有线电视的加扰和解扰技术

摘　要：随着信息技术的迅猛发展，有线电视网由传统的同轴电缆向光缆电视网过渡。广大电视观众的欣赏水平和要求不断提高，电视台需要扩展多种业务，文章阐述为了适应电视台业务的扩充，而采取的加扰和解扰技术。

关键词：有线电视； 加扰技术； 解扰技术

  随着信息技术的迅猛发展，有线电视网由传统的同轴电缆向光缆电视网过渡。但目前光纤到家(Fiber To The Home，简称FIvrH)成本太高，因此通常采用主干线传输用光纤、分配网络用同轴电缆，即光纤同轴电缆混合网络(Hybrid Fiber Coax，简称HFC)。基于HFC的有线电视网具有频带宽、传输节目套数多、图像质量好、可扩展多种业务等方面的优势，将从只播送广播电视向综合业务发展，既有广播电视又有付费电视、节目点播、电话、数据传输等业务。因此，今后有线电视网朝着多功能有线电视网、电信网和计算机网“三网合一”的宽带双向综合服务网的方向发展，成为“信息高速公路”的要组成部分。
    随着经济的发展，广大电视观众的欣赏水平和要求不断提高，电视台需要扩展多种业务(如：远程教育、视频点播、数字电视、综合信息服务等)，不断更新技术装备，“付费电视”，是解决这一问题的方法。
1 付费电视
    付费电视是指在有线电视系统中应用“加密”技术，用户交了钱才能收看的电视。也就是有线电视发送端对电视信号进行技术处理(即加密)后传送，用户与电视台签订合同缴费后使用解扰器才能收看节目，如图1所示。

     图1  有线电视系统加扰和解扰示意图
     有线电视“加扰”是CATV系统的发送端改变标准电视信号的特性，以防止非授权用户接收到清晰的图像和伴音。所谓“解扰”就是利用解扰器将“加扰”电视信号还原为标准电视信号，而授权用户安装上解扰器便可收看加扰电视节目。
2 线电视信号加扰和解扰技术
2.1 视频倒相方式
　　这种方式是把图像信号的相位颠倒以后进行传送。正常的电视信号波形和加扰后的波形对比如图2所示。未经解扰收到的图像是黑白反转，亮的地方变暗，暗的地方变亮，故不能显示出正常的图像。这种方式解扰时只要将被颠倒的视频信号倒过来即可。

图2视频倒相加扰波形
   2.2 叠加干扰波方式
    这种方式是把正弦波或方波信号作为干扰信号叠加到视频信号上，对图象信号起干扰作用。如：将与行同步信号频率相同的正弦波叠加到视频信号上，从而使图像信号幅度超过行同步信号幅度，如图7—3所示。
图7—3正弦波加扰原理
    这样，用户接收时电视机的同步分离电路无法分离出正常的同步信号，产生了行不同步，不能正常收看。其解扰方法是在解扰器中加入一个幅度合适、相位与加扰波相反的信号，将视频信号还原至未加扰时的正常情况，使电视机能分离出行同步信号就能正常收看图像。
2.3 同步代换
   同步代换是目前用得较多的视频加扰方法，它是将视频信号中的行同步或帧同步脉冲信号用非标准的信号波形代换。用数据副载波代替原同步信号，同步信号包含在数据副载波中如图4所。解扰时可采用数据解调器解调出同步信号，使图像同步。

图4同步代换示意图示。
2.4 行扫描顺序搅乱方式
    这种方式是搅乱行扫描线的排列顺序，使接收端的行顺序和发送端不同序。电视的每一都是由575条水平扫描线组成，按顺序自上而下排列，若使其在屏幕中的上下位置发，破坏画面正常组合就可以实现加扰，如图5所示。解扰时，解扰器将接收到的视频信号先转化为数字信号，以一行为单位存储在存储器前端授权系统将授权信息按地址送到解扰器的权利参数解码器。解扰器收到授权信息后恢复原电视信号行顺序，再经数模转换成模拟电视信号，滤除杂波完成解扰，这样授权后用户就可以正常收看。
　
图5原图像和加扰后图像    a)原图像b)加扰后图像
2.5 行切割分段交替位置方式
  加扰时将每一行扫描线分成8段，使用二进制编码，发送时将编码顺序存入存储器中。如图6所示。解扰时由前端授权系统将授权信息通知解扰器，解扰器从存储器中取出相应线段还原为原行线段的排列顺序，从而完成解扰，用户就能正常收看。

图6行切割分段交替位置方式示意图
    以上是现阶段常用的几种基本加扰方法，而数字压缩的全数字加解扰技术是一种更新的、具有巨大发展前途的新技术。在卫星电视广播中，既有加扰又具有节约转发器数量的作用，应用于有线电视的数字电视传输和加解扰方面具有相当的优势。
3 数字压缩的全数字加解扰技术的特点如下
　　  1)数字压缩具有信号质量好，无失真积累、易加扰、功耗低、多功能等优点。VOD、HDTV等方面都提出了数字压缩问题，而卫星传送1套模拟电视节目的带宽就可以传送10套数字电视节目，而适合运动图像数据压缩的国际标准MPEG—2为数字压缩提供了技术保证，现阶段应用于CATV系统的成本也较低了。2)CATV系统中使用数字压缩加解扰技术是CATV加解扰技术的飞跃，具有破译难度大，授权密码隐匿性好的特点。
参考文献
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[4] 张学军. 浅谈有线电视加解扰及应用. 中国有线电视，2002(3).