CN103327367A

CN103327367A - 超高清数字广播信号测试系统

Info

Publication number: CN103327367A
Application number: CN2013102282811A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Wuxi Beidou Xingtong Information Technology Co Ltd
Current assignee: Xinxiang Dacheng Science and Technology Intermediary Service Co., Ltd.
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-06-08
Also published as: CN105208408B; CN105208408A; CN103327367B

Abstract

本发明涉及一种超高清数字广播信号测试系统，包括：原始码流存储模块、信号接收模块、码流对比模块和显示模块，所述码流对比模块连接所述原始码流存储模块和所述信号接收模块以对分别来自所述原始码流存储模块和所述信号接收模块的码流进行比较，所述显示模块显示所述比较的结果。通过本发明，对超高清数字广播信号的发送和接收进行了测试，以获得与发送端的音视频内容传送相关的测试数据，便于用户及时调整收发策略，获得正确率高的收发环境。

Description

超高清数字广播信号测试系统

技术领域

本发明涉及数字电视领域，尤其涉及一种超高清数字广播信号测试系统。

背景技术

超高清数字电视因信号分辨率高能够为电视观众带来视听享受和感官愉悦，已经成为目前数字电视发展的主要方向，尤其在压缩效率高的空间音频编码SAC编码和高效视频编码HEVC编码的相关技术发布后，超高清数字电视克服了压缩不够以及现有信道传输模式的瓶颈，使得超高清分辨率的视频图像和音频的技术愈发成熟。

但是，因为超高清数字电视是基于观众对数据的高要求而开始被研发，所以在超高清数字电视信号的传输中对数据的准确性要求很高，而现有的超高清数字电视测试系统的传输和接收模式比较固定，无法实时通过调整传输和接收的各个参数来调整收发环境，以获得适宜当地的最佳收发环境，人们无法获得本来可实现的高准确率的音视频数据收发，影响了观众的收看热情。

因此，需要一种超高清数字广播信号测试系统，改造原有单一类型、不够灵活的收发测试系统，用户能够自行设置收发环境来获得最高准确性的音视频数据，从而能够将确定的收发环境在测试地区进行定制发射机和接收机，在不同地区实现最适合当地信道环境的最准确的音视频数据收发，给电视用户带来最好的视听享受。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种超高清数字广播信号测试系统，引入码流对比装置，对接收到的音视频数据和原始音视频数据进行比较，以获得相关的统计信息，根据比较结果，对音视频压缩模块、加扰复用模块、OFDM调制模块和信号接收模块进行实时调整，获得最适合当地信道的最佳收发系统。

根据本发明的一方面，提供了一种超高清数字广播信号测试系统，包括原始码流存储模块、信号接收模块、码流对比模块和显示模块，所述码流对比模块连接所述原始码流存储模块和所述信号接收模块以对分别来自所述原始码流存储模块和所述信号接收模块的码流进行比较，所述显示模块显示所述比较的结果。

更具体地，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：节目源生成模块，包括超高清数字音频采集元件和超高清数字视频采集元件，所述超高清数字音频采集元件采集超高清22声道的音频源所播放的音频信号并进行模数转换以输出原始音频码流，所述22声道的布置为，在听者所在的空间中，中间层设置了10个声道，底层设置了3个声道，顶层设置了9个声道，所述超高清数字视频采集模块采集使用了超高清电视分辨率的超高清视频源所播放的视频信号，并进行模数转换以输出原始视频码流；原始码流存储模块，连接所述节目源生成模块以接收并存储所述原始音频码流和所述原始视频码流；音视频压缩模块，连接所述节目源生成模块以接收所述原始音频码流和所述原始视频码流，并对所述原始音频码流进行音频压缩编码，以输出压缩音频码流，对所述原始视频码流进行视频压缩编码，以输出压缩视频码流；加扰复用模块，连接所述音视频压缩模块，对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行加扰，以分别获得加扰音频码流和加扰视频码流，对加扰音频码流和加扰视频码流进行传输流TS打包，以分别获得音频TS包、视频TS包，并对音频TS包、视频TS包、授权控制信息ECM、授权管理信息EMM进行复用，获得复用后的TS流，所述TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；OFDM调制模块，连接所述加扰复用模块，对所述复用后的TS流进行OFDM调制，并发送调制后的信号；信号接收模块，连接所述OFDM调制模块，对所述调制后的信号进行OFDM解调、解复用、解扰、解压缩操作，以获得接收音频码流和接收视频码流；码流对比模块，连接所述原始码流存储模块和所述信号接收模块，将原始音频码流和接收音频码流逐比特位比较，将原始视频码流和接收视频码流逐比特位比较，并输出比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流，输出比特位比较不符的原始视频码流和接收视频码流；显示模块，连接所述码流对比模块，以接收并显示比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流，接收并显示比特位比较不符的原始视频码流和接收视频码流，还将比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流各自对应的图像进行对比显示，对比特位比较不符的比特位数量进行统计分析并显示统计分析结果；监视模块，连接所述信号接收模块，以监视并显示对所述调制后的信号进行的OFDM解调、解复用、解扰、解压缩的各个操作是否正常的操作状态；测试环境设置模块，连接音视频压缩模块、加扰复用模块、OFDM调制模块和信号接收模块，根据用户通过遥控装置或按钮发出的测试环境设置命令来修改音视频压缩模块、加扰复用模块、OFDM调制模块或信号接收模块中的操作参数；其中，所述对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行的加扰具体为，使用控制字CW对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行加扰，CW由业务密钥SK加密，加密后的CW携带在ECM中，SK由用户个人密钥PDK加密，加密后的SK携带在EMM中，用户个人密钥PDK被存储已经缴费的用户的智能卡中，用户个人密钥PDK在智能卡中被加密存储，以避免PDK被直接读出；其中，在所述复用后的TS流中，音频TS包、视频TS包、授权控制信息ECM、授权管理信息EMM具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNC1和三个其他字节，所述三个其他字节用于业务识别、加扰和控制信息，所述负载包括184字节的MPEG-2数据，所述TS流包头的三个其他字节的具体分布为，1个传输误码指示比特位，1个净数据单元起始指示比特位，1个传送优先级比特位，13个包识别符PID比特位，2个传送加扰控制比特位，2个自适应区控制比特位和4个连续计数器比特位。

更具体地，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：所述复用后的TS流中还包括业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于携带电子节目指南EPG信息。

更具体地，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：所述超高清数字音频采集元件的采集的采样率为每声道44.1KHz，所述超高清数字音频采集模块中音频压缩编码采用的是空间音频编码SAC编码。

更具体地，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：所述超高清电视分辨率有三种：3840×2160、7680×4320或15360×8640，所述超高清数字视频采集模块中视频压缩编码采用的是高效视频编码HEVC编码。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1根据本发明实施方案示出的超高清数字广播信号测试系统的结构方框图。

其中，1、节目源生成模块；2、原始码流存储模块；3、音视频压缩模块；4、加扰复用模块；5、OFDM调制模块；6、信号接收模块；7、码流对比模块；8、显示模块；9、监视模块；10、测试环境设置模块。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的超高清数字广播信号测试系统的实施方案进行详细说明。

图1示出根据本发明实施方案示出的超高清数字广播信号测试系统的结构方框图。其中超高清数字广播信号测试系统包括，原始码流存储模块2、信号接收模块6、码流对比模块7和显示模块8，所述码流对比模块7连接所述原始码流存储模块2和所述信号接收模块6以对分别来自所述原始码流存储模块2和所述信号接收模块6的码流进行比较，所述显示模块8显示所述比较的结果。进一步地，所述超高清数字广播信号测试系统还包括，节目源生成模块1，包括超高清数字音频采集元件和超高清数字视频采集元件，所述超高清数字音频采集元件采集超高清22声道的音频源所播放的音频信号并进行模数转换以输出原始音频码流，所述22声道的布置为，在听者所在的空间中，中间层设置了10个声道，底层设置了3个声道，顶层设置了9个声道，所述超高清数字视频采集模块采集使用了超高清电视分辨率的超高清视频源所播放的视频信号，并进行模数转换以输出原始视频码流；原始码流存储模块2，连接所述节目源生成模块1以接收并存储所述原始音频码流和所述原始视频码流；音视频压缩模块3，连接所述节目源生成模块1以接收所述原始音频码流和所述原始视频码流，并对所述原始音频码流进行音频压缩编码，以输出压缩音频码流，对所述原始视频码流进行视频压缩编码，以输出压缩视频码流；加扰复用模块4，连接所述音视频压缩模块3，对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行加扰，以分别获得加扰音频码流和加扰视频码流，对加扰音频码流和加扰视频码流进行传输流TS打包，以分别获得音频TS包、视频TS包，并对音频TS包、视频TS包、授权控制信息ECM、授权管理信息EMM进行复用，获得复用后的TS流，所述TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；OFDM调制模块5，连接所述加扰复用模块4，对所述复用后的TS流进行OFDM调制，并发送调制后的信号；信号接收模块6，连接所述OFDM调制模块5，对所述调制后的信号进行OFDM解调、解复用、解扰、解压缩操作，以获得接收音频码流和接收视频码流；码流对比模块7，连接所述原始码流存储模块2和所述信号接收模块6，将原始音频码流和接收音频码流逐比特位比较，将原始视频码流和接收视频码流逐比特位比较，并输出比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流，输出比特位比较不符的原始视频码流和接收视频码流；显示模块8，连接所述码流对比模块7，以接收并显示比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流，接收并显示比特位比较不符的原始视频码流和接收视频码流，还将比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流各自对应的图像进行对比显示，对比特位比较不符的比特位数量进行统计分析并显示统计分析结果；监视模块，9连接所述信号接收模块6，以监视并显示对所述调制后的信号进行的OFDM解调、解复用、解扰、解压缩的各个操作是否正常的操作状态；测试环境设置模块10，连接音视频压缩模块3、加扰复用模块4、OFDM调制模块5和信号接收模块6，根据用户通过遥控装置或按钮发出的测试环境设置命令来修改音视频压缩模块3、加扰复用模块4、OFDM调制模块5或信号接收模块6中的操作参数；其中，所述对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行的加扰具体为，使用控制字CW对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行加扰，CW由业务密钥SK加密，加密后的CW携带在ECM中，SK由用户个人密钥PDK加密，加密后的SK携带在EMM中，用户个人密钥PDK被存储已经缴费的用户的智能卡中，用户个人密钥PDK在智能卡中被加密存储，以避免PDK被直接读出；其中，在所述复用后的TS流中，音频TS包、视频TS包、授权控制信息ECM、授权管理信息EMM具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNC1和三个其他字节，所述三个其他字节用于业务识别、加扰和控制信息，所述负载包括184字节的MPEG-2数据，所述TS流包头的三个其他字节的具体分布为，1个传输误码指示比特位，1个净数据单元起始指示比特位，1个传送优先级比特位，13个包识别符PID比特位，2个传送加扰控制比特位，2个自适应区控制比特位和4个连续计数器比特位。

其中，Testing environment（测试环境），是指测试运行其上的软件和硬件环境的描述，以及任何其他与被测软件交互的软件，包括驱动和桩。测试环境=软件+硬件+网络+数据准备+测试工具。测试环境是指为了完成软件测试工作所必需的计算机硬件、软件、网络设备、历史数据的总称。毫无疑问，稳定和可控的测试环境，可以使测试人员花费较少的时间就完成测试用例的执行，也无需为测试用例、测试过程的维护花费额外的时间，并且可以保证每一个被提交的缺陷都可以在任何时候被准确的重现。简单的说，经过良好规划和管理的测试环境，可以尽可能的减少环境的变动对测试工作的不利影响，并可以对测试工作的效率和质量的提高产生积极的作用。

其中，调制（modulation）就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。

其中，有条件接收系统（CAS）是开展付费电视的核心技术，了解他的运行机制，掌握好他的使用和维护对付费电视业务的成功开展非常关键。CAS的组成包括有：用户管理系统SMS、业务信息生成系统SIG、节目管理PMS/SI编辑系统、节目调度处理EIS、用户授权管理系统SAS、条件接收CA等。主要有两大块：一块是管理用户的SMS，一块是管理节目的CA。CA主要分为两大部分：一是信号加扰部分，它是通过一个随机码发生器所产生的随机码（称为控制字CW）来控制加扰器对信号的加扰；二是加密部分，要使加扰的信号在接收端成功地解扰，接收端也必须要有和加扰端一模一样的控制字来控制解扰器，所以，要将前端的CW传送到接收端，如果直接传送会很容易被黑客截获而使CAS失去作用，为此，要对CW进行加密传送，这种加密是一种多层加密机制，从而增加CW传送的安全性，直接对CW加密的第一层所产生的密文称为授权控制信息ECM，通过复用器与加扰的码流一起传送，ECM还含有时间、节目价格、节目授权控制等信息，因此ECM是面向节目的管理信息。对CW加密的密钥称为工作密钥SK，SK通常又叫月密钥，每月换一次，每换一次SK，系统都要重新对所有用户进行授权。第二层加密是用称为节目密钥PDK对SK进行加密，所产生的密文和从SMS获取的授权指令通过SAS生成的授权信息组成授权管理信息EMM，EMM还含有智能卡号、授权时间、授权等级等用户授权信息。这些信息主要是完成对用户的授权，因此EMM是面向用户的管理信息，EMM对用户在什么时间看、看什么频道进行授权，他也通过复用器与加扰码流一起传送，以上这些组成了CA最基本的加密系统。

其中，OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种，其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

另外，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：所述复用后的TS流中还包括业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于携带电子节目指南EPG信息。

另外，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：所述超高清数字音频采集元件的采集的采样率为每声道44.1KHz，所述超高清数字音频采集模块中音频压缩编码采用的是空间音频编码SAC编码。

其中，采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，他用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，他是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。

另外，所述超高清数字广播信号测试系统进一步包括：所述超高清电视分辨率有三种：3840×2160、7680×4320或15360×8640，所述超高清数字视频采集模块中视频压缩编码采用的是高效视频编码HEVC编码。

其中，分辨率（resolution，又称之为解析度）就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的像素的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘，而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。

采用本发明的超高清数字广播信号测试系统，提高了现有技术中超高清数字广播信号测试系统的灵活性，使得能够根据码流比较装置实时对接收码流和发送码流的各种比较，自适应选择最适宜的接收环境和发送环境，从而有助于当地运营商进行产品定制，满足电视观众对电视音视频数据越来越高的要求。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种超高清数字广播信号测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：

原始码流存储模块、信号接收模块、码流对比模块和显示模块，所述码流对比模块连接所述原始码流存储模块和所述信号接收模块以对分别来自所述原始码流存储模块和所述信号接收模块的码流进行比较，所述显示模块显示所述比较的结果。

2.如权利要求1所述的超高清数字广播信号测试系统，其特征在于，还包括：

节目源生成模块，包括超高清数字音频采集元件和超高清数字视频采集元件，所述超高清数字音频采集元件采集超高清22声道的音频源所播放的音频信号并进行模数转换以输出原始音频码流，所述22声道的布置为，在听者所在的空间中，中间层设置了10个声道，底层设置了3个声道，顶层设置了9个声道，所述超高清数字视频采集模块采集使用了超高清电视分辨率的超高清视频源所播放的视频信号，并进行模数转换以输出原始视频码流；

所述原始码流存储模块连接所述节目源生成模块，以接收并存储所述原始音频码流和所述原始视频码流；

音视频压缩模块，连接所述节目源生成模块以接收所述原始音频码流和所述原始视频码流，并对所述原始音频码流进行音频压缩编码，以输出压缩音频码流，对所述原始视频码流进行视频压缩编码，以输出压缩视频码流；

加扰复用模块，连接所述音视频压缩模块，对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行加扰，以分别获得加扰音频码流和加扰视频码流，对加扰音频码流和加扰视频码流进行传输流TS打包，以分别获得音频TS包、视频TS包，并对音频TS包、视频TS包、授权控制信息ECM、授权管理信息EMM进行复用，获得复用后的TS流，所述TS流具有188字节的MPEG-2帧结构；

OFDM调制模块，连接所述加扰复用模块，对所述复用后的TS流进行OFDM调制，并发送调制后的信号；

所述信号接收模块连接所述OFDM调制模块，对所述调制后的信号进行OFDM解调、解复用、解扰、解压缩操作，以获得接收音频码流和接收视频码流；

所述码流对比模块连接所述原始码流存储模块和所述信号接收模块，将原始音频码流和接收音频码流逐比特位比较，将原始视频码流和接收视频码流逐比特位比较，并输出比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流，输出比特位比较不符的原始视频码流和接收视频码流；

所述显示模块连接所述码流对比模块，以接收并显示比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流，接收并显示比特位比较不符的原始视频码流和接收视频码流，还将比特位比较不符的原始音频码流和接收音频码流各自对应的图像进行对比显示，对比特位比较不符的比特位数量进行统计分析并显示统计分析结果；

监视模块，连接所述信号接收模块，以监视并显示对所述调制后的信号进行的OFDM解调、解复用、解扰、解压缩的各个操作是否正常的操作状态；

测试环境设置模块，连接音视频压缩模块、加扰复用模块、OFDM调制模块和信号接收模块，根据用户通过遥控装置或按钮发出的测试环境设置命令来修改音视频压缩模块、加扰复用模块、OFDM调制模块或信号接收模块中的操作参数；

其中，所述对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行的加扰具体为，使用控制字CW对接收到的压缩音频码流和压缩视频码流分别进行加扰，CW由业务密钥SK加密，加密后的CW携带在ECM中，SK由用户个人密钥PDK加密，加密后的SK携带在EMM中，用户个人密钥PDK被存储已经缴费的用户的智能卡中，用户个人密钥PDK在智能卡中被加密存储，以避免PDK被直接读出；

其中，在所述复用后的TS流中，音频TS包、视频TS包、授权控制信息ECM、授权管理信息EMM具有不同的包标识符PID，所述PID是用来为TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符，所述TS流由包头和负载组成，所述包头包括一个同步字节SYNC1和三个其他字节，所述三个其他字节用于业务识别、加扰和控制信息，所述负载包括184字节的MPEG-2数据，所述TS流包头的三个其他字节的具体分布为，1个传输误码指示比特位，1个净数据单元起始指示比特位，1个传送优先级比特位，13个包识别符PID比特位，2个传送加扰控制比特位，2个自适应区控制比特位和4个连续计数器比特位。

3.如权利要求2所述的超高清数字广播信号测试系统，其特征在于：

所述复用后的TS流中还包括业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于携带电子节目指南EPG信息。

4.如权利要求2所述的超高清数字广播信号测试系统，其特征在于：

所述超高清数字音频采集元件的采集的采样率为每声道44.1KHz，所述超高清数字音频采集模块中音频压缩编码采用的是空间音频编码SAC编码。

5.如权利要求2所述的超高清数字广播信号测试系统，其特征在于：

所述超高清电视分辨率有三种：3840×2160、7680×4320或15360×8640，所述超高清数字视频采集模块中视频压缩编码采用的是高效视频编码HEVC编码。