專利名稱：加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)字電視領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)字電視系統(tǒng)中加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置。
背景技術(shù)：
目前我國的數(shù)字電視節(jié)目正準(zhǔn)備開始廣播，數(shù)字電視取代模擬電視已是指日可待，但困擾我國數(shù)字電視發(fā)展的節(jié)目收費技術(shù)問題，即節(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。
圖1和圖2是目前國際上大部分國家采用的數(shù)字電視發(fā)送電路和接收電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1表示數(shù)字電視信號發(fā)送，圖2表示數(shù)字電視信號接收。與模擬電視對比，除了調(diào)制、解調(diào)電路和編碼、解碼電路不太相同外，數(shù)字電視還多了一套“復(fù)用編碼器”和“解復(fù)用編碼器”及“數(shù)據(jù)處理器”等電路部分。利用復(fù)用編碼器和解復(fù)用編碼器，可以使多種不同數(shù)據(jù)能夠集中在一起傳輸，利用數(shù)據(jù)處理器能夠?qū)Χ喾N數(shù)據(jù)進(jìn)行信息處理，如可以對數(shù)字電視節(jié)目信號進(jìn)行加密和解密以及實現(xiàn)節(jié)目收費觀看功能。
由于數(shù)字電視信號傳輸?shù)拇a率很高，特別是高清晰度數(shù)字電視(HDTV)，碼率高達(dá)20MPS以上，因此復(fù)用編碼器和解復(fù)用編碼器一般都需要用含有數(shù)字信號處理(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)。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。因此，硬件成本很高，軟件開發(fā)難度也很大。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于數(shù)字電視系統(tǒng)的加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，能夠?qū)用艿墓?jié)目信號進(jìn)行解密，進(jìn)而進(jìn)行有條件接收，且電路簡單，成本低，無需嵌入式操作系統(tǒng)，易于技術(shù)開發(fā)。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，包括接收電路和解密電路，所述接收電路接收加密數(shù)據(jù)并將其分為加密信號和數(shù)據(jù)信號輸入所述解密電路，所述解密電路包括第一移位寄存器、第二移位寄存器、數(shù)據(jù)處理器、位比較器以及存儲器，其中加密信號輸入所述第一移位寄存器和所述第二移位寄存器，數(shù)據(jù)信號輸入所述數(shù)據(jù)處理器并經(jīng)數(shù)據(jù)處理器分離輸出密鑰數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)至所述存儲器，所述位比較器接收第一移位寄存器中加密信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)，并將其與存儲器中的密鑰數(shù)據(jù)比較，在加密信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)與密鑰數(shù)據(jù)相同時，輸出控制信號至存儲器，存儲器用原始數(shù)據(jù)置換第二移位寄存器中加密信號的被加密數(shù)據(jù)。
所述加密信號為數(shù)字電視加密信號。
所述加密信號的被加密數(shù)據(jù)是同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)至少之一，所述原始數(shù)據(jù)相應(yīng)是原始同步頭數(shù)據(jù)和原始結(jié)束碼數(shù)據(jù)至少之一。
所述接收電路設(shè)有高頻調(diào)諧器、混頻和高頻解調(diào)電路、第一濾波器、第二濾波器、第一解調(diào)器以及第二解調(diào)器，其中高頻調(diào)諧器選頻接收加密數(shù)據(jù)，并將該加密數(shù)據(jù)送入混頻和高頻解調(diào)電路混頻、高頻解調(diào)，輸出兩路信號，其中一路信號經(jīng)第一濾波器濾波輸出加密信號，再由第一解調(diào)器解調(diào)；另一路信號經(jīng)第二濾波器濾波輸出數(shù)據(jù)信號，再由第二解調(diào)器解調(diào)；所述第一解調(diào)器、第二解調(diào)器輸出的信號分別送入解密電路。
所述存儲器包括用于存儲密鑰數(shù)據(jù)的第一存儲器和用于存儲原始數(shù)據(jù)的第二存儲器。
所述數(shù)據(jù)信號還包括用戶碼，所述解密電路還包括第三存儲器，該第三存儲器預(yù)存儲有可被所述數(shù)據(jù)處理器讀取并與數(shù)據(jù)信號中的用戶碼相比較的用戶碼。
所述數(shù)據(jù)信號還包括節(jié)目號、收費標(biāo)準(zhǔn)，所述第三存儲器還預(yù)存有用戶費用。
所述第三存儲器為有條件接收卡。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下突出的優(yōu)點便于對加密的節(jié)目信號進(jìn)行解密以及有條件接收，電路簡單，成本低，無需嵌入式操作系統(tǒng)，易于進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，且電路工作速度快、效率高，進(jìn)一步提高了可靠性。


圖1是現(xiàn)有數(shù)字電視信號發(fā)送電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有數(shù)字電視信號接收電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3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4是本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
數(shù)字電視信號在傳輸過程中的基本編碼格式如圖3所示，包括同步頭、傳送數(shù)據(jù)和結(jié)束碼，這構(gòu)成了數(shù)字電視信號的一個幀。數(shù)字電視信號是一幀一幀地傳送的，在傳送過程中，如果同步頭和結(jié)束碼丟失或者錯誤，就使得信號失去時序，而無法從信號中將數(shù)據(jù)分離和解碼。根據(jù)這一原理，通過將每幀數(shù)字電視信號的同步頭或/和結(jié)束碼置換可以對數(shù)字電視信號進(jìn)行加密。由此數(shù)字電視信號發(fā)送端可以將通過置換同步頭或/和結(jié)束碼加密的數(shù)字電視加密信號和包括密鑰、原始數(shù)據(jù)(可包括原始同步頭數(shù)據(jù)或/和原始結(jié)束碼數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)電視信號加密前的同步頭數(shù)據(jù)或/和結(jié)束碼數(shù)據(jù))或/和用戶碼、節(jié)目號、收費標(biāo)準(zhǔn)等用戶信息的數(shù)據(jù)信號分別調(diào)制，二者形成數(shù)字電視信號的加密數(shù)據(jù)，一并發(fā)送至接收端。
本實用新型能夠接收通過這種方式形成的數(shù)字電視信號的加密數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行解密。以下以接收并解密通過置換每幀數(shù)字電視信號的同步頭進(jìn)行加密的數(shù)字電視信號為例，對本實用新型進(jìn)行說明。
如圖4所示，本實用新型第一實施例包括接收電路10和解密電路20。其中接收電路10設(shè)有高頻調(diào)諧器11、混頻和高頻解調(diào)電路12、第一濾波器13、第二濾波器14以及第一解調(diào)器15、第二解調(diào)器16。解密電路20包括第一移位寄存器21、第二移位寄存器22、數(shù)據(jù)處理器23、位比較器24以及第一存儲器25、第二存儲器26。
接收電路10的高頻調(diào)諧器11選頻接收數(shù)字電視信號發(fā)送端發(fā)送的射頻信號即數(shù)字電視信號的加密數(shù)據(jù)，該數(shù)字電視信號的加密數(shù)據(jù)包括數(shù)字電視加密信號和包括密鑰和原始同步頭數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信號，并將該信號送入混頻和高頻解調(diào)電路12混頻、高頻解調(diào)，輸出兩路信號，其中一路信號經(jīng)第一濾波器13濾波選出數(shù)字電視加密信號，再由第一解調(diào)器15解調(diào)產(chǎn)生數(shù)字電視編碼信號，如MPEG2編碼信號；另一路信號經(jīng)第二濾波器14濾波選出數(shù)據(jù)信號，再由第二解調(diào)器16解調(diào)。經(jīng)第一、第二解調(diào)器15、16解調(diào)輸出的信號都是TS流，即數(shù)字信號傳送流，指帶有同步頭和結(jié)束碼的幀信號。
接收電路10的第一、第二解調(diào)器15、16輸出的信號分別送入解密電路20。其中第一解調(diào)器15輸出的數(shù)字電視編碼信號送入第一移位寄存器21、第二移位寄存器22，第二解調(diào)器16輸出的數(shù)據(jù)信號送入數(shù)據(jù)處理器23。
第一移位寄存器21用來對數(shù)字電視編碼信號進(jìn)行幀檢測，其長度(位數(shù))正好與一幀信號的位數(shù)相等，當(dāng)信號從第一移位寄存器21中經(jīng)過時，第一移位寄存器21既可以看成是一根延時線，也可以看成是一個存儲器。該第一移位寄存器21嚴(yán)格監(jiān)視對應(yīng)每幀數(shù)據(jù)電視編碼信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)的時刻，并將每幀信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)輸入位比較器24。第二移位寄存器22因與第一移位寄存器21并聯(lián)，故當(dāng)?shù)谝灰莆患拇嫫?1中正好儲存滿一幀信號時，第二移位寄存器22中也正好儲存滿一幀信號。
數(shù)據(jù)處理器23將第二解調(diào)器16輸出的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分離、存儲和數(shù)據(jù)處理，并輸出密鑰數(shù)據(jù)至第一存儲器25、原始同步頭數(shù)據(jù)至第二存儲器26進(jìn)行存儲，其中密鑰數(shù)據(jù)與加密數(shù)字電視信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)完全相同，原始同步頭數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)電視信號加密前的同步頭數(shù)據(jù)。本實用新型中的數(shù)據(jù)處理器主要包括微處理器(MPU)和存儲器，其中微處理器用于將密鑰數(shù)據(jù)和原始同步頭數(shù)據(jù)分離處理。
第一存儲器25將該密鑰數(shù)據(jù)送至位比較器24。
位比較器24接收第一移位寄存器21傳送的每幀數(shù)據(jù)電視編碼信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)以及第一存儲器25傳送的密鑰數(shù)據(jù)，因該密鑰數(shù)據(jù)與加密數(shù)字電視信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)完全相同，故只有當(dāng)該密鑰數(shù)據(jù)與第一移位寄存器21傳送的每幀信號的同步頭和結(jié)束碼數(shù)據(jù)都相同時，加密的數(shù)字電視信號才能夠被解密。此時第一移位寄存器21中的信號正好為一幀，第二移位寄存器22中也正好儲存滿一幀信號。位比較器26將每幀數(shù)據(jù)電視編碼信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)與第一存儲器25傳送的密鑰數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果二者完全相同，則輸出控制信號至第二存儲器26，將第二存儲器26的原始同步頭數(shù)據(jù)讀出并送至第二移位寄存器22，置換第二移位寄存器22中的每幀數(shù)據(jù)電視編碼信號的同步頭數(shù)據(jù)，將數(shù)字電視編碼信號還原成與加密前一樣的信號，即將加密的數(shù)字電視信號解密。
隨后經(jīng)解密的數(shù)字電視編碼信號從模擬開關(guān)K的2-3端口輸出，送至音視頻解碼器(如MPEG解碼器)解碼、音視頻處理器處理后輸出音視頻信號。此外，當(dāng)本實用新型接收的數(shù)字電視信號不曾被加密時，該不曾被加密的數(shù)字電視信號也可以經(jīng)第一移位寄存器21從開關(guān)模擬K的1-3端輸出，或者不經(jīng)第一移位寄存器21，直接從開關(guān)模擬K的1-3端輸出，送至音視頻解碼器(如MPEG解碼器)解碼、音視頻處理器處理后輸出音視頻信號。
如圖5所示，本實用新型第二實施例與第一實施例的不同之處在于，解密電路20還包括第三存儲器27，該第三存儲器27預(yù)存儲有用戶碼，該用戶碼是電視用戶申請開通加密電視節(jié)目頻道時向電視節(jié)目運營商注冊的號碼，用于表示電視用戶收看加密電視節(jié)目的權(quán)限。該第三存儲器27連接至數(shù)據(jù)處理器23，數(shù)據(jù)處理器23可以讀取并修改第三存儲器27中的數(shù)據(jù)。
在該實施例中，接收電路10接收的數(shù)字電視信號發(fā)送端發(fā)送的數(shù)字電視信號的加密數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)信號不僅僅包括密鑰和原始同步頭數(shù)據(jù)，還包括用戶碼、節(jié)目號、收費標(biāo)準(zhǔn)等用戶信息。這些數(shù)據(jù)信號以用戶碼、密鑰、原始同步頭數(shù)據(jù)、節(jié)目號、收費標(biāo)準(zhǔn)的順序反復(fù)發(fā)送至接收電路10，其中節(jié)目號與密鑰可以進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)用。接收電路10接收到數(shù)字電視信號的加密數(shù)據(jù)后，將其混頻、高頻解調(diào)、濾波解調(diào)，并送入解密電路20，其中數(shù)字電視編碼信號送入第一移位寄存器21、第二移位寄存器22，數(shù)據(jù)信號送入數(shù)據(jù)處理器23。
數(shù)據(jù)處理器23將接收到的數(shù)據(jù)信號分離后，先對分離出的用戶碼信息進(jìn)行譯碼，將譯碼得到的用戶碼與從第三存儲器27讀取的用戶碼相比較，如果二者完全相同，才繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作，并將密鑰數(shù)據(jù)輸出至第一存儲器25、原始同步頭數(shù)據(jù)至第二存儲器26進(jìn)行存儲。
隨后進(jìn)行加密的數(shù)字電視信號的解密過程，并將經(jīng)解密的數(shù)字電視編碼信號輸出。此過程與第一實施例相同，故在此不再贅述。
由此，本實用新型除了可對加密的數(shù)字電視信號進(jìn)行解密，還可以實現(xiàn)有條件接收，使得用戶在注冊的前提下收看數(shù)字電視加密節(jié)目。
本實施例中，第三存儲器27除了預(yù)存用于鑒別用戶權(quán)限的用戶碼外，還可以用作儲值卡，預(yù)存儲用戶費用。當(dāng)用戶收看數(shù)字電視加密節(jié)目時，數(shù)字電視信號發(fā)送端反復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)信號，每隔一定時間對用戶進(jìn)行一次用戶碼查詢。如果加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置在一定時間內(nèi)沒有收到數(shù)字電視信號發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，其數(shù)據(jù)處理器23將之前接收存儲下來的數(shù)據(jù)自動清零。數(shù)據(jù)處理器23根據(jù)計數(shù)結(jié)果和節(jié)目號以及收費標(biāo)準(zhǔn)等數(shù)據(jù)，計算收看節(jié)目費用，即可從第三存儲器27中存儲的用戶費用中扣除收看節(jié)目費用。如果第三存儲器27中存儲的用戶費用將要被扣完，數(shù)據(jù)處理器23會輸出信息，提示用戶須要準(zhǔn)備向第三存儲器27中存儲用戶費用。該存儲可以由數(shù)字電視信號發(fā)送端發(fā)送儲值費用數(shù)據(jù)至該加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，通過數(shù)據(jù)處理器23對第三存儲器27進(jìn)行充值(即改寫用戶費用)來實現(xiàn)，也可以由用戶直接到運營商處對第三存儲器27充值實現(xiàn)。在本實施例中，該第三存儲器可為有條件接收(CA-IC)卡，通過接口電路與數(shù)據(jù)處理器連接。
權(quán)利要求1.一種加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，包括接收電路和解密電路，其特征在于，所述接收電路接收加密數(shù)據(jù)并將其分為加密信號和數(shù)據(jù)信號輸入所述解密電路，所述解密電路包括第一移位寄存器、第二移位寄存器、數(shù)據(jù)處理器、位比較器以及存儲器，其中加密信號輸入所述第一移位寄存器和所述第二移位寄存器，數(shù)據(jù)信號輸入所述數(shù)據(jù)處理器并經(jīng)數(shù)據(jù)處理器分離輸出密鑰數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)至所述存儲器，所述位比較器接收第一移位寄存器中加密信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)，并將其與存儲器中的密鑰數(shù)據(jù)比較，在加密信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)與密鑰數(shù)據(jù)相同時，輸出控制信號至存儲器，存儲器用原始數(shù)據(jù)置換第二移位寄存器中加密信號的被加密數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，其特征在于，所述加密信號為數(shù)字電視加密信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，其特征在于，所述加密信號的被加密數(shù)據(jù)是同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)至少之一，所述原始數(shù)據(jù)相應(yīng)是原始同步頭數(shù)據(jù)和原始結(jié)束碼數(shù)據(jù)至少之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，其特征在于，所述接收電路設(shè)有高頻調(diào)諧器、混頻和高頻解調(diào)電路、第一濾波器、第二濾波器、第一解調(diào)器以及第二解調(diào)器，其中高頻調(diào)諧器選頻接收加密數(shù)據(jù)，并將該加密數(shù)據(jù)送入混頻和高頻解調(diào)電路混頻、高頻解調(diào)，輸出兩路信號，其中一路信號經(jīng)第一濾波器濾波輸出加密信號，再由第一解調(diào)器解調(diào)；另一路信號經(jīng)第二濾波器濾波輸出數(shù)據(jù)信號，再由第二解調(diào)器解調(diào)；所述第一解調(diào)器、第二解調(diào)器輸出的信號分別送入解密電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，其特征在于，所述存儲器包括用于存儲密鑰數(shù)據(jù)的第一存儲器和用于存儲原始數(shù)據(jù)的第二存儲器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的加密數(shù)據(jù)的接收和解密裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)信號還包括用戶碼，所述解密電路還包括第三存儲器，該第三存儲器預(yù)存儲有可被所述數(shù)據(jù)處理器讀取并與所述數(shù)據(jù)信號中的用戶碼相比較的用戶碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加密數(shù)據(jù)的接收和解密裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)信號還包括節(jié)目號、收費標(biāo)準(zhǔn)，所述第三存儲器還預(yù)存有用戶費用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加密數(shù)據(jù)的接收和解密裝置，其特征在于，所述第三存儲器為有條件接收卡。
專利摘要本實用新型提供一種加密數(shù)據(jù)的接收及解密裝置，包括接收電路和解密電路，其中解密電路包括第一移位寄存器、第二移位寄存器、數(shù)據(jù)處理器、位比較器以及存儲器。接收電路接收加密數(shù)據(jù)并將其分為加密信號和數(shù)據(jù)信號輸入解密電路，其中加密信號輸入第一移位寄存器和第二移位寄存器，數(shù)據(jù)信號輸入數(shù)據(jù)處理器并經(jīng)數(shù)據(jù)處理器分離輸出密鑰數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)至存儲器。位比較器接收第一移位寄存器中加密信號的同步頭數(shù)據(jù)和結(jié)束碼數(shù)據(jù)，并將其與存儲器中的密鑰數(shù)據(jù)比較，當(dāng)二者相同時，輸出控制信號至存儲器，存儲器用原始數(shù)據(jù)置換第二移位寄存器中加密信號的被加密數(shù)據(jù)。本實用新型電路簡單，成本低，無需嵌入式操作系統(tǒng)，易于技術(shù)開發(fā)。
文檔編號H04N5/913GK2857364SQ20052012074
公開日2007年1月10日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者陶顯芳 申請人:康佳集團(tuán)股份有限公司