专利名称：一种数字机顶盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种数字机顶盒。
背景技术：
CAS (ConditionalAccess System,条件接收系统)是付费数字电视广播的核心技术，其主要功能是阻止非法入侵数字广播网络，并允许被授权的用户收看特定的节目，而使未被授权的用户无法收看。CAS的主要任务是阻止用户接收未被授权的节目和解决如何从用户处收费的问题。在广播电视系统中，CAS由前端(发送端)和終端(接收端)两个部分组成前端用控制字(CW ControI word)完成对节目数据的加扰(Scrambling),从而将被传送的节目数据由明码变为密码，加扰后的数据对未授权的用户无用，而向授权用户提供解 扰用的CW ;前端把CW加密(Encryption)，然后放在授权控制信息(ECM)数据包中，再把ECM数据包复用到MPEG-2的传送流。终端接收网络中的ECM数据包，由智能卡(或其他CA卡)和解扰器完成解密和解扰，对用户进行寻址控制和授权解密，授权用户对MPEG-2传送流中的加密信息进行解密后即可得到解扰密钥(即控制字)并实现对节目数据的解扰，之后就可以对节目数据进行解码操作了。CAS是实现付费电视广播的技术保障。为了安全，防止控制字被非法破解，控制字需要频繁变化(一般CA系统10秒更新一次)。数字机顶盒STB (Set Top Box)接收来自广播网络的业务数据，通过音视频方式表现出业务的内容。其前端传输模式包括有线网络，地面广播，卫星广播等方式。普通用户通过换台操作，可以实现选择观赏不同业务内容。换台在技术上包含以下几方面的步骤和内容I)信源锁定通过控制调谐器等锁定信道，解调器进行信源解码；2)解复用根据业务配置解复用模块，筛选分组数据包；3) CA解扰获取授权控制字，对数据包进行解扰；4)解码输出对视音频数据进行解码并输出。其中，对于同信源内换台操作，步骤I)信源锁定可以忽略；对于未加扰数据，步骤3) CA解扰可以忽略。数字机顶盒换台分为同频点换台和跨频点换台两种模式。通常在同频点内传输流由于内部复用以及带宽条件约束，可以传输7 — 8路左右的视频节目，或者更多路的音频节目。以有线数字机顶盒为例，如果广播电视局的有线数字电视网络包括150套的视频节目和音频节目，分布在20个频点上，则用户进行ー轮全部节目的切換，在最有利的情况下，包括20次跨频点的换台，和130次的同频点换台。对于视频节目，换台后第一帧图像的输出依赖于以下条件I)在视频PES (Packet Elementary Stream,分组原始流)中寻■找到GOP头,进而获得第一幅GOP数据，在基于MPEG-2编码条件下，被称为I帧。I帧由于带宽传输限制，不会在广播网络里高频率播发，通常视频节目毎秒只有约2幅的I帧数据，该限制导致同频点换台的传统做法最不利的换台速度接近O. 5秒。
2)对于采用CAS的广播网络，由于视频分组原始流在获得CAS正确配置解扰器后，才能够获得。ー个典型的流程是CAS接收到ECM数据，并且解密出控制字，再配置解扰器，需要O. 4秒左右的时间。3)由于视频节目的音视频需要作同步，采用不同的同步算法，一般需要3-6帧视频数据才能够实现音视频同步输出。在中国PAL制模式下，一帧视频数据输出耗时40ms，3-6帧视频数据耗时O. 12-0. 24秒。由条件I)和条件2)可知，传统的换台流程，导致同频点未加扰业务切換的时间不会短于O. 5秒，加扰业务间切换的时间不会短于O. 8秒，而在实际平台上，考虑到条件3)的影响，未加扰业务切換的时间不会短于O. 6秒，加扰业务切換的时间甚至可能达到I秒或更长。以上分析即可解释为何在有线数字电视模转数过程中，许多用户反映数字化后换台速度变慢。
为了解决上述情况，现有技术中通常采用“获取最大数量授权控制字”来是实现快速解扰，进而加快换台速度；具体来说，通过数字机顶盒中的CAS解扰模块一次解密出同一个信源中的多个控制字，其中包括当前节目的控制字，也可能包括当前信源中其他节目的控制字(如果当前节目所用控制字数量小于可解密的控制字数量)，这样换台时，如果将要切換到的节目刚好有对应的已经解密出的控制字即可直接进行解扰，实现快速解扰，从而加快换台速度。然而，由于现有的CAS解扰模块受不同CAS限制，S卩，不同的CAS厂商生产的解扰模块一次可解密的控制字数量一般为2-8个不等，也就是说，有的CAS解扰模块只支持同时解密2个控制字，最多的也只支持同时解密8个控制字，这样就存在很大的概率，换台时不能提前得到已经解密的控制字用于解扰，即不能实现快速解扰。综上所述，目前需要对这种数字机顶盒进行改进，以实现对加扰节目快速换台的目的。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明g在提供ー种数字机顶盒，以有效解决数字电视和数字机顶盒同信源内加扰节目换台后解扰延迟的问题。本发明所述的ー种数字机顶盒，其包括依次连接的解复用器、解扰模块和解码模块，所述解复用器依次循环输出与同信源中当前加扰业务对应的当前ECM数据以及与同信源中非当前加扰业务对应的非当前ECM数据；所述解扰模块包括与所述解复用器连接的CAS解密模块，其依次循环接收所述当前ECM数据和非当前ECM数据，并依次对所述当前ECM数据和非当前ECM数据进行解密，获取并存储与所述当前ECM数据对应的当前控制字以及与非当前ECM数据对应的非当前控制字；以及至少ー个连接在所述解复用器和解码模块之间的、并与所述CAS解密模块连接的解扰器，其接收所述解复用器输出的音频数据包和/或视频数据包，并查找所述CAS解密模块中存储的所述当前控制字，对所述音频数据包和/或视频数据包进行解扰，并向所述解码模块输出解扰后数据。在上述的数字机顶盒中，所述CAS解密模块包括与所述解复用器连接的数据解密単元、与该数据解密单元连接的智能卡装置以及连接在所述数据解密单元与解扰器之间的缓存器。在上述的数字机顶盒中，所述解扰器的数量为两个以上。在上述的数字机顶盒中，所述解码模块包括至少ー个与所述解扰器对应连接的音频解码器。在上述的数字机顶盒中，所述解码模块包括至少ー个与所述解扰器对应连接的视频解码器。由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过解复用器对同信源中所有加扰业务的ECM数据(包括当前ECM数据和非当前ECM数据)依次输出；并通过带有存储功能的CAS解密模块依次对同信源内当前及非当前ECM数据进行处理，解密获得并保存当前及非当前控制字；同时通过解扰器查找当前控制字对音频和/或视频数据包进行快速解扰。本发明改变了现有技术中CAS解密模块由于不具备缓存器而只能解密获得当前ECM数据对应控制字的情况，从而在数字电视/数字机顶盒同信源内换台时，可实时得到同信源内所有加扰业务对应的解扰用控制字，从而极大的缩小了换台延迟时间，明显增强了用户体验。特别的，本发明在地面广播，卫星广播，以及有线网络前端下，均能够实时得到解扰用控制字，明显提升换台时间，可減少约小于O. 4秒。
图I是本发明ー种数字机顶盒的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。如图I所示，本发明，即ー种数字机顶盒，其包括依次连接的调谐/解调器6、解复用器I、解扰模块7和解码模块8。解复用器I依次循环输出与同信源中当前加扰业务对应的当前ECM数据以及与同信源中非当前加扰业务对应的非当前ECM数据。解扰模块7包括与解复用器I连接的CAS解密模块2，以及至少ー个连接在解复用器I和解码模块8之间的、并与CAS解密模块2连接的解扰器3，其中CAS解密模块2依次循环接收当前ECM数据和非当前ECM数据，并依次对当前ECM数据和非当前ECM数据进行解密，获取并存储与当前ECM数据对应的当前控制字以及与非当前ECM数据对应的非当前控制字；具体来说，CAS解密模块2包括与解复用器I连接的数据解密単元21、与该数据解密单元21连接的智能卡装置22以及连接在数据解密単元21与解扰器3之间的缓存器23;解扰器3 (本实施例中，解扰器3的数量为两个以上)接收解复用器I输出的音频数据包和/或视频数据包，并查找CAS解密模块2中存储的当前控制字，对音频数据包和/或视频数据包进行解扰，井向解码模块8输出解扰后数据。 解码模块8包括至少ー个与解扰器3对应连接的音频解码器4和/或至少ー个与解扰器3对应连接的视频解码器5。本实施例中，采用了华亚微电子设计的HTV900E芯片作为数字机顶盒中的主芯片，其具有32M DDR内存以及4M FLASH。解复用器I为芯片内置QAM解调模块，其带有32路PID (Packet Identif ier，包标识符)通道(图I中所示的PID0-PID31)，用于数据分配传递之用；具体来说，解复用器I接收来自有线网络中的传输流(即TS :Transport stream, TS由一系列188字节大小的数据包组成，每个数据包均包含有ー个PID及有效数据)数据，并利用PID通道(PID通道，可以通过PID来区分传输流中的不同数据，如视频、音频、ECM数据包等，这些数据都有自己唯一的PID，同一类型数据PID相同，不同类型数据PID不同，例如视频数据有ー个PID，音频数据有另ー个不同的PID)将多路传输流解复用，并将解复用后数据传输至后级设备。如将视、音频等数据包分配到解扰器3 ;将传输流中包含加密控制字的CAS相关数据(包括但不限于ECM数据)分配到CAS解密模块2。CAS解密模块2可采用永新视博TF3. O、爱迪德IRDETO、数码视讯DVT、天柏DVN、三洲迅驰ADT等。解扰器3为芯片内置的8路CSA (Common Scrambling Algorithm)解扰器。音频解码器4为芯片内置 MPEG Audio解码器。视频解码器5为芯片内置MPEG20ML解码器。下面对本发明的解扰流程进行详细介绍(主要介绍与快速解密控制字相关部分)。第一歩終端机顶盒接收网络中的数据信息，通过调谐/解调器6对调制信号进行解调，得到传输流(TS)数据并输出到解复用器I ;第二步，解复用器I对传输流进行解复用操作，根据用户选择的业务，分离出相应的视音频数据包，并将之输出到解扰器3 ;另外根据业务对应的节目映射表(PMT)中携帯的条件接收描述子(CA descriptor)语法，获取该业务相应的ECM数据，并将ECM数据依次传递给CAS解密模块2 ；第三步，CAS解密模块2收到ECM数据，通过数据解密单元21和智能卡装置22对之进行解密操作，得到并在存储器23中保存相对应的控制字；第四步，解扰器3在CAS解密模块2的存储器23中查找对应当前业务的控制字，即可实现对来自解复用器I的业务数据的快速解扰，并把解扰后的视音频数据分别输出到音频解码器4及视频解码器5 ； 第五歩，音频解码器4对音频数据进行解码并输出；视频解码器5对视频数据进行解码并显示输出；至此，用户一次换台操作完成，并能够正常观看节目。由此可见，本发明实现快速解密控制字，消除解扰延迟，主要是使用CAS解密模块2在上面第二步及第三步中实现的；下面进ー步详细介绍CAS的传输流级加扰存在两种加扰模式，一种模式是业务共享控制字，在此种模式下，同一业务的传输流共享相同的解扰用控制字；另ー种模式是音视频独有控制字，在此种模式下，业务的音视频传输流具有不同的解扰用控制字。对于占有市场大部分的CAS而言，数字机顶盒端均支持以上两种模式，而实际的码流中，绝大部分采用第一种模式。第一种模式可以理解为是第二种模块的ー个特例，以下讨论均为第二种模式。从上面的分析可知，以前端信源调制方式为QAM64为例,信源通道带宽为38Mbps,标清节目大于4. 5Mbps,即ー个信源通道最多有8套数字电视业务。在第一种模式环境下，传输流中存在8路控制字数据，在第二种模式环境下，传输流中存在16路控制字数据。在上面的第二步中，当用户选择某个业务并观看时，解复用器I可将同信源内的所有业务的ECM数据分离出来并传给CAS解密模块2。解复用器I分离方法可分为两种第ー种是分配ー个PID通道，以时间片轮询的方式依次接收当前播放业务、同信源其他业务的ECM数据，并依次传输至CAS解密模块2 ;例如分配解复用器I的PID2用于接收ECM数据，首先接收第一路ECM数据，接收完后再使用PID2接收第二路ECM数据，然后第三路……，依此进行，直至接收完最后一路ECM数据，即ー个周期完成；之后再用PID2接收第一路ECM数据，进行下一周期操作。此方式由于是多路ECM数据轮流接收，同一路ECM数据两次接收之间可能会有ー些时间间隔，但是ECM数据的频率很高，故时间间隔很小(小于16*20毫秒)，相对于控制字更新周期(一般为10秒)可忽略。第二种是同时分配与ECM数据相同路数的PID通道(最多需16路PID通道)，同时接收所有业务的ECM数据，然后依次传输至CAS解密模块2 ;例如分配解复用器I的PID2接收第一路ECM数据，PID3接收第二路ECM数据，PID4接收第三路ECM数据，……，PID17接收第16路ECM数据。由于，此方式需要占用很多的资源，如最多占用16路过滤通道，因此，本实施例中采 用第一种分离方式。假定信源中同时存在8套数字电视业务，共有16路ECM数据，当用户停留在此信源观看其中一个业务(节目)时，解复用器I分离出当前业务的ECM数据，并传给CAS解密模块2解密出当前业务的控制字；然后依次分离出同信源其他业务的ECM数据，并传给CAS解密模块2解密出对应业务的控制字。接着，解扰器3在CAS解密模块2中查找对应当前业务的当前控制字以用于数据解扰；也可以理解为，CAS解密模块2在解密出控制字后，根据此控制字是否为当前业务的，分别传给解扰器3或者自己缓存起来；当同信源内用户换台吋，CAS解密模块2会依据所换业务，在存储器23中查找之前已经解密出的对应此业务的控制字并直接把它传给解扰器3，从而实现快速解密。与此同吋，CAS解密模块2在换台后，也会把解复用器I分离出来的当前业务的ECM数据进行解密，得到新的控制字，并传给解扰器3 ；CAS解密模块2然后依次接收解复用器I分离出的同信源其他业务的ECM数据，并解密出对应业务的控制字。如此循环，实现同信源内换台快速解扰。综上所述，本发明通过施加在机顶盒端的技术手段，实现同频点加扰节目快速解扰功能，改变了现有技术中只对当前的ー个加扰节目的视频、音频数据对应的ECM数据解密的情况，而同时对同频点上的多个加扰节目的视频、音频数据相对应的ECM数据进行解密，从而将背景技术中所述的“条件2”中的需要O. 4秒时间得到控制字的情况改变为实时(即O秒)得到控制字。目前在华亚HTV900E平台上测试的结果表明，无论是IRDETO CA加扰流，或是TF CA加扰流，或是DVN CA加扰流等等，同频点内换台均可实时得到控制字，从而比传统换台方式快至少O. 4秒时间。以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
权利要求
1.ー种数字机顶盒，其包括依次连接的解复用器、解扰模块和解码模块，其特征在干，所述解复用器依次循环输出与同信源中当前加扰业务对应的当前ECM数据以及与同信源中非当前加扰业务对应的非当前ECM数据；所述解扰模块包括 与所述解复用器连接的CAS解密模块，其依次循环接收所述当前ECM数据和非当前ECM数据，并依次对所述当前ECM数据和非当前ECM数据进行解密，获取并存储与所述当前ECM数据对应的当前控制字以及与非当前ECM数据对应的非当前控制字；以及 至少ー个连接在所述解复用器和解码模块之间的、并与所述CAS解密模块连接的解扰器，其接收所述解复用器输出的音频数据包和/或视频数据包，并查找所述CAS解密模块中存储的所述当前控制字，对所述音频数据包和/或视频数据包进行解扰，并向所述解码模块输出解扰后数据。
2.根据权利要求I所述的数字机顶盒，其特征在于，所述CAS解密模块包括与所述解复用器连接的数据解密単元、与该数据解密单元连接的智能卡装置以及连接在所述数据解密単元与解扰器之间的缓存器。
3.根据权利要求I或2所述的数字机顶盒，其特征在于，所述解扰器的数量为两个以上。
4.根据权利要求I所述的数字机顶盒，其特征在于，所述解码模块包括至少ー个与所述解扰器对应连接的音频解码器。
5.根据权利要求I或4所述的数字机顶盒，其特征在于，所述解码模块包括至少ー个与所述解扰器对应连接的视频解码器。
全文摘要
本发明涉及一种数字机顶盒，其包括依次连接的解复用器、解扰模块和解码模块，所述解复用器依次循环输出与同信源中当前加扰业务对应的当前ECM数据以及与同信源中非当前加扰业务对应的非当前ECM数据；所述解扰模块包括与所述解复用器连接的CAS解密模块；以及至少一个连接在所述解复用器和解码模块之间的、并与所述CAS解密模块连接的解扰器。本发明在数字电视/数字机顶盒同信源内换台时，可实时得到同信源内所有加扰业务对应的解扰用控制字，从而极大的缩小了换台延迟时间，明显增强了用户体验。
文档编号H04N21/435GK102685591SQ20121016315
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者吴军, 李政道, 王清涛 申请人:华亚微电子(上海)有限公司