數(shù)字高清電視的接收技術研究

1、數(shù)字高清電視的接收技術研究 摘要：數(shù)字廣播電視的高質量節(jié)目，頻譜資源的充分利用，新一代高清數(shù)字電視和數(shù)字音頻廣播的工程應用以及多媒體交互式數(shù)據(jù)廣播業(yè)務的使用都將成為廣播電視發(fā)展的必然趨勢。本文主要研究了數(shù)字高清電視的接收技術及其軟硬件實現(xiàn)，為相關研究工作提供借鑒經(jīng)驗。 關鍵字：數(shù)字高清電視；條件接收；dvb；cw 引言 社會經(jīng)濟發(fā)展日新月異，并且伴隨而來的就是科技的發(fā)展，一方面，傳統(tǒng)電視節(jié)目對于廣大消費者的需求滿足已經(jīng)不再適應時代的需要，另一方面，高清視頻網(wǎng)絡的興起令人們更加對新的網(wǎng)絡電視感興趣，所以需求增加對于網(wǎng)絡電視的推動起到了很大的作用。數(shù)字高清電視系統(tǒng)對于實現(xiàn)媒體提供者和媒體消費者互動

2、有著很大的價值，而且還可以配置多種功能來完成用戶的選擇，這些配置可以完成數(shù)字電視節(jié)目、可視電話、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、收發(fā)電子郵件等多種功能，并且還可以實現(xiàn)娛樂、教育及商務功能。 1、數(shù)字高清電視接收技術 目前在國際上占主流的數(shù)字電視廣播標準有歐洲的dvb標準、北美國家的atsc標準及日本的isdb標準，中國的有線電視網(wǎng)絡一般采用的是歐洲標準dvb-c。如圖1所示為dvb發(fā)射系統(tǒng)信號處理流程圖，為了實現(xiàn)付費用戶更好的收看到高清電視，在發(fā)射過程中，對發(fā)送的ts流經(jīng)過了加密系統(tǒng)加密，使得未付費用戶不能接收到有效信號。 條件接收系統(tǒng)cas（conditional access system）是付費數(shù)字電視廣播

3、的核心技術，其主要功能是阻止非法入侵數(shù)字廣播網(wǎng)絡，并允許被授權的用戶收看特定的節(jié)目而使未被授權的用戶無法收看。cas的主要任務是阻止用戶接收未被授權的節(jié)目和如何從用戶處收費的問題，而在廣播電視系統(tǒng)中，在發(fā)送端對節(jié)目進行加擾（scrambling）、加密（encryption），在接收端對用戶進行尋址控制和授權解密、解擾是解決這個兩個問題的基本途徑。 cas由前端（廣播）和終端（接收）兩個部分組成：前端完成廣播數(shù)據(jù)的加擾并生成授權信息以及完成解擾密鑰的加密工作，從而將被傳送的節(jié)目數(shù)據(jù)由明碼變?yōu)槊艽a，加擾后的數(shù)據(jù)對未授權的用戶無用，而向授權用戶提供解擾用的信息，這些信息以加密的形式復用到mpeg-

4、2 的傳送流中，授權用戶對它進行解密后即可得到解擾密鑰（即控制字cw，control word）并實現(xiàn)對信號的解擾和mpeg-2解碼。 終端由智能卡（或其他ca卡）和解擾器完成解密和解擾。cas是實現(xiàn)付費電視廣播的技術保障。 2、系統(tǒng)組成及條件接收硬件設計 根據(jù)本次研究的實際需要，我們選擇的方案是基于杭州國芯的gx3001解決方案，該方案與其他廠商的解決方案相比具有以下幾個方面的特點：（1）技術較為成熟，該方案的核心芯片為gx3001，最高主頻達到了216mhz，同時該方案也經(jīng)過了長期的實踐考驗；（2）單芯片解決方案，具有較高的集成度。該方案的核心芯片為gx3001，除此之外，再無任何其他的核

5、心芯片，并且完全又該芯片完成系統(tǒng)控制、解復用、視頻解碼、音頻解碼等功能，開發(fā)難度相對較??；（3）外部接口相對完善，該芯片可以提供較多的可編程接口，包括io口、uart口、智能卡接口、i2c總線、前面板等。杭州國芯生產的gx3001芯片是一款成本相對較低但是性能比較高，具有高性價比的數(shù)字機頂盒解碼芯片。該芯片內部集成了高性能的32位risc cpu、mpeg2解復用器、mpeg2 視音頻解碼器、去隔行及后處理單元、真彩色的osd及2d圖形加速、電視編碼以及視頻 dac 等模塊，能夠較好的提供優(yōu)異的整機功能、性能以及 bom 成本。 為了實現(xiàn)條件接收功能，需要設計智能卡接口，這也是廣播商保護自己利

6、益的一個非常重要的手段。條件接收的核心就是控制字cw傳輸?shù)目刂?，在采用mpeg-2標準的數(shù)字電視系統(tǒng)中，與節(jié)目流主要是通過智能卡接口對加擾或者加密的數(shù)據(jù)進行解擾和解密。 gx3001提供了的智能卡接口，支持is07816-3標準中定義的異步智能卡。如圖2所示，vcc5v直接與外部電源相連接；card_clk為gx3001輸出至智能卡的時鐘信號，用于采樣有效數(shù)據(jù)；card_rst為gx3001輸出至智能卡的復位信號，用于對智能卡進行初始復位功能；card_io為gx3001和智能卡之間雙向數(shù)據(jù)交互；card_sw為智能卡輸出至gx3001，用于判斷是否有智能卡有效插入。 3、條件接收軟件設計 對

7、于使用機頂盒的用戶，機頂盒首先經(jīng)過解復用，得到經(jīng)過發(fā)送端加擾后的音視頻pes流、各種psi/si信息表，然后解析caf和pmt表中的ca描述參數(shù)，獲得emm和ecm的pid值，然后就可以從ts流中過濾得到ecm和emm；利用智能卡上存儲的用戶私鑰對emm信息進行解密，得到服務密鑰，再利用服務密鑰對ecm信息解密得到字cw；最后直接就可以通過該密鑰去設置機頂盒的解擾器，使得用戶正常收看此節(jié)目。具體實現(xiàn)代碼如下所示： lifoinitialize（&slsubtablelisl）； /始化一個后入先出的列表 / sisubtablelist lifolnifializc（&sisectionsma

8、lldatalist）； /始化一個列表sisectionsmalldatalist lifolnitialize（&sisectionlargedatalist）；/初始化一個列表sisectionlargedatalist for（i=0；i lifopush（&sisubtablelist，i）； （下轉第78頁） （上接第79頁） for（i=0；i /為sisectionsmalldatalist關聯(lián) /和定義存儲空間。每個存儲空間為 /1024字節(jié)，總共20*1024字節(jié)。 sisectionsmaudatai.data=sisectionsmalldatabuffersi； li

9、fopush（&slseetionsmflldatalisl（uint32）&sisectionsmalldatai）； for（i=0；i /同理為slsectionlargedatalist關聯(lián)和定義 /存儲空間.每個存儲空問為41024字節(jié)， /總共10*4*1024字節(jié)。 sisectionlargedatai.data=sisectionlargedatabuffersi； lifopush（&slseetionlargedatalist，（unqt32）&sisectionlargedatai）； 4、結論 在高清數(shù)字電視系統(tǒng)中，條件接收時數(shù)字電視發(fā)展的技術保障。通過設置條件接收系統(tǒng)，有效的保護了節(jié)目提供商和電視臺的利益。同時，條件接收系統(tǒng)也是推動數(shù)字電視發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。只有采用條件接收技術，實施健全的電視收費機制，才能推動高清數(shù)字電