专利名称：数据接收方法和用于该方法的数据接收单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星数据发布系统和通信服务系统，具体地涉及适合于接收电子发布给个体的计算机数据的数据接收方法和单元。
运动图象专家组阶段2(MPEG-2)标准是应用于当前广播，高清晰度电视，音频可视设备等的编码方法。通过实现使用以MPEG-2标准编码的数字广播信号的广播服务，可以在常规模拟广播中增加信道数，和可以减少每个信道的成本。这能够例如不仅广播图象和声音，而且也可以广播各种类型数据。
在多信道数字广播中，各种数据广播利用卫星的高传输速度(例如在27MHz转发器情况下的最大30Mbps)。数据广播包括例如音乐服务，游戏服务，杂志信息服务，和因特网服务(WWW)。
当通过通信卫星广播数据发布服务时，必须提供只有用户才可以接收服务的系统。例如，对于许多诸如数据提供商希望只传输数据给付费用户或每个用户希望从提供商接收其唯一保密信息的应用中，需要个人保密保护方法。
当考虑从通信卫星以最大30Mbps的高速度传输数据时，发现接收方必须实时和以高速度解码编码的数据。
在卫星广播接收机或通信服务接收机使用接收机终端同时接收应当由一个接收机接收的多个不同保密数据(多个节目)的情况下，需要一种设备解码所接收的数据同时查寻和切换随后实时改变的解码密钥。
当考虑用于上述数据广播服务的接收机终端时，重要的是使用单片硬件以有效地执行接收卫星数据所需要的功能、实时解码所接收编码数据的功能、解码所需要的切换功能等。在这种以高速度执行解码所需要的切换解码密钥功能类型的服务中，有可能在终端的解码器中设置不正确的解码密钥，取决于设置解码密钥所使用的方法。不正确解码密钥的设置产生不正确解码，使再生原始数据不可能。在计算机自身中不可能检查所接收数据或传输错误数据给计算机(因为计算机可以在最坏的情况下崩溃)。因此，为了接收机终端可以具有实时解码数据的方法，最好接收机终端具有自检功能以确定是否已经正确地实现了解码。可是，没有数据接收系统具有这种功能。
因此，本发明的目的是提供一种数据接收方法和用于此方法的单元，通过该单元在多信道和高数据容量卫星数据广播服务、卫星因特网服务等中，当接收机同时接收只能够由提供付费用户能够接收的多个不同高容量编码数据时，和在任何情况下(即使当在服务系统中出现不正确解码密钥时)，只将正确解码的数据传输给计算机。
为此，按照本发明的一个方面，通过提供一种数据接收方法实现上述目的，该方法包括步骤从所接收数字信号数据中提取所需要数据，通过使用预定解码密钥解码所提取的数据，确定解码数据是否正常，和当已经确定解码数据不正常时删除解码数据。
按照本发明的另一个方面，上述目的是通过提供数据接收单元实现的，该单元包括一个接收机，一个转换器，用于转换由接收机所接收信号为数字信号数据，一个数据提取器，用于从转换器所获得的数字信号数据中提取所需要数据，一个解码密钥设置单元，用于设置解码所提取数据所需要的解码密钥，一个解码器，用于通过使用由解码密钥设置单元所设置的解码密钥解码所提取的数据，一个检查单元，用于检查由解码器所解码的数据，和一个删除单元，用于删除被检查单元认为已经不正常解码的数据。
按照本发明，可以同时接收只一个用户所需要或由发送方指定给特定用户的多个高度保密卫星接收数据。由于本发明的数据接收单元具有根据是否解码已经正确地执行的检查结果删除错误数据的机制，不正确解码的数据不会传输给与数据接收单元连接的计算机。这防止了计算机基于错误数据的失误。因此，本发明有效地减少了计算机负荷和计算机失误。
图1是应用本发明实施例的卫星数据广播/通信服务；图2是表示按照本发明实施例的数据接收单元的方框图；图3是表示图2所示数据接收单元中的数据解码器的方框图；图4是按照本发明的卫星数据广播/通信服务的传输信道中分组格式的示意图；图5是表示在图3所示的数据解码器中实现的处理示例的流程图；现在参照附图描述本发明。
首先，参照图1，描述卫星数据广播/通信服务的系统配置，其中使用了根据本发明实施例的数据接收单元。
如图1所示，卫星数据广播/通信服务包括多个信息提供者1a到1n和服务运营公司2，该公司将信息提供者1a到1n发送出的信息以广播数据形式传送给通信卫星3。由付费用户4a到4n的数据接收单元接收通信卫星3中继的数据。付费用户4a到4n的数据接收单元通过例如公共电路网络或专用线路的有线传输信道5连接到服务运营公司2，而且可以由每个付费用户发送信息。服务运营公司2连接到因特网，各种因特网信息可以通过通信卫星3传输。
每个付费用户都与服务运营公司2有合同，以便获得由服务运营公司2集体发送出的计算机可读取和计算机可操作信息，例如报纸信息，音乐信息，购物信息和因特网WWW信息。服务运营公司2收集由信息提供者1a到1n准备和发送出的各条信息，并且将收集来的各条信息发送给通信卫星3。在此，假设当服务运营公司2发送数据时，服务运营公司的自由数据格式不能作为卫星通信信道中的数据格式使用，而是将服务运营公司2的数据格式转换为基于例如DVB标准的格式，该标准是与当前在欧洲和日本运行的卫星广播相似的数据格式。
通过使用由服务运营公司2提供的接收天线和数据接收单元，每个付费用户4a到4n可以接收由服务运营公司2通过通信卫星3分布的数据。
在此使用的数据接收单元往往不仅接收当前广播卫星(BS)广播和通信卫星(CS)广播发布的视频和音频服务，而且也接收计算机可处理信息。具体地，数据接收单元被广泛用于内置在计算机或盒型单元(机顶盒)中的板型单元，将数据传输给计算机。
因此，每个付费用户可以通过从接收天线直接连接同轴电缆到内置数据接收单元(板)，或通过将同轴电缆连接到盒型数据接收单元来接收数据。图1所示的卫星数据广播/通信服务包括不仅给每个付费用户的单向直接广播视频和音频服务发布，而且也包括响应特定时刻来自付费用户的请求的交互式信息发布，例如在因特网上浏览WWW信息。因此，在特定时刻的通信卫星信道中，不仅传输由所有付费用户4a到4n同时观看的信息，也传输只由一个单独付费用户观看的信息。
为对付这种情况，需要一种方法，其中尽管可以由所有付费用户4a到4n接收原始信息承载信号，只有特定付费用户被允许观看由单独(或由一组)用户签定合同的信息。例如，由付费用户4a请求服务运营公司2通过有线传输信道发布的原始信息承载信号可以由其它付费用户4b到4n接收。可是，只有付费用户4a可以获得有用信息，其它付费用户4b到4n不能获得所分布的信息作为有用信息。本发明的数据接收单元使用该方法。
当每个付费用户在特定时刻决定为个人目的需要该信息时，具有上述数据接收单元的计算机使用调制解调器或以太网接口将信息请求命令通过例如公共电路网络或专用线路的有线通信信道5传送给服务运营公司2。当接收来自特定付费用户的信息请求命令时，服务运营公司2通过访问因特网6或信息提供者1获得所请求的信息。服务运营公司2将所获得的信息转换(即加密)成为可以只由一个特定付费用户接收的数据格式，并且将该数据传输给通信卫星3。
特定付费用户的单元对加密的数据(数据加密以便不被其它付费用户单元接收)解码，该数据通过使用付费用户自己的解码密钥从发送方发射，由此特定付费用户可以获得只由该付费用户使用的数据。
上述说明是卫星数据广播/通信服务系统的概况，在该系统中使用了本发明的数据接收单元。
下面参照图2和3描述用于上述系统的数据接收单元的结构。
首先，参照图2描述接收卫星通信信道中数据的数据接收单元20的总体结构。
所有卫星通信信道中的数据由接收天线11接收。来自接收天线11的信号通过同轴电缆12被提供给数据接收单元20。数据接收单元20包括一个用于同轴电缆12的输入终端，和一个所接收的IF信号从输入终端输入。
输入的接收IF信号包括除了由付费用户所希望的特定信息之外的所有类型的信息(例如，数据接收单元的控制信息，和寻址给另一个付费用户的信息)。卫星数据俘获器21执行对所接收IF信号的处理，例如将特定接收信道上所接收信号模/数转换为数字数据，数据同步和分组格式化。
由卫星数据俘获器21数字化的所接收信息由数据解码器22解码。该数据解码器22将每个所接收分组MAC报头中的媒体访问控制(MAC)地址(目标地址)与数据接收单元20中控制器24指定的MAC地址(即数据接收单元20中的地址组)进行比较。当两个MAC地址匹配并且所接收分组被加密时，数据解码器22执行解码处理。当等于包含在控制器24分组中MAC地址的地址值存在时，该地址值意味着“存在用于解码处理的解码密钥”。通过使用该解码密钥，该解码密钥与先前的MAC地址成对，解码所接收分组。
除了在MAC报头中的MAC地址(目标地址)外，所接收分组包括表示分组是否加密的加密数据，如图4所示。只有当加密数据可用时才执行解码处理。当加密数据不可用时，所接收数据被直接传输给接收数据输出接口(I/F)23而不解码。
当从卫星数据俘获器21输入给数据解码器22的所接收分组中MAC地址与控制器24指定的MAC地址不一致时，和当分组MAC报头中加密数据可用(即分组被加密)时，这意味着“尽管由于被加密而必须对分组进行解码但不存在解码密钥”。在此情况下，包含该分组的数据流被删除。
只有在解码密钥正常存在的情况下，数据解码器22才检查是否已经正常解码所接收分组，和是否确定已经执行了正常解码，解码后的分组在随后步骤中被传输给接收数据输出I/F23。如果数据解码器22已经确定“尽管分组已经被解码但解码没有被正常执行”，该分组被删除而不传输给接收数据输出I/F23。
在此，下面描述由数据解码器22执行的“检查是否数据解码器22已经正常解码所接收分组”的处理。
简要地，由通信卫星3传输的每个分组具有如图4所示的格式。在包含MAC地址和加密数据的MAC报头后面，有着包含实际传输数据的有效载荷部分(即用于计算机的数据)。有效载荷部分和随后部分被加密；而MAC报头是不加密的。在加密的有效载荷后面，设置了上述解码诊断。尽管解码诊断码可以具有任何内容，由发射和接收系统确定的一个常数被用作该码。
解码诊断码使用与有效载荷部分相同的加密密钥加密。当数据解码器22使用正确的解码密钥执行解码处理时，执行解码处理后所获得的解码诊断码的数值必须是由发射和接收系统确定的预定固定数值。如果数据解码器22使用不正确的解码密钥进行解码处理，该解码诊断码不是所期望的数值，而该数值指示包括用于有效载荷部分的解码处理已经失败。上述说明是有关解码校验的基本方法。
接收数据输出I/F23将每个正常解码的数据分组传输给通过局域网(LAN)等与数据接收单元20连接的计算机主机30。在传输中，假设接收数据输出I/F23具有保护与LAN连接的计算机主机30通信协议的逻辑处理。
控制器24执行对数据接收单元20的整体监管。具体地，为整体监管数据接收单元20，控制器24解释来自与数据接收单元20连接的计算机主机30中执行的应用程序的控制命令和用于控制数据接收单元20的数据，该数据从通信卫星3接收。控制器24通过LAN的通信信道接收来自接收数据输出I/F23的控制命令(来自计算机主机30中的应用程序)。
由数据解码器22用于解码每个数据分组的解码密钥可以相继改变。无论何时改变解码密钥，由控制器24传输一个解码密钥。计算机主机30也可以在控制器24中设置相继改变的解码密钥。如果控制器24正确设置相继改变的解码密钥失败，由数据解码器22为解密时使用的解码密钥变成不正确。
下面说明设置在数据解码器22中的解码密钥错误情况的示例。
正常地，当MAC地址指定数据接收单元20时，相同地址可以用作长时间服务。即使付费用户长时间使用相同MAC地址，解码密钥的偶然改变(即，对于具有相同MAC地址的数据分组，用作解码的解码密钥总是改变)可以防范电脑黑客。在用于MAC地址的解码密钥被切换到新的解码密钥的瞬间(同时MAC地址保持相同)，有很大可能使数据解码器22使用不正确的解码密钥。
在发射系统利用新的加密密钥传输加密数据用于MAC地址的情况下，MAC地址的旧的解码密钥保持在数据接收单元20的数据解码器22或控制器24中(刚刚在切换到新的解码密钥前)，利用不正确解码密钥进行解码，并且数据不能够正确的再生。在此种情况下，非常有可能使用不正确解码密钥执行解码。不用说，可以考虑到使用不正确解码密钥的示例，但是在此省略了其说明。
另外，当利用不正确解码密钥解码的无意义分组或不正确解码的无意义分组被传输给计算机主机30时，该分组必须从计算机主机30中删除。
删除不正确解码的分组对于减少计算机主机30的负荷和计算机主机30崩溃的危险很重要，这可能发生在无意义分组被作为正常分组传输给计算机主机30的最坏情况下。
接着，参照图3说明数据解码器22的结构和由其进行的处理。
接收数据被提供给卫星数据俘获器21的终端21，在MAC地址中的地址数据由地址解码单元41进行解码。当解码的地址与设置在数据接收单元20中的地址一致时，包含该数据的分组被提供给解码密钥查询单元42。其中解码的地址不一致的数据分组被作为非寻址到该数据接收单元20的数据对待，并且该分组被删除而不提供给随后的处理阶段。
解码密钥查询单元42请求解码密钥保持单元43从保持在解码密钥保持单元43中的解码密钥中传送一个密钥用于解码。解码密钥查询单元42提供通过请求所获得的加密密钥与所接收分组给解码单元44。
解码单元44使用解码密钥对所提供的分组数据进行解码，由此解码加密的数据。由解码单元44解码的数据被提供给解码数据诊断单元45。解码数据诊断单元45确定加入到每个分组中的解码诊断码数值，和确定该数值是否是预定常数。当所接收数据分组的解码诊断码不是预定常数时，整个分组被删除。解码数据诊断单元45只给数据存储单元46提供解码诊断码是预定常数的每个分组中的有效载荷部分的解码数据。数据存储单元46可以由相对小的存储存储器形成用于暂时存储数据或由海量存储单元例如硬盘驱动器形成。响应由接收数据输出I/F23通过终端21C提供的传输请求，存储在数据存储单元46中的数据从终端21b顺序地传输给接收数据输出I/F23，由此接收数据被传输给连接接收数据输出I/F23的计算机主机30。
下面描述构成数据解码器22的单元。
解码密钥查询单元42比较从卫星数据俘获器21接收的分组MAC报头中的MAC地址与预设在控制器24中的MAC地址。当两个地址相互一致时，解码密钥查询单元42读取对应来自解码密钥保持单元43的MAC地址的解码密钥(因为解码密钥保持单元43必须以成对形式保持MAC地址和解码密钥)。
来自解码密钥保持单元43的解码密钥被传输给序列解码器单元44，与整个分组一起被接收。同时，解码密钥查询单元42也输出“解码命令”。
如果控制器24没有设置与来自卫星数据俘获器21所接收分组的MAC报头中MAC地址相一致的地址，这种情况表示“将解码的密钥不存在”，在解码密钥查询单元42中删除整个分组(即，该分组不传输给序列解码器单元44)。
只当从卫星数据俘获器21所接收分组MAC报头中加密数据表示该加密已经被执行时执行该处理。如果加密数据表示“加密还没有执行”，该分组被传输给序列解码器单元44而不在MAC地址之间进行比较。同时，解码密钥查询单元42请求解码器单元44允许该分组通过而不用发送“解码命令”。
可以同时解码的解码密钥的数量不限于一个。换句话说，控制器24可以在解码密钥查询单元42中设置多个将解码分组中的MAC地址。
解码密钥保持单元43保持成对的MAC地址和可以同时使用的解码密钥。当需要时，由控制器24设置可以同时使用的每对MAC地址和解码密钥。存在于解码密钥保持单元43中的MAC地址值与设置在解码密钥查询单元42中的MAC地址值相同。控制器24必须同时在解码密钥查询单元42和解码密钥保持单元43中同时设置相同值。
因此，当根据服务类型所有分组没有加密的情况出现时，解码密钥保持单元43根本不保持成对MAC地址和解码密钥。
解码器单元44使用从解码密钥查询单元42所接收的解码密钥同时解码所接收数据分组。如果解码密钥查询单元42没有接收“解码命令”，它忽略解码密钥并且允许所接收分组通过。上述加密解码基本上基于“保密密钥加密方法”。由解码器单元44解码后，当解码器单元44接收“解码命令”或不接收“解码命令”而允许分组通过时，解码后的分组被传输给解码数据诊断单元45。解码器单元44不传输解码密钥，将其删除，和等待下个分组的输入。
解码数据诊断单元45执行是否从解码器单元44传输的分组“已经正常解码”的检查。只有当已经确定“解码已经正常执行”时，解码数据诊断单元45将下个数据传输给数据存储单元46。当已经确定“解码已经正常执行”时，解码数据诊断单元45删除该分组。
通过加入到每个分组结尾的解码诊断码是否代表由发射和接收系统预先确定的常数来执行解码数据诊断单元45的检查处理。换句话说，因为发射系统使用与加密的分组有效负载部分相同的密钥将作为常数加入每个分组结尾的解码诊断码加密，当正确密钥用于正确解码时解码诊断码必须再生。如果没有执行正确解码，该解码诊断码具有期望的数值，这表示整个分组还没有正常解码。
在发送方通过解码器单元44而没有加密的分组必须具有正确数值，并且不能被解码数据诊断单元45删除。
在下列情况下由解码数据诊断单元45删除分组(1)对应MAC地址的解码密钥被不正确设置的情况下；和(2)出现由解码器单元44产生的处理错误的情况下。当设置随后改变的解码密钥在数据接收单元20中由于对应MAC地址在发送方随后改变而延迟时，情况(1)可以出现。反之，由于控制器24设置解码密钥失误而情况(1)出现。
由于下列原因必须在数据接收单元20中检查解码(1)不传输无意义分组以防止计算机主机30负荷增加，因为解码失误引起的无意义分组传输使计算机主机30删除无意义分组，和(2)不传输无意义分组因为解码失误引起的无意义分组传输可以损害计算机主机30(或在最坏情况下中断)。
数据存储单元46存储从解码数据诊断单元45传输的每个“正确解码分组”或每个“原来不加密分组”。数据存储单元46起作用吸收计算机主机30与接收数据输出I/F23之间数据传输协议(例如，TCP/IP)的通信条件产生的时间延迟，该计算机主机是最终分组目的地。由于数据存储单元46具有响应来自接收数据输出I/F23的数据分组请求传输每个数据分组的结构，它必须临时存储数据。
通过图5所示的流程图表示数据解码器22执行的处理。
在步骤S101，该处理以所需要频带接收信号数据。在步骤S102，该处理确定包括在所接收数据中的地址是否指向数据接收单元20。如果该地址不指向数据接收单元20，在步骤S103中不继续加密数据的解码。即使该地址不是指向数据接收单元20，每个站可以共同接受的数据被解码。
当该处理根据地址的一致性确定该数据可以接收时，该处理确定所接收分组是否在步骤S104中加密。如果该处理在步骤S104中肯定地确定，在步骤S105中使用被认为是正确的解码密钥执行解码。在步骤S106中，该处理确定是否解码分组的数据正常。如果该处理在步骤S106中已经肯定地确定，在步骤S107它将数据传输给数据存储单元46。在步骤S108，响应预定传输请求，输出存储数据。如果在步骤S106该处理已经否定地确定，该分组的所有数据在步骤S109删除。如果该处理已经确定所接收数据不加密，该数据不解码而直接提供给数据存储单元46，然后输出。
尽管按照上述实施例的数据接收单元不是内置型而是盒型，其形式可以进行各种改变例如成为内置型。在上述实施例中，本发明应用于通过通信卫星3接收数据的系统。可是，很明显本发明可以应用于通过其它类型传输信道接收数据的系统。
权利要求
1．一种数据接收方法，包括步骤从所接收数字信号数据中提取所需要数据；通过使用一个预定解码密钥解码所提取数据；确定解码的数据是否正常；和当已经确定解码的数据不正常时删除解码的数据。
2．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中所述所接收数字信号数据包括计算机可处理数据。
3．按照权利要求2的一种数据接收方法，其中在解码步骤，对所提取数据的每个分组执行实时解码。
4．按照权利要求3的一种数据接收方法，其中通过确定是否对所提取数据的每个分组实时正常执行解码来执行确定步骤。
5．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中通过确定事先加入到上述所提取数据每个分组的解码诊断码解码结果是否与发送方使用的码一致执行确定步骤。
6．按照权利要求5的一种数据接收方法，其中所述解码诊断码是一个常数。
7．按照权利要求4的一种数据接收方法，其中在删除步骤，没有被时实正常解码的数据被实时地删除。
8．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中只有当该方法已经确定包括在所述所接收数字信号数据中的地址数据指向使用该方法的接收方时，执行该解码步骤。
9．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中所述预定解码密钥由外部输入设置。
10．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中当在对所提取数据分组的解码中不存在所述预定解码密钥时，该分组被删除。
11．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中与用于发送数字信号数据的发送方所使用的一致的密钥被用作所述预定解码密钥。
12．按照权利要求1的一种数据接收方法，其中该方法向外部只输出被认为已经正常解码的数据。
13．一种数据接收单元，包括接收装置；转换装置，用于将由所述接收装置所接收的信号转换为数字信号数据；数据提取装置，用于从由所述转换装置获得的所述数字信号数据中提取所需要数据；解码密钥设置装置，用于设置解码所提取数据所需要的解码密钥；解码装置，用于通过使用由所述解码密钥设置装置设置的解码密钥对所提取数据解码；检查装置，用于检查由所述解码装置解码的数据；和删除装置，用于删除由所述检查装置认为没有正常解码的数据。
14．按照权利要求13的一种数据接收单元，其中包括在由所述接收装置所接收信号中的数据是计算机可处理数据。
15．按照权利要求14的一种数据接收单元，其中所述解码装置对数据的每个分组实时地解码。
16．按照权利要求15的一种数据接收单元，其中所述确定装置检查所提取数据的每个分组是否已经正常解码。
17．按照权利要求13的一种数据接收单元，其中所述检查装置检查事先加入到上述所提取数据每个分组中的解码诊断码解码结果是否与发送方使用的码一致。
18．按照权利要求17的一种数据接收单元，其中所述解码诊断码是一个常数。
19．按照权利要求16的一种数据接收单元，其中所述删除装置实时删除没有实时正常解码的数据。
20．按照权利要求13的一种数据接收单元，其中当所述解码装置已经确定包括在转换的数据中的地址数据指向所述数据接收单元时，所述解码装置执行解码。
21．按照权利要求13的一种数据接收单元，其中所述解码密钥设置装置根据外部输入设置解码密钥。
22．按照权利要求13的一种数据接收单元，其中当不存在用于解码所提取数据分组的解码密钥时，所述删除装置删除该分组。
23．按照权利要求13的一种数据接收单元，其中与发送方用于发送所述信号所使用的一致的密钥被用作由所述解码密钥设置装置设置的解码密钥。
24．按照权利要求13的一种数据接收单元，进一步包括输出装置用于只向外部输出由所述检查装置认为已经正常解码的数据。
全文摘要
一种数据接收方法和单元从所接收数字信号数据中提取所需要数据,并且使用一个预定解码密钥对所提取数据解码。在该方法和单元中,确定解码的数据是否正常。如果确定没有正常执行解码,相应数据被删除。
文档编号H04N7/20GK1297290SQ00135510
公开日2001年5月30日 申请日期2000年10月27日 优先权日1999年10月28日
发明者石井真 申请人:索尼株式会社