CN101009781A - 一种usb接口的数字电视的多功能接收盒和移动接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种USB接口的数字电视的多功能接收盒和移动接收方法，所述多功能接收盒包括：数字电视接收模块(1)、移动通信模块(3)、USB接口模块(2)和驱动程序P；所述USB接口模块(2)分别与数字电视接收模块(1)和移动通信模块(3)双向连接，所述USB接口模块(2)包括USB接口控制单元(21)，数字电视TS流接口控制单元(22)、移动通信接口控制单元(23)和用户身份识别卡接口单元(24)；所述驱动程序P被安装在带有USB接口的电脑(4)中，所述数字电视多功能接收盒通过USB接口与电脑(4)可插拔连接。本发明方法利用现有移动通信覆盖网络进行数据回传，普通的带有USB接口的电脑(4)插入本发明的数字电视多功能USB接收盒后将成为具有收视鉴权、计费和视频点播的数字电视移动接收终端。

Description

一种USB接口的数字电视的多功能接收盒和移动接收方法

技术领域

本发明涉及数字电视的的移动接收及接收终端的零部件，具体地说是结合了手机通讯功能与地面数字电视宽带接收功能的地面数字电视的多功能接收盒和移动接收方法，一台普通的带有USB接口的电脑插入本发明的多功能接收盒后，将变成具有收发功能的便携式地面数字电视接收终端。

背景技术

数字电视已经在世界范围内蓬勃发展。中国也已经制定了“十五”发展规划，要求至2005年实现省级以上广播电视台采、编、播的数字化，全国广播电视基本实现网络化；至2010年基本实现全国广播电视制作、播出、传输、发射以及接收的数字化；至2015年完成模拟向数字的过渡。据预测，2004年-2008年中国数字电视用户规模将以188.8％的复合增长率高速发展，数字电视终端(包括机顶盒与数字电视机在内)未来五年的市场总规模将达到3397亿元。

目前，数字电视的传输途径可分为三种：数字卫星电视、数字有线电视和数字无线(地面)广播电视。地面数字电视(也称无线数字电视)已有欧洲标准DVB-T，美国标准ATSC-T等，清华大学也提出了具有自主知识产权的适合在中国推广应用的地面数字电视传输方案DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia-TelevisionBroadcasting)。地面数字电视的接收同有线数字电视(关于卫星数字电视我们国家暂未允许个人接收)一样具有如下的形式：(1)家用数字电视接收机；(2)数字电视机顶盒+家用模拟数字电视接收机；(3)数字电视接收卡+多媒体电脑。与有线数字电视不同的是，地面数字电视更强调移动接收功能，因此会引发一个庞大的移动电视接收设备市场，目前已经出现车载移动数字电视，包括汽车、火车、地铁等将是车载移动数字电视的特有领地。移动数字电视接收装置将如同手机、PDA一样将成为新兴的多媒体消费产品。

随着电视数字化的发展，目前我们已经存在三大数字化的信息传输网络：广播电视网、计算机网和电信网。三种网络各有特点、各有优势，需要互补发展才能发挥更大的效能。

目前是数字电视发展的导入期，需要解决不少的问题，例如：制作吸引观众的电视内容、改变电视观众的免费观看习惯以及建立数字电视收费平台等等。中国电视观众没有付费看电视的习惯，开始搞数字电视不得不只能依靠广告收入赢利。

目前我们看到电信网中的移动电话网已经成为用户最多、覆盖面最广、影响最大的公众网。并建立起完善的收费平台。我国移动通信网络规模和用户数已居世界首位。一个覆盖全国、联通世界、技术先进、业务多样的数字化现代移动通信网基本形成，移动通信已成为我国电信业务的第一大支柱。移动通讯目前已提供话音通信服务之外的移动增值服务，包括短信、彩信服务，上网服务以及其他声讯增值业务。电信网服务的多样性，进一步使手机成为继收音机、电视机和计算机之后的新一代移动信息终端，是都市时尚和消费文化的象征。而移动增值服务的开发需求，为相关的行业提供了新的发展机会。

移动数字电视接收盒和手机都具有移动接收并处理信息的能力，二者的设计基础具有不少共性，同时也具有各自的优势。移动数字电视接收画面和声音的播放质量高，电视频谱资源充足；手机操作简单，为众多的用户熟悉，移动通信网络的运行也非常成熟。随着人们随时随地获取海量信息的需求越来越强烈，将二者集合设计，一定能继续充分发挥移动通信网络的潜力，并促进地面数字电视的发展。

现在已经有了手机看电视的概念，但是目前国内的有关手机看电视的方案是基于单独的移动通信系统GPRS或CDMA 1x数据通道，把电视节目以IP流媒体形式传送给某个点播用户，这样数据的压缩格式往往是高压缩率的MPEG4的方式。这样即使到了3G时代，数据速率比2G网络的有所演进，但传输视频广播节目时还存在固有缺陷，例如低质量的图像、昂贵的使用和建设费用等。清华大学提出和开发成功的地面数字多媒体电视广播传输方案DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia-Television Broadcasting)和时域同步正交频分复用多载波调制技术TDS-OFDM(TimeDomain Synchronous Orthogonal Frequency Division Multiplex)，具有较完整的自主知识产权。国家信息产业部和广播电视总局已向国际电讯联合会(ITU)正式通报了该方案。DMB-T是国内唯一具有产业化基础的传输方案，使得欧洲标准在技术上已无法被我国作为国家标准采用。深圳清华研究院作为清华大学DMB-T标准地面数字电视的产业化的推广基地，在依靠自主电视标准研发便携式数字电视终端的过程中将移动数字电视接收机与移动通信手机相结合，首次提出可利用无线城域网的具有移动回传功能的地面数字电视接收USB接收盒的开发思路。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对地面数字电视开播的需要，设计一种可利用现有移动通信覆盖网络，如GPRS或CDMA 1x数据通道进行数据回传，并利用带有USB接口的电脑进行播放的地面数字电视接收盒。

本发明的目的可以通过采用如下的技术方案来实现：设计一种可利用无线城域网的数字电视多功能USB接收盒，包括一端带有USB插头的盒体以及安装在盒体的电路板，所述电路板包括带有地面数字电视专用天线的数字电视接收模块，用于接收和处理地面数字电视的射频信号，并输出TS码流；

移动通信模块，该移动通信模块带有手机专用天线，用于实现用户的回传信道，实现数字电视的收视鉴权、计费和视频点播；

USB接口模块及其驱动程序P，所述USB接口模块分别与数字电视接收模块和移动通信模块双向连接，所述USB接口模块的信号输出端连接带有USB接口的电脑，所述驱动程序P被安装在该电脑中。

所述USB接口模块包括USB接口控制单元以及分别与USB接口控制单元双向连接的数字电视TS流接口控制单元、移动通信接口控制单元和用户身份识别卡接口单元，所述USB接口控制单元通过USB插头与带有USB接口的电脑的USB口可插拔连接。所述用户身份识别卡接口控制单元单元、数字电视TS码流接口控制单元单元和移动通信模块接口控制单元单元彼此独立，所有数据都通过所述带有USB接口的电脑USB接口控制单元进入带有USB接口的电脑进行处理。由此，一台普通的具有USB接口和Windows 2000以上版本操作系统的电脑立即成为具有收发功能的地面数字电视接收终端。

所述数字电视接收模块包括射频调谐器、信道解码器和基于FPGA的PID滤波器；射频调谐器接收地面数字电视专用天线感应来的电视射频信号，对该电视射频信号进行放大、调谐处理输出中频(IF)信号传给信道解码器进行解调处理，解调后的中频信号被送入所述基于FPGA的PID滤波器进行滤波，所述基于FPGA的PID滤波器通过12C总线向所述USB接口模块的数字电视TS流接口控制单元输出TS码流。

所述移动通信模块包括发信射频单元、收信射频单元和基带信号处理电路；所述发信射频单元将所述基带信号处理电路输出的数据流信号调制为射频信号，由天线发射出去；所述收信射频单元将天线接收的信号低噪声放大、解调、信号数字化，恢复出数字基带信号送至基带信号处理电路，所述基带信号处理电路与USB接口模块的移动通信接口控制单元双向连接。

所述驱动程序P具有分层的结构体系，包括：最底层的操作系统核心层，在底层之上的硬件驱动层，所述硬件驱动层包括数字电视硬件驱动层、系统硬件驱动层和移动通信硬件接口软件层；在硬件驱动层之上的应用层，该应用层包括TS传输流数据管理，数据服务与应用协议软件、移动通信网络层和移动通信数据链路层以及最上层的人机界面层，即用户控制、图文显示/屏幕显示、节目控制和授权信息管理。上述驱动程序P被刻录在一张光碟上，对首次使用本发明的数字电视多功能USB接收盒的电脑安装所述驱动程序P。

本发明解决技术问题所采用的技术方案还包括：一种USB接口的数字电视移动接收方法，其特征在于：该方法的硬件环境是在电脑的USB接口插入如权利要求1所述的数字电视多功能接收盒，其软件环境是在所述电脑安装该多功能接收盒的驱动软件P，该方法包括如下步骤：

a.所述多功能接收盒内的射频调谐器接收地面数字电视专用天线感应来的数字电视射频信号，对该数字电视的射频信号进行放大、调谐处理后输出中频(IF)信号给信道解码器；

b.信道解码器对所述中频(IF)信号进行解调处理，解调后的中频信号经过基于FPGA的PID滤波器的滤波处理后成为包含视频节目、音频节目和数据节目的TS码流；

c.所述电脑通过所述USB接口模块接收所述基于FPGA的PID滤波器输出的TS码流并把该TS码流存放在节目存储区域；

d.所述电脑调用多功能接收盒的驱动软件P读取TS码流数据并利用电脑的显示屏播放数字电视节目。

所述数字电视移动接收方法利用现有移动通信覆盖网络进行数据回传，实现数字电视的收视鉴权、计费和视频点播。包括两个过程：

过程一：发信射频单元将所述基带信号处理电路输出的数据流信号调制为射频信号，由天线发射出去；

过程二：收信射频单元将天线接收的信号低噪声放大、解调、信号数字化，恢复出数字基带信号送至基带信号处理电路处理，最后经过USB接口模块发送至作为收视终端的电脑。

与现有技术相比较，本发明可利用无线城域网的数字电视多功能USB接收盒具有如下优点：

1、结合数字电视广播和移动通信网络，即通过地面数字电视广播网络接收于数字电视节目，利用移动通信网络实现用户的回传信道，实现数字电视的收视鉴权、计费和视频点播；

2、由数字电视多功能接收盒与电脑结合的数字电视接收终端具有随身移动性，因此在移动视频会议，移动网页浏览、移动文件下载方面具有优势；

3、具有广播式的免费频道电视接收，在广播使用时没有高峰使用效应；

4、由于电脑的强大功能，对数字电视节目能随时下载和存储回放；

5、可应用于网络电视游戏。

附图说明

附图的图面说明如下：

图1是本发明可利用无线城域网的数字电视多功能USB接收盒的构成示意图；

图2是图1中数字电视接收模块1的原理方框图；

图3是图1中移动通信模块3的原理方框图；

图4是图1中USB接口模块2的原理方框图；

图5是驱动程序P的层状结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明装置作进一步的详细说明。

本发明可利用无线城域网的数字电视多功能USB接收盒包括一端带有USB插头的盒体以及安装在盒体的电路板，所述电路板的原理方框图如图1所示，包括：带有地面数字电视专用天线5的数字电视接收模块1、USB接口模块2和带有手机专用天线的移动通信模块3。所述USB接口模块2分别与数字电视接收模块1和移动通信模块3双向连接，所述USB接口模块2通过USB插头与带有USB接口的电脑4双向连接，本发明装置还必须配有驱动程序P，该驱动程序P被安装在所述电脑4中。

所述数字电视接收模块1包括射频调谐器11、信道解码器12和基于FPGA的PID过滤器13；所述射频调谐器11接收地面数字电视专用天线5感应来的电视射频信号，对该电视射频信号进行放大、调谐处理输出中频(IF)信号传给信道解码器12进行解调处理，所述基于FPGA的PID滤波器13通过12C总线向所述USB接口模块2的数字电视TS流接口控制单元22输出TS码流，如图2所示。射频调谐器11是硅片式的，可采用英飞凌公司的TUA6034调谐器IC。而信道解码器12需要根据不同的地面数字标准分别进行不同的解调处理：如对ATSC-T进行残留边带调制(VSB)的解调；对DVB-T进行编码正交频分调制(COFDM)的解调处理，对DMB-T进行时域同步正交频分复用多载波调制(TDS-OFDM)的解调。DBM-T的信道解码电路目前以清华大学的信道解码芯片LGS-8222-A1为主构成。基于FPGA的PID过滤器13可同时过滤32路PID，也能区分MPEG2和IP包的TS码流，由它向USB接口模块输出所需过滤后的TS码流。FPGA实现的方案很多，如ALTERA公司的EPIC3T100芯片等。

如图3所示，所述移动通信模块3包括发信射频单元31、收信射频单元32和基带信号处理电路33，所述发信射频单元31将所述基带信号处理电路33输出的数据流信号调制为射频信号(如800MHz、900MHz或1800MHz)，由天线6发射出去；所述收信射频单元32将天线6接收的信号低噪声放大、解调、信号数字化，恢复出数字基带信号送至基带信号处理电路33，所述基带信号处理电路33与USB接口模块2双向连接。基带信号处理电路33主要由一颗系统的硅片化(System on chip)的基带芯片构成，根据所采用的技术标准不同，如GSM2代、2.5代和3代技术以及CDMA2代、2.5代和3代，该基带芯片系统会有不同的选择。多家公司可以大量供应成套的芯片组，如TI、ADI/TTP、Lucent、VLSI等。基带信号电路33包括信道编/译码，加密/解密、信道分离及基准时钟电路、码速适配器等处理功能。

所述USB接口模块2包括USB接口控制单元单元21、用户身份识别卡接口控制单元24、数字电视TS码流接口控制单元22和移动通信模块接口控制单元23。所述USB接口控制单元21分别与所述用户身份识别卡接口控制单元24、数字电视TS码流接口控制单元22和移动通信模块接口控制单元23双向连接，所述用户身份识别卡接口控制单元24、数字电视TS码流接口控制单元22和移动通信模块接口控制单元23彼此独立，所有数据都通过USB接口控制单元21进入电脑4进行处理，如图4所示。整个USB接口模块2的四个部分可以用一块ALTERA公司的FPGE实现，也可以分别用各自相应的芯片实现，如USB接口控制单元21和数字电视TS码流接口控制单元22用ADMtek公司的ADM8515芯片实现，而移动通信模块接口控制单元32和户身份识别接口控制24则可以通过GPIO口编程实现。用户身份识别卡接口单元24针对不同的标准，分别是SIM接口(适合GSM)和UIM接口(适合CDMA)。

与本发明装置配合使用的电脑4可以是台式电脑，也可以是手提电脑，使用手提电脑将使数字电视接收终端成为便携式接收终端。电脑4必须配有USB接口以及具有Windows 2000以上版本的操作系统。所述驱动程序P被刻录在一张光碟上，对首次使用本发明的数字电视多功能USB接收盒的电脑4安装一次驱动程序P。

图5是驱动程序P的层状结构示意图。所述驱动程序P具有分层的结构体系，包括：最底层的操作系统核心层，嵌入式操作系统提供的各种进程/设备/内存管理功能等等都在这个层次上实现；该操作操作系统是Windows 2000以上版本的操作系统。在底层之上的硬件驱动层，它完成对外部硬件的接口驱动。如数字电视硬件驱动层、系统硬件驱动层和移动通信硬件接口软件层；

在硬件驱动层之上的应用层如TS传输流数据管理，节目控制、授权信息管理、数据服务与应用协议软件、移动通信网络层和移动通信数据链路层，该层可以调用硬件驱动层、实现数据管理和应用协议；

最上层的是人机界面层，如用户控制、频率调谐、节目下载等。

应用本发明的USB接口的数字电视的多功能接收盒及其驱动程序P的数字电视移动接收方法如下：

a.所述多功能接收盒内的射频调谐器11接收地面数字电视专用天线5感应来的数字电视射频信号，对该数字电视的射频信号进行放大、调谐处理后输出中频(IF)信号给信道解码器12；

b.信道解码器12对所述中频(IF)信号进行解调处理，解调后的中频信号经过基于FPGA的PID滤波器13的滤波处理后成为包含视频节目、音频节目和数据节目的TS码流；

c.所述电脑4通过所述USB接口模块2接收所述基于FPGA的PID滤波器13输出的TS码流并把该TS码流存放在节目存储区域；

d.所述电脑4调用多功能接收盒的驱动软件P读取TS码流数据并利用电脑4的显示屏播放数字电视节目。

所述数字电视移动接收方法利用现有移动通信覆盖网络进行数据回传，实现数字电视的收视鉴权、计费和视频点播。

所述利用现有移动通信覆盖网络进行数据回传包括两个过程：

过程一：发信射频单元31将所述基带信号处理电路33输出的数据流信号调制为射频信号，由天线6发射出去；

过程二：收信射频单元32将天线6接收的信号低噪声放大、解调、信号数字化，恢复出数字基带信号送至基带信号处理电路33处理，最后经过USB接口模块2发送至作为收视终端的电脑4。

Claims (9)

1、一种USB接口的数字电视多功能接收盒，包括：

一端带有USB插头的盒体以及安装在盒体的电路板，所述电路板包括带有地面数字电视专用天线(5)的数字电视接收模块(1)，用于接收和处理地面数字电视的射频信号，并输出TS码流；

移动通信模块(3)，该移动通信模块(3)带有手机专用天线(6)，用于实现用户的回传信道，实现数字电视的收视鉴权、计费和视频点播；其特征在于：

所述电路板还包括USB接口模块(2)和驱动程序P，该USB接口模块(2)分别与数字电视接收模块(1)和移动通信模块(3)双向连接，所述USB接口模块(2)通过USB插头与带有USB接口的电脑(4)双向连接，所述驱动程序P被安装在所述电脑(4)中。

2、根据权利要求1所述的USB接口的数字电视多功能接收盒，其特征在于：所述USB接口模块(2)包括USB接口控制单元(21)，分别与USB接口控制单元(21)双向连接的数字电视TS流接口控制单元(22)、移动通信接口控制单元(23)和用户身份识别卡接口单元(24)，所述USB接口控制单元(21)通过USB插头与电脑(4)的USB口可插拔连接。

3、根据权利要求2所述的USB接口的数字电视多功能接收盒，其特征在于：所述数字电视接收模块(1)包括射频调谐器(11)、信道解码器(12)和基于FPGA的PID滤波器(13)；所述射频调谐器(11)接收地面数字电视专用天线(5)感应来的电视射频信号，对该电视射频信号进行放大、调谐处理输出中频(IF)信号传给信道解码器(12)进行解调处理，解调后的中频信号被送入所述基于FPGA的PID滤波器(13)进行滤波，所述基于FPGA的PID滤波器(13)通过12C总线向所述USB接口模块(2)的数字电视TS流接口控制单元(22)输出TS码流。

4、根据权利要求2所述的USB接口的数字电视多功能接收盒，其特征在于：所述移动通信模块(3)包括发信射频单元(31)、收信射频单元(32)和基带信号处理电路(33)；所述发信射频单元(31)将所述基带信号处理电路(33)输出的数据流信号调制为射频信号，由天线(6)发射出去；所述收信射频单元(32)将天线(6)接收的信号低噪声放大、解调、信号数字化，恢复出数字基带信号送至基带信号处理电路(33)，所述基带信号处理电路(33)与USB接口模块(2)的移动通信接口控制单元(23)双向连接。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的USB接口的数字电视多功能接收盒，其特征在于：所述驱动程序P具有分层的结构体系，包括：最底层的操作系统核心层，在底层之上的硬件驱动层，所述硬件驱动层包括数字电视硬件驱动层、系统硬件驱动层和移动通信硬件接口软件层；在硬件驱动层之上的应用层，该应用层包括TS传输流数据管理，数据服务与应用协议软件、移动通信网络层和移动通信数据链路层以及最上层的人机界面层，即用户控制、图文显示/屏幕显示、节目控制和授权信息管理。

6、根据权利要求1、2、3或4所述的USB接口的数字电视多功能接收盒，其特征在于：与所述可利用无线城域网的数字电视多功能USB接收盒连接的电脑(4)必须具备Windows 2000以上版本的操作系统。

7、一种USB接口的数字电视移动接收方法，其特征在于：该方法的硬件环境是在电脑(4)的USB接口插入如权利要求1所述的数字电视多功能接收盒，其软件环境是在所述电脑(4)安装该多功能接收盒的驱动软件P，该方法包括如下步骤：

a.所述多功能接收盒内的射频调谐器(11)接收地面数字电视专用天线(5)感应来的数字电视射频信号，对该数字电视的射频信号进行放大、调谐处理后输出中频(IF)信号给信道解码器(12)；

b.信道解码器(12)对所述中频(IF)信号进行解调处理，解调后的中频信号经过基于FPGA的PID滤波器(13)的滤波处理后成为包含视频节目、音频节目和数据节目的TS码流；

c.所述电脑(4)通过所述USB接口模块(2)接收所述基于FPGA的PID滤波器(13)输出的TS码流并把该TS码流存放在节目存储区域；

d.所述电脑(4)调用多功能接收盒的驱动软件P读取TS码流数据并利用电脑(4)的显示屏播放数字电视节目。

8、根据权利要求7所述的USB接口的数字电视移动接收方法，其特征在于：所述数字电视移动接收方法利用现有移动通信覆盖网络进行数据回传，实现数字电视的收视鉴权、计费和视频点播。

9、根据权利要求8所述的USB接口的数字电视移动接收方法，其特征在于：所述利用现有移动通信覆盖网络进行数据回传包括两个过程：

过程一：发信射频单元(31)将所述基带信号处理电路(33)输出的数据流信号调制为射频信号，由天线(6)发射出去；

过程二：收信射频单元(32)将天线(6)接收的信号低噪声放大、解调、信号数字化，恢复出数字基带信号送至基带信号处理电路(33)处理，最后经过USB接口模块(2)发送至作为收视终端的电脑(4)。

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