DE69333207T2

DE69333207T2 - Interaktives hausinformationssystem

Info

Publication number: DE69333207T2
Application number: DE69333207T
Authority: DE
Inventors: Leo W. Hoarty; Joshua Soske; M. Gary LAUDER; C. Stephen SNELL; D. Delmer FISHER; John North
Original assignee: ICTV Inc
Current assignee: ActiveVideo Networks Inc
Priority date: 1992-05-01
Filing date: 1993-05-03
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2013-05-04
Also published as: EP0638219B1; DE69333207D1; WO1993022877A3; US5412720A; EP0638219A1; ATE250313T1; WO1993022877A2; JPH07509817A; ES2207635T3

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf Kabelfernsehsysteme, insbesondere auf solche mit der Möglichkeit einer Zweiwegkommunikation mit dem Benutzer.
Hintergrund der Technik
Bandbreitenprobleme haben lange die Fähigkeit von Kabelfernsehsystemen eingeschränkt, Informationsdienste an Teilnehmer zu liefern. Obwohl ein koaxiales Kabelsystem mit einer Gesamtbandbreite von 300 MHz es einem Kabelsystembetreiber ermöglichen kann, beispielsweise 50 Fernsehkanäle mit einer Breite von jeweils 6 MHz bereitzustellen, ist diese Gesamtbandbreite unzureichend, um eine Anordnung zu ermöglichen, bei der jeder Teilnehmer zusätzlich zu diesen 50 Kanälen einen interaktiven Informationsdienst erhalten kann, der unabhängig von den interaktiven Informationsdiensten an alle anderen Teilnehmer arbeitet und volles Farbvideo, typische Bewegungen von Filmen oder Fernsehen und Ton liefern kann.
Der Grund für die Unzulänglichkeit in der Bandbreite ist bei einer Betrachtung der Anforderungen an das System offensichtlich. Typischerweise erhält ein Teilnehmer eines Kabelsystem Informationsdienste über einen Kommunikationspfad, der an der Kopfstelle beginnt, typischerweise über eine von mehreren Hauptleitungen, und dann über einen von mehreren Zubringern, und dann über einen von mehreren Abzweigungen voran schreitet. Jeder Zubringer kann beispielsweise 50 oder mehr Teilnehmer aufweisen, und jede Hauptleitung kann 100 oder mehr Zubringer bedienen. Im Ergebnis sind 5000 Teilnehmer pro Hauptleitung nicht untypisch. Um so lediglich einen privaten Einweginformationsdienst und nichts weiter für jeden dieser 5000 Teilnehmer bereitzustellen, würde erfordern, dass die Hauptleitung 5000 unterschiedliche Signale befördert, die jeweils etwa 6 MHz Bandbreite verwenden, und die würde allein eine Hauptleitungsbandbreite von 30 GHz erfordern, was nahezu zwei Größenordnungen größer als das ist, was von einem typischen koaxialen Kabelsystem bereitgestellt wird.
Die Verwendung faseroptischer Hauptleitungen kann beim Bereitstellen zusätzlicher Bandbreite helfen, aber in dem Umfang, in dem sekundäre Hauptleitungen und Zubringer aus Koaxialkabel in einem Hybridfaserkabelsystem verwendet werden, können Bandbreitenbegrenzungen weiterhin Probleme darstellen. Während Videokompressionsschemata beim Bringen der Bandbreitenanforderung innerhalb praktischer Grenzen helfen können, erfordern sie, jeden Teilnehmer mit seiner eigenen Dekompressionseinheit zu versehen.
Ein weiteres Problem liegt darin, wie das Umschalten und die Berechnungsanforderungen an der Kopfstelle zu handhaben sind, um getrennte und private Informationsdienste an möglicherweise Hunderte von Tausenden von Teilnehmern gleichzeitig zu liefern.
Bei einer Veröffentlichung wurde vorgeschlagen, dass ein Anteil der Kabelsystembandbreite verwendet wird, um die populärsten Kanäle universal an alle Teilnehmer und die verbleibenden Dienste an einzelne Busse nur auf Anforderung zu liefern. Large, D., „Tapped Fibre Vs Fibre-Reinforced Coaxial CATV Systems: A comparision of Evolutionary Paths", Draft Paper, 4. August 1989, Seite 16 und folgende, schlägt ein auf drei Stufen verteiltes Umschaltsystem vor,d. h. einen Schalter an der Kopfstelle, um zwischen Netzknoten umzuschalten, einen an jedem Netzknoten, um unter Verteilungsleitungen umzuschalten, und eine „Sperrschaltung" der dritte Ebene, um den Dienst für die jeweilige Wohnstätte auszuwählen. Keine Architektur wurde für ein derartiges Schema vorgeschlagen, und der Verfasser bemerkte, dass „eine beträchtliche Entwicklungsanstrengung erforderlich sein wird", id., Seite 19. Außerdem bemerkt der Verfasser, dass sein Schema ein Problem für den Teilnehmer beim Verwenden des Systems darstellt, da auf die meisten Kanäle auf die normale Art und Weise mittels des Fernsehtuners zugegriffen wird, während auf geschaltete Dienste zugegriffen werden muss, indem zuerst ein Tuning mit einem verfügbaren Schaltkanal durchgeführt wird, wobei dann eine Hilfskommunikationsvorrichtung verwendet wird, um diesen Kanal zu steuern. „In Anbetracht, dass sich Kunden historisch gegen sämtliche Erschwernisse gewehrt haben, die von Kabelgesellschaften beim Zugreifen auf Dienste erzeugt wurden, kann dies ein mögliches Problem darstellen", id., 20.
Die EP-A-0 477 786 beschreibt ein System, bei dem ein regionales Verarbeitungszentrum Information empfängt und an Knoten verteilt, die in der Nachbarschaft der Benutzer lokalisiert sind. Jeder Knoten empfängt eine identische Kopie der Information von dem regionalen Verarbeitungszentrum durch einen Kopfstellencomputer. Die Benutzer empfangen Information von und führen einen Dialog direkt mit dem Knoten.
Zusammenfassunq der Erfindung
Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden ohne weiteres mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen zeigt/zeigen:
1 ein Schema eines interaktiven Fernsehinformationssystems in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das Beziehungen mit nationalen und regionalen Verarbeitungszentren zeigt;
2 ein Schema, das die Art und Weise zeigt, mit der ein Mehrkopfstellensystem mit faseroptischer Verbindung benutzt werden kann, um einen interaktiven Fernsehdienst in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung bereitzustellen;
3 ein Schema, das eine Ausführungsform ähnlich der in 2 gezeigten zeigt, wobei jedoch eine Kopfstelle eine drahtlose Kommunikation mit Teilnehmern aufweisen kann;
4 ein Schema, das ein gemischtes faseroptisches koaxiales Kabelsystem in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 die allgemeine Architektur eines abgehenden Signalflusses und einer Zweiwegesteuerung bei einem System in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6 die Art und Weise, mit der die Architektur eines demjenigen von 5 ähnlichen Systems Steuerungen verwendet, um einen breiten Bereich von Informationsdiensten in sowohl analogen als auch digitalen Formaten und Verteilungsanordnungen zu handhaben;
7 weitere Einzelheiten des Systems von 6;
8 die Signalverarbeitungsaspekte des Systems von 7;
9 Einzelheiten des Splitters und Kombinierers von 7;
10 die Zuteilung von Frequenzbändern bei den Expresshauptleitungen von 9;
11A bis 11D die Struktur eines Chassis in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Halten von Multimediacontrollern (MMCs) und Modulatorkarten, die die Komponenten des in 7 dargestellten Systems bilden;
12 die Struktur von analogen MMC- und Modulatorkarten für das Chassis von 11;
13 die Struktur bevorzugter Ausführungsformen der Audiosubsysteme für die MCCs von 12 und 14;
14 die Struktur von digitalen MMC- und Modulatorkarten für das Chassis von 11;
15 die Struktur des Datenkommunikationslinks an der Kopfstelle (Knoten) des Systems von 7;
16 die Struktur des Codierers/Modulators von 12;
17 die Struktur des Videoprozessors von 16;
18 die Struktur des Synchronisations-Generatorverriegelungs- und Verwürfler-Timingabschnitts von 16;
19 die Struktur des Audioprozessorabschnitts von 16;
20 die Struktur des HF-Aufwärtsumsetzerabschnitts von 16;
21 die Struktur eines Verwürflers zur Verwendung mit dem Modulator von 16;
22 das Impfdaten-Timing, das in Verbindung mit dem Verwürfler von 21 verwendet wird;
23 die Struktur eines Entwürflers, der zur Verwendung bei einem Heimschnittstellencontroller in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Entwürfeln eines Videosignals geeignet ist, das von einem System in Übereinstimmung mit 21 verwürfelt wurde;
24 ein alternatives Verwürflungssystem;
25 ein Entwürfelungssystem zur Verwendung mit einem Video, dass von dem System in Übereinstimmung mit 24 verwürfelt wurde;
26 die Eingangs- und Ausgangsstruktur eines Heimschnittstellencontrollers in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
27 eine Ausführungsform des Controllers von 26;
28 und 29 Ausführungsformen der digitalen Dekompression und Multimediaversionen des Controllers von 26;
30 eine alternative Ausführungsform zu der System von 7, bei der der Knoten an einen Zubringer angeordnet ist;
31 die Bandbreitennutzung bei einem System in Übereinstimmung mit demjenigen von 30;
32 die allgemeine Architektur eines abgehenden Signalflusses und einer Zweiwegesteuerung bei einem System in Übereinstimmung mit der Ausführungsform von 30;
33 und 34 den Gebrauch des Kanalmenüsystems in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
35 bis 41 die Verwendung des Karussellmenüsystems und der Art und Weise, mit der die Erfindung bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Dialogführung mit dem Benutzer bereitstellt.
Ausführliche Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
Für die Beschreibung und die folgenden Ansprüchen umfassen die Begriffe „Kabelfernsehumgebung" und „Kabelfernsehsystem" alle integrierten Systeme zur Lieferung irgendeines Informationsdienstes an Teilnehmer zur Verwendung in Verbindung mit ihren Fernsehern, es sei denn, dass es der Zusammenhang anders erfordert. Dies schließt herkömmliche Kabelfernsehsysteme, die Koaxialkabel zum Verteilen primär von Rundfunk und bezahlten Fernsehprogrammen benutzen, Kabelfernsehsystemen mit Faseroptik und gemischtem Faseroptik-Koaxialkabel, sowie auch weitere Mittel zur Verteilung von Informationsdiensten an Teilnehmer ein. Auf ähnliche Art und Weise umfasst der Begriff „Informationsdienst" jeden Dienst, der geeignet ist, an einen Fernsehzuschauer mit einer Schnittstelle geliefert zu werden, die eine Wechselwirkung mit einer Einrichtung des Kabelanbieters erlaubt (jedoch nicht notwendigerweise erfordert), einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf einen interaktiven Informationsdienst, einen Abruf-Video-Dienst, einen Dienst mit lokalem Ursprung, einen Gemeindeveranstaltungsdienst, einen regelmäßigen Rundfunkdienst, etc., es sei denn, dass es der Zusammenhang anders erfordert. „Fernsehkommunikation" bedeutet Bereitstellen eines Informationsdienstes über ein Fernsehinformationssignal. Ein „Fernsehinformationssignal" ist unabhängig von der Form jedes Signal, das von einem Fernseher zur Videoanzeige benutzt werden kann, einschließlich eines Standard-NTSC-modulierten HF-Trägers, eines MPEG-komprimierten Digitaldatenstroms oder jedes anderen Formats. „Interaktiver Fernsehdienst" bedeutet einen Dienst, der eine Schnittstelle benutzt, die eine Zweiwegekommunikation mit einer Einrichtung des Kabelanbieters leistet. Wenn man sagt, dass ein Knoten in einem „interaktiven Modus" ist, bedeutet dies, dass der Knoten dem Heimschnittstellencontroller einen Informationsdienst zur Verfügung stellt, wobei der Heimschnittstellencontroller die Daten hinsichtlich dessen, welcher Informationsdienst bereitzustellen ist, an den Knoten liefern kann, jedoch nicht muss.
In 1 ist die Beziehung eines Kabelfernsehsystems in Übereinstimmung mit der Erfindung mit regionalen und nationalen Verarbeitungssystemen gezeigt. Eine Kopfstelle 11 ist in Kommunikation mit einer Mehrzahl von Knoten 12, die ihrerseits mit Set-Top-Geräten 13 kommunizieren, die nachstehend als „Heimschnittstellencontroller" bezeichnet werden. Jeder dieser Heimschnittstellencontroller umfasst eine Fernsteuerung 14, die von dem Benutzer bedienbar ist. Jede Kopfstelle 11 kann Elemente zur Verwendung beim Bereitstellen eines Informationsdienstes von einem regionalen Verarbeitungszentrum 15 erhalten, der seinerseits einige Informationsdienste von einem nationalen Verarbeitungszentrum 16 erhalten kann. Die Informationsdienste können einen breiten Bereich von Angeboten umfassen, wie beispielsweise Kleinanzeigendienste, Zeitungen, Reklame, fernsehgesendete Katalogbestellung, Abruf-Video-Dienst oder Video-Verteildienst etc.. Informationsdienste, die herkömmliche Fernsehnetzwerkprogramme sind, können ebenfalls von den nationalen und regionalen Verarbeitungszentren verteilt werden.
2 ist eine schematische Darstellung, die die Art und Weise zeigt, mit der ein Mehrkopfstellensystem mit Faseroptikverbindung benutzt werden kann, um einen interaktiven Fernsehdienst in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung bereitzustellen. Ein Paar von Faseroptikkabeln 21 und 22 stellen Informationsdienste in Uhrzeiger- und entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung bereit (für Redundanz im Fall einer Unterbrechung der Kabel) von einer Superkopfstelle 28 zu den Kopfstellenklienten 24, die eine Anzahl von Städten 23 bedienen. Die Superkopfstelle ihrerseits kann herkömmliche Rundfunkdienste sowie auch interaktive Informationsdienste von einem Satellitenempfänger 27 und andere Informationsdienste von Servern 25 von regionalen Verarbeitungszentren sowie auch WAN-Querverbindungs-Einrichtungen (IXC-Einrichtungen) 26 erhalten. Jeder Kopfstellenklient 24 kann einen interaktiven Dienstknoten enthalten, der hier durch den Handelsnamen ISX, einen Handelsnamen von ICT, des gleichen Anmelders gekennzeichnet wird.
3 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform ähnlich der von 2 zeigt, wobei jedoch eine Kopfstelle 24 eine drahtlose Zweiwegekommunikation mittels Transceivereinrichtungen 31 mit Teilnehmern aufweisen kann. Eine Transceivereinrichtung 31 kann ein Antennensystem mit hoher Verstärkung 31a umfassen, das mit einem mit einem Fernseher 37 bei jeder Teilnehmerstelle gekoppelten Transceiver 36 kommunizieren kann. Das Antennensystem 31a strahlt von dem Sender 31b gespeiste HF-Signale aus; die Antenne 31a empfängt ebenfalls Signale von den Teilnehmertransceivern und speist sie an den Empfänger 31c. Der Sender 31b und der Empfänger 31c sind mit dem Faseroptikempfänger 32 bzw. dem Faseroptiksender 33 verbunden, die ihrerseits mit der Kopfstelle 24 über die optischen Fasern 34 und 35 kommunizieren.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein gemischtes faseroptisches Koaxialkabelsystem in Überein stimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform gehen Hauptfaserleitungen 42a, die herkömmliche Kabel- und Rundfunkprogramme befördern, zu den optischen Empfänger 43a, von dem koaxiale Hauptleitungen 44a (Expresshauptleitung A), 44b (Expresshauptleitung B) und 44c (Expresshauptleitung C) übliche Kabelfernsehprogrammsignale ableiten. Jede Expresshauptleitung umfasst einen ersten Bandbreitenabschnitt, der diese nicht interaktiven Fernsehinformationsdienste befördert, die im wesentlichen in der Art und in der Bandbreitenzuteilung unter allen Expresshauptleitungen identisch sind.
Eine interaktive Faserhauptleitung 42b in 4 befördert gewünschte interaktive Informationsdienste in der abgehenden Richtung, die nicht über die Hauptfaserleitungen 42a bereitgestellt werden, und diese Informationsdienste werden einem optischen Empfänger 43b zugeführt. Wie es ausführlicher in 9 gezeigt wird, umfasst die elektrische Ausgabe des optischen Empfängers 43b Informationsdienste in getrennten Spektralabschnitten für jede der Expresshauptleitungen A, B und C. Diese Ausgabe wird an den Netzknotensplitter 46 geliefert. Die Informationsdienste für jede der Expresshauptleitungen A, B und C werden dann in gemeinsame spektrale Abschnitte durch den Netzknotensplitter 46 übersetzt und dann an die gekennzeichneten Hauptleitungen gespeist, wo sie mit den herkömmlichen Signalen über Kopplern bei Positionen 45a, 45b und 45c auf Hauptleitungen 44a, 44b bzw. 44c gekoppelt werden. Es sollte auch hervorgehoben werden, dass, obwohl die Informationsdienste für jede dieser Hauptleitung ähnliche spektrale Regionen belegen, ihr Informationsinhalt unterschiedlich ist, da der Informationsinhalt der Informationsdienste auf der Hauptleitung A auf Nachfrage an die von der Hauptleitung A bedienten Heimschnittstellencontroller geliefert wird, wobei der Inhalt auf der Hauptleitung B auf Nachfrage an die von der Hauptleitung B bedienten Heimschnittstellencontrollern geliefert wird, und der Inhalt auf der Hauptleitung C auf Nachfrage an die von Hauptleitung C bedienten Heimschnittstellencontroller geliefert wird. Somit befördert ein zweiter Bandbreitenabschnitt jeder Expresshauptleitung Fernsehinformationsdienste auf einer Nachfragebasis, die durch Teilnehmerbenutzung der Heimschnittstellencontroller festgelegt wird, die die Hauptleitung für den Dienst verwenden.
Der Pfad der eingehenden Daten von jeder Expresshauptleitung 44a, 44b und 44c läuft von einem Splitter an jeder der Positionen 45a, 45b bzw. 45c zu einem Netzknotenkombinierer 47. Die eingehenden Daten, wie die abgehenden interaktiven Fersehinformationsdienste, belegen auf jeder der Expresshauptleitungen ähnliche spektrale Regionen, obwohl die Daten auf jeder Expresshauptleitung unterschiedlichen Informationsinhalt aufweisen, der die bestimmten Anforderungen wiederspiegelt, die von den Heimschnittstellencontrollern mittels jeder bestimmten Expresshauptleitung gestellt wird. Die eingehenden Daten von jeder Hauptleitung werden von dem Netzknotenkombinierer 47 in der Art und Weise frequenzverschoben, die in Verbindung mit 9 ausführlicher beschrieben wird, um zu veranlassen, dass die Daten von diesen Hauptleitungen getrennte spektrale Regionen belegen, und die Ausgabe des Kombinierers 47 speist den optischen Sender 42c. Der optische Sender 43c speist die optische Faserhauptleitung 42c, um einen gemeinsamen Hauptleitungsrückkehrpfad für alle von den Expresshauptleitungen 44a, 44b und 44c bedienten Heimschnittstellencontroller für die interaktive Kopfstelle 41 bereitzustellen.
5 veranschaulicht die allgemeine Architektur eines abgehenden Signalflusses in einem System in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. An der Superkopfstelle sind beispielsweise bei dem Element 28 in 2 eine Vielfalt von Quellen der Informationsdienste von Satelliten, Antennen, Servern und Gateways verfügbar, und sie werden an die Teilnehmer über Weiterleitungsschalter 52 weitergeleitet. Ein Teil dieser Informationsdienste kann, muss jedoch nicht, allen Teilnehmers als grundlegender, nicht interaktiver Dienst bereitgestellt werden. Die Weiterleitungsschalter 52 speisen geeignete modulare Multimediacontroller 53 (MMCs), die die geeignete Verarbeitung zum Bereitstellen des in Frage kommenden Dienstes an jeden Teilnehmer bereitstellen. Unterschiedlich konfigurierte Karten werden abhängig von der Art des Informationsdienstes verwendet. Wo der Informationsdienst interaktiv ist, wird ein einzelner MMC 53 auf Anforderung jedem anfordernden Heimschnittstellencontroller zugewiesen, der in Datenkommunikation mit dem MMC ist, und der MMC liefert einen interaktiven Fernsehinformationsdienst. Nachschalter 54 schalten die MCC-Ausgaben an geeignete Modulatoren 55, die ihrerseits gruppiert sind, sodass ihre Ausgaben HF-Kombinierer speisen, die für jeden faseroptischen Sender 57 und die zugeordnete optische Faser 58 verwendet werden. Wie es durch das Element 59 angegeben ist, wird eine Zweiwegesteuerung, die nachstehend ausführlicher erläutert ist, über dem abgehenden Signalfluss durchgehend ausgeübt.
6 veranschaulicht die Art und Weise, mit der die Architektur eines dem System von 5 ähnlichen Systems einen breiten Bereich von Informationsdiensten in sowohl analogen als auch digitalen Formaten und Verteilungsanordnungen handhaben kann. Eine Superkopfstelle 28 kann gewisse Informationsdienste nur über ein Fernsehempfangssystem (TVRO-System) 61a und eine Abwärtsverbindung 62a, sowie auch über eine Leitung 61b, die beispielsweise T1- oder T3-Bänder oder ATM-Digitalprotokolle und Gateways 62b verwendet, erhalten.
Die Superkopfstelle 28 liefert Informationsdienste 64 über einen Schalter 65 an die Kopfstelle 11. Diese Informationsdienste können einen Abruf-Video-Dienst, einen Video-Verteildienst und Multimediapräsentationen umfassen. Sie werden unter der allgemeinen Steuerung des Steuermanagers 62c über den Steuerbus 63a bereitgestellt. Eine zentrale Datenbank kann auf dem Server 64a für alle Teilnehmer hinsichtlich der abonnierten Dienstarten und der Lieferbedingungen für den Dienst unterhalten werden, und die Lieferung der Dienste an die Teilnehmer wird von einem Dienstmanager 63 überwacht und über den Steuerbus über den Steuerbus 63a gesteuert. Der Steuermanager weist ebenfalls eine Überwachungssteuerung auf dem Bus 63a über den Eingangsschalter 66 an der Kopfstelle 11 auf. Dieser Schalter 66, der eine Eingabe von dem Ausgangsschalter 65 der Superkopfstelle 28 aufweist, speist die analogen MMCs 67a für Analogsignale in herkömmlichen Formaten und digitale MMCs 67b für Signale in digitalen Formaten. Die MMC-Ausgaben werden dann Modulatoren für eine geeignete Frequenzübersetzung (Element 68a) und der Verteilung 68b über das Kabelnetzwerk an Teilnehmer unterworfen, die Analogwandler 69a oder Digitalwandler 69b aufweisen. Ein interaktiver Informationsdienst wird von den Netzmanager 66a freigegeben, der eine Zweiwegedatenkommunikation über den Gateway 66b mit jeder der Wandlerarten 69a und 69b unterhält.
7 liefert weitere Einzelheiten eines Systems in Übereinstimmung mit 4 bis 6. Die Informationsquellen 51 der Superkopfstelle 28 speisen deren Schalter 65, dessen Ausgabe an die Kopfstelle 11 gerichtet wird, die in einem Knoten 77 einen Eingangsschalter 66 enthält, der eine Reihe von MCCs speist, deren Nutzung auf Nachfragebasis zugeteilt wird. Wie es in Verbindung mit 4 beschrieben ist, werden herkömmliche Kabelrundfunkkanäle über eine Hauptfaserleitung 42a an Expresshauptleitungen 44a, 44b und 44c geleitet. Eine interaktive Faserhauptleitung 42b befördert interaktive Kanäle (hier aus nachstehend beschriebenen Gründen auch „virtuelle Kanäle" genannt) an einen Splitter 46 zum Koppeln bei 45a, 45b und 45c mit Expresshauptleitungen 44a, 44b und 44c. Der Kombinierer 47 nimmt ankommende Daten von jeder Expresshauptleitung zur Lieferung über eine gemeinsame Datenfaserhauptleitung 42c an den Knoten an der Kopfstelle. Analoge Fernsehinformationssignale von geeigneten analogen MCCs werden durch Verwürfeln bei 73a und Modulatoren bei 73b verarbeitet, wohingegen digitale Fernsehinformationssignale von geeigneten digitalen MMCs durch deren Kombination in ein zusammengesetztes QAM-Signal (Quadraturamplitudenmodulations-Signal) verarbeitet werden, bevor sie an Modulatoren bei 73b gehen. Bei dieser Ausführungsform (im Gegensatz zu der ansonsten ähnlichen Ausführung von 5) sind die Modulatoren vorzugsweise imstande, einen Träger zu modulieren, der von einem Netzwerkmanager 66a abstimmbar ist, sodass jeder gegebene Modulator konfiguriert werden kann, um dem System auferlegte Anforderungen am besten zu handhaben. (In 5 sind den Modulatoren Trägern bei fest zugeordneten Frequenzen zugeordnet, und die Eingänge in die Modulatoren werden von dem Schalter 54 verändert.) Abhängig von der Fähigkeit des Kabelsystems und der zuliefernden Informationsdienste, können einige der Kabelrundfunkkanäle 72 alternativ über den Pfad 72a an die MMCs anstatt von dem Knoten 77 gelieferte Informationsdienste auf Nachfrage bereitgestellt werden. (Eine derartige Vorgehensweise kann Bandbreite auf der Kabelverteilungsanlage 68b erhalten oder ermöglichen, dass den Teilnehmern mehr Angebote gemacht werden.) Außerdem ermöglicht der Pfad 72a es den interaktiv arbeitenden MCCs einem Teilnehmer zu ermöglichen, Überlagerungen auf einer ansonsten herkömmlichen Fernsehprogrammierung durchzuführen. Die Ausgaben der Elemente 73b werden dann von dem Kombinierer 73 kombiniert und an die interaktive Hauptleitung 42b gespeist. Das Kabelverteilungssystem 68b umfasst Brückenverstärker 74, Zubringer 74a, Zubringerverstärker 74b und Kabelabzweigungen, wie beispielsweise 75a, 75b und 75c, die Heime 76a, 76b und 76c bedienen.
Die Informationsdienste können an einen Teilnehmer über virtuelle Kanäle geliefert werden, bei denen sich die Kanalnummer für unterschiedliche interaktive Informationsdienste ändert, obwohl die verschiedenen Informationsdienste über eine feste Frequenzeingabe an das Set-Top-Gerät geliefert werden können, wobei die Steuerdaten von dem Set-Top-Gerät des Teilnehmers die Kopfstelle veranlasst, einen unterschiedlichen Informationsdienst zu liefern, wenn es offensichtlich ist, dass der Teilnehmer den Kanal ändert. Dieses Merkmal wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Die modulare Struktur des Knoten 77 und die Anordnung der Verteilungsanlage 68b ermöglichen das gleichzeitige Bedienen von Heimen, wie beispielsweise 76a, mit einem herkömmlichen Wandler, 76b mit einem digitalen Set-Top-Gerät mit MPEG-Dekompression und 76c mit einem digitalen Set-Top-Gerät mit Multimediafähigkeiten, die mit einer heimbasierten zentralen Verarbeitungseinheit erreicht wird. Jedes Heim umfasst einen Heimschnittstellencontroller, der als Teil des Set-Top-Geräts arbeitet, wie es unten beschrieben ist.
8 zeigt die Signalverarbeitungsaspekte des Systems von 7. Diese Fig. zeigt nicht das Verteilungssystem und findet daher gleichfalls auf Telefon- oder Kabelverteilungsarchitekturen Anwendung. Ein analoger MMC 62a in dem Knoten an der Kopfstelle 11 wird typischerweise unter der Steuerung einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) ein Fernsehinformationssignal in digitaler Form von dem Schalter 66 aufnehmen und dann das Signal dekomprimieren, es einer geeigneten Frequenzumsetzung durch einen Modulator unter werfen und es über das Verteilungssystem an Heime liefern, wo es ein herkömmliches Set-Top-Gerät im Block 81a ermöglichen kann, das Signal für die Anzeige durch den Fernseher zu demodulieren. Ein digitaler MMC 82b in dem Knoten an der Kopfstelle 11 arbeitet ebenfalls unter der Steuerung einer CPU, wobei er jedoch das Signal nicht dekomprimieren muss. Das Signal wird einer geeigneten Frequenzübersetzung unterworfen und dann an das Heim verteilt. An dem Heim wird bei Block 81b das Signal an dem Set-Top-Gerät demoduliert und zur Anzeige durch den Fernseher dekomprimiert. In dem Fall von digitalen Multimedia-Set-Top-Geräten im Heim ist es primär die Frequenzübersetzung, die an dem Kopfstellenknoten bereitgestellt werden muss, die durch die Gateway-Karte 82c bereitgestellt wird, und das Set-Top-Gerät in dem Block 81c umfasst die CPU zur Verarbeitung des Signals von der Kopfstelle.
9 zeigt Einzelheiten des Splitters 46 und des Kombinierers 47 der 4 und 7. In den Splitter 4b gespeiste Signale umfassen spektrale Regionen für Fernsehinformationssignale 91a für Informationsdienste auf Nachfrage für von der Expresshauptleitung 44a bediente Teilnehmer und für abgehende Daten 95b zum Bereitstellen eines interaktiven Dienstes an diese Teilnehmer. Auf ähnliche Weise gibt es spektrale Regionen für Fernsehinformationssignale 91b für Informationsdienste auf Nachfrage für Teilnehmer, die von dem Expresshauptleitung 44b bedient werden, und für abgehende Daten 95b zum Bereitstellen eines interaktiven Dienstes an diese Teilnehmer; weiterhin Fernsehinformationssignale 91c für Informationsdienste auf Nachfrage für Teilnehmer, die von der Expresshauptleitung 44 bedient werden, und für abgehende Daten 95c zum Bereitstellen eines interaktiven Dienstes an diese Teilnehmer. Die Signale in diesen spektralen Regionen werden einer Frequenzübersetzung unterworfen, sodass entsprechende Bänder 92a, 92b und 92c in jeder der Expresshauptleitungen 44a, 44b und 44c jeweils Fernsehinformationssignale für Informationsdienste auf Nachfrage an von diesen Hauptleitungen bediente Teilnehmer befördern. Die Frequenzübersetzung wird ebenfalls verwendet, sodass entsprechende Bänder 94a, 94b und 94c abgehende (stromabwärtige) Daten zum Bereitstellen eines interaktiven Dienstes an diese Teilnehmer in jeder der Expresshauptleitung 44a, 44b bzw. 44c befördern. Wie es oben in Verbindung mit 4 erläutert ist, belegen herkömmliche Kabelkanäle entsprechende Bänder (hier als Element 90 gezeigt) in jeder der Expresshauptleitungen.
Eingehende (stromaufwärtige) Daten für den interaktiven Dienst werden von dem Netzknoten-Kombinierer in der umgekehrten Art und Weise gehandhabt. Die Daten belegen anfangs die entsprechenden Bänder 93a, 93b und 93c auf den Hauptleitungen 44a, 44b und 44c und werden einer Frequenzübersetzung durch den Kombinierer 47 unterworfen, sodass die eingehenden Daten von der Hauptleitung 44a eine erste spektrale Region 96a, die eingehenden Daten von der Hauptleitung 44b eine zweite spektrale Region 96b und die eingehenden Daten von der Hauptleitung 44c eine dritte Spektralregion 96c belegen.
10 zeigt die Zuteilung von Frequenzbändern in den Expresshauptleitungen 44a, 44b und 44c. Die Rückdaten in dem Band 93 belegen die 15- bis 18-MHz-Region. Die stromabwärtigen Daten in dem Band 94 belegen die Region über dem Kanal 4 in dem Bereich von 72 bis 76 MHz. Die Fernsehinformationssignale für den interaktiven Dienst im Band 92 sind über die Zuteilung 90 für herkömmliche Kabelrundfunkkanäle angeordnet. Diese Frequenzzuweisungen sind jedoch lediglich beispielhaft. Außerdem können die Fernsehkommunikationen und die Datenkommunikationen zwischen den Knoten und dem Teilnehmerheim in einer weiten Vielfalt von Formaten erreicht werden. Anstatt jedes Fernsehinformationssignal auf einen getrennten Träger bei einer getrennten Frequenz in den Expresshauptleitungen 44a, 44b und 44c zu bringen, könnte das Signal beispielsweise als ein komprimierter Digitaldatenstrom auf einer Betriebsbasis oder als adressierte Pakete bereitgestellt werden. Tatsächlich verwenden Datenkommunikationen in beiden Richtungen (eingehend in die Knoten und abgehend an den Heimschnittstellencontroller) in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die „slotted ALOHA-Protokolle", sodass die Datenkommunikationen adressierte Pakete benutzen.
11A bis 11D zeigen die Struktur eines Chassis in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Halten von Multimediacontrollern (MMCs) und Modulatorkarten, die Komponenten des in 7 dargestellten Systems bilden. Ein Gestell 112 in 11A hält den Schalter 66 von 7 zusammen mit den MMCs und Codierer- und Modulator-Karten 73a und 73b von 7. Die MMCs und weitere Karten werden in Reihen 114 des Regals 112 angebracht. Jede Reihe von Karten wird auf einem in 11D gezeigten Chassis 113 getragen. Die MMCs (genannt Prozessorleitungskarten in 11B und Prozessoren in 11D) werden in dem linken rückwärtigen Abschnitt des Chassis 113 eingesteckt, und die Codierer- und Modulator-Karten werden in den rechten vorderen Abschnitt des Chassis eingesteckt. Das zentrale senkrechte Element 115 des Chassis liefert an beiden Seiten Busse für digitale und Hochfrequenzkommunikation sowie auch Leistung für die Karten, die an jeder Seite des Chassis angebracht sind. Das Chassis 113 ist in dem Regal 112 angebracht, sodass die Prozessorleitungskarten 67 dem Leser in 11 gegenüberliegen. Es ist aus den Codebuchstaben in 11A für die in 11B aufgeführten Kartentypen ersichtlich, dass ein weiter Bereich von spezialisierten MMCs benutzt werden kann, um es dem System zu ermöglichen, einen breiten Bereich von Informationsdiensten in einem breiten Bereich von Formaten bereitzustellen. Somit können MMCs nur für Filme (A) (Bereitstellen beispielsweise der Dekompression von gespeicherten digitalkomprimierten Filmen im MPEG-Format), zum Bereitstellen von Multimediapräsentationen mittels den Intel 486 Mikroprozessor (B) oder den Intel Pentium Mikroprozessor (C) benutzender Software oder mittels 3DO- oder SGI-Formaten (D und E) benutzt werden. Digitale MMCs (Element mit entsprechenden Modulator konfiguriert, wie es in Element 82b von 8 vorgeschlagen wird) (Element F), sowie auf verschiedene Kommunikationskarten einschließlich einiger mit Live-Synchronisation (die nur interaktiven Überlagerungen auf Rundfunkprogrammierung erlaubt) (G) und Home-v-Home-Kommunikationen erlauben (durch die Teilnehmer in zwei oder mehr Heimen beispielsweise in einem Computerspiel interaktiv kommunizieren können) (H) und Gateway-Karten (I) werden ebenfalls bereitgestellt, nämlich Live-Synchronisation und Home-v-Home sind Handelsmarken von ICTV Inc., dem gleichen Anmelder.)
12 veranschaulicht die Struktur eines analogen MMC 125 und einer Verwürfler-Modulator-Karte 126 für das Chassis von 11. Der MMC umfasst ein Videosubsystem 121 und ein Audiosubsystem 122, die unter der Steuerung der CPU 127 arbeiten, und eine Steuerleitung 128 von dem Netzmanager 66a von 7. Die Leitung 128 ist ebenfalls in Kommunikation mit Quellen von Informationsdiensten, die die Dekompression durch den Block 121 empfangen und in dem Videoeffekten- und Mischermodul 121d gemischt werden. Das Modul 121d empfängt ebenfalls eine Eingabe von einem Grafik-D/A-Wandler 121c (der unter anderem eine Anzeige für einen Teilnehmer-Dialog bereitstellt), der Daten von der RAM-ROM-Speicherung 121a und über die Leitung 128 erhaltene Steuerung/Inhalt-Bitstromdaten benutzt. Ein Fernsehtuner 129 liefert ebenfalls Videosignale von herkömmlichen Kabelfernsehkanälen über die Leitung 72a an das Modul 121d. Die RGB/YUV-Ausgabe des Moduls 121d wird an die Verwürfler-Modulatorkarte 126 geliefert. Das Modul 121d empfängt ebenfalls eine zusammengesetzte Synchronisations-Signaleingabe von dem Verwürfler/Codierer 123 zur Verwendung beim Bereitstellen eines System-Timingbezugs zur Videoüberlagerung.
Das Audiosubsystem 122 in 12 umfasst eine Kopplung mit dem Fernsehtuner 129 (bei diesem Subsystem zwecks Bezug nachgezeichnet), um Audiosignale von herkömmlichen Kabelfernsehsignalen über die Leitung 72a an einen Mischer 122e zu liefern, der ebenfalls Signale von einer Hintergrundmusikquelle 122b, einer taktilen Antwortquelle 122c (zur Verwendung in Verbindung mit der Fernsteuerung des Teilnehmers 14 bei dem interaktiven Fernsehdienst) und einer digitalen Programmquelle 122d empfängt, die Steuer- und Inhaltsdaten über die Leitung 128 erhalten. Die MTS-Stereo-Audio-Ausgabe des Mischers 122e wird dann an den Modulator 124 der Karte 126 geliefert.
Die Verwürfler-Modulator-Karte 126 nimmt die RGB-Eingabe von dem Videosubsystem 121 und das Verschlüsselungs-Steuersignal von der CPU 127, um eine verschlüsselte Videoausgabe an den Modulator 124 zu liefern. Die Audioausgabe des Mischers 122e des Audiosubsystems 122 wird direkt an den Modulator 124 gespeist. Die Frequenz des Trägers, der moduliert wird, wird durch die Steuerung des Netzmanagers über die Leitung 128 bestimmt.
Die Struktur der in 14 gezeigten digitalen MMC- und Modulatorkarten 141 ist derjenigen der Analogkarten in 12 ähnlich. Die Fernsehtuner- und Grafik-D/A-Wandlerausgaben werden wie in 12 gemischt. Anstatt der Dekomprimierung der digitalen Videoquelle vor deren Zuführung an das Mischer modul 121d wird jedoch die Kompression hier beibehalten und direkt an einen MPEG-Mischer 144a als eine MPEG-Quelle 2 geliefert. Die analoge Ausgabe des Mischers 121d wird von einem Kompressionscodierer 144 komprimiert, der ebenfalls die MTS-Audioausgabe empfängt. Die Ausgabe des Kompressionscodierers dient als Quelle 1, die in den MPEG-Mischer 144a eingegeben wird. Diese MPEG-Ausgabe wird dann an einen Codierer 143 und einen Modulator 124 gesendet. Das MPEG-Mischen bei Block 144a wird erreicht, indem erkannt wird, dass die Grafiküberlagerungsdaten von dem D/A-Wandler 121c einen Videoinhalt liefern, der sich nicht schnell ändert, und kann daher implementiert werden, indem der Mischer veranlasst wird, nur die I-Frame-Bildelemente bei dem MPEG-Kompressionsschema mit Bezug auf den Überlagerungsinhalt zu betreffen. (Das MPEG-Kompressionsschema wird in „C-Cube CL450 Development Kit User's Guide", datiert 14. Dezember 1992, Kapitel 2, erhältlich von C-Cube-Microsystems, Milpitas, Kalifornien beschrieben, das hiermit hierin durch Bezug aufgenommen ist.) Der MPEG-Mischer 144 umfasst eine Anordnung zum Bereitstellen des Quellen-1-MPEG-codierten Digitalsignals an einen Puffer; eine Anordnung zum Extrahieren von der Quelle 2 von Digitalsignal-I-Frame-Bildelementen, die zu Überlagern sind; und eine Anordnung zum Überlagern der I-Frame-Bildelemente von dem Digitalsignal der Quelle 2 auf die entsprechenden Regionen der I-Bilder der Quelle 1 des Digitalsignals. Der Mischer erlaubt nicht, dass die anderen Bildarten des Signals der Quelle 2 Abschnitte des I-Bildes modifizieren, die sich aus dem Mischen ergeben haben.
13A bis 13C veranschaulichen die Struktur bevorzugter Ausführungsformen der Audiosubsysteme für die MCCs von 12 und 14. Bei diesen Ausführungsformen wird ein Mischer 122e und eine seinen Betrieb steuernde CPU 131 bereitgestellt, die gleich der CPU 127 von 12 und 14 sein kann, jedoch nicht sein muss. Die CPU 131 von 13A wird in Verbindung mit dem Synthesizer 133 betrieben. Der Inhalt der Bitströme auf der Leitung 128 kann ein digital komprimiertes Audiosignal umfassen, das durch den Block 135d komprimiert wird. Diese Ausführungsformen umfassen ebenfalls einen Off-Air-Tuner 132, der gleiche dem Tuner 129 von 12 und 14 sein kann, jedoch nicht sein muss. Andere Formate digitaler Audiosignale, die hier von dem D/A-Wandler 134 umgewandelt gezeigt werden, liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Verwendung dieser Ausführungsformen. Anstatt des Synthesizers 133 kann eine zweite Dekompressionseinheit 135a bereitgestellt werden (13B), und auf ähnliche Weise kann anstatt des D/A-Wandlers 134 eine dritte Dekompressionseinheit 135b bereitgestellt werden.
15 veranschaulicht die Struktur der Datenkommunikationsverknüpfung an der Kopfstelle (Knoten) des Systems von 7 mit Teilnehmer-Heimschnittstellencontroller stromabwärts. Abgehende Daten verlassen das Gateway 66b über die Leitung 153a, wo sie über die interaktive Faserhauptleitung 42b abgehen. Ankommende Daten treten in das Gateway 66b über die Leitung 155a von der gemeinsamen Rückleitung 42c ein. Die von Hochfrequenzmodulatoren 153 abgehenden Daten, die die Frequenzverschiebungstasten (FSK) benutzen, die über Codierer 152 codiert werden, und die ankommenden Daten treten über Hochfrequenzdemodulatoren 155 mittels FSK-Detektoren ein. Die Kommunikationsverarbeitung der Daten wird von dem Kommunikationsprozessor 151 unter der Steuerung eines kompatiblen Personal-Computers mit einem Mikroprozessor 156a, einem ROM 156b und einem RAM 156c gehandhabt. Die Steuerung kann zusätzlich über einen Netzwerktransceiver 157 verwaltet werden. Das bei einer bevorzugten Ausführungsform für die ankommenden und abgehenden Datenkommunikationen verwendete „slotted ALOHA-Protokoll" erfordert, dass jedem Heimschnitt stellencontroller eine Adresse für Datenpakete zugewiesen wird, die bei der Kommunikation mit dem Knoten verwendet wird. Wenn ein Teilnehmer veranlasst, dass sein Heimschnittstellencontroller einen virtuellen Kanal auswählt, wird dies dem Netzmanager 66a des Knoten signalisiert. Der Netzmanager 66a teilt beim Bestimmen, dass ein Heimschnittstellencontroller gesucht wird, um für einen interaktiven Fernsehdienst verwendet zu werden (d.h. dass der vorgegebene Heimschnittstellencontroller in einen interaktiven Modus gebracht werden sollte), eine zusätzliche Datenkommunikationsbandbreite zur Datenkommunikation mit diesem bestimmten Heimschnittstellencontroller zu, um auf Anforderung die Datenkommunikationsbandbreite festzulegen, die von dem bestimmten Heimschnittstellencontroller verwendet wird.
Abhängig von der Art des von dem Teilnehmer beim Auswählen eines bestimmten virtuellen Kanals ausgewählten Informationsdienstes wird ein geeigneter MMC von dem Netzmanager 66a auf Anforderung dem Server des Heimschnittstellencontrollers des Teilnehmers zugewiesen, während er im interaktiven Modus ist. Bei vielen interaktiven Fernsehdiensten wird der Heimschnittstellencontroller den zugewiesenen MMC ausschließlich nutzen, nämlich eine „private Leitung" zu ihm über die Datenkommunikationslink und die interaktive Hauptleitung 42b aufweisen. Im Falle eines Video-Verteildienstes können jedoch beispielsweise mehrere Heimschnittstellencontroller den gleichen Zeitschlitz an einem Film teilen, und diese Teilnehmer würden eine „Gemeinschaftsleitung" zu dem MMC aufweisen.
Wie es nachstehend weiter erläutert ist, können geeignete MMCs verwendet werden, um Überlagerungen oder andere Grafik auf dem Fernsehbildschirm bereitzustellen, da der Heimschnittstellencontroller geeignet ausgestattet ist.
16 veranschaulicht die Struktur des Codierers/Modulators 126 von 12. Er umfasst eine Videoprozessor 164, der einen RGB/YUV-Eingang aufweist und eine verwürfelte NTSC-Videoausgabe auf der Leitung 123d erzeugt. Der Videoprozessor umfasst Eingänge von dem Synchronisations-Genlock/Verwürfler-Timingblock 163 einschließlich eines 3,58-MHz-Farbhilfsträgers auf der Leitung 163d, eines Burst-Flag auf der Leitung 163c, einer Inverter-Steuerung auf der Leitung 163b und eines Sandcastle-Impulses auf der Leitung 163a. Der Synchronisations-Genlock/Verwürfler-Timingblock 163 umfasst Eingänge einschließlich Genlock/Freilaufauswahl und Verschlüsselungssteuerung 123c von der CPU 127 und liefert eine zusammengesetzte Synchronisations-Ausgabe auf der Leitung 123a. Der Synchronisations-Genlock/Verwürfler-Timingblock 163 liefert ebenfalls ein MTS-Hilfsträgerbezugssignal über eine Leitung 123e an einen Audioprozessor 162. Der Audioprozessor 162 umfasst eine Standard-MTS-Stereo-Audio-Eingabe für links, rechts und ein sekundäres Audioprogramm. Das verwürfelte NTSC-Videosignal auf der Leitung 123d zusammen mit der zusammengesetzten MTS-Audioausgabe des Audioprozessors 162 werden verwendet, um einen Träger bei einer gewünschten Frequenz (von dem Netzmanager 66a von 6 und 7 festgelegt) durch einen HF-Aufwärtsumsetzer 161 zu modulieren.
18 veranschaulicht die Struktur des Synchronisations-Genlock/Verwürfler-Timingblocks 163 von 16. Er wird verwendet, um Serien-Timingsignale für sowohl Verwürfelungs- als auch Überlagerungsynchronisation zu erzeugen, die entweder auf ein externes CATV-Signal "genlocked" oder ansonsten inhärent stabil sind. Der Fernsehtuner 129 von 12 umfasst zusätzlich einen Demodulator 186 in 18 und einen Synchronisations-Separator 185. Der Synchronisations-Separator umfasst eine abgemagerte (stripped) horizontale Synchronisations-Ausgabe von einem herkömmlichen Kabelfernsehvideosignal auf der Leitung 181a und ein Frame-Rücksetzsignal auf der Leitung 182c. Das abgezogene horizontale Synchronisations-Signal auf der Leitung 181a bildet einen Bezug für die Phasenverriegelung eines 3,58-MHz-Oszillators bei einem Farbhilfsträgerverriegelungsblock 181, dessen Ausgabe auf der Leitung 163d bereitgestellt wird. Das Signal auf der Leitung 163d wird herunterdividiert, um ein horizontales Bezugssignal auf der Leitung 182d bereitzustellen. Das Signal auf der Leitung 182d liefert einen Bezug für die Phasenverriegelung der Erzeugung von Synchronisationssignalen durch den Synchronisations-Genlockblock 182. Dieser Block liefert zusammengesetzte Synchronisations- und Austastsignale auf Leitungen 182a und 182b sowie auch Frame-Synchronisation, horizontale Synchronisation, Burst-Flag und MTS-Hilfsträger-Bezug auf Leitungen 184a, 184b, 163c bzw. 123e. Der Block 182 liefert Frame-Synchronisations- und horizontale Synchronisations-Signale an den Kryptologikblock 184. Er liefert ebenfalls zusammengesetzte Synchronisations- und zusammengesetzte Dunkelabtast- bzw. Austastsignale (blanking Signals) an den Moduslogikblock 183. Der Kryptologikblock 184 und der Moduslogikblock 183 arbeiten zusammen, um Sandcastle-Impulse auf der Leitung 163a auf eine Art und Weise zu erzeugen, die nachstehend in Verbindung mit 21 beschrieben wird. Die Sandcastle-Impulse werden verwendet, um verwürfeltes NTSC-Videosignal auf der Art und Weise bereitzustellen, die ebenfalls nachstehend in Verbindung mit 21 beschrieben ist.
21 veranschaulicht eine Implementierung des Verwürfelns durch den Kryptologikblock 184 von 18 in Zusammenarbeit mit der Moduslogik 183 und dem Videoprozessor 164. Die Verwürfelung wird durch Entfernen von im Wesentlichen allen Synchronisations-Impulsen aus dem NTSC-Signal erreicht. Seltene (mindestens einmal pro Frame, zwei Felder pro Frame) und zufällig beabstandete horizontale Impulse (Sandcastles) werden dann neu eingefügt. Die Wirkung eines derartigen Verwürfelns besteht darin, dem Standard MTS-Empfänger die Möglichkeit zu nehmen, eine horizontale und vertikale Synchronisations-Verriegelung mit den ankommenden Signale zu erhalten. Dies verursacht ein schnelles horizontales und vertikales Rollen des Bildes. Während der Intervalle, bei denen die entfernten Synchronisations-Signale vorher vorhanden waren, klemmt der Verwürfler das Videosignal auf einen nahezu weißen Pegel. Als Ergebnis interpretiert, wenn das Videosignal zu Pegeln neigt, die Schwarz entsprechen, der Empfänger häufig diesen Videoinhalt als ein Synchronisations-Signal mit der zusätzlichen Wirkung, dass das horizontale Rollen und das vertikale Rollen aperiodisch sind.
Die Sandcastles werden dann an einer pseudozufälligen Position bei jedem aufeinanderfolgenden Frame neu eingeführt, die von den vertikalen Zufallszahlgenerator 212 in 21 bestimmt wird. Der Zeilenzähler 214 wird durch eine auf der Leitung 184b vorhandene horizontale Synchronisation getaktet und durch Frame-Synchronisation-Impulse auf der Leitung 184 für jedes Frame zurückgesetzt. Der Zeilenzähler 214 speichert eine neue Zahl von dem vertikalen Zufallszahlgenerator 212 jedes Mal, wenn ein Frame-Rücksetzimpuls empfangen wird. Wenn der Zeilenzähler 214 von der gespeicherten Zahl auf Null heruntergezählt hat, löst er einen Timingimpulsgenerator 216 aus, um einen Impuls in die Moduslogiksteuerung 183 zu senden. Gelegentlich wird auf Befehl von der Lade/Zählleitung 212a der Timingimpulsgenerator 216 veranlasst, Sandcastles in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Leitungen zu erzeugen. Ein Befehl von der Lade/Zählleitung 212a löst ebenfalls das Laden von dem Pufferregister 211 eines vorher gespeicherten Impfwerts (geladen von der Leitung 211a) in sowohl den vertikalen Zufallszahlgenerator 212 als auch den horizontalen Zufallszahlgenerator 215 aus. Der Impfwert und die Lade/Zählwerte über den Leitungen 211a und 212a werden von der CPU 127 von 12 auf Befehl des Netzmanagers anfangs jedes Mal bereitgestellt, wenn ein MMC zugewiesen wird, einem bestimmten Heimschnittstellencontroller zu dienen, und anschließend wann immer der Heimschnittstellencontroller über den Datenkommunikationslink meldet, dass er die Synchronisation verloren hat. Außerdem kann die CPU 127 programmiert sein, um neue Impfwerte und Lade/Zählnummern in Übereinstimmung mit jeder gewünschten Strategie zu erzeugen, um Bemühungen zu widerstehen, eine Synchronisation ohne Autorisierung neu herzuleiten.
Jeder Sandcastle-Impuls sieht wie die Summe der zusammengesetzten Austast- und zusammengesetzten Synchronisations-Signale aus. Die Form des Sandcastle-Impulses ist daher derart, dass, wenn sie in dem Summierer 172 von 17 mit Synchronisations-unterdrücktem Videosignalen summiert werden, das Ergebnis ein Signal ist, das eine normale NTSC-Austastperiode einmal pro Frame aufweist, und außerdem tritt die normale Austastperiode bei Pseudozufalls-angeordneten Leitungen in aufeinanderfolgenden Frames auf. Die Sandcastle-Impulse erscheinen auf der Leitung 163a von dem Moduslogikcontroller 183. Die zusammengesetzten Synchronisations-Signale 182a und die zusammengesetzten Austastsignale 182b werden daher summiert und von der Moduslogiksteuerung 183 bei Empfang von Impulsen von dem Timingimpulsgenerator 216 logisch verknüpft, wie es oben beschrieben ist. Die Breite des Timingimpulsgeneratorsignals über der Leitung 184c, die die Dauer des Sandcastle-Impulses bestimmt, ist gleich der horizontalen Austastperiode.
Bei einer der Arbeitsweise des vertikalen Zufallszahlgenerators analogen Art und Weise gibt der horizontale Zufallszahlgenerator 215 einen Impuls bei pseudozufälligen Zeilenintervallen aus. Jeder Impuls umfasst die Dauer des aktiven Videoabschnitts einer horizontalen Zeile und wird über den Eingang 163b gespeist, um den Videoprozessor 164 zu veranlassen, vollständige horizontale Zeilen mit invertiertem Videosignal zu erzeugen.
17 veranschaulicht die Struktur des Videoprozessors 164 von 16 und 21. Der Block 171 zeigt einen RGB/YUV-in-NTSC-Wandler, der mit herkömmlichen Eingängen (einschließlich RGB/YUV, 3,58-MHz-Farbhilfsträger und Burst-Flag) beliefert wird, wobei jedoch in diesem Fall etwaige Synchronisations- oder Austasteingangssignale fehlen. Der umgewandelte Ausgang ist Standard-NTSC mit der Ausnahme, dass sämtliche Synchronisations-Information unterdrückt wird. Der Inverter 173 arbeitet unter der Steuerung von Impulsen, die über der Leitung 163b vorhanden sind, um das Videosignal auf eine zufällige zeilenweise Basis auf der in Verbindung mit 21 oben beschriebenen Art und Weise zu invertieren. Die Inverterausgabe wird dann in einem Summierer 172 mit den Sandcastle-Impulsen summiert, um den oben beschriebenen verwürfelten NTSC-Signalverlauf zu erzeugen.
23 veranschaulicht die Struktur eines Entwürflers, der zur Verwendung beim einem Heimschnittstellencontroller in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Entwürfeln eines Videosignals geeignet ist, das von einem System in Übereinstimmung mit 21 verwürfelt wurde. Es sei in Verbindung mit 21 daran erinnert, dass der Impfwert und die Lade/Zählnummern über Leitungen 211a und 212a von der CPU 127 von 12 auf Befehl des Netzmanagers anfangs jedes Mal bereitgestellt werden, wenn ein MMC zugewiesen wird, um einem bestimmten Heimschnittstellencontroller zu dienen. Der gleiche Impfwert wird ebenfalls an den bestimmten Heimschnittstellencontroller geliefert und in einem Pufferregister 231 gespeichert. Jedes Mal, wenn ein neuer Impfwert in das Pufferregister 211 des Verwürflers geladen wird, wird der gleiche Impfwert in das Pufferregister 231 des Entwürflers geladen. Der Wert in dem Register 231 bleibt in dem Register, bis er in die vertikalen und horizontalen Pseudozufallszahlgeneratoren 232 und 235 jeweils durch einen Impuls von dem Timingimpulsdetektor 238 getaktet wird. Das relative Timing der Impfdaten, der Lade/Zählimpulse und das Auftreten von Sandcastles bei dem verwürfelten NTSC-Videosignal werden als Elemente 221, 222 und 223 von 22 gezeigt.
Ein Timingimpulsdetektor 238 überwacht das ankommende verwürfelte Videosignal über die Leitung 238a. Der Timingimpulsdetektor 238 erzeugt einen Taktimpuls, wenn er die Mehrzahl von Impulsen erfasst, die in dem verwürfelten NTSC-Videosignal erzeugt werden, wenn der Verwürfler in 21 einen Lade/Zählimpuls über die Leitung 212a empfangen hat. (Auf diese Art und Weise veranlasst der Timingimpulsdetektor die Erzeugung eines Impulses auf einmal mit Bezug auf das empfangene verwürfelte Signal entsprechend im allgemeinen dem Auftreten des Lade/Zählimpulses, wenn das ursprüngliche Signal verwürfelt wurde.) Der Timingimpulsdetektortaktimpuls veranlasst dann, dass der gespeicherte Impfwert in die Pseudozufallszahlgeneratoren 232 und 235 geladen wird.
Der Timingimpulsgenerator 238 erfasst ebenfalls das Auftreten einzelner Sandcastle-Impulse, und diese werden verwendet, um das Laden des Zeilenzählers 234 und das Hochsetzen des Synchronisations-Generators 237 auszulösen. Dieser Generator ist auf den Farb-Burst phasenverriegelt und erzeugt daher die notwendigen Synchronisations-Signale, um ein entwürfeltes NTSC-Signal wiederaufzubauen. Die zusammengesetzten Synchronisations- und zusammengesetzten Austastsignale von dem Generator 237 speisen einen Sandcastle-Summierer 2331, um eine volle Serie von Sandcastles für jede Zeile und die gesamte NTSC-Framestruktur zu erzeugen. Die Ausgabe des Summierers 2331 geht in den Sandcastle-Komplementgenerator 233, der die Eingabe jedes Mal logisch verknüpft, wenn ein Sandcastle an der verwürfelten Videoeingangsleitung 238a auftritt. Die Ausgabe des Sandcastle-Komplementgenerators ist daher ein Strom von Sandcastles, dem ein Sandcastle jedes Mal aber auch nur dann fehlt, wenn ein Sandcastle in dem verwürfelten Videosignal vorhanden ist. Diese Ausgabe wird an dem Decodierer/Verstärker 236 zugeführt, wo sie mit dem verwürfelten Videosignal summiert wird, um eine Ausgabe zu erzeugen, die ein Sandcastle bei jeder Zeile aufweist und daher ein entwürfeltes NTSC-Videosignal ist.
Auf eine der Arbeitsweise der Invertersteuerung auf der Leitung 163b von 21 und 17 analogen Art und Weise wird ein Invertersteuersignal auf der Leitung 235a von dem horizontalen Pseudozufallszahlgenerator 235 erzeugt, der einen Impuls zu einer Zeit erzeugt, die der Erzeugung eines Impuls durch den horizontalen Pseudozufallszahlgenerator 215 entspricht. Dieses Steuersignal auf der Leitung 235a erzeugt eine zweite Inversion (und daher Wiederherstellung) der zuvor invertierten Videoleitung, die von dem Inverter 173 von 17 verursacht wurde. Das Ergebnis ist ein voll wiederhergestelltes NTSC-Videosignal auf der Leitung 236a.
19 veranschaulicht die Struktur des Audioprozessorabschnitts 162 von 16. Linke und rechte Audioeingänge von dem Audiosubsystem 122 werden an die Summen- und Differenzmatrix 191 geliefert. Die linke und rechte Summenausgabe auf der Leitung 191a wird einem Tiefpassfilter 1921 und einem Vor-Emphase-Filter 1923 unterworfen. Auf ähnliche Art und Weise wird die Differenz Links-Rechts auf der Leitung 191b einem Tiefpassfilter 1922 und einem DBX-Kompressor 1924 unterworfen, und die Kompressorausgabe wird an einen Doppelausgleichmischer 193 gespeist. Das MTS-Hilfsträgerbezugssignal auf der Leitung 123e wird einer Frequenzteilung durch einen Teiler 195 und einer weiteren Frequenzteilung durch einen Halbierer 196 unterzogen. Die Ausgabe des ersten Teilers 195 wird von dem Element 1971 frequenzbeschnitten, und die resultierende Ausgabe wird an den doppelausgeglichenen Mischer geliefert, um ein Doppelseitenband-unterdrücktes Trägersignal auf der Leitung 193a zu erzeugen. Dieses Signal wird von einem Summierer 194 mit dem vorverzerrten L + R-Signal auf der Leitung 1923a und dem SAP-Hilfsträgersignal summiert, wobei das letztere von dem SAP-Hilfsträgergenerator 198 bereitgestellt wird, an den das SAP-Signal von dem Audiosubsystem 122 geliefert wird. Dies erzeugt ein zusammengesetztes BTSC-Signal auf der Leitung 162a, das an den in 16 beschriebenen HF-Aufwärtsumsetzer 161 geliefert wird.
20 veranschaulicht die Struktur des HF-Aufwärtsumsetzersabschnitt 161 von 16. Die Eingänge umfassen ein BTSC-Audiosignal auf der Leitung 162a und ein verwürfeltes NTSC-Videosignal auf der Leitung 123d. Die Videoeingabe wird an einen AM-Modulator 2011 und die Audioeingabe an einen FM-Modulator 2012 geliefert, und die jeweiligen Modulatorausgaben werden in dem Summierer 202 summiert. Die Ausgabe von dem Summierer wird von einem Filter 2031 frequenzbeschnitten und von einem Verstärker 2032 verstärkt. Die Verstärkerausgabe wird mit dem Signal von dem ersten Lokaloszillator 2043 gemischt, und das gewünschte obere Seitenband wird von einem Verstärker 2042 und einem Filter 205 verstärkt und frequenzbeschnitten. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird dann durch einen Verstärker 2051 geführt und in einem Mischer 2052 mit einem Signal von einem zweiten Lokaloszillator 2053 gemischt, das frequenzveränderlich ist (hier ein phasenverriegelter Oszillator). Die Ausgabe wird (in einem Verstärker 2053) verstärkt und von einem Filter 2054 tiefpass-gefiltert, um das obere Seitenband zu eliminieren, und das resultierende Signal wird von einem Verstärker 2055 verstärkt und als eine Ausgabe auf der Leitung 161a bereitgestellt. (Diese Ausgabe wird an den Kombinierer 73 von 7 gespeist.)
24 veranschaulicht ein alternatives Verwürfelungssystem. Das System umfasst einen NTSC-Synchronisations-Stripper 241, das abgemagerte (stripped) Synchronisations-Videosignale an einen Mischer 243 liefert, der Synchronisations-Signale durch Liefern eines Chroma-Hilfsträgers jederzeit maskiert, einschließlich während eines horizontalen und vertikalen Rücklaufs. Außerdem wird veranlasst, dass das Leuchtdichtesignal jederzeit vorhanden ist.
Diese Ergebnisse werden durch Verwenden der vertikalen und horizontalen Synchronisations-Ausgaben von dem Stripper 241 erreicht, um eine Ausgabe von einem ODER-Gatter 2461 bereitzustellen, wenn eines der vertikalen oder horizontalen Rücklaufsignale vorhanden ist. Dieser Ausgang verknüpft logisch über einen Schalter 242 ein Chroma-Rauschleuchtdichtemaskierungssignal von einem Generator 2421 in dem Mischer 53. Diese Ausgabe wird ebenfalls mittels eines Schalters 247 durch ein hroma-Rauschsignal von dem Generator 2471 beeinflusst, der seinerseits verwendet wird, um den phasenverriegelten Schleifenoszillator 244 zu modulieren, um ein moduliertes Chroma-Hilfsträgermaskiersignal zu erzeugen. Dieses Signal wird einer optionalen programmierbaren Phasenverzögerung 245 unterworfen, um eine unterschiedliche Phasenverschiebung des Signals während des Farb-Burstintervalls auf einer Zeilen- Basis in Übereinstimmung mit einem von dem Pseudozufallsgenerator 2451 erzeugten Phasenoffset zu veranlassen. Das von dem Stripper 241 ausgegebene zusammengesetzte Synchronisations-Signal wird mit einem verschlüs selten Wert für die von dem Generator 2451 aktuell verursachte Phasenverschiebung versehen. Der verschlüsselte Wert wird von dem DES-Codierer 248 erhalten, und dieser verschlüsselte Wert, ein Digitalsignal, wird auf das Signal während des vertikalen Austastintervalls als ein Binärmuster durch den vertikalen Austastintervalldatencodierer 249 platziert. Das zusammengesetzte Synchronisations-Signal wird dann einer optionalen variablen Zeitverzögerung durch die Verzögerung 2491 um einen Bezugswert unterworfen, der ebenfalls von dem Pseudozufallsgenerator 2451 erhalten wird. Natürlich könnte ein getrennter Generator verwendet werden, vorausgesetzt, dass der von einem derartigen Generator erhaltener Wert ebenfalls auf dem zusammengesetzten Synchronisations-Signal codiert ist. Das resultierende verwürfelte zusammengesetzte Synchronisations-Signal wird dann als eine Ausgabe bereitgestellt. Dieses System liefert daher einen kontinuierlich vorhandenen Chroma-Hilfsträger, ein kontinuierlich vorhandenes Leuchtdichtesignal, und verschiebt den Farb-Burst um einen Zufallsbetrag. Das verwürfelte Videosignal ist daher ohne Zugriff auf das Verfahren des Verwürfelns relativ schwierig zu entwürfeln.
25 zeigt ein Videoentwürflersystem zum Entwürfeln des in Übereinstimmung mit einem System, wie es beispielsweise in 24 gezeigt ist, verwürfelten Videosignals. Das über der Leitung 259 gelieferte verwürfelte Videosignal wird sowohl während der vertikalen als auch der horizontalen Rücklaufintervalle durch das Gatter 251 weggeleitet, wodurch die Maskierungssignale entfernt werden, die die eigentliche Synchronisation stören, und das eigentliche Synchronisations-Signal, das auf der Leitung 2543 vorhanden ist, wird ebenfalls zu dem Mischer 253 hinzugefügt, um die zusammengesetzte Videoausgabe über die Leitung 2532 zu liefern. Die am Eingang 258 vorhandene verwürfelte Synchronisation wird zuerst ver wendet, um die verschlüsselte Verzögerungsinformation (wenn eine verschlüsselte Verzögerung verwendet wird) zu liefern, die von dem vertikalen Austastintervalldaten durch den Decodierer 255 decodiert und von dem DES-Decodierer 256 entschlüsselt wird. Das verwürfelte Synchronisations-Signal wird durch die programmierbare Zeitverzögerung 257 geführt, um ein zusammengesetztes Synchronisations-Signal zu liefern, das mit dem Videosignal gleichphasig ist. Der Synchronisations-Separator 254 liefert getrennte Ausgaben für die vertikale als auch die horizontalen Synchronisation sowie auch ein Gatesignal für den Farbburst. Die vertikalen und horizontalen Synchronisations-Signale werden durch ein NOR-Gatter 2541 und ein ODER-Gatter 2542 geführt, sodass 251 das Videosignal während dem vertikalen und horizontalen Rücklauf mit Ausnahme während des Farbburst wegleitet. Der optionale Videodecodierer 252 trennt den Chroma-Hilfsträger (im Fall, dass er phasenverschoben ist), und der getrennte Hilfsträger wird durch optionale programmierbare Phasenverzögerungen 2531 in einer Menge geführt, die von den entschlüsselten Verzögerungsdaten spezifiziert werden, um die ursprüngliche Phase des Hilfsträgers wiederherzustellen. Der resultierende korrigierte Hilfsträger wird mit der Leuchtdichte und Audiohilfsträger und dem zusammengesetzten Synchronisations-Signal durch den Mischer 253 gemischt, um ein entwürfeltes zusammengesetztes Videosignal über die Leitung 2532 bereitzustellen.
26 veranschaulicht die Eingabe- und Ausgabestruktur eines Heimschnittstellencontrollers 13 in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Controller umfasst Eingangs- und Ausgangsverbindungen 261 für Kabelfernsehen-Hochfrequenz, eine Videokassettenrecorderschnittstelle 262, eine Erweiterungsschnittstelle 263 (zum Bereitstellen von Basisbandvideo; Ports für Drucker, Modem und Computer; und eine Versorgungsleitungsschnittstelle), Infrarotsenderport 264 zur Kommunikation mit einem herkömmlichen Set-Top-Gerät, Videokassettenrecorder und Fernseher, Infrarotempfängerport zur Kommunikation mit der Fernsteuerung 14, eine Hochfrequenzausgabe 266 zur Kommunikation mit einem Fernsehempfänger und Basisbandausgaben 267 zur Kommunikation mit einem Fernsehmonitor.
27 veranschaulicht eine Ausführungsform des Controllers von 26, der für analoge Fernsehsignaleingänge geeignet ist. Der HF-Kabelfernseheingang 2711 speist ein Duplexfilter 271, dessen Hochpassabschnitt Fernsehinformationssignale und stromabwärtige Daten an die Leitung 2712 speist, und einen Splitter 2714, um unter dem VCR-HF-Ausgang bei 2782 einen Steuerdatenempfänger 2751 und einen Tuner 272 aufzuteilen. Der Tiefpassabschnitt empfängt stromaufwärtige Datenkommunikationen von einem Steuerdatensender 2752 über die Leitung 2713. Der Tuner 272 wird zwischen der VCR-HF-Ausgang 2782 und den Fernsehinformationssignalen von der Leitung 2712 umgeschaltet. Die Ausgabe des Tuners wird einem Entwürfler 373 zugeführt, der von einem Schalter 2731 umgangen wird. Ein Genlock-Block 2732 liefert Synchronisations-Signale, die notwendig sind, um es einem Überlagerungscontroller 2733 zu ermöglichen, ordnungsgemäß mit der Tunerausgabe zu arbeiten. Die Ausgabe des Überlagerungscontrollers wird direkt an eine Basisbandvideoausgabe 267a geliefert, und die Audioausgabe des Tuners wird durch eine Lautstärkesteuerung 2741 an die Basisbandaudioausgabe 267b geleitet. Ein Kanal3/Kanal4-Modulator 274, der mit diesen Basisbandausgängen gekoppelt ist, liefert eine HF-Ausgabe über die Leitung 266 an das Teilnehmerfernsehen. Der Schalter 2741 schaltet das Fernsehen zwischen den Fernsehinformationssignalen des Heimschnittstellencontrollers und der HF-Ausgabe des VCR um. Datenkommunikationen, die den Datenempfänger 2751 und den Sender 2752 beinhalten, werden von dem Datenkommuni kationsprozessor 275 gehandhabt, und der Informationsfluss ist über den Datenbus 279 zu und von dem Set-Top-Prozessor 267, einer Infrarotschnittstelle 2761 für die Fernsteuerung 14, dem Überlagerungscontroller 2733, dem Tuner 272 und der Lautstärkesteuerung (Einstellung) 2741.
28 und 29 veranschaulichen Ausführungsformen der digitalen Dekompressions- und Multimediaversionen des Controllers von 26. Die Ausführungsform von 28 ist derjenigen von 27 mit der Ausnahme ähnlich, dass dort ebenfalls ein Hochgeschwindigkeitsdatenempfänger 281 mit einem mit dem Splitter 2714 verbundenen Eingang bereitgestellt wird. Die Ausgabe des Hochgeschwindigkeitsempfängers weist ein digitales Dekompressionsmodul 282. Dieses Modul umfasst einen Audioausgangszufuhrmischer 283 zusammen mit dem Audiosignal von dem Tuner 272 und eine Videoausgabe, die in den Überlagerungscontroller 2733 durch den Schalter 285 geschaltet werden kann, wobei dessen andere Position den Überlagerungscontroller 2733 veranlasst, sein Videosignal ausschließlich von dem analogen Ursprung wie zuvor zu erhalten.
Die Multimedia-Ausführungsform von 29 stellt eine weitere Verbesserung der Ausführungsform von 28 dar. Zusätzlich zu dem Hochgeschwindigkeitsdatenempfänger 281 gibt es einen Hochgeschwindigkeitsdatensender 291. Diese kommunizieren mit den Datenbus 279 über eine Hochgeschwindigkeitsdatenschnittstelle 292. Die Frequenzsteuerung der Kommunikation mit diesen Datenraten wird von dem Frequenzsteuerblock 2941 unterstützt. Ein Audiomischer 295 arbeitet unter der Steuerung eines Sound-Mikroprozessors 2943. Zusätzliche Effekte werden durch einen Multimediaprozessor 2944 und einen Überlagerungs- und Effektenblock 2942 erreicht.
30 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform zu dem System von 7, bei der der Knoten 302 an einem Zubringer 74a, typischerweise nahe einem Brückenverstärker 74, angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen ein Brückenverstärker einer Mehrzahl von Zubringern dienen kann, kann der Knoten auf ähnliche Weise Heiminformationscontrollern bei jedem dieser Zubringer dienen. Bei dieser Ausführungsform speist die Hauptleitung 301 Expresshauptleitungen 44. Die Brückenverstärker 74 sind an Stellen angeordnet, wo die Zubringer 74a mit den Hauptleitungen 44 verbunden sind. Bei einer Abzweigung 303 ist ein Teilnehmeranschluss 75 zu einem Teilnehmerheim mit einem Heimschnittstellencontroller 13 und einer Fernsteuerung 14 angeordnet.
31 zeigt die Bandbreitennutzung bei einem System in Übereinstimmung mit demjenigen von 30. Die Bandbreite wird an dem Knoten 302 durch ein Tiefpassfilter begrenzt, sodass digitale Trägersignale 319 an dem Bandbreitenabschnitt über der Region 315, die gewöhnlichen Kabelkanälen zugeordnet sind, nicht die Heimschnittstellencontroller stromabwärts von dem Knoten an dem Zubringer 74a erreichen können. (Alternativ kann die Bandbreite natürlicherweise durch den Brückenverstärker 74 begrenzt werden, wobei der Knoten in Kommunikation mit der Hauptleitung 44 ist.) Die in der Bandbreite 319 entfernten Digitalsignale können typischerweise komprimierte digitale Fernsehinformation befördern, und diejenigen dieser Signale, die notwendig sein können, um stromabwärtige Heimschnittstellencontroller zu dienen, werden von dem Knoten 302 erhalten und ummoduliert, um einen interaktiven Fernsehdienst stromabwärts in dem gleichen Spektrum 317 bereitzustellen, das stromaufwärts von den Digitalsignalen 319 benutzt wird. Eine Dekompression der Digitalsignale kann entweder an dem Knoten 302 oder an den Heimschnittstellencontrollern 13 erreicht werden. Somit ist der Knoten 302 imstande, für die Kommunikation mit den Heimschnittstellencontrollern 13, die ihrer eigenen Gruppe von Zubringern 74a zugeordnet sind, die in 31 gezeigte interaktive Kanalbandbreite 317 eindeutig zu verwenden. Jeder Knoten kann dieser Bandbreitenregion unabhängig von den anderen Knoten verwenden, da ein Signaltransfer zwischen Knoten in den Frequenzspektrenabschnitt 317 klein ist und in jedem Fall zwischen unterschiedlichen Knoten gesteuert werden kann. Über die für die Lieferung von nicht interaktiven Fernsehsignalen verwendete Bandbreite, einschließlich der Region 315 des Systems, wird der Spektrumabschnitt 317 platziert, der zum Befördern von interaktiven Fernsehinformationssignalen von der Kopfstelle verwendet wird. Ankommende Rückdatenkommunikationen werden mittels des niedrigeren Frequenzbandes 316 erzielt, wobei ein Hochpassfilter an jedem Knoten einen unerwünschten Signaltransfer verhindert; frische ummodulierte Träger werden an dem Knoten für stromaufwärtige Kommunikationen eingeführt. Sicherheitsbänder 318 werden zwischen den Bändern 315 und 317 sowie zwischen den Bändern 316 und 315 platziert, um Interferenz zu verhindern. Jeder Knoten 302 erreicht dann die Nutzung derjenigen interaktiven Fernsehinformationssignale, die die einem derartigen Knoten zugeordneten Teilnehmer betreffen, die Zugriff auf derartige Signale erhalten haben.
32 zeigt die allgemeine Architektur eines abgehenden Signalflusses und einer Zweiwegesteuerung bei einem System in Übereinstimmung mit der Ausführungsform von 30. An den Zubringern 74a ist der Knoten 302 angeordnet, der einen HF-Bus und Tuner umfassen kann, um Fernsehinformationssignale (die herkömmliche Kabelfernsehsignale sowie auch interaktive Fernsehsignale umfassen können) von der Kopfstelle zu demodulieren. Ein MMC 53 mit zusammenhängendem Modulator wird, wie bei den obigen Ausführungsformen, in direkter Kommunikation mit einem Heimschnittstellencontroller 13 auf Anforderung platziert, sodass der Knoten 302 auf im Wesentlichen die gleiche Art und Weise arbeitet, wie es der Knoten 77 tut, wenn er in der Kopfstelle platziert wird.
33 und 34 veranschaulichen die Verwendung des Kanalmenüsystems in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 33 und 34 zeigen offensichtlich unterschiedliche Kanäle, die für unterschiedliche Informationsdienste verwendet werden, hier Fernsehauflistungen (Kanal 31) und Kleinanzeigen (Kanal 37), obgleich sich, in der gleichen Weise wie vorher beschrieben, die Frequenz, über die die Heimschnittstellensteuereinheit Information empfängt, nicht geändert hat. Der Begriff „unterschiedlicher Informationsdienst", wie er bei dieser Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen verwendet wird, kann jeden Informationsdienst in einem Modus bedeuten, der dem Teilnehmer unterschiedlich erscheint, einschließlich eines interaktiven Dienstes in einem unterschiedlichen Informationsbereich oder eines unterschiedlichen interaktiven Dienstes, oder eines unterschiedlichen Fernsehrundfunksignals, das von der Kopfstelle bereitgestellt wird, etc.
35 bis 41 veranschaulichen die Verwendung des Karussellmenüsystems und die Art, mit der die Erfindung bei einer bevorzugten Ausführungsform den Dialog mit dem Benutzer bereitstellt. 35 veranschaulicht eine Ausführungsform des Karussellmenüsystems in Übereinstimmung mit der Erfindung, wenn ein interaktiver Informationsdienst ausgewählt wurde. (In diesem Fall ist der interaktive Dienst Kleinanzeigen) Das Karussell zeigt hier drei Flächen, wobei eine dieser eine Vorderfläche ist. Die Vorderfläche zeigt eine oder mehrere Menüalternativen. Die zwei gezeigten Seitenflächen sind eingeblendet, um die offensichtliche Verfügbarkeit anderer Alternativen anzuzeigen, wenn das Karussell veranlasst wird, sich zu drehen, sodass eine der Seitenflächen zu der vorderen Position bewegt wird. Mittels der Bedienung der in Verbindung mit 27 bis 29 beschrieben Überlagerung 2733 oder des Videoeffekten- und Mischerblocks 121d von 12 und 14, kann ein Cursor über die Fernsehanzeige durch die Fernsteuereinheit 14 bewegt werden, und wenn der Cursor die Menüauswahl von Interesse überlagert, kann die Alternative durch Drücken der geeigneten Schaltfläche auf der Fernsteuereinheit 14 ausgewählt werden. Abhängig von der ausgewählten Alternative (und falls Subalternativen von dem Bereich von Interesse bei dem bestimmten interaktiven Informationsdienst erforderlich sind), wird das Karussell vorübergehend gezeigt, wie es offensichtlich in die eine oderandere Richtung gedreht wird, und dann wird veranlasst, dass ein anderer Satz von Alternativen auf der vorderen Fläche erscheint, wobei die flankierenden Seitenflächen erneut eingeblendet werden.
36 bis 41 veranschaulichen, wie ein interaktiver Fernsehdienst in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt werden kann. Wenn Fernsehprotokolle (hier Kanal 31) ausgewählt wurden, wird ein Rasterabschnitt angezeigt, der auf dem Bildschirm zum Betrachten des Rasters in der Gesamtheit verschoben werden kann. In 36 ist ein Abschnitt der Rasteranzeige gezeigt, wobei Fernsehprogramme als eine Funktion des Kanals und der Zeit für ein vorgegebenes Datum und einen vorgegebenen Tagesabschnitt aufgetragen werden; und das Datum und der Tagesabschnitt können von dem Teilnehmer ausgewählt werden.
Die Auswahl „Smart TV" ermöglicht dem Teilnehmer, nach Programmen oder anderen Informationsdienstangeboten auf der in den nachfolgenden Fig. dargestellten Art und Weise zu suchen. Die in 37 angegebenen Karussellalternativen ermöglichen dem Teilnehmer, Programme und Filme gemäß dem Thema, der Show oder dem Schauspieler zu finden. Weitere Alternativen ermöglichen dem Teilnehmer, seine Lieblings kanäle zu programmieren und Angebote auf diesen Kanälen zu finden, oder Angebote auf einer Bezahl-Fernseh-Basis (pay per view basis) zu identifizieren oder zu dem Raster von 36 zurückzukehren. Wenn die Auswahl „gemäß Schauspieler" durchgeführt ist, wird das alphabethische Menü von 38 präsentiert. Um Auflistungen für „Bogart" zu finden, würde die obere Schaltfläche „ABCDE" ausgewählt, was die Anzeige von 39 erzeugt. Danach würde der Schaltfläche „B" ausgewählt, und aus der Liste von Schauspielern, deren mit „B" beginnenden Namen angezeigt werden, könnte man „Bogart" auswählen und schließlich die Auflistung und die Alternativen erzeugen, die in 40 gezeigt sind. Man könnte beispielsweise wählen, Casablanca am 24. Juni aufzuzeichnen, was die Anzeige von 41 erzeugt, mit der Alternative, zukünftig über weitere Bogart-Filme in Kenntnis gesetzt zu werden.

Claims

Interaktives Fernsehinformationssystem zum Bereitstellen einer interaktiven Kabelfernsehdienstleistung, wenn es mit einem Kabelfernsehsystem gekoppelt ist, mit (i) einer Informationsquelle (51), die an einem Kopfende (11) zugänglich ist, um eine Mehrzahl Informationsdienstleistungen zu liefern, und (ii) einem Informationsdienstleistungs-Verteilungsnetzwerks (68b) mit einer Mehrzahl von Ästen (44a, 44b, 44c), die mit dem Kopfende (11) in Verbindung stehen, um die Informationsdienstleistungen an Subscriber-Fernseher zu liefern, wobei jeder Ast mit einer anderen Gruppe von Subscriber-Fernsehnern verbunden ist, wobei das interaktive Fernsehsystem umfaßt: eine Mehrzahl von Home-Schnittstellen-Controllern (13), wobei ein solcher Home-Schnittstellen-Controller jedem Subscriber-Fernseher zugeordnet ist und einen interaktiven Modus hat, sowie mit einem (a) Datentransceiver (2751,2752), der über einen Datenkommunikationsweg (93,94) mit dem Kopfende betreibbar ist und (b) einer Auswahleingabe (2761) zum Empfangen von Signalen von einer Subscriber-Auswahlvorrichtung (14); einem Prozessor (127), der am Kopfende (11) angeordnet und für den Datenkommunikationsweg (93,94) zugänglich ist, wobei er ein Informationssignal für die Übertragung über das Informationsdienstleistung-Verteilungsnetzwerk (68b) bereitstellt und wobei er das Informationssignal in Abhängigkeit von Steuerdaten ändert, die von einer Subscriber-Eingabe erzeugt werden, so daß, wenn ein bestimmter Home-Schnittstellen-Controller (13) in dem interaktiven Modus ist, (i) Signale an dem Auswahleingang (2761) des gegebenen Home-Schnittstellen-Controllers, die von der Subscriber-Eingabe über eine Subscriber- Auswahlvorrichtung (14) resultieren, Steuerdaten erzeugen, (ii) der Prozessor (127) die Steuerdaten über den Kommunikationsweg (93) von dem Datentransceiver (2752) des gegebenen Home-Schnittstellen-Controllers (15) empfängt; (iii) das Informationssignal, das von dem Prozessor (127) bereitgestellt wird, komprimiert wird, um ein komprimiertes digitales Informationssignal zu erzeugen, und (iv) das komprimierte digitale Informationssignal auf dem Ast übertragen wird, der mit dem Subscriber-Fernseher verbunden ist, dem der gegebene Controller (13) zugeordnet ist, und (v) der Inhalt des Informationssignals in Abhängigkeit von Steuerdaten geändert wird, die von der Subscriber-Eingabe über die Subscriber-Auswahlvorrichtung (14) resultieren; und mit einem digitalen Dekompressionsmodul (282), um das Informationssignal zugänglich für den Subscriber-Fernseher zu machen.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor (127) einer von mehreren Prozessoren ist, wobei jeder Prozessor (127) ein zuordnungsbares Modul (67) zu einem der Home-Schnittstellen-Controller (13) im interaktiven Modus ist.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 2, das des weiteren einen Netzwerkmanager (66a) zum Zuordnen eines zugänglichen Prozessors (127) umfaßt, um interaktive Dienstleistung für einen der Home-Schnittstellen-Controller (13) im interaktiven Modus bereitzustellen, beruhend auf Daten, die von dem Kommunikationsweg (93) erhalten wurden, so daß die Zuordnung der Prozessoren zu den Home-Schnittstellen-Controllern auf einer Anforderungsbasis ausgeführt wird.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, das des weiteren ein Frequenzzuordnungsmittel (66a) umfaßt, das am Kopfende angeordnet ist und über den Datenkommunikationsweg zum Zuordnen einer Trägerfrequenz an einen gegebenen Kontroller (13) betrieben wird, bezüglich dessen das Informationssignal auf dem Ast an den Subscriber-Fernseher zu übertragen ist, dem der gegebene Controller zugeordnet ist.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der obenstehenden Ansprüche, bei dem der Ast enthält: einen ersten Bandbreitenabschnitt (90), der nicht interaktive Fernsehinformationsdienstleistungen trägt, die im wesentlichen identisch in der Art und einer Bandbreitenzuordnung unter allen Ästen sind, und einen zweiten Bandbreitenabschnitt (92), der Informationssignale auf einer Anforderungsbasis trägt, die durch die Benutzung der Home-Schnittstellen-Controller im interaktiven Modus festgelegt werden.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor in einem Knotenmittel (73) am Kopfende (11) enthalten ist, wobei das Knotenmittel (11) in Datenkommunikation mit der Mehrzahl von Home-Schnittstellen-Controllern (13) über den Datenkommunikationsweg (93,94) ist und die Informationssignale bezüglich Fernsehinformationssignale an den Ästen der Subscriber-Fernsteher bereitstellt, beruhend auf Daten, die über den Datenkommunikationsweg (93) von den Home-Schnittstellen-Controllern (13) für solche Subscriber-Fernseher erhalten wurden.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch Anspruch 6, bei dem der Prozessor (127) einer von einer Mehrzahl Prozessoren in dem Knotenmittel (73) ist, wobei jeder Prozessor ein zuordnungsbares Modul (67) zu einem der Home-Schnittstellen-Controller im interaktiven Modus ist.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 7, bei dem jeder der Prozessoren (127) entfernbar in dem Knotenmittel (73) installierbar ist.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 6, bei dem die Subscriber-Auswahlvorrichtung (14) ein Kanalauswahlmittel umfaßt, um einem Subscriber zu ermöglichen, einen erscheinenden Kanal auszuwählen.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 9, bei das Knotenmittel (73) und die Home-Schnittstellen-Controller (13) so angeordnet sind, daß das Knotenmittel unterschiedliche Informationssignale an unterschiedlichen erscheinenden Kanälen von einer ersten Gruppe erscheinender Kanäle, alle über das gleiche Fernsehinformationssignal, an die den Subscriber-Fernseher des gegebenen Home-Schnittstellen-Controllers im interaktiven Modus bereitstellt, wenn das Kanaldetektionsmittel eines solchen gegebenen Home-Schnittstellen-Controllers mit seiner Auswahl von einem erscheindenen Kanal in der ersten Gruppe der erscheinenden Kanäle zu einem anderen erscheinenden Kanal in der ersten Gruppe sichtbaren Kanäle wechselt.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 10, bei dem das Knotenmittel ein Anpressungs-Signalerzeugungsmittel enthält, um ein Anpressungs-Signal mit einer festen Trägerfrequenz zu erzeugen, um einen Benutzer aufzufordern, dessen Home-Schnittstellen-Controllermittel hierauf abgestimmt ist, auf einen sichtbaren Kanal in der ersten Gruppe zuzugreifen.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 10 oder 11, bei dem jeder Home-Schnittstellen-Controller des weiteren ein Eingabeauswahlmittel (272) zur Auswahl eines gegebenen Fernsehinformationssignals umfaßt.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 12, bei dem das Knotenmittel und die Home-Schnittstellen-Controller des weiteren so angeordnet sind, daß wenn einer einer zweiten Gruppe von sichtbaren Kanälen von einem Home-Schnittstellen-Controller ausgewählt wird, das Eingabeauswahlmittel (272) eines solchen Home-Schnittstellen-Controllers eine Trägerfrequenz entsprechend dem ausgewählten Kanal auswählt.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei dem das Knotenmittel Aktivitäts-Detektionsmittel umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Home-Schnittstellen-Controller in einen interaktiven Modus zu bringen ist, und mit einem Signal-Zuordnungsmittel, um bei einer zustimmenden Bestimmung durch das Aktivitäts-Detektionsmittel, ein Fernsehinformationsignal zu veranlassen, dem Home-Schnittstellen-Controller zugeordnet zu sein.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 14, das des weiteren Mittel umfaßt, um bei einer affirmativen Bestimmung durch das Aktivitäts-Detektionsmittel die Zuordnung von zusätzlicher Datenkommunikationsbandbreite für die Datenkommunikation mit dem Knotenmittel zu veranlassen, um so auf einer Anforderungsbasis die Datenkommunikationsbandbreite festzulegen, die von dem gegebenen Home-Schnittstellen-Controller im interaktiven Modus verwendet wird.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 14, bei dem das Signalzuordnungsmittel an dem Datenkommunikationsweg mit den gegebenen Home-Schnittstellen-Controllermittel kommuniziert, um eine Trägerfrequenz des zugeordneten Fernsehinformationssignals zu identifizieren.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 15, bei dem jedes der Fernsehinformationssignale an den Ästen auf einer Zeitteilungsbasis bereitgestellt wird, und wobei jeder Home-Schnittstellen-Controller im interakiven Modus einen Zeitschlitz zugeordnet haben kann.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 15, bei dem jedes der Fernsehinformationssignale an den Ästen als eine adressierte Reihe von Paketen bereitgestellt wird, und wobei jeder Home-Schnittstellen-Controller im interaktiven Modus eine einmalige Paketadresse zugeordnet haben kann.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der obenstehenden Ansprüche, wobei jeder Home-Schnittstellen-Controller eine Signaleingabe (2711) für Fernsehinformationssignale umfaßt.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der obenstehenden Ansprüche, bei dem jeder der Home-Schnittstellen-Controller eine Ausgabe (266,267) in Kommunikation mit dem Subscriberfernseher umfaßt.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der obenstehenden Ansprüche, bei dem das Informationsquellenmittel Mittel zur Erhaltung von Informationsdienstleistungen von einem regionalen Verarbeitungszentrum (15,25) enthält.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach einem der obenstehenden Ansprüche, bei dem der Datenkommunikationsweg (93,94) über das Netzwerk (68b) erfolgt.
Interaktives Fernsehinformationssystem nach Anspruch 22, bei dem der Datenkommunikationsweg bei einer Radiofrequenz betreibbar ist, die unabhängig von jeder Frequenz ist, die von der Fernsehkommunikation über das Netzwerk verwendet wird.