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用FPGA实现数字电视条件接收系统

 [摘要] 数字电视的条件接收系统gAS就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收解密的过程,由加扰器、解扰器、加密器、控制字产生器、用户授权系统、用户管理系统和条件接收系统子系统等部分组成。用FPGA实现 方法 使条件接收系统不受复接的约束,实现起来比较灵活,这种结构采用空包替换,容易实现加解扰的同步。
  [关键词] 条件接收 信息加密 FPGA 控制字
  
  一、条件接收系统的工作原理
  
  数字电视是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成二进制数代表的数字式信号,然后进行各种功能的处理、传输、记录、存储,监测和控制的一种全数字处理过程的端到端系统。数字电视的条件接收系统AS就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收解密的过程,由加扰器、解扰器、加密器、控制字产生器、用户授权系统、用户管理系统和条件接收系统子系统等部分组成。
  工作原理:在信号的发送端,首先由控制字发生器产生控制字(),将它提供给加扰器和加密器A。加扰器对来自复用器的传送比特流进行加扰运算,控制字就是加扰器加扰所用的密钥。加密器接收到来自控制字发生器的控制字后对控制字进行加密运算,输出经过加密以后的控制字。业务密钥在送给加密器A的同时也被提供给了加密器B,加密器B产生密钥,并用此密钥对业务密钥sK(Servie Key)进行加密,输出加密后的业务密钥。经过这一个过程产生的信息均被送至复用器,与被送至同一复用器的图像、声音和数据信号比特流一起打包成传送比特流输出。
  在信号的接收端,经过解调后的加扰比特流通过解扰器送到解复用器。从解复用器出来的信号,被分别送至智能卡中的解密器A和解密器B,解密器A和解密器B与智能卡中的安全处理器共同工作,从而恢复出控制字,并将它送至解扰器。一旦在接收端恢复出正确控制字以后,解扰器便能正常解扰,将加扰比特流恢复成正常比特流。
  
  二、条件接收系统的FPGA实现
  
  FPGA有丰富的触发器和I/口可以满足完成AS功能,开发周期短,可以反复修改,特别适合需不断完善电路的开发阶段。要实现AS硬件设计,首先要理解程序特殊信息PSI。PSI能从多节目的TS流中找出所需要的节目码流和条件接收信息等。PSI必须以一定的频率不断发送,以便新开的接收机能及时解释传送流的性质。解扰只是加扰的逆过程,并且相对简单,所以下面只对条件接收系统加扰过程的FPGA实现进行讨论。
  
  (一)加扰器的FPGA实现
  加扰器在条件接收中是一个关键部分,关系到整个系统的保密程度,所以需要一个安全性较高的加扰器。图1所示加扰器是在FPGA内部实现,它以可预置线性反馈寄存器(LFSR)为基础,与数据选择器共同形成。总线是控制码发生器产生的选择器控制码。有8个抽头并行输出,每2位对应一个选择器的选择端。每个选择器的输出是选出的4个LFSR反馈之一,作为与之相连的LFSR时钟。通过数字选择器选取4个LSFR输出的XR的输出之一作为加扰。
  
  序列的输出。选择码生成器可由产生器代替,一部分作为选择器的选择码,一部分写入4个可预置的LFSR。
  

  (二)条件接收发送端的FPGA实现
  图2为条件接收发送端的FPGA实现。用户管理信息需要P机处理和保存,服务密钥SK和控制字发生器初始值可以在P机中通过伪随机序列生成程序生成。TS流是连续不断的实时信号,可以通过空包替换的 方法 实现条件包的加入。的加密采用DES算法,DES
  
  速度快,加密强度较高,硬件容易实现,适合变化较快的要求。SK的加密采用RSA算法可以满足SK变化频率低,安全性要求高,使用时间长等要求。
  
  三、结语
  
  本文介绍了条件接收系统的基本原理,并提出一种用FPGA实现方法。这种方法使条件接收系统不受复接的约束,实现起来比较灵活。并且这种结构采用空包替换,容易实现加解扰的同步。

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用FPGA实现数字电视条件接收系统

[摘要] 数字电视的条件接收系统gAS就是对视频、音频和数据等信息加密、传输并为合法用户接收解密的过程,由加扰器、解扰器、加密器、控制字产生器、用户授权系统、用户管理系统和条件接收系统子系统等部分组成。用FPGA实现 方法 使条件接收系统不受复接的约
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