专利名称：一种低成本数字电视信号加密方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字电视系统，特别涉及数字电视系统加密方法和系统。
背景技术：
目前我国的数字电视节目正准备开始广播，数字电视取代模拟电视机已是指日可待，但困扰我国数字电视发展的节目信号加密，和有条件接收的技术问题，一直没有很好解决。
数字电视信号以数据帧的形式进行传输，传输的码率很高，特别是高清晰度数字电视(HDTV)，码率高达20MPS以上，因此信号的加密解密一般都需要用含有DSP功能的RISC-CPU(如ARM-CPU)或SOC等高速数据处理器件或电路来实现。使用这些器件还需要嵌入式操作系统软件，和中间件及数据处理软件来支持。因此，硬件成本很高，软件开发难度也很大。
因此，针对以上对数字电视节目信号加密和解密方法成本高，技术开发难度大等缺点，有必要开发一种简单易行、低成本的数字电视系统节目加密系统和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的数字电视系统节目加密方法和系统。
本发明解决问题的技术方案是，构造一种低成本数字电视信号加密方法和系统。低成本的数字电视系统节目加密系统，将原始数字电视信号转换为加密数字电视信号，具体包括和所述原始数字电视信号相连，具有先进先出存储结构，接收并存储原始数字电视信号的数据接收缓存和数据发送缓存；用于对数据接收缓存中存储的原始数字电视信号进行帧信息检测并输出同步触发信号的帧同步检测模块；和帧同步检测模块相连，在同步触发信号出现时改写数据发送缓存中的当前数据的加密控制模块；数据发送缓存延时输出加密数字电视信号，延时等于两次同步触发信号的间隔。数字电视型号以帧的形式进行传输，通常一帧数据包括同步比特和数据比特部分，同步比特可以为同步头、结束码或同时包含同步头和结束码。数据接收缓存的长度设计为一帧数据的整数倍，如正好为一帧数据的长度，或两帧数据的长度等，数据发送缓存可以设计为与数据接收缓存的长度相同，也可以不相同。发送延时也就是数字电视信号经过数据接收缓存的时间。
数据接收缓存和数据发送缓存为先进先出形式的存储器，长度为一帧数据长度的整数倍。
帧同步检测模块包括用于存储帧同步信息的第一存储器，还包括和第一存储器和数据接收缓存相连并对第一存储器的数据和数据接收缓存的数据进行比较，并在第一存储器的数据和数据接收缓存的数据相同时产生同步触发信号的位比较器。
加密控制模块包括用于在改写所述数据发送缓存时提供加密数据的第二存储器。
在本发明的低成本数字电视信号加密方法，使用数据接收缓存和数据发送缓存接收原始数字电视信号帧信号；一帧信号包括帧同步比特和数据比特，使用帧同步检测模块输出同步触发信号；使用加密控制模块控制改写数据发送缓存数据，所述数据接收缓存和数据发送缓存都为先进先出存储器，使用第一存储器保存帧同步比特，使用第二存储器保存加密同步比特，使用位比较器比较第一存储器内容和接收缓存数据，具体包括如下步骤A1)数据接收缓存和数据发送缓存按照先进先出原则，不断更新缓存内容，数据发送缓存每接收原始数字电视信号一个比特，数据发送缓存就输出一个比特；A2)帧同步检测模块检测数据接收缓存中的数据比特是否满足同步条件，如果满足同步条件，则执行步骤A3)，否则执行A1；A3)帧同步检测模块输出同步触发命令，加密控制模块在收到同步触发信号时改写当前输出发送缓存中的数据比特，然后返回步骤A1。
在步骤A1中还包括初始化数据接收缓存和数据发送缓存，如全部填“0”或全部填“1”。
在步骤A2中还包括A2.1)位比较器将当前数据接收缓存的特定位置比特和第一存储器对应位置的比特进行比较，如果所有比较的比特对都相同，则输出同步触发信号。由于第一存储器中存储的为帧同步比特，因此当同步触发时数据接收缓存和数据发送缓存中的数据比特刚好对齐帧的边界。如数据接收缓存长度为一帧时，这时数据缓存内正好是一帧数据的同步比特和该帧的数据比特。
在步骤A3还包括如下步骤数据的改写可以为多种方式，具体包括方法1不改变同步比特，只改写数据比特，加密控制模块改变数据发送缓存中数据比特的先后次序。数据发送缓存长度为一帧数据长度时，可以将一帧数据分为多块，然后按照特定的次序进行交换，如分为前后两段，前段和后段位置交换。在解码端按照相反的交换次序即可恢复为原来的数据。当数据发送缓存长度为两帧时，也可以交换前后两帧数据的内容，依次类推。
方法2不改变同步比特，只改写数据比特，加密控制模块改变数据发送缓存中比特进行编码转换。编码的方式也可以是多种多样的，如直接将数据比特反相，即“0”变为“1”，1变为“0”。
方法3不改变数据比特，只改写同步比特，加密控制模块，使用第二存储器中存储的加密帧同步比特替换数据发送缓存中的帧同步比特。
可以同时使用上述的三种方法进行组合。
采用本发明的方法，关键是对数据比特进行帧的划分，只需要设计一些移位寄存器和逻辑判断单元即可实现，因此可以使用可编程逻辑器件如CPLD/EPLD/FPGA实现，电路简单、成本低。而且加密解密不需要软件开发，更不需要操作系统平台，因而技术开发难度低，可靠性也可以进一步提高。
以下结合附图通过实施列对本发明做进一步详细说明。
图1所示为数字电视信号在传输过程中的基本编码格式；图2所示为本发明的低成本数字电视信号加密系统的原理框图；图3所示为本发明的低成本数字电视信号加密方法的流程图；图4所示为根据本发明的低成本数字电视信号加密系统的一种优选实施方式的原理框图。
具体实施例方式
图1是数字电视信号在传输过程中的基本编码格式，也是一般数字信号的基本传送编码格式。在这种编码格式中包括同步头，传送数据，和结束码等三个主要组成部分，同步头和结束码统称为帧同步比特。这种数据结构，人们都把它称为“帧”，数字信号就是一帧一帧地传送的。同步头和结束码分别都由若干比特来组成，一般帧的比特数越多，即帧的长度越长，且两相邻帧之间的间隔越短，要求同步头和结束码的比特位数也越多。如果两相邻帧之间的间隔非常长，则同步头和结束码只需要一个或两个比特即可足够。帧的长短主要由数据内容来决定，帧与帧的间隔则由数据传送量来决定。数字电视信号的信息量很大，因此帧取得很长，间隔也很短。
在数字信号传输过程中，如果失去了同步头和结束码，或把同步头和结束码弄错，信号就无法传送数据，因为这相当于使信号失去了时序，没有时序就无法从信号中把数据进行分离和解码。如果一帧中数据比特的次序或进行了加密处理，则接收端也无法直接使用。
如图2所示为本发明的低成本数字电视信号加密系统的原理框图。通过低成本数字电视信号加密系统，将原始数字电视信号转换为加密数字电视信号，低成本数字电视信号加密系统包括和所述原始数字电视信号相连，具有先进先出存储结构，接收并存储原始数字电视信号的数据接收缓存和数据发送缓存；用于对数据接收缓存中存储的原始数字电视信号进行帧信息检测并输出同步触发信号的帧同步检测模块；和帧同步检测模块相连，在同步触发信号出现时改写数据发送缓存中的当前数据的加密控制模块；数据发送缓存延时输出加密数字电视信号，延时等于两次同步触发信号的间隔。数字电视型号以帧的形式进行传输。数据接收缓存的长度设计为一帧数据的整数倍，如正好为一帧数据的长度，或两帧数据的长度等，数据发送缓存可以设计为与数据接收缓存的长度相同，也可以不相同。发送延时也就是数字电视信号经过数据接收缓存的时间。
如图3所示为本发明的低成本数字电视信号加密方法的流程图。具体包括如下步骤S1)初始化数据接收缓存和数据发送缓存；S2)数据接收缓存和数据发送缓存接收原始数字电视信号一个比特，按照先进先出原则，更新缓存内容，数据发送缓存输出最后一个比特；S3)帧同步检测模块比较将当前数据接收缓存中的比特是否为帧边界对齐，如果为帧边界对齐，则执行步骤S4，否则返回步骤S2。输出同步触发信号时，如果数据接收缓存为一帧数据长度，则此时数据接收缓存中刚好是完整的一帧数据；S4)帧同步检测模块输出同步触发命令；S5)加密控制模块对发送数据缓存中的完整的帧，进行帧同步比特置换，或(和)数据比特变换或(和)比特次序转换，然后返回步骤S2。
如图4所示为根据本发明的低成本数字电视信号加密系统的一种优选实施方式的原理框图。
移位寄存器1构成数据输入缓存，移位寄存器2构成数据输出缓存，移位寄存器1和移位寄存器2的长度都设计为一帧数据的长度。第一存储器具体为存储器1，由于存储器1存储的是固定的帧同步比特，即为同步头和结束码，因此可采用ROM；第二存储器具体为存储器2，由于存储器2存储的是加密的帧同步比特，可能会改变，因此可采用RAM；存储器2构成加密控制模块。位比较器时刻监测移位寄存器1中的数据和存储器1中的数据比特是否一致，当两者一致时，即移位寄存器1中刚好位完成的一帧数据时，位比较器输出一个触发信号给存储器2，存储器2中的存储的加密的同步头和结束码信息替换移位寄存器2中的原有的帧中同步头和结束码。移位寄存器1和移位寄存器2都连接到开关K，分别延时输出未经加密和加密的数字电视信号帧数据。经过开关K选择可以选择输出未经加密或加密的数字电视信号帧数据。
权利要求
1.一种低成本数字电视信号加密系统，将原始数字电视信号转换为加密数字电视信号，其特征在于，包括和所述原始数字电视信号相连，具有先进先出存储结构，接收并存储所述原始数字电视信号的数据接收缓存和数据发送缓存；用于对所述数据接收缓存中存储的所述原始数字电视信号进行帧信息检测并输出同步触发信号的帧同步检测模块；和所述帧同步检测模块相连，在所述同步触发信号出现时改写所述数据发送缓存中的当前数据的加密控制模块；所述数据发送缓存延时输出加密数字电视信号，所述延时等于两次同步触发信号的间隔。
2.根据权利要求1所述低成本数字电视信号加密系统，其特征在于，所述数据接收缓存和数据发送缓存长度为一帧数据长度的整数倍。
3.根据权利要求1所述低成本数字电视信号加密系统，其特征在于，所述帧同步检测模块包括用于存储帧同步信息的第一存储器，还包括和所述第一存储器和所述数据接收缓存相连并对所述第一存储器的数据和所述数据接收缓存的数据进行比较，并在所述第一存储器的数据和所述数据接收缓存的数据相同时产生同步触发信号的位比较器。
4.根据权利要求1所述低成本数字电视信号加密系统，其特征在于，所述加密控制模块包括用于在改写所述数据发送缓存时提供加密数据的第二存储器。
5.一种低成本数字电视信号加密方法，其特征在于，使用数据接收缓存和数据发送缓存接收原始数字电视信号帧信号；一帧信号包括帧同步比特和数据比特，使用帧同步检测模块输出同步触发信号；使用加密控制模块控制改写数据发送缓存数据，所述数据接收缓存和数据发送缓存都为先进先出存储器，使用第一存储器保存帧同步比特，使用第二存储器保存加密同步比特，使用位比较器比较第一存储器内容和接收缓存数据，具体包括如下步骤A1)数据接收缓存和数据发送缓存按照先进先出原则，不断更新缓存内容，数据接收缓存每接收原始数字电视信号一个比特，数据发送缓存就输出一个比特；A2)帧同步检测模块检测数据接收缓存中的数据比特是否满足同步条件，如果满足同步条件，则执行步骤A3)，否则执行A1；A3)帧同步检测模块输出同步触发命令，加密控制模块在收到同步触发信号时改写当前输出发送缓存中的数据比特，然后返回步骤A1。
6.根据权利要求5所述低成本数字电视信号加密方法，其特征在于，所述步骤A1)中还包括A1.1)初始化数据接收缓存和数据发送缓存。
7.根据权利要求5所述低成本数字电视信号加密方法，其特征在于，所述步骤A2)中还包括A2.1)位比较器比较将当前数据接收缓存的特定位置比特和第一存储器对应位置的比特进行比较，如果所有比较的比特对都相同，则输出同步触发信号。
8.根据权利要求5所述低成本数字电视信号加密方法，其特征在于，所述步骤A3还包括如下步骤A3.1)加密控制模块改写数据发送缓存中数据比特的先后次序。
9.根据权利要求5所述低成本数字电视信号加密方法，其特征在于，所述步骤A3还包括如下步骤A3.2)加密控制模块改变数据发送缓存中数据比特进行编码转换。
10.根据权利要求5所述低成本数字电视信号加密方法，其特征在于，所述步骤A3还包括如下步骤A3.3)加密控制模块，使用第二存储器中存储的加密帧同步比特替换数据发送缓存中的帧同步比特。
全文摘要
本发明公开了一种低成本数字电视信号加密系统，包括接收并存储原始数字电视信号的数据接收缓存和数据发送缓存，用于进行帧信息检测并输出同步触发信号的帧同步检测模块，在同步触发信号出现时改写所述数据发送缓存中的当前数据的加密控制模块。本发明还涉及一种低成本数字电视信号加密方法，具体包括A1)数据接收缓存和数据发送缓存接收原始数字电视信号一个比特，数据发送缓存输出最后一个比特；A2)帧同步检测模块检测数据接收缓存中的数据比特是否满足同步条件；A3)帧同步检测模块输出同步触发命令，加密控制模块改写当前输出发送缓存中的数据比特。加密系统只需要设计一些移位寄存器和逻辑判断单元即可实现，电路简单、成本低。
文档编号H04N7/16GK1937758SQ20051010091
公开日2007年3月28日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者陶显芳 申请人:康佳集团股份有限公司