CN201491187U

CN201491187U - 数字化音视频微波传输装置

Info

Publication number: CN201491187U
Application number: CN2009202090539U
Authority: CN
Inventors: 吕宁; 李保生
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2019-09-02

Abstract

一种数字化音视频微波传输装置，包括依次级联连接的媒体信号转换模块，音视频采集模块，音视频编解码模块，控制处理模块，以及通过一以太网接口模块与所述控制处理模块相连的显示终端和具有对信号稳频锁相功能的微波接收发射模块，以及一与所述控制处理模块连接的扩频解扩模块；所述控制处理模块包含一个随机位移和场极性反转方式的加密解密器。该装置的工作频率不受温度变化、天气变化及其他干扰的影响，声像信号传输质量好，安全性高且具有深度的加密效果。

Description

数字化音视频微波传输装置

技术领域

本实用新型涉及一种微波传输装置，尤其涉及一种数字化音视频微波传输装置。

背景技术

国际上微波通讯和图像传输技术一直在迅速不断的发展。从微波数据传输到微波图像传输；从电视网络到卫星传输；从模拟传输到数字传输，而其近距离的微波图像传输及数据通讯在军事领域上发展尤为显著。但近距离的微波图像传输产品并不多见，其中具有代表性的产品是韩国三星公司所提供的微波图像传输装置。其产品有模拟的也有数字式的，其频段覆盖了L、S、C、X、Ku等频段范围，甚至还推出了毫米波段的微波传输装置，但其产品价格比较昂贵，而毫米波段产品主要是用于军事方面，其价格是民用无法接受的。

目前近距离的微波声像传输装置大部分还是采用模拟或模拟加数字来实现的，同全数字化技术相比较，其图像、声音的质量、工作的可靠性、稳定性等方面均有一定的差距，因此，近距离的微波声像传输装置需要在融合多种现代数字通信技术的基础上实现全面数字化，从而提高图像传输数字化、声音传输数字化、遥控数字化、加密系统数字化，使其通信性能有全面的提高，用于实时采集现场图像并能在较恶劣的传输环境中进行传输。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的上述音视频微波传输装置的问题而提出的，其目的是提供一种工作频率不受温度变化、天气变化及其他干扰的影响，声像信号的传输质量高和通信安全度高的数字化音视频微波传输装置。

本实用新型为了达到上述的目的，提供一种数字化音视频微波传输装置，一种数字化音视频微波传输装置，包括媒体信号转换模块，音视频采集模块，音视频编解码模块，控制处理模块，以太网接口模块，微波接收发射模块，以及显示终端；所述媒体信号转换模块、音视频采集模块、音视频编解码模块、控制处理模块依次级联连接，所述控制处理模块通过所述以太网接口模块分别与所述微波接收发射模块和显示终端相连接，所述微波接收发射模块包括一接收发射机和天线；在音视频信号发送过程中：外界媒体信号经过所述媒体信号转换模块和音视频采集模块的转换之后，进入音视频编解码模块被编码，通过所述以太网接口模块传送到所述微波接收发射模块进行发送；在音视频信号接收过程中：所述微波接收发射模块将接收信号通过所述以太网接口模块和控制处理模块，传送给所述音视频编解码模块进行解码，解码的音视频信号被所述控制处理模块通过所述以太网接口发送到所述显示终端；

本实用新型的数字化音视频微波传输装置还包括一与所述控制处理模块连接的扩频解扩模块，它对接收的音视频信号进行解扩以及对发送的音视频信号进行扩频。

所述控制处理模块包括一随机位移和场极性反转方式的加密解密器；在信号发送过程中，控制处理模块中的加密解密器对来自音视频编解码模块的音视频编码信号，进行加密并将信号送到扩频解扩模块进行扩频处理；在信号接收过程中，扩频解扩模块对来自所述以太网接口模块的信号进行解扩处理，然后由控制处理模块中的加密解密器进行解密，再传送给所述音视频编解码模块进行解码。

所述微波接收发射模块中的接收发射机包括一稳频锁相器，在接收和发射微波信号时，对信号进行稳频锁相。

本实用新型的有益效果在于：

●如上述结构，因本实用新型内包括扩频解扩模块，对音视频信号进行解扩和扩频，使传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽，改善了本实用新型的传输装置的信噪比，使干扰的影响降低，并在微波接收发射模块中加入稳频锁相器，使本实用新型的传输装置的工作频率稳定，不受温度变化、天气变化及其他干扰的影响，保证了声像信号的传输质量和通信安全。

●如上述结构，因为本实用新型的控制处理模块内包括一随机位移和场极性反转方式的加密解密器，因此，在视频基带内对信号进行随机位移和场极性反转的加密或解密，使本实用新型装置的信号传输具有深度的加密效果和良好的安全性。

附图说明

图1：本实用新型数字化音视频微波传输装置一实施例的结构示意图；

图2：本实用新型数字化音视频微波传输装置一实施例中各模块在接收和发送过程中的数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的数字化音视频微波传输装置的结构特征。

如图1所示：本实用新型实施例提供了一种数字化音视频微波传输装置，包括媒体信号转换模块1、音视频采集模块2、音视频编解码模块3、控制处理模块4、以太网接口模块7、微波接收发射模块6以及显示终端8，所述微波接收发射模块6包括一接收发射机602和天线601；所述媒体信号转换模块1、音视频采集模块2、音视频编解码模块3和控制处理模块4依次级联连接，所述控制处理模块4通过所述以太网接口模块7与所述微波接收发射模块6和显示终端8相连接；还包括一与所述控制处理模块4连接的扩频解扩模块5，在发送过程中可以对经过音视频编解码模块编码过的音视频信号进行扩频处理；它在接收过程中对经微波接收装置接收到的解调的音视频信号进行解扩处理，其扩频和解扩的功能均在控制处理模块4控制下实现；所述控制处理模块4包括一随机位移和场极性反转方式的加密解密器，对发送和接收过程中的音视频信号进行随机位移和场极性反转方式的加密和解密处理。所述接收发射机602包括一稳频锁相器，在接收和发射微波信号时，对信号进行稳频锁相处理。

图1中的本实用新型的数字化音视频微波传输装置的一实施例中的各模块具体为：

所述媒体信号转换模块1，用来采集由外界媒体信号提供的外部声像信号，并转换为电信号输送给音视频采集模块2，在本实施例中为：KJ-401拾音器和1/4”SHARP CCD彩色摄像机SBE-VC862。

所述音视频采集模块2，用来对媒体信号转换模块1输出信号采样，并提供音视频信号从模拟信号到数字信号转换功能，在本实施例中，采用能够将模拟信号转换成数字信号的SAA7114芯片对视频信号进行采样，采用CS5340芯片对音频信号进行采样。

所述音视频编解码模块3，包含对音频信号的压缩标准：MPGA-1Audio Layer2和对视频信号的压缩标准：MPEG4；在本实施例中采用IME6400芯片以及K4S561632H芯片(一种SDRAM芯片)，该芯片的片上固件可以独立实现对视频信号的以MPEG4为标准的编解码压缩和对音频信号的以MPGA-1Audio Layer2为标准的编解码压缩；按照对应芯片的用户手册，上述音视频采集模块2与音视频编解码模块3之间的级联，具体可以是：CS5340的MCLK、LRCK、SCLK、SDATA分别与IME6410芯片的CCLK、LRCK、SCLK、ADATA管脚相连接，而SAA7114的VPO、LLC2、HREE、VREF、CREF、RST0分别与IME6410芯片的VD[15:0]、PCLK、HSYNC、VSYNC、DYALID、FIELD管脚相连接。为了进一步降低成本，本实用新型的数字化音视频微波传输装置中的音视频采集模块2与所述音视频编解码模块3之间采用可分拆的物理结构，具体可以用两块物理上独立的PCB(印刷电路板)构成，通过插槽结构连接两块板上的器件的对应的信号线和电源线，即可实现冷插拔功能，使得某些只需接收信号的单工通信的情况下，用户可以从硬件模块上去除所述音视频采集模块2，实现本实用新型装置硬件的用户级自由定制，由用户自由配置，节省成本。

所述控制处理模块4，控制装置的音视频信号的发送和接收过程，在本实施例中采用ARM920T芯片，该芯片接口丰富，功耗低，可满足与所有其他硬件模块之间的连接要求，内置有以太网控制器，实现MAC(媒体访问控制)层功能；按照对应芯片的用户手册，上述音视频编解码模块3与控制处理模块4之间的级联，具体可以是：所述音视频编解码模块的IME6410芯片的MODE[1:0]、ADS、FRD管脚分别通过一片上拉电阻连接到3.3V数字电源，USEOCK和BW管脚接地，其他的管脚：NCS、NRD、NWR、HADR[4:0]、HDATA[7:0]分别与控制处理模块ARM920T芯片的nECS0、nOE、nWBE、ADDR[4:0]、XDATA[7:0]。

所述扩频解扩模块5在本实施例中为被编程具有扩频解扩功能的FPGA芯片：EP1S10B672C6(Stratix系列)，该FPGA芯片具有内嵌硬件乘法器和乘、加结构的可编程DSP模块，特别适于本实施例中的高速信号处理需要，完全满足本实用新型对编码后信号的扩频处理速度。按照对应芯片的用户手册，上述的控制处理模块4(ARM902T芯片)与扩频解扩模块5(EP1S0B672C6芯片)的连接具体是：ARM902T的GPB7～10分别与FPGA芯片的TMS、TDI、TCK、TD0相连接。

所述微波接收发射模块6，包括一接收发射机602和天线601：本实施例中，接收发射机602是一种实现稳频锁相功能的产品，型号为：BreezeNET DS 11 ver 4，由alvarion公司提供。这款产品，发射和接收机是一体的，该接收发射机通过以太网接口模块7与控制处理模块4连接，信号传输距离较远，传输速度快，信号失真衰减小。其中发射机主要实现将视频、语音信号进行数字压缩编码，调制后通过无线射频信道进行传输；接收机主要实现将从空中接收到的信号解调还原成视频、音频数据流，然后转换为视频、音频信号进行输出。对于上述alvarion公司提供的BreezeNET DS 11 ver 4接收发射机602，本实施例中的天线601，根据传输距离可以有很多选择，一般随机使用的天线型号为24dBi，70AZ，100EL，61x91x38cm(872212)。目前发射机端一般采用全向车台天线，便于现场应急使用，节省了信号寻找及天线对准的工作，为获得较好的传输效果，也可采用高增益定向天线，本实施例中选择了S段发射，发射功率为0.1-700mW，天线形式为全向鞭状，定向八木、删状，增益在8-32dB可选的YWSX天线。

所述以太网接口模块7是本实用新型在本实施例中的一个重要部分，本实用新型通过以太网接口模块实现控制处理模块4(ARM902T芯片)与任意PC机或微波接收发射模块6相连接；控制处理模块4(ARM902T芯片)内部已包含了以太网MAC控制器，但并未提供物理层接口，因此，需外接一物理层芯片以提供以太网的接入通道。本实施例中以太网接口模块7包括ARM920T芯片内部的以太网控制器以及RTL8201芯片、DM9161芯片和网络变压器PE68515，这些常用的以太网物理层接口器件：RTL8201芯片、DM9161芯片，均提供MII接口和传统7线制网络接口，由于ARM902T芯片内已有带MII接口的MAC控制器，而RTL8201芯片也提供了MII接口，各种信号的定义在数据手册中也很明确，方便装置的生产。

所述显示终端8，在本实施例中为一台有以太网口的计算机；

如图2所示，左侧发送信号过程，音视频信号是如下的流向：音视频信号经媒体信号转换模块1进行多媒体信号到电信号的转换以及音视频采集模块2对媒体信号转换模块的电信号输出进行A/D转换200，输出的数字信号再以DMA(直接存储器存取)传输方式被传输给音视频编解码模块3进行音频编码及音视频流合成201，编码信号缓存于音视频编解码模块3的SDRAM中，然后向控制处理模块4发送中断请求命令202，控制处理模块4空闲则通过DMA方式可以以1Mbps的速度读取缓存区中的数据，对此基带信号进行随机位移和场极性反转方式的加密并存于其内部RAM中203，扩频解扩模块5对该信号进行扩频处理204，再通过以太网接口模块7传送到微波接收发射模块，具体包括首先给扩频处理过的信号添加以太网帧头(包括前导字段和帧开始标志)，然后生成CRC校验码，最后将此数据发送到以太网上去；微波接收发射模块6将从以太网收到的数据帧在经过解码、去帧头和地址检验等步骤后缓存在片内。在CRC(循环冗余校验)码通过以后，它将根据初始化配置情况，通知以太网接口模块7(RTL8019AS)收到了数据帧，最后用DMA传输模式读取以太网接口模块7(RTL8019AS)中的内置FIFO缓存器，储存数据帧在微波装置的SDRAM中，对信号进行稳频锁相处理以及调制207之后，最后经过天线601发射出去。

如图2所示，右侧的接收信号流程中音视频信号是如下的流向：天线601搜索到来自源端信号208，将接收到的信号储存于微波接收发射模块的SDRAM中209，同时向控制处理模块4发送中断请求信号，以检测网络访问是否允许210，如果网络空闲，则发送数据到以太网，具体包括：将数据发送到以太网接口模块7(RTL8019AS)的内置缓存器中，再将数据添加以太网帧头(包括前导字段和帧开始标志)，然后生成CRC码，最后将此数据发送到以太网上去。控制处理模块4从以太网收到的数据帧在经过解码、去帧头和地址检验等步骤后缓存在内置FIFO片内211。通知以太网接口模块7(RTL8019AS)收到了数据帧，最后用DMA传输模式读取以太网接口模块7(RTL8019AS)中的内置FIFO缓存器，对数据解密并储存数据帧在控制处理模块4的SDRAM中212，然后解密信号被扩频解扩模块5(FPGA)读取进行解扩处理213，控制处理模块4将解扩信号移至音视频编解码模块3(IME6410)的SDRAM1中214，音视频编解码模块3(IME6410)对该音视频信号进行解码处理215，最后，控制处理模块4，判断网络访问是否允许216，如果允许，则该解码信号通过以太网接口模块7被发送到显示终端217。

在音视频发送过程中，扩频处理之后的信号通过所述以太网接口模块7传送给所述微波接收发射模块；如果附近有可用的固定以太网络，则本实用新型装置便不需要配置微波接收发射模块6：可以将采集并处理的信源信号，经过固定以太网络发送到网络上的计算机终端，计算机终端运行解扩软件后，就可以在远程接收到信号，再运行MPGA-1 Audio Layer2和MPEG4的解码软件，即可以看到远程现场的实时图像，这样可以节省成本。

Claims

1.一种数字化音视频微波传输装置，包括媒体信号转换模块，音视频采集模块，音视频编解码模块，控制处理模块，以太网接口模块，微波接收发射模块，以及显示终端；所述媒体信号转换模块、音视频采集模块、音视频编解码模块、控制处理模块依次级联连接，所述控制处理模块通过所述以太网接口模块分别与所述微波接收发射模块和显示终端相连接，所述微波接收发射模块包括一接收发射机和天线；其特征在于：

还包括一与所述控制处理模块连接的扩频解扩模块，用于对所述音视频信号进行扩频和解扩；

所述控制处理模块包括一随机位移和场极性反转方式的加密解密器；

所述接收发射机包括一稳频锁相器。

2.根据权利要求1所述的数字化音视频微波传输装置，其特征在于：所述扩频解扩模块是具有扩频解扩功能的FPGA芯片。

3.根据权利要求1所述的数字化音视频微波传输装置，其特征在于：所述音视频采集模块与所述音视频编解码模块之间是可冷插拔的物理连接。

4.根据权利要求3所述的数字化音视频微波传输装置，其特征在于：所述可冷插拔的物理结构是由两块通过插槽连接对应信号线的印刷电路板构成。

5.根据权利要求1所述的数字化音视频微波传输装置，其特征在于：所述音视频编解码模块包含对音频信号的压缩标准：MPGA-1 AudioLayer2和对视频信号的压缩标准：MPEG4。