專利名稱：一種微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，屬于微波通信技術領域。
背景技術：
數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)具有抗干擾能力強，適應多種復用體制，保密性強等諸多突出優(yōu)點，產(chǎn)品已廣泛應用于公安、消防、交通監(jiān)控、海邊防、軍事的等各個領域。由于目前國內的數(shù)字圖像傳輸產(chǎn)品大多采用MPEG-2/MPEG-4圖像壓縮算法，利用國外COFDM調制模塊拼裝而成，使用頻點數(shù)量有限，基本上都工作在點對點的工作方式下， 不具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，在保密性、可靠性、可維修性使用要求場合不能滿足用戶的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足提供一種微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)。采用如下技術方案一種微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端，所述發(fā)射端包括視頻采集設備、微波發(fā)射機和天線；所述視頻采集設備用于采集實時視頻、音頻信息，將實時視頻、音頻信息通過模擬接口送入所述微波發(fā)射機通過天線發(fā)射出去；還包括數(shù)據(jù)發(fā)射終端，用于把數(shù)據(jù)發(fā)射終端上的數(shù)據(jù)信息通過以太網(wǎng)接口送入微波發(fā)射機，微波發(fā)射機將數(shù)據(jù)信息通過天線以電磁波形式發(fā)送出去。所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，所述微波發(fā)射機包括H. 264圖像編碼單元、信道調制單元和微波射頻發(fā)射單元、主控單元；來自所述模擬接口的實時視頻、音頻信息通過 H. 264圖像編碼單元，將大量數(shù)據(jù)壓縮在IMbps以內送入信道調制單元；來自所述以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)信息按照約定的通信協(xié)議送入主控單元，通過主控單元轉換信息格式，使得信息速率也保持在IMbps以內送入信道調制單元。所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，還包括微波數(shù)字中繼機，所述微波數(shù)字中繼機包括射頻接收信道單元、信道解調單元、信道調制單元、微波射頻發(fā)射單元、主控單元和電源； 射頻接收信道單元以超外差兩次變頻方式，結合寬帶鎖相環(huán)技術將電磁波信號頻譜搬移到信道解調單元需要的固定中頻頻率，通過解調處理將模擬信號轉化為數(shù)字信號，將這樣的數(shù)字信號再進行一次發(fā)射機處理過程，送入信道調制單元和微波射頻發(fā)射單元，以電磁波形式發(fā)射出去，完成數(shù)字中繼過程。所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，所述接收端包括圖像監(jiān)視器、計算機、單路微波接收機和天線。所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，所述單路微波接收機包括H. 264圖像解碼單元、 信道解調單元和微波射頻接收單元、主控單元和電源；所述微波射頻接收單元將接收到的電磁波信號通過頻譜搬移，選擇性的得到有效中頻信號送入解調單元，對應發(fā)射機調制方式的逆過程，輸出正確的基帶數(shù)字信號；根據(jù)約定的通信協(xié)議，所述基帶數(shù)字信號若為實時視頻信息則送入所述H. 264圖像解碼單元，解碼還原視頻信息；若為數(shù)據(jù)信息則送入主控單元，對其數(shù)據(jù)格式進行相應轉換，送往所述以太網(wǎng)接口輸出。所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，還包括網(wǎng)絡服務器端。本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)采用如下一系列關鍵技術，解決了傳統(tǒng)微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)的缺點和不足1)寬帶鎖相環(huán)技術，實現(xiàn)發(fā)射機、接收機全頻段使用功能，相對于傳統(tǒng)微波數(shù)字圖像設備僅能提供的幾個可用頻點，本系統(tǒng)的設備可由用戶任意設置使用頻點，使用戶在設備全頻段范圍內可選頻道數(shù)量增加100倍以上。2)多通道接收技術，實現(xiàn)接收機同時接收不同頻點信號的功能。3)星型組網(wǎng)技術，實現(xiàn)以多臺發(fā)射機為終端、一臺接收機為中心點的點對多點式網(wǎng)絡結構，系統(tǒng)以時間段內頻分為基礎，接收端在同一時刻能夠接收4個以上頻點發(fā)送來的電磁波信號。利用頻分多址接收技術節(jié)省了接收端天線使用數(shù)量，提高了系統(tǒng)的快速部署及維護性，同時降低了系統(tǒng)成本。4)傳輸距離問題，利用H. 264高效率壓縮編解碼算法和抗多經(jīng)調制解調技術，將系統(tǒng)信號帶寬壓縮在很小(IMHz以內)，提高通信接收靈敏度，在相同效率下提高系統(tǒng)直接傳輸距離。5)數(shù)字中繼技術，利用自主研發(fā)的(0FDM、SFSK)調制解調技術，接口靈活，可實現(xiàn)數(shù)字基帶數(shù)據(jù)對接、數(shù)字信號直接調制/解調功能。實現(xiàn)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸、中繼設備的功能。


圖1為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)發(fā)射端A形式；圖2為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)發(fā)射端B含中繼設備；圖3為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)發(fā)射機內部框圖；圖4為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)微波數(shù)字中繼機原理框圖；圖5為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)接收端A原理框圖；圖6為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)接收端B原理框圖；圖7為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)單路接收機原理框圖；圖8為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)多路接收機原理框圖；圖9為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)多路接收機射頻接收單元原理框圖；圖10為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)多路接收機接收通道原理框圖；圖11為本發(fā)明微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡服務器端原理框圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射端、接收端、網(wǎng)絡服務器三部分實施例1 發(fā)射端考慮到微波系統(tǒng)在無線信道傳播的特性，以及發(fā)射機和接收機之間的傳播路徑有可能是兩點之間的視線，也有可能有山脈、建筑物等障礙物。所以將發(fā)射端在部署時分為多種情況，首先由采集攝像機(頭)、微波發(fā)射機、發(fā)射天線組成的基本發(fā)射端單元可部署在高空和近距離使用環(huán)境時(發(fā)射端A)；其次在有山脈、高地、建筑物等障礙物環(huán)境時，在基本發(fā)射單元和接收端之間(如山脈高地頂端、建筑物頂端)增加中繼設備(發(fā)射端B)，完成圖像信息的轉發(fā)；最后，如果需要對數(shù)據(jù)進行傳輸時，可在基本發(fā)射單元基礎上增加數(shù)據(jù)發(fā)射終端，兩者通過網(wǎng)線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸功能。根據(jù)使用環(huán)境不同，系統(tǒng)發(fā)射端有A，B兩種組成形式。發(fā)射端A形式如圖1所示，在系統(tǒng)達到通視條件下，使用發(fā)射端A形式，包括視頻采集設備、數(shù)據(jù)發(fā)射終端、微波發(fā)射機和天線。視頻采集設備用于采集實時視頻、音頻信息，將實時視頻、音頻信息通過模擬接口送入微波發(fā)射機通過天線發(fā)射出去；數(shù)據(jù)發(fā)射終端用于把數(shù)據(jù)發(fā)射終端上的數(shù)據(jù)信息通過以太網(wǎng)接口送入微波發(fā)射機，微波發(fā)射機將數(shù)據(jù)信息通過天線以電磁波形式發(fā)送出去。發(fā)射端B形式如圖2所示，在系統(tǒng)使用中存在障礙物無法通視，或者需要更遠的傳輸距離時，使用發(fā)射端B形式，包括視頻采集設備、數(shù)據(jù)發(fā)射終端、微波發(fā)射機、微波數(shù)字中繼設備和天線。可以分別把由視頻采集設備采集到的實時視頻、音頻信息通過模擬接口送入微波發(fā)射機；或把數(shù)據(jù)發(fā)射終端上的文件信息通過以太網(wǎng)接口送入微波發(fā)射機，微波發(fā)射機將這些電信號通過天線以電磁波形式發(fā)送出去。微波數(shù)字中繼設備將這樣的電磁波信號通過天線接收到后，再次發(fā)射出去。如圖3所示，微波發(fā)射機包括H. 264圖像編碼單元、信道調制單元和微波射頻發(fā)射單元、主控單元和電源。來自模擬接口的視頻/音頻信息通過H. 264圖像編碼單元，將大量數(shù)據(jù)壓縮在IMbps以內送入信道調制單元；來自以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)信息按照約定的(UDP或者 TCP/IP)通信協(xié)議送入主控單元，主控單元將這些數(shù)據(jù)轉換成標準的TS流，按照每包188字節(jié)的信息格式，通過串行數(shù)據(jù)接口使信息速率保持在IMbps以內通過送入信道調制單元。 信道數(shù)字調制單元將這些數(shù)據(jù)信息通過相應的數(shù)字調制技術(數(shù)字調制技術見第7頁)，結合寬帶鎖相環(huán)技術，將信號頻譜搬移到要求射頻微波頻段上，以電磁波形式發(fā)射出去。如圖4所示，微波數(shù)字中繼機包括射頻接收信道單元、信道解調單元、信道調制單元、微波射頻發(fā)射單元、主控單元和電源。射頻接收信道單元以超外差兩次變頻方式，結合寬帶鎖相環(huán)技術將電磁波信號頻譜搬移到信道解調單元需要的固定中頻頻率(70MHz或者 36. IMHz)，通過解調處理將模擬信號轉化為數(shù)字信號，將這樣的數(shù)字信號再進行一次發(fā)射機處理過程，送入信道調制單元和微波射頻發(fā)射單元，以電磁波形式發(fā)射出去，完成數(shù)字中繼過程。實施例2 接收端接收端根據(jù)使用環(huán)境要求，在有限的場地、單一傳輸需求下選擇單路接收設備 (接收端A)，直接利用監(jiān)視器完成發(fā)射端信息的再現(xiàn)；在需要多點傳輸、多場景監(jiān)控時選擇多路接收設備(接收端B)，利用監(jiān)視器完成對多個發(fā)射端信息的再現(xiàn)。接收端A形式如圖5所示，在一般使用要求時，與單一發(fā)射機配合使用，使用A形式，包括圖像監(jiān)視器、計算機、單路微波接收機和天線。天線接收到電磁波信號后送入單路微波接收機，單路微波接收機將有用信號還原為發(fā)射端發(fā)射出的實時視頻圖像信息或者數(shù)據(jù)信息，分別通過圖像監(jiān)視器和計算機復現(xiàn)。 如圖7所示，單路微波接收機包括H. 264圖像解碼單元、信道解調單元和微波射頻接收單元、主控單元和電源。微波射頻接收單元將接收到的電磁波信號通過頻譜搬移，選擇性的得到有效中頻信號送入解調單元，對應發(fā)射機調制方式的逆過程，輸出正確的基帶數(shù)字信號。根據(jù)約定的通信協(xié)議，所述基帶數(shù)字信號若為實時視頻信息則送入H. 264圖像解碼單元，解碼還原視頻信息；若為數(shù)據(jù)信息則送入主控單元，對其數(shù)據(jù)格式進行相應轉換 (例如，將每包188字節(jié)的TS流數(shù)據(jù)轉化UDP或TCP/IP協(xié)議格式的數(shù)據(jù)信息)，送往以太網(wǎng)接口輸出。接收端B形式在實際使用中，接收端大多為指揮所、信息處理中心，僅能收到單一的信息是不夠的，并且外部的發(fā)射機也不止一部，如果接收端與發(fā)射端一一對應，使得接收端設備數(shù)量增力口，成本高，空間大的缺點，所以在接收端使用B形式，如圖6所示，包括多路微波接收機、圖像監(jiān)視器、計算機和天線。天線將電磁波信號接收到后送入多路微波接收機，多路微波接收機將有用信號分別處理，根據(jù)預先與各個發(fā)射端的約定，還原出各路發(fā)射端發(fā)射出的實時視頻圖像信息或者數(shù)據(jù)信息，分別通過圖像監(jiān)視器和計算機復現(xiàn)。如圖8所示，多路接收機內部包括H. 264圖像解碼單元、多個信道解調單元、多個微波接收通道、微波射頻接收單元、分路器單元、主控單元和電源。微波射頻接收單元選擇性的接收可用頻段的電磁波，通過增益放大送入分路器單元，將射頻信號平均分配到各個微波通道。多個微波接收通道內部利用超外差接收技術和寬帶鎖相技術，通過兩次變頻輸出固定中頻信號送入解調單元，對應發(fā)射機調制方式的逆過程，輸出正確的基帶數(shù)字信號。 這些數(shù)字信號根據(jù)一定的通信協(xié)議，若為實時視頻信息則送入H. 264圖像解碼單元，解碼還原視頻信息，通過模擬接口輸出；若為數(shù)據(jù)信息則送入主控單元，對其數(shù)據(jù)格式進行相應轉換，送往以太網(wǎng)接口輸出。如圖9所示，多路接收機的微波射頻接收單元包括微波帶通預選濾波器、低噪聲放大器(LNA)、高通濾波器接、放大器、多路功分器。實現(xiàn)小的噪聲系數(shù)，很好的中頻、像頻抑制和四路(或四路以上)功分的功能。通過天線接收到的電磁波信號，通過預選濾波器將有用頻段內的信號提取出，送給低噪聲放大器，通過連接電纜送入高通濾波器，經(jīng)過再次濾除低頻信號，送入放大器進行小信號放大，再送入多路功分器，通帶內的有用射頻信號平均分為多路信號輸出送往微波接收通道單元。如圖10所示，微波接收通道單元包括主控、混頻器、寬帶鎖相環(huán)電路(PLL)、中頻濾波器、數(shù)控衰減器、放大器、檢波器和ADC采樣電路(ADC)。主要實現(xiàn)頻率變換獲得中頻信號和AGC功能來調諧保證中頻信號滿足接收解調器信號要求。由多路功分器輸出的相同的射頻信號，分別送給每個接收通道，根據(jù)預先協(xié)議，由主控控制寬帶鎖相環(huán)電路產(chǎn)生相應的本振頻率與射頻信號混頻，輸出中頻信號，該中頻信號經(jīng)過濾波器濾波之后送入放大器進行小信號放大，然后進入數(shù)控衰減器，再通過窄帶濾波器僅提取出有效的中頻信號，送往解調單元。同時上述的有效的中頻信號通過檢波器和 ADC采樣電路送往主控，與數(shù)控衰減器一起組成一個AGC環(huán)路，通過主控控制數(shù)控衰減器衰減量，有效的提高接收機的接收動態(tài)范圍。實施例3 網(wǎng)絡服務器端
由于微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)通過是通過電磁波來進行空間傳輸?shù)模趹蓖ㄐ拧?快速部署、移動靈活性上具有一定優(yōu)勢，但是在通信距離上受到一定的制約，為了滿足遠程訪問、使用、指揮的功能增加網(wǎng)絡服務器端，利用現(xiàn)有的公共信息網(wǎng)如互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)等有線網(wǎng)絡，提高系統(tǒng)的應用范圍。如圖11所示，還可以在微波接收機后端增加網(wǎng)絡服務器端，例如計算機終端/服務器、3G網(wǎng)絡終端等設備。將微波接收機的以太網(wǎng)接口與連入互聯(lián)網(wǎng)的計算機終端或服務器相連接，通過IP可以使互聯(lián)網(wǎng)遠程計算機訪問微波接收機，獲得的發(fā)射機端的有效圖像、數(shù)據(jù)信息；同時還可以將這些信息通過3G網(wǎng)絡終端發(fā)送給3G網(wǎng)絡上的用戶。

本發(fā)明采用的調制解調技術基于多載波OFDM調制方式，采用LDPC信道編碼技術。OFDM技術是基于數(shù)據(jù)“塊”處理的技術。多載波系統(tǒng)以頻譜利用率高著稱，但由于OFDM技術在實際使用中，添加了保護間隔和大量的導頻信息，因此使得頻譜利用率下降；對于符號間干擾ISI，OFDM不但可以通過插入循環(huán)前綴(CP)的方法，有效地抑止多徑帶來的ISI干擾，還可以通過對信道時變特性的合理估計，靈活地設計系統(tǒng)的符號長度，減輕信道時變特性對系統(tǒng)性能的影響。多載波系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)被平均到了各個子載波上，因此對抗頻率選擇性衰落的能力較強，但對多載波系統(tǒng)固有的對載波偏差和定時誤差敏感卻無能為力；利用數(shù)字預失真DPD技術，來降低OFDM調制帶來的較高峰均比(peak-to-average power ratio, PAPR)的不利景i口向。OFDM作為一種多載波數(shù)字調制技術，能夠在信道容量上有很大優(yōu)勢但本身并沒有改進系統(tǒng)性能的能力，它所有的努力都是在頻譜高效利用的前提下保持系統(tǒng)性能不下降， 然而OFDM技術畢竟能采用相對簡單的方法克服使系統(tǒng)性能下降的影響，另外，在頻域上也給出一種理想的頻譜規(guī)劃方案，重要的是給出了潛在改進系統(tǒng)性能的能力和思路，因此， OFDM技術搭起了一個可以高效使用信道帶寬資源的平臺。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端，其特征在于，所述發(fā)射端包括視頻采集設備、微波發(fā)射機和天線；所述視頻采集設備用于采集實時視頻、音頻信息，將實時視頻、音頻信息通過模擬接口送入所述微波發(fā)射機通過天線發(fā)射出去；還包括數(shù)據(jù)發(fā)射終端，用于把數(shù)據(jù)發(fā)射終端上的數(shù)據(jù)信息通過以太網(wǎng)接口送入微波發(fā)射機，微波發(fā)射機將數(shù)據(jù)信息通過天線以電磁波形式發(fā)送出去。
2.根據(jù)權利要求1所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述微波發(fā)射機包括 H. 264圖像編碼單元、信道調制單元和微波射頻發(fā)射單元、主控單元；來自所述模擬接口的實時視頻、音頻信息通過H. 264圖像編碼單元，將大量數(shù)據(jù)壓縮在IMbps以內送入信道調制單元；來自所述以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)信息按照約定的通信協(xié)議送入主控單元，通過主控單元轉換信息格式，使得信息速率也保持在IMbps以內送入信道調制單元。
3.根據(jù)權利要求1所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，其特征在于，還包括微波數(shù)字中繼機，所述微波數(shù)字中繼機包括射頻接收信道單元、信道解調單元、信道調制單元、微波射頻發(fā)射單元、主控單元和電源；射頻接收信道單元以超外差兩次變頻方式，結合寬帶鎖相環(huán)技術將電磁波信號頻譜搬移到信道解調單元需要的固定中頻頻率，通過解調處理將模擬信號轉化為數(shù)字信號，將這樣的數(shù)字信號再進行一次發(fā)射機處理過程，送入信道調制單元和微波射頻發(fā)射單元，以電磁波形式發(fā)射出去，完成數(shù)字中繼過程。
4.根據(jù)權利要求1所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述接收端包括圖像監(jiān)視器、計算機、單路微波接收機和天線。
5.根據(jù)權利要求4所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述單路微波接收機包括H. 264圖像解碼單元、信道解調單元和微波射頻接收單元、主控單元和電源；所述微波射頻接收單元將接收到的電磁波信號通過頻譜搬移，選擇性的得到有效中頻信號送入解調單元，對應發(fā)射機調制方式的逆過程，輸出正確的基帶數(shù)字信號；根據(jù)約定的通信協(xié)議，所述基帶數(shù)字信號若為實時視頻信息則送入所述H. 264圖像解碼單元，解碼還原視頻信息； 若為數(shù)據(jù)信息則送入主控單元，對其數(shù)據(jù)格式進行相應轉換，送往所述以太網(wǎng)接口輸出。
6.根據(jù)權利要求1所述的微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，其特征在于，還包括網(wǎng)絡服務器端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端，其特征在于，所述發(fā)射端包括視頻采集設備、微波發(fā)射機和天線；所述視頻采集設備用于采集實時視頻、音頻信息，將實時視頻、音頻信息通過模擬接口送入所述微波發(fā)射機通過天線發(fā)射出去；還包括數(shù)據(jù)發(fā)射終端，用于把數(shù)據(jù)發(fā)射終端上的數(shù)據(jù)信息通過以太網(wǎng)接口送入微波發(fā)射機，微波發(fā)射機將數(shù)據(jù)信息通過天線以電磁波形式發(fā)送出去。
文檔編號H04L27/26GK102291567SQ201110093159
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日2011年4月14日
發(fā)明者呂奇, 吳改寧, 張凡, 張勛勛, 張濤, 曹軍勤, 王博一, 王平, 藺曉星, 譚文生 申請人:西安烽火電子科技有限責任公司