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北京邮电大学硕十学位论文c m m b 智能卡系统研究 c m m b 智能卡系统研究 摘要 随着通信业的飞速发展，手机电视成为了当前我国通信业里最 热门的话题。在过去的两三年里，全球各大移动运营商纷纷推出基 于自己2 5 g 3 g 网络的各种手机电视服务。国内运营商也积极推动 手机电视的应用，各种手机电视标准的竞争十分激烈。然而，手机 电视在我国的发展仍然处于市场导入期，国家标准还有待统一。 中国移动多媒体广播c m m b ( c h i n am o b i l em u l t i m e d i a b r o a d c a s t i n g ) 是国内自主研发的第一套面向手机、p d a 、m p 3 、m p 4 、 数码相机、笔记本电脑多种移动终端的系统。去年1 2 月举行的 c m m b 技术峰会显示，c m m b 商用的产业链各环节多厂商供货环境 已经形成。广电总局已经承诺在奥运会期间提供相当数量的c m m b 终端供一些特定人群免费租用观看。 作为后期的手机电视业务，必然需要实现收费机制。本文提供 一种c m m b 收费系统，运用s d ( s e c u r ed i g i t a lm e m o r yc a r d ) 卡 的接口标准，在$ 3 c 2 4 1 0 平台上采用l i n u x 编程技术，采用a e s ( a d v a n c e de n c r y p t i o ns t a n d a r d ) 算法，实现对c m m b 加密音视频 数据的解密。同时由于解析解扰c m m b 信号是在s d 封装的智能卡 上执行，因而该系统具有很强的终端兼容性。 关键字：c m m ba e s 算法$ 3 c 2 4 1 0子帧 - 1 北京邮电人学硕j ：学位论文 c m m b 智能卡系统研究 c m m bln t el | ig e n tc a r ds y s t e mr e s e a r c h a b s t r a c t w i t ht h ef a s t d e v e l o p m e n t o ft e l e c o m m u n i c a t i o n ，m o b i l et v b e c o m e st h eh o t t e s tt o p i ci nt e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yi nc h i n a i nt h e p a s tt h r e ey e a r s ，g l o b a lm o b i l en e t w o r ko p e r a t o r sp u to u tv a r i o u sk i n d s o f m o b i l et vs e r v i c e sb a s e do nt h e i ro w n2 5 g 3 gn e t w o r k s c h i n e s e m o b i l en e t w o r ko p e r a t o r sa l s od e d i c a t e dt os e v e r a la p p l i c a t i o n so f m o b i l et v , t h ec o m p e t i t i o no ft h em o b i l et vs t a n d a r d si sf i e r c e b u tt h e d e v e l o p m e n to fm o b i l et v i ss t i l li nm a r k e t - o r i e n t a t i o np e r i o di nc h i n a ， t h en a t i o n a ls t a n d a r dn e e d st ou n i f yy e t c m m b ( c h i n am o b i l em u l t i m e d i ab r o a d c a s t i n g ) i st h ef i r s t i n d e p e n d e n td e v e l o p i n gm o b i l et e r m i n a ls y s t e mw h i c ho r i e n t a t e st h e m o b i l ep h o n e ，p d a ，m p 3 ，m p 4 ，d i g i t a lc a m e m ，n o t e b o o kp c 。e t c 。t h e t e c h n o l o g ys u m m i tm e e t i n go fc m m b h o l di nl a s td e c e m b e rs h o w e d t h a tt h ec o m m e r c i a li n d u s t r i a lc h a i no fc m m bh a dt a k e ns h a p e s t a t e a d m i n i s t r a t i o no fr a d i of i l ma n dt e l e v i s i o nh a sp r o m i s e dt h a tt h e yw i l l p r o v i d eaq u i t ea m o u n to fc m m b t e r m i n a lf o rw a t c h i n gf r e e l yt os o m e s p e c i a lp e o p l e sd u r i n gt h eo l y m p i cg a m e s a st h el a t e rs e r v i c eo fm o b i l et v , i tn e e d st or e a l i z ep a y m e n t s y s t e m t h i se s s a yp r o v i d e sap a y m e n ts y s t e mo f c m m b ，i tu s e st h es d c a r di n t e r f a c es t a n d a r d ，l i n u xp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g ya t $ 3 c 2 410 p l a t f o r m ，a n da e sa l g o r i t h m ，t oe n c o d et h ee n c r y p t e dv i d e o & a u d i o d a t ao fc m m b a tt h es a m et i m e ，a st h ea n a l y s i n g & e n c r y p t i n go f c m m bs i g n a le x e c u t e si ni n t e l l i g e n tc a r de n c a p s u l a t e di ns d ，t h i s s y s t e mh a ss t r o n gc o m p a t i b i l i t y k e yw o r d s ：c m m ba e sa l g o r i t h m $ 3 c 2 410s u b f r a m e 2 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 日期：迦2 。i ! 匕 日期：墨丝查：墨：兰 北京邮电人学硕上学位论文 c m m b 智能卡系统研究 第一章绪论 当前，手机作为“第五媒体 的特性显露无疑，手机电视业务被很多业内人 士看作是3 g 时代的新“杀手级应用”。甚至有专家称，手机电视将成为推动“三 网融合 的催化剂。美国市场调研分析机构i n f o r m a 公司在一份报告中预测：到 2 0 1 0 年，全球手机用户的5 ，即约1 2 5 亿用户将在手机上观看电视节目，该领 域的营收将达到1 0 0 多亿美元，市场潜力非常可观。 而随着国内3 g 商用的日益临近，加之人们对手机电视的期待，于是产业链 各方纷纷在手机电视领域厉兵秣马。中国政府已经承诺，将在8 月份奥运会之时 于五个举办奥运城市提供3 g 服务。届时中国地面数字电视广播届时也将五地开 启，在德国世界杯之后，全世界的体育迷们将再次欣赏到高清细致的比赛画面。 巨大的奥运商机让本土射频与移动标准备受关注。“手机电视 不仅在技术上已 基本成型而且成了行业新宠，已经引起移动业界的广泛关注。 1 1手机电视发展 ( 一) 国外发展情况 目前全球各大移动运营商已基于自己的2 5 g 3 g 网络并结合流媒体技术推出 了各种手机电视服务。全球手机业流行着这样一种说法：“照相是前年的大事， 音乐是去年的大事，看电视是今年的大事”。而“随时随地看电视一度曾是人 们的梦想，如今随着手机电视业务的出现，这个梦想正在变成现实。 意大利：3 i t a l i a 在0 6 年世界杯开幕前开通w a l k t v 移动电视服务，通过基于 d v b h 的网络，向用户提供r a i 、l a 3 1 i v e 、l a 3 s p o r t 、c a n a l 5 和s k y t g 2 4 频道， 3 i t a l i a 去年年底发展了5 0 万手机电视用户。 德国：采用d m b 技术，也在试验d v b h 标准。m f d ( m o b i l e sf e x n s e h e n d e u t s c h l a n d ) 公司于2 0 0 6 年5 月3 0 日开始播出，提供z d f 、n 2 4 和m t v 频道。 英国：移动运营商0 2 和传输公司a r q i v a 已进行了d v b h 技术试验，但没 有获得全国范围可使用的频段。作为替代，使用l 波段传输服务。英国电信( b t ) 及其伙伴v i r g i n m o b i l e 在2 0 0 5 年针对1 0 0 0 名用户开展试验，采用d a b i p 标准。 美国：目前使用的标准较为复杂，既有d v b h 的实验运营，美国高通的 m e d i a f l o 也在某些地区开始进行实验运营。 日本、韩国走在手机电视商业化的前沿。早在2 0 0 4 年l o 月，日本就已经推 北京邮电大学硕十学位论文c m m b 智能卡系统研究 出了名为m a b o h o 的手机电视服务；2 0 0 5 年5 月，韩国s k t 也推出了t u m e d i a 手机电视服务，都采用卫星传送信号的s - d m b 标准，均为收费服务。截至2 0 0 5 年1 2 月3 1 日，韩国s k t 的s - d m b 用户数达到3 7 万。由于s d m b 服务终端 种类较少、使用价格较高，韩国和日本又开始采用地面广播传输的技术，提供免 费的手机电视服务。韩国采用的是t - d m b 技术，共发放了6 张t - d m b 牌照， 从2 0 0 5 年7 月开始在首尔地区进行t - d m b 服务试播；而日本则采用了i s d b t 技术，2 0 0 6 年4 月，日本自行开发的名为1 s e g 的手机电视服务正式推出，服 务区域涵盖东京、名古屋、大阪、冲绳等地区，并计划年底推广到全国。由于是 免费服务，受到用户普遍欢迎，用户数量和业务使用量增长迅速。 ( 二) 国内发展情况 2 0 0 4 年，国内运营商就开始积极推动手机电视的应用。形成了中国广电、中 国移动、中国联通三足鼎立的发展态势。 l 、中国广电。上海文广传媒集团( s m g ) 于2 0 0 5 年5 月获得了国内第一张 i p t v 、手机电视、网络电视全业务运营牌照。从2 0 0 5 年1 月1 日起，s m g 和 上海移动将招募5 0 0 名有条件的上海移动用户免费试用手机电视业务，为今后 3 g 时代手机电视业务的正式推广提供重要的商业模式参考依据。2 0 0 6 年9 月2 8 日开始，上海文广和中国移动合作手机电视业务，并正式开通了国内第一个面向 全国用户的手机电视平台“梦视界 ，标志着中国手机电视业务从“测试级 升级到“运营级 。 2 0 0 5 年6 月，国家广电总局批准广东省南方传媒集团在广东省境内试验手机 电视。2 0 0 6 年5 月1 7 日，广东省采用d m b 技术的数字多媒体“天声 手机电 视将正式开播。先期开通的城市包括广州、佛山、中山、东莞、深圳、珠海等6 个城市，收费模式确定为包月制，约为3 0 元月。 中央电视台在2 0 0 6 年，正式获得了国家广电总局颁发的口1 v 、手机电视、 网络电视全业务运营牌照。2 0 0 6 年1 2 月1 1 日，中央电视台联手中国移动、中 国联通两大移动通讯运营商签约、启动c c t v 手机电视业务，c c t v 电视节目将 通过移动网络传输方式向大众传播，并提供直播、点播、下载等个性服务。 2 、中国移动。2 0 0 4 年3 月底，中国移动在广州向全球通g p r s 用户提供了 手机电视业务。5 月，又作为移动的数据业务品牌“银色干线”的时尚业务正式 推出。同时，广州移动还向西门子、索爱等厂家集中采购数千台手机电视，大力 拓展市场。 3 、中国联通。中国联通大力进军手机电视业务，把手机电视定为增值业务 的工作重点之一。2 0 0 4 年4 月，推出了基于c d m a l x 网络的“视讯新干线 手 机电视业务新品牌，已和1 2 个电视频道达成了协议。联通手机电视业务依托于 北京邮电大学硕上学位论文c m m b 智能卡系统研究 c d m ai x 网络，用户用支持流媒体的手机，通过手机无线下载一个流媒体播放 软件，设立一个缓冲区就能在线看电视。2 0 0 4 年1 2 月，天津联通开通了基于 c d m a 手机的掌上电视( g o g o t ，用户可以通过手机终端看到周星驰功夫 的1 0 个拆分电影片段。 重庆广电集团0 7 年1 月获得国家广电总局开播手机电视的许可证，重庆广 电集团表示年内将正式开通手机电视业务。而早在2 0 0 4 年，重庆就进行了手机 电视试播，用户能收看到8 个频道的节目，其中有6 个是重庆电视台的频道，2 个是手机电视技术开发商提供的电视剧和韩剧频道；2 0 0 5 年，重庆联通手机电 视业务平台也进入试运行阶段，但由于许可证问题，一度制约了手机电视的发展。 在与手机电视紧密相关的3 g 技术领域，重庆更是走在全国前列，已把3 g 项目 列为“十一五 重大项目中的一个，预计总投资为3 4 5 亿元。重庆邮电大学投 资1 8 亿元，研发3 g 手机芯片和软件设计，目前最新样机已经下线。而在2 0 0 7 年初，重庆有近2 0 0 名用户进行3 g 手机模拟测试，这些都为重庆市发展手机电 视提供了较好的基础。 值得注意的是，国内手机电视发展出现了合作共赢，从混战走向联盟和积极 主动，主流媒体抢夺先机的新动向。手机电视的具体运营商早已展开了深入的合 作，并取得了不错的市场业绩。最早获牌的上海文广早已成立东方龙公司，与中 国移动、联通合作流媒体业务，展开t - d m b 实验；央视在2 0 0 6 年4 月2 7 日获 得手机电视牌照后，也展开与两家移动运营商的合作；北京电视台现在也已经开 始与移动合作；c r i 则开始与联通合作，而南方广电传媒也成立了广东电视移动 传播公司，将在近期推出与运营商合作的手机电视业务。这种电视手机的多方参 与模式较之单一化机构传统电视，有利于建立产业联盟，有利于共同推进新媒体 业务的发展，与基础平台设备商签署战略合作协议，在新媒体业务平台的构建上 获取最核心支持。随着我国3 g ( 第三代移动通信) 业务推出的日益临近，这种新 型、快捷、移动的跨媒介平台已经掀起了市场波澜。同时，根据国家的倡导，中 央主流媒体纷纷结合自身实际，主动加大投入，占领手机电视媒体新阵地。c c t v 于2 0 0 6 年1 2 月1 1 日与中国移动、中国联通联手启动的手机电视业务。中国国 际广播电台( c r i ) 和中央人民广播电台先后开通了手机电视，并结合自身实际， 积极占领手机电视新平台。 目前，手机电视候选标准大致有3 种：地面广播( d v b h ) 、蜂窝网络( m b m s ， 即通常所说的移动网络) 以及卫星直达( s d m b ) 。 已经实现的媒体点播形式的手机电视，则是基于2 5 g 移动网络的，点对点 完成。也就是说如果有用户想看节目，点击后，运营商再负责发送数据内容过来， 采用的是点播的形式。这样的技术方案十分耗费网络资源，如果几千人同时提出 北京邮电大学硕+ 学位论文 c m m b 智能卡系统研究 请求，网络就有可能瘫痪。这样一来，运营商网络成本就会提高，风险也会加大。 广播形式则被业界认为是最经济的选择。手机电视真正意义上应该是广播一 点对多点的形式，不管你看不看，广播信号都在，不占网络资源，就像现在看普 通电视那样。但是，广播网络只有下行，而没有移动网络上行的互动性，因此， 广播网络会限制手机电视业务拓展新的赢利点。 卫星直达( s d m b ) 技术类似于广播网络，信号能够直达手机，覆盖率高，能 够与移动网络紧密融合。目前，国家广播电视电影总局广播科学研究院牵头并参 与制定的移动多媒体广播标准c m m b 标准，是我国自主创新的一项新的重要成 果，它针对我国幅员辽阔、传输环境复杂、东部地区城市密集西部稀疏的国情， 吸纳先进技术而设计的“天地一体系统，可实现移动多媒体广播信号在全国的 覆盖，促进东西部“数字鸿沟 的弥合。 1 2 国际主流三大手机电视标准的比较 目前国际主流的手机电视的三大技术标准有：欧洲主导的d v b h 、韩国热 推的t - d m b 、美国高通主导的m e d i a f l o 。诺基亚一直致力于d v b h 手机电视 发展，这一标准得到了欧盟的支持。 1 、d m b ( 数字媒体广播) 2 0 0 4 年9 月，l g 在全球率先开发出t - d m b ( 地面数字多媒体广播) 接收 片上系统( s o c ) ；同年5 月，l g 又开发出全球第一部s - d m b 手机s b l 0 0 ；同 时持有数字电视广播的标准高科技系统委员会( a t s c ) 的原创技术。 l g 的d m b 手机是d m b 技术发展的里程碑，在全球率先实现手机以3 0 f p s ( 帧秒) 的速率播放h 2 6 4 视频，并使用v h f2 0 0 m h zt - d m b 频率。此外，该 手机使用一系列最尖端技术，以高分辨率l c d 、庞大的内存空间以及更加持久 的电池支持数字电视广播。 s - d m b ( 卫星数字多媒体广播) 服务自2 0 0 5 年5 月在韩国市场上推出以来， 倍受年轻消费者的推崇，市场表现极为成功。它使消费者提前体验未来的电视技 术标准。l g 还在2 0 0 5 年1 2 月推出了t - d m b 服务，并在2 0 0 6 年初将t - d m b 手机大规模推向市场。 2 、d v b h ( 手持数字视频广播) d v b h 是欧洲地面视频广播技术，d v b t 适用于移动电话应用的改进版本。 d v b h 将与t - d m b 一道发展成为未来的主流移动广播技术。 d v b h 标准支持g s m 、g p r s 和w c d m a 网络，它采用m p e g 4 ，能够提 供比t - d m b 更快的数据传输速率( 数据速率约为3 0 0 k b p s ) 和更好的信号稳定 北京邮电大学硕士学位论文c m m b 智能卡系统研究 性。它能够灵活利用频率带宽，从而承载更多频道( 能播出多达5 0 套节目) 。但 是，d v b h 在移动性能和画质方面略逊色于t - d m b 。此外，功耗较高以及结构 复杂也是d v b h 有待改进之处。 3 、m e d i a f l o ( 媒体前向链路) 由芯片厂商高通开发的m e d i a f l o 标准则是专门为手机环境而设计的，它采 用v h f 甚高频和u h f 超高频信道将内容传送给手机。利用f l o 技术，手机就 可以像家庭电视一样随意切换，1 5 秒的平均频道切换时间根本不会出现缓存时 间或等待进度条。而它的最大优势在于支持最少2 0 个流媒体播放频道，支持 q v g a 分辨率显示每秒3 0 帧画面，l o 个立体声频道。此外，它对手机电力需求 更低。 4 、t - d m b 、d v b h 、m e d i af l o 技术比较 表1 - 1 三大标准技术比较 类别t - d m 嘬d v b hm e d i a f l 0 系统 d a b ( e u r e k a - 14 7 ) d v b t 带宽 1 5 3 6 m h z ( 6 m h z 分为3 5 、6 、7 、8 m h z 6 m h z ( 可以用5 、7 、 段) 8 m t i z ) 频道数量每信道1 个视频和2 至3最多3 0 个视频和1 5 个音1 5 个视频和1 0 个音频、 个音频频道频、以及短格式视频片断4 0 个短格式视频片断 频谱韩国v h f l 7 4 2 4 0 m h 刀欧洲u h f美国u h f7 1 6 - 7 2 2 m h z 欧洲b a n di i i2 0 0 m 美国l - b a n d1 6 g h z l - b a n d1 4 g 传送技术 o f d m ( 4 k 模式)o f d m ( 2 k 、4 k 、8 k 模式)o f d m ( 4 k 模式) 视频编码h 2 6 4欧洲h 2 6 4 、美国w m v 9 h 2 6 4 ( 增强型) 音频编码韩国b s a c 欧洲a a c + 欧洲a a c + 、a a c + 美国w m a p r o 多路传送m p e g 2t s m p e g _ 4s l m e e g 2t s m p e g 2t s 超频 播放速率c i f3 0 f p sq v g a3 0 f p sq v g a3 0 f p s 1 3 中国c m m b 现状 对于手机电视产业的发展，国家有关部门曾有过重要指示。一：中国的手机 电视一定要采用有自主知识产权的手机电视标准，这是一个基本原则；二：手机 电视业务是传媒，不是电信增值业务，因此国家广播电影电视总局( 简称广电部) 对手机电视业务的发展具有重大的主导作用。这两条原则是制定我国手机电视标 准的重要指导思想。有自主知识产权目的是要保护消费者利益和国家利益，尽可 能地向国外少交专利费，掌握产业发展的主动权。 s 北京邮电大学硕士学位论文 c m m b 智能卡系统研究 目前，业内主要有三个标准：t m m b ，信息产业部推荐的方案；c m m b ， 广电部发布的行业标准；c d m b ，中国标准化协会( 简称中标协) 发布的标准。 手机电视标准主要涉及到信道传输技术和信源编解码技术两种。 1 、t m m b ：采用三种调制技术d q p s k ( d a b ) 、8 d a p s k 、1 6 d a p s k ，用 什么信源编码技术对t m m b 而言，并不重要。 2 、c d m b ：c d m b 标准信道和信源技术要求都是唯一的，即d a b 和a v s 。 3 、c m m b ：c m m b 信道标准可选性更多，有三种调制方案，即b p s k 、 d q p s k 、q a m 1 6 ，而且可以做成2 m 也可以做成8 m 系统，用什么信源编码技 术也没做要求。 前述三个标准方案中出现六种调制方案，其中，只有一种调制技术是成熟的， 就是d a b 的d q p s k 信道调制技术。该技术目前已经成为规模产业，且在中国 没有专利费用。其他五种信道调制技术在移动应用中尚在开发当中，处于产业发 展阶段。 t - m m b 标准兼容d a p i p 、d m b 等多种标准，采用了国外的技术标准，尤 其是韩国的d m b ，最后仍需向韩国交纳相当数额的专利费。广电部的c m m b 标准有三种自主创新的调制方案，以适应不同无线环境下的数字电视信号接收， 信源部分可以是h 2 6 4 或者a v s 。 广电总局力推的移动多媒体广播( c m m b ) 同样采用卫星与地面相结合的方 式，以期实现“天地一体、星网结合、统一标准、全国漫游一，建立起一个全国 覆盖性网络。自2 0 0 7 年8 月以来，c m m b 已在6 个奥运城市以及深圳、广州开 展了地面u h f 网络覆盖工作，并且北京地区现在已完成基于3 个发射点的单频 网建设。2 0 0 8 年初，将在全国3 5 个主要省会城市开始建设u h f 地面覆盖网， 目前正在开展设备招标工作。2 0 0 8 年6 月，将发射c m m b s t a r 卫星，建设卫 星传输覆盖网。计划将于2 0 0 8 年上半年完成天地一体覆盖网络的第一期建设工 作，为奥运提供服务做好技术准备。 c m m b 标准体系由多个部分的标准构成。2 0 0 6 年l o 月2 4 日，广电总局颁 布了c m m b 标准体系中最为关键的标准移动多媒体广播第l 部分：广播 信道帧结构、信道编码和调制，此后又先后颁布了复用、电子业务指南、紧急 广播等总共4 个部分的标准。2 0 0 8 年1 月2 3 日，广电总局在其官方网站公布了 移动多媒体广播( c m m b ) 标准体系中的又一项新标准：移动多媒体广播第5 部分：数据广播。该标准为推荐性行业标准，从2 月1 同起开始实施。 在终端方面，包括诺基亚、摩托罗拉、联想、中兴等1 4 5 家企业已加入到 c m m b 阵营，同时联想、中兴等企业已开发出包括手机、m p 4 、p m p 、s d 卡接 收器等多种产品，而生产c m m b 芯片i f l 0 1 的创毅视讯、泰合志恒的$ 3 0 1 ，上 北京邮电大学硕士学位论文c m m b 智能卡系统研究 海摩威等支持c m m b 的芯片也有相关产品到位。创毅视讯携手a d i ( t u n e r ) 、 n x p ( 手机基带芯片) 、m a r v e l l ( 应用处理器) 和c i n a d a ( 多媒体解码器和播放器软 件) 。 由于手机平台不同，所对应的接收方案也不同。联想移动新技术与高端产品 事业部新技术经理表示，由于智能手机有强大的应用处理器( a p ) ，可以完成信源 解码( d e c o d e r ) ，因此智能手机一般采用t u n e r + d e m o d u l a t o r ( 信道解码，解调芯片) 州心+ b b ( 基带芯片) 的解决方案；而功能手机( f e a t u r ep h o n e ) 手机基带芯片性能不 足以完成h 2 6 4 解码，需要协处理器( c p ) ，采用t u n e r + d e m o d u l a t o r + c p + b b 的解 决方案。为了降低成本，未来的发展趋势是将t u n 日 + d e m o d u l a t o r 或者d e m o d u l a t o r + c p 两个芯片甚至是t u m - 奠 + d e m o d u l a t o r + c p 三个芯片集成在一起。创毅视讯目前 已经可以量产i f l 0 1 ( d e m o d u l a t o r ) 和i f l 0 2 ( t u n e r + d e m o d u l a t o r ) ，并可能在2 0 0 8 年 内启动整合芯片i f 3 0 1 的研发。 1 4 本文的主要工作 本课题运用s d 卡的接口标准，智能卡的7 8 1 6 协议，结合$ 3 c 2 4 1 0 微处理 器芯片为核心的硬件平台，采用l i n u x 编程技术，对c m m b 加密的音视频数据 解密、收费流程等进行研究。 本文主要进行以下方面的工作： l 、分析国内外手机电视标准的发展情况，对各种国际国内的手机电视标准 进行比较。 2 、分析c m m b 标准的信道帧结构以及调制编码技术。 3 、分析密码学的发展及a e s ( a d v a n c e de n c r y p t i o ns t a n d a r d ) 的加解密技 术研究，以及该解密算法的实现。 4 、多媒体移动终端设计；该系统的软件需求分析，在l i n u x 嵌入式操作系 统平台上，对c m m b 子帧解析模块、解扰模块、费用处理模块进行软件程序设 计。 北京邮电人学硕士学位论文c m m b 智能卡系统研究 第二章移动多媒体广播 2 1 移动多媒体广播信道帧结构 移动多媒体广播的前端系统中，复用的功能是完成音频、视频、数据、电子 业务指南等信息封装和排列，使其能够在移动多媒体广播信道上传送。同一业务 的音频基本流、视频基本流和数据流封装在同一复用子帧中。电子业务指南、用 户管理等辅助信息分别封装在不同的复用子帧中，控制信息封装在专用的复用帧 中【2 1 。如图2 1 所示为复用在前端系统中的位置。 视频编码 音频编码 i ， 数据 复用 信道处理 l 电子业务指南 片j 户管理 i 控制信息 图2 1 复用在移动多媒体广播前端系统中的位置 多个复用帧构成一个广播信道帧，如图2 2 所示。一个复用帧由复用帧头、 复用帧净荷和填充组成。每个复用帧由m f - i d 唯一标识，m f - i d 取值范围为o 3 9 。复用帧分为两种：复用帧m f i d = - o 的控制信息( 控制信息表) 、复用帧 m fi d ! = o 时的业务数据。填充部分使用o x f f 填充。 北京邮电人学硕上学位论文c m m b 智能卡系统研究 复用予帧l复用予帧2复用予帧n l l 复用帧头 复用帧净荷填充 l l 复用帧0复用帧l复用帧1 1复用帧0 控制信息 业务数据 业务数据控制信息 n 2 时所建立的码长为r = g 一1 的q 进 制b c h 码，称它为r s 码。输入信息可分为k m 比特一组，每组七个字符由m 比 特组成，而不是二进制b c h 码中的一比特。 一个可以纠错t 个符号错误的r s 码，有如下参数： 码长：1 = 2 ”一l符号或m ( 2 ”一1 ) 比特 信息段：k符号或o n 比特 监督段：刀一k = 2 t符号或m ( n 一七) = 2 m t 比特 最小码距：d = 2 t + 1符号或m d = m ( 2 t + 1 ) 比特 本移动多媒体广播信道编码的r s 编码和字节交织根据按列输入和输出，按 行编码的方式进行。r s 码采用码长为2 4 0 字节的r s ( 2 4 0 ，k ) 截短码。该码由原始 2 1 北京邮电大学硕士学位论文 c m m b 智能卡系统研究 的r s ( 2 5 5 ，m ) 系统码通过截短产生，其中m = k + 1 5 。k 为一个码字中信息序列的 字节数，校验字节数为( 2 4 0 - - k ) 。r s ( 2 4 0 ，k ) 码提供4 种模式，分别为k = 2 4 0 ， k = 2 2 4 ，k = 1 9 2 ，k = 1 7 6 。 截短码r s ( 2 4 0 ，k ) 编码方式：在k 个输入信息字节( ，l l ，m 川) 前添加 1 5 个全0 字节，构成原始r s ( 2 5 5 ，m ) 系统码的输入序列( 0 ，o ，0 ，1 7 1 。，所l 一，m 川) ， 编码后生成码字( o ，o ，o ，m o ，朋川，p o ，p i 一，p ：，卜| ，一。) ，再从码字中删去添加 的字节，即得到2 4 0 字节的截短r s 码码字( m o ，m i ，一，m 纠，p o ，p i ，岛5 ，- 一。) 。 r s 码的每个码元取自域g f ( 2 5 6 ) ，包含元素g f ( 2 5 6 ) = o ，口o ，a i , 口2 ，a 攒， 其中a 是下述多项式的根 p ( x ) = ，+ x 4 + ，+ ，+ 1 式( 2 2 ) r s ( 2 4 0 ，k ) 的生成多项式表示为： 如) 2 委一 式( 2 - 3 ) 输入信息序列多项式为： m ( 功= i = o 一 式( 2 4 ) 。a 2 4j 输出的系统码多项式为： c ( 功= c f 一= ，伽f m ( z ) + ，( 主) 式( 2 - 5 ) 其中，( 曲= x 2 4 i 0 - k 石r e 厂( x ) 。r s ( 2 4 。，2 4 。) 码和r s ( 2 4 。，2 2 4 ) 码的生成多项式系数见表 2 】0 、表2 1 1 所示。 表2 1 0r s ( 2 4 0 , 2 4 0 ) 生- 成多项式系数 i g t 0l 表2 - 1 1r s ( 2 4 0 ，2 2 4 ) 生成多项式系数 l g t i g i l g f l g i o 7 9 5 1 8 3 1 0 1 2 6 1 51 1 8 14 465 61 11 0 41 61 28 l71 71 23 l 31 0 082 3 21 31 0 3 44 991 8 71 45 2 北京邮电大学硕士学位论文c m m b 智能卡系统研究 字节交织器为块交织器，结构如图2 1 1 所示。字节交织器的列数固定为2 4 0 ， 与r s 码的码长相同，交织深度由行数确定。字节交织器按列划分为信息区( 左 边阴影区) 和校验区( 右边非阴影区) 。字节交织器分区与r s 码适配。采用 r s ( 2 4 0 ，k ) 时，字节交织器的第0 列至第( k - 1 ) y 1 存放信息字节。字节交织器中的 每个字节由其在交织器中的坐标表示，例如位于交织器中第s 行第t 列的字节记 为b 。上层数据流输入字节交织器的方式是：二进制比特流按照低位优先的方 式划分为字节，逐字节按列填充至字节交织器，字节交织器填充的列序号由o 至 ( k - 1 ) 升序排列。填充第k 列时，首先填充，。字节，依次填充直至r - i 。字节， 第k 列填充完成，下一字节填充至第k + 1 列的第0 字节，直至第( k - i ) y l j i 拘第( m 1 ) 个字节。 j l 霪 驴罗鳓髫罗w鞴戮”。蛩强缈誓柳嚣砰。飘? r一翟 要 参 j r1r 1r 1 。： j ， 。 ? ：，。如*。勘；、“僦 & 。+j r s 编码 图2 i l 块交织器 在字节交织器的第r 行( o r m 。一1 ) 作为r s ( 2 4 0 ，k ) 码的输入。每一行填充 2 4 0 字节作为r s ( 2 4 0 ，k ) 码的输出。 字节交织器按列顺序输出。首先输出第0 列数据，直至输出第2 3 9 列数据。 字节交织器中的全部字节( m 。x 2 4 0 字节) 映射在整数个完整时隙上发送，其中 北京邮电大学硕七学位论文c m m b 智能卡系统研究 字节交织器的鼠。字节总是在时隙的起始点发送。字节交织器包括三种模式，每 种模式下m 。取值规则见表2 - 1 2 所示。其中，当毋= 2 m h z 时，交织模式由星座 映射和l d p c 码率决定：交织模式1 仅用于b p s k 星座映射；交织模式2 仅用于 q p s k 星座映射；交织模式3 仅用于1 6 q a m 星座映射。 表2 1 2 字节交织器廖数 1 2l d p c 码3 4 l d p c 码 交织模式1 m i = 7 2m i = 1 0 8 b f - 8 m h z 交织模式2 m i = 1 4 4m i = 2 1 6 交织模式3 m i = 2 8 8m i = 4 3 2 交织模式1 m l = 3 6m i = 5 4 b f l 2 m h z 交织模式2 m i = 7 2m i = 1 0 8 交织模式3 m i = 1 4 4 m i = 2 1 6 2 2 3l d p c 编码 经过r s 编码和字节交织的传输数据按照低位比特优先发送的原则将每字节 映射为8 位比特流，送入l d p c 编码器。字节交织器的。字节的最低位映射在 l d p c 输入比特块的第一个比特。l d p c 编码配置见表2 1 3 所示。 表2 1 3l d p c 编码 码率 信息比特长度k码字长度n 1 2 4 6 0 8 比特9 2 1 6 比特 3 46 9 1 2 比特9 2 1 6 比特 l d p c 输出码字c = c o ，c l ，一，锄，) 由输入信息比特s = 砜，而，一。) 和校验 比特p = p o ，p i 一，马2 1 5 - f ) 组成，见式( 2 - 6 ) 所示： in 0 i 9 2 15 鬈 c c o l o r d e r ( f ) 1 i * 9 2 1 5 9 2 1 6 - k i 9 2 1 5 式( 2 - 6 ) 式中： c o l d j 蚴( f ) 码字比特映射向量。 k l d p c 码信息比特长度，取值见表3 。 l d p c 编码的校验比特p = p o ，p i ，岛：。，一x ) 根据校验矩阵h 求解如下方程得出： h c t ：0式( 2 7 ) 北京邮电大学硕士学位论文c m m b 智能卡系统研究 式中： 0 9 2 1 6 一k ) 行l 列的全0 列矢量 h _ 一l d p c 奇偶校验矩阵。 2 2 4 比特交织 l d p c 编码后的比特输入到比特交织器进行交织。比特交织器采用心厶的 块交织器，心和厶的取值见表2 一1 6 所示。l d p c 编码后的二进制序列按照从上 到下的顺序依次写入块交织器的每一行，直至填满整个交织器，再从左到右按列 依次读出，如图2 1 4 所示。 表2 1 4 比特交织器参数取值 m bi b b r = 8 m h z 3 8 43 6 0 b ，= 2 m h z 1 9 21 4 4 比特交织器的输出与时隙同步，即时隙中传送的第一个比特始终定义为比特 交织器输出的第一个比特。 2 2 5 星座映射 鼍屯 x kx k “x i i + 2 x 2 1 j , x 2 i b + 1 x 2 i b + 2 _ 地一1 ) 厶气地一1 t i i + 1 誓地一1 ) 厶+ 2 图2 】2 比特交织 吗一i 筏厶一1 毡- l x l 。一1 经过比特交织后的比特流映射为b p s k 、q p s k 或1 6 q a m 符号流发送。各 北京邮电大学顶十学位论文c m m b 智能卡系统研究 种符号映射加入功率归一化因子，使各种符号映射的平均功率趋刚1 2 1 。 1 、b p s k b p s k 映射每次将1 个输入比特映射为i 值和q 值，映射方式见图2 1 3 所 示，星座图中已经包括了功率归一化因子。 q 比特顺j 0 一击 l l 万 i乖 一 l l l t 一 一。z 图2 1 3b p s k 星座映射 ：b h 2 、q p s k q p s k 映射每次将2 个输入比特映射为i 值和q 值，映射方式如图2 1 4 所 示，星座图中已经包括了功率归一化因子。 ji 比特顺j b l b c 1 0 一击0 0 一 l 一西 下jl l i 一 1 1 ；2 ； 一 图2 - 1 4 q p s k 星座映射 北京邮电人学硕士学位论文c m m b 智能卡系统研究 3 、1 6 q a m 1 6 q a m 映射每次将4 个输入比特( 钆，6 4 m 么m 么f + 3 ，f = o ，l ，2 ，) 映射为i 值和 q 值，映射方式如图2 1 5 所示，星座图中已经包括了功率归一化因子。 l o o f l 1 0j 0 一素o o l 。 黑翟。 - 1 0 0 li o l l【l 【1 1 10 0 0 1 一 一赤 一嘉 - 击 l ， 丽而 iij i i ii 1 1 0 1l l 1 0 1 1 10 1 0 1 一 一一素 l l o o l “0 0 1 1 0 0 1 0 0 -一靠 2 2 6 扰码 图2 1 51 6 q a m 星座映射 频栅格上的所有符号( 有效子载波) ，包括数据子载波、离散导频和连续导 频等，均由一个复伪随机序歹l jp ( i ) 进行加扰。复伪随机序y l jp ( i ) 生成方式见式 ( 2 8 ) 所示： 删) ：孚 ( 1 2 踟) ) 坝l 一2 蹦) ) 】 式( 2 - 8 ) 式中： s j ( i ) 二进制伪随机序列 s q ( i ) 二进制伪随机序列 s e ( i ) 和疋( f )