专利名称：多频道微波电视分配系统的加解扰设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电视信号加/解扰设备，特别是一种多频道微波电视分配系统的加解扰设备。
多频道微波电视分配系统(以下简称MMDS)作为电视联网手段，将市县级的多套节目(典型为8路或16路)用无线方式覆盖广大的农村乡镇。像有线电视网络一样，MMDS也靠发展合法用户，收取收视费来运营。但由于MMDS是以无线方式发射的，任何人都可以通过廉价的接收设备来收看，因此需要开发一种便于MMDS运营者管理MMDS运营以便保护其经济利益的装置。
本实用新型的目的是提供一种多频道微波电视系统的加解扰设备，在发送端通过对电视信号加扰来破坏图象行同步(即，破坏图象时基)，使接收端不能通过普通的接收设备接收正常的图象信号；在接收端通过对加扰的图象信号进行解扰来恢复图象时基，以便恢复正常的收视。
本实用新型的加解扰装置的三个基本要求不容易被破解，1、电视加扰规律不是固定的而是伪随机变化的，非法解密者很难捕获对应的解扰规律，因而能够保证系统的安全性。
2、解扰后的图象基本没有损伤，MMDS加解扰的基本原理是破坏图象行同步，即破坏图象时基，解扰的过程就是恢复时基的过程，时基恢复的好坏，直接影响图象的质量。时基恢复的不好，会使图象上下左右颤抖、扭曲，使人很快疲劳，影响收视效果。由于加扰后图象时基已经被破坏，不能从图象中提取时基，因此本实用新型从其它信号中提取时基，以保证解扰图象的质量。
3、解扰装置是可寻址的，每个解扰装置都设有一个编码，发送端的计算机通过发送指令来控制各解扰装置是处于解扰状态还是处于非解扰状态，从而实现收视费用的管理。
为此，本实用新型的基本原理是4、采用伪随机加解扰方案，在625行一帧图象中，设计有A行是加扰的，B行是不加扰的，A和B相互交错。在下一帧图象中，有C行是加扰的，D行是不加扰的，依此类推，A，B，C，D……构成一个伪随机序列，每隔128帧再重复一遍，这样一个伪随机序列称之为“密匙”，具有很好的保密性。每个不同的密匙都有一个不同的代码，信息在传输时，仅传输密匙的代码，密匙是预先存储在解扰机内部的存储器中的，解扰机接收到代码后，根据预先设定的对应关系，从存储器中取出密匙，便可以正确地对图象进行解扰。
5、使用参考时基来恢复图象时基，解扰机能够恢复图象，必须具备两个条件第一，解扰机得到了正确稳定的时基；第二，解扰机得到了代码。加解扰的保密性是由密匙以及密匙和代码的对应关系来保证的，而图象的稳定性是靠时基的稳定性来保证的，为了能够容易稳定地恢复时基，本实用新型利用参考时基来恢复图象时基，即，解扰机在发送编码、密匙代码的同时还发送参考时基，解扰机利用该参考时基来恢复图象时基。
如上所述，本实用新型的加扰机需要发送编码、密匙代码和参考时基这三种信息。而且这三种信息只能通过一个信道传送，为了不增加MMDS的带宽，只能选择伴音通道，以调幅的方式发送出去。因为电视伴音是调频制式，因此调幅制式的上述三种信息可以和调频制式的电视伴音共用同一带宽而相互不干扰。具体做法是先将解扰机的编码和密匙代码以时间的先后合成一个码流，然后这个合成的码流对参考时基进行调相，得到一个包含解码机编码和密匙代码信息的参考时基，称为调相参考时基。这个调相参考时基对伴音副载波进行幅度调制，通过MMDS发射机发送出去。
由此可见，本实用新型实质上是提供了这样一种加解扰设备，其加扰机能够在较窄的通道上发送编码、密匙代码和参考时基三种信息，因而加扰机必须包括一个将编码与密匙代码合成为数据码流的数据合成电路；一个数字调相电路，它利用合成的码流对参考季基调相以得到包含解码机编码和密匙代码的调相参考时基；和一个用调相参考时基对伴音副载波进行幅度调制的调制电路。其解扰机包括一个调相参考时基解码电路，它从调相参考时基中提取行频时基和数据码流。其特征在于，数字调相电路包括一个RS触发器和一个8位同步计数器，RS触发器的S输入端接行频信号IN，R输入端接8位同步计数器的第8输出端Q7，RS触发器的输出端Q作为该数字调相电路的输出端输出调相参考时基OUT并且与8位同步计数器的预置数据控制端PE连接，合成的数据码流DATAIN接8位同步计数器的第6、第7预置数据输入端并经一个反相器接第8预置数据输入端，8位同步计数器的第1至第4预置数据输入端接低电平，第5预置数据输入端接高电平。
本实用新型的8位同步计数器由两个型号为74HC161的同步计数器级联构成。
本实用新型的解扰机的调相参考时基解码电路包括一个锁相环电路和一个D触发器，解扰机得到的调相参考时基IN分别接锁相环电路的输入端和D触发器的数据输入端，锁相环电路输出端输出参考时基并经一个反相器与D触发器时钟输入端CLK连接，D触发器的输出端Q输出数据码流。
本实用新型的优点是，1)通道利用率高，一个信号携带参考时基、解码机的编码和密匙代码三种信息，使解码机成本降低；2)由于参考时基的存在，解码机容易恢复准确、稳定的电视时基信号，从而保证了解码图象的质量；3)调相参考时基是一个窄带信号，其相对带宽远远小于解码机的编码和密匙代码的相对带宽，由于传输信道的非线性对窄带信号的影响远小于对宽带信号的影响，因而调相参考时基的使用有利于整个加解扰过程的稳定可靠。
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1是RS触发器的原理图2是型号为74HC161的同步计数器的示意图；图3是本实用新型的加扰机的数字调相电路的一个实施例；图4是数字调相电路的时序图；图5是本实用新型的解扰机的调相参考时基解码器的一个；图6是调相参考时基解码器的时序图。
如图1所示，首先介绍基本RS触发器。两个与非门的输出互相反馈到对方的一个输入端，就构成了基本RS触发器。真值表如下
由真值表可以看出，只要避免出现R和S输入端同时为低电平的情况，基本RS触发器便可以可靠的工作，输出端Q的状态取决于R和S输入端输入的电平，并且只需要输入一个低电平的脉冲信号就可以保持到下一个状态的反转。
下面介绍4位同步计数器74HC161(异步清除)，如图2所示。
74HC161的真值表如下
简要说明74HC161具有异步清除功能。当MR接低电平时，Q0……Q3均为低电平，而与CLK的状态无关，74HC161具有同步置数功能，当PE接低电平时禁止计数，在CLK的上升沿作用下，P0……P3的数据被置入并呈现在Q0……Q3，当CTP，CTT均接高电平时，在CLK的上升沿作用下，Q0……Q3同时变化，当器件计数到最大(即Q3Q2Q1Q0为1111)时，TC输出一个高电平脉冲，其持续时间近似等于Q0的高电平部分，利用CEP，CET可级联成N位同步计数器，TC的高电平输出脉冲可用做各级联级的允许控制。
数字调相电路如图3所示，图中两片74HC161构成8位同步计数器，输入的时钟是4兆赫兹，输入的触发脉冲是15625赫兹(周期为64微秒)的行频信号(图3IN)，R，C的作用是把输入的脉冲微分成尖脉冲，二极管的作用一是去掉尖脉冲向上的部分同时也保护了与非门，数据码流及其反相信号作为预置数据输入，当数据码流的值是“1”时，预置数据输入为“01110000”换算成十进制是“112”，当数据码流的值是“0”时预置数输入为“10010000”换算成十进制是“144”，整个电路的分析如下(图4)设电路的初始状态是数据码流的值是“1”，基本RS触发器的输出Q为0，那么根据74HC161的性质，预置数据“01110000”在4兆赫兹时钟的驱动下出现在计数器的输出Q7……Q0上，即计数器的初值是112，输入的15625赫兹行频触发脉冲被微分成尖脉冲，向上的尖脉冲被二极管短路掉，向下的尖脉冲(图3，图4的SET)使基本RS触发器的输出(图3的OUT)为1，74HC161开始计数，当74HC161的输出Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0为11111111时，再输入一个脉冲，Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0为00000000，Q7的输出被微分成向下的尖脉冲(图3，图4的RSET)，基本RS触发器的输出OUT为0，74HC161进入置数状态，在这样一个过程中，基本RS触发器的输出OUT为1的时间是(256-112)*0.25微秒=36秒(4M时钟的周期是0.25微秒)如果这时，数据码流的值变为“0”，预置数输入变为“10010000”，即144，由于基本RS触发器的输出OUT为0，74HC161一直处于置数状态，预置数据“10010000”出现在计数器的输出Q7……Q0上，直到下一个行频脉冲到来触发基本RS触发器的状态反转，OUT为1，74HC161在输出为“10010000”的基础上开始又一轮的计数，计满之后，74HC161的输出又触发基本RS触发器的状态复位，这一个计数过程的时间为(256-144)*0.25微秒=28微秒由以上分析可见，输出的15625赫兹的行频信号的脉冲宽度受数据码流的调制，即当数据码流为“1”时输出的15625赫兹的行频信号的脉冲宽度为36微秒，当数据码流为“0”时输出的15625赫兹的行频信号的脉冲宽度为28微秒，从波形上看，输出的15625赫兹的行频信号是一个前沿固定，后沿随数据码流的值而变的脉冲信号，本质上是一个被调相的行频脉冲信号。这个信号的前沿携带了参考时基的信息，即稳定的行频信号，后沿携带了数据码流的信息。我们称它为调相参考时基。
加扰后的MMDS信号经过空中传输，被解扰机接收，再经过解扰机内部的变频，解调，整形后得到调相参考时基(图5的IN)。以下就是数据解码过程。数据解码包括从调相参考时基中提取行频时基，和从调相参考时基中提取数据码流。实现该功能的调相参考时基解码器的基本电路如图5所示。
图中4046是常用的锁相环电路，图中4046采用边沿鉴相的方式，就是说只比较输入脉冲和本身输出脉冲的前沿，输出的误差信号控制本身振荡器，相位锁定后，4046输出一个前沿与输入脉冲前沿对齐的方波信号，这个信号就是行频参考时基(图6的SYOUT)，解扰机有了行频参考时基，很容易得到稳定的电视信号时基。
图中74HC74是D触发器，它的功能表如下输入 输出SDCDCLKDQNQL H # #H LH L # #L HL L # #* *H H ↑HH LH H ↑LL HH H L #Q0NQ0符号说明CLK………………………………时钟输入端D…………………………………数据输入端Q，NQ……………………………数据输出端RD…………………………………复位端CD…………………………………置位端#…………………………………任意4046输出的行频参考时基(图5的SYOUT)经过反相器输入到触发器74HC74的时钟输入端(图5的NSYOUT)，调相参考时基则直接输入到D触发器74HC74的数据输入端，由74HC74的功能表不难得出74HC74的数据输出的波形如图6，74HC74的数据输出就是解扰机编码和密匙代码的数据流，解扰机得到这两个信号后就可以顺利解扰了。
需要说明的是本实用新型的有关加解扰设备的其它电路均采用现有设备的相应电路。本领域的普通技术人员根据以上说明完全能够实施本实用新型，在此基础上的改良或变形应当落入本实用新型的保护范围。
权利要求1．一种多频道微波电视分配系统的加解扰设备，由加扰机和解扰机组成，加扰机包括一个将编码与密匙代码合成为数据码流的数据合成电路；一个数字调相电路，它利用合成的码流对参考时基调相以得到包含解码机编码和密匙代码的调相参考时基；和一个用调相参考时基对伴音副载波进行幅度调制的调制电路；解扰机包括一个调相参考时基解码电路，它从调相参考时基中提取行频时基和数据码流；其特征在于，数字调相电路包括一个RS触发器和一个8位同步计数器，RS触发器的S输入端接行频信号IN，R输入端接8位同步计数器的第8输出端Q7，RS触发器的输出端Q作为该数字调相电路的输出端输出调相参考时基OUT并且与8位同步计数器的预置数据控制端PE连接，合成的数据码流DATAIN接8位同步计数器的第6、第7预置数据输入端并经一个反相器接第8预置数据输入端，8位同步计数器的第1至第4预置数据输入端接低电平，第5预置数据输入端接高电平。
2．根据权利要求1所述的加解扰设备，其特征在于8位同步计数器由两个型号为74HC161的同步计数器级联构成。
3．根据权利要求1所述的加解扰设备，其特征在于解扰机的调相参考时基解码电路包括一个锁相环电路和一个D触发器，解扰机得到的调相参考时基IN分别接锁相环电路的输入端和D触发器的数据输入端，锁相环电路输出端输出参考时基并经一个反相器与D触发器时钟输入端CLK连接，D触发器的输出端Q输出数据码流。
专利摘要本实用新型涉及一种多频道微波电视分配系统的加解扰设备,加扰机包括:一个将编码与密钥代码合成为数据码流的数据合成电路;一个数字调相电路,它利用合成的码流对参考时基调相以得到包含解码机编码和密匙代码的调相参考时基;和一个用调相参考时基对伴音副载波进行幅度调制的调制电路。数字调相电路包括一个RS触发器和一个8位同步计数器,RS触发器的S输入端接行频信号IN,R输入端接8位同步计数器的第8输出端Q7,RS触发器的输出端Q作为该数字调相电路的输出端输出调相参考时基OUT并且与8位同步计数器的预置数据控制端PE连接,合成的数据码流DATAIN接8位同步计数器的第6、第7预置数据输入端并经一个反相器接第8预置数据输入端。本实用新型用一个信号携带参考时基、解码机的编码和密匙代码三种信息,因而通道利用率高。
文档编号H04N7/167GK2421786SQ0023669
公开日2001年2月28日 申请日期2000年5月26日 优先权日2000年5月26日
发明者李春辉, 刘玉明 申请人:李春辉, 刘玉明