一种基于模拟同轴视频信道的数字码流发送方法、数字码流接收方法及数字码流传输系统与流程

本技术涉及信号传输，具体而言，涉及一种基于模拟同轴视频信道的数字码流发送方法、数字码流接收方法及数字码流传输系统。

背景技术：

1、随着视频监控技术的不断发展，高清视频传输已成为行业标准。目前，市场上的视频同轴传输方案主要包括模拟高清同轴传输和数字sdi同轴传输两种。模拟高清同轴传输虽然具有较长的传输距离和简单的安装方式，但其灵活性差，无法有效支持大规模的双向数据传输，并且模拟视频传输由于传输衰减存在色溢，拖影等固有问题，长距离下均衡难以补偿，从而损失了视频清晰度。而数字sdi同轴传输虽然能够实现无损画质和低延迟，但成本高昂且传输距离较短。

2、在安防监控领域，视频监控系统扮演着重要角色。随着用户对视频清晰度的要求不断提高，传统的模拟摄像机已无法满足需求。基于网络应用的网络高清摄像机应运而生，能够达到百万像素及以上的分辨率，满足图像解析度要求。然而，网络高清摄像机对传输距离以及线材要求较为苛刻，视频无法在较远的距离上稳定传输。

3、因此，目前需要一种新的低成本技术方案，能够在保证视频质量的同时，实现长距离、高效的数据传输，同时可灵活支持qos(quality of service),以满足不同场景的应用需求。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种基于模拟同轴视频信道的数字码流发送方法、数字码流接收方法及数字码流传输系统，用以实现长距离、高画质、高灵活性且低成本视频传输的技术效果。

2、本技术实施例第一方面提供了一种基于模拟同轴视频信道的数字码流发送方法，所述数字码流发送方法应用于发送端设备；所述数字码流发送方法包括：

3、获取多种待发送的数字码流数据；

4、根据预设的流量控制策略，调整各类型数字码流数据在传输带宽中的占用比例；

5、将调整后的码流数据进行组包处理，形成数据包；

6、将所述数据包进行信道编码，并基于信道编码后的数据生成适于在模拟同轴视频信道上传输的模拟信号；

7、通过所述模拟同轴视频信道发送所述模拟信号。

8、在上述实现过程中，打破了传统模拟同轴方案仅能传输单向视频且控制带宽严重受限的瓶颈，使同一根同轴电缆能够同时承载视频、音频及大量双向控制信息；同时使得数字化的高清视频信号能够在超过300米的同轴电缆上实现低误码率的稳定传输，解决了传统模拟高清方案因传输衰减导致的色溢、拖影等画质劣化问题，以及数字sdi和网络相机方案传输距离短、改造成本高的缺陷，实现了长距离、高画质、高灵活性且低成本的视频传输。

9、进一步地，所述根据预设的流量控制策略，调整各类型码流数据在传输带宽中的占用比例，包括：

10、根据当前待传输的各类型数字码流数据的数据量和服务质量要求，为不同类型的数字码流数据分配不同的传输时隙或带宽资源。

11、在上述实现过程中，通过实时感知各类型数字码流数据的当前数据量及其服务质量要求，为视频、音频、控制等不同类型的数据动态分配差异化的传输时隙或带宽资源，当视频数据量激增时自动为其扩充带宽以保障画质，当控制信令需要快速响应时优先为其分配时隙以降低延迟，从而在有限的同轴信道容量内实现多类型数据的高效共传。从根源上解决了传统模拟高清同轴方案因缺乏带宽管理能力而导致的控制信息带宽严重受限、应用场景单一的缺陷。

12、进一步地，所述将调整后的码流数据进行组包处理，形成数据包，包括：

13、为待传输的有效载荷添加包括数据类型和数据长度信息的包头信息，并添加用于校验数据完整性的校验信息。

14、在上述实现过程中，通过对调整后的各类码流数据进行结构化的组包处理，首先为视频、音频、控制等不同类型的有效载荷统一添加包含数据类型和数据长度信息的包头，使接收端设备能够从混合的数字码流中准确识别每一包数据的所属类型及其边界范围，从而实现多类型数据在单一信道上的有序共传与精准分离；同时在此基础上附加校验信息，为每个数据包提供了端到端的完整性验证能力，使得接收端设备能够在信道解码之后、数据解析之前，快速甄别出因长距离同轴传输中噪声干扰或信号衰减所导致的误码数据包，有效避免错误数据向应用层扩散。

15、进一步地，所述将所述数据包进行信道编码，包括：

16、将所述数据包添加用于同步的导频序列和帧头序列，得到处理后数据包；

17、将所述处理后数据包进行前向纠错编码；

18、将前向纠错编码后的数据进行直流平衡编码。

19、在上述实现过程中，通过将数据包依次进行导频/帧头序列添加、前向纠错编码和直流平衡编码处理，使接收端设备能够在长距离低信噪比的复杂信道条件下，从连续无间断的接收信号中精准捕获每个数据包的起始边界并建立可靠同步；且赋予了接收端设备直接在本地检测并纠正传输比特错误的能力，使得纠错无需依赖反馈信道即可完成，为视频、音频等实时性要求高的数据类型提供了低延迟的错误防护，降低了系统的整体误码率；同时，直流平衡编码通过消除码流中的直流分量，从根本上抑制了交流耦合传输中基线漂移导致的判决门限失准风险，保证了接收端设备时钟恢复所需的充足电平跳变密度。

20、进一步地，所述基于信道编码后的数据生成适于在模拟同轴视频信道上传输的模拟信号，包括：

21、将信道编码后的数据依次进行预加重处理和调制处理，得到所述模拟信号；其中，所述预加重处理用于对信道编码后的数据的目标频率分量进行幅度提升，所述调制处理用于将预加重处理后的数据转换为模拟电平信号。

22、在上述实现过程中，通过将经过信道编码的数字基带信号依次进行预加重处理和调制处理，完成了从数字域到模拟域的关键信号转换。其中，预加重处理通过主动提升信号的高频分量，预先补偿了同轴电缆在长距离传输中固有的高频衰减特性，使得信号经电缆传输到达接收端时各频率分量幅度均衡、眼图清晰张开，从根本上克服了长距离传输后高频细节严重丢失且接收端设备均衡难以有效补偿的缺陷；调制处理通过将数字码流以符合同轴电缆物理特性的模拟信号形态加以承载，不仅实现了数字信号在传统模拟同轴信道上的适配，还通过多电平映射降低了符号速率进而压缩了信号带宽，进一步减少了长距离传输损耗并提高了频谱利用效率。

23、本技术实施例第二方面提供了一种基于模拟同轴视频信道的数字码流接收方法，所述数字码流接收方法应用于接收端设备；所述数字码流接收方法包括：

24、从模拟同轴视频信道接收模拟信号；

25、将所述模拟信号进行解调处理，恢复出数字基带信号；

26、将所述数字基带信号进行信道解码处理，还原出数据包；

27、将还原出的数据包进行解包处理，提取出各类型数字码流数据。

28、在上述实现过程中，实现了数字码流从同轴电缆上的模拟波形到应用层可用数据的完整逆向恢复。

29、进一步地，所述将所述数字基带信号进行信道解码处理，包括：

30、基于所述数字基带信号中的帧头信息进行同步和频偏校准；

31、将频偏校准后的数据进行直流平衡解码；

32、将直流平衡解码后的数据进行前向纠错解码。

33、在上述实现过程中，完成了从解调后数字基带信号到原始数据包的完整恢复过程。同步与频偏校准步骤利用发送端设备嵌入的导频和帧头序列，在连续比特流中精确定位每个数据帧的边界，确保每个比特的采样判决点始终对准在最佳位置，为后续解码提供了精准的时间和频率基准；直流平衡解码步骤将经过编码的码流还原为原始比特序列；前向纠错解码步骤在无需发送端设备配合的前提下独立完成对传输过程中零星误码的检测和自动纠正，有效避免了误码向应用层扩散。

34、进一步地，所述频偏校准包括：根据当前采样周期内当前比特组与下一比特组的边沿位置关系，调整后续数据的采样间隔。

35、在上述实现过程中，在每发生一次比特跳变时就实时判别收发时钟是否存在频率偏差及其偏差方向，并据此自适应地增加或减少后续数据的采样间隔，实现了对收发端晶振频率差异及其温度漂移所导致的采样点偏移的实时动态补偿。

36、进一步地，所述方法还包括：

37、当检测到数据包错误时，生成重传请求；所述重传请求包括错误数据包的标识信息；

38、通过所述模拟同轴视频信道向发送端设备发送所述重传请求，以使所述发送端设备重传所述错误数据包。

39、在上述实现过程中，由于重传请求仅在数据包校验失败时才会触发，并非持续占用反向带宽，且重传请求本身也享有qos流量控制和信道编码保护，确保了重传机制的高效性和可靠性，即使面对突发强干扰、电缆老化或极端恶劣的信道条件，仍能保证视频、音频、控制信息的传输。

40、本技术实施例第三方面提供了一种基于模拟同轴视频信道的数字码流传输系统，所述数字码流传输系统包括发送端设备与接收端设备；

41、所述发送端设备包括：

42、调度模块，用于获取多种待发送的数字码流数据，并根据预设的流量控制策略，调整各类型数字码流数据在传输带宽中的占用比例；

43、组包模块，用于将调整后的码流数据进行组包处理，形成数据包；

44、信道编码模块，用于将所述数据包进行信道编码；

45、调制发送模块，用于基于信道编码后的数据生成适于在模拟同轴视频信道上传输的模拟信号，并通过所述模拟同轴视频信道发送所述模拟信号；

46、所述接收端设备包括：

47、解调模块，用于从模拟同轴视频信道接收模拟信号，并将所述模拟信号进行解调处理，恢复出数字基带信号；

48、信道解码模块，用于将所述数字基带信号进行信道解码处理，还原出数据包；

49、解包处理模块，用于将还原出的数据包进行解包处理，提取出各类型数字码流数据。

50、在上述实现过程中，通过发送端设备中调度模块、组包模块、信道编码模块、调制发送模块的级联协同，以及接收端设备中解调模块、信道解码模块、解包处理模块的逆向还原配合，实现了基于模拟同轴视频信道的数字码流传输。