[发明专利]多入多出信道传输视频的方法及装置

说明书

本发明提出通过多入多出（MIMO）信道以准连续调制传输视频的方法，包括以下步骤：通过视频预测编码和多维变换，将源视频去相关，产生变换域视频残差系数；通过子载波或子信道优化排序，将变换域视频残差系数并行映射成一至多个传输流；通过线性归一化和准连续调制，将传输流并行调制成多个发射输出信号；通过多个天线或线缆驱动器，将发射输出信号并行发射到多入多出信道上。

本申请引用2016年9月12日向美国专利局递交的临时专利申请62393124。

技术领域

本发明涉及视频监控系统、电视广播系统、机器视觉系统、虚拟现实系统、增强现实系统及其他基于视频的系统的视频传输。

背景技术

视频传输是很多系统和应用的基础组成部分和功能。在一个典型的高清监控系统中，多个高清摄像头通过线缆与一个录像机相连。每个摄像头通过连接线缆至少传输一路高清视频到录像机。录像机通常立即显示来自摄像头的现场视频，以监视摄像头现场视野中的现场实景，同时也将现场视频录像，并播放录像。在机器视觉应用中，如基于机器视觉的自主驾驶汽车，安装有一个、一对或多个摄像头，每个摄像头传输一路实时视频到机器视觉处理器，其融合实时视频，对现场产生2维、3维或环绕机器视觉。

历史上，视频传输是从无压缩的模拟传输开始的。闭路电视监控系统采用在同轴电缆上传输CVBS(复合视频基带与同步)信号，成为一个全世界部署的有线模拟视频传输系统。模拟传输采用模拟调制传输源视频。该源视频是一个时间上和垂直上离散取样、水平上连续、幅度上连续的3维信号。通过电视光栅扫描方式，该源视频信号被转换成时间上连续、幅度上连续的一维模拟传输信号，如CVBS信号，用于多种多样的传输。

随着数字技术的巨大进步，数字压缩和无压缩视频传输在许多应用中已经取代了或正在取代无压缩的模拟传输。在一个典型的高清IP(互联网协议)压缩视频监控系统中，百万像素级的高清IP摄像头采用如H.264那样的重度视频压缩技术，把数字高清源视频一般压缩成大约10Mb/s或更低比特率的数字式数据。压缩高清视频的数据包装到IP包中，通过以太网电缆以多电平调制传输到网络视频录像机。通过以太网电缆以IP包传输高清视频具有众所周知的缺点。首先，传输距离受限于100米。第二，重度压缩导致图像质量损失。第三，以IP包传输的视频帧产生长延迟和可变延迟，导致视频损失及时性和平滑流动性。第四，IP技术的复杂性导致安装、运营和维护成本升高。

很多高端应用因要求高画质和零延迟或近零延迟，采用无压缩数字视频传输方法。在高清闭路监控系统中，高清串行数字接口(HD-SDI)摄像头通过同轴电缆以比特串行化两电平调制传输专业级高质量的无压缩数字高清视频。然而，鉴于其极高比特率和非优化调制，HD-SDI的典型传输距离也限制在100米同轴电缆左右。

一般地，数字视频传输先把数字源视频，即时间上、水平上和垂直上离散、幅度上离散的3维信号，表达成压缩的或无压缩的数字式数据，再采用多种数字调制方法，以时间上离散、幅度离散的数字传输信号传输数字式数据。采用100base-TX模式的快速以太网接口的IP摄像头，以3个离散电平的脉冲信号来传输数字式数据。其他采用 1000base-TX模式的千兆以太网接口的IP摄像头，以5个离散电平的脉冲信号来传输数字式数据。这些传输数字式数据的离散信号值，如离散电平值，称为星座。数字接收机需要根据含有噪声和干扰的接收信号判决发送的离散信号值。通常，随着传输距离加大到一定长度，判决出错和数字比特误码迅速增加，变成不可使用。这称为数字悬崖效应。数字视频传输从内在本质上受到数字悬崖效应的损伤。相反地，模拟视频传输采用模拟调制，产生时间上连续和幅度上连续的信号，没有无星座，接收端无需判决，因而没有数字悬崖效应，能平滑渐变降低质量。这个特性称为优异渐变降质。