KR100546371B1 - 트랜스포트 스트림 역다중화 부 및 제한수신/복제방지부를 구비하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치 - Google Patents

트랜스포트 스트림 역다중화 부 및 제한수신/복제방지부를 구비하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치 Download PDF

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Abstract

트랜스포트 스트림 역다중화 부 및 제한수신/복제방지 부를 구비하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치가 개시된다. 트랜스포트 스트림(TS) 입력 스위치부가 다수의 디지털 멀티미디어 데이터에 해당하는 다수의 트랜스포트 스트림(TS) 패킷들을 받아 선택적으로 출력한다. PID 필터부는 상기 트랜스포트 스트림 입력 스위치부를 통해 입력되는 TS 패킷들중에서 디멀티플렉스(demultiplex)를 수행할 패킷만을 선택적으로 통과시킨다. 제1 TS 버퍼부는 상기 PID 필터부로부터 출력되는 TS 패킷들을 순차적으로 저장한다. CA/CP 부는 상기 제1 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들을 받아 해독하고 또한 해독된 신호들을 외부의 기록장치에 기록시 암호화하여 복제를 방지한다. 제2 TS 버퍼부는 상기 CA/CP 부의 출력신호들을 순차적으로 받아 저장한다. 마이크로 프로세서는 상기 제2 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들을 순차적으로 읽어내어 디멀티플렉싱(demultiplexing)을 수행한다. 메모리 인터페이스부는 외부의 시스템 버스를 통해 외부의 메모리장치와 연결된다. 특히 상기 제1 TS 버퍼부가 풀(full)되면 상기 PID 필터부로부터 출력되는 TS 패킷들중 일부가 리드백(read back)을 위하여 상기 메모리 인터페이스부 및 상기 시스템 버스를 경유하여 상기 외부의 메모리장치에 저장된다.

Description

트랜스포트 스트림 역다중화 부 및 제한수신/복제방지 부를 구비하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치{Multiple multimedia data receiving and saving apparatus including transport stream demultiplexing unit and conditional access/content protection unit}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명은 디지털 TV에 관한 것으로, 특히 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치에 관한 것이다.
디지털시대의 도래로 다양한 방송 신호를 동시에 수신하고 또한 IEEE1394, USB(Universal Serial Bus), NRSS(National Renewable Security System), 및 PVR(Personal Video Recording)과 같은 다양한 매체의 멀티미디어 데이터를 처리하여 디스플레이 해주는 장치의 출현이 요구되고 있다. 또한 이러한 방송 신호 및 멀 티미디어 데이터는 디지털화되어 있으므로 인터넷의 발달과 더불어 불법복제의 위험에 노출되어 있고, 이에 따라 이들에 대한 제한수신 및 복사방지 요구가 점차 거세어 지고 있다.
종래의 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치에서는, 다양하게 암호화된 디지털 멀티미디어 데이터를 여러개의 CA(Conditional Access) 유닛(unit)이 해독하여 이 해독된 데이터를 시청할 수 있도록 되어 있고 지연시청, 즉 time shifting이 필요한 경우에는 해독된 데이터를 저장매체에 기록하여 두었다가 필요한 시점에 꺼내어 볼 수 있도록 되어있다.
그런데 이러한 종래기술은 다중의 데이터 입력을 받을 경우 제한된 입력의 수만큼만 처리할 수 있는 단점이 있다. 또한 지연시청이나 녹화를 할 경우, 데이터가 암호화되어있지 않으므로 불법복제와 같은 문제가 발생할 수 있다. 또한 외부에서 디지털 멀티미디어 데이터를 받아 저장하는 버퍼의 크기가 고정되어 있으므로 버퍼가 풀(full)될 경우 데이터가 깨지는 문제가 발생될 수 있다. 또한 데이터의 녹화시에 DMA가 직접 입출력(I/O) 장치를 선택해야 하므로 입출력 장치와의 통신(communication) 오버헤드가 발생할 수 있는 단점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 상기 종래기술의 단점들 및 문제점들을 해결할 수 있는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치는, 트랜스포트 스트림(TS) 입력 스위치부, PID(Packet Identification) 필터부, 제1 TS 버퍼부, 제한수신/복제방지(Conditional Access/Content Protection, CA/CP) 부, 제2 TS 버퍼부, 마이크로 프로세서, 및 메모리 인터페이스부를 구비한다.
상기 트랜스포트 스트림(TS) 입력 스위치부는 다수의 디지털 멀티미디어 데이터에 해당하는 다수의 트랜스포트 스트림(TS) 패킷들을 받아 선택적으로 출력한다. 상기 PID 필터부는 상기 트랜스포트 스트림 입력 스위치부를 통해 입력되는 TS 패킷들중에서 디멀티플렉스(demultiplex)를 수행할 패킷만을 선택적으로 통과시킨다.
상기 제1 TS 버퍼부는 상기 PID 필터부로부터 출력되는 TS 패킷들을 순차적으로 저장한다. 상기 CA/CP 부는 상기 제1 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들을 받아 해독하고 또한 해독된 신호들을 외부의 기록장치에 기록시 암호화하여 복제를 방지한다.
상기 제2 TS 버퍼부는 상기 CA/CP 부의 출력신호들을 순차적으로 받아 저장한다. 상기 마이크로 프로세서는 상기 제2 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들을 순차적으로 읽어내어 디멀티플렉싱(demultiplexing)을 수행한다. 상기 메모리 인터페이스부는 외부의 시스템 버스를 통해 외부의 메모리장치와 연결된다.
특히 상기 제1 TS 버퍼부가 풀(full)되면 상기 PID 필터부로부터 출력되는 TS 패킷들중 일부가 리드백(read back)을 위하여 상기 메모리 인터페이스부 및 상 기 시스템 버스를 경유하여 상기 외부의 메모리장치에 저장된다.
상기 본 발명에 따른 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치는, 프로그램 스트림(PS) 섹타 분석기(sector parser), PCR(Program Clock Reference) 회복부(Recovery), PVR(Personal Video Recording) 기입 인터페이스부, PSI(Program Specific Information) 버퍼부, 및 PVR 독출 인터페이스부를 더 구비한다.
상기 PS 섹타 분석기는 상기 메모리 인터페이스부를 통해 입력되는 DVD(Digital Versatile Disk)의 프로그램 스트림(PS)에서 섹터 해더만을 추출하여 상기 CA/CP 부에 제공한다. 상기 PCR 회복부는 상기 PID 필터부에서 추출된 PCR(Program Clock Reference) 데이터를 저장하고 이로부터 STC(System Timer Clock)을 제어한다.
상기 PVR 기입 인터페이스부는 상기 CA/CP 부에 의해 스크램블(scramble)된 PVR(Personal Video Recording)을 위한 TS 패킷을 받아 소정의 타임 스탬프와 함께 패킹하고 그 결과를 상기 메모리 인터페이스부를 통해 출력한다. 상기 PSI 버퍼부는 PVR 기입시 단일 프로그램(single program)에 대한 PSI(Program Specific Information)를 상기 PVR을 위한 TS 패킷에 삽입(insert)한다. 상기 PVR 독출 인터페이스부는 상기 메모리 인터페이스부를 통해 PVR을 위한 TS 패킷을 받고 이때 TS 패킷과 함께 패킹된 타임 스탬프 정보를 이용하여 독출속도를 조절한다.
상기 메모리 인터페이스부는 다수개의 기입 DMA들 및 다수개의 독출 DMA들을 포함한다.
본 발명과 본 발명의 동작 상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치는, 트랜스포트 스트림(Transport Stream, TS) 입력 스위치부(11), PID(Packet Identification) 필터부(12), 인터페이스부(13), 제한수신(Conditional Access, CA) 및 복제방지(Content Protection, CP) 부(14), 제1 TS 버퍼부(15), 버퍼 인터페이스 부(16), 제2 TS 버퍼부(17), 마이크로 프로세서(MPU)(18), PS(Program Stream) 섹타 분석기(sector parser)(19), PCR(Program Clock Reference) 회복부(Recovery)(20), PSI(Program Specific Information) 버퍼부(21), PVR(Personal Video Recording) 기입 인터페이스부(22), PVR 독출 인터페이스부(23), 및 DMA부(25)를 구비한다.
PID 필터부(12)는 복수개의 PID 필터들(121-124)을 포함한다. DMA부(25)는 기입 DMA들(251-253) 및 독출 DMA들(254-255)을 포함한다.
TS 입력 스위치부(11)는 다수의 입력단자들을 통해 입력되는 TS 형태의 디지 털 멀티미디어 데이터를 받아 PID 필터부(12)로 전달한다. PID 필터부(12)를 통과한 데이터는 정렬되어 인터페이스부(13)를 거쳐 CA/CP 부(14)로 입력되고 CA/CP 부(14)에 의해 해독된 후 외부의 저장장치 또는 디스플레이 장치로 출력된다. 도 1에서 각각의 화살표는 신호의 흐름을 나타낸다.
도 1에 도시된 일실시예에서는 예로서 TS가 4개이고 이에 따라 PID 필터가 4개인 경우가 도시되어 있으며, 필요에 따라 TS의 개수 및 PID 필터의 개수가 증가 또는 감소될 수 있음은 자명하다. 이하 각 블록들의 기능이 상세히 설명된다.
TS 입력 스위치부(11)는 다수의 디지털 멀티미디어 데이터에 해당하는 다수의 트랜스포트 스트림(TS) 패킷들(EXT-IN1 내지 EXT-IN3, IEEE1394)를 받아 선택적으로 PID 필터부(12)로 출력한다.
TS 입력 스위치부(11)는 직렬 및 병렬 채널 입력신호들(serial/parallel channel input signals)(EXT-IN1 내지 EXT-IN3)을 수신할 수 있도록 구성된다. 또한 TS 입력 스위치부(11)는 NRSS(National Renewable Security System) A(28)로부터 입력되는 신호들(NRSS1, NRSS2)을 수신할 수 있고 IEEE1394 링크 인터페이스(29)를 통해 입력되는 IEEE1394 신호를 수신할 수 있으며 또한 PVR 독출 인터페이스부(23)를 통해 입력되는 PVR 독출신호를 수신할 수 있도록 구성된다. 또한 TS 입력 스위치부(11)는 채널로부터 입력되는 직렬 및 병렬 채널 입력신호들(EXT-IN1 내지 EXT-IN3)을 NRSS A(28)로 출력할 수 있다.
PID 필터부(12)는 TS 입력 스위치부(11)를 통해 입력되는 TS 패킷(packet)들중에서 디멀티플렉스(demultiplex)를 수행할 패킷만을 선택적으로 통과시킨다. 즉 원하는 PID(Packet Identification) 및 SCID(Service Channel Identification) 값을 PID 필터들(121-124) 내의 레지스터에 셋팅해 놓으면, 채널에서 TS 입력 스위치부(11)를 통해 입력되는 TS 패킷들중 셋팅된 PID 및 SCID 값을 갖는 패킷만이 통과된다.
제1 TS 버퍼부(15)는 인터페이스부(13)를 통해 입력되는 4개의 TS 패킷들을 순차적으로 저장한다. 제한수신/복제방지(Conditional Access/Content Protection, CA/CP) 부(14)는 제1 TS 버퍼부(15)에 저장된 TS 패킷들을 인터페이스부(13)를 통해 받아 해독하고 또한 해독된 신호들을 외부의 기록장치에 기록시 암호화하여 복제를 방지하는 기능을 수행한다.
CA/CP 부(14)는 디스크램블러/스크램블러(De-scrambler/scrambler)라고도 불리며 제한수신(Conditional access)와 복제방지(contents protection)를 위해 여러 가지 해독 알고리즘들 및 암호화 알고리즘들을 지원한다. 해독 알고리즘들 및 암호화 알고리즘들은 당업계에서 통상의 지식을 가진자들에게는 일반적인 것이므로 여기에서 상세한 설명은 생략된다. CA/CP 부(14)는 최악의 경우(worst case) 4개의 TS를 모두 처리 가능하도록 설계된다.
만약 제1 TS 버퍼부(15)가 풀(full)되면, PID 필터부(12)로부터 출력되는 TS 패킷들중 일부, 예컨대 PID 필터4(124)로부터 출력되는 TS 패킷 또는 PID 필터3(123) 및 PID 필터4(124)로부터 출력되는 TS 패킷들이 리드백(read back)을 위하여 인터페이스부(13), 기입 DMA(251), 및 외부의 시스템 버스(26)를 경유하여 외부의 메모리장치(27)에 저장된다.
이러한 경우에는 먼저 제1 TS 버퍼부(15)에 저장된 TS 패킷들이 CA/CP 부(14)에 의해 독출되어 사용된 다음에 외부 메모리장치(27)에 저장된 TS 패킷들이 시스템 버스(26) 및 독출 DMA(255)를 통해 다시 독출되어 즉 리드백(read back)되어 CA/CP 부(14)에 의해 사용된다. 제1 TS 버퍼부(15)는 이중포트(dual port) SRAM으로 구성된다.
제2 TS 버퍼부(17)는 CA/CP 부(14)의 출력신호들, 즉 TS 입력 스위치부(11), PID 필터부(12), 인터페이스부(13), 및 CA/CP 부(14)를 모두 통과한 TS 패킷들을 순차적으로 버퍼 인터페이스(16)를 통해 받아 저장한다. 마이크로 프로세서(MPU)(18)는 제2 TS 버퍼부(17)에 저장된 TS 패킷들을 순차적으로 읽어내어 디멀티플렉싱(demultiplexing)을 수행한다.
마이크로 프로세서(MPU)(18)는 다양한 정보를 포함하고 있는 TS 패킷들에서 필요한 데이터만을 추출, 분류하여 지정된 메모리로 전송하는 것을 담당한다. 이와 같은 데이터 추출, 분류, 및 전송을 MPU(18)가 소프트웨어에 의해 제어할 수 있으므로 유연성(flexibility)이 증가될 수 있다.
PS 섹타 분석기(sector parser)(19)는 독출 DMA(254)를 통해 입력되는 DVD(Digital Versatile Disk)의 PS(Program Stream)에서 섹터 해더(sector header)만을 추출하여 CA/CP 부(14)에 제공한다. 그러면 CA/CP 부(14)는 헤더의 내용을 분석한다.
PCR(Program Clock Reference) 회복부(Recovery)(20)는 PID 필터부(12) 내의 추출 패킷 모듈에서 추출된 PCR 데이터를 저장한다. PCR 회복부(Recovery)(20)는 여러 채널들에 대한 PCR 데이터를 모두 저장함으로써 모드 전환시 STC(System Timer Clock)가 빠르게 대응되도록 제어한다. PCR 회복부(Recovery)(20)는 현재 추출된 PCR 데이터가 현재 디스플레이중이면 MPU(18)에 인터럽트(interrupt)를 발생하여 PCR 회복동작을 통해 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 수행한다.
PVR(Personal Video Recording)을 위한 TS 패킷은 CA/CP 부(14)에 의해 스크램블(scramble)되어 외부의 HDD(Hard Disk Driver)에 저장된다. PVR 기입 인터페이스부(22)는 TS 패킷이 CA/CP 부(14)에 의해 스크램블되기 전에 TS 패킷에서 추출된 시??스 헤더(sequence header) 정보, 그림(picture) 정보, 및 현재의 STC(System Timer Clock) 값을 타임 스탬프(time stamp) 형태로 TS 패킷과 함께 패킹하고 그 결과를 기입 DMA(252)를 통해 외부로 출력한다.
PSI(Program Specific Information) 버퍼부(21)는 PVR 기입시 단일 프로그램(single program)에 대한 PSI(Program Specific Information)를 TS 패킷에 삽입(insert)한다.
PVR 독출 인터페이스부(23)는 독출 DMA(254)를 통해 PVR을 위한 TS 패킷을 받고 이때 TS 패킷과 함께 패킹된 타임 스탬프 정보를 이용하여 독출속도를 조절한다.
좀더 설명하면 CA/CP 부(14)에서는 불법복제의 가능성을 차단하기 위하여 데이터 암호화시에 내부의 무작위 수 발생기(random number generator)에 의해 발생된 키(key)를 사용하여 데이터가 암호화되어 저장되고, 정해진 시간간격에 따라 키(key)를 새롭게 발생시켜 하나의 프로그램이 여러개의 키로 암호화된다. 이러한 암호화 키는 칩 내부에 하드웨어로 구성된 키를 사용하여 암호화한 후 데이터와 함께 저장된다.
한편 DMA를 사용하여 외부 메모리(27)에 데이터를 전송 및 저장할 경우에는 입출력 장치와의 통신 오버헤드(communication overhead)를 줄이기 위하여 독출 DMA(254,255)가 액세스할 메모리 영역과 기입 DMA(251,252,253)가 액세스할 메모리 영역을 정하여 외부 메모리(27)의 정해진 특정 영역에만 독출 및 기입동작이 수행된다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 본 발명에 따른 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치를 사용함으로써, 타임 쉐어링(time sharing) 기법을 사용하여 하나의 입력에서 다수개의 디지털 멀티미디어 신호를 수신하게 하여 여러개의 TV 채널을 동시에 동영상으로 시청할 수 있고 암호화된 여러 개의 TV 채널을 동시에 해독하여 시청할 수 있다. 또한 TV 채널입력을 암호화한 후 녹화하여, 타인에게 전송 및 복사시 해독을 못하게 하여 불법복사를 방지할 수 있게 한다. 또한 녹화된 TV 채널 데이터를 실시간으로 읽고 해독하여 타임 쉬프팅(time shifting) 기능을 구현할 수 있다.
또한 PCR(Program Clock Reference)을 하드웨어적으로 구성하여 오디오/비디오 신호의 동기의 정밀도를 높일 수 있다. 또한 기입 DMA와 독출 DMA를 별도로 구성함으로써 외부 메모리를 액세스할시 메모리의 특정영역만을 참조하고, 직접 입출력(input/output) 장치를 접속하기 위한 중재(arbitration)을 수행하지 않아 하드웨어를 단순화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 다수의 디지털 멀티미디어 데이터에 해당하는 다수의 트랜스포트 스트림(TS) 패킷들을 받아 선택적으로 출력하는 트랜스포트 스트림 입력 스위치부;
    상기 트랜스포트 스트림 입력 스위치부를 통해 입력되는 TS 패킷들중에서 미리 셋팅되어 있는 PID(Packet Identification) 값에 대응하는 PID 값을 갖는 패킷만을 선택적으로 통과시키는 PID 필터부;
    상기 PID 필터부로부터 출력되는 TS 패킷들을 순차적으로 저장하는 제1 TS 버퍼부;
    상기 제1 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들을 받아 해독하고 또한 해독된 신호들을 외부의 기록장치에 기록시 암호화하여 복제를 방지하는 제한수신/복제방지(Conditional Access/Content Protection, CA/CP) 부;
    상기 CA/CP 부의 출력신호들을 순차적으로 받아 저장하는 제2 TS 버퍼부;
    상기 제2 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들을 순차적으로 읽어내어 디멀티플렉싱(demultiplexing)을 수행하는 마이크로 프로세서; 및
    외부의 시스템 버스를 통해 외부의 메모리장치와 연결되는 메모리 인터페이스부를 구비하고,
    상기 제1 TS 버퍼부가 풀(full)되면 상기 PID 필터부로부터 출력되는 TS 패킷들중 일부가 리드백(read back)을 위하여 상기 메모리 인터페이스부 및 상기 시스템 버스를 경유하여 상기 외부의 메모리장치에 저장되고, 상기 제1 TS 버퍼부에 저장된 TS 패킷들이 상기 제한수신/복제방지(CA/CP) 부에 의해 독출되어 사용된 다음에 상기 외부 메모리장치에 저장된 TS 패킷들이 상기 시스템 버스 및 상기 메모리 인터페이스부를 통해 리드백(read back)되어 상기 제한수신/복제방지(CA/CP) 부에 의해 사용되는 것을 특징으로 하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리 인터페이스부를 통해 입력되는 DVD(Digital Versatile Disk)의 프로그램 스트림(PS)에서 섹터 해더만을 추출하여 상기 CA/CP 부에 제공하는 프로그램 스트림(PS) 섹타 분석기(sector parser);
    상기 PID 필터부에서 추출된 PCR(Program Clock Reference) 데이터를 저장하고 이로부터 STC(System Timer Clock)을 제어하는 PCR 회복부(Recovery);
    상기 CA/CP 부에 의해 스크램블(scramble)된 PVR(Personal Video Recording)을 위한 TS 패킷을 받아 소정의 타임 스탬프와 함께 패킹하고 그 결과를 상기 메모리 인터페이스부를 통해 출력하는 PVR 기입 인터페이스부;
    PVR 기입시 단일 프로그램(single program)에 대한 PSI(Program Specific Information)를 상기 PVR을 위한 TS 패킷에 삽입(insert)하는 PSI 버퍼부; 및
    상기 메모리 인터페이스부를 통해 PVR을 위한 TS 패킷을 받고 이때 TS 패킷과 함께 패킹된 타임 스탬프 정보를 이용하여 독출속도를 조절하는 PVR 독출 인터페이스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메모리 인터페이스부는,
    다수개의 기입 DMA들 및 다수개의 독출 DMA들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 멀티미디어 데이터 수신 및 저장장치.
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