实现音视频信号转发的无线终端和方法 【技术领域】
本发明涉及一种多种制式视频信号WiFi转发的无线设备，特别涉及实现音视频信号转发的无线终端和方法。
背景技术
目前市场上有成熟的模拟/数字电视卡等产品，如DMB，CMMB，DVB-C/T/H等电视棒。也有DVB接收机和无线网卡双模装置。其基本功能是接收数字信号，射频芯片的频综在I2C总线控制下进行扫频，捕获信道内所有频道，对节目频点的信号进行混频解调，中频数字媒体流送基带电路进行处理，通过软件界面播出视频图像。但是使用时只能一卡一机。无法做到多用户同时收看。
【发明内容】
本发明是为了克服现有技术中存在的音视频信号只能通过广电/多媒体如DVB/CVBS，S-Video等格式来传播的缺陷而开发的，因此本发明的目的是提供一种可实现音视频信号转发的无线终端，利用WiFi转发音视频信号，可以使用多部WiFi终端接收视频信号，如带WiFi的笔记本电脑/手机/PDA等作为音视频信号接收终端，亦可作为视频监控/会议PPT视频实时转发等应用。
此外，本发明的另一目的是提供一种可实现音视频信号转发的方法。
本发明用硬件电路对视频信号进行调谐和编解码，通过PC处理，传输到WiFi发射装置的电路构架。本发明包括但不限于FM/立体声LR/数字广播电视信号(DVB-T/C)及多媒体视频信号如摄像头，S-Video，CVBS等和WiFi发射装置相结合的视频转发装置。
根据本发明第一方面，实现音视频信号转发的无线终端包括：
将数字广播视频信号转换成视频数据流的视频/数据流转换装置；
将模拟中频音视频信号转换成音视频数据流的音视频/数据流转换装置；
接收所述音视频数据流和视频数据流、将其转换成WiFi视频/音频无线广播信号的WiFi发射模块。
其中，视频/数据流转换装置包括：对收到的数字视频广播信号进行滤波、可变增益放大、下变频和IQ调制处理以得到IQ信号的射频前端模块；对所述IQ信号进行ADC采样、解调、解码和去交织处理以得到数据流的基带解调模块。
其中，所述音视频/数据流转换装置包括：对中频模拟电视信号或中频音频信号进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号的中频音视频前端模块；把所述IQ信号解调为音视频数据流的中频音视频解调模块。
其中，音视频/数据流转换装置还包括把PAL电视信号调制成中频模拟电视信号的模拟调谐器。
根据本发明的第二方面，实现音视频信号转发的无线终端包括：
将广播视频信号转换成视频数据流的视频/数据流转换装置；
将广播音频信号转换成音频数据流的音频/数据流转换装置；
接收所述音频数据流和视频数据流、将其转换成WiFi视频/音频无线广播信号的WiFi发射模块。
其中所述视频信号转换装置包括：将数字视频广播信号转换成视频数据流的第一转换电路；将模拟视频广播信号转换成视频数据流的第二转换电路。
其中所述第一转换电路包括：对收到的数字视频广播信号进行滤波、可变增益放大、下变频和IQ调制处理以得到IQ信号的视频射频前端模块；对所述IQ信号进行ADC采样、解调、解码和去交织处理以得到数据流的基带解调模块。
其中所述第二转换电路包括：对复合电视广播信号CVBS或S-Video进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号的中频前端模块；把所述IQ信号解调为视频数据流的中频视频解调模块。
其中所述第二转换电路还包括：把PAL电视信号调制成CVBS或S-Video的模拟调谐器。
其中所述音频/数据流转换装置包括：对所接收的音频广播信号进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号的中频音频前端模块；把所述IQ信号解调为音频数据流的中频音频解调模块。
根据本发明的第三方面，实现音视频信号转发的方法包括以下步骤：
a)将数字广播视频信号转换成视频数据流；
b)将模拟中频音视频信号转换成音视频数据流；
c)接收所述音视频数据流和视频数据流、将其转换成WiFi视频/音频无线广播信号。
其中所述步骤a)包括：对收到的数字视频广播信号进行滤波、可变增益放大、下变频和IQ调制处理，以得到IQ信号；对所述IQ信号进行ADC采样、解调、解码和去交织处理以得到数据流；检测所述ADC采样输出以根据RSSI强弱控制所述的可变增益放大。
其中所述步骤b)包括：对中频模拟电视信号或中频音频信号进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号；把所述IQ信号解调为音视频数据流。
本发明具有以下技术效果：
1)实际应用广：可作为小区域音视频广播WiFi热点覆盖，无需架设专业广播电视设备，成本低廉。也可作为移动无线视频监控；
2)主要依靠软件来控制硬件模块间的媒体数字流，硬件设计难度低，兼容性好。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明的实现音视频信号转发的无线设备第一实施例的示意图；
图2是本发明的实现音视频信号转发的无线设备第二实施例的示意图；
图3是显示第一实施例细节的电路原理图；
图4是本发明的实现音视频信号转发的无线设备和方法的流程图。
【具体实施方式】
图1显示了本发明的实现音视频信号转发的无线设备第一实施例。在第一实施例中，实现音视频信号转发的无线终端包括：将数字广播视频信号DVB(图中用射频RF表示)转换成视频数据流的视频/数据流转换装置；将模拟音视频信号转换成音视频数据流的音视频/数据流转换装置，所述模拟音视频信号包括调频FM音频信号、立体声LR音频信号、PAL视频信号、CVBS视频信号以及S-Video视频信号；以及接收所述音视频数据流和视频数据流、将其转换成WiFi视频/音频无线广播信号地WiFi发射模块。
参见图3，视频数据流和音视频数据流经由PC机控制的PCI总线接口接入所述的WiFi发射模块。
参见图1和图3，视频/数据流转换装置包括：对收到的数字视频广播信号进行滤波、可变增益放大、下变频和IQ调制处理以得到IQ信号的射频前端模块；对所述IQ信号进行ADC采样、解调、解码和去交织处理以得到数据流如ST码流的基带解调模块。
参见图1和图3，基带解调模块包括检测ADC采样输出的RSSI检测器，该检测器根据RSSI强弱控制视频前端模块的可变增益放大。
参见图1和图3，音视频/数据流转换装置包括：对中频模拟电视信号(如CVBS视频信号或S-Video视频信号)或中频音频信号(调频FM音频信号或立体声LR音频信号)进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号的中频音视频前端模块；把所述IQ信号解调为音视频数据流如ST码流的中频音视频解调模块。
音视频/数据流转换装置还包括：把PAL电视信号调制成中频模拟电视信号如CVBS视频信号或S-Video视频信号的模拟调谐器(图1未显示)，以便再经由中频音视频前端模块将其变换诚IQ信号。
第一实施例还可以包括控制所述射频前端模块和所述中频音视频前端的本地振荡频率、射频扫频和锁定频率的基带控制器。如图3所示，该基带控制器可以设置在基带解调模块中。
图2显示了本发明的实现音视频信号转发的无线设备第二实施例，在第二实施例中，实现音视频信号转发的无线终端包括：将广播视频信号(如DVB或CVBS或S-Video或PAL)转换成视频数据流如ST码流的视频/数据流转换装置；将广播音频信号(调频FM音频信号或立体声LR音频信号)转换成音频数据流如ST码流的音频/数据流转换装置；接收所述音频数据流和视频数据流、将其转换成WiFi视频/音频无线广播信号的WiFi发射模块。
需要说明的是，图3所示的具体电路结构同样可以应用于第二实施例。
在第二实施例中，音频数据流和视频数据流同样经由PC机控制的PCI总线接口接入所述的WiFi发射模块(参见图3)。
如图2所示，视频信号转换装置包括：将数字视频广播信号转换成视频数据流的第一转换电路；以及将模拟视频广播信号转换成视频数据流的第二转换电路。
参见图3，第一转换电路包括：对收到的数字视频广播信号DVB进行滤波、可变增益放大、下变频和IQ调制处理以得到IQ信号的视频射频前端模块；对所述IQ信号进行ADC采样、解调、解码和去交织处理以得到数据流的基带解调模块。
其中所述基带解调模块可以包括检测所述ADC采样输出的RSSI检测器，用于根据RSSI的强弱控制视频前端模块的可变增益放大。
参见图2，第二转换电路包括：对复合电视广播信号CVBS或S-Video进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号的中频前端模块；把所述IQ信号解调为视频数据流的中频视频解调模块。
参见图2，第二转换电路还包括把PAL电视信号调制成CVBS或S-Video的模拟调谐器，以便经由中频前端模块变换诚IQ信号。
参见图2，音频/数据流转换装置包括：对所接收的音频广播信号进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号的中频音频前端模块；把所述IQ信号解调为音频数据流的中频音频解调模块。
在第二实施例中，基带解调模块同样还包括控制射频前端模块或中频视频前端模块或中频音频前端模块的本地振荡频率、射频扫频和锁定信号的基带控制器。
下面结合图3对本发明进行进一步说明。
图3显示了第一实施例的电路原理，如图3所示，射频前端模块包括：射频前置滤波器(未显示)，VGA可变增益放大器，射频下变频器(包括本振)和正交科斯塔斯环路(包括用于I信号的放大器低通滤波器和用于Q信号的放大器和低通滤波器)。基带解调模块包括：ADC采样(或模数变换)器，QPSK/BPSK解调器，维特比解码器，理得-索罗门去交织器。
DVB信号经过射频前端模块的滤波、VGA可变增益放大、射频下变频和IQ调制处理，得到正交IQ信号。ADC对IQ信号采用RSSI判断信号强弱，通过I2C总线路控制VGA对信号进行放大，提高SNR；正交IQ中频信号在基带解调模块中进行基带ADC中频采样后，进行QPSK/BPSK解调，维特比解码，理得-索罗门去交织，生成MPEG TS传输码流即数据流。
中频音视频前端模块包括：混频器，ADC采样和(视频)解码电路，VGA自动增益放大链路，以及IQ调制电路，以便通过混频、ADC采样和(视频)解码、VGA自动增益放大、IQ调制得到正交IQ信号。中频音视频解调模块类似于基带解调模块，用于将IQ信号变换成数据流。
I2C底层控制部分可以由基带芯片提供；基带控制器对射频前端/中频解调模块的控制，如需要射频扫频操作，I2C总线根据射频芯片频综配置，发送对应指令，控制频综振荡，锁定信号；由内部RSSI功检测器判别信号强弱，控制VGA电路对信号放大。上层软件控制部分用于对本系统所有模块的初始化，信号流调度的分配控制。
上述两个数据流经由PC总线接口送入WiFi模块，WiFi模块由上层软件默认设置为关闭，当PC总线送入TS流时，软件置WiFi使能电平高，射频打开，同时数据流经过WiFi模块调制、上混频、功率放大后发射出去。
本发明的实现音视频信号转发的方法基于上述设备实现，包括如下步骤：
a)将数字广播视频信号转换成视频数据流；
b)将模拟中频音视频信号转换成音视频数据流；
c)接收所述音视频数据流和视频数据流、将其转换成WiFi视频/音频无线广播信号。
步骤a)包括：对收到的数字视频广播信号进行滤波、可变增益放大、下变频和IQ调制处理，以得到IQ信号；对所述IQ信号进行ADC采样、解调、解码和去交织处理以得到数据流；以及检测所述ADC采样输出以根据RSSI强弱控制所述的可变增益放大。
步骤b)包括：对中频模拟电视信号或中频音频信号进行混频、ADC采样、视频解码、IQ调制以得到IQ信号；把所述IQ信号解调为音视频数据流。
图4显示了图3所示的多种制式视频信号WiFi转发的无线设备工作时的流程。
工作流程包括：系统上电，初始化，软件选择输入信号类别进行混频解调，处理，WiFi发射。
如果是DVB-T/C信号：由数字芯片控制I2C对射频芯片的频综进行设置扫频，具体频率的计算参考DATASHEET，上层软件完成对射频频综的配置。让频综振荡频率从低到高步进，系统完成一次扫频，捕获频段内的所有频道，并对频点进行存储。以便下次直接调用。在每次扫频时，由于各频点信号强度差异可能较大，解调芯片的AGC控制电路对射频芯片VGA电路进行增益设置，以便对信号进行放大，提高信噪比；经过射频捕获，解调芯片输出TS码流到PCI总线上后，通过PC侧软件可收看DVB-T/C节目，PC侧软件安装在WiFi终端-手持或笔记本电脑，包括和WiFi硬件的软件驱动接口程序，控制WiFi切换信道指令程序，对WiFi锁频后的数字中频信号进行软件解码，显示在手持终端或笔记本的LCD上；控制软件输出开WiFi命令，WiFi桥接芯片开始初始化，依次WiFi射频开，通过桥接芯片转来的数字信号进行编码调制，混频，发射出去；用户在笔记本电脑安装WiFi节目接收软件，进行搜索，可以收到节目流并通过软件格式转换播放出来；对于模拟PAL制式信号，软件选择硬件通路配置，工作模式同DVB-T；
对于中频视频信号，如笔记本输出的S-VIDEO或者家用广电机顶盒/DVD碟机，软件选择硬件通路配置，音视频编码芯片对不同制式信号进行ADC采样，编码，同样送出数字流信号到PC总线处理；此功能可用于会议单用户WiFi发射，多用户WiFi终端接收使用，无需投影仪；
对中频音频信号，如立体声LR信号，同样软件选择硬件通路配置，音视频编码芯片对不同制式信号进行ADC采样，编码，同样送出数字流信号到PC总线处理，WiFi发射；可以配合市场现有的WiFi音箱使用；
同样，对于摄像头输入的视频信号，软件选择硬件通路配置，频编码芯片对信号进行ADC采样，编码，送出数字流信号到PC总线处理，WiFi发射；可用于小区无线移动WiFi终端监控。
综上所述，本发明的原理是，由模拟/数字媒体电路结合WiFi电路的无线设备，使其间的信号流通过软件进行导向。
就此而言，本发明的实现音视频信号转发的无线终端通常包括以下模块：
中频音视频前端模块包括常用S-Video，CVBS，FM，立体声L/R信号输入，可以对此类音视频信号进行采样，编码和格式转换为媒体数据流，传送到PCI总线上；
模拟/数字射频前端模块：射频预处理电路-对RF信号进行滤波，高放；现在DVB射频接收机基本是零中频架构，对DVB射频信号一次变频到中频IQ信号，解调电路对IQ信号处理，解出TS传输流；对DVB-T/C信号输入，目前有ST，PHILIPS，博通公司等均推出小型低功耗硅调谐器。或者也有汤姆逊，三星等推出的CAN调谐器，直接将数字广播信号解调出TS流，供解码芯片解调；
对于国内模拟电视信号使用PAL制式，也可以使用此类厂家的模拟调谐器，将模拟信号调制为CVBS。再对信号进行MPEG编码处理；
中频解码模块：本发明对于音视频信号进行采样编码，发送到PCI总线处理；
WiFi模块：目前WiFi模块应用比较普遍，可以选用PCI WiFi模块，驱动由芯片厂家提供；如果使用外置，可使用USB WiFi模块；
软件控制：系统上电后板子初始化，软件检测到射频/基带设备识别，可以通过I2C总线和硬件进行通讯和控制，根据信号格式，开关硬件通路，对信号进行处理和传送，应用软件对视频流的播放。
就工作原理而言，本发明的工作步骤包括：
A、射频信号由射频连接器输入，经过射频预处理模块进行混频，由科斯塔斯环解调成IQ信号，由编解码数字芯片对IQ进行解调，输出视频TS传输流；
B、解调模块和射频前端有反馈网络，形成闭合环路，对信号进行自动增益控制；TS流通过软件接口界面显现图像画面，同时经过PC总线，传送给WiFi发射电路，把音视频节目发射出去，作为小区覆盖；
C、中频音视频信号可以切换到对应硬件通路进行ADC采样解调，软件处理，WiFi发射出去。
D、带WiFi的笔记本电脑，PDA，手机终端等设备安装接收应用软件，可以搜索到视频信号，作为终端收看节目。
因此，本发明所提出的多种制式视频信号WiFi转发的无线设备具有以下显著的特点：
1)实际应用广：可作为小区域音视频广播WiFi热点覆盖，无需架设专业广播电视设备，成本低廉。也可作为移动无线视频监控；
2)主要依靠软件来控制硬件模块间的媒体数字流，硬件设计难度低，兼容性好。本发明能将视频信号采样，编解码处理后通过WiFi模块发射的双模转发设备。使得WiFi终端用户可同时共享同一视频源；节约了硬件成本。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。