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一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统

阅读：297发布：2024-02-24

专利汇可以提供一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，包括用于接收室外无线广播基站发射的地面数字电视信号 (DTMB)或者由有线电缆接入的有线电视信号(DVB-C)的地面数字信息标准接收机；地面数字信息标准接收机集成有DTMB/DVB-C解调单元以及PLC适配单元，通过接收机接收入户DVB-C信号，对入户DVB-C信号进行解调、解码，还原出数字电视视频码流，再将数字电视视频码流调制为TDS-OFDM信号，地面数字信息标准接收机包括调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert 滤波器，本设计有效降低DTV-VLC融合广播系统实际工程实现的软件和硬件复杂度，提升传输效率，降低处理时延，简化多媒体网关设备生产工序，降低生产成本。，下面是一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：包括用于接收室外无线广播基站发射的地面数字电视信号(DTMB)或者由有线电缆接入的有线电视信号(DVB-C)的地面数字信息标准接收机；所述地面数字信息标准接收机集成有DTMB/DVB-C解调单元以及PLC适配单元；
所述地面数字信息标准接收机接收所述入户DTMB信号，通过接收、放大，并直接耦合转发到PLC-VLC网络进行室内覆盖；
所述地面数字信息标准接收机接收所述入户DVB-C信号，对入户DVB-C信号进行解调、解码，还原出数字电视视频码流，再将数字电视视频码流调制为TDS-OFDM信号；
所述地面数字信息标准接收机包括调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert滤波器；所述外界有线电视射频信号(RF输入信号)经过调谐器(Tuner)下变频至小中频，由本振驱动模数转换器(ADC)进行采样，自动增益控制(AGC)单元以此采样值为依据对Tuner中的放大器进行自动增益控制，经ADC转换后的数字信号经过Hibert滤波器进行带通滤波和正交变换后，被分解成同相分量(I路)和正交分量(Q路)两路；
通过互相关运算进行帧同步，获得PN序列的位置，然后通过对PN序列的分析，进一步进行载波同步、定时同步和信道估计；所述定时同步信号反馈给插值滤波单元，对信号进行定时校正，并进一步进行匹配滤波获得使每个码元获得最佳接收性能；载波同步的信号反馈给数字下变频，用于校正频偏；经过处理后载波校正和定时校正的信号经过循环卷积重构模块去除PN，并进行信道均衡；信道均衡器的输出可以直接进行符号解映射和FEC解码，并最终还原出数字电视节目的TS码流。
2.如权利要求1所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述调谐器将接收的RF信号放大，完成频道选择，并将选择的信号从RF频段变换到一个固定的中频频段；所述控制调谐器AGC的电压由中频部分提供的；频道选择通过改变PLL的分频系数来实现。
3.如权利要求2所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述地面数字信息标准接收机的信道估计部分为每一个OFDM块提供信道响应的估计，以便校正每一个接收到的数据采样；完成频率估计后，信号还残留了一个固定相位误差，信道估计中也包含了该误差，DTMB信道估计基与PN序列完成。
4.如权利要求1或3所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述信道均衡部分在频域通过FFT运算实现信道均衡，并为软判决信道解码器(外接收机)提供子载波信赖度信息。
5.如权利要求4所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述FEC解码主要包括时域去交织、QAM解映射、LDPC和BCH解码、数据解扰。
6.如权利要求1所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述地面数字信息标准接收机对接收到的每路电视节目信号直接做下变频搬移到2-
30MHz，将信号直接放大，然后耦合到PLC-VLC网络中进行室内分发。
7.如权利要求1所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述地面数字信息标准接收机将接收到的DVB-C高清数字电视广播信号先解调，再结合PLC-VLC网络独特的信道环境和传输特征，将解调后的数据再次调制为符合DTMB标准的TDS-OFDM信号，然后耦合到PLC-VLC网络中进行分发。
8.如权利要求6所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述地面数字信息标准接收机将接收到的每路DTMB高清数字电视广播信号直接做下变频搬移到2-30MHz对应于电力线和可见光通信适宜传输的中频频段后，然后通过线性放大器放大的方式耦合到电力线上，进而分发到不同房间的 LED灯进行广播覆盖。
9.如权利要求7所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述地面数字信息标准接收机对接收到的DVB-C信号进行解调解码所得码流，作为输入调谐器的多路高清数字电视广播信号码流，经过随机化处理、信道编码和星座映射之后在频域进行多路复用，形成长度为3780的IDFT数据块；该所述3780个符号将被系统用DFT变换为长度为3780的时域离散样值帧体(7.56M/s 采样频率)，然后在OFDM的保护间隔插入长度为512的PN序列作为帧头，将帧头和帧体组合成信号帧；OFDM帧经过针对PLC-VLC信道特性的处理模块，最后经过正交变频器完成整个“解调-调制-分发”模式中的调制过程，调制好的信号将被送给耦合器进一步分发到PLC-VLC网络中，从而实现室内高清数字电视信号的全面覆盖。
10.如权利要求1所述的一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，其特征在于：所述用户接收终端为手机、平板电脑、高清数字电视和台式计算机。

说明书全文

一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统

[技术领域]

[0001] 本发明涉及家庭多媒体网关技术领域，尤其涉及一种稳定性好，结构简单，传输效率高，可以有效减少成本的基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统。[背景技术]

[0002] 目前市场上的产品多数是多个模组、多个系统的整合产品，客户体验度比较差，并且系统硬件复杂程度高，产品稳定性差，且数字电视网络与可见光通信融合传输关键技术研发目前国内外还没有同类产品问世。

[0003] 基于上述问题，怎么充分利用电力线和可见光通信的有效传输带宽，提升频谱利用效率，有效克服室外复杂多变的数字电视传输信道中可能出现的低信噪比、强频选衰落等瓶颈，实现在电力线和VLC传输中的高速率和高谱效的目标，保证高清视频业务的传输，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验。[发明内容]

[0004] 为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种稳定性好，结构简单，传输效率高，可以有效减少成本的基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统。

[0005] 本发明解决技术问题的方案是提供一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统，包括用于接收室外无线广播基站发射的地面数字电视信号(DTMB)或者由有线电缆接入的有线电视信号(DVB-C)的地面数字信息标准接收机；所述地面数字信息标准接收机集成有DTMB/DVB-C解调单元以及PLC适配单元；

[0006] 所述地面数字信息标准接收机接收所述入户DTMB信号，通过接收、放大，并直接耦合转发到PLC-VLC网络进行室内覆盖；

[0007] 所述地面数字信息标准接收机接收所述入户DVB-C信号，对入户DVB-C信号进行解调、解码，还原出数字电视视频码流，再将数字电视视频码流调制为TDS-OFDM信号；

[0008] 所述地面数字信息标准接收机包括调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert滤波器；所述外界有线电视射频信号(RF输入信号)经过调谐器(Tuner)下变频至小中频，由本振驱动模数转换器(ADC)进行采样，自动增益控制(AGC)单元以此采样值为依据对Tuner中的放大器进行自动增益控制，经ADC转换后的数字信号经过Hibert滤波器进行带通滤波和正交变换后，被分解成同相分量(I路)和正交分量(Q路)两路；

[0009] 通过互相关运算进行帧同步，获得PN序列的位置，然后通过对PN序列的分析，进一步进行载波同步、定时同步和信道估计；所述定时同步信号反馈给插值滤波单元，对信号进行定时校正，并进一步进行匹配滤波获得使每个码元获得最佳接收性能；载波同步的信号反馈给数字下变频，用于校正频偏；经过处理后载波校正和定时校正的信号经过循环卷积重构模块去除PN，并进行信道均衡；信道均衡器的输出可以直接进行符号解映射和FEC解码，并最终还原出数字电视节目的TS码流。

[0010] 优选地，所述调谐器将接收的RF信号放大，完成频道选择，并将选择的信号从RF频段变换到一个固定的中频频段；所述控制调谐器AGC的电压由中频部分提供的；频道选择通过改变PLL的分频系数来实现。

[0011] 优选地，所述地面数字信息标准接收机的信道估计部分为每一个OFDM块提供信道响应的估计，以便校正每一个接收到的数据采样；完成频率估计后，信号还残留了一个固定相位误差，信道估计中也包含了该误差，DTMB信道估计基与PN序列完成。

[0012] 优选地，所述信道均衡部分在频域通过FFT运算实现信道均衡，并为软判决信道解码器(外接收机)提供子载波信赖度信息。

[0013] 优选地，所述FEC解码主要包括时域去交织、QAM解映射、LDPC和BCH解码、数据解扰。

[0014] 优选地，所述地面数字信息标准接收机对接收到的每路电视节目信号直接做下变频搬移到2-30MHz，将信号直接放大，然后耦合到PLC-VLC网络中进行室内分发。

[0015] 优选地，所述地面数字信息标准接收机将接收到的DVB-C高清数字电视广播信号先解调，再结合PLC-VLC网络独特的信道环境和传输特征，将解调后的数据再次调制为符合DTMB标准的TDS-OFDM信号，然后耦合到PLC-VLC网络中进行分发。

[0016] 优选地，所述地面数字信息标准接收机将接收到的每路DTMB高清数字电视广播信号直接做下变频搬移到2-30MHz对应于电力线和可见光通信适宜传输的中频频段后，然后通过线性放大器放大的方式耦合到电力线上，进而分发到不同房间的 LED灯进行广播覆盖。

[0017] 优选地，所述地面数字信息标准接收机对接收到的DVB-C信号进行解调解码所得码流，作为输入调谐器的多路高清数字电视广播信号码流，经过随机化处理、信道编码和星座映射之后在频域进行多路复用，形成长度为3780的IDFT数据块；该所述3780个符号将被系统用DFT变换为长度为3780的时域离散样值帧体(7.56M/s 采样频率)，然后在OFDM的保护间隔插入长度为512的PN序列作为帧头，将帧头和帧体组合成信号帧；OFDM帧经过针对PLC-VLC信道特性的处理模块，最后经过正交变频器完成整个“解调-调制-分发”模式中的调制过程，调制好的信号将被送给耦合器进一步分发到PLC-VLC网络中，从而实现室内高清数字电视信号的全面覆盖。

[0018] 优选地，所述用户接收终端为手机、平板电脑、高清数字电视和台式计算机。

[0019] 与现有技术相比，本发明一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统通过在所述地面数字信息标准接收机中设置调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert滤波器，外界有线电视射频信号(RF输入信号)经过调谐器(Tuner)下变频至小中频，由本振驱动模数转换器(ADC)进行采样，自动增益控制(AGC)单元以此采样值为依据对Tuner中的放大器进行自动增益控制，并最终还原出数字电视节目的TS码流，本发明的设计有效降低DTV-VLC融合广播系统实际工程实现的软件和硬件复杂度，提升传输效率，降低处理时延，简化多媒体网关设备生产工序，降低生产成本。[附图说明]

[0020] 图1是本发明一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统中地面数字信息标准接收机的工作原理结构示意图。

[0021] 图2是本发明一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统中信号帧的结构示意图。

[0022] 图3是本发明一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统中解调-调制-分发模式的调制模块结构示意图。[具体实施方式]

[0023] 为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。

[0024] 请参阅图1至图3，本发明一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统1包括用于接收室外无线广播基站发射的地面数字电视信号(DTMB)或者由有线电缆接入的有线电视信号(DVB-C)的地面数字信息标准接收机；所述地面数字信息标准接收机集成有DTMB/DVB-C解调单元以及PLC适配单元；

[0025] 所述地面数字信息标准接收机接收所述入户DTMB信号，通过接收、放大，并直接耦合转发到PLC-VLC网络进行室内覆盖；

[0026] 所述地面数字信息标准接收机接收所述入户DVB-C信号，对入户DVB-C信号进行解调、解码，还原出数字电视视频码流，再将数字电视视频码流调制为TDS-OFDM信号；

[0027] 所述地面数字信息标准接收机包括调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert滤波器；所述外界有线电视射频信号(RF输入信号)经过调谐器(Tuner)下变频至小中频，由本振驱动模数转换器(ADC)进行采样，自动增益控制(AGC)单元以此采样值为依据对Tuner中的放大器进行自动增益控制，经ADC转换后的数字信号经过Hibert滤波器进行带通滤波和正交变换后，被分解成同相分量(I路)和正交分量(Q路)两路；

[0028] 通过互相关运算进行帧同步，获得PN序列的位置，然后通过对PN序列的分析，进一步进行载波同步、定时同步和信道估计；所述定时同步信号反馈给插值滤波单元，对信号进行定时校正，并进一步进行匹配滤波获得使每个码元获得最佳接收性能；载波同步的信号反馈给数字下变频，用于校正频偏；经过处理后载波校正和定时校正的信号经过循环卷积重构模块去除PN，并进行信道均衡；信道均衡器的输出可以直接进行符号解映射和FEC解码，并最终还原出数字电视节目的TS码流。

[0029] 通过在所述地面数字信息标准接收机中设置调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert滤波器，外界有线电视射频信号(RF输入信号)经过调谐器(Tuner)下变频至小中频，由本振驱动模数转换器(ADC)进行采样，自动增益控制(AGC)单元以此采样值为依据对Tuner中的放大器进行自动增益控制，并最终还原出数字电视节目的TS码流，本发明的设计有效降低DTV-VLC融合广播系统实际工程实现的软件和硬件复杂度，提升传输效率，降低处理时延，简化多媒体网关设备生产工序，降低生产成本。

[0030] 家庭多媒体网关设备在接收室外地面数字电视广播信号或有线数字电视广播信号之后，进一步将多路电视节目分发到PLC-VLC网络中，从而实现室内高清数字电视信号的全面覆盖。本项目拟采用两种室内高清数字电视广播信号分发模式，即“接收-解调-调制-分发”模式和“接收-直放-分发”模式

[0031] 优选地，所述调谐器将接收的RF信号放大，完成频道选择，并将选择的信号从RF频段变换到一个固定的中频频段；所述控制调谐器AGC的电压由中频部分提供的；频道选择通过改变PLL的分频系数来实现。

[0032] 优选地，所述地面数字信息标准接收机的信道估计部分为每一个OFDM块提供信道响应的估计，以便校正每一个接收到的数据采样；完成频率估计后，信号还残留了一个固定相位误差，信道估计中也包含了该误差，DTMB信道估计基与PN序列完成。

[0033] 优选地，所述信道均衡部分在频域通过FFT运算实现信道均衡，并为软判决信道解码器(外接收机)提供子载波信赖度信息。

[0034] 优选地，所述FEC解码主要包括时域去交织、QAM解映射、LDPC和BCH解码、数据解扰。

[0035] 优选地，所述地面数字信息标准接收机对接收到的每路电视节目信号直接做下变频搬移到2-30MHz，将信号直接放大，然后耦合到PLC-VLC网络中进行室内分发。

[0036] 优选地，所述地面数字信息标准接收机将接收到的DVB-C高清数字电视广播信号先解调，再结合PLC-VLC网络独特的信道环境和传输特征，将解调后的数据再次调制为符合DTMB标准的TDS-OFDM信号，然后耦合到PLC-VLC网络中进行分发。

[0037] 优选地，所述地面数字信息标准接收机将接收到的每路DTMB高清数字电视广播信号直接做下变频搬移到2-30MHz对应于电力线和可见光通信适宜传输的中频频段后，然后通过线性放大器放大的方式耦合到电力线上，进而分发到不同房间的LED灯进行广播覆盖。这种方式可以有效降低DTV-VLC融合广播系统实际工程实现的软件和硬件复杂度，提升传输效率，降低处理时延，简化多媒体网关设备生产工序，降低生产成本。由于不需要解调或再次调制所接收到的数字电视信号，因此该工作模式具有显著的低复杂度、低成本、易实现等优势，为推广DTV-VLC家庭室内深度覆盖提供了一种高性价比的解决方案。

[0038] 优选地，所述地面数字信息标准接收机对接收到的DVB-C信号进行解调解码所得码流，作为输入调谐器的多路高清数字电视广播信号码流，经过随机化处理、信道编码和星座映射之后在频域进行多路复用，形成长度为3780的IDFT数据块；该所述3780个符号将被系统用DFT变换为长度为3780的时域离散样值帧体(7.56M/s采样频率)，然后在OFDM的保护间隔插入长度为512的PN序列作为帧头，将帧头和帧体组合成信号帧；OFDM帧经过针对PLC-VLC信道特性的处理模块，最后经过正交变频器完成整个“解调-调制-分发”模式中的调制过程，调制好的信号将被送给耦合器进一步分发到PLC-VLC网络中，从而实现室内高清数字电视信号的全面覆盖。

[0039] 优选地，所述用户接收终端为手机、平板电脑、高清数字电视和台式计算机。

[0040] 目前市场上的产品多数是多个模组、多个系统的整合产品，客户体验度比较差，并且系统硬件复杂程度高，产品稳定性差。本发明结合VLC收发模块和PLC适配模块，以Mstar方案芯片为控制核心，将DTMB/DVB-C功能、可见光通信功能设计在同一个系统中，较好的提高了产品运行的稳定性，体验度佳。

[0041] 本发明基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统并不是简单的将VLC收发模块、PLC适配模块、DTMB/DVB-C模块等模块堆叠起来，而是以单一产品的角度，以Mstar DTV为核心的软硬件系统，将可见光通信、电力线通信传输数字电视DTMB/DVB-C等功能设计在同一个系统中。并且基于产品设计和终端客户需求分析的数据，重新设计人机交互界面，从该产品使用者角色出发，设计全新人机交互界面和操作流程，让多系统协作成为单一产品形态进行系统整合，统一风格设计，并设计好各连接和扩展接口，便于后续与移动设备互联，开创一种新的多功能家庭电子产品形态。

[0042] 采用Mstar DTV系统，完成DTMB/DVB-C的设计和软件开发，实现地面电视广播DTMB和有线电视DVB-C的接收，多媒体存储与播放以及PVR录制、回放、时移等多种功能，缩短整个产品开发周期，并能够快速通过各项相关技术认证。

[0043] 与现有技术相比，本发明一种基于DTV-VLC关键技术的家庭多媒体网关系统1通过在所述地面数字信息标准接收机中设置调谐器、本振驱动模数转换器、用于统计接收信号能量的自动增益控制单元、插值滤波单元、信道均衡器和Hibert滤波器，外界有线电视射频信号(RF输入信号)经过调谐器(Tuner)下变频至小中频，由本振驱动模数转换器(ADC)进行采样，自动增益控制(AGC)单元以此采样值为依据对Tuner中的放大器进行自动增益控制，并最终还原出数字电视节目的TS码流，本发明的设计有效降低DTV-VLC融合广播系统实际工程实现的软件和硬件复杂度，提升传输效率，降低处理时延，简化多媒体网关设备生产工序，降低生产成本。

[0044] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

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