专利名称：基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统及其传输方法
技术领域：
本发明涉及远端设备控制信息的卫星传输系统和传输方法，尤其涉及ー种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统及其传输方法。
背景技术：
在人口密度较低的城市郊区、野外、山区、湖岛等地域，地面通信线路覆盖较为薄弱，一般采用传统的铺设通信电缆的方式实现路灯、信号灯、电子标牌、警报器等远端信息设备的控制指令及数字化信息远程发布，存在投资成本高、建设周期长、施工难度大、后期维护困难等方面诸多问题。卫星通信以高空静止軌道卫星作为链路中继，具有覆盖率高、建设成本低、周期快、信道质量稳定等特点，具备广泛的地形地貌适用性，在上述远程控制指令单收和数字化信息广域分发等特定应用领域具有明显优势。现有技术中的标准化卫星接收装置包括了卫星天线、RF接收模块、图像解码模块、 音视频连接端子等构件，标准化卫星接收装置的主要处理对象为卫星载波中音视频多媒体信息，其运算量、复杂度、成本很高。本发明克服现有技术的上述缺点，提供ー种成本低、建设快、易维护、扩展灵活传输系统和传输方法。
发明内容
本发明提供一种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统及其传输方法，其成本低、建设快、易维护、扩展灵活等比对优势。本发明提供一种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，包括卫星上行站和远端单收装置。在卫星上行站中将远端控制指令的格式转化为TS流数据格式，通过多路复用经由卫星通道发布至远端单收装置，实现对端单收装置的控制。本发明中，卫星上行站中包括
远端设备集中管理机，其发出远程控制指令；
接ロ /协议适配模块与远端设备集中管理机连接，其将所述远程控制指令的格式转化为TS流数据格式；
TS流复用器与接ロ /协议适配模块连接，对TS流媒体格式的远程控制信息进行多路复
用；
多媒体信息源与TS流复用器连接，多媒体信息源输出TS流数据格式的数字内容信息； 其中，数字内容信息可以是电视节目、广播节目、远程教育课件等。调制器与TS流复用器连接，其将TS流数据格式的基带信号进行信道编码，转换成适合卫星信道传输的波形；
射频单元与调制器连接，其接收来自调制器的信号，将信号进行射频信号处理后发送。本发明中，远端单收装置进ー步包括
卫星天线，其接收卫星载波信号；RF接收模块与所述卫星天线连接，其搜索预置载波并完成信道解调，将远程控制信息从载波中提取出来；
单片机与RF接收模块连接，其提取从远程控制信息中提取远程控制指令并进行格式转化；
远端受控设备与单片机控制模块连接，其接收单片机传输的远程控制指令。其中，卫星天线为小口径反射面天线或平板天线，其上安装有一体化下变频器，接收卫星载波信号。远端受控设备是指接受远端设备集中管理机的远程控制指令并执行远程控制指令的设备；远端受控设备为路灯、信号灯、电子标语牌、警报器等信息終端。本发明还提供一种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统的传输方法，包括由卫星上行站进行远程控制信息的发布过程、以及由远端单收装置进行远程控制信息的接收过程。其中，发布过程的步骤为
1):接ロ/协议适配模块将远端设备集中管理机的远程控制指令转化为TS流数据格式的远程控制指令信息；
2):TS流复用器将多媒体信号源输出的数字内容信息以及接ロ/协议适配模块输出的远程控制指令信息进行多路复用，合成为一路宽带复合TS数据流；
3):调制器将TS流数据格式的基带信号进行信道编码，转换成适合卫星信道传输的波
形；
4)射频单元将来自调制器的信号进行射频信号处理后发送。其中，接收过程的步骤为
1):卫星天线接收包含了远程控制信息的卫星载波；
2)=RF接收模块捜索载波并完成信道解调，得到多路复用的TS流数据格式的远程控制
信息；
3):单片机将多路复用中的远程控制信息的通道分离出来，提取远程控制指令，并将远程控制指令转化为远端受控设备可接受的格式；
4):远端受控设备接收远程控制指令并执行。本发明的创新点在于引入了远端设备集中管理机和接ロ /协议适配模块，将远程控制指令数字信息通过多路复用方式导入上行站基带处理环节，形成了具有远程控制指令及相关数字化信息卫星传输能力的新卫星上行站系统。新卫星上行站系统对标准卫星上行站具有包含关系，不改变原有信号处理过程、原有业务内容、原有设备构成，只是在其基础上新增了远端设备集中管理机和接ロ/协议适配模块，并将远程控制指令信息复合至原信息通道中，经卫星中继传输后，在远端单收装置处将指令分离出来。单片机仅仅对远程控制信息进行解析，结构简单、运算能力要求低，对卫星载波中音视频多媒体信息不做处理，而标准化卫星接收装置以后者为主要处理对象，运算量、复杂度、成本明显高。本发明基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统具有与远端受控设备匹配的定制化接ロ、在物理连接、数据格式协议与远端受控设备一致。本发明改变了现有通过铺设线缆方式进行远端设备远程控制的数字化指令信息传输方式，在野外、江河湖岛等稀路由应用环境下具有建设成本、建设周期、运行维护等明显比对优势。
图I是本发明基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统的结构示意图2是本发明中的卫星上行站的信号传输示意图3是本发明中的远端单收装置的信号传输示意图4是本发明的一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例进ー步详细阐述本发明。以下实施例并不是对本发明的限制。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中。实施例I :
本实施例的基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，參考图I所示，图I是本发明基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统的结构示意图。本发明基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统包括至少一座卫星上行站100和多个远端单收装置200，实现远端设备控制指令信息的导入及上星广域分发。如图I所示，卫星上行站100包括远端设备集中管理机101、多媒体信号源102、 TS流复用器103、调制器104、射频单元105、接ロ /协议适配模块106。其中，多媒体信号源102与TS流复用器103通过ASI/SPI接ロ连接，TS流复用器103与调制器104通过ASI 接ロ连接，调制器104与射频单元105通过同轴线连接。远端设备集中管理机101与接ロ /协议适配模块106通过RS232/RS458接ロ连接，接ロ /协议适配模块106与TS流复用器 103通过ASI接ロ连接。如图I所示，远端单收装置200包括卫星天线201、RF接收模块202、单片机203、 远端受控设备204。其中，RF接收模块202与卫星天线201通过同轴线连接，单片机203与 RF接收模块202通过内部总线连接，远端受控设备204与单片机203通过RS232/RS485接 ロ连接。其中，卫星天线201为小口径反射面天线或平板天线，配置有一体化下变频器 (LNBF)高频头模块。远端受控设备204可以是路灯、信号灯、电子标牌、警报器等信息終端。參考图2和图3所示，本发明基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统的传输方法，包括由卫星上行站100完成远程控制信息的发布过程，由远端单收装置200完成远程控制信息的接收过程。其中，发布过程的步骤为
1):接ロ/协议适配模块106将远端设备集中管理机101的远程控制指令转化为TS流数据格式的远程控制指令信息；
2)TS流复用器103将多媒体信号源102输出的数字内容信息以及接ロ/协议适配模块106输出的远程控制指令信息进行多路复用，合成为一路宽带复合TS数据流；
3):调制器104将TS流数据格式的基带信号进行信道编码，转换成适合卫星信道传输的波形；
4)射频单元105将来自调制器104的信号进行射频信号处理后发送。
其接收过程的步骤为
1):卫星天线201接收包含了远程控制信息的卫星载波；
2)=RF接收模块202捜索载波并完成信道解调，得到多路复用的TS流数据格式的远程控制信息；
3):单片机203将多路复用中的远程控制信息的通道分离出来，提取远程控制指令，并将远程控制指令转化为远端受控设备204可接受的格式。4):远端受控设备204接收远程控制指令并执行。參考图2，图2是本实施例的卫星上行站100的上行信号传输过程的示意图。多媒体信号源102、TS流复用器103、调制器104、射频单元105是构成卫星上行站的标准化配置设备，由其完成音视频多媒体信息卫星投递所需的基带信号处理及信号发射上星，实现电视、广播、远程教育等多媒体数字内容卫星广播。其中，多媒体信息源102输出TS流数据格式的电视节目、广播节目、远程教育课件或其它数字内容信息，是与本发明新增远程控制指令信息并列的其它用户业务信息。来自不同信息源的各类型数字内容信息同时连接至复用器103，由其进行多路复用，合成一路宽带TS数据流。调制器104将TS流数据格式的基带信号进行信道编码，转换成适合卫星信道传输的波形；射频单元105接收来自调制器104的中频信号，进行上变频、功率放大、电波发射等相关射频信号处理并发送。其中多媒体信息源、TS流复用器、调制器、射频单元属于已有技术，上述设备构成了现有标准配置卫星上行站系统，实现电视、广播、远程教育等多媒体数字内容卫星广播。由远端设备集中管理机101发出远端设备的远程控制指令。远端设备的远程控制指令的输出一般采用RS232或RS485接ロ协议。接ロ/协议适配模块106用于完成远端设备集中管理机101输出物理接ロ及传输协议和TS流复用器103输入接ロ协议之间的匹配转换，将远端设备集中管理机101输出的 RS232或RS485格式的远程控制指令转换成TS复用器103的SPI或ASI输入物理接ロ可接收格式。接ロ /协议适配模块106可定制开发设备，具体接ロ及协议转换技术规格视其前后端设备而定，并不局限于上述接ロ内容。图3是本实施例的远端单收装置200的信号传输过程的示意图。卫星天线201接收包含了远程控制信息的卫星载波，并将卫星载波降频后以为L 波段IF中频信号的形式输出；卫星载波为由卫星上行站100发射至卫星，经卫星中继转发的下行电波信号。RF接收模块202接收卫星天线201传来的L波段IF中频信号，搜索锁定与卫星上行站100发送的载波，并完成信道解调，以将IF中频调制波还原至TS流基带信号，卫星载波中多路复用的TS流以内部总线方式输出至后级单片机203，此TS数据流包含着经多路复用合并的远程控制信息。RF接收模块202包括Tuner调谐和Demod信道解调两部分功能电路，信道调制解调支持DVB-S、DVBS2、ABS-S等技术标准。单片机203首先执行PID过滤算法，将包含综合信息的多路复用数据流中的远程控制指令信息的通道分离出来，然后根据预定义远端设备编组规约对收到信息的设备描述符进行解析，提取其中属于本終端或終端编组的远程控制指令信息，并转化成与远端受控设备204下位机匹配的硬件接ロ及数据格式予以输出。
远端受控设备204，接受接收来自单片机203的远端控制指令信息并执行相关设备动作或进行相关数字化信息的处理，如信号切換、信息显示、信息播放等。远端受控设备 204是接受远端设备集中管理机101的远程控制指令并执行所述远程控制指令的设备，可以是路灯、信号灯、电子标牌、警报器等信息終端，其对于远程指令的执行过程可以是信号切換、继电器开关动作、文本显示。其中设有系统集中控制管理机，所述系统集中控制管理机输出信息的格式为RS232、RS485、IP数据报。实施例2
某偏远山区某公路段存在若干岔道，需要设置电子标语牌以提醒该区域经常发生的山体滑坡及山石坠落导致道路中断等道路异常及车辆改道信息。但该路段地处大山深处，若采用传统铺设线缆连接若干电子标语牌，存在连接线路长、施工难度大、资金投入大、建设周期长等困难，因此沿路没有铺设通信线缆。采用本发明可以满足应用需求，并有效克服上诉困难因素。图4为本发明在设置道路电子交通标志牌的结构示意图。如图4所示，本实施例的数字信息传输系统中有一个标准的卫星上行站100，其包括远端设备集中管理机101、多媒体信息源102、TS流复用器103、调制器104、射频单元105、接ロ /协议适配模块106组成，以实施数字内容卫星传输业务。处于山区内部岔道ロ处的远端单收装置200由卫星天线201、RF接收模块202、单片机203、远端受控设备204构成。本实施例中的各组成部分的连接方式与实施例I相同，在此不再赘述。本实施例中，远端设备集中管理机101为电子标语牌集中管理机，远端受控设备 204为远端受控电子标语牌。需要发布交通信息时，操作人员可以将交通信息录入远端设备集中管理机101，本实施例中为电子标语牌集中管理机。电子标语牌集中管理机存在RS232/RS485远程控制通信接ロ，交通信息经由该接ロ被送至接ロ /协议适配模块106 ;在接ロ/协议适配模块106 中进行RS232/RS485数据格式向TS流数据格式的封装转换处理，并通过该模块的ASI接ロ 将交通信息送至TS流复用器103 ；TS流复用器103将来自接ロ /协议适配模块106和多媒体信号源102的多路TS流进行复用合并处理，并将复用后的宽带TS流送至调制器104 ;调制器104模块将TS流基带信息进行信道编码，信道编码可以基于DVB-S、DVB-S2等通用标准，调试器104信道编码处理后输出信号为L波段信号，传输至射频单元105模块；射频单元105接收来自调制器的L波段信号，进行卫星载波上变频、功率放大、对星发射等处理过程，将包含了各类型多路复用综合信息的卫星载波传输至地球同步通信卫星，射频单元105 上变频可以选择多种频段的卫星载波，比如常用的C波段、Ku波段等。地球同步通信卫星接收来自卫星上行站100的载波信号，进行功率放大、下行转发处理。卫星天线201接收来自卫星上行站100由通信卫星中继转发的C波段或Ku波段卫星载波，卫星天线201上安装的LNBF単元对该卫星载波进行信号放大及降频处理，输出L 波段中频信号至RF接收模块202 ；RF接收模块202进行L波段中频信号的信道解调处理， 该处理过程为上行站100中调制器104处理的逆过程，RF接收模块202输出为包含了各类型多路复用综合信息的TS流，该TS流对应于上行站100中TS流复用器103输出TS流内容；来自RF接收模块202的TS流通过电路内部总线输送至单片机203，单片机203进行远程控制指令的通道分离和信息提取，采用的技术方法可以是PID过滤、设备描述符解析等，单片机203将提取到的属于本終端或終端编组的远程控制指令信息根据输出要求进行格式转换，完成与远端受控设备204下位机硬件接ロ及数据格式匹配后予以输出。远端受控电子标语牌接收来自单片机203的远端控制指令并执行相关设备动作，比如电子标语牌交通信息内容显示、打开或关闭电子标语牌、电子标语牌显示格式及翻页频率设定等等。不同岔道ロ的远端电子标示牌具有不同的设备识别码，卫星上行站可以针对不同位置的电子标识牌下发不同指令信息，比如不同的事故点距离显示及改道建议等。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的。熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例作出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的技术特征的最大范围。
权利要求
1.一种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，其特征在干，包括卫星上行站(100)和远端单收装置(200);在卫星上行站(100)中将远端控制指令的格式转化为TS流数据格式，通过多路复用经由卫星通道发布至远端单收装置(200)，实现对端单收装置(200) 的控制。
2.如权利要求I所述的基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，其特征在于，所述卫星上行站(100)进ー步包括远端设备集中管理机(101)，其发出远程控制指令；接ロ /协议适配模块(106)，其与所述远端设备集中管理机(101)连接，其将所述远程控制指令的格式转化为TS流数据格式；TS流复用器(103)，其与所述接ロ /协议适配模块(106)连接，对TS流媒体格式的远程控制信息进行多路复用；多媒体信息源(102)，其与所述TS流复用器(103)连接，所述多媒体信息源(102)输出 TS流数据格式的数字内容信息；调制器(104)，其与所述TS流复用器(103)连接，其将TS流数据格式的基带信号进行信道编码，转换成适合卫星信道传输的波形；射频单元(105)，其与所述调制器(104)连接，其接收来自调制器(104)的信号，将信号进行射频信号处理后发送。
3.如权利要求I所述的基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，其特征在于，所述远端单收装置(200)进ー步包括卫星天线(201)，其接收卫星载波信号；RF接收模块(202)，其与所述卫星天线(201)连接，其搜索预置载波并完成信道解调， 将远程控制信息从载波中提取出来；单片机(203)，其与所述RF接收模块(202)连接，其提取从远程控制信息中提取远程控制指令并进行格式转化；远端受控设备(204)，其与所述单片机控制模块203连接，其接收单片机203传输的远程控制指令。
4.如权利要求3所述的基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，其特征在于，所述卫星天线(201)为小口径反射面天线或平板天线，其上安装有一体化下变频器，接收卫星载波信号。
5.如权利要求3所述的基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，其特征在干，所述远端受控设备(204)是指接受远端设备集中管理机(101)的远程控制指令并执行所述远程控制指令的设备；所述远端受控设备(204)为路灯、信号灯、电子标语牌、警报器等信息終端。
6.如权利要求I所述的基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统的传输方法，其特征在于，包括由卫星上行站(100)进行远程控制信息的发布过程、以及由远端单收装置 (200)进行远程控制信息的接收过程；其中，所述发布过程的步骤为I):接ロ/协议适配模块(106)将远端设备集中管理机(101)的远程控制指令转化为 TS流数据格式的远程控制指令信息；2):TS流复用器(103)将多媒体信号源(102)输出的数字内容信息以及接ロ/协议适配模块(106)输出的远程控制指令信息进行多路复用，合成为一路宽带复合TS数据流；3):调制器(104)将TS流数据格式的基带信号进行信道编码，转换成适合卫星信道传输的波形；4)射频单元(105)将来自调制器(104)的信号进行射频信号处理后发送；所述接收过程的步骤为1):卫星天线(201)接收包含了远程控制信息的卫星载波；2)=RF接收模块(202)捜索载波并完成信道解调，得到多路复用的TS流数据格式的远程控制信息；3):单片机(203)将多路复用中的远程控制信息的通道分离出来，提取远程控制指令， 并将远程控制指令转化为远端受控设备(204)可接受的格式；4):远端受控设备(204)接收远程控制指令并执行。
全文摘要
本发明公开一种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统，包括卫星上行站和远端单收装置；在卫星上行站中将远端控制指令的格式转化为TS流数据格式，通过多路复用经由卫星通道发布至远端单收装置，实现对端单收装置的控制。其结构简单、支持编组管理、制造/维护成本低，适合规模化推广。本发明还公开一种基于卫星信道多路复用的数字信息传输系统的传输方法。本发明适用于郊区、野外、山区、湖岛等地面通信覆盖薄弱地区的路灯、信号灯、电子标牌、警报器控制指令及相关数字化信息的广域发布。
文档编号H04B7/185GK102611490SQ20111002649
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者刘一清, 徐文超, 杨艳琴 申请人:华东师范大学