有线数字机顶盒Word格式文档下载.docx
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4.2.3CAS系统的应用模式................................................................................................9
4.3CA系统基本构成............................................................................................................9
4.3.1CA系统的功能...........................................................................................................9
4.3.2CA系统的功能.......................................................................................................10
总结.....................................................................................................................................11
参考文献13
1绪论
1课题描述
数字电视的产业链中，数字电视机顶盒（STB）是一个既简单又复杂的消费类终端产品。
说其简单是因为生产出一个机顶盒是十分简单的，行业准入的成本也不是十分高昂；
说其复杂是因为要将机顶盒做得稳定可靠且功能强大，的确是一件十分复杂繁琐的工作，特别是在软件系统方面，由于STB性能的局限性和使用的实时性，它无法像PC那样可以支撑庞大的运行环境与程序，也缺乏完善的开发工具，这对软件开发者而言是一件很具有挑战性的工作。
因此在电视机应用技术中机顶盒是目前模拟电视向数字电视转换过程中的产物，通过本课题，可使我们了解数字电视机顶盒系统结构和基本功能，深刻理解数字电视条件接收CA工作原理。
3．有线数字电视机顶盒功能
2.1有线数字电视机顶盒的功能简介
一般来说，有线数字电视机顶盒按照功能可以分成基本型和增强行两种。
基本型的主要功能有：
支持数字电视和数字音频广播接收，具有条件接收系统和基本的电子节目指南，以及软件在线升级等功能。
输出接口应具有基本的复合视频（CVBS）输出及单声道和双声道音频输出接口。
增强型机顶盒的主要功能有：
在基本型的基础上增加了中间件系统和双向交换功能，可以实现数据信息浏览，支持数据广播和实时数据信息接收功能，视频点播、实时交易、Internet接入、发送电子邮件等多种应用。
输出接口还应该具有R/G/B、Y/C和复合视频输出接口，支持Modem电话拨号回传等功能。
（1）电子节目指南：
它为用户提供一种容易使用，界面非常友好，可以快速访问想看节目的方式，用户可以通过该功能看到各个频道上近期将播放的电视节目。
（2）支持交互式应用如准视频点播、视频点播、互动游戏等。
（3）高速数据广播：
能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网络等各种信息。
（4）因特网接入和电子邮件：
数字电视机顶盒通过内置的电缆调制解调器便可实现因特网接入功能。
用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件，也可以提供各种接口与PC相连，使用PC接入因特网。
（5）软件在线升级：
可看成是数据广播的应用之一。
数据广播服务器将升级软件传送给机顶盒，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。
（6）有条件接收：
有条件接收的核心是加扰和加密，数字电视机顶盒应具有解扰和解密功能。
2.2有线数字电视机顶盒工作原理
数字电视机顶盒的工作过程大致如下：
高频头接收来自有线网的高频信号，通过QAM解调器完成信道解码，从载波中分离出包含音、视频和其他数据信息的传送流门蜀。
传送流中一般包含多个音、视频流及一些数据信息。
解复用器则用来区分不同的节目，提取相应的音、视频流和数据流，送人MPEG一2解码器和相应的解析软件，完成数字信息的还原。
对于付费电视，条件接收模块对音、视频流实施解扰，并采用含有识别用户和进行记账功能的智能卡，保证合法用户正常收看。
MPEG一2解码器完成音、视频信号的解压缩，经视频编码器和音频D/A变换，还原出模拟音、视频信号，在常规彩色电视机上显示高质量图像，并提供多声道立体声节目。
2.3数字有线电视机顶盒的组成方框图
数字电视机顶盒包括硬件和软件两部分。
硬件系统提供数字电视机顶盒的硬件平台，实现电视信号的接受和视/音频的解码。
软件系统提供操作界面的实现、数据广播业务的实现，以及机顶盒和Internet的互连等。
数字有线电视机顶盒系统构成如下图。
机顶盒由高频头调谐器、解调器、信源解复用器、MPEG-2解码器、视频处理器、音频D/A、嵌入式CPU系统和外围接口、条件接收模块等组成。
具有交换功能的机顶盒则需回传上行通道。
通过CableModem电缆调制调解器来实现。
图1.1数字有线电视机顶盒构成框图
3.数字机顶盒传输过程
3.1上行传输
有线数字电视系统的一大特性事易于实现前端与用户间的双向交互传输，向用户提供方便的视频点播（VOD）、信息查询、电视购，以及上网浏览等功能。
为此，有线数字电视系统规定了有线网络内上行传输和下行传输的频率划分。
实现上行传输在机顶盒的电缆调制解调器中必须有QPSK/QAM调制器硬件和MAC控制软件模块等。
我国采用的频段划分标准如下图1.2所示。
图1.2有线电视系统的频段划分
3.2下行传输
下行数据解调与信道解码技术：
压缩后的数据不能直接在信道上传输，还需进行信道编码和调制。
国际、国家标准均规定，在有线网络中传输数字电视及增值业务采用QAM（QuadratureAmplitudeModulation）调制方式及RS（ReedSolomon）纠错编码。
3.3DVB数字广播系统信号处理流程
DVB数字电视广播系统的信号处理流程框图如图1.3所示：
图1.3DVB发射系统信号处理流程图
信源编码：
对模拟音视频信号及数据信号进行采样、量化、编码的A/D转换处理后，再按照MPEG-2标准进行压缩编码的数字化处理过程。
信源编码通过各种编码方式尽可能地去除信号中的冗余信息，提高数字通信的传输效率。
基本流：
将某一路节目的视频、音频或其他数据经信源编码后即形成音、视频和数据基本码流ES，系统层再将不同的ES流加包头（含有包标识符PID）打包（即分组）成为分组基本码流PES。
节目复用：
将属于某一路节目的所有视频PES包、音频PES包和其他辅助数据（包括增值服务业务信息）的PES包按照MPEG-2编码规范，按一定的比特率复合成为单路的节目TS流即称为节目复用，该TS流中包含了某一路节目的所有音、视频信息和辅助信息。
系统复用：
由于在数字电视广播中，一路常规的模拟电视信号通道中可传输多路数字电视节目，因此在数字电视信号调制前要将多路数字电视节目的传输流进行再复用，将多路节目的码流和数据广播码流打包并复合成一路单一的码流进行传输。
这种将多路数字节目码流复合为一路单一的传输码流的过程即称为系统复用或传输复用。
4数字机顶盒软件系统
4.1机顶盒软件系统
在数字电视接收系统中，软件系统占有重要的位置，包括电视内容的重现、操作界面的实现、数据广播业务的实现，直至机顶盒和个人计算机的互连及和Internet的互连都需要由软件来实现。
数字机顶盒软件系统结构如下图1.4所示。
图1.4机顶盒软件系统构成
由上图可见软件系统结构分为4层：
硬件驱动软件：
驱动程序实现驱动硬件功能，如射频调解器、传出解复用器、A/V解码器及视频编码器等。
底层：
提供操作系统内核及各种硬件驱动程序。
中间层（Middleware）层：
中间件是在应用程序和操作系统、硬件平台之间嵌入一个中间层，定义一组应用程序接口，将应用软件与依赖于硬件的底层软件分割开来，使应用不依赖于具体的硬件平台，从而将应用的开发变得更加简捷，使产品的开放性和可移植性更强。
应用软件层：
应用层软件是STB的高层软件，执行服务商提供的各种服务功能，应用软件独立于STB的硬件，消除应用软件对硬件的依赖。
4.2有条件接收系统（CAS）概述
4.2.1有条件接收基本原理
CAS的组成包括有：
用户管理系统SMS、业务信息生成系统SIG、节目管理PMS/SI编辑系统、节目调度处理EIS、用户授权管理系统SAS、条件接收CA等。
主要有两大块：
一块是管理用户的SMS，一块是管理节目的CA。
CA主要分为两大部分：
一是信号加扰部分，它是通过一个随机码发生器所产生的随机码（称为控制字CW）来控制加扰器对信号的加扰;
二是加密部分，要使加扰的信号在接收端成功地解扰，接收端也必须要有和加扰端一模一样的控制字来控制解扰器，所以，要将前端的CW传送到接收端，如果直接传送会很容易被黑客截获而使CAS失去作用，为此，要对CW进行加密传送，这种加密是一种多层加密机制，从而增加CW传送的安全性，直接对CW加密的第一层所产生的密文称为授权控制信息ECM，通过复用器与加扰的码流一起传送，ECM还含有时间、节目价格、节目授权控制等信息，因此ECM是面向节目的管理信息。
对CW加密的密钥称为工作密钥SK，SK通常又叫月密钥，每月换一次，每换一次SK，系统都要从新对所有用户进行授权。
第二层加密是用称为节目密钥PDK对SK进行加密，所产生的密文和从SMS获取的授权指令通过SAS生成的授权信息组成授权管理信息EM
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