專利名稱：數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電視領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
目前我國的數(shù)字電視節(jié)目正準備開始廣播，數(shù)字電視取代模擬電視機已是指日可待，但困擾我國數(shù)字電視發(fā)展的節(jié)目信號加密和有條件接收的技術(shù)問題，一直沒有得到很好解決。
數(shù)字電視信號以數(shù)據(jù)幀的形式進行傳輸，傳輸?shù)拇a率很高，特別是高清晰度數(shù)字電視(HDTV)，碼率高達20MPS以上，因此信號的加密一般都需要用含有DSP功能的RISC-CPU(如ARM-CPU)或SOC等高速數(shù)據(jù)處理器件或電路來實現(xiàn)，而使用這些器件還需要嵌入式操作系統(tǒng)軟件、中間件及數(shù)據(jù)處理軟件來支持，故，硬件成本很高，軟件開發(fā)難度也很大。
因此，針對以上數(shù)字電視信號加密等方法成本高、技術(shù)開發(fā)難度大等缺點，有必要開發(fā)一種簡單易行、成本低的數(shù)字電視信號加密方法及其相應的調(diào)制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單易行、成本低的數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法。
本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是，提供一種數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法，包括幀同步檢測模塊和動態(tài)加密模塊讀取原始數(shù)字電視信號；幀同步檢測模塊檢測原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼，在該同步頭和結(jié)束碼與其所存儲的同步頭和結(jié)束碼相同時，發(fā)送同步觸發(fā)信號至動態(tài)加密模塊；動態(tài)加密模塊接收到同步觸發(fā)信號后，用加密數(shù)據(jù)替換所述原始數(shù)字電視信號中的同步頭和/或結(jié)束碼產(chǎn)生幀加密的數(shù)字電視信號；控制模塊將密鑰和原始數(shù)字電視信號中被替換的同步頭和/或結(jié)束碼編碼生成數(shù)據(jù)信號；調(diào)制模塊分別對幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制，并將調(diào)制后的幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號合并形成加密數(shù)字電視信號。
所述調(diào)制模塊采用正交相移鍵控調(diào)制、正交調(diào)幅或頻分復用調(diào)制對幀加密的數(shù)字電視信號進行調(diào)制。
所述調(diào)制模塊對幀加密的數(shù)字電視信號進行數(shù)字調(diào)制，對數(shù)據(jù)信號進行模擬調(diào)制。
所述調(diào)制模塊采用鍵控調(diào)頻調(diào)制、鍵控調(diào)幅調(diào)制或脈寬調(diào)制對數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制。
所述幀同步檢測模塊和所述動態(tài)加密模塊分別通過移位寄存器讀取原始數(shù)字電視信號。
所述幀同步檢測模塊通過位比較器按位比較原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼和其所存儲的同步頭和結(jié)束碼來判定二者是否相同。
所述幀同步檢測模塊所存儲的同步頭和結(jié)束碼和所述加密數(shù)據(jù)由所述控制模塊產(chǎn)生并分別發(fā)送至所述幀同步檢測模塊和所述動態(tài)加密模塊。
所述數(shù)據(jù)信號還包括用戶碼、節(jié)目號及收費標準。
實施本發(fā)明數(shù)字電視信號的加密及其調(diào)制方法，只需采用簡單電路和器件等即可實現(xiàn)，無需采用高速數(shù)據(jù)處理器件或電路，成本低；而且加密解密軟件開發(fā)不需要嵌入式操作系統(tǒng)平臺，因此技術(shù)開發(fā)難度低，可靠性高。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。


圖1是數(shù)字電視信號在傳輸過程中的基本編碼格式示意圖；圖2是實施本發(fā)明數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法的系統(tǒng)原理圖；圖3是本發(fā)明的調(diào)制方法的調(diào)制頻譜圖；圖4是實施本發(fā)明數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法的優(yōu)選系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式
圖1是數(shù)字電視信號在傳輸過程中的基本編碼格式，也是一般數(shù)字信號的基本傳送編碼格式。這種編碼格式的數(shù)字電視信號包括同步頭、傳送數(shù)據(jù)和結(jié)束碼三個部分，這三個部分構(gòu)成數(shù)字電視信號的一個幀。數(shù)字信號是一幀一幀地進行傳送的。
數(shù)字電視信號的一個幀中同步頭和結(jié)束碼統(tǒng)稱為幀同步碼或同步比特。同步頭和結(jié)束碼分別由若干比特組成。一般，幀的比特數(shù)越多即幀的長度越長，且兩相鄰幀之間的間隔越短，則要求同步頭和結(jié)束碼的比特位數(shù)也越多。如果兩相鄰幀之間的間隔非常長，則同步頭和結(jié)束碼只需要一個或兩個比特即足夠。幀的長短主要由傳送數(shù)據(jù)的內(nèi)容來決定，幀與幀的間隔則由數(shù)據(jù)傳送量來決定。數(shù)字電視信號的信息量很大，因此幀很長，幀與幀的間隔很短，故要求同步頭和結(jié)束碼的比特位數(shù)很多。
在數(shù)字信號傳輸過程中，如果失去了同步頭和結(jié)束碼，或把同步頭和結(jié)束碼弄錯，信號就無法傳送數(shù)據(jù)，因為這相當于使信號失去了時序，沒有時序就無法從信號中把數(shù)據(jù)進行分離和解碼。
本發(fā)明可以將原始數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換為加密數(shù)字電視信號，并對其進行調(diào)制，其中對數(shù)字電視信號進行加密主要是先通過對原始數(shù)字電視信號進行動態(tài)存儲，再對原始數(shù)字電視信號的數(shù)據(jù)進行位比較，檢測出原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼，并用新的同步比特(同步頭和/或結(jié)束碼)置換原始數(shù)字電視信號中相應的同步比特(同步頭和/或結(jié)束碼)。
如圖2所示，為實施本發(fā)明數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法的系統(tǒng)原理圖。該系統(tǒng)包括幀同步檢測模塊、動態(tài)加密模塊、控制模塊以及調(diào)制模塊。
其中幀同步檢測模塊用于接收原始數(shù)字電視信號，對該原始數(shù)字電視信號進行幀信息檢測，并輸出同步觸發(fā)信號，其包括可存儲原始數(shù)字電視信號的數(shù)字信號動態(tài)存儲器、位比較器和幀同步信息存儲器。
動態(tài)加密模塊，用于接收原始數(shù)字電視信號，并根據(jù)幀同步檢測模塊發(fā)送的同步觸發(fā)信號對原始數(shù)字電視信號進行加密，以產(chǎn)生幀加密的數(shù)字電視信號，其包括可動態(tài)存儲原始數(shù)字電視信號的數(shù)字信號加密存儲器和加密數(shù)據(jù)存儲器。
控制模塊，分別發(fā)送原始數(shù)字電視信號中的同步頭和結(jié)束碼、加密數(shù)據(jù)，即加密同步比特至幀同步信息存儲器、加密數(shù)據(jù)存儲器，并將密鑰、原始數(shù)據(jù)電視信號中被替換的同步比特以及其它用戶數(shù)據(jù)一起編碼形成的編碼，形成數(shù)字信號。在本發(fā)明中加密數(shù)據(jù)和密鑰可以設計為隨時間變化。
調(diào)制模塊，用于將幀加密后的數(shù)字電視信號進行數(shù)字調(diào)制，將數(shù)據(jù)信號進行模擬調(diào)制，并把二者調(diào)制后的信號合并，轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)募用軘?shù)字電視信號，其包括第一調(diào)制器、合路器和第二調(diào)制器。其中第一調(diào)制器用于對幀加密的數(shù)字電視信號進行數(shù)字調(diào)制；第二調(diào)制器用于對數(shù)據(jù)信號進行模擬調(diào)制；合路器用于將第一調(diào)制器和第二調(diào)制器輸出的信號進行合路產(chǎn)生可以加密數(shù)字電視信號。
本發(fā)明數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法在系統(tǒng)讀取原始數(shù)字電視信號后，將其送入幀同步檢測模塊的數(shù)字信號動態(tài)存儲器和動態(tài)加密模塊的數(shù)字信號加密存儲器。幀同步檢測模塊的位比較器讀取數(shù)字信號動態(tài)存儲器中的原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼，并將該同步頭和結(jié)束碼與控制模塊存入幀同步信息存儲器的同步頭和結(jié)束碼比較，當二者一致時，輸出同步觸發(fā)信號至加密數(shù)據(jù)存儲器，則該加密輸出存儲器用控制模塊存入的加密同步比特(加密數(shù)據(jù))替換數(shù)字信號加密存儲器所接收的原始數(shù)字電視信號中相應的同步比特，以將原始數(shù)字電視信號加密，生成幀加密的數(shù)字電視信號。該幀加密的數(shù)字電視信號由數(shù)字信號加密存儲器輸出至調(diào)制模塊的第一調(diào)制器。
同時，控制模塊將其產(chǎn)生的密鑰與原始數(shù)據(jù)電視信號中被替換的同步比特一起編碼生成數(shù)據(jù)信號，并將該數(shù)據(jù)信號送至調(diào)制模塊的第二調(diào)制器。如果還有需發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)如用戶碼、節(jié)目號、收費標準等，則將密鑰、原始數(shù)據(jù)電視信號中相應的同步比特和這些用戶數(shù)據(jù)一起編碼生成數(shù)據(jù)信號。
調(diào)制模塊的第一調(diào)制器和第二調(diào)制器接收到幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號后，分別對其進行調(diào)制。因為數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號是兩種不同性質(zhì)的信號，數(shù)字電視信號信息量很大，要求傳送碼率很高；而數(shù)據(jù)信號信息量很小，要求傳送碼率不高，因此第一調(diào)制器可采用調(diào)制效率很高的正交相移鍵控(QPSK)、正交調(diào)幅(QAM)或頻分復用(OFDM)等調(diào)制方法對幀加密的數(shù)字電視信號進行調(diào)制，如選用QAM-64調(diào)制模式，則幀加密數(shù)字電視信號可以36MPS的最高碼率進行傳輸；第二調(diào)制器可采用調(diào)制效率較低的鍵控調(diào)頻(FSK)、鍵控調(diào)幅(ASK)或脈寬調(diào)制(PWM)等調(diào)制方法對數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制，如選用FSK或ASK調(diào)制模式，則數(shù)據(jù)信號可以500KPS的最高碼率進行傳輸。兩路信號經(jīng)調(diào)制后再由合路器合并為加密數(shù)字電視信號，即可經(jīng)高頻調(diào)制到電視廣播頻道上，由高頻信號發(fā)送設備輸出，其載波頻率的頻譜分布可如圖3所示，fD為數(shù)據(jù)信號高頻調(diào)制信號(二次調(diào)制)的中心頻率，它一般位于頻道帶寬的邊緣，fP為數(shù)字電視信號高頻載波(二次調(diào)制)的中心頻率(電視頻道頻率)。
如圖4所示，是實施本發(fā)明數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法的優(yōu)選系統(tǒng)原理圖。該實施例中幀同步檢測模塊的數(shù)字信號動態(tài)存儲器對應移位寄存器1、幀同步信息存儲器對應存儲器1；動態(tài)加密模塊的數(shù)字信號加密存儲器對應移位寄存器2、加密數(shù)據(jù)存儲器對應存儲器2；控制模塊由計算機實現(xiàn)，該計算機通過數(shù)據(jù)接口電路將原始數(shù)據(jù)電視信號的同步頭和結(jié)束碼存入存儲器1，將加密數(shù)據(jù)即加密同步比特存入存儲器2。移位寄存器1和移位寄存器2都連接到模擬開關(guān)K，通過該模擬開關(guān)可以選擇輸出未經(jīng)加密或幀加密的數(shù)字電視信號。
當原始數(shù)字電視信號進入該系統(tǒng)后，分成兩路信號，一路送入移位寄存器1，用于對原始數(shù)字電視信號的幀數(shù)據(jù)或幀同步信號進行檢測，另一路送入移位存儲器2，用于對原始數(shù)字電視信號進行加密并將幀加密的原始數(shù)據(jù)電視信號輸出。
移位寄存器1嚴格監(jiān)視對應每幀數(shù)據(jù)電視信號的同步頭和結(jié)束碼的時刻，并將每幀信號的同步頭和結(jié)束碼輸入位比較器。因移位寄存器2與移位寄存器1并聯(lián)，故當移位寄存器1中正好儲存滿一幀信號時，移位寄存器2中也正好儲存滿一幀信號。
位比較器監(jiān)測移位寄存器1中每幀信號的同步頭和結(jié)束碼和存儲器1中的同步頭和結(jié)束碼是否一致，當兩者一致時，輸出一個同步觸發(fā)信號至存儲器2，將存儲器2的加密同步比特讀出并送至移位寄存器2，在本實施例中該加密同步比特為加密同步頭，以置換移位寄存器2中的每幀原始數(shù)據(jù)電視信號的同步頭，生成幀加密的數(shù)字電視信號。移位寄存器2將該幀加密的數(shù)字電視信號從模擬開關(guān)K的2-3端口輸送至第一調(diào)制器進行調(diào)制。
同時，計算機通過數(shù)據(jù)接口電路輸出將密鑰、原始數(shù)據(jù)電視信號中的同步頭和其它用戶數(shù)據(jù)編碼生成的數(shù)據(jù)信號至第一調(diào)制器，由第二調(diào)制器進行調(diào)制。
經(jīng)第一調(diào)制器和第二調(diào)制器調(diào)制的幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號后，在經(jīng)合路器合并后，得到加密數(shù)字電視信號。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法，其特征在于包括幀同步檢測模塊和動態(tài)加密模塊讀取原始數(shù)字電視信號；幀同步檢測模塊檢測原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼，在該同步頭和結(jié)束碼與其所存儲的同步頭和結(jié)束碼相同時，發(fā)送同步觸發(fā)信號至動態(tài)加密模塊；動態(tài)加密模塊接收到同步觸發(fā)信號后，用加密數(shù)據(jù)替換所述原始數(shù)字電視信號中的同步頭和/或結(jié)束碼產(chǎn)生幀加密的數(shù)字電視信號；控制模塊將密鑰和所述原始數(shù)字電視信號中被替換的同步頭和/或結(jié)束碼編碼生成數(shù)據(jù)信號；調(diào)制模塊分別對幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制，并將調(diào)制后的幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號合并形成加密數(shù)字電視信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述調(diào)制模塊對幀加密的數(shù)字電視信號進行數(shù)字調(diào)制，對數(shù)據(jù)信號進行模擬調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述調(diào)制模塊采用正交相移鍵控調(diào)制、正交調(diào)幅或頻分復用調(diào)制對幀加密的數(shù)字電視信號進行調(diào)制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述調(diào)制模塊采用鍵控調(diào)頻調(diào)制、鍵控調(diào)幅調(diào)制或脈寬調(diào)制對數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述幀同步檢測模塊和所述動態(tài)加密模塊分別通過移位寄存器讀取原始數(shù)字電視信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述幀同步檢測模塊通過位比較器按位比較原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼和其所存儲的同步頭和結(jié)束碼來判定二者是否相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述幀同步檢測模塊所存儲的同步頭和結(jié)束碼和所述加密數(shù)據(jù)由所述控制模塊產(chǎn)生并分別發(fā)送至所述幀同步檢測模塊和所述動態(tài)加密模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加密及調(diào)制方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)信號還包括用戶碼、節(jié)目號及收費標準。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字電視信號的加密及調(diào)制方法，包括幀同步檢測模塊和動態(tài)加密模塊讀取原始數(shù)字電視信號；幀同步檢測模塊檢測原始數(shù)字電視信號的同步頭和結(jié)束碼，在該同步頭和結(jié)束碼與其存儲的同步頭和結(jié)束碼相同時，發(fā)送同步觸發(fā)信號至動態(tài)加密模塊；動態(tài)加密模塊接到同步觸發(fā)信號后，用加密數(shù)據(jù)替換所述原始數(shù)字電視信號中的同步頭和/或結(jié)束碼產(chǎn)生幀加密的數(shù)字電視信號；控制模塊將密鑰和所述原始數(shù)字電視信號中被替換的同步頭和/或結(jié)束碼編碼生成數(shù)據(jù)信號；調(diào)制模塊分別對幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制，并將調(diào)制后的幀加密的數(shù)字電視信號和數(shù)據(jù)信號合并成加密數(shù)字電視信號。本發(fā)明實施簡單，成本低，技術(shù)開發(fā)難度低，可靠性高。
文檔編號H04N7/16GK1937760SQ20051012080
公開日2007年3月28日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者陶顯芳 申請人:康佳集團股份有限公司