卫星电视接收系统

关键词： 电视接收 数字编码 接收 系统

卫星电视接收系统（精选十篇）

卫星电视接收系统 篇1

数字卫星电视是近几年迅速发展起来的,利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用户端的一种广播电视形式。由于我校属于远郊办学,所以我们采取了卫星电视这一解决方案。

我校的卫星接收系统主要由卫星接收设备、卫星电视频道解码设备组成。

1 卫星接收系统主要装置

卫星接收系统是由:抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成。

1.1 抛物面天线:

抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射聚成一点。是把电磁场能变为高频电能或反之的装置。常用卫星电视接收的天线有:抛物面天线又分前馈型和后馈型几种。前馈方式又分为正馈和偏馈,一般偏馈天线的效率稍高于正馈天线。目前多采用垂直或水平极化的馈源,对于偏馈多使用一体化馈源高频头,安装调试时方便一些,但各有利弊。

1.2 馈源:

是在抛物面天线的焦点处设置一个收集卫星信号的喇叭,称为馈源,又称波纹喇叭。主要功能有俩个:一是将天线接收的电磁波信号收集起来,变换成信号电压,供给高频头。二是对接收的电磁波进行极化。

1.3 高频头:

(LNB亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。一般可分为C波段频率LNB(3.7GHz-4.2GHz、18-21V)和Ku波段频率LNB(10.7GHz-12.75GHz、12-14V)。LNB的工作流程就是先将卫星高频讯号放大至数十万倍后再利用本地振荡电路将高频讯号转换至中频950MHz-2050MHz,以利于同轴电缆的传输及卫星接收机的解调和工作。在高频头部位上都会有频率范围标识。

1.4 卫星接收机:

是将高频头输送来的卫星信号进行解调,解调出卫星电视图像或数字信号和伴音信号。

2 卫星接收系统具有的特色

(1)具备安全性,卫星接收系统使用双卫星接收天线,并设置防雷措施,保障卫星接收系统的安全运行。(2)具备可扩性,可以与校园电视台和网络直播系统等融合实现采、编、播、存等新的功能,实现卫星节目资源的再利用。并可随时增加卫星节目。(3)系统具有很强的灵活性,能适应升级换代,保持系统的先进性。

3 卫星接收系统介绍

卫星电视接收的信号是来自卫星上的微波信号,须采用相应口径的抛物面天线才可能满足调制系统的指标要求。抛物面天线通常由反射面和馈源两部组成,馈源的相位中心位于抛物面的焦点。卫星接收天线是信号进入接收系统的输入端口,天线性能的优劣直接影响着接收系统的性能。卫星接收天线的主要性能包括方向性、增益、效率、阻抗、噪声温度等。

天线站址的选择要求:(1)要求天线收视的前方无建筑物遮挡,没有所需收视频率的微波干扰。(2)在讨论天线基础之前,必须先阐明天线上的荷载。基础一般由水泥混凝土浇制而成。(图1)

4 详细解决方案

本系统接收鑫诺一号卫星的6套节目,鑫诺一号卫星于1998年7月18日使用中国长征三号乙型大推力运载火箭,从西昌卫星发射中心成功发射升空,并于7月31日按计划成功定点在东经110.5度。

鑫诺一号卫星拥有14个带宽为54MHz的Ku频段转发器和23个带宽为36MHz、1个带宽为54MHz的C频段转发器,是专门为中国及其周边国家和地区用户设计的大功率、高接收灵敏度、高可靠性的90年代国际先进水平的商用通信卫星。

根据国家广电局[2001]1535号文的规定,所有的卫星电视节目只能在根据国家广电局[2001]1535号文的规定,所有的卫星电视节目只能在鑫诺一号卫星传输平台统一接收,经批准可以接收的境外卫星电视节目共29套,其中需付收视费的为16套,免收视费的为13套。

卫星接收天线采用Ku波段的卫星天线。卫星接收天线的质量好坏直接影响到接收图像的等级,主管境外电视节目验收的国家安全局明确规定:在选择天线时一定要选择通过国家质量认证的天线。

功分器使用1分6的产品。卫星电视接收机共计6台,分别对应6个卫星频道的接收。卫星电视节目经过解复用、解码后输出复合视频信号和立体声音频,经视音频输入矩阵接至视音频采集工作站和节目调制混合设备,输出至HFC网络。

天线安装在空旷地区的地面时,可在主反射击面的上沿副反射面的项端各装一避雷针,避雷针的高度应使它的保护范围覆盖整个主反射面。对于3-5m口径的天线,避雷针高出1-2m即可。(图2)

天线安装在建筑物楼项上时,只需将天线的避雷针与建筑物的防雷网连接起来。

5 与卫星电视相关的系统功能

5.1 自动化的卫星电视收录

同有线电视录播方式相同,卫星收录系统与媒体资源库配合支持卫星节目的收录。录制工作是将卫星电视系统输出的音视频交由媒体资源库系统,以自动的方式录制、压缩并保存。录制的过程仅仅需要设定保存时间、主标题和内容简介,其余的工作就由媒体资源库系统负责完成。媒体资源库能够自动进行定期采集,一次编目,自动上传等操作,无需人员干预。采集过程全自动化、简单、快捷。

5.2 卫星电视节目资源的再利用

校园电视台媒体资源库录制的卫星节目可以查询下载,使用节目制作系统进行编辑后,可以用于节目播放系统、校园资讯信息系统和网络电视点播系统播出。

5.3 卫星电视校园网络直播

有线电视的输出不仅仅是HFC有线网络输出。结合校园网络直播系统,有线频道的节目使用校园以太网络也可以看到,扩大了节目观看的群体。

6 卫星电视系统的管理要求

6.1 卫星接收系统及相关设备,要有专人负责管理。管理人员必须具有一定的计算机操作水平,并经过上级主管部门组织的相关培训,持证上岗。

6.2 卫星接收安置场所要有必要的防火、防潮、防盗、防高温、防强光、防尘、防静电设施,具备必要的计算机维修、保养工具和软件。

6.3 管理人员要根据工作的需要做好资源接收、下载、处理刻录工作。

6.4 严防非法信号攻击,对非法信息要立即清除,并及时向主管部门报告,不得传播、扩散。

6.5 要建立工作日志或周志,要建立卫星接收情况的档案,记载卫星接收系统的使用、保养、故障维修等情况。

7 影响卫星接收的主要因素

7.1 卫星星蚀及日凌现象的影响

星蚀现象是指卫星每年春分和秋分前后的各23天中,当星下点(即卫星与地心连线同地球表面的交点)进入当地时间午夜前后,此时,卫星、地球、太阳共处在一条直线上,地球挡住阳光,卫星进入地球的阴影区,便会造成卫星的日蚀。星载蓄电池仅能维持星体正常运转的需要,但难以为各转发器提供充足电能。会造成卫星信号停顿、断续的现象发生。为了防止星蚀现象的影响,有必要加大接收天线口径,校准天线精准度,使天线接收场强处于最强值,这样可以有效降低影响。

7.2 地面微波干扰的影响

地面微波干扰主要发生在C波段,只要本地区的微波中继线使用的频率为4GHz,就会对C波段卫星信号造成不同程度的干扰。干扰情况较重的时候,音频信号会出现噪声,视频信号会产生失真。减少地面微波中继线干扰的措施主要有:(1)将接收天线放置在地面上,利用周围现有的建筑物对微波干扰进行遮挡。(2)天线放置在楼顶时,可利用电梯间或水箱等楼顶建筑物以微波干扰进行遮挡。(3)在微波干扰的方向设置金属屏蔽网,对干扰信号进行屏蔽。

7.3 雷电气侯的影响

雷电气侯对卫星接收的影响非常大,可使接收设备停止工作,卫星信号中断,损坏高频头及卫星接收机,严重的情况会造成设备烧毁,甚至人员伤亡。由于卫星接收设备一般安装在楼顶等高处,受到雷击的机会更大,所以卫星天线周围必须安装避雷针。

7.4 大风、沙尘、雨雪等恶劣天气的影响

大风对卫星接收系统的影响巨大,极易造成卫星天线倾覆,仰角水平角移位,天线焦点偏移,导致接收精度下降、场强减弱,卫星信号会出现停顿、断续的等现象。应当定时对卫星接收天线反射面定期进行检查,加固,全面的清洁,可有效地降低沙尘、大雪等天气对卫星接收效果的影响。

参考文献

[1]刘进军.卫星电视技术.北京:国防工业出版社,2008.

[2]沈永明.卫星电视接收完全DIY.北京:人民邮电出版社三,2007.

卫星接收系统转星调整情况汇报 篇2

一、我校共一套卫星接收系统，已经完成调整。通过电视可以正常接收。

二、联想启天电脑显示永新数据接收卡没有安装，且VGA分配器保险管烧断，现在不能接受信号，正在维修，需要技术支持。

三、假期信息技术设备完好，无不安全因素。

榆 树 中 学

2007年9月5日

榆树中学开学初安全工作汇报

9月2日，我校召开校委会研究部署本学期学校安全以及全面工作。

9月3日，召开全体教师会。认真部署学校安全工作，首先对教师的安全教育进行强化，公布“学校安全教育日周月活动方案”，使得每位教师都能明确安全工作的重要性，从自身做起，做学生表率。

重点加强了班主任的安全教育，使得上级精神，学校办法深入每个学生心中。抓住了初一新生的的特点，重点从新生的日常行为养成教育着手，培养学生的良好的生活习惯。抓住初二、三、四三个年组的强化教育，温习校园安全管理知识，进一步熟悉掌握逃生、自护、自救能力。在校园一楼正厅醒目位置悬挂安全标语，让每个学生时刻不忘安全工作。每个班级召开一次安全为主题的教育课，班主任形成教案，学校备案。

9月4日，进行全校安全大检查。重点对教学楼、校墙、食堂、宿舍、厕所进行全面排查。发现校墙一处倾斜，学校设立警示标志，本周内拆除；旧厕所下周一停止使用，启用新厕所。

榆 树 中 学

卫星导航抗干扰接收系统技术分析 篇3

关键词：卫星导航；抗干扰；接收系统

在现代各行各领域中，卫星导航系统应用十分普遍，从它的作用发挥原理来看，它是通过对人造卫星的利用，来对其导航信号进行利用并实现导航定位的作用，因此，基于这种原理，它的信号覆盖范围很广，并且用户的基数也很大。但是，不可忽视的是，由于信道环境的复杂性，加上其受到的干扰影响较大，会导致其导航精度的下降，因此，做好其抗干扰系统技术的研究和创新工作就十分重要，需要将工作落实到实处。

一、卫星导航抗干扰技术的现状

（一）卫星优化的抗干扰技术分析

卫星导航抗干扰接收系统技术的原理是在适当提高卫星导航的反射功率，并利用更精准的原子钟和方向性强的星载天线来提高系统的抗干扰能力[1]。我国的航天技术在近些年来取得显著进步，很多现役的GPS星座卫星逐渐进入到了退役老化阶段，基于形势发展的需要，一些具有波束发射能力和军用M码卫星得到了推广和应用，那么据此对卫星导航的抗干扰技术进行改进和优化就可以大大提升信息定位和抗干扰能力，使其稳定性得到明显改善。

（二）对于惯性导航系统的融合技术应用

采用惯性导航系统具有重要作用，它可以给卫星信号的传输增加记忆功能，尤其是在GPS信号受到压制干扰或者是欺骗干扰时可以在最短时间内进行恢复。把惯性导航系统和卫星导航信号两者进行有机融合，可以大大提高卫星接收系统获得GPS信号的效率，惯性导航系统自身具有很好的短期精度[2]，而卫星导航信号则是具有很好的精确性，两者的相统一，可以大大改善卫星导航系统的抗干扰性能。

（三）伪卫星技术

这种技术主要是在地面虚拟机或者是无人机的作用下，通过对记载转发器的利用来形成一个虚拟的GPS卫星星座，进而转发经过加密处理的高功率GPS信号。这种伪卫星是利用直接发射的形式来实现对卫星信号的安全传输，可以大大降低干扰性，而无人机所装载的伪卫星采用的主要是波束来形成天线，这样在被压制式干扰和欺骗式干扰时并不会影响其对信号的接收，还可以对位置信息进行解码处理。

（四）幅相对消技术

这种技术实质上是一种双孔径技术形式，它所采用的是双天线模式，利用无人机的顶部天线和底部天线来构成这种模式，可以实现对干扰性信号和有价值信号的接收，并且在对所接收到的所有信号进行科学整理和分析后，根据最终的分析结果来消除干扰信号。此外，从其实际应用来看，它还可以应用在那些信道较为复杂的环境中[3]。

（五）频域滤波技术

从这种技术的实际应用范围来看，它的主要应用是在带宽有限的窄带干扰、特定类型的宽带干扰以及等幅干扰中。通过对其作用发挥的原理来看，它是在时频分析的作用下来实现干扰性信号和有价值的信号两者的相互分离，同时在这一过程中还可以对干扰信号起到一种抑制作用。此外，对于那些窄带干扰和等幅干扰来说，对于其的抑制是在频域内的特定位置实现的，主要采用的方法是陷波法，但是，需要注意的是，对于那些特定类型的宽带干扰和强带外干扰来说，它是可以直接采用普通滤波来实现抑制的。

二、卫星导航抗干扰接收系统技术的分析

首先，对信源参数评测工作的深入开展。从现阶段的卫星导航信号来说，它在传播环境较为复杂下的评测算法都是以均匀线阵为基础的，具有很高的抗干扰性和精确性。但是，对于二维DOA来说，它具有明显的优势，它是传统一维DOA在内容上的扩充，对于接收机对于信号接收的需要更能有效满足，基于此，就可以说卫星导航抗干扰技术就需要进一步深入对信源参数的评测工作进行分析，并把重点落在对二维DOA的评测上。

其次，加强对非平稳干扰抑制的研究。对于这方面内容来讲，卫星导航抗干扰技术可以进一步深入的研究采用分数阶傅里叶变化评测的非平稳干扰抑制参数，在这一过程中，还可以对其所产生的误差对抗干扰性能的影响进行准确分析，根据最后的分析结果显示，进而可以促进对干扰信号参数评测准确性的提高，使其更能反映关键信息，使得抗干扰算法对非平稳干扰能力得到大幅度提升[4]。

第三，近些年来，处于经济发展和信息技术发展的需要，我国对卫星导航的抗干扰接收系统技术的研究创新工作有了更多的关注和投入，在深入研究的过程中，采用了多种技术形式，其中利用凸优化技术可以实现对大多数非凸优化问题进行简化处理，同时还可以促进凸优化问题解决便利性的提高。此外，在凸优化技术的文件波束所形成的干扰抑制技术基础上，可以作为未来卫星导航抗干扰接收系统技术研究创新的一个重点，并在实际研究创新工作中予以更多的投入，实现其抗干扰技术取得新的进展。

三、总结

随着现代计算机技术的广泛应用，网络信息技术在众多领域中都取得了显著的应用成果。卫星导航系统作为一种先进的无线电导航系统，是GPS技术现代化发展的一种有力体现，具有GPS技术所不具备的优势特点，在实际应用中可以对空间层面上各类运行平台的定位导航问题进行高效解决。但是，在其实际应用中，它的定位信号会受到一系列因素的影响，使其导航精确性下降，性能发挥受到限制，那么在新形势下，加强其抗干扰接收系统技术的研究创新就显得十分重要，通过上述的分析可知，做好这方面的抗干扰研究工作是其应用性能得到改善的关键，因此，需要技术人员从多方面入手解决。

参考文献：

[1]李保东，徐昕诰，陈杨等.卫星导航抗干扰接收系统技术分析[J].科技传播，2016，8（1）：36，58.

[2]陈强.卫星导航接收机的抗干扰技术分析[J].无线电工程，2011，41（11）：34-36，64.

[3]张浩，靳一恒，吕婷婷等.卫星导航系统抗干扰问题研究[J].全球定位系统，2014，（5）：64-69，74.

卫星信号接收系统的防雷保护 篇4

随着卫星技术的不断发展,卫星信号接收越来越被重视,应用范围也越来越广泛,在卫星信息系统的建设过程中对防雷保护的要求也是更加严格了。做好防雷保护能够减少雷电对卫星信号的干扰,能保护数据传输信号的稳定运行;同时,也能够保证工作人员的生命安全、减轻工作人员的工作压力、减少因雷电对设备损耗的维修成本。

1 雷电对卫星信号接收的影响

由于卫星信号接收系统的不断完善,卫星接收系统的防雷工作已被提上日常,我国也针对不同的雷电类型制定了不同的卫星接收系统的防雷工程理念。这些理念在卫星信号接受领域已被大面积的使用了,在一定程度上取得了良好的回响。

1.1 直击雷

直击雷是指有雷云产生时,雷电对一些高层建筑或者建筑物的构成物进行放电的现象,这种雷电所产生的雷电流在几十千安到几百千安不等。这种雷电破坏性巨大,对卫星接收系统造成的损失也是不可估量的。

1.2 感应雷

感应雷一般也称二次雷,是由雷电引起的静电感应和电磁感应。通常情况下,感应雷的威力是小于直击雷的。但是,感应雷的发生几率却远超于直击雷。感应雷可以通过电力线甚至电话线等导体传播到远方,使感应雷危害的范围被扩大。同样,感应雷对卫星接收系统的损害也是巨大的。

雷击对卫星信号接收系统,卫星数据网络设备的危害是巨大的,并且由于卫星接收系统的受损所造成的通讯中断、广播电视的不能正常运行更是具有不可计量的损失,不能有效的避免雷电对卫星接收系统的损害,在很大程度上也会对工作人员的生命安全有着危害,也会造成额外的维修费用,带来经济损失。

2 防雷技术的应用

由于对雷电有了客观且全面的认知,我国的卫星信号接收系统的防雷工作也取得了巨大的进步。目前,我国的卫星信号接收系统的防雷方法大体两种,分别是有电源防雷技术和引雷技术。现代防雷工程技术则有防直击雷、防感应雷、防雷电波引入和防点脉冲。

2.1 电源防雷技术

目前,我国的卫星信号接收系统的主要供电电源选用的一般是德国DEHN公司所生产的电涌保护器。电涌保护器是一种通过抑制雷电产生时瞬间高电压以及通过旁路引走电流,从而起到保护电路,以达到保护卫星信号接收系统的作用。这种装置能在最短时间内将需要保护的电路转接入等电系统中,还要将雷电爆发时瞬间产生的高电压转移至大地中从而达到保护电路中相关设备的目的。根据雷电威力的不同,这种装备通常分为避雷器和过压保护器两种。一般情况下,还需要在卫星信号接收系统的电源处安装一个不间断电源的装置。这种装置也具有防雷的作用,通过这两种装置的配合,能够更好的达到让卫星信号接收系统稳定运行的目的。

2.2 引雷技术

通常人们所说的引雷技术就是安放避雷针。一般避雷针的安放呈等边三角形,这样的设计可以防止360°的直击对整个卫星信号接收系统的危害。一般我国所选用的是法国生产的一款专用避雷针,这种避雷针能够产生一种较快的上行先导,发出来的上行先导能提前到达数十米甚至上百米远的地方,到达之后会于雷电产生的下行先导相对接。通俗的说,就是避雷针能够提前放电,从而能吸收更多的雷电流,最终达到引雷,从而保护整个卫星信号接收系统。这种技术能够有效的保护卫星接收系统,甚至在可以说很大程度的保护了整个建筑。

3 结语

综上所述,雷电对卫星信号接受系统的影响不容小觑。为了保证卫星接受信号系统的稳定运行,需要采取多种方式保护卫星信号接受系统不受雷电的影响。防雷保护工作做好,不只是简单的能够保护卫星信号接受系统,还能有效保护工作人员的人生安全,减轻工作人员的工作任务,既减少了维修成本,更是在一定程度上保护了卫星信号接收系统的正常运行。由此可见,保护卫星信号接收系统不受雷电的影响是益处良多的,非常值得推广。

摘要：每当进入雷雨季节,频繁的雷电现象则会对卫星信号接收系统产生一定程度上的影响,有的甚至会对卫星接收系统造成破坏。这种破坏不仅会严重影响卫星信号的接收,更是对经济造成了不可挽回的损失。因此,如何进行卫星接收信号的防雷工作是卫星接收技术发展的重点工作。这就要求我国切实的发展和创新卫星接收系统的防雷工作,从而达到保证我国卫星信号接收系统能够安全稳定的运行。

关键词：雷电,卫星信号,防雷保护

参考文献

境外卫星电视广播地面接收设施流程 篇5

《广播电视管理条例》（国务院令第228号）第二十六条：“安装和使用卫星广播电视地面接收设施，应当按照国家有关规定向省、自治区、直辖市人民政府广播电视行政部门申领许可证。进口境外卫星广播电视节目解码器、解压器及其他卫星广播电视地面接收设施，应当经国务院广播电视行政部门审查同意。”

申请设置境外卫星电视广播地面接收设施的申报条件：

（1）级别较高、规模较大的教育、科研、新闻、金融、经贸等确因业务工作需要的单位；

（2）三星级或国家标准二级以上的涉外宾馆；

（3）专供外国人和港、澳、台人士集体办公或居住的公寓等。

申请设置境外卫星电视广播地面接收设施的申报材料：（1）教育、科研、新闻、金融、经贸等确因工作需要接收境外电视节目的单位，由本单位提出书面申请，上级主管部门签署意见，同时提供证明本单位工作确需接收境外卫星电视节目的材料；（2）《设置卫星电视广播地面接收设施申请表》；（3）宾馆饭店应提供国家旅游行政管理部门评定三星级或国家标准二级以上涉外宾馆的有关证明材料；（4）涉外房地产提供“涉外房地产外销证”；（5）来华经营、工作、定居的境外人员应提供“境外人员有效护照”、“境外人员暂住证”、“房产证”、“租房协议”等复印件。

卫星电视接收系统 篇6

有线电视条件接收系统为东方广视的主营产品，其中应用于模拟有线电视的条件接收系统产品（数字自动分段加解扰系统）同类产品市场占有率超过50%，居全国首位，是国内有线电视条件接收系统（模拟）的骨干企业。东方广视在全国共设有5个销售分公司，在深圳的生产基地拥有3条生产线，年产能力为100万台机顶盒，形成了以研发为主体，具备研发、生产、销售和服务综合能力的产业结构。

东方广视是一家快速增长型高科技企业，成立3年来，每年销售和利税的增幅都超过了100%。2003年，东方广视在回龙观国际信息产业基地购置土地并兴建总部大楼，总建筑面积逾5000平方米，集管理、研发、试产于一体，2004年9月已投入使用。

东方广视有线电视条件接收系统的旗舰产品——自动分段加解扰系统，针对中国现有的模拟有线电视网络开发，率先开发应用了数字分段和自动感应两大技术，是该类产品事实上的标准创新者。目前产品已升级到第六代，拥有独立密钥、同步再生、射频字幕提示等多项专利技术，具有技术上绝对的领先优势，并在全国惟一获得国家广电总局有线电视研究所监制资格。截至2005年初，该系列产品已在近120个有线电视网络全网运行，拥有200多万的电视用户，同类产品市场占有率超过50%，居全国首位。

东方广视于2004年7月推出自主研发的首款数字机顶盒，2005年5月，成功研发出了具有全部自主知识产权的数字电视条件接收系统（CAS）。这标志着东方广视的产品线得到了质的拓宽，成为国内惟一能够提供模拟、数字、数模一体有线电视机顶盒的制造商。

卫星电视接收系统 篇7

MTSAT卫星系列是日本运输省和日本气象厅合作投资的多功能(气象观测和飞行控制)卫星第一颗卫星。MTSAT-1R于2005年2月26日发射。MTSAT卫星的姿态从GMS的自旋稳定改为三轴稳定，因此带来一系列优点，例如成像短;图像信噪比、灵敏度和精度提高;探测时间灵活可控等。由于扫描成像二维可控，因此可以局部地区的高频次探测，例如3000Km×3000 Km区域只需3分钟，1000Km×1000 Km区域只需40秒，这样对局地进行高频次探测是十分有利的。

1 系统组成及工作原理

1.1 技术参数

工作频段：1500-1900MHz

噪声系数：≤0.7db(平均)

带宽：≤1.5 MHz

解调误码率：Pe≤10-6

工作温度：室外部分-40℃—+50℃室内+10℃—+35℃

供电;220+20V;50+1Hz

1.2 系统的组成

接收系统包括信号接收和图像显示处理两部分，接收部分包括天线、放大器、高频分机、接收机和解调器;显示处理部分包括微机和监视器。接收机与计算机通过数据摄入器连接，接收系统方框图如图1。

1.3 工作原理

MTSAT卫星云图接收系统将卫星发送的含有云图信息的微弱信号用天线接收下来，送到高灵敏度接收机进行放大、频率变换、解码等一系列处理，还原出基带图像信号，送到计算机进行实时显示和常规图像处理[2]。

天线采用栅格微波天线，口径3m，具有较高的增益，确保接收信号质量和一定的载噪比余量。

为减少信号损耗和提高载噪比，将前置低噪声放大器与馈源连在一起，放大器的噪声系数不大于0.7db。用高频电缆将信号传送到室内高频分机和接收机，馈线最大距离不超过120m。

高频分机(下变频器如图2)采用锁相稳频振荡器，具有很高的稳定度，输出频率可变，预置频率为1549.6MHz，接收MTSAT卫星。混频后得到固定差频信号，中心频率为137.5MHz，称作第一中频信号。

第一中频信号送到接收机(如图3)放大，并进行第二次混频，以提高对镜像干扰和其他杂波干扰的抑制能力。二本振采用晶体振荡器，频率稳定度高，振荡频率为126.8MHz。二中放中心频率选标称中频10.7MHz。带宽小于1.5MHz,即满足满足了信号频谱要求，又能有效地抑制带外干扰。

解调器(如图4)采用考斯特锁相环原理，实现对调相信号的相干解调[3]。

2 常见故障及维修

2.1 故障1

故障现象：在大风暴雨过后，系统收到的云图资料麻点和丢线情况严重。

分析和排除：大风、暴雨这些天气因素，很容易引起天线位置的的偏移或者馈线进水，导致系统接收信号减弱，误码率偏大。从接收的云图的麻点和丢线情况可以判断出，云图接收信号弱、误码率高。

首先检查线路连接情况，各电缆头连接完好，排除线路问题，再检查天线固定的各机械螺母，发现螺母松动，天线发生了明显偏移，故认为是天线的仰角和方位角偏移引起的问题，对天线进行微调后，问题得以解决。对于天线馈源与高频头接口处进水，可以旋开接口处螺丝，发现有水渗入，经清除渗水，并采取防漏措施后，系统恢复正常。

2.2 故障2

故障现象：系统无法接收图像，并且在场强表上显示大于-70dBm，提示FLT等信息。

分析和排除：通过以上现象表明，系统接收信号微弱，甚至无信号，可以判断出有两种可能原因，一是天线仰角和方位角大幅度偏移;二是通信电缆线路出现问题。

对于第一种情况，可以使用寻星软件(如图5)，输入MTSAT卫星的经度，然后输入本地的经纬度，即可得到天线的仰角和方位角，然后在对天线进行微调，问题得以解决。

对于第二种情况，检查电缆头连接情况，测试通信电缆，如果电缆线无问题，则故障点在电缆连接处，重新做电缆头，故障消失。

2.3 故障3

故障现象：卫星云图不能接收完全，如：大于北纬40度的部分不能接收，其他的正常。

分析和排除：首先进入软件，进行参数设定-接收参数菜单，进入投影变换选项，设定最大纬度为60度，保存返回后，故障仍然存在，仔细检查其他参数也准确无误，退出返回系统，发现系统时间慢3分钟，重新调整系统时间，故障消失。

2.4 故障4

故障现象：收到的云图质量很差，有大量的噪点和干扰线(如图6)，接收软件中提示CRC错误较多，但场强表指示正常。

分析和排除：由于场强指示正常，可以排除天线、馈源方面的原因。从CRC错误较多，说明误码率较高，解码出现问题，仔细检查接收机和解调器各连接点，均完好。打开计算机设备管理器，看到MTSAT接收机usb驱动呈现黄色，卸载该驱动，重启接收机电源，重新安装驱动程序，设备恢复正常。

3 小结

在检修日本MTSAT卫星云图接收处理系统故障时，关键在于了解、掌握系统的工作原理各部件的构成及不同故障点所导致的故障现象。平时要善于对故障进行记录、归纳和总结，通过实践学习，经验的积累，这样就可以快速、准确地判断出故障点。为维修带来方便，从而保证卫星云图接收处理系统的正常工作。

摘要：卫星云图接收在气象天气预报中发挥了重要作用,该文详细介绍了日本MTSAT卫星云图接收处理系统工作原理及常见故障,结合实践经验,对每一种故障现象进行分析,提出解决方案。

关键词：卫星云图,MTSAT,处理系统,工作原理

参考文献

[1]董超华.气象卫星业务产品释用手册[M].北京:气象出版社,1999.

移动数字电视接收系统的前端设计 篇8

随着电视广播的全面数字化, 传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合, 从而形成全新的、庞大的数字电视产业。在数字电视产业化发展中, 地面移动数字电视因为其特有的优势, 有望成为最具发展潜力的领域。移动电视可以在车辆、机场及各种流动人群中的移动载体上广泛使用, 为客户群体提供精彩实时的资讯类节目。它摆脱了固定收视的缺点, 覆盖广泛, 反应迅速, 移动性强, 在高速移动的状态下保持画面的清晰, 实现了边走边看。作为一种新兴的数字技术, 移动数字电视受到国内外业界的广泛关注。

2 DVB-T数字电视接收系统的原理

(1) 模拟处理部分从天线接收到的信号通过调谐器经预选放大抑制镜象干扰、混频后得到中频信号, 经中频滤波器滤波抑制邻道干扰后送入中频放大器中得到放大的中频信号。在中频放大器中设置自动增益控制以稳定信号输出。放大了的中频信号与中频本振混频后经低通滤波送入ADC两倍采样率采样得到OFDM基带数字信号。模拟处理部分如图1所示。

(2) 符号起始同步与定时粗同步利用保护间隔的循环重复特性可获得定时粗同步和符号起始提供FFT。如图所示。基本原理是由于保护间隔中的数据是有效数据部分的重复, 而相邻符号的数据则完全不同, 这样计算通过延时器前后的差值, 并对其进行短时积分, 则可获得粗同步。

(3) COFDM解调为简化接收机方案, 采用流水结构的FFT解调。中频信号经滤波后进入ADC中进行两倍采样率采样, 每一个符号得到2 N样点, 这2 N样点直接送入2 N点FFTASIC处理器进行FFT变换。

(4) 帧同步和传输参数的提取由于接收机并不知道发射信号的调制方案、发射模式、所采用的保护时隙长度、编码率以及超帧所用帧数等对接收机来说至关重要的参数。因此, 传输参数TPS的提取是COFDM解调、信道解码的基本前提条件。由于采用频率分集技术, 在FFT输出后可采用合并技术把TPS的能量收集回来进行解调以提高正确解调的可靠性。对TPS的BCH解码有效的提高TPS的提取可靠性。

(5) 频率和定时同步由定时符号粗同步后, 接收机对连续2个符号的采样的2N样点进行FFT, 频率估计器按参考序列给出的连续导频地址找到这两符号的连续导频值。对频率偏移进行估计得到频率误差信号, 经D/A变换及环路滤波后控制中频本振完成频率同步。频率同步环路滤波器的带宽取为100Hz。定时估计器在当前符号行中找到导频之后, 对定时偏移进行估计得到定时误差信号, 经D/A变化和时钟环路滤波器滤波后完成定时的精同步。时钟精同步的环路滤波器的带宽取50 Hz。因而这一同步过程时间较长, 为若干符号期时间以达到缓慢调整和达到精同步锁定, 而粗同步的带宽则取较宽, 使这一过程在较短时间内完成。

(6) 信道校正和信道状态估计信道响应估计器通过对分布和连续导频点的响应的估计, 利用时/频内插得到信道在全频段的响应估计值, 对各数据载波进行复相均衡后可得信道校正。信道状态估计包括信号的输出电平的估计和自动增益控制以及信道在各数据载波点上的状态估计。信号的输出电平的估计可通过对FFT输出信号的能量获得。信号电平估计出后通过D/A变换以及AGC环路滤波后可对信号的输出电平进行精确控制。信道在各数据载波点上的状态估计是通过各数据载波点上的信号的信纳比的估计给出信道在各数据载波点上的状态度量, 与该载波点的数据一起送到Viterbi译码器, 对每一比特提供“可靠性信息”进行软判决译码。

3 DVB-T数字电视接收机前端设计

图3为DVB-T数字电视接收系统的组成结构方框图。

DVB-T数字电视接收机硬件系统可分为两个功能相对独立的模块:, 前端信道解码模块和后端信源解码模块。前端部分由调谐器和信道解调器组成, 主要功能是主要完成信号混频、信道解调后输出符合MPEG-2标准的TS流;后端部分由主控CPU、视频解码器、音频解码器、存储系统等部件组成, 主要功能是实现TS流的解复用, 并将视频和音频的ES/PES流分别送入相应的音视频解码器进行MPEG-2的音频解码和视频解码, 最终恢复出原始的数字电视信号。

(1) 调谐器调协器的功能是完成射频数字电视信号转变为中频数字电视信号。调谐器通过I2C总线来控制。另外, 信道解调器根据中频信号幅度, 通过AGC信号来调节调谐器输出的中频信号幅度, 使其稳定在一定的范围之内。中频信号输出幅度通常较小, 需要经过中频放大器, 然后送入信道解调器。针对调谐器模块, 飞利浦公司推出的新一代调谐器模块TD1316包含有三个高频部分:, 射频环回、P A L重调制器和射频-下行调谐器。它集成了声表面波滤波器和一个中频放大器, 从射频-下行调谐器部分输出的宽带中频信号经过声表面波滤波器的滤波成为一个限于7/8 MHz带宽的窄带中频信号, 然后通过中频放大器进行增益补偿声表面波滤波器的损耗。

(2) 信道解调器信道解调器接收到中频放大信号后, 对其进行A/D模数转换, 然后逐级进行解调, 包括信号的定时恢复、载波恢复、数据成型、自适应均衡以及解码、解交织、RS解码、去随机化, 输出符合MPEG-2标准的并行传输流。信道解调器可以直接对输入的中频信号进行A/D采样, 提供A G C信号控制中频信号的增益。正常工作状态下, 解调芯片先通过非相关AGC模式使中频信号幅度在A/D采样范围之内, 接着进行载波锁定和同步信号恢复, 实现同步后, 相关AGC模式进一步细调中频信号幅度, 然后依次进行同频干扰滤波、信号均衡、相位跟踪锁定以及前向纠错处理, 包括格状解码、去卷积交织、RS解码和去随机等步骤, 最后输出TS (Transmit Stream) 码流。实际解调的每一步都可以通过内部寄存器来跟踪。解调过程中各阶段信号的实际性能, 如锁定状态、信噪比、误码率等可以由解调芯片内部的寄存器指示。

参考文献

[1]姚冬苹, 蔡超时.数字电视接收技术北京:电子工业出版社, 2007.

数字电视广播中的条件接收系统分析 篇9

1 模拟电视的CA系统

模拟电视的CA系统又称为第一代CA系统, 其加扰原理主要是破坏水平和垂直的同步信号, 通常采用视频例相、水平同步重叠、数字随机视频行抖动等方法。其缺点是会对信号产生损耗, 使图象质量下降、并且由于系统的密钥体系依赖于设备以及解扰器, 比较容易校破解和复制。

1.1 数字嵌入式的CA系统。

数字嵌入式的CA称为第二代CA系统。这类系统的特点是解密解扰操作控制与芯片固化在一起固定在用户端的机顶盒上.体现了一体化的设计思想。缺点是如果运营商想要更换加密算法或者算法一旦被攻破, 就必须将整个用户机项盒全部收回更换, 这样无论对运营而还是用户都会受到严置的经济损失。

1.2 可分离式的CA安全系统。

加密技术发展到第三阶段, 其特点是将安全模块独立出来, 做成-个可插拨的独立的加密模块, 使接入控制的解密操作与解码器分离。这种加密系统的灵活性和可升级性都有了很大改善。但是在实现同密及多密工作模式方面比较困难。

2 数字电视广播CA系统结构

数字电视广播中的CA系统主要由节目信息管理系统、用户管理系、加密解密系统、加扰解扰系统、复用系统等组成。

2.1 节目信息管理系统。

节目信息管理系统主要功能是为即将播出的节目建立节目表, 其中包括将要播出的各个节目的CA信息。节目管理信息被s I发生器用来生成S1和Ps I信息, 被控制系统用来控制节目的播出, 被CA系统用来做加扰调度和产生ECM, 同时送入用户管理系统。

2.2 用户管理系统。

主要对用户和智能卡进行管理, 包括管理和编辑用户信息, 用户设备信息、处理用户的节目预定信息、用户授权信息、财务信息等进行处理、维护和管理。

2.3 加解扰系统。

加扰是CA系统的重要组成部分也是最基本的操作。加扰就是为了保证节目传输安全而在前端CA系统的控制下改变被传送业务流的某些特征, 即对传输流进行有规律的扰乱, 使得未授权的接收者不能得到正确的业务码流。数字电视CA系统的加扰方法, 通常使用伪随机序列 (PRBS) 对原始序列做运算, 得到加扰了的视音频信号。在接收端只要使用相同的PRBS和已经加扰的数据序列做相同的运算, 将会完全恢复原始序列。

2.4 控制字。

控制字是用于加扰的控制信息。解扰的关键是要掌握伪随机序列发生器的初始条件, 初始条件受控于控制字, 有了控制字就可以恢复加扰时使用的PRBS对信号进行解扰, 因此控制字的安全传送是CA系统的关键。

2.5 加解密系统。在CA系统中有两种加密单元, 对授权管理信息和对授权控制信息进行加密处理。

ECM中携带了对控制字的加密解码、接收参数如节目说明及接收节目所需的条件等。EMM携带了终端的授权信息, 用户订购节目信息等。

3 加密系统的三重保护

CA系统采用多重密是钥传送机制将控制字安全的传送到经过授权的客户端。在信号的发送端, 首先根据节目播放的授权要求, 由控制字发生器通过安全算法产生控制字。控制字的字长一般为60比特, 为了保证安全, 控制字每隔2-10秒改变一次。加扰器根据控制字对来自复用器的MPEG-2传输流进行加扰。

从用户管理系统得到业务密钥SK, 对控制字和控制参数进行加密运算, 加密器2的输出被称为授权控制信息ECM。ECM是业务密钥对控制字和控制参数加密后得到的条件接收信息。CA加密模块从用户管理系统获取用户的地址信息、授权信息等, 与业务密钥———起组合成授权管理管理EMM, 同时使用分配密钥和高强度加密算法对EMM信息加密。ECM和EMM信息被送至MPEG-2复用器中, 与送入复用器的图象、声音和数据信号比特流一起打包成MPEG-2传输。分配密钥的传递一般是通过非常安全的渠道传递给用户, 其中智能卡是一种方便的方法。将分配密钥固化在智能卡中、并以加密形式存储, 用户需提供口令才能解密使用。在接收端, 机顶盒首先从解调器后的传输流中取得ECM和EMM信息。其次在智能卡中完成用分配密钥对EMM解密得到业务密钥SK, 然后用业务密钥对ECM解密, 得到控制字控制参数, 恢复出控制字Cw, 并将它送至解扰器进行解扰。

第一重保护:利用控制字对节目流进行加扰使没有得到授权的用户的接收机无法进行解扰, 不能正常收看节目。

第二重保护:利用业务密钥对授权控制信息ECM加密。用户端的机顶盒只有在得到现行有效的业务密钥后, 才能对ECM解密.从而获得控制字。

第三重保护:利用分配密钥对授权管理信息EMM加密。对EMM加密使得整个系统的安全性更强, 用户端的机顶盒只有在得到分配密钥后, 才能对EMM解密, 从而获得业务密钥。

4 加密系统

加密系统按加密密钥与解密密钥的对称性可分为:对称密码系统 (私钥密码系统) 、非对称性密码系统 (公钥密码系统) 。

4.1 对称密码系统。

对称密码方式中, 加密密钥和解密密钥完全相同。因此发送者不仅要传送解密后的数据, 还要将密钥传送给接收者, 这就必须保证使密钥在传送过程中不被窃取。对称密码算法的优点是软硬件的实现速度快于非对称密码算法。在CA系统中由于控制字每隔2-10秒就需要改变一次, 因此对控制字的加密通常采用对称密码算法。

4.2 非对称密码系统。

非对称密码方法中, 每一用户的加密密钥和解密密钥是不同的, 可以把加密密钥公开, 用户用只有自己才掌握的私人密钥对密文件进行解密。各个用户的私人密钥不必传送, 这样就提高了安全性发。由于加密密钥和解密密钥没有可推导的联系, 任何第三者即使截获了密文, 由于无法从公开密钥推测解密密钥, 从而无法恢复明文。非对称系统有较高的加密强度, 但是最大的缺点就是加解密的速度慢。非对称密钥加密算法在CA系统对EMM信息的加密中得到了较好的应用。因为EMM信息的改变频率通常要小于控制字, 因此对其加密处理速度可以较慢, 但其安全性要求较高。

5 同密和多密模式

5.1 同密技术。

同密技术是指一种通过使用同一种加扰算法和相同的加扰控制信息, 使多个CA系统一同工作的技术。这样在一个网络中, 运营商可以采用多个CA系, 共享节目信息。两个CA系统要能在真实环境中同密运行, 其管理系统在设计时要考虑如何同时管理两个CA系统。前端复用器要与不同CA系统的厂家达成共同协议, 建立统一接口, 并将不同厂家的用户管理系统和ECM和EMM发生器集成在同一前端。

总之, 同密模式的主要目的是引入公平竞争, 使不同的CA厂商按照同密规范可以再同一系统中运行, 通用加/解扰算法也使得机顶盒的生产厂家可以生产独立于CA厂商加解扰器。缺点是采用该类解扰芯片的机顶盒无法更换解扰算法。

5.2 多密技术。

多密是指使一台机顶盒能对多个不同的CA系统的节目进行接收的技术。多密方案的基本思想是将解扰、解密等需要保密的功能集中于一个具有通用接口的插入式CA模块中, 而机顶盒中包含MPEG解码器、解调器以及其他必要设备。机顶盒和CA系统之间定义一个通用接口, CA模块与主机之间通过通用接口相接及通讯。DVB对该通用接口做了规范。

总之, 数字CA技术已经在有限宽带网络中有了成熟的应用, 而网络、多媒体和计算机技术的快速发展CA系统提出了新的挑战。未来CA技术应该向更加灵活、更加开放、更加安全的平台化方向发展。

摘要：数字电视广播即将在我国展开, 由此衍生出来的增值业务也将会快速增长。为了确保这些新业务的实现, 不仅需要有一个安全可控的综合管理业务平台, 更重要的是要有一个安全、开放的CA系统。主要对数字电视广播中的条件接收系统 (CA) 进行了技术分析。

关键词：数字电视广播,条件接收系统,分析

参考文献

[1]陈文全, 付国映, 赵利等.数字电视条件接收系统的安全性研究[J].电视技术, 2004, 1.

数字电视条件接收系统的安全性分析 篇10

随着国内数字电视整体转换的推进,数字电视的用户数量和增值业务规模在不断扩展,这不仅为用户提供了更优质的视频、信息等服务,也为服务提供商和网络运营商提供了更好的服务平台,带来越来越多的商业利益。与此同时,作为保障用户、服务提供商和网络运营商三方利益的条件接收系统(Conditional Access System,CAS)也面临着巨大挑战,一个安全、可靠、灵活的CAS是保证数字电视安全运营的必要条件,因此该系统的安全性理应引起运营商的重视[1,2]。

2 数字电视CAS加密原理分析

国际目前主流的数字电视标准有欧洲的DVB、北美的ATSC和日本的ISDB,它们在CAS方面的标准大同小异,一般采用3层加密体制。

第1层是对图像、声音和数据进行加扰,在发送端被扰乱的数据流在接收端需要经过解扰才能恢复为原始信息。加解扰技术中普遍采用了伪随机二进制数序列(Pseudo Random Binary Sequence,PRBS)的处理方式,发送端通过PRBS对原始信息进行实时扰乱控制,同时发送1个控制字(Control Word,CW)去同步接收端的PRBS,只有当发送端和接收端的PRBS同步时,接收端才能正常解扰数据流,因此CW就是解扰密钥。为保证安全,CW一般每隔几秒就改变一次。

第2层是利用业务密钥(Service Word,SK)对包含CW和控制参数的授权控制信息(Entitlement Contro Message,ECM)进行加密,并将ECM复用到传输流中。由于CW变化速度较快,因此必须选择加密强度较高、加密速度较快的算法对其进行加密,目前普遍采用的是对称密钥加密算法(这种算法的加密密钥和解密密钥是一样的),如DES,Triple-DES等。SK的使用与用户订购业务的时限有关,其变化频率较低,一般可以按月变化。

第3层是利用个人分配密钥(Personal Disributed Key,PDK),PDK对包含SK的授权管理信息(Entitlemen Management Message,EMM)进行加密,并将EMM也复用到传输流中。由于SK的变化速度较慢,因此目前普遍选用的是加密强度更高、但加密速度较慢的非对称密钥加密算法(这种算法的加密密钥和解密密钥不一样,分为公钥和私钥),如RSA。PDK就是通过安全通道分配给用户的私钥,必须得到严格保密。

在用户端的解密则是加密的逆过程,首先用户端需要使用PDK对EMM解密得到SK,再用SK对ECM解密得到CW,最后用CW对信号流进行解扰。对于国内运营商目前普遍采用的智能卡授权方式,其PDK和解密算法是以加密的形式存储在智能卡中,机顶盒接收到传输流后将其中的ECM和EMM通过读卡器传给智能卡,智能卡利用其中的PDK和解密算法对EMM和ECM进行解密,得到的CW再通过读卡器传给机顶盒中的解扰器,由机顶盒完成对信号的解扰。由此可见,CAS的核心任务就是保证CW能被安全秘密地传送,如果CW被轻易地非法获得,那么CAS的多层加密也就失去了意义。

3 当前数字电视CAS安全性分析

尽管当前流行的数字电视CAS系统采用了3层加密,有的甚至采用更多层加密,但CAS毕竟由多个环节组成,黑客可以根据不同系统的特点,采用不同的攻击方法。

3.1 智能卡的破解和复制

智能卡的破解和复制是智能卡CAS诞生之后便一直面临的安全威胁。目前CA智能卡主要有掩模型智能卡和可擦写式智能卡:掩模型智能卡芯片在生产时是直接将程序写入其中并固定成只读型ROM,因此智能卡制作好后难以对其进行升级,而且黑客可能通过腐蚀保护塑料和电路的方法暴露智能卡芯片内部元件和电路连接,并绘制电路原理图,也有可能通过加电方式将内部数据读出来,从而分析其算法并进行复制;可擦写式智能卡采用了非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),其中的程序是可以通过电或光进行擦写的,因此可以方便地对其进行升级,而且卡中的数据以电荷的形式存在,难以通过暴露其内部电路连接的方式获得,进而增加了破解难度,但仍可能通过加电方式将内部数据读出来,而且可擦写式智能卡的芯片面积一般要比掩模型智能卡的大,结构也比较复杂,所以成本相对较高。如果智能卡被破解复制,运营商就必须升级或更换新的智能卡进行反复制,而CA厂商也要不断地改进智能卡的制作工艺和防盗版技术,增加黑客破解和复制智能卡的技术难度和成本。

3.2 CW的扩散共享

随着网络的快速普及,近年来出现的CW共享因其技术难度小、成本低、影响范围大,已成为了当前CAS所面临的最大威胁。目前国外加密数字卫星节目的CW共享已经让当地的卫星电视运营商蒙受了巨大损失,这也迫使他们不得不检讨目前CAS的安全性,如何防止CW共享已经成为了当今运营商和CA厂商面临的一大挑战。对于目前国内运营商普遍使用的智能卡CA而言,CW在智能卡向解扰器传送的过程是最有可能被黑客截获的,由于早期的运营商和CA厂商并没有意识到CW被共享的问题,因此有些机顶盒的CW甚至是以明文的形式在智能卡与解扰器之间进行传输,对于黑客来说,这种情况下截获CW是毫无障碍的,一旦CW被轻易截获,便可通过广域网、局域网或者无线网扩散到一个地区甚至全世界,此时CAS的加密也就失去了意义。因此,防范CW共享的主要办法是使共享者无法获得CW,或增加其获得CW的难度。

为了应对CW的扩散共享带来的安全隐患,可采用如下3种加密方式:

1)对智能卡与机顶盒之间的通信进行加密

这种方式可以防止黑客直接在机卡通信过程中截获CW明文,增加其获得CW的难度,这种加密可以通过软件或硬件的方式来实现:通过CAS软件加密的方式保护机卡通信,该CAS软件包含两部分,一部分是嵌入智能卡中的负责与机顶盒进行加密通信的程序,另一部分是嵌入机顶盒中的负责与智能卡进行加密通信的程序,该程序是CA厂商提供给机顶盒厂商并移植入机顶盒中的,CAS软件决定了机卡之间加密通信的方式,机顶盒中的CA模块接收到智能卡发送过来并经过其加密处理的CW后,便通过内部的CA软件将CW解密并送给解扰模块;通过硬件加密的方式保护机卡通信是靠智能卡和设置在机顶盒内部的安全芯片完成的,该安全芯片处于解扰模块和智能卡之间,智能卡内部存储着硬件加密通信所需要的密钥和对CW的加密算法,安全芯片中也存储着相应的密钥和解密算法,当安全芯片接收到智能卡发送过来并经过其加密处理的CW后,便将CW解密并传送给解扰模块。软件加密是目前智能卡CA普遍采用的方法,而硬件加密是将机卡间的加密通信方式放在了安全芯片里,其安全性比软件加密更高,但由于要在机顶盒中安装安全芯片,其成本比软件加密高,而且降低了CAS的灵活性。无论是软件加密或是硬件加密,由于CW仍然是从外部的智能卡传给机顶盒的,一旦加密通信方式被黑客破解,CW仍然有可能被共享,因此对机卡间的通信加密并不能从根本上解决CW共享威胁。

2)将CA解密电路与信号的解扰电路封装在一起

由于CW最可能在智能卡与机顶盒解扰电路通信的过程中被截获,因此如果将CA的解密电路和信号的解扰电路封装在一起,则此时的CW就不可见了。实现封装的方法有很多,例如可将CA部分和解扰部分脱离机顶盒单独做成一个模块,或者将CA的解密部分集成到机顶盒的解扰模块中,甚至可以将CA解密模块和解扰模块一起做到机顶盒的解码芯片中,由于此时的芯片已经非常复杂,因此也大大提高了破解CA加密电路的难度。这些做法无疑根除了CW被截获的可能,但在一定程度上也降低了CAS的灵活性,不利于CAS的升级,且涉及到的技术较复杂,势必增加运营商的成本。

3)采用软硬件分离的无卡CA模式

所谓软硬件分离(或软便分离),指的是机顶盒的各种功能(包括CA功能)是通过装入相应的应用软件来实现的,应用软件与机顶盒硬件的衔接是通过底层的硬件驱动和操作系统来完成的,只要能够统一应用软件和底层软件间的适配层协议,就可以实现机顶盒硬件的标准化,此时的机顶盒类似于一台计算机,机顶盒制造商可以生产不带任何应用软件的裸机顶盒,而运营商只要将其选定的应用软件下载到用户的机顶盒中即可展开服务,从而实现了“硬件通用,软件下载”的软硬件分离模式[3]。

在软硬分离模式下,CA可以作为其中一个应用软件安装到机顶盒中运行,由于没有智能卡,因此分配给用户的PDK可以保存在机顶盒的存储器(如Flash)中,而且可以和机顶盒的硬件标识符(如CPU、主芯片、存储器等都有自己的标识符)作关联以保证其唯一性,当机顶盒收到前端发来的ECM和EMM时,便可以在自己的CPU中通过运行CA程序进行解密和解扰工作,得到CW后再对数据流进行解码,由于这些都是在CPU中完成的,因此也就不存在CW被截获的可能。CA软件还可以随时通过从码流中下载的方式进行在线升级,假如黑客截获到了码流中的CA信息,也只能得到被加密的目标码,即使黑客有足够的人力、财力,也要花很长时间才可能破译该CA算法,而由于CA算法可以每天都发生变动,因此黑客的破解工作也就失去了意义。当然,黑客也可能会采取像破解复制智能卡一样的方式复制机顶盒,但用户的PDK是和机顶盒的硬件标识符作了关联,每台机顶盒的CPU、主芯片、Flash等都有自己唯一的标识符,如果要复制它们,其所付出的成本和时间要远高于复制智能卡。

由此可见,虽然软硬件分离的无卡CA模式提高了对机顶盒硬件(包括CPU运算能力、存储空间等)的要求,但与智能卡CA相比,软硬件分离不仅从根本上解决了智能卡盗版和CW共享的问题,而且摆脱了机顶盒硬件对CAS的束缚,增加了CAS的灵活性,为机顶盒制造商、CA厂商和运营商都提供了最大的自由度,所以软硬件分离模式将会成为未来机顶盒发展的主流。

4 小结

目前,国内的数字电视运营商在数字电视转换和运营的过程中,仍在不断进行探索和实践,其中CAS的建设关系到数字电视运营商的长远利益,通过对CAS安全性分析可以看出,现在国内普遍使用的智能卡CAS存在着安全隐患,而软硬件分离的无卡CA模式是目前解决这些安全隐患的最佳方法,随着数字电视的普及,该模式必然成为CAS的发展趋势。

摘要：介绍了目前流行的数字电视条件接收系统(CAS)的基本加密原理,并对其安全性进行了详细分析,讨论了智能卡攻击、控制字共享等安全威胁和相应的反制措施,最后得出结论,软硬件分离的无卡CA模式是条件接收系统的发展趋势。

关键词：数字电视,条件接收系统,控制字,智能卡,软硬分离

参考文献

[1]陈文全,付国映,赵利,等.数字电视条件接收系统的安全性研究[J].电视技术,2004(1):53-55.

[2]陈峰,周军.数字电视条件接收系统中的安全性分析[J].中国有线电视,2002(18):21-23.