CN104243981B - 卫星数字电视节目播放质量检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星数字电视节目播放质量检测系统，包括：信号质量检测器和报警信号管理装置，所述信号质量检测器对接收到的卫星数字电视广播信号进行质量检测，当出现信号异常情况时发出报警信号，所述报警信号管理装置连接所述信号质量检测器以接收所述报警信号并显示所述报警信号对应的报警内容。通过本发明，能够全方位对接收到的卫星数字电视广播信号进行信道级、信源级和显示级的信号内容检测，并在出现信号内容异常情况时及时通知电视台工作人员，有效地保障了电视台机房对卫星数字电视节目的安全播放。

Description

卫星数字电视节目播放质量检测系统

本发明是申请日为2013年6月18日、申请号为2013102295455、发明名称为“卫星数字电视节目播放质量检测系统”的发明的分案申请。

技术领域

本发明涉及电视信号检测领域，尤其涉及一种卫星数字电视节目播放质量检测系统。

背景技术

随着数字技术的快速发展，电视领域也开始从模拟电视到数字电视的更新换代，目前，基本上各市级电视台以完成从模拟电视到数字电视的设备升级改造。但是，数字电视信号出现问题时，因为播放节目多，传输环节复杂而不容易快速找出故障所在，这对要求有效保障电视机房内信号播放质量的电视台来说，必须安装一个数字电视信号播放质量检测系统以帮助问题的及时定位和快速解决。

但是，现有的数字电视节目播放质量检测系统结构简单、功能单一，往往只是在信号传输的某一个环节上安装检测装置，以截取码流进行分析，这样得到的分析结果只能反映在该环节上的信号质量，在问题出现在该环节后时，无法被检测出来，甚至对应该环节前的问题由于该环节前设备众多而无法及时对问题定位，耽误电视台对节目的正常维护。

因此，对于通过卫星发送数字电视节目的电视台，需要一种卫星数字电视节目播放质量检测系统，改造原有的简单的数字电视节目播放质量检测系统，采用多环节分等级的检测模式对信号内容进行检测，即在信号传输的多个环节设置不同的信号质量检测装置，并对被检测项进行等级划分管理，以便于电视台维护人员快速查找问题所在并进行故障排除。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种卫星数字电视节目播放质量检测系统，引入在信道接收端、信源接收端和显示端安装的三个不同信号质量检测装置，对不同的信号内容进行不同项目的检测，并根据用户的操作选择被检测项和被检测项的等级，对问题进行快速定位和分等级管理，提高了卫星数字电视节目信号的检测效率。

根据本发明的一方面，提供了一种卫星数字电视节目播放质量检测系统，包括信号质量检测器和报警信号管理装置，所述信号质量检测器对接收到的卫星数字电视广播信号进行质量检测，当出现信号异常情况时发出报警信号，所述报警信号管理装置连接所述信号质量检测器以接收所述报警信号并显示所述报警信号对应的报警内容。

更具体地，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：四相相移键控信号QPSK解调器，接收卫星数字电视广播信号并对所述卫星数字电视广播信号进行QPSK解调；匹配滤波器，连接所述QPSK解调器，对QPSK解调后的信号进行匹配滤波，以抑制噪声，提高信噪比；第一信号质量检测器，连接所述匹配滤波器以接收所述匹配滤波器输出的信号，并对所述匹配滤波器输出的信号进行误码率、载噪比、信号功率和调制误差比的检测，当误码率、载噪比、信号功率或调制误差比的检测值不在预定范围内时，发出第一报警信号，所述第一报警信号中包括出现异常的被检测项、被检测项的当前值和被检测项的预定范围；软判决的Viterbi译码器，连接所述匹配滤波器，对所述匹配滤波器输出的信号依次进行软判决、Viterbi译码，所述软判决是接近最佳的最大似然译码，在实现规模上比硬判决大，但提高了信噪比，所述Viterbi译码是一种卷积码的解码算法；卷积去交织器，连接所述软判决的Viterbi译码器，对所述软判决的Viterbi译码器输出的信号进行深度为12的卷积去交织，输出卷积去交织后的误码保护包；里德所罗门RS解码器，连接卷积去交织器，对接收到的误码保护包进行RS(204，188)解码，输出188字节的数据包，所述188字节的数据包是活动图像专家组MPEG-2帧结构的传输流TS流；同步字节反转与去随机化装置，连接RS解码器，将MPEG-2帧结构的TS流去随机化，并将去随机化后的TS流中的同步字节SYNC1字节进行反转；解复用装置，连接所述同步字节反转与去随机化装置，接收并解复用所述同步字节反转与去随机化装置反转同步字节SYNC1字节后的TS流，输出音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT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，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频内容、所述视频内容有关的数据；第二信号质量检测器，连接所述解复用装置以接收并分析音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，以对出现新节目、节目消失、节目码率越界、出现新PID、PID消失和PID码流越界的情况进行检测并发出第二报警信号，所述第二报警信号中包括与出现新节目、节目消失、节目码率越界、出现新PID、PID消失或PID码流越界的情况对应的报警内容；音视频播放装置，连接所述解复用装置以接收音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，并根据节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的描述信息，根据音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流播放音视频内容和附加数据；第三信号质量检测器，连接所述音视频播放装置并分析所述音视频播放装置播放的音视频内容和附加数据，以对出现视频静帧、音频丢失、音量过高、音量过低和附加数据异常的情况进行检测并发出第三报警信号，所述第三报警信号中包括与出现视频静帧、音频丢失、音量过高、音量过低或附加数据异常的情况对应的报警内容；报警信号管理装置，接收用户通过遥控器或按钮输入的检测项目选择命令以根据检测项目选择命令选择被检测的项目，接收用户通过遥控器或按钮输入的项目优先级设定命令以根据项目优先级设定命令设置检测项目的优先级；所述报警信号管理装置连接所述第一信号质量检测器、所述第二信号质量检测器和所述第三信号质量检测器以将所述第一报警信号、所述第二报警信号和所述第三报警信号的报警内容根据被设定的优先级分等级显示在所述报警信号管理装置的显示器上，所述报警信号管理装置对检测项目的操作在显示器上进行；其中，所述调制误差比是DVB标准之一TR101290文档中用于描述DVB接收信号的品质因数，所述品质因数作为所述DVB接收信号是否能够被接收机正确解码的指示。

更具体地，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：权限管理单元，用于对登录所述报警信号管理装置的用户进行权限管理。

更具体地，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：数据库存储单元，用于保存所述报警信号管理装置接收到的所述第一报警信号、所述第二报警信号和所述第三报警信号的报警内容。

更具体地，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：数据统计单元，连接数据库存储单元以对数据库存储单元存储的报警内容进行统计和分析。

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卫星数字电视节目播放质量检测系统的结构方框图。

其中，1、QPSK解调器；2、匹配滤波器；3、第一信号质量检测器；4、Viterbi译码器；5、卷积去交织器；6、RS解码器；7、同步字节反转与去随机化装置；8、解复用装置；9、第二信号质量检测器；10、音视频播放装置；11、第三质量检测器；12、报警信号管理装置。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的卫星数字电视节目播放质量检测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卫星数字电视节目播放质量检测系统的结构方框图。其中卫星数字电视节目播放质量检测系统包括，信号质量检测器3、9、11，和报警信号管理装置12，所述信号质量检测器3、9、11对接收到的卫星数字电视广播信号进行质量检测，当出现信号异常情况时发出报警信号，所述报警信号管理装置12连接所述信号质量检测器3、9、11以接收所述报警信号并显示所述报警信号对应的报警内容。进一步地，所述质量检测系统还包括，四相相移键控信号QPSK解调器1，接收卫星数字电视广播信号并对所述卫星数字电视广播信号进行QPSK解调；匹配滤波器2，连接所述QPSK解调器1，对QPSK解调后的信号进行匹配滤波，以抑制噪声，提高信噪比；第一信号质量检测器3，连接所述匹配滤波器2以接收所述匹配滤波器2输出的信号，并对所述匹配滤波器2输出的信号进行误码率、载噪比、信号功率和调制误差比的检测，当误码率、载噪比、信号功率或调制误差比的检测值不在预定范围内时，发出第一报警信号，所述第一报警信号中包括出现异常的被检测项、被检测项的当前值和被检测项的预定范围；软判决的Viterbi译码器4，连接所述匹配滤波器2，对所述匹配滤波器2输出的信号依次进行软判决、Viterbi译码，所述软判决是接近最佳的最大似然译码，在实现规模上比硬判决大，但提高了信噪比，所述Viterbi译码是一种卷积码的解码算法；卷积去交织器5，连接所述软判决的Viterbi译码器4，对所述软判决的Viterbi译码器4输出的信号进行深度为12的卷积去交织，输出卷积去交织后的误码保护包；里德所罗门RS解码器6，连接卷积去交织器5，对接收到的误码保护包进行RS(204，188)解码，输出188字节的数据包，所述188字节的数据包是活动图像专家组MPEG-2帧结构的传输流TS流；同步字节反转与去随机化装置7，连接RS解码器6，将MPEG-2帧结构的TS流去随机化，并将去随机化后的TS流中的同步字节SYNC1字节进行反转；解复用装置8，连接所述同步字节反转与去随机化装置7，接收并解复用所述同步字节反转与去随机化装置7反转同步字节SYNC1字节后的TS流，输出音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT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，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频内容、所述视频内容有关的数据；第二信号质量检测器9，连接所述解复用装置8以接收并分析音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，以对出现新节目、节目消失、节目码率越界、出现新PID、PID消失和PID码流越界的情况进行检测并发出第二报警信号，所述第二报警信号中包括与出现新节目、节目消失、节目码率越界、出现新PID、PID消失或PID码流越界的情况对应的报警内容；音视频播放装置10，连接所述解复用装置8以接收音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，并根据节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的描述信息，根据音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流播放音视频内容和附加数据；第三信号质量检测器11，连接所述音视频播放装置10并分析所述音视频播放装置10播放的音视频内容和附加数据，以对出现视频静帧、音频丢失、音量过高、音量过低和附加数据异常的情况进行检测并发出第三报警信号，所述第三报警信号中包括与出现视频静帧、音频丢失、音量过高、音量过低或附加数据异常的情况对应的报警内容；报警信号管理装置12，接收用户通过遥控器或按钮输入的检测项目选择命令以根据检测项目选择命令选择被检测的项目，接收用户通过遥控器或按钮输入的项目优先级设定命令以根据项目优先级设定命令设置检测项目的优先级；所述报警信号管理装置12连接所述第一信号质量检测器3、所述第二信号质量检测器9和所述第三信号质量检测器11以将所述第一报警信号、所述第二报警信号和所述第三报警信号的报警内容根据被设定的优先级分等级显示在所述报警信号管理装置12的显示器上，所述报警信号管理装置12对检测项目的操作在显示器上进行；其中，所述调制误差比是DVB标准之一TR101290文档中用于描述DVB接收信号的品质因数，所述品质因数作为所述DVB接收信号是否能够被接收机正确解码的指示。

其中，调制误差比：MER，在TR101290标准中是用来描述DVB系统的测量准则。在标准中，调制误差比(MER)指的是被接收信号的单个“品质因数”(figureofmerit)。MER往往作为接收机对传送信号能够正确解码的早期指示。事实上，MER是用来比较接收符号(用来代表调制过程中的一个数字值)的实际位置与其理想位置的差值。当信号逐渐变差时，被接收符号的实际位置离其理想位置愈来愈远，这时测得的MER数值也会渐渐减小。一直到最后，该符号不能被正确解码，误码率上升，这时就处于门限状态即崩溃点。

误码率(BER：biterrorratio)是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码率＝传输中的误码/所传输的总码数*100％。如果有误码就有误码率。另外，也有将误码率定义为用来衡量误码出现的频率。IEEE802.3标准为1000Base-T网络制定的可接受的最高限度误码率为10-10。这个误码率标准是针对脉冲振幅调制(PAM-5)编码而设定的,也就是千兆以太网的编码方式。

其中，在通信中，载噪比(信噪比)是用来标示载波与载波噪音关系的标准测量尺度，通常记作CNR或者C/N(dB)。高的载噪比可以提供更好的网络接收率、更好的网络通信质量以及更好的网络可靠率。载噪比中，载波的功率用Pc表示，噪音的功率用Pn表示。那么载噪比的分贝单位公式表示为：C/N＝10lg(Pc/Pn)载噪比与信噪比相似为表示网络信道质量的尺度。但是信噪比通常在实际应用中使用。载噪比则用于卫星通讯系统中。最佳的天线排列可以得到最佳载噪比值。

其中，静帧也就是普通的帧，其作用是延长关键帧的播放时间。在FLASH动画中，静帧在时间轴上显示为浅蓝色或其他预先设置颜色。

其中，匹配滤波器2对信号做两种处理：一、滤波器的相频特性与信号相频特性共轭，使得输出信号所有频率分量都在输出端同相叠加而形成峰值。二、按照信号的幅频特性对输入波形进行加权，以便最有效地接收信号能量而抑制干扰的输出功率。即当信号与噪声同时进入滤波器时，他使信号成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。匹配滤波器2广泛用于雷达、声纳和通信。匹配滤波器2的作用是：一、提高信噪比。毫不夸张地说，任何电子系统都有匹配滤波或近似匹配滤波的环节，目的是提高信噪比。二、对于大时间带宽积信号，匹配滤波等效于脉冲压缩。因此可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度。在扩频通信中，可以实现解扩。

其中，viterbi译码算法是一种卷积码的解码算法。缺点就是随着约束长度的增加算法的复杂度增加很快。约束长度N为7时要比较的路径就有64条，为8时路径变为128条。所以viterbi译码一般应用在约束长度小于10的场合中。先说viterbi编码(举例约束长度为7)：编码器7个延迟器的状态(0，1)组成了整个编码器的64个状态。每个状态在编码器输入0或1时，会跳转到另一个之中。比如110100输入1时，变成101001(其实就是移位寄存器)。并且输出也是随之而改变的。这样解码的过程就是逆过程。算法规定t时刻收到的数据都要进行64次比较，就是64个状态每条路有两条分支(因为输入0或1)，同时，跳传到不同的两个状态中去，将两条相应的输出和实际接收到的输出比较，量度值大的抛弃(也就是比较结果相差大的)，留下来的就叫做幸存路径，将幸存路径加上上一时刻幸存路径的量度然后保存，这样64条幸存路径就增加了一步。在译码结束的时候，从64条幸存路径中选出一条量度最小的，反推出这条幸存路径(叫做回溯)，得出相应的译码输出。

另外，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：所述报警信息管理装置12具有权限管理单元，用于对登录所述报警信号管理装置12的用户进行权限管理。通过权限管理单元为符合资质的操作人员赋予检测项目管理的权限，避免检测系统被系统外人员误操作，保障系统的安全使用。

其中，权限管理，一般指根据系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源，不多不少。权限管理几乎出现在任何系统里面，只要有用户和密码的系统。很多人常将“用户身份认证”、“密码加密”、“系统管理”等概念与权限管理概念混淆。从控制力度来看，可以将权限管理分为两大类：1，功能级权限管理；2，数据级权限管理。从控制方向来看，也可以将权限管理分为两大类：1，从系统获取数据，比如查询订单、查询客户资料；2，向系统提交数据，比如删除订单、修改客户资料。

另外，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：所述报警信息管理装置12具有数据库存储单元，用于保存所述报警信号管理装置12接收到的所述第一报警信号、所述第二报警信号和所述第三报警信号的报警内容。数据库存储单元可以以日志的方式记录各个被检测项的报警内容，便于以后进行查询和故障排除。

另外，所述卫星数字电视节目播放质量检测系统进一步包括：所述报警信息管理装置12具有数据统计单元，连接数据库存储单元以对数据库存储单元存储的报警内容进行统计和分析。通过对数据库存储单元存储的各个被检测项的报警内容的统计和分析，能够找到问题发生的特定环境，如时间、播放内容等，为播放系统的升级提供重要参考。

采用本发明的卫星数字电视节目播放质量检测系统，通过搭建一个多环节、分等级的信号内容检测系统，形成一套有效的传输质量检测模式，在电视台的播出机房处对信号信道级、信源级和显示级实施全方位的检测，提高了信号故障检测的准确性和及时性，从而保障了卫星数字电视信号在卫星电视播放网络中的安全播放。

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)

1.一种卫星数字电视节目播放质量检测系统，其特征在于，所述质量检测系统包括：

信号质量检测器和报警信号管理装置，所述信号质量检测器对接收到的卫星数字电视广播信号进行质量检测，当出现信号异常情况时发出报警信号，所述报警信号管理装置连接所述信号质量检测器以接收所述报警信号并显示所述报警信号对应的报警内容；

还包括：

四相相移键控信号QPSK解调器，接收卫星数字电视广播信号并对所述卫星数字电视广播信号进行QPSK解调；

匹配滤波器，连接所述QPSK解调器，对QPSK解调后的信号进行匹配滤波，以抑制噪声，提高信噪比；

第一信号质量检测器，连接所述匹配滤波器以接收所述匹配滤波器输出的信号，并对所述匹配滤波器输出的信号进行误码率、载噪比、信号功率和调制误差比的检测，当误码率、载噪比、信号功率或调制误差比的检测值不在预定范围内时，发出第一报警信号，所述第一报警信号中包括出现异常的被检测项、被检测项的当前值和被检测项的预定范围；

软判决的Viterbi译码器，连接所述匹配滤波器，对所述匹配滤波器输出的信号依次进行软判决、Viterbi译码，所述软判决是接近最佳的最大似然译码，在实现规模上比硬判决大，但提高了信噪比，所述Viterbi译码是一种卷积码的解码算法；

卷积去交织器，连接所述软判决的Viterbi译码器，对所述软判决的Viterbi译码器输出的信号进行深度为12的卷积去交织，输出卷积去交织后的误码保护包；

里德所罗门RS解码器，连接卷积去交织器，对接收到的误码保护包进行RS(204，188)解码，输出188字节的数据包，所述188字节的数据包是活动图像专家组MPEG-2帧结构的传输流TS流；

同步字节反转与去随机化装置，连接RS解码器，将MPEG-2帧结构的TS流去随机化，并将去随机化后的TS流中的同步字节SYNC1字节进行反转；

解复用装置，连接所述同步字节反转与去随机化装置，接收并解复用所述同步字节反转与去随机化装置反转同步字节SYNC1字节后的TS流，输出音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT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，所述附加数据包括独立的数据业务的数据，也包括与所述音频内容、所述视频内容有关的数据；

第二信号质量检测器，连接所述解复用装置以接收并分析音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，以对出现新节目、节目消失、节目码率越界、出现新PID、PID消失和PID码流越界的情况进行检测并发出第二报警信号，所述第二报警信号中包括与出现新节目、节目消失、节目码率越界、出现新PID、PID消失或PID码流越界的情况对应的报警内容；

音视频播放装置，连接所述解复用装置以接收音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流、节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT，并根据节目关联表PAT、节目映射表PMT和服务描述表SDT获得所述卫星数字电视广播信号中的各个节目的描述信息，根据音频数据TS流、视频数据TS流、附加数据TS流播放音视频内容和附加数据；

第三信号质量检测器，连接所述音视频播放装置并分析所述音视频播放装置播放的音视频内容和附加数据，以对出现视频静帧、音频丢失、音量过高、音量过低和附加数据异常的情况进行检测并发出第三报警信号，所述第三报警信号中包括与出现视频静帧、音频丢失、音量过高、音量过低或附加数据异常的情况对应的报警内容；

所述报警信号管理装置接收用户通过遥控器或按钮输入的检测项目选择命令以根据检测项目选择命令选择被检测的项目，接收用户通过遥控器或按钮输入的项目优先级设定命令以根据项目优先级设定命令设置检测项目的优先级；所述报警信号管理装置连接所述第一信号质量检测器、所述第二信号质量检测器和所述第三信号质量检测器以将所述第一报警信号、所述第二报警信号和所述第三报警信号的报警内容根据被设定的优先级分等级显示在所述报警信号管理装置的显示器上，所述报警信号管理装置对检测项目的操作在显示器上进行；

其中，所述调制误差比是DVB标准之一TR101290文档中用于描述DVB接收信号的品质因数，所述品质因数作为所述DVB接收信号是否能够被接收机正确解码的指示；

所述报警信号管理装置还包括：

数据库存储单元，用于保存所述报警信号管理装置接收到的所述第一报警信号、所述第二报警信号和所述第三报警信号的报警内容。