具有数字均衡器的监视器调制解调器。图31描绘根据本发明某些方面的适于均衡基带CVBS的模拟有源滤波器。图32示出本发明某些实施例中的滤波器响应的示例。图33A和3 是解说复平面内的旋转的QPSK星座图。图34是解说根据本发明某些方面的相位校正过程的框图。图35描绘根据本发明某些方面的积分比例(IP)滤波器。图36解说一发送的码元。图37A、37B、37C和37D解说基于图36的发送码元的可能的恢复码元。图38示出接收码元中的相移的示例。图39示出基于帧同步码元的典型实部和虚部的发送星座图的示例。图40是在本发明某些实施例中采用的表示相位偏移校正器的框图。图41解说用于确定与帧同步有关的可靠性的过程。图42描绘在本发明某些实施例中采用的均衡器和载波相位/频率环路的某些方
图43示出在本发明某些实施例中采用的切分器和相位误差检测器模块。图44解说在本发明某些实施例中采用的复指数LUT模块。图45A、45B图示了在QPSK信号(图45A)和16-QAM信号(图45B)中的均衡输出的实部。图 46A、46B 和 46C 是当星座为 QPSK (图 46A)、16-QAM (图 46B)和 64-QAM (图 46C) 时，使用均衡器收敛在R = 58的一个实施例产生的均衡输出的功率的分布图。图47解说在均衡器输出和载波相位/频率恢复环路模块输入处的星座的示例。图48示出具有描绘出的阈值的QAM映射的示例。图49示出覆盖在同一区域上的所有三个星座的右上象限。图50解说确定星座的一种办法的操作。图51A和51B描绘根据本发明某些方面的用于同时传输标清和高清视频的系统， 该系统具有抽头或信号中断。图52A和52B解说根据本发明某些方面从噪声信号产生帧同步脉冲的过程。图53是根据本发明某些方面的具有同轴电缆连接的指示器的摄像机侧调制解调器的框图。图M解说自动增益控制环路的某些方面。
具体实施例方式现在参照附图对本发明的实施例作详细描述，这些附图作为解说性示例提供以使本领域内技术人员能够实现本发明。显然，下面的附图和示例并不旨在将本发明的范围限制在单个实施例的范围内，而是可通过互换所述或所示要素的一些或全部而令其它实施例变得可能。无论在哪里，只要方便，即贯穿所有附图使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。在这些实施例的某些要素可使用已知部件部分或全部实现的情形下，仅对这些已知部件中对理解本发明所必要的那些部分进行描述，并省去对这些已知部件的其它部分的详细说明以不至混淆本发明。在本说明书中，示出单一部件的实施例不应当视为限制；相反，本发明旨在涵盖包含多个同一部件的其它实施例，反之亦然，除非在本文中明确声明并非如此。此外，申请人无意使说明书或权利要求书中的任何术语归结于一个不常见或特殊的含义，除非明确阐明的确如此。此外，本发明涵盖本文中通过解说引述的部件的目前和未来已知的等效物。本发明的某些实施例提供允许摄像机在同轴电缆上同时发送高清数字视频和标清模拟视频的系统和方法。高清摄像机适于产生经压缩的数字视频信号和模拟基带信号。 数字信号在与基带视频信号的较高频率分离的频段上调制和发送。可根据任何合需的标准对模拟信号进行编码，包括PAL、SECAM和NTSC标准及其变形。出于描述目的，将描述采用同轴电缆上安全链路(SLOC)的系统的示例。此外， SLOC—般描述为相对于摄像机具有上游和下游信号摄像机位于上游。在本说明书中， SLOC系统的示例提供在第一通带内的下游高清(HD)视频信号、在第二通带内的上游音频和控制信号以及下游复合视频基带信号(CVBS)。将领会，可使用其它通带信号和带宽分配。 例如，系统可采用标清或高清分辨率的两路数字视频信号。
图3描绘解说本发明某些工作原理的本发明的实施例。该示例描绘希望在并行将高清版本的视频录制到DVR 32的同时收看由摄像机30产生的实况视频的系统中的HD摄像机30的部署。此种系统的示例是安全或监视系统。可如下文更详细描述的那样远程地控制HD摄像机30的功能。HD摄像机30适于同时产生高清信号332和模拟CVBS信号330。 在某些实施例中，高清信号332和模拟CVBS信号330是等时的，但如果例如在处理不同信号的延时不均等，则它们可能是大致等时的。在一个示例中，由于数-模转换开销，CVBS信号330可以是延时的。在另一示例中，可压缩高清信号332并基于压缩比等使其经历不同的延时。在某些实施例中，CVBS 330和高清信号332可与由摄像机30产生的公共音频信号同步或与之保持恒定的时间关系。可通过添加外部部件或将硬件和软件整合入摄像机30而适配摄像机30。在该示例中，在摄像机30中提供同轴电缆上安全链路调制解调器(SLOC-T)。SLOC-T 31可构造成作为摄像机30的附加物整合或使用已整合入摄像机30的部件实现的调制解调器。SLOC-T 30允许多媒体馈送在通信信道上向下游传输如图所示，SLOC-T 31是一种设备，该设备允许在同轴电缆33上传送多个信号，所述多个信号承载表征由摄像机30所产生视频的不同分辨率信号。为了清楚说明，本文中将部署在发送设备(诸如摄像机30)中的SLOC称为 SLOC-T,而将设置在接收设备(诸如DVR、网络交换机等)中的SLOC称为SL0C-R。对SLOC-T 和SLOC-R设备的描述将在下文中更详细地给出。SLOC-T 31可与摄像机30的其它部件协作和/或可增添使摄像机30工作在各种模式下的增强功能。在一个示例中，摄像机30可产生未压缩的HD数字视频输出并且SLOC-T 31可提供压缩HD数字视频信号的能力。因此，SLOC-T 31可根据需要提供调制和解调以外的能力以增强主机摄像机30的功能。因此，几个SLOC-T设备可工作在各种模式下，其中一些模式通过示例给出。在一种模式中，SLOC-T 31从摄像机30接收经压缩的HD视频信号和信号的标清模拟版本并在同轴电缆33上传送这两种信号。在另一种模式中，SLOC-T 31 从摄像机30接收未经压缩的HD视频信号和信号的标清模拟版本并在同轴电缆33上连同标清模拟信号一起传送经压缩的HD数字信号版本。SLOC-T 31可发送HD数字信号以及从摄像机30接收的HD信号衍生出的标清模拟信号。在某些实施例中，SLOC-T 31使用频分复用来产生在同轴电缆33上传输的输出信号。在图5所解说的示例中，在以频率fM的载波53为中心的单个频段52中提供下游数字信号。频段52从超过基带模拟信号50的最高频率&的位置开始。该不同的频段52可被称为信道。信道52可基于SLOC-T 31的能力、可用带宽、信号带宽和其它原因来选择。在一些实施例中，可根据与接收装备的兼容性来选择信道52。在一个示例中，可将信号直接提供给标清电视并且可选择信道52以确保与基带信号的适当隔离。当使用信号的标准定义编码时，也可基于数字视频传输的标准来选择信道52中的多个频段。可构想通过使用两个或更多个不同信道承载数字信号的诸部分来传输单个数字信号。可使用任何适宜的调制方案来产生数字信号的可传输版本。例如，不同类型的有线和无线连接可与多种调制方案联用，例如相移键控(PSK)、频移键控(FSK)、正交调幅 (QAM)、正交频分复用(OFDM)等。调制方案通常是基于某些因素选择的，这些因素包括用于传输的介质的特性、要求的视频信号的帧速率以及影响信道52中的可用带宽的其它因素。SLOC-R调制解调器35可设置在诸如DVR 32的视频捕获设备中。SLOC-R调制解调器35可接收并处理数字视频和CBS信号。典型地，CVBS信号被提取并直接传递给显示系统33以实时收看由摄像机30捕获的视频图像。显示系统33可以是标清监视器，尽管显示系统也可接收所接收模拟信号的数字版本。在一个示例中，SLOC-R调制解调器35可产生模拟信号的数字化版本以与数字监视器或适当配备的计算机联用。基带信号的提取通常是使用低通滤波器实现的，该低通滤波器可使用模拟部件或通过数字信号处理技术来实现。可单独提取数字HD信号并将其提供给DVR 32的录制部。在某些实施例中，可在录制前在DVR 中压缩数字HD视频信号。在许多实施例中，数字HD视频信号作为经压缩的数字信号被接收。在某些实施例中，SLOC-T 31和SLOC-R 35被配置成支持信号的双向传输。在安全装置的示例中，并且如下面参照图6详细描述的那样，摄像机30可包括麦克风614、扬声器612、传感器616、用于控制机电制动器的控制接口 618以及其它特征(见图6)。在该示例中，SLOC-T 31和SLOC-R 35通常配置成将控制、音频和其它数据36传达给摄像机30。再次参见图5，在一个实施例中，可在位于可用带宽上端的一个或多个信道M中将上游数据传达给摄像机。用于数字多媒体信号52、控制和音频信号M以及其它数据通信的信道选择可基于可用带宽、信道52和M中测得的信噪比、信令标准和/或专用需求来进行选择。在一些实施例中，一旦使用训练序列建立了 SLOC-T 31和SLOC-R 35的连接，即确定了信道配置、带宽和信噪比。典型地，使用训练序列来确定预定或协商信道的信令能力， 以选择用于传输数字视频的信道52并确定所选信道52中的可用带宽。所选信道52的特性可用于设定数字视频信号的压缩级别。在某些实施例中，上游信号M包括能控制下游52和基带50信号的内容的信号。 例如，摄像机光学器件600可提供由摄像机60监视的位置的鱼眼视野并可控制摄像机处理器以选择用于传输的一部分图像作为基带信号50。典型地，下游数字信号52可提供录制在DVR上或供进一步处理的完整图像。基带信号50可接收基带信号50以实时监视处于监管下的区域。基带信号50可包括经调整图像，该经调整图像校正由鱼眼镜头形成的视觉效果。基带信号50的观察者可通过选择新的一部分经捕获图像进行观察而使视野在鱼眼镜头的视域内移动。例如，观察者可请求“向右平移”以使视域向右移动。在上游信号M中传输的数据则使摄像机处理器提取和处理视域的要求部分。在某些实施例中，使包含在基带信号50中的视域移动的请求可造成摄像机60的物理移动。因此，上游信号M中的控制数据可能影响基带50和下游数字52信号两者的内容。在某些实施例中，下游音频可作为HD数字视频信号的部分和/或作为CVBS信号的部分传输。一些下游信令可承载在单独的专用信道(未示出)中。在某些实施例中，与摄像机30的上游通信可使用带外通信方法来实现，包括例如使用有线或无线网络。在一些实施例中，可构想无线地发送下游数字信号52作为替代或附加选择。因此，在无线地传输上游M和下游52的一些组合的同时，可通过同轴电缆传输基带信号50。典型地，上游数据 54包括下游52和基带50的控制信号，不管传输方法为何。在某些实施例中，可将电缆33直接提供给显示系统33以显示模拟标清视频。标清监视器或显示器33通常包括允许在基带信号和标准调制的TV信道之间选择的滤波电路。 结果，监视器33可丢弃高频数字编码的载波信号。如果在标准定义的信道内并使用标准定义的数字编码方式传输数字视频信号，则DVR 32也能接收数字视频信号而无需额外处理。SLOC-R 35解码由SLOC-T 31产生的信号并将经解码的HD数字视频和其它信号提供给DVR 32。SLOC-R 35也可对控制数据、音频数据和其它数据进行编码用于向摄像机30传输。现在参见图4，给出本发明的实施例，该实施例解说本发明的某些工作原理。图4 描绘一示例，该示例基于要求观看由摄像机40产生的实况视频的同时通过网络交换机44 在网络上提供高清视频版本的系统。在一个示例中，HD视频馈送被捕获并使用内部或外部 IP视频服务器进行流送。HD摄像机40通常适于同时产生高清信号和模拟基带视频信号。 可通过添加外部部件或将硬件和软件整合入摄像机40来适配摄像机40，诸如SLOC-T 400。 SLOC-T 400可以与图3中展示的SLOC-T 31相同的方式操作。然而，SLOC-T 400可配置成以利于在网络上转发数字视频信号的方式对数字视频信号进行编码。例如，SLOC-T 400可根据IP视频服务器所支持的流送格式编程或以另行配置为提供数字视频信号。由数字摄像机40发送的多路复用视频信号可由网络交换机44接收，所述网络交换机44可选地配有SLOC-R 440。可提取基带标清模拟信号并将其提供给显示器43。在某些实施例中，SLOC-R 440可提取数字高清视频信号并使用具有承载数字HD视频信号的足够带宽的合适网络将其转发至视频服务器或其它网络设备。数字HD视频信号可包括经压缩的HD视频信号。在某些实施例中，由SLOC-R 440提取的数字高清信号被压缩或进一步压缩以转发至视频服务器或其它网络设备。SLOC-R 440可包括用于录制和/或再调制数字高清信号以在网络上传输的硬件和软件；例如SLOC-R 440可产生编码的H464信号以在以太网上传输。现在参见图6，本发明的某些实施例提供适用于安全系统的增强能力。在所描绘的示例中，摄像机60包括调制解调器SLOC-T 606和处理器，处理器被配置和适配成根据本发明的某些方面提供经数字编码的多媒体信号。可使用光学器件600和图像传感器602的组合来捕获图像序列，这种组合可包括本领域内技术人员已知的透镜系统和CCD传感器的组合。处理器604通常从图像传感器602接收扫描信号603，所述图像传感器602提供根据要求或预定义帧速率捕获的图像序列。在一些实施例中，图像传感器602可包括将表征由一个或多个传感器捕获的图像的经扫描模拟信号进行转换并产生数字视频信号的硬件和逻辑。例如，图像传感器602可包括RGB (红、绿、蓝)传感器并且图像传感器602可内部处理RGB传感器输出以产生经数字编码的彩色视频信号作为其输出603。在其它实施例中，处理器604可预处理来自图像传感器602的信号603以获得原始数字视频信号。不管是从内部获得还是从图像传感器602 接收的，原始数字视频都可由处理器604作进一步处理以获得最初的HD数字视频信号。模拟标清信号可通过处理原始数字视频信号、传感器602的输出603或最初HD数字视频信号来获得。处理器604然后可对最初HD数字视频信号进行格式化以获得符合广播和其它标准的一个或多个HD数字视频信号。例如，处理器604可产生符合诸如ATSC和DVB标准的广播视频标准的信号。处理器604可附加地压缩数字视频信号。摄像机处理器604可包括市售部件和定制硬件和软件的组合。在一个示例中，处理器可包括微处理器、数字信号处理器、微控制器、序列发生器和其它与存储器结合并支持执行一系列步骤、指令和/或程序的逻辑的可编程器件中的一个或多个。存储610可用来存储计算机可读指令，当执行该指令时，执行本申请中描述的一些或全部功能。摄像机处理器604可包括一些内置或“硬编码”的进程，这些进程可用来构建本发明的某些实施例。存储610也可用来对暂存器编程和/或维持配置信息。在某些实施例中，存储610可用于存储由摄像机60捕获的视频记录。因此，存储610可使用易失和非易失存储器、光盘和磁盘、 可移动电可擦除存储器、USB存储驱动器和其它半导体、电磁和光存储设备来实现。信号605包括由处理器604提供给SLOC-T 606的视频信号以及从线路62接收并由SLOC-T 606转发给处理器604的上游控制、音频和其它上游信息。可在将音频中继至扬声器、换能器或其它音频输出系统612前通过处理器604对上游音频信息进行解码、处理和 /或格式化。处理器可放大音频信号或可在音频输出部件612中采用单独的放大器。上游控件可包括光学控件601并控制外部设备的信号，该信号通常通过控制接口 618提供。外部设备可包括用于使摄像机60平移、旋转或以另行取向的电动机或致动器。光学控制信号 601和外部控制信号618可响应于由遥控系统预定义命令来产生。例如，远端用户可操纵一摇杆，该摇杆产生由摄像机处理器604解释的一系列编码指令，从而表示“在水平平面内顺时针地旋转摄像机90度”，而处理器604可通过将一系列脉冲发送至相对于摄像机60轴向安装的步进电动机作出响应，由此这一系列脉冲使摄像机60绕其垂直轴进行期望的旋转。 类似的命令可调节光学器件600的焦点、缩放和光圈。在另一示例中，可在上游控制信息中提供指令和数据，该上游控制信息可用于控制处理器604和/或传感器602的功能。该指令和数据可用于选择摄像机60视域内的某一区域以在一个或多个下游视频信号中进行编码。在某些实施例中，处理器和传感器协作以提供一个或多个虚拟摄像机，这些虚拟摄像机能被远程操纵以指定视域中将要被编码的部分，由此通过可在由摄像机60的光学器件确定的实际视域内操作的虚平移、缩放和倾斜功能来选择这些部分。在某些实施例中，处理器604可额外地使摄像机物理移动，由此拓展平移、倾斜和缩放功能的范围。在至少一些实施例中，构想使CVBS和数字信号各自承载由图像传感器602捕获的图像的部分。这些图像部分可重叠或来自在由镜头600提供的视域内形成的不同区域。另外，在某些实施例中，可使用附加摄像机60和/或附加图像传感器602来拓展可用视域。例如，期望配置多个摄像机以获得区域的全景(360° )视图。一个或多个处理器604可提供代表视图或一部分视图的模拟和数字信号。在一个实施例中，可在记录到DVR的数字信号中提供完整的全景视图，同时CVBS信号可在全景中提供可选择的视图。可选择的视图可使用缩放、平移和其它控件予以控制。在另一示例中，CVBS和数字信号可提供全景视图的公共或不同部分并且这些部分是可由远程观察者独立控制。图7示出在安全数字视频录制系统70中使用与图3中描述的SLOC-R 35类似的 SLOC-R 700的示例。系统70包括SLOC-R 700、连接于外围设备710,712和714的DVR处理器702、模拟视频解码器704、数字视频解码器708和HD数字显示处理器706。如上所述， SLOC-R 700接收和解码来自同轴电缆72的信号，该信号通常包括模拟标清视频信号和HD 数字视频信号。SLOC-R 700还通过同轴电缆72传输上游音频和控制信号。SLOC-R通常在输入信号72中将模拟CVBS信号与HD数字视频信号分开，将数字视频信号703提供给处理器702并将CVBS信号701提供给标清监视器74作为来自图6所示的摄像机60的实时馈送。SLOC-R 700可选地将模拟基带视频信号701提供给模拟视频解码器704，该模拟视频解码器704处理信号以产生数字标清视频信号705。显示处理器706多路复用数字标清信号705和从所存储HD数字视频回放中导出的信号707并在这两种信号之间作出选择。显示处理器可提供可通过HD电视或监视器76可显示的格式的所选择信号。DVR处理器702接收数字HD视频信号703并可选地存储信号的至少一部分作为由摄像机60捕获的视频的录制。录制可被存储在本地硬盘驱动器714中，存储在连网存储器(未示出)上或存储在通过网络接口 710和/或USB/火线或其它局部总线712连接的其它光、电磁或半导体存储内。所录制的视频可进一步压缩以节省存储空间。DVR处理器可使用数字视频解码器708检索录制的视频并提供回放信号707。图8示出在连网安全设备80中使用与图4所示SLOC-R 440类似的SLOC-R 800 的示例。设备80包括SLOC-R 800和通常通过网络连接于IP视频服务器86的网络交换处理器802。如上所述，SLOC-R 800接收和解码来自同轴电缆82的信号，该信号通常包括模拟标清视频信号和HD数字视频信号。SLOC-R 800可选地通过同轴电缆82传送上游音频和控制信号。SLOC-R通常在输入信号82中将模拟CVBS信号与HD数字视频信号分离，将数字视频信号803提供给处理器802并将CVBS信号801提供给标清监视器84作为来自图6所示摄像机60的实时馈送。在某些实施例中，SLOC-R 80可包括部件804、806等，以数字化 CVBS信号801以与诸如高清显示器85的数字显示器联用，同样作为来自图6所示的摄像机 60的实时馈送。然而将领会，适当配置的显示设备或计算设备可接收CVBS信号801并执行信号的数字化。网络交换处理器802接收数字HD视频信号803并可选地将信号传送至网络视频服务器86，然后该网络视频服务器86可维持由摄像机60捕获的视频的录制。数字 HD视频信号803可在传输至视频服务器86之前被进一步压缩。再次参见图5和图6，本发明的某些实施例允许根据需要选择基带模拟信号50和下游信号52的内容。在一个示例中，基带信号50和下游信号52两者均包含同一图像，前者是模拟形式而后者是经数字编码的。数字图像可任选和可选择地以压缩和未压缩格式、 以标清和高清以及以全帧速率或降低的帧速率发送。在另一示例中，基带信号50提供由图像传感器602捕获的完整图像的一部分，同时下游信号52承载完整图像。在另一示例中， 基带信号50提供由图像传感器提供的完整图像，同时下游包含完整图像的一部分。结果， 构思出一种很好配置的系统，它允许数字摄像机的用户从用于显示、录制和传送视频图像的宽范围的选项中作出选择。基带信号的樽拟均衡本发明的某些实施例包括用于改善电缆中的高频滑移效果的系统和方法，前述高频滑移效果随着电缆长度的增加会造成更高的频率衰减。由电缆引入的这种歪斜使基带模拟视频和通带数字视频信号劣化，这种劣化随着电缆长度增加而愈加严重。然而，本发明的某些实施例通常在数字接收机内提供均衡器，该均衡器去除数字通带信号上的歪斜，允许发送码元的可靠解码。本发明的某些实施例提高了包括前述那些系统的系统和装置的性能，其中基带视频信号可与基带视频信号的数字表征和控制信号组合，由此允许在诸如同轴电缆(“同轴”) 的单根电缆上传输。图3和图4示出提供SLOC系统的实施例，而图5示出SLOC系统的一种可行的调制方案。以图3为例，HD摄像机30提供包含经压缩的数字HD视频的输出332 以及包含模拟标清(SD)CVBS的辅助摄像机输出330。经压缩的HD视频信号332利用SLOC 摄像机侧调制解调器31被调制至通带52，该SLOC摄像机侧调制解调器31包括QAM调制器，该QAM调制器提供经调制的信号，该信号与基带模拟CVBS信号330组合。经组合的信号在同轴电缆33上向下游传送，通常长达300米或更长的距离。在监视器侧，SLOC监视器侧调制解调器35将代表基带CVBS信号330的信号从代表通带下游视频信号332的信号中分离出。表征CVBS的信号馈送至SD显示器34用于无延时实时观看。高通带下游信号用 QAM解调器解调，QAM解调器的输出被馈送至主机处理器和DVR32，DVR32支持监视器34上的实时(尽管可能略有延时)HD观看和非实时HD回放以供将来观看。在该示例中，根据例如通过IP协议的需要提供上游通信。可额外地使用上游通信以将音频和摄像机控制信号334从监视器侧发送至摄像机30。通常来说，上游信号的比特率——并因此所要求的带宽——通常远低于下游通带信号所需的比特率和带宽。监视器侧 SLOC调制解调器35包括QAM调制器，该QAM调制器将IP信号调制至上游通带M。如图5 所描绘，上游通带M和下游通带52位于不同频谱位置处。在摄像机侧，SLOC调制解调器 31包括用于接收上游信号的QAM解调器。该方法提供优于现有系统和方法的若干优势，包括(1)增大工作范围一增大距离。(2)可使用现有基础设施和再使用同轴电缆来部署系统。(3)低延时可用性，实时(实况)视频。(4)可在分开地点收看实况CVBS视频和HD视频。图21是示出图4的SLOC摄像机侧调制解调器49的附加细节的简化示意图。至 HD摄像机2100的IP连接通过媒体独立接口(MII)模块210接口至QAM调制器212和QAM 解调器214。在一个示例中，MII 210遵循IEEE 802. 3标准。QAM调制器212使用公知原理工作以将基带IP数据流2100转换成通带QAM码元2120。在216将这些码元与基带CVBS 信号2160求和并随后将其馈送至双工器218。双工器218可以是双向模拟设备，它将组合的基带和低通带下游信号2162传递至同轴电缆并从同轴电缆接收高通带上游信号2140并将其馈送至QAM解调器214。QAM解调器214通常使用公知原理工作以解调从监视器侧接收的高通带上游信号2140并将基带数据输出至MII接口 210。图22是示出图4的SLOC监视器侧调制解调器45的附加细节的简化示意图。双工器220从同轴电缆接收下游组合的基带CVBS和低通带IP信号2200并通过低通(LP)和高通(HP)滤波将信号分割成分量元素2201-2203。CVBS信号2201可被直接传送至标清监视器或其它显示设备。低通带信号220可被馈送至QAM解调器222，该QAM解调器222向 MII接口模块2 馈送。双工器也可从QAM调制器2 接收高通带信号2203并可将该上游信号传递至同轴电缆。QAM调制器222通常从MII接口 2 获得其输入，MII接口 2 可连接于支持IP协议的主机/DVR。同轴电缆通常表现出显著的高频滑移特征，该高频滑移特征随着电缆长度增加会造成更高的频率衰减。这种“歪斜”在通带信号的频段内具有重大意义并可能造成显著的码间干扰(ISI)。可能需要数字均衡以允许QAM解调器222正确地恢复所传送的数据。基带至通带调制图23更具体地示出摄像机侧基带至通带QAM调制器212(图21)。来自MII 210 的数据由FEC编码器/映射器2300接收，该FEC编码器/映射器2300使用例如级联的 Reed-Solomon编码、字节交织和/或格编码来将误差保护数据添加至从MII 210接收的数据流。映射器/编码器2300将数据多路分解成流2300和2302，其中每个流的给定大小的
20比特组在实轴和虚轴方向分别代表QAM码元幅度电平。经隔离的发送QAM脉冲通过下式给出^m(0 = dR mq{t)cosilnfct) - Cl1 mq{t)^m{2nfct) = RQ{dmq(t)eJ2^'},其中dK,m和Cl1,m是由两个独立消息流确定的并分别表示复QAM码元的实部和虚部， 其中m = 1. . . M作为二维QAM基数星座的索引，其中M是调制载波频率而q(t)是方根升余弦脉冲函数。一连续系列的发送QAM脉冲s (t)以速率Fs = 1/TS通过带噪声的多径信道。因此，在至QAM接收机的输入侧的接收信号由r (t) = s (t) *c (t) +ν (t)给出，其中*表示卷积， c(t)是信道脉冲响应，而v(t)是加性高斯白噪声。因此r(t) = ReJ#—θ。g [d[n]* q{t)\;(t -nTs)\ + v{t),
Is/1=-00J其中d[n]是复传送码元，&和θ ^分别是接收机通带至基带解调器本机振荡器相对于发射机的频率偏移和相位偏移，由此= t-fo。通带至基带解调器图24A更详细地示出监视器侧通带至基带QAM解调器222(图2 。信号r (t) 可从同轴电缆接收，例如以高于码元速率的速率采样(见MO)，由此得到经采样的信号 r (nTsamp)。在采样后KnTsamp) = Rej？―一》g\d\m\-q{nTsamp)\{nTsamp - mTs)j + v(nTsamp) ·
L/W=-QOJ然后，在下变频之后，以码元速率1/TS再次采样并且匹配滤波得到XikTs) = = en(kT'+e。Yj d[m\{k - m]+v'[k],
/M=-OO其中ν' [k]是经采样的复滤波噪声，假设任何ISI仅归因于信道脉冲响应C，因为脉冲成形和匹配滤波q与完美码元速率采样定时组合。均衡器和载波相位/频率环下面参照图25更详细地讨论图24A的数字均衡器和载波相位/频率环路。信号 x[k]进入自适应数字均衡器250，该自适应数字均衡器250可包括用来补偿由信道脉冲响应c造成的歪斜的线性数字滤波器。可使用包括LMS算法的一种或多种已知方法来实现抽头权重调整。均衡器将其输出y[k]与二维QD)切分器判决的经相位旋转版本作比较以创建用于计算滤波器抽头权重的更新集的误差信号。LMS算法可如下地操作令x[k]表示N长度的均衡器输入矢量，以及y[k]表示均衡器输出矢量gHDc]Xl·]，其中gH[k]是N长度的均衡器抽头权重矢量而上标H表示共轭互换(厄密共轭)。e[k]= d[k]~ y[k]g [k+1] = g [k] -2 μ χ [k] e* [k]，其中μ是小步长参数而上标*表示复共轭。为了消除通带电缆歪斜的影响，在收敛后，LMS均衡器抽头可近似于信道脉冲响应 c的倒数。
2-D切分器252独立地切分ζ [k]的实部和虚部并输出^[^，^^]是原始传送的d[k] 的估计。相位误差检测模块258接收ζ [k]和^^并形成相位误差信号 Μ =
低通(LP)滤波器256可以是积分比例滤波器，该积分比例滤波器允许环路校正相位偏移和频率偏移。低通滤波器256的输出馈送至复分立压控振荡器(VCO) 254，该压控振荡器254 输出校正Θ。和f。两者的复相位/频率校正因数e_〃[k]。VCO 2 也提供输出(e+〃[k])，该输出“不校正”切片输出巩^，以使其可用于导出用于均衡器抽头更新的误差信号。由于均衡器工作在xl·]，因此这通常是需要的。同样参见图24A，均衡器输出z[k]被馈送至码元解映射器，该码元解映射器将检测到的实数和虚数电平转化成比特组。FEC解码器然后执行维特比解码，字节去交织和/或Reed-Solomon解码以校正接收比特的误差并将所得数据送至MII接口。电缆长度的影响所接收的视频信号可因变于可归因于电缆的某些特征的频率而经历衰减。出于讨论目的，描述了同轴电缆的示例。衰减的严重程度——经常被称作歪斜——通常取决于电缆类型和电缆长度。图26A和26B示出因变于针对各种长度的电缆类型RG6和RG59的频率的衰减。可以看出，歪斜等效于多径失真，其中附加路径和主路径具有极小的延迟扩展。 随着歪斜增加，重要多径分量的数目及其各自的增益也增加。多径失真造成接收信号中的 ISI并因此可能严重地降级传输可靠性。在数字信号中，可在接收机中使用均衡器以去除这些损害。图27A和27B分别示出均衡器输入的功率谱密度(PSD)以及收敛的均衡器抽头的幅值响应。具体地说，图27A示出在通过2000英尺的RG6电缆在15. 98MHz载波频率下传输后的均衡器输入的PSD(示出通带频率和相对基带频率两者)，而图27B示出收敛的数字均衡器抽头的幅值响应。本发明的某些实施例包括数字均衡器，该数字均衡器能消除由电缆引入的歪斜、 去除通带信号中的ISI并实现传送数据的可靠解码。随着电缆长度增加，能使用数字均衡器和公知的数字数据前向误差保护方法(诸如级联的Reed-Solomon编码和格编码)来可靠地接收在监视器侧的数字通带信号。然而，电缆歪斜也会不利地影响到基带模拟CVBS信号的高频率，这会降低在监视器侧观看到的图片的锐度以及颜色的强度。因此，某些实施例提供自适应滤波器，诸如模拟均衡器，该自适应滤波器可在监视器侧应用于CVBS信号以补偿基带处的电缆歪斜。某些实施例利用通带数字均衡器以估算基带处的歪斜量，并随后选择一组基带模拟滤波器中适当的一个以应用于所接收的CVBS信号。通带歪斜的高效估算在估算信号频段中的歪斜时，可选择当以dB量化时输入信号的PSD中的歪斜将接近线性的频段。因此，基带数字均衡器输入中-2. 67MHz到2. 67MHz的频率将因此对应于通带输入信号中13. 31MHz和18.65MHz的频率，提供一适宜的范围。如图26A所示，从 13. 31MHz至18. 65MHz对2000英尺的RG-6的歪斜为大约3. 7dB。为了估算来自收敛的数字均衡器滤波器抽头的以dB计的歪斜，可执行下列计算
权利要求
1.一种摄像机，包括处理器，所述处理器从图像传感器接收图像信号并产生表征所述图像信号的多个视频信号，所述视频信号包括基带视频信号和数字视频信号；以及编码器，所述编码器将所述基带视频信号和数字视频信号组合成在电缆上传输的输出信号。
2.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，经组合的基带和数字视频信号是基本等时的。
3.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述基带视频信号包括标清模拟视频信号。
4.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述数字视频信号在与所述基带视频信号组合前被调制。
5.如权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述数字视频信号是高清数字视频信号。
6.如权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述数字视频信号的帧速率低于所述图像信号的帧速率。
7.如权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述经调制的数字信号被提供给视频捕获设备。
8.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，还包括解码器，所述解码器配置成解调从所述电缆接收的上游信号，其中经解调的上游信号包括控制信号。
9.如权利要求8所述的摄像机，其特征在于，所述控制信号包括用于控制摄像机的位置和朝向的信号。
10.如权利要求8所述的摄像机，其特征在于，所述控制信号包括用于通过处理器控制基带视频信号和数字视频信号产生的信号。
11.如权利要求10所述的摄像机，其特征在于，所述控制信号包括用于选择所述图像信号的一部分作为所述基带视频信号编码的信号。
12.如权利要求10所述的摄像机，其特征在于，所述控制信号包括用于选择所述图像信号的一部分作为所述数字视频信号编码的信号。
13.如权利要求8所述的摄像机，其特征在于，所述经解调的上游信号包括用于驱动所述摄像机的音频输出的音频信号。
14.一种用于传输视频图像的方法，包括将从视频成像设备接收的视频信号频分复用以获得经调制的数字信号； 通过将所述经调制的数字信号与表征视频信号的基带模拟信号组合而产生输出信号；以及将所述输出信号传输至一个或多个设备，所述一个或多个设备包括数字视频捕获设备和显示从所述基带模拟信号导出的视频图像的设备。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述数字视频捕获设备录制从所述经调制的数字信号中提取的帧序列。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述数字视频捕获设备包括视频服务器。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述频分复用所述数字视频信号的步骤包括压缩所述视频信号；以及在载波上调制经压缩的视频信号。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，传输所述输出信号包括将所述输出信号提供给同轴电缆，并进一步包括解调从所述同轴电缆接收的输入信号以获得控制信号。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括通过将一部分视频信号编码在复合视频信号内而产生所述基带模拟信号；以及使用所述控制信号选择将被编码在所述复合视频信号中的那部分视频信号。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括使用所述控制信号控制所述摄像机的位置。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，解调所述输入信号包括从所述输入信号中提取音频信号。
22.—种摄像机，包括处理器，所述处理器从图像传感器接收图像信号并产生多个视频信号，所述多个视频信号中的每一个表征所述摄像机视域的至少一部分，并且所述多个视频信号包括基带视频信号和数字视频信号；控制逻辑，所述控制逻辑配置成响应于由所述摄像机接收的控制信号，其中所述控制信号控制所述基带和数字视频信号的内容；以及调制器，所述调制器配置成调制所述数字视频信号，其中经调制的数字视频信号和所述基带视频信号同时由所述摄像机传输。
23.如权利要求22所述的摄像机，其特征在于，所述控制信号移动由多个视频信号中的至少一个表示的视域部分。
24.如权利要求22所述的摄像机，其特征在于，所述控制信号作为无线信号被接收。
25.如权利要求22所述的摄像机，其特征在于，所述经调制的数字视频信号被无线地传输。
26.如权利要求22所述的摄像机，其特征在于，所述基带和数字视频信号是基本等时的。
27.如权利要求22所述的摄像机，其特征在于，还包括编码器，所述编码器将所述基带视频信号和所述经调制的数字视频信号组合为在电缆上传输的输出信号。
28.一种使用由频率分离并由电缆承载的数字信号和基带模拟信号的系统，所述系统包括数字均衡器，所述数字均衡器从接收机处接收的数字信号中去除失真；以及模拟均衡器，所述模拟均衡器补偿由所述电缆造成的模拟信号的衰减，其中所述模拟均衡器应用一组基带模拟滤波器中的一个来补偿所述衰减，其中所应用的基带模拟滤波器是基于由所述数字均衡器计算出的在不同频率下的衰减差值的估算来选择的。
29.如权利要求观所述的系统，其特征在于，所述数字信号和所述模拟信号在体现在摄像机中的发射机和接收机之间传输，且其中所述接收机将表征为所述模拟信号的经均衡信号提供给监视器。
30.如权利要求四所述的系统，其特征在于，所述电缆包括同轴电缆。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述失真随着所述电缆的长度而增加。
32.如权利要求观所述的系统，其特征在于，所述失真包括多径失真。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，衰减差值的估算包括从具有歪斜大致呈线性的功率谱密度的频段中计算出的估算。
34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述歪斜是针对多个滤波器抽头使用快速傅立叶变换来计算的。
35.如权利要求33所述的系统，其特征在于，选择所述频段内的频隙以允许使用求和来计算所述数字均衡器的滤波器的频率响应N/4-\N/4-X"/4-1Λ^/4-lGfl^1]=+ TjSR^n+ A- +η=0η=0η=0η=0Ν/Α-\Ν/4-\Ν/4~\TV/4-1GM= Σ^Ν-$>/[4"+2]+ Σ&[4"+3]，η=0 =0η=0η=0其中G[k]是时域收敛的均衡器滤波器抽头的离散傅立叶变换，而Ic1对应于DFT的特定频隙。
36.如权利要求观所述的系统，其特征在于，所述数字信号包括由摄像机捕获的视频图像的高清表征，且其中所述模拟信号包括所述视频图像的标清表征。
37.一种用于均衡电缆中的模拟信号的方法，所述电缆也承载通过频率与所述模拟信号分离的数字信号，所述方法由调制解调器执行，所述调制解调器接收所述模拟和数字信号并输出基带视频信号，所述方法包括计算所述数字信号中的歪斜，其中所述歪斜将衰减表征为归因于所述电缆的频率的函数；基于计算出的歪斜来均衡所述数字信号；使用计算出的歪斜来配置所述模拟均衡器以选择一组基带模拟滤波器中的一个；以及使用所选择的基带模拟滤波器来均衡所述模拟信号。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述模拟信号包括基带视频信号而所述数字信号包括基带视频信号的高清版本。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述电缆包括同轴电缆，并且所述歪斜随着所述电缆的长度而变化。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述歪斜源自多径失真。
41.如权利要求37所述的方法，其特征在于，计算歪斜包括估算在具有歪斜大致呈线性的功率谱密度的频段中的衰减。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，估算衰减包括针对多个滤波器抽头使用快速傅立叶变换。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，估算衰减包括选择所述频段内的频隙，其中所选频隙使计算所述歪斜的步骤的效率最优化。
44.一种数字通信系统，包括交织数据帧的卷积字节交织器，其中所述交织器是与帧结构同步的； 随机化器，所述随机化器配置成从所交织的数据帧产生随机化的数据帧； 穿孔格码调制器，所述穿孔格码调制器工作在可选码速率下并从经随机化的数据帧中产生经格编码的数据帧；QAM映射器，所述QAM映射器将所述格编码的数据帧中的比特组映射至调制码元，由此提供经映射帧；以及同步器，所述同步器将同步分组加至所述经映射帧。
45.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述穿孔格码调制器被旁路以获得基于测得的所述系统的白噪声性能的最优化净比特率。
46.如权利要求44所述的系统，其特征在于，将相同同步分组添加至经映射帧序列中的每一个。
47.如权利要求46所述的系统，其特征在于，所述同步分组的一部分包括针对所述调制码元的实部和虚部的不同二进制序列。
48.如权利要求46所述的系统，其特征在于，所述同步分组的一部分包括针对所述调制码元的实部和虚部的相同二进制序列。
49.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述同步分组包括指示所述经映射帧的传输模式的数据。
50.如权利要求49所述的系统，其特征在于，指示传输模式的数据包括所选QAM星座和所选格码速率。
51.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述系统对每个数据帧产生恒定整数个 Reed-Solomon分组而不管传输模式为何。
52.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述系统对每个数据帧产生整数个调制码元而不管传输模式为何。
53.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述系统产生每数据帧整数个穿孔图案周期而不管传输模式为何。
54.一种用于可变净比特率数字通信系统的组帧方法，包括提供一组不同的正交调幅(QAM)星座；使用穿孔格码组合来产生数据分组帧，每种组合对应于相关联的模式；以及提供具有可变整数个QAM码元的帧，其中所述QAM码元数对应于所选模式，每帧的相关联字节和Reed-Solomon分组数是恒定的。
55.如权利要求M所述的方法，其特征在于，使用穿孔格码组合产生数据分组帧包括每数据帧产生整数个穿孔图案周期，不管相关联的模式为何。
56.如权利要求M所述的方法，其特征在于，对于所有模式，每帧的格编码器穿孔图案循环的数目是一整数。
57.如权利要求55所述的方法，其特征在于，每QAM码元的数据比特数对于一种或多种模式是分数。
58.一种用于通信数字视频信号的系统，包括相位偏移校正器，所述相位偏移校正器接收表征经正交调幅的信号的经均衡信号并从所述经均衡信号导出经相位校正信号；二级切分器，所述二级切分器切分所述经均衡信号以获得实数和虚数序列；帧同步器，所述帧同步器执行将所述实数和虚数序列与所存储的帧同步伪随机序列的相应部分的相关；以及相位校正信号，所述相位校正信号由所述帧同步器提供给所述相位偏移校正器，其中所述相位校正信号基于所述相关的最大实数值和虚数值。
59.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述帧同步器对传入的经切分正交调幅的元执行连续交叉相关。
60.如权利要求59所述的系统，其特征在于，所述连续交叉相关是使用二进制帧同步伪随机噪声序列的存储副本分别针对所述实数和虚数序列进行的。
61.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述经正交调幅信号是使用穿孔格码调制的。
62.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述经正交调幅信号是使用正交相移键控调制来调制的。
63.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述经正交调幅(QAM)信号是使用 16-QAM调制的。
64.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述经正交调幅(QAM)信号是使用 64-QAM调制的。
65.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述经正交调幅信号的帧同步码元具有相同的符号，而所述相关的最大实数和虚数值的符号指示经均衡信号中的相位旋转。
66.如权利要求65所述的系统，其特征在于，由所述帧同步器提供的所述相位校正信号包括所述相关的最大实数和虚数值的符号。
67.如权利要求65所述的系统，其特征在于，所述相位偏移校正器通过索引具有所述相关的最大实数和虚数值的符号的查找表来导出所述经相位校正信号，从而确定相位校正值。
68.一种用于校正接收机中的正交调幅信号中的载波相位偏移的方法，所述方法包括均衡所述信号；切分经均衡信号，由此从所述经均衡信号获得实数和虚数序列；以及识别所述实数和虚数序列中的帧同步序列，其中识别所述帧同步序列包括使存储的伪随机序列与所述实数和虚数序列相关；以及从与所述实数和虚数序列相关联的最大相关值确定帧的开始；以及基于所述最大相关值校正所述经均衡信号中的相位误差。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于，所述相关步骤包括使用二进制帧同步伪随机噪声序列的存储版本对一系列经切分正交调幅码元执行连续交叉相关。
70.如权利要求68所述的方法，其特征在于，所述相关步骤包括分别使用所述实数和虚数序列对所述帧同步序列的存储版本执行连续交叉相关。
71.如权利要求70所述的方法，其特征在于，所述帧同步序列的帧同步码元具有相同的符号。
72.如权利要求71所述的方法，其特征在于，校正相位误差包括基于所述最大相关值的符号确定所述经均衡信号中的相位旋转。
73.如权利要求72所述的方法，其特征在于，校正所述经均衡信号中的相位误差包括索引具有所述实数和虚数最大相关值的符号的查找表。
74.一种用于校正正交调幅信号中的载波相位偏移的方法，其中所述方法在包含配置成执行指令的一个或多个处理器的系统中实现，所述方法包括在所述一个或多个处理器上执行配置成均衡所述信号的指令； 在所述一个或多个处理器上执行配置成切分经均衡信号由此从所述经均衡信号获得实数和虚数序列的指令；在所述一个或多个处理器上执行配置成识别所述实数和虚数序列中的帧同步序列的指令，其中识别所述帧同步序列包括分别使用所述实数和虚数序列对所述帧同步序列的存储版本执行连续交叉相关；以及从与所述实数和虚数序列相关联的最大相关值确定帧的开始；以及在一个或多个处理器上执行配置成基于所述最大相关值校正所述经均衡信号中的相位误差的指令，其中所述帧同步序列的帧同步码元具有相同符号，其中校正相位误差包括基于所述最大相关值的符号确定所述经均衡信号中的相位旋转。
75.一种用于识别码元星座的方法，所述方法由多模正交调幅通信系统的一个或多个处理器执行，所述方法包括执行使所述一个或多个处理器表征信号中功率分布的指令，其中所述功率分布统计地跟踪所述信号中检测到的功率电平的出现；执行使所述一个或多个处理器确定所述功率分布中的功率电平的一个或多个峰值出现的指令；以及执行使所述一个或多个处理器基于所述峰值出现的分布确定所述星座的指令。
76.如权利要求75所述的方法，其特征在于，所述一个或多个处理器还基于所述一个或多个峰值出现的扩展来确定星座。
77.如权利要求75所述的方法，其特征在于，所述信号是经均衡信号并且所述一个或多个处理器通过检查所述功率分布的分布图中的多个区段来确定所述星座，其中每个所述区段对应于与多个星座候选者中的一个而非全部的候选者相关联的功率电平范围。
78.如权利要求77所述的方法，其特征在于，所述多个星座候选者包括正交相位键控星座和正交调幅(QAM)星座。
79.如权利要求78所述的方法，其特征在于，所述多个星座候选者包括16-QAM和 64-QAM 星座。
80.如权利要求78所述的方法，其特征在于，所述多个星座候选者包括256-QAM星座。
81.如权利要求75所述的方法，其特征在于，还包括执行使所述一个或多个处理器通过执行一连串星座判定中的每个判定的步骤来建立所识别星座的可靠性的指令，所述步骤包括当随后的判定确认所述星座的身份时使计数器递增； 当随后的判定识别不同星座时使计数器递减；以及基于所述计数器的值提供可靠性测量。
82.如权利要求81所述的方法，其特征在于，当所述计数器超出阈值时，所述星座被可靠识别。
83.如权利要求81所述的方法，其特征在于，向多个星座候选者的每一个提供计数器， 并且当其相应的计数器超出阈值时可靠地识别该星座。
84.如权利要求75所述的方法，其特征在于，所述功率电平的峰值出现对应于所述星座的角落码元。
85.如权利要求75所述的方法，其特征在于，在对所述信号均衡前识别所述星座。
86.一种用于识别多模正交调幅通信系统中的码元的星座的方法，所述方法是由所述通信系统中的调制解调器中的处理器执行的，并包括以下步骤响应于检测到在所述调制解调器处接收的数据帧的开始，执行使所述处理器从所述数据帧中提取模式信息的指令；执行使所述处理器通过从多个潜在星座码中选择最近似匹配所述模式信息中的相应码的码而确定当前星座的指令；如果所述当前星座与之前确定的星座匹配，则执行使所述处理器增加与所述之前识别的星座相关联的置信度量的指令；如果所述当前星座不同于所述之前识别的星座，则执行使处理器减小所述置信度量并将所述当前星座记录为所述之前识别的星座的指令；以及重复使所述处理器提取模式信息、选择当前星座并调整后继数据帧的置信度量直到所述置信度量超出预定阈值的步骤，其中当所述置信度量超出所述预定阈值时识别所述星座。
87.如权利要求86所述的方法，其特征在于，选择星座代码包括使所述处理器对所述多个潜在星座码中的每一个执行与相应码比特的交叉相关。
88.如权利要求86所述的方法，其特征在于，在未经均衡信号中识别所述星座，所述未经均衡信号承载所述数据帧和后继的数据帧。
89.如权利要求88所述的方法，其特征在于，在所述处理器从所述信号恢复载波的同时，识别所述星座。
90.如权利要求88所述的方法，其特征在于，还包括执行使所述处理器使用恒定模算法(CMA)计算误差信号以收敛均衡器滤波器抽头从而允许所述信号的均衡的指令。
91.如权利要求88所述的方法，其特征在于，使用经缩放的CMA参数计算所述误差信号以改善均衡性能。
92.如权利要求88所述的方法，其特征在于，执行所述信号的均衡包括分析经均衡信号的功率的分布图，其中分析所述分布图包括使用概率质量函数。
93.如权利要求88所述的方法，其特征在于，执行所述信号的均衡包括执行指令，所述指令使处理器计算与所述经均衡信号中的多个码元相关联的功率；以及通过使用阈值功率电平来识别所述星座的角落码元，其中所述阈值功率电平指示所述星座的身份。
94.一种用于传输视频信号的系统，包括摄像机侧调制解调器，所述摄像机侧调制解调器配置成从视频摄像机接收两个信号，每个信号表征由所述摄像机捕获的图像序列，所述摄像机侧调制解调器进一步配置成将所述两个信号中的一个信号作为复合基带视频信号传输并将另一个信号作为与所述基带信号不重叠的通带视频信号调制和传输，其中所述摄像机侧调制解调器包括混合器，所述混合器将所述基带和通带视频信号组合以提供传输信号；双工器，所述双工器配置成在传输线路上发送所述传输信号并从所述传输线路上提取接收的通带信号；以及检测器，所述检测器监视所述摄像机侧调制解调器并当所接收的通带信号被识别时产生启用信号，其中所述启用信号控制所述基带视频信号和所述通带视频信号中的至少一个的传输。
95.如权利要求94所述的系统，其特征在于，所述通带视频信号仅当产生所述启用信号时才被传输。
96.如权利要求94所述的系统，其特征在于，所接收的通带信号被正交调幅。
97.如权利要求96所述的系统，其特征在于，所述检测器监视正交幅度解调器中的均方误差的估算，并当所述估算超出阈值时产生启用信号。
98.如权利要求96所述的系统，其特征在于，所述检测器监视星座检测器并且基于由所述星座检测器提供的可靠性测量产生所述启用信号。
99.如权利要求96所述的系统，其特征在于，所述可靠性测量基于帧同步序列。
100.如权利要求94所述的系统，其特征在于，所述检测器监视均衡器中的均方误差的估算，并当所述估算超出阈值时产生启用信号。
101.如权利要求94所述的系统，其特征在于，所述检测器监视所述摄像机侧调制解调器的自动增益控制模块中的增益因数，并且当所述增益因数具有低于阈值的值时产生所述启用信号。
102.如权利要求94所述的系统，其特征在于，所述检测器监视所接收的通带信号的幅值，并且当所述幅值具有超出阈值的值时产生所述启用信号。
103.如权利要求94所述的系统，其特征在于，所接收的通带信号包括根据网际协议编码的数据。
104.一种用于控制安全系统中的信令的方法，包括在上游调制解调器处确定同轴电缆上传输的复合信号中的上游QAM信号的存在；当所述上游QAM信号被确定为存在时，使所述上游调制解调器在所述同轴电缆上传输复合基带视频信号和通带视频信号，其中所述复合基带视频信号和通带视频信号是由视频摄像机捕获的图像序列的并行表征；以及当确定不存在所述上游QAM信号时使所述上游调制解调器在所述同轴电缆上发送所述复合基带视频信号并阻止所述通带视频信号的传输。
105.如权利要求104所述的方法，其特征在于，当自动增益控制信号中的增益值超出阈值时，确定存在所述上游QAM信号。
106.如权利要求104所述的方法，其特征在于，当所述上游QAM信号的幅值测量小于阈值时，确定存在所述上游QAM信号。
107.如权利要求104所述的方法，其特征在于，当均衡器中的均方误差的估值超出阈值时，确定不存在所述上游QAM信号。
108.如权利要求104所述的方法，其特征在于，当在所述上游QAM信号中识别到网际协议数据分组时，确定不存在所述上游QAM信号。
109.一种用于传输视频信号的自动可重构系统，包括上游调制解调器，所述上游调制解调器配置成从视频摄像机接收两个信号，每个信号表征由所述摄像机捕获的图像序列，所述上游调制解调器进一步配置成将所述两个信号中的一个信号作为复合基带视频信号传输并将另一个信号作为与所述基带信号不重叠的通带视频信号调制和传输；以及下游调制解调器，所述下游调制解调器配置成从所述上游调制解调器接收所述复合基带视频信号和所述通带视频信号并进一步配置成将上游通带信号传输至所述上游调制解调器，其中当检测到所述上游通带信号的劣化时，所述上游调制解调器中止所述两个信号中至少一个信号的传输。
全文摘要
描述了用于操作摄像机的系统和方法。从图像传感器接收的图像信号可作为表征图像信号的多个视频信号进行处理。编码器可将基带和数字视频信号组合到输出信号中以在电缆上传输。视频信号可包括基本等时的基带和数字视频信号。解码器对上游信号解调以获得控制信号，该控制信号用于控制摄像机的位置和朝向以及基带和数字视频信号的内容。描述的系统和方法接收多种信号，提供与信号关联的同步信息，校正信号中的相移偏移，并采用或检测在信令过程中使用的编码方案。描述了用于检测信号存在的系统和方法。
文档编号H04J3/04GK102365832SQ201080015700
公开日2012年2月29日 申请日期2010年2月1日 优先权日2009年1月30日
发明者D·穆扎鲍夫, G·托梅扎克, K·兰姆, M·菲莫弗 申请人:倍威科技有限公司