一种电视向移动终端发送信息的方法及系统

1.一种电视向移动终端发送信息的系统，包括声波信息生成模块、电视、移动终端的声波信息接收模块和业务处理模块，其特征在于：声波信息生成模块所生成的内嵌声波信息的音视频文件，交由电视播放；电视的扬声器发出的音频信息被移动终端的声波信息接收模块接收还原，送入到业务处理模块处理，从而完成电视向移动终端的发送信息；
所述声波信息生成模块由信息编码模块、声波信息调制模块、音频合成模块、音视频合成模块四部分构成；
信息编码模块的输出与声波信息调制模块的输入相连接，声波信息调制模块的输出与音频合成模块的输入相连接，音频合成模块的输出与音视频合成模块的输入相连接；
声波信息生成模块的功能通过软件在计算机上实现或者是硬件设备独立实现；
所述音频合成模块是将声波信息的PCM编码与原始广告片的音频做合并，合并方式是利用左右声道来区分原始音频和声波信息的PCM编码，或者直接做PCM叠加；合并后的音频文件保存为PCM格式、WAV格式或者压缩格式；合并后的音频文件在音视频合成模块中，与原始广告视频做合并；
所述的电视首先具有扬声器，第二具有读取本地存储卡中保存的视频文件播放功能、或者播放网络流媒体文件的功能、或者播放通过有线、无线广播系统传输的音视频节目功能；
所述移动终端为具有麦克风和录音功能的终端产品；
移动终端的声波信息接收模块由音频采集模块、解调模块和解码模块组成；音频采集模块的输出端与解调模块的输入端信号连接，解调模块的输出端与解码模块的输入端信号连接；声波信息接收模块中，除了音频采集模块需要移动终端硬件支持外，其他部分均由软件实现；
所述的音频采集模块采集到电视播放广告的声音信号后，转换为音频数字信号；上述音频数字信号送入到解调模块，由FSK非相干解调得到码元信息；具体步骤是：音频数字信号分别送入到中心频率是18000Hz和19000Hz的两个带通滤波器中做滤波，带通滤波器的通带宽度是100Hz；两个带通滤波器的输出分别送入到各自的低通滤波器，低通滤波器的截止频率是300Hz；两个低通滤波器的输出做抽样判决，得到码元信息；
在解码模块中，根据前导码做码元同步，对去掉前导码的数据包做维特比译码，译码结果经过CRC-16校验，如果校验不通过，就丢弃该数据包，直到接收到CRC校验正确的包，保存完整的信息码字并通过网络将该信息发送到远端服务器中的业务处理模块；
所述业务处理模块放置在远端服务器上，移动终端通过网络与远端服务器中的数据库做数据交换，或者是软件形式安装在移动终端本地；
所述的信息编码模块包括字符编码转换模块和数据包编码模块；字符编码转换模块的输出端与数据包编码模块的输入端相连接，数据包编码模块的输出作为信息编码模块的输出与声波信息调制模块的输入连接；
所述的字符编码转换模块将信息的字符转换为二进制码字；
所述的数据包编码模块对信息字符的二进制码字做CRC校验，将CRC校验位插入到原始信息后，对原始信息和CRC校验位合并后的数据做卷积码编码，卷积编码后的数据包再插入一组用于码元同步的前导码，完成数据包封包；
所述的声波信息调制模块，其调制方式有两种，分别为高斯频移键控调制或二进制振幅键控调制；
当选用高斯频移键控调制时，编码后数据先经过高斯低通滤波器，高斯滤波器的输出送入到FSK调制模块；码元1对应载波频率f1，码元0对应载波频率f2，其中f1和f2载波频率都要大于18KHz，同时满足|f1 – f2 | > 50Hz；
当选用二进制振幅键控调制时，需要满足以下条件：（1）载波频率大于18KHz；（2）bit1和bit0之间做幅度渐变过渡。
2.根据权利要求1所示的一种电视向移动终端发送信息的系统，其特征在于：经过声波信息生成模块所生成的音视频文件，保存在存储卡中，或者通过网络、有线电视和无线广播电视系统发送。
3.根据权利要求1所示的一种电视向移动终端发送信息的系统，其特征在于：所述的电视为楼宇广告电视、IPTV、数字有线电视、卫星电视或公交移动电视。
4.根据权利要求1所示的一种电视向移动终端发送信息的系统，其特征在于：音频采集模块包括麦克风和模数转换器两部分，麦克风的输出端与模数转换器的输入端信号连接，模数转换器的输出端作为音频采集模块的输出端与解调模块的输入端相连接。
5.一种电视向移动终端发送信息的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1-1.对需要在电视中嵌入的信息做信息编码，具体是：
步骤1-1-1.首先在字符编码转换模块中，将信息的字符转换为二进制码字；
步骤1-1-2.对信息字符的二进制码字做CRC校验，将CRC校验位插入到原始信息后，对原始信息和CRC校验位合并后的数据做卷积码编码，卷积编码后的数据包再插入一组用于码元同步的前导码，完成数据包封包，本步骤在数据包编码模块内实现；
步骤1-2.经过编码后的二进制数据送入到声波信息调制模块，生成信息PCM波形数据文件；
步骤1-3.声波信息调制模块输出的PCM波形数据文件送入到音频合成模块，和原有电视节目的音频做合成，合并保存为新的音频文件；
步骤1-4.音频合成模块得到的音频文件送入到音视频合成模块，与视频数据合并，生成全新的包含有特定音频信息的电视节目；
步骤1-5.新生成的包含特定音频信息的节目保存在存储卡中通过电视播出，或者通过网络或者有线、无线广播系统在电视播放；
步骤1-6.电视扬声器发出的声音被移动终端的音频采集模块接收，具体为：麦克风采集声音并转换为模拟电平信号，经过模数转换器转换为音频数字信号；
步骤1-7.上述音频数字信号送入到解调模块做解调；
步骤1-8.对解调结果做解码，去掉前导码后，做维特比译码器做卷积译码，译码结果通过CRC校验其正确性；如果CRC校验正确就保留该数据，如果CRC校验错误则放弃该组数据，等待解码下一组数据；
步骤1-9.解码完成数据根据码字规则转换成对应的信息，即还原出电视所嵌入的信息，送入到业务处理模块中；
步骤1-10.业务处理模块根据业务特征，对移动终端接收还原的信息做相应的处理；
至此，电视向移动终端发送信息的功能完成；
其中步骤1-2中的调制方式有两种，分别为高斯频移键控调制或二进制振幅键控调制当选用高斯频移键控调制时，编码后数据先经过高斯低通滤波器，高斯滤波器的输出送入到FSK调制模块；码元1对应载波频率f1，码元0对应载波频率f2，其中f1和f2载波频率都要大于18KHz，同时满足|f1 – f2 | > 50Hz；
当选用二进制振幅键控调制时，需要满足以下条件：（1）载波频率大于18KHz；（2）bit1和bit0之间做幅度渐变过渡。
6.根据权利要求5所述的一种电视向移动终端发送信息的方法，其特征在于：当步骤
1-2中的调制方式为高斯频移键控调制时，则步骤1-7解调方式为FSK非相干解调，具体是：
模数转换器输出的数字信号分别经过中心频率是f1和f2的两个带通滤波器做滤波，带通滤波器的输出到一个低通滤波器做包络还原，两个包络结果做抽样判决，得到FSK解调结果；
当步骤1-2中的调制方式为二进制振幅键控调制时，则步骤1-7解调方式为ASK非相干解调，具体是：数模转换器输出的数字信号送入到一个中心频率是ASK调制载频的带通滤波器，带通滤波器的数据做波形整流后送入到一个低通滤波器做包络检测，低通滤波器的数据做抽样判决得到2ASK的解调结果。

一种电视向移动终端发送信息的方法及系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电视与手机应用领域，具体涉及到一种电视向移动终端发送信息的方法及系统。\n背景技术\n[0002] 电视是一种受众广泛，具有极大影响力的广播媒体。近年来，随着技术发展，出现了如楼宇广告电视、公交车载电视、手机电视、IPTV、数字有线电视等多种形式。同时伴随着电视形态的发展，电视节目出现了电视购物、楼宇广告等利用电视媒体实现商品推荐和销售的节目内容，丰富和拓展了原有电视媒体的用途。\n[0003] 随着这类以广告宣传和购物为主题的内容推广，电视内容与受众之间的互动成为一种必须的业务需求。目前楼宇电视广告以及电视购物频道都是以品牌宣传为主，与受众的互动主要是受众拨打购物电话完成对商品的了解和购买，交互的便利性、实时性不佳，用户体验差。另外电视收视率是影响频道价值的重要指标，目前对收视率的统计使用电话随机访问的方式，样本空间不足，收视率数据的准确性欠佳。\n[0004] 随着智能移动终端设备的普及，通过受众的移动终端实现与电视的信息交互为改善原有电视与受众互动性不足提供了可能。目前国内楼宇电视广告商也做了一些楼宇广告和用户的互动尝试，比如分众传媒的Q卡模式，通过Q卡与用户手机的绑定，实现楼宇广告与受众之间的互动。但这个模式便利性差，用户体验不佳，而且楼宇广告电视需要设备升级，实施成本高。\n[0005] 电视向移动终端发送特定的信息是实现电视与受众互动的基础，目前的技术应用领域没有一套完善方便的实现方法。\n发明内容\n[0006] 针对以上技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种方便实现电视向移动终端发送信息的方法及具体实现该方法的系统。通过本发明公开的方法，可以在不对原有电视设备做任何硬件改造的基础上就可以实现受众移动终端设备接收电视所发送的信息，并完成受众与电视内容的信息交互，拓展了现有电视的业务广度。\n[0007] 本发明解决技术问题所采取的技术方案：\n[0008] 本发明所实现的电视向移动终端发送信息方法的核心思想是，将电视向移动终端发送的信息经过声波信息生成模块生成一种音频编码，该音频编码嵌入到原有电视内容中，通过电视播放后，利用声音将该信息发送到受众的移动终端，受众的移动终端的麦克风接收该声音信号，通过移动终端内的声波信息接收软件还原出发送的信息并交由业务处理模块完成后续业务。从而实现电视内容与受众的信息交互。\n[0009] 本发明所实现的电视与移动终端信息发送的系统具体包括声波信息生成模块、电视、移动终端的声波信息接收模块和业务处理模块。\n[0010] 所述声波信息生成模块由信息编码模块、声波信息调制模块、音频合成模块、音视频合成模块四部分构成。\n[0011] 信息编码模块的输出与声波信息调制模块的输入相连接，声波信息调制模块的输出与音频合成模块的输入相连接，音频合成模块的输出与音视频合成模块的输入相连接。\n[0012] 所述的信息编码模块可进一步包括字符编码转换模块和数据包编码模块。字符编码转换模块的输出端与数据包编码模块的输入端相连接，数据包编码模块的输出作为信息编码模块的输出与声波信息调制模块的输入连接。\n[0013] 声波信息生成模块的功能可以是通过软件在计算机上实现，也可以是专用硬件设备独立实现。\n[0014] 经过声波信息生成模块所生成的音视频文件，可以保存在存储卡中，也可以通过网络、有线电视和无线广播电视系统发送。\n[0015] 所述电视的特征在于，首先具有扬声器，第二具有读取本地存储卡中保存的视频文件播放功能，或者具有播放网络流媒体的功能，或者播放通过有线、无线广播系统所传输的音视频节目功能的电视。具体形式可以是但不限于楼宇广告电视、IPTV、数字有线电视、卫星电视、公交移动电视等。\n[0016] 所述移动终端可以但不限于是手机、平板电脑等具有便携特点，具有麦克风和录音功能的终端产品。\n[0017] 移动终端的声波信息接收模块具体由音频采集模块、解调模块、解码模块三部分组成。音频采集模块的输出端与解调模块的输入端信号连接，解调模块的输出端与解码模块的输入端信号连接。\n[0018] 音频采集模块可进一步包括麦克风和模数转换器（ADC）两部分，麦克风的输出端与ADC的输入端信号连接，ADC的输出端作为音频采集模块的输出端与解调模块的输入端相连接。\n[0019] 所述声波信息接收模块中，除了音频采集模块需要移动终端硬件支持外，其他部分均由软件实现。\n[0020] 所述业务处理模块可以放置在远端服务器上，移动终端通过网络与远端服务器中的数据库做数据交换，也可以是软件形式安装在移动终端本地。\n[0021] 声波信息生成模块所生成的内嵌声波信息的音视频文件，交由电视播放，电视的扬声器发出的音频信息被移动终端的声波信息接收模块接收还原，送入到业务处理模块处理，完成电视向移动终端的发送信息的功能。\n[0022] 本发明方法的具体步骤是：\n[0023] 步骤1-1.对需要在电视中嵌入的信息做信息编码。\n[0024] 步骤1-1-1.首先在字符编码转换模块中，将信息的字符转换为二进制码字。\n[0025] 步骤1-1-2.对信息字符的二进制码字做CRC校验，将CRC校验位插入到原始信息后。由于电视的发送接收条件较差，声波多径效应明显，误码率较高。另外考虑到一部广告视频片长为15秒或者30秒，对接收的实时性要求不严格，所以CRC校验后，对原始信息和CRC校验位合并后的数据做卷积码编码，这样利用卷积码的纠错能力，提高移动终端的信息接收效果。卷积编码后的数据包再插入一组用于码元同步的前导码，完成数据包封包。本步骤在数据包编码模块内实现。\n[0026] 步骤1-2.经过编码后的二进制数据被送入到声波信息调制模块，生成信息PCM（脉冲编码调制）波形数据文件。考虑电视的接收环境和声波通信的特征，有两种调制方式：\n[0027] 调制方式一，高斯频移键控调制（GFSK）。编码后数据先经过高斯低通滤波器，高斯滤波器的输出送入到FSK调制模块。码元1对应载波频率f1，码元0对应载波频率f2。其GFSK的特征在于，为了不影响电视播放效果，f1和f2载波频率都要大于18KHz，同时满足|f1 – f2 | > 50Hz。\n[0028] 调制方式二，二进制振幅键控调制（2ASK），为了不影响电视播放效果，需要满足以下条件：（1）载波频率大于18KHz；（2）bit1和bit0之间做幅度渐变过渡。\n[0029] 以上两种调制方式，根据系统要求，只能选择一种，对应的移动终端的声波信息接收模块内的解调模块，需要与调制方式相匹配。即如果声波信息生成模块中使用GFSK做信息调制，那么对应的移动终端的声波信息接收模块要使用FSK解调。同理，如果声波信息生成模块中使用2ASK做信息调制，则移动终端的声波信息接收模块要使用ASK做解调。\n[0030] 步骤1-3.声波信息调制模块输出的PCM文件被送入到音频合成模块，和原有电视节目的音频做合成，合并保存为新的音频文件。\n[0031] 步骤1-4.音频合成模块得到的音频文件被送入到音视频合成模块，与视频数据合并，生成全新的包含有特定音频信息的电视节目。\n[0032] 步骤1-5.新生成的包含特定音频信息的节目可以保存在存储卡中通过电视播出，也可以通过网络或者有线、无线广播系统在电视播放。\n[0033] 步骤1-6.电视扬声器发出的声音被移动终端音频采集模块接收，具体为麦克风采集声音并转换为模拟电平信号，经过模拟数字转换器（ADC）转换为音频数字信号。\n[0034] 步骤1-7.上述音频数字信号送入到解调模块做解调。对应不同的调制方式，解调方法也有两种。\n[0035] 解调方法一，对应GFSK调制的信号，做FSK非相干解调。实现方式是ADC输出的数字信号分别经过中心频率是f1和f2的两个带通滤波器做滤波，带通滤波器的输出到一个低通滤波器做包络还原，两个包络结果做抽样判决，得到FSK解调结果。利用GFSK调制和解调的信息发送方法请参考实施例1。\n[0036] 解调方法二，对应2ASK调制的信号，做ASK非相干解调。实现方式是DAC输出的数字信号送入到一个中心频率是ASK调制载频的带通滤波器，带通滤波器的数据做波形整流后送入到一个低通滤波器做包络检测，低通滤波器的输出做抽样判决得到2ASK的解调结果。利用2ASK调制和解调的信息发送方法请参考实施例2。\n[0037] 步骤1-8.对解调结果做解码，去掉前导码后，做维特比译码器做卷积译码，译码结果通过CRC校验其正确性。如果CRC校验正确就保留该数据，如果CRC校验错误则放弃该组数据，等待解码下一组数据。\n[0038] 步骤1-9.解码完成数据根据码字规则转换成对应的信息，即还原出电视所嵌入的信息，送入到业务处理模块中。\n[0039] 步骤1-10.业务处理模块根据业务特征，对移动终端接收还原的信息做相应的处理。至此，电视向移动终端发送信息的功能完成。\n[0040] 本发明所公开的电视向移动终端发送信息的方法，在移动终端用软件实现，在节目源端，仅对播出节目内容做简单的信息处理，利用现有的电视播放，无需硬件改造和设备升级。实现成本低廉，便于实施应用。可以创造出巨大的商业价值和社会价值。\n附图说明\n[0041] 图1为电视与移动终端信息发送系统示意图；\n[0042] 图2为声波信息生成模块示意图；\n[0043] 图3为移动终端声波信息接收示意图。\n[0044] 具体实现方式\n[0045] 为了使本发明的技术方案和优点更加明白，结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明：\n[0046] 实施例1，楼宇广告电视在播放一则餐厅广告，使用GFSK调制和解调方法，实现从楼宇广告电视向手机发送该餐厅打折券。\n[0047] 具体的实现步骤如下：\n[0048] 步骤1-1.发送的打折券内容为FC123456789。在字符编码转换模块中，将打折券的字符利用ASCII编码格式转换为二进制数据。\n[0049] \n[0050] 步骤1-2.对上述二进制数据做CRC-8的校验，将CRC校验位插入到原始二进制数据后面，如表1所示：\n[0051] 表1：CRC校验后编码\n[0052] \n[0053] 步骤1-3.对上述数据做卷积编码，编码后插入前导码完成数据包。如表2所示：\n[0054] 表2：卷积编码后的数据包\n[0055] 步骤1-4.在声波信息调制模块中，用GFSK生成PCM样点文件。使用的采样频率为44100Hz，bit 0的载波频率是18000Hz，bit1的载波频率是19000Hz。每个bit周期在\n4ms。传送一次完整数据包时间在1秒以内，为了保证受众在不同广告段内都可以接收到打折券信息，同时与原始广告片长15秒匹配，重复对该数据包做15次PCM编码。\n[0056] 步骤1-5.在音频合成模块中，将声波信息的PCM编码与原始广告片的音频做合并。合并方式可以是利用左右声道来区分原始音频和声波信息PCM音频，或者直接做PCM叠加。合并后的音频文件可以保存为PCM格式、WAV格式或者压缩格式，比如MP3格式，但需要注意的是压缩格式要保留18K以上的频谱成分。\n[0057] 步骤1-6.合成后的音频文件在音视频合成模块中，与原始广告视频做合并，注意音视频同步调整，以确保不影响播放效果。合并后的音视频文件可以根据需要保存为MPEG2格式或者AVI等格式。\n[0058] 步骤1-7.上述合并后的音视频文件可以保存在存储卡中，在现有的楼宇广告电视中播放。也可以通过网络，在网络广告机中播放。\n[0059] 步骤1-8.受众安装有包含声波信息接收模块软件的手机，采集到楼宇广告电视播放该餐厅广告的声音信号后，由音频采集模块采集并转换为音频数字信号。\n[0060] 步骤1-9.上述音频数字信号送入到解调模块，由FSK非相干解调得到码元信息。\n具体步骤是：音频数字信号分别送入到中心频率是18000Hz和19000Hz的两个带通滤波器中做滤波，带通滤波器的通带宽度是100Hz。两个带通滤波器的输出分别送入到各自的低通滤波器，低通滤波器的截止频率是300Hz。两个低通滤波器的输出做抽样判决，得到码元信息。\n[0061] 步骤1-10.解调得到的码元信息经过码元同步，去掉前导码，送入到维特比译码器做卷积译码，得到的结果做CRC-8校验，如果校验通过，就可以根据ASCII的规则转换为FC123456789的原始信息。如果CRC校验不通过，等待下一组码元的译码结果。\n[0062] 步骤1-11.信息FC123456789送入到业务处理模块，根据业务特征，在受众用户手机上显示该餐厅的打折券。至此，通过楼宇广告电视与手机的信息发送完成。\n[0063] 实施例2.某有线电视台的片头广告中嵌入电视台编码、时间和广告索引号，通过用户平板电脑将该信息发送到远端服务器上做收视率统计和抽奖凭证。调制方式使用\n2ASK。具体实现步骤如下：\n[0064] 步骤2-1.确定信息位的数据结构如表3所示，其中时间编码根据播放时间动态生成：\n[0065] \n[0066] 表3： 信息位数据结构\n[0067] 步骤2-2.在信息编码模块中，对该编码做CRC-16校验，完成校验后的数据如表4所示：\n[0068] \n[0069] 表4：CRC校验后的数据结构\n[0070] 步骤2-3.对表4的数据做卷积编码，卷积编码后插入前导码，完成数据包编码。\n[0071] 步骤2-4.在声波信息调制模块中，对数据包做2ASK编码，采样频率为44100Hz，载波频率为19000Hz，bit 1表示为有载波信号，bit 0定义为没有载波信号。为了防止数据跳变产生爆破音，数据跳变时候需要做幅度渐变过渡。为了保证移动终端的接收效果，完整数据包可以做多次重复，控制总的PCM文件时间长度与广告片长匹配。调制完成后得到信息的PCM编码文件。\n[0072] 步骤2-5.将信息的PCM编码在音频合成模块中与原有的广告音频做合并，生成合并后的PCM编码。\n[0073] 步骤2-6.将合并后的PCM编码与原广告的视频做合并，并压缩为MPEG2视频数据，交由广播系统发送。由于数据包中包含有动态的时间信息，所以步骤2-2至2-6由一台专用设备完成声波信息生成功能。\n[0074] 步骤2-7.家庭有线电视机顶盒对上述广告做解码播放，通过电视播放广告视频画面和声音。\n[0075] 步骤2-8.受众的平板电脑的音频采集模块将电视播放的声音转换为音频数字信号，并送入到解调模块。\n[0076] 步骤2-9.解调模块根据2ASK的调制规则，做解调，具体步骤是音频数字信号经过一个中心频率是19000Hz的带通滤波器做数字滤波。带通滤波器的数据做数字域的整流，去掉直流分量后取绝对值，然后送入到一个低通滤波器做包络还原。最后由抽样判决器做判决，得到完整的码元数据。\n[0077] 步骤2-10.在解码模块中，根据前导码做码元同步，对去掉前导码的数据包做维特比译码，译码结果经过CRC-16校验，如果校验不通过，就丢弃该数据包，直到接收到CRC校验正确的包，保存完整的信息码字并通过网络（WIFI或者3G网络）将该信息发送到远端服务器中的的业务处理模块。\n[0078] 步骤2-11.远端服务器的业务处理模块根据表3的信息位数据结构，关联用户信息、频道信息、时间信息以及广告索引，完成收视率统计。至此，电视向用户移动终端发送信息完成。\n[0079] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，本发明还可以有各种更改和变化。在不脱离本发明原理的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。\n[0080] 本发明构思巧妙，在不对现有电视做硬件升级的情况下，通过在节目源端嵌入特定的声波数据编码，完成电视节目和移动终端设备之间的信息发送。本发明可以广泛应用到楼宇电视广告、电视购物、电视收视率统计、电视用户投票参与环节等，可以大大改善电视与受众交互用户体验差的问题。