使用嵌入数字频道升级兼容带宽的有线电视系统和方法

专利名称：使用嵌入数字频道升级兼容带宽的有线电视系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于提供电视节目和其他宽带内容给用户家庭的有线电视传送系统。本发明尤其涉及这样的系统和方法，其中通过以使得同时发送的模拟节目不受干扰的方式嵌入数字信号作为系统的模拟层(analog tier)上频道的内层(underlay)、从而增加这种系统载送附加的标准电视节目、个性化点播节目和其他信息的容量。数字信号接着在用户家庭和在用户家庭附近被解码并被再调制到现有有线电视系统上的可获得的剩余带宽上，用于向用户的现有有线电视调制解调器或机顶盒和电视接收机进行最后的分发。
背景有线电视(有时也称为共用天线电视或CATV)在二十世纪四十年代后期发展起来，服务于由于地形或到电视台的距离等原因而不能接收电视信号的乡村居民区。有线电视系统运营商在具有良好接收的区域设置天线，拾取商业广播台信号，接着通过同轴电缆把它们分发到订户并收取费用。在二十世纪五十年代，在美国只有70个居民区运营有线电视系统。这些系统服务大约14,000个家庭。到2001年为止，在大约32,000个居民区内有有线电视系统，服务于约8千万订户。有线系统正在美国的很多州并且在很多其他国家(包括奥地利，加拿大，比利时，德国，英国，意大利，日本，墨西哥，西班牙，瑞典和瑞士)运营。
有线电视系统能够载送的节目频道数取决于所利用的头端设备的类型和系统电缆线路、放大器、抽头和其他部件的电子属性。行业中的频道容量近年来显著增加；现在几个系统提供超过100个频道。但是美国大多数有线电视系统技术上能够提供36到60个频道，这表示它们运行在330和450MHz之间。
在有线电视系统中的大频道容量对一个系统运营商来说有提供很多服务的可能。除了可以空中地(off-air)获得的电视广播信号之外，大多数系统现在也提供只可由有线电视订户获得的多种节目服务，包括特殊的娱乐节目、新闻、体育、气象、商务信息和很多电影。他们也提供所谓的“适当定位(niche)”节目，它们是为诸如儿童、妇女和各种民族和种族的特定观众设计的。一些有线电视运营商也建立他们自己的本地节目并为公众和社会公众机构使用提供接入频道。他们也提供租用的接入频道，用于“租借”给那些希望显示特定节目的观众。电子银行业务、购物、需给电表读出和家庭安全是有可能使用一些有线电视系统的双向传输能力的一些家庭服务。
同时，用户还想要更快的速度和更丰富的内容以及它们接收内容的更好的质量。随着二十世纪九十年代的个人计算机的增长，容易使用的图形接口现在方便用户选择并观看MPEG和其他流内容、收听MP3音乐文件、通过因特网进行电话交谈(有时有视频辅助)和以JPEG或其他格式处理并存储数字图像。因为该内容的丰富度大大超过典型拨号电话调制解调器的容量，所以用户已经转移到所谓的“宽带”连接。但是，电话基础设施在所有区域内都不支持这种“数字订户线”服务，并且很多有线电视运营商已经开始提供全方位的通信服务，包括高速因特网接入和本地电话服务。高速因特网接入允许订户使用有线电视调制解调器以比基于标准模拟电话的调制解调器快100倍的速度连接到因特网。
与借助于卫星分发电影和节目的广泛选择的公司的竞争压力结合在一起的对于节目的扩展主体和丰富媒体的需求使得有线电视运营商面临增加他们现有系统的带宽的强大压力。但是这样做需要投资于昂贵的新头端设备和把新的更昂贵的电缆铺设到每个街区。该新的电缆必须接着配备新的分发放大器和其他电子设备，它们甚至必须与较低带宽系统间隔不同。
有线电视运营商所需要的是使他们无需进行完全的基础设施重建就能够增加其所能传送的节目频道数和其他形式的宽带服务的技术。为了致力于该未解决的需要，本发明的各实施例加入了所需要的附加的数字化节目，作为现有模拟节目的嵌入的内层。这通过利用模拟电视信号基于通过半个多世纪以前设计的系统这一事实来实现，该系统不使用每个频道占用标准6MHz电视频谱的最大信息容量(在空中传播和有线系统中都是这样)，并且因此有在不降低它传送预定要传送的电视节目的能力并不改变传送它所需要的物理电缆基础设施的情况下加入更多信息的机会。
接着使用相对低廉的设备在家庭中或家庭附近提取出该新的节目，并将其再调制到由有线电视运营商在该系统上使用的最高频率之上的频率上。这种新的“私人频道”或信号随后通过家庭现有的电缆线路发送到有线电视调制解调器或通过家庭现有的机顶盒接收机解码并显示在电视上。这样做是有可能的，因为更高频率的信号需要在家中传播的距离相对短，以及大多数有线电视调制解调器和机顶盒接收机被标准化以操作在几乎所有有线电视系统中、并且能够处理由更多典型有线电视系统载送的远高于450MHz或在其之下的频率。
发明概要本发明的各种实施例提供用于以与大多数一般有线电视系统兼容的方式实施带宽增加的设备、方法和系统。本发明将通过在系统头端处的一个或多个模拟电视频道内嵌入一个或多个数据载波来实现该目的。优选实施例将使用在所参考的相关文档中描述的dNTSC或dPAL方案，其中数据基本上与可视或视频载波正交地进行注入及调制，从而使它对典型的用户级电视接收机理论上“不可见”。
系统接着使用解码一个或多个频道的装置，其中数据已经嵌入频道中。该装置能够位于有线电视订户家中或位于服务于多个家庭的邻近节点中。在这两种情况下，所提取的数据都被再调制到一个或多个本地“私人频道”(一般为64或256QAM)上并接着被上变换到未使用的频率，这些频率一般位于未使用的频道中或恰好在最后使用的有线频道以上。例如，如果有线系统在频道2到79上传送78个电视频道(在52到550MHz，不管是模拟还是数字的)，本发明的多个实施例将恢复所嵌入的数据信号并将该信号(具有或不具有附加的嵌入信号)再调制到在556MHz或者更高频率下的频道80。
尽管可以由在家庭中的同轴电缆线路以及有线电视机顶盒传送的频率有上限，但是本发明的多种实施例能够在这些限制内操作，因为，同轴电缆或其他设计为操作到550MHz(仅仅是举例)的连线系统对于家庭中相对短的距离能够成功地操作在更高的频率下。而且，从经济的角度考虑，数字有线电视机顶盒和有线电视调制解调器通常设计为操作到至少860MHz，而不管采用所述机顶盒和调制解调器的系统的带宽是多少，其中如果小于860MHz，该系统只不过不利用机顶盒终端的全部容量。
“私人频道”被再调制到与诸如可从Scientific Atlanta或摩托罗拉获得的商用数字有线电视机顶盒兼容的数字载波。“私人频道”的内容接着将以符合有线电视工业标准数字载波的方式被解码并输出到标准电视接收装置，因此不需要特殊的用于观看虚拟频道内容的解码器。
在有线电视运营商频带内未使用的频率下、或在有线电视运营商使用的最高频率以上的频率下调制信号以建立本地“私人频道”(有时称为“虚拟”或“伪”频道)的技术是本领域已知的。一个不同的应用被教导为由本发明的发明人之一(Hoarty)创作的几个专利的一个元素，并且另一个变型是在公共领域内并由一些消费视频安装商使用以把来自一个中心位置的DVD、音频和保密摄影机视频内容分发到家庭中的其他位置。
此外，一个或多个“私人频道”能够以与有线电视标准DOCSIS(有线电视数据传输业务接口规范)兼容的方式再调制，以便由商业可获得的宽带有线电视调制解调器解调。
转换到标准有线电视数字载波(64或256QAM)的目的是除去用户家中对消费数字机顶盒或消费有线电视调制解调器的需要。这通过虚拟频道转换器设备实现，它能够放在所服务的邻近区域中心的有线电视系统的一个节点上，或放在用户建筑物的有线电视终点中，或者甚至放在电视机后面或有线电视机顶盒前面。该方案也允许在一个房屋中有多个有线电视机顶盒或有线电视调制解调器以接入这些新的、本地建立的“私人频道”和它们载送的节目或其他内容。
在另一个实施例中，“私人频道”能够从它们所嵌入的模拟载波中被提取出来，并在一个私人所有的机顶盒或私人所有的有线电视调制解调器中解码。但是，这一方案通常不受有线电视运营商的欢迎。以上解码并转换到标准数字调制格式的方案提供对现有有线电视运营的明显升级。
除了必须安装在有线电视系统头端的附加编码设备，对有线电视运营商仅有的材料损耗是附加的解码设备，其将需要被添加到本地邻近节点，或者在各种替换实施例中还需要“上门服务(truck roll)”，以使得技术人员在用户家中安装一个解码器盒。但是，有可能在本发明的多种实施例中使得一个用户自己在家中通过简单地把解码器/转换器与现有的有线电视机顶盒串连来安装解码设备，但是整个房屋的使用将受到限制。
也可能把需要的解码器装置建立到现有的商用有线电视机顶盒和商用有线电视调制解调器中，但是由于若干后勤(logistical)问题，把这种新设备移植到现有的有线电视设备中的过程较为缓慢。
该转换处理能够通过这样的事实而变得经济，即在多种实施例中，在头端处由专有处理嵌入的数字数据能够用已经与商用数字机顶盒兼容的前向纠错(FEC)进行编码。这种FEC方案一般是具有适当的数据块交织的里德-所罗门纠错。解码-转换设备只需要检测接着解调嵌入的数据信号，接着把该数据信号再调制到与特定有线电视系统兼容的方案，同样地，其一般将是64或256QAM。FEC处理随后在检测器转换器设备中将不需要。
可以预见，本发明的各种实施例将使用dNTSC或dPAL(如在参考的相关申请中更详细描述的)作为将数字数据插入到在有线电视系统上发送的电视信号中的措施。但是，对本领域技术人员来说，很明显，能够以足够的数据速率将兼容数字信号嵌入到电视信号中的任何系统或技术都将用作本发明的系统或方法的各种实施例的一部分。
本发明的各种实施例的一个目的是使得有线电视运营商能够在不需要投资进行物理电缆设备的完全重建的情况下就能明显增加特定有线电视系统能够传送给订户的电视机或计算机的有效带宽。
对本领域技术人员来说，在阅读了以下说明、附图和随附的权利要求之后，本发明的各种实施例的这一目的和其他目的以及优点将变得明显。
附图简述

图1是表示本发明的各种实施例的整个系统的高层级总示意图，所述各种实施例可以使用在有线电视系统中。
图2是头端元件的更详细示意图。
图2a是由本发明的特定实施例启用的“虚拟个人视频记录器”特征的更详细示意图。
图3是利用具有多路复用器的嵌入的载波到物理载波处理器的实施例的示意图。
图4是利用嵌入的载波到物理载波的直接转换的实施例的示意图。
图5是表示使用数字机顶盒的实施例的示意图。
图6是本发明的各种实施例使用有线电视系统频谱的方式的示意图。
发明的具体描述本发明的各种实施例提供这样的设备、方法和系统，用于在不需要整个系统重建(包含新电缆线路、放大器和对电缆设备基础设施的其他主要资产升级)的情况下显著增加典型的有线电视系统的有效带宽。简单地说，本发明的各实施例提供这样的设备和方法，通过所述设备和方法，有线电视系统运营商能够通过把数字数据插入到在模拟层上广播的常规的电视节目中(其插入方式为当节目在任何订户家中接收并显示在典型的消费级电视机上时，节目的声音或外观并没有可察觉的干扰)来添加附加的节目。
该插入的数字数据接着被使用现有的有线电视系统基础设施与电视节目一起发送，并接着在有线电视订户的家中或附近被提取。该数据接着被再调制到不由有线电视运营商使用的频率上，以便向家中发送、在家中传输并由现有行业标准的机顶盒或有线电视调制解调器接收，并且电影、音乐、网页或其他节目以工业标准方式被播放或显示。
总览本发明的一个优选实施例的高层级总览在图1中示出。该示意图表示一个有线电视系统的头端、有线电视系统、订户家庭和各个点，在所述各个点上，数据可以根据各种实施例被提取并再次调制。本发明的各实施例能够传送包括全部长度故事片、视频游戏、新闻和体育以及计算机数据文件的任意类型的数字内容。在一些实施例中，内容能够由用户点播获得，而在其它实施例中，内容可以随着从供应商广播或流送时实时观看。
各种实施例也将支持个人视频记录器(PVR)类型的节目，其中用户能够在广播电视节目时在有线电视频道上实时观看该电视节目，但是根据用户的选择具有暂停节目和在以后的某一任意时间恢复节目的选择。当观看相同时间排定的电视节目时，在所有观众观看相同的有线电视频道的同时时，该“暂停和恢复”功能需要在观众激活所述暂停功能时把单独的“私人”电视频道提供给有线电视订户。
为了提供广播和观众控制的节目的这样的混合，需要提供相当数量的独立、电视带宽频道。例如，如果10％的有线电视观众想要利用系统的点播特征(包括在该例子中，PVR类型的“暂停和恢复”功能)，则服务于50,000订户的中型有线电视系统将需要5,000个私人电视频道。任何现有的有线电视系统体系结构实际上都不满足该要求。本发明的某些实施例的一个目的是，在不需要有线电视设备的经济上不切实际的完全重建的情况下，满足提供这种带宽密集的增强服务的实际和技术要求。
图1展示了在头端处进入网络的两种类型的内容。第一种是现有的电视节目101a，它由现有的有线电视头端处理器处理。在本地节目的情况下，该内容一般从附近的电视广播设施通过直接地面链路或空中天线到达，并且在诸如CNN、MTV、HBO等只有有线电视才有的频道的情况下，该内容通过卫星到达。第二种类型的内容102a意图用于交互服务，并一般通过因特网连接、卫星、DVD或其他数字分发媒体到达。
交互内容102a由102点播提供，其中保持了本地的数据存储。点播内容由102计量并为了传输而编码。编码后的点播内容被使用在dNTSC已知的一个专有处理嵌入到一个给定的NTSC(或PAL)电视载波中。嵌入处理发生在该频率上或本领域已知为“IF”的中频上。101的一些或全部模拟电视频道通过102，在102中执行嵌入处理。广播频道和嵌入到广播频道的交互内容在103中组合，并且如果需要，可以上变换到它们的指定的电视频道。这些组合的频道接着作为一个块被调制到离开头端的干线线路上。这些干线线路(105a，105b和105c)一般是光缆，但是传统的同轴电缆仍然足以支持本发明。而且，通过使用离开头端的多个干线线路把有线电视服务载送到单独的服务邻近区域，本发明的特定实施例能够利用该分发方式的优点，并通过在每个离开头端的干线上放置唯一的交互频道组而使用空分复用，从而有效地倍增系统的私人频道容量。
在该例子中，光学干线信号在邻近光缆桥接放大器105b处被转换为电信号。紧接着光学接收机的是本发明的一个实施例106，它提供嵌入的频道提取和对于订户的相应邻近区域的处理。这些嵌入频道被解码并再调制或直接被变换到适当的频率，以呈送请求服务的一个或多个观众。新频道放在有线电视系统未使用的频道上。未使用的频道一般比有线电视系统的非交互部分使用的最后一个有线电视频道更高。因为美国中等有线电视系统提供60个频道并使用450MHz的带宽，并且大多数用于与有线电视兼容的电视机和VCR的电视调谐器子系统能够调到860MHz，因此还保留了适当的剩余带宽间隙(最大到410MHz)，其中放置新生成的交互(私人)频道。
本发明请求保护三种利用嵌入信息的方法，它们是在邻近有线电视节点105b处由106提取嵌入的信息并再调制所述信息到新的、未使用的频率，并接着使这些新生成的频道通过由所述节点服务的订户邻近区域而分发。该处理在逐邻近区域的基础上重复，从而以本领域已知的空分复用方式重复使用新生成频率的相同块。这是本发明最经济的实施例之一，但也最限于私人频道生成。另一个方法放置一个称为“整个房子解码器”的与106类似的设备112，并放在订户建筑物上或订户建筑物之内，以与106类似的方式生成用于在家庭中分发并由任意电视机或计算机使用的(在提供高速有线电视调制解调器服务的情况下)私人电视频道。设备112一般位于进入家庭的服务入口，比如车库或地下室或位于地产上的服务支架。该方法大大增加本发明的私人频道载送能力，但是成本更高，因为它使得每个想要交互服务的订户需要一个“整个房子解码器”。“整个房子解码器”能够在家庭同轴电缆连线容量内的、但是在有线电视系统的最高可获得频道以上的频率上提供输出私人娱乐或因特网接入的多个频道。与邻近节点实施例105相同，整个房子解码器112提取使用dNTSC嵌入数据系统而从主要广播频道中服务的用于该房屋的私人内容。第三种方法是把嵌入信号解码放在有线电视机顶盒内，该机顶盒只服务一台电视机并可能在背板上具有通过使用一个嵌入频道作为下游管道而提供高速因特网接入的以太网插口(这假定一个DOCSIS兼容的返回路径包括在机顶盒中)。该第三实施例是最不经济的，但它提供服务交互订户的最大容量。
为了理解私人频道的概念，一旦在头端处生成私人频道并将其插入频道组中，私人频道就被106提取并接着以新生成的频率通过由邻近节点服务的“光纤服务区域”分发。例如，电视机110的观众请求一个视频点播(VOD)电影。该电视机通过适当的购买和分配机制被分配一个由视频点播服务器在头端生成的私人(虚拟)频道。私人频道离开VOD服务器并由本发明在102编码。编码后的节目作为在服务于该请求观众的邻近区域的特定干线线路上的主要的非交互电视频道组内的一个广播电视频道或一部分广播电视频道内的嵌入信号而被载送。例如，假定有线电视系统提供60个节目频道的中等数量。该私人、嵌入VOD频道接着由本发明的设备106提取并再调制并上变换到频道61，以由机顶盒解码器109调谐并解扰并在电视机110上观看。只有请求观众的机顶盒将解扰并在附属于所述机顶盒的电视机上显示节目，尽管系统也能够支持使得多个电视能够观看相同的私人频道。
点播节目除了发生在有线电视系统头端的典型的有线电视处理之外，图2示出了本发明的特定优选实施例如何添加一个用于接收和存储各种类型的交互音频和视频内容的装置201，所述交互音频和视频内容包括视频点播内容。所述内容能够由任意实际装置接收，在本领域所知的许多其它装置中，所述装置尤其包括卫星链路、因特网接入或磁带。一个会话管理器设备202响应于经过有线电视设备的返回路径信息202a来自系统用户的请求。该信息载送用户的唯一标识以及经过用户的家庭中的有线电视机顶盒来自用户的请求。
所述请求可以是订购服务(例如购买一个视频点播电影)以及控制当前观看的节目。一个控制节目的例子将是快进或快退当前播放的电影。另一个由会话管理器提供的控制的例子将是暂停一个现场电视广播并允许观众从现场节目暂停的任意点恢复的措施。这通过把经由卫星或其他装置接收的或从一个现场模拟广播实时数字化的数字电视内容存储在一个视频数据库存储设备中，它进行存储以用于以后检索任意节目内容并允许从节目中的任意点重放。图2a将更详细地说明该功能。
可作为观众的私人节目频道获得的所有内容源都是某种形式的数字视频或音频或两者。会话管理器202指示逆多路复用器203从点播数据库203a或虚拟PVR子系统203b路由私人频道节目到指定的dNTSC编码器，以作为一个虚拟频道传播到请求用户的机顶盒以用于解码和观看。或者，相同的私人节目能够被路由到头端中的现有的传送多路复用器，以与现有的广播数字频道混合，以进一步分发到请求用户，以用于在该用户的有线电视机顶盒解码器上解码。
在dNTSC嵌入载波用作到用户的私人频道路径的情况下，用户请求的私人频道离开逆多路复用器203并由dNTSC编码器204调制到数据子载波并加入到模拟电视信号，其加入的方式为如先前参考专利6,433,835中描述的那样不干扰主频道的图像或声音。一旦插入到模拟信号，通过组合网络207，使用本领域已知的常规装置，模拟信号与它的加入数据子载波与有线电视系统的其他节目频道组合。所述组合网络的输出是一个宽带信号。所述输出范围能够从330MHz带宽到当前实际的1GHz限制。平均的美国有线电视系统支持大约六十个电视频道(450MHz)。
输出处理器208将是驱动一个或多个同轴干线电缆的功率放大器，或经光缆发送宽带内容到每个所服务的邻近区域的光学调制器。
本发明的新颖性最好理解为一个以技术可行和经济实用的方式组合广播电视节目内容与点播(私人频道)内容的措施。
图2a说明了一个特定实施例，其中集中的记录装置位于有线电视头端，以支持“虚拟私人视频记录”功能，该功能由本发明的特定实施例实现。该功能使得有线电视订户能够使得广播电视节目被临时存储，以用于以后在位于其中的记录设备上观看。
首先选择特定数量的现场电视节目选择以用于由本发明的特定实施例处理，其基于由有线电视运营商提供的想要的服务进行说明。例如，有线电视公司能够决定所有主要的广播网络，并且最受欢迎的有线电视频道(HBO，CNN，MTV等)将提供作为节目层的一部分提供，订户能够通过利用由本发明各种实施例提供的附加功能来“暂停和恢复”节目。接着被发送出有线电视设备到订户家中的数字机顶盒的该内容也可由虚拟PVR 210获得以用于存储。本地网络广播节目有时以模拟格式空中地获取，并在其他时间来自广播演播室的直接馈送。当任意内容以模拟格式被接收时，该内容在存储在210中之前通过视频数字化器211转换为数字视频。虚拟PVR 210使用一个滑动时间窗方法记录，其中每个节目保持由服务提供商确定的一段时间。在典型实施例中，将保持每个频道上的最近八到十小时的广播节目内容可用。
本发明的所示实施例从一个观众通过有线电视返回路径信息212a接收命令。如果该命令是要暂停一个现场电视节目，则连接到观众的电视机的机顶盒将把当前由订户观看的节目频道向回发送到头端。假定所述节目频道是由有线电视运营商提供的用于所述暂停和恢复特征的频道中的一个，则会话管理器212将使用频道管理子系统试图找到一个从头端到订户机顶盒的免费私人频道路径。假定一个可获得的私人频道，会话管理器将在由使用所述服务的所有机顶盒监视的一个公共信令频道上向回发送一个命令到相应的订户机顶盒。订户的机顶盒将被指示以调谐到特定电视频道并解码dNTSC嵌入载波。解码后的载波将从压缩数字视频信号被解压缩为一个与订户的电视机兼容的节目信号。因此，订户的机顶盒将离开广播频道并被分配一个具有相同节目但现在通过位于头端的大的虚拟PVR运行的私人电视频道，订户能够用一个家中的遥控器就像该设备在本地一样地对该虚拟PVR进行操纵。
在头端，会话管理器212将寻址虚拟PVR数据库210，以找到用户请求暂停节目的特定时间点。单个视频帧将通过如上所述的所提供的私人电视频道呈现给用户。当订户想要恢复观看所述暂停了的节目时，会话管理器将指示虚拟PVR数据库从所述暂停点重放所述节目。订户现在将通过私人电视频道在偏移了现场节目内容的某个时间点观看所述节目。该系统能够允许任意数量的暂停和恢复请求以及允许订户快进(假定现场节目将仍然进行的情况下，快进到现场节目的点)和快退直到回到节目开始。
本发明的一个附加新颖性是提供一个附加节目数据库213，以利用上述的私人频道机制提供对喜爱的节目或电影的长期存储和允许在以后的时间再调用和重放。
邻近节点使用嵌入载波处理器的一个实施例在图3中示出。该设备意图被放在设备支架或从一个电话线杆悬挂，所放置的每个点在有线电视系统上，其中光缆在所述点处终止并且信号被转换为电信号，或者在所述点处主干线线路被抽头并且产生服务特定邻近区域的分发馈送。
该图中所述的设备被放置在有线电视设备的分发电缆的线路上，并服务于由光缆服务的部分或全部邻近区域，或者服务于由传统干线上的抽头和馈送器电缆系统(非光纤，全同轴设备)服务的部分或全部邻近区域。该设备通过一个定向耦合器301提取一个信号，接着应用一个低通滤波器302以除去由有线电视系统使用的最高频道以上的电噪声。低通滤波器的输出接着通过另一个定向耦合器，在那里本地产生的节目频道被加入到主有线电视宽带频道组。这些本地产生的频道一般在由有线电视系统使用的最高频道以上的频道上产生。
本地产生的频道从嵌入在主有线电视广播频道中的信号建立。该处理包含利用一个标准电视调谐器设备304来调谐到一个包含想要的嵌入信号的电视频道。所述调谐器的输出接着馈送到一个嵌入数据检测器305，该检测器检测数据子载波并将所述子载波馈送到嵌入数据解码器306，该解码器将嵌入数据解码为二进制数据传输流。解调后的数据信号接着被提供给数据多路复用器307，它或者简单地把该流路由到可用的QAM编码器，或者将数据流与来自另一个嵌入载波的另一个数据流相组合，并接着把组合后的流切换到可用的QAM编码器。通过该设备的另一个路径将把压缩视频信息的数据流路由到视频解压缩器311，它把该数据流解压缩为模拟视频并将该视频调制为一个NTSC中间信号，以用于由312上变换为可获得的频率。该新产生的电视频道能够不经过进一步处理而接着由任意电视和VCR观看，它们可能用作用于点播服务的招揽或其他广告频道。
从上变换器产生的RF信号接着由组合网络310组合，并接着通过定向耦合器303再次引入到有线电视电视设备。对这样产生的私人频道的接入通过把现有的数字电视机顶盒变换器和有线电视调制解调器调谐到新产生的私人频道而实现。由本发明产生的私人频道服务于订户，以在给定的邻近区域内服务。每个邻近区域提供在逐邻近区域的基础上重复使用私人频道频率的机会，从而本发明提供很大数量的私人电视频道用于交互和点播服务。
整个房子处理器一个表示图3所示的系统中的变型的实施例在图4中示出。在该特定实施例中，本发明使用单一整个房子处理器(见图1的总体示意图中的112)以提供节目到单个订户，并且将一般位于有线电视订户的建筑物中或其附近。与图3中详细说明的替换实施例相对照，其中处理器意图服务于订户的一个邻近区域(见图1的总体示意图中的107)。
在该实施例中，调谐器404调谐到载送想要的嵌入信号的电视频道。嵌入数据检测器405提取嵌入的数据信号并把所述信号提供给视频解压缩设备406，它接着解压缩视频并把基带视频和音频信号提供到NTSC编码器407，它产生被调制到RF载波并由413和其他在整个房子模块内生成的本地产生的RF载波组合、并接着由定向耦合器403添加到房子电缆分发中的信号。另一个通过整个房子模块的路径由调谐器409描述并且检测器410产生一个中频信号，它接着被上变换到一个想要的频道，以用于输出到有线电视系统，从而避免了解码和记录步骤。这允许家庭单位中的较低成本，其中所有的信令预先在有线电视头端进行准备并格式化，以用于在家中的方向变换。
此外，使用在邻近节点的本发明实施例也能够用于整个房子使用，包括再多路复用和切换的使用。整个房子解码器允许家庭中的任何电视机不需要一个机顶盒就能观看点播或交互内容。它也促进了增强服务质量因特网接入到位于家中的任何位置的计算机，在家中有线电视系统同轴电缆可用。
本发明的这一实施例在逐家庭的基础上提供私人电视频道，从而给定有线电视设备上产生与以上图3的邻近节点发明相比成比例地更多的私人电视频道。这里描述的本发明也能够应用于在特定有线电视系统服务区域内的业务。
机顶盒实施例图5简述了加入到现有有线电视机顶盒系统中以允许在不使用整个房子解码器或邻近解码器的情况下单独解码嵌入的数据流的部件。该图也说明DOCSIS兼容的有线电视调制解调器支持。来自调谐器(505到509)的信号路径与上述的相同。双工器501从DOCSIS有线电视调制解调器控制器512接受一个返回路径信号，用于在5和40MHz之间的典型返回路径频率上传输上行流到有线电视系统头端。
系统频谱图6说明了一个现代有线电视系统的典型结构。从左到右表示低频到高频，一个有线电视系统使用5MHz到35MHz带宽用于从家庭返回到头端的返回路径。从52MHz到特定有线电视系统(一般是60个频道或450MHz)的最大频道容量是模拟(NTSC)和数字(64或256QAM编码的数字传输流)的混合。从频道2到大约75％的下游容量的较低频道被保留用于模拟(NTSC)频道。剩余25％被保留用于数字层。本发明在由用于非交互、广播频道的有线电视设备使用的最后的频道之上放置私人、交互频道。
权利要求
1.用于提供节目给用户的监视器的设备，包括a.一个解码器，适于提取施加到第一有线电视系统电视频道(模拟或数字)中的电视信号的载波上的数字信息；b.一个调制器，适于把所提取的数字信息调制到第二有线电视系统电视频道上以作为节目；以及c.耦合到解码器的控制电路，适于从一个由用户操作的控制设备接收信号，该控制电路适于确定(1)哪个有线电视系统电视频道载送由用户在控制设备上指定的所述节目，和相应地哪个有线电视系统电视频道构成第一有线电视系统电视频道，以及(ii)哪个频道用作第二有线电视系统电视频道。
2.按照权利要求1的设备，其中监视器是一台电视机。
3.按照权利要求1的设备，其中监视器是一个计算机监视器。
4.按照权利要求1的设备，其中第一有线电视系统电视频道是模拟的。
5.按照权利要求1的设备，其中第一有线电视系统电视频道是数字的。
6.按照权利要求1的设备，其中解码器和再调制器形成邻近节点的一部分。
7.按照权利要求1的设备，其中解码器和再调制器形成家庭网络的一部分。
8.按照权利要求1的设备，其中解码器和再调制器形成机顶盒的一部分。
9.按照权利要求1的设备，其中解码器和再调制器位于有线电视系统头端。
10.按照权利要求1的设备，其中再调制器适于对一个有线电视调制解调器进行馈送。
11.一种用于提供节目到用户的监视器的方法，包括a.提取施加到第一有线电视系统电视频道(模拟或数字)中的电视信号的载波上的数字信息；b.把所述提取的数字信息调制到第二有线电视系统电视频道上以作为节目，第二频道可用于提供所述节目到所述监视器；和c.接收到对应于所述节目的用户指定的信号后，确定(1)哪个有线电视系统电视频道载送所述节目，和相应地哪个有线电视系统电视频道构成第一有线电视系统电视频道，以及(ii)哪个频道用作第二有线电视系统电视频道。
12.一种用于传送节目到用户监视器的系统，包括a.一个用于节目的源；b.一个用于提供电视信号的源，其中电视信号包括关于可视信号和可视载波的信号；c.一个调制器，适于调制节目到一个载波上，其中一个包含节目的信号基本上与载波正交；和d.一个有线电视基础设施，适于传送包含这样调制的节目的电视信号到多个设备，这些设备适于从电视信号中提取节目。
13.按照权利要求12的系统，其中调制器适于调制节目到可视载波上。
14.按照权利要求12的系统，其中节目是交互节目。
15.按照权利要求12的系统，其中节目是电视节目。
16.按照权利要求12的系统，其中该系统适于从用户设备接收控制信号，并根据所述信号改变所述节目在所述用户监视器上的传送和显示。
17.按照权利要求12的系统，其中该系统适于改变所述节目的传送定时和显示。
18.按照权利要求12的系统，其中该系统适于改变所述节目的内容。
19.按照权利要求12的系统，其中该系统适于从一个用户设备接收控制信号，并按照所述信号使得至少一部分所述节目被存储。
20.按照权利要求12的系统，其中该系统适于使得所述节目的至少一部分被存储在所述源中。
21.(PVR)一种用于传送节目到用户监视器的系统，包括a.一个用于节目的源；b.一个用于提供电视信号的源，其中电视信号包括关于可视信号和可视载波的信号；c.一个调制器，适于调制节目到一个载波上，其中一个包含节目的信号基本上与载波正交；d.一个有线电视基础设施，适于传送包含这样调制的节目的电视信号到多个设备，这些设备适于从电视信号中提取节目；和e.其中该系统适于从一个用户设备接收控制信号，并且按照所述信号改变所述节目在所述用户监视器上的传送和显示。
22.一种用于传送节目到用户监视器的系统，包括a.一个用于节目的源；b.一个用于提供电视信号的源，其中电视信号包括关于可视信号和可视载波的信号；c.一个调制器，适于调制节目到一个载波上，其中一个包含节目的信号基本上与载波正交；d.一个有线电视基础设施，适于传送包含这样调制的节目的电视信号到多个设备，这些设备适于从电视信号中提取节目；和e.其中该系统适于从用户设备接收控制信号，并按照所述信号使得至少所述节目的一部分被存储。
23.一种用于传送节目到用户监视器的方法，包括a.提供一个用于节目的源；b.提供一个用于提供电视信号的源，其中电视信号包括关于可视信号和可视载波的信号；c.基本上与可视载波正交地调制包含节目的信号到一个可视载波上；和d.将已经把节目调制到其上的可视载波馈送到有线电视基础设施上，并且传送电视信号到多个设备，这些设备适于从电视信号中提取节目。
24.(PVR TX)一种用于传送节目到用户监视器的方法，包括a.提供一个用于节目的源；b.提供一个用于提供电视信号的源，其中电视信号包括关于可视信号和可视载波的信号；c.从一个用户设备接收控制信号，并且按照所述信号使得所述节目的至少一部分被存储；d.基本上与可视载波正交地调制包含节目的信号到可视载波上；和e.将已经把节目调制到其上的可视载波馈送到有线电视基础设施上，并且传送电视信号到多个设备，这些设备适于从电视信号中提取节目。
25.按照权利要求24的方法，其中调制包含节目的信号包括调制包含已经按照来自用户设备的控制信号被存储的节目的信号。
26.(PVR TX)一种用于传送节目到用户监视器的方法，包括a.提供一个用于节目的源；b.提供一个用于提供电视信号的源，其中电视信号包括关于可视信号和可视载波的信号；c.从一个用户设备接收控制信号，并且按照所述信号改变所述节目的至少一部分；d.基本上与可视载波正交地调制包含节目的信号到可视载波上；和e.将已经把节目调制到其上的可视载波馈送到有线电视基础设施上，并且传送电视信号到多个设备，这些设备适于从电视信号中提取节目。
27.按照权利要求26的方法，其中调制包含节目的信号包括调制包含已经按照来自用户设备的控制信号被改变的节目的信号。
全文摘要
本发明的各种实施例提供用于以与大多数公共有线电视系统兼容的方式增加有线电视分发设备的有效带宽的设备、方法和系统。通过使用用于使彼此之间干扰最小化的方式同时发送标准模拟电视信号和数字数据信号的方法和系统，一个或多个数据载波可以根据本发明的各方面而被嵌入到一个或多个模拟电视频道内。这些组合的信号可以通过现有的有线电视分发设备被透明地发送到在订户处或订户附近的一个位置，使得当选择时，机顶盒尤其可以下载用于可控制观看的情境。
文档编号H04N7/173GK1706190SQ03825389
公开日2005年12月7日 申请日期2003年9月24日 优先权日2002年9月25日
发明者L·W·霍亚蒂, W·S·奇乔拉, T·E·哈特森 申请人:多特卡斯特公司