CATV加解扰

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济南历泰电子企业　丁炜
     　　有线电视的迅速发展以及电视用户消费倾向的转变，不仅推动了电视广播技术的进步，更重要的是导致了电视广播运营机制的变革，在全世界范围内，付费电视业务已被确认是电视发展的动力和结构变化的方向，从国外的发展趋势看，在过去的十几年里，国外CATV与直播卫星（DBS）发达的国家和地区已悄然告别商业广告电视的黄金时代，各种有条件接收系统的技术保障手段日臻完善。近年来，亚太地区付费电视系统及其经营动工也开始繁荣和普及，并为其运营者赢得了巨大的商业成功。目前在国内，由于有线电视在技术特点和运行机制上与无线电视的差异，决定了其更能适应于市场经济的发展，截止至2000年有线电视用户已突破8000万户，而且用户的数量还在以每年500万的速度递增。有条件接收系统是有线电视运营机制的保证，它能满足有线电视台开展增值业务的需要，并且是实现增值业务的有效手段，因而，随着市场竞争和节目竞争，付费电视加解扰系统无疑将是我国有线电视事业向高层次发展的方向和必然趋势。
     
     　　加扰指在前端改变图像、声音、数字信号的特性，以防止非授权接收机接收到清晰的信息，解扰指在接收端用一个解扰器恢复图像、声音、数字信号的特性，使已付费用户的电视接收机收到清晰的信息，一个完整的电视信号是由图像信号、伴音信号、行、场同步信号和行场消隐信号所组成，我国电视标准规定，每帧图像分奇、偶两场共传输625行信号，场频50Hz，行频15625Hz，视频极性为负，色同步信号放在行消隐脉冲后肩上传送，彩色副载波频率为4.43MHz等，若这些信号中任何一个丢失或移位都会使图像翻滚、分裂、扭曲或彩色失真，对电视信号的加扰就是改变这些信号的特性。
     
     　　一、CATV加解扰技术的分类
     
     　　1、非扰频方式。带阻滤波器方式，用带阻滤波器把收费电视频道从送给用户的全部电视频滤除，使未获授权的用户不能收到。控制的方法有两种：一种是人工插入滤波器的方法，一种是用电子电路控制滤波器的接入和去除。
     
     　　2、模拟基带电视信号的加扰方式。这种加扰方式主要改变行、场及视频信号的特征为实现加扰控制，对行同步信号的改变主要有：行同步信号压缩、行同步信号倒相、行同步信号宽度改变、行同步信号移位以及加入伪行同步信号等；对场的改变主要有场同步信号压缩技术方式。对行视频的加扰主要有：行视频信号倒相、行视频信号伪随机移，行视频信号非正弦调制位移等的技术方式。
     
     　　3、射频电视信号加扰技术方式。（1）叠加干扰波的技术方式。在被加扰频道的图像载频上，叠加上一个偏离图像载频2.5MHz的干扰载频信号，结果就会对原来的图像载频信号和解调过程中产生的伴音中频信号都造成干扰，使图像和伴音产生加扰的效果，这种加扰的技术方式在接收机中是使用陷波器电路把已叠加的干扰载频信号进行滤除的方法进行解扰的，事实上把已叠加的干扰载频信号完全滤除是十分困难的，因而解扰后的图像质量难于保证。（2）射频行同频信号抑制技术方式。（3）射频行同步信号期内射频相位调制技术方式。（4）射频行同步信号抑制和相位调制共用的技术方式。
     
     　　4、模拟电视信号数字处理的加扰技术方式。（1）全场行顺序扰乱的技术方式；（2）行切割分段交替的技术方式；（3）行位移技术方式；（4）行逆向扫描技术方式。这几种技术方式在解扰时都需要把信号存贮起来才能解扰，因此都需要把模拟电视信号转换为数字电视信号，以便于存贮和解扰。
     
     　　5、数字电视信号的加扰技术方式。（1）数字码率压缩的技术方式；（2）叠加伪随机扰码的技术方式；（3）密码控制的技术方式。
     
     　　对用户的管理和授权系统是先进的加解扰付费电视系统的重要组成部分，通过它对用户进行寻址、授权、解扰、收费管理；管理和授权信息一般分为用户授权信息和加解扰信息两大类。都是使用数字信息进行编码加密后，插入到电视频道中与加扰的电视信号一起传送到用户终端解扰器中，保证用户能正常付费收看。加解扰系统对用户的授权方式，一般有以下几种：（1）人工授权。这种方式由于对其用户管理方面的缺陷，只宜于在用户很少的有线电视网络中使用。（2）磁卡授权。（3）IC授权。（4）智能卡授权。（5）中心集中寻址授权：用计算机进行寻址，不用插卡的授权方式。（6）智能卡和中心寻址授权共用的授权方式，其中第（2）（3）（4）种授权方式，都是卡式授权，其授权信息贮存在磁卡、IC卡或智能卡上，除授权卡外，在解扰器中还要配置读卡机，这两种器件都会增加解扰器和用户的费用。另外，这几种授权卡上的授权信息，比较容易的用技术手段读出来，容易被破译和仿制。大型的有线电视系统应慎重选用，但可用于中小型的有线电视网中，这三种授权方式的优点是授权信息贮存在卡片上，减小了控制信息的传递量，如果发生破译仿制和其它问题，可采用更换卡片的方式来解决；也可以采用定期更换卡片的方法，增加加扰系统的安全性，减少经济上的损失。第（5）种授权方式是在前端控制中心，把控制信息通过线路传送到用户解扰器进行授权的，授权信息存贮在解扰器中的大规模集成电路中，使别人很难仿制和破译，安全性较高，其缺点是一理被破译和仿制，就需要更换解扰器、至少要换解扰器的大规模集成电路，造成较大的经济损失，当然，若大规模集成电路的生产成本降低，其经济损失可显著降低。
     
     　　二、各种加解扰技术的比较
     
     　　加解扰技术方式和设备，大体上可分为两种类型：
     
     　　1、对模拟电视信号和音频信号进行处理的各种加解扰技术方式。如对行、场同步信号进行抑制、压缩、移位、转换、倒相，对行视频信号进行倒相，延送；以高频（或中频）对已调制信号进行干扰、倒相、同步抑制等技术都属于这一大类型。在国外，加解扰付费电视的发展过程中，早期曾普遍使用这一类型的技术方式。但在使用过程中不断有被破译的情况发生，所以当前正在向把模拟电视信号进行数字化处理的加解扰技术方式过渡，但目前仍有为数不少的有线电视网，由于历史的原因或经营的需要，还在使用模拟电视信号的加解扰方式。这种方式的优点是生产技术比较容易，价格相对低廉。目前我国各厂家研制的各种加解扰技术和设备，多数属于这一种类型，而且大多数为单一的加解扰技术方式，容易被破译。
     
     　　2、对模拟电视信号进行数字化处理后，再进行加解扰的技术方式。目前最常见的是把扫描行序列搅乱，或把扫描行切割分段交替位置的加解扰方式，以及把这两种技术方式复合使用的第三种技术方式。其特点是首先把模拟电视信号，经A/D转换电路转换为数字信号，再进行加扰处理，得到加扰的数字电视信号，再D/A转换后，在现有的频道传输系统中传送给用户的解扰器，在解扰器中再把模拟电视信号，经A/D电路转变成数字信号，进行解扰处理，得到数字电视信号，再以D/A电路转换成正常的模拟电视信号，在电视机中显示正常的图像，这种类型的加解扰技术，是北美、欧洲大型的加解扰系统正在推广使用的一种技术，它的加扰级别较高，安全性好，图像质量好，其信噪比指标高，生产成本通过采用大规模集成电路和引进技术在国内组织生产，可以大幅度降低。近年来国内已有厂家在生产这一类型的产品，考虑到目前广播电视正从模拟技术向数字技术过渡，在选用加解扰系统以选用数字处理的加解扰技术方式为宜。