專利名稱：使用嵌入數字頻道升級兼容帶寬的有線電視系統和方法
技術領域：
本發明涉及用于提供電視節目和其他寬帶內容給用戶家庭的有線電視傳送系統。本發明尤其涉及這樣的系統和方法，其中通過以使得同時發送的模擬節目不受干擾的方式嵌入數字信號作為系統的模擬層(analog tier)上頻道的內層(underlay)、從而增加這種系統載送附加的標準電視節目、個性化點播節目和其他信息的容量。數字信號接著在用戶家庭和在用戶家庭附近被解碼并被再調制到現有有線電視系統上的可獲得的剩余帶寬上，用于向用戶的現有有線電視調制解調器或機頂盒和電視接收機進行最后的分發。
背景有線電視(有時也稱為共用天線電視或CATV)在二十世紀四十年代后期發展起來，服務于由于地形或到電視臺的距離等原因而不能接收電視信號的鄉村居民區。有線電視系統運營商在具有良好接收的區域設置天線，拾取商業廣播臺信號，接著通過同軸電纜把它們分發到訂戶并收取費用。在二十世紀五十年代，在美國只有70個居民區運營有線電視系統。這些系統服務大約14,000個家庭。到2001年為止，在大約32,000個居民區內有有線電視系統，服務于約8千萬訂戶。有線系統正在美國的很多州并且在很多其他國家(包括奧地利，加拿大，比利時，德國，英國，意大利，日本，墨西哥，西班牙，瑞典和瑞士)運營。
有線電視系統能夠載送的節目頻道數取決于所利用的頭端設備的類型和系統電纜線路、放大器、抽頭和其他部件的電子屬性。行業中的頻道容量近年來顯著增加；現在幾個系統提供超過100個頻道。但是美國大多數有線電視系統技術上能夠提供36到60個頻道，這表示它們運行在330和450MHz之間。
在有線電視系統中的大頻道容量對一個系統運營商來說有提供很多服務的可能。除了可以空中地(off-air)獲得的電視廣播信號之外，大多數系統現在也提供只可由有線電視訂戶獲得的多種節目服務，包括特殊的娛樂節目、新聞、體育、氣象、商務信息和很多電影。他們也提供所謂的“適當定位(niche)”節目，它們是為諸如兒童、婦女和各種民族和種族的特定觀眾設計的。一些有線電視運營商也建立他們自己的本地節目并為公眾和社會公眾機構使用提供接入頻道。他們也提供租用的接入頻道，用于“租借”給那些希望顯示特定節目的觀眾。電子銀行業務、購物、需給電表讀出和家庭安全是有可能使用一些有線電視系統的雙向傳輸能力的一些家庭服務。
同時，用戶還想要更快的速度和更豐富的內容以及它們接收內容的更好的質量。隨著二十世紀九十年代的個人計算機的增長，容易使用的圖形接口現在方便用戶選擇并觀看MPEG和其他流內容、收聽MP3音樂文件、通過因特網進行電話交談(有時有視頻輔助)和以JPEG或其他格式處理并存儲數字圖像。因為該內容的豐富度大大超過典型撥號電話調制解調器的容量，所以用戶已經轉移到所謂的“寬帶”連接。但是，電話基礎設施在所有區域內都不支持這種“數字訂戶線”服務，并且很多有線電視運營商已經開始提供全方位的通信服務，包括高速因特網接入和本地電話服務。高速因特網接入允許訂戶使用有線電視調制解調器以比基于標準模擬電話的調制解調器快100倍的速度連接到因特網。
與借助于衛星分發電影和節目的廣泛選擇的公司的競爭壓力結合在一起的對于節目的擴展主體和豐富媒體的需求使得有線電視運營商面臨增加他們現有系統的帶寬的強大壓力。但是這樣做需要投資于昂貴的新頭端設備和把新的更昂貴的電纜鋪設到每個街區。該新的電纜必須接著配備新的分發放大器和其他電子設備，它們甚至必須與較低帶寬系統間隔不同。
有線電視運營商所需要的是使他們無需進行完全的基礎設施重建就能夠增加其所能傳送的節目頻道數和其他形式的寬帶服務的技術。為了致力于該未解決的需要，本發明的各實施例加入了所需要的附加的數字化節目，作為現有模擬節目的嵌入的內層。這通過利用模擬電視信號基于通過半個多世紀以前設計的系統這一事實來實現，該系統不使用每個頻道占用標準6MHz電視頻譜的最大信息容量(在空中傳播和有線系統中都是這樣)，并且因此有在不降低它傳送預定要傳送的電視節目的能力并不改變傳送它所需要的物理電纜基礎設施的情況下加入更多信息的機會。
接著使用相對低廉的設備在家庭中或家庭附近提取出該新的節目，并將其再調制到由有線電視運營商在該系統上使用的最高頻率之上的頻率上。這種新的“私人頻道”或信號隨后通過家庭現有的電纜線路發送到有線電視調制解調器或通過家庭現有的機頂盒接收機解碼并顯示在電視上。這樣做是有可能的，因為更高頻率的信號需要在家中傳播的距離相對短，以及大多數有線電視調制解調器和機頂盒接收機被標準化以操作在幾乎所有有線電視系統中、并且能夠處理由更多典型有線電視系統載送的遠高于450MHz或在其之下的頻率。
發明概要本發明的各種實施例提供用于以與大多數一般有線電視系統兼容的方式實施帶寬增加的設備、方法和系統。本發明將通過在系統頭端處的一個或多個模擬電視頻道內嵌入一個或多個數據載波來實現該目的。優選實施例將使用在所參考的相關文檔中描述的dNTSC或dPAL方案，其中數據基本上與可視或視頻載波正交地進行注入及調制，從而使它對典型的用戶級電視接收機理論上“不可見”。
系統接著使用解碼一個或多個頻道的裝置，其中數據已經嵌入頻道中。該裝置能夠位于有線電視訂戶家中或位于服務于多個家庭的鄰近節點中。在這兩種情況下，所提取的數據都被再調制到一個或多個本地“私人頻道”(一般為64或256QAM)上并接著被上變換到未使用的頻率，這些頻率一般位于未使用的頻道中或恰好在最后使用的有線頻道以上。例如，如果有線系統在頻道2到79上傳送78個電視頻道(在52到550MHz，不管是模擬還是數字的)，本發明的多個實施例將恢復所嵌入的數據信號并將該信號(具有或不具有附加的嵌入信號)再調制到在556MHz或者更高頻率下的頻道80。
盡管可以由在家庭中的同軸電纜線路以及有線電視機頂盒傳送的頻率有上限，但是本發明的多種實施例能夠在這些限制內操作，因為，同軸電纜或其他設計為操作到550MHz(僅僅是舉例)的連線系統對于家庭中相對短的距離能夠成功地操作在更高的頻率下。而且，從經濟的角度考慮，數字有線電視機頂盒和有線電視調制解調器通常設計為操作到至少860MHz，而不管采用所述機頂盒和調制解調器的系統的帶寬是多少，其中如果小于860MHz，該系統只不過不利用機頂盒終端的全部容量。
“私人頻道”被再調制到與諸如可從Scientific Atlanta或摩托羅拉獲得的商用數字有線電視機頂盒兼容的數字載波。“私人頻道”的內容接著將以符合有線電視工業標準數字載波的方式被解碼并輸出到標準電視接收裝置，因此不需要特殊的用于觀看虛擬頻道內容的解碼器。
在有線電視運營商頻帶內未使用的頻率下、或在有線電視運營商使用的最高頻率以上的頻率下調制信號以建立本地“私人頻道”(有時稱為“虛擬”或“偽”頻道)的技術是本領域已知的。一個不同的應用被教導為由本發明的發明人之一(Hoarty)創作的幾個專利的一個元素，并且另一個變型是在公共領域內并由一些消費視頻安裝商使用以把來自一個中心位置的DVD、音頻和保密攝影機視頻內容分發到家庭中的其他位置。
此外，一個或多個“私人頻道”能夠以與有線電視標準DOCSIS(有線電視數據傳輸業務接口規范)兼容的方式再調制，以便由商業可獲得的寬帶有線電視調制解調器解調。
轉換到標準有線電視數字載波(64或256QAM)的目的是除去用戶家中對消費數字機頂盒或消費有線電視調制解調器的需要。這通過虛擬頻道轉換器設備實現，它能夠放在所服務的鄰近區域中心的有線電視系統的一個節點上，或放在用戶建筑物的有線電視終點中，或者甚至放在電視機后面或有線電視機頂盒前面。該方案也允許在一個房屋中有多個有線電視機頂盒或有線電視調制解調器以接入這些新的、本地建立的“私人頻道”和它們載送的節目或其他內容。
在另一個實施例中，“私人頻道”能夠從它們所嵌入的模擬載波中被提取出來，并在一個私人所有的機頂盒或私人所有的有線電視調制解調器中解碼。但是，這一方案通常不受有線電視運營商的歡迎。以上解碼并轉換到標準數字調制格式的方案提供對現有有線電視運營的明顯升級。
除了必須安裝在有線電視系統頭端的附加編碼設備，對有線電視運營商僅有的材料損耗是附加的解碼設備，其將需要被添加到本地鄰近節點，或者在各種替換實施例中還需要“上門服務(truck roll)”，以使得技術人員在用戶家中安裝一個解碼器盒。但是，有可能在本發明的多種實施例中使得一個用戶自己在家中通過簡單地把解碼器/轉換器與現有的有線電視機頂盒串連來安裝解碼設備，但是整個房屋的使用將受到限制。
也可能把需要的解碼器裝置建立到現有的商用有線電視機頂盒和商用有線電視調制解調器中，但是由于若干后勤(logistical)問題，把這種新設備移植到現有的有線電視設備中的過程較為緩慢。
該轉換處理能夠通過這樣的事實而變得經濟，即在多種實施例中，在頭端處由專有處理嵌入的數字數據能夠用已經與商用數字機頂盒兼容的前向糾錯(FEC)進行編碼。這種FEC方案一般是具有適當的數據塊交織的里德-所羅門糾錯。解碼-轉換設備只需要檢測接著解調嵌入的數據信號，接著把該數據信號再調制到與特定有線電視系統兼容的方案，同樣地，其一般將是64或256QAM。FEC處理隨后在檢測器轉換器設備中將不需要。
可以預見，本發明的各種實施例將使用dNTSC或dPAL(如在參考的相關申請中更詳細描述的)作為將數字數據插入到在有線電視系統上發送的電視信號中的措施。但是，對本領域技術人員來說，很明顯，能夠以足夠的數據速率將兼容數字信號嵌入到電視信號中的任何系統或技術都將用作本發明的系統或方法的各種實施例的一部分。
本發明的各種實施例的一個目的是使得有線電視運營商能夠在不需要投資進行物理電纜設備的完全重建的情況下就能明顯增加特定有線電視系統能夠傳送給訂戶的電視機或計算機的有效帶寬。
對本領域技術人員來說，在閱讀了以下說明、附圖和隨附的權利要求之后，本發明的各種實施例的這一目的和其他目的以及優點將變得明顯。
附圖簡述
圖1是表示本發明的各種實施例的整個系統的高層級總示意圖，所述各種實施例可以使用在有線電視系統中。
圖2是頭端元件的更詳細示意圖。
圖2a是由本發明的特定實施例啟用的“虛擬個人視頻記錄器”特征的更詳細示意圖。
圖3是利用具有多路復用器的嵌入的載波到物理載波處理器的實施例的示意圖。
圖4是利用嵌入的載波到物理載波的直接轉換的實施例的示意圖。
圖5是表示使用數字機頂盒的實施例的示意圖。
圖6是本發明的各種實施例使用有線電視系統頻譜的方式的示意圖。
發明的具體描述本發明的各種實施例提供這樣的設備、方法和系統，用于在不需要整個系統重建(包含新電纜線路、放大器和對電纜設備基礎設施的其他主要資產升級)的情況下顯著增加典型的有線電視系統的有效帶寬。簡單地說，本發明的各實施例提供這樣的設備和方法，通過所述設備和方法，有線電視系統運營商能夠通過把數字數據插入到在模擬層上廣播的常規的電視節目中(其插入方式為當節目在任何訂戶家中接收并顯示在典型的消費級電視機上時，節目的聲音或外觀并沒有可察覺的干擾)來添加附加的節目。
該插入的數字數據接著被使用現有的有線電視系統基礎設施與電視節目一起發送，并接著在有線電視訂戶的家中或附近被提取。該數據接著被再調制到不由有線電視運營商使用的頻率上，以便向家中發送、在家中傳輸并由現有行業標準的機頂盒或有線電視調制解調器接收，并且電影、音樂、網頁或其他節目以工業標準方式被播放或顯示。
總覽本發明的一個優選實施例的高層級總覽在圖1中示出。該示意圖表示一個有線電視系統的頭端、有線電視系統、訂戶家庭和各個點，在所述各個點上，數據可以根據各種實施例被提取并再次調制。本發明的各實施例能夠傳送包括全部長度故事片、視頻游戲、新聞和體育以及計算機數據文件的任意類型的數字內容。在一些實施例中，內容能夠由用戶點播獲得，而在其它實施例中，內容可以隨著從供應商廣播或流送時實時觀看。
各種實施例也將支持個人視頻記錄器(PVR)類型的節目，其中用戶能夠在廣播電視節目時在有線電視頻道上實時觀看該電視節目，但是根據用戶的選擇具有暫停節目和在以后的某一任意時間恢復節目的選擇。當觀看相同時間排定的電視節目時，在所有觀眾觀看相同的有線電視頻道的同時時，該“暫停和恢復”功能需要在觀眾激活所述暫停功能時把單獨的“私人”電視頻道提供給有線電視訂戶。
為了提供廣播和觀眾控制的節目的這樣的混合，需要提供相當數量的獨立、電視帶寬頻道。例如，如果10％的有線電視觀眾想要利用系統的點播特征(包括在該例子中，PVR類型的“暫停和恢復”功能)，則服務于50,000訂戶的中型有線電視系統將需要5,000個私人電視頻道。任何現有的有線電視系統體系結構實際上都不滿足該要求。本發明的某些實施例的一個目的是，在不需要有線電視設備的經濟上不切實際的完全重建的情況下，滿足提供這種帶寬密集的增強服務的實際和技術要求。
圖1展示了在頭端處進入網絡的兩種類型的內容。第一種是現有的電視節目101a，它由現有的有線電視頭端處理器處理。在本地節目的情況下，該內容一般從附近的電視廣播設施通過直接地面鏈路或空中天線到達，并且在諸如CNN、MTV、HBO等只有有線電視才有的頻道的情況下，該內容通過衛星到達。第二種類型的內容102a意圖用于交互服務，并一般通過因特網連接、衛星、DVD或其他數字分發媒體到達。
交互內容102a由102點播提供，其中保持了本地的數據存儲。點播內容由102計量并為了傳輸而編碼。編碼后的點播內容被使用在dNTSC已知的一個專有處理嵌入到一個給定的NTSC(或PAL)電視載波中。嵌入處理發生在該頻率上或本領域已知為“IF”的中頻上。101的一些或全部模擬電視頻道通過102，在102中執行嵌入處理。廣播頻道和嵌入到廣播頻道的交互內容在103中組合，并且如果需要，可以上變換到它們的指定的電視頻道。這些組合的頻道接著作為一個塊被調制到離開頭端的干線線路上。這些干線線路(105a，105b和105c)一般是光纜，但是傳統的同軸電纜仍然足以支持本發明。而且，通過使用離開頭端的多個干線線路把有線電視服務載送到單獨的服務鄰近區域，本發明的特定實施例能夠利用該分發方式的優點，并通過在每個離開頭端的干線上放置唯一的交互頻道組而使用空分復用，從而有效地倍增系統的私人頻道容量。
在該例子中，光學干線信號在鄰近光纜橋接放大器105b處被轉換為電信號。緊接著光學接收機的是本發明的一個實施例106，它提供嵌入的頻道提取和對于訂戶的相應鄰近區域的處理。這些嵌入頻道被解碼并再調制或直接被變換到適當的頻率，以呈送請求服務的一個或多個觀眾。新頻道放在有線電視系統未使用的頻道上。未使用的頻道一般比有線電視系統的非交互部分使用的最后一個有線電視頻道更高。因為美國中等有線電視系統提供60個頻道并使用450MHz的帶寬，并且大多數用于與有線電視兼容的電視機和VCR的電視調諧器子系統能夠調到860MHz，因此還保留了適當的剩余帶寬間隙(最大到410MHz)，其中放置新生成的交互(私人)頻道。
本發明請求保護三種利用嵌入信息的方法，它們是在鄰近有線電視節點105b處由106提取嵌入的信息并再調制所述信息到新的、未使用的頻率，并接著使這些新生成的頻道通過由所述節點服務的訂戶鄰近區域而分發。該處理在逐鄰近區域的基礎上重復，從而以本領域已知的空分復用方式重復使用新生成頻率的相同塊。這是本發明最經濟的實施例之一，但也最限于私人頻道生成。另一個方法放置一個稱為“整個房子解碼器”的與106類似的設備112，并放在訂戶建筑物上或訂戶建筑物之內，以與106類似的方式生成用于在家庭中分發并由任意電視機或計算機使用的(在提供高速有線電視調制解調器服務的情況下)私人電視頻道。設備112一般位于進入家庭的服務入口，比如車庫或地下室或位于地產上的服務支架。該方法大大增加本發明的私人頻道載送能力，但是成本更高，因為它使得每個想要交互服務的訂戶需要一個“整個房子解碼器”。“整個房子解碼器”能夠在家庭同軸電纜連線容量內的、但是在有線電視系統的最高可獲得頻道以上的頻率上提供輸出私人娛樂或因特網接入的多個頻道。與鄰近節點實施例105相同，整個房子解碼器112提取使用dNTSC嵌入數據系統而從主要廣播頻道中服務的用于該房屋的私人內容。第三種方法是把嵌入信號解碼放在有線電視機頂盒內，該機頂盒只服務一臺電視機并可能在背板上具有通過使用一個嵌入頻道作為下游管道而提供高速因特網接入的以太網插口(這假定一個DOCSIS兼容的返回路徑包括在機頂盒中)。該第三實施例是最不經濟的，但它提供服務交互訂戶的最大容量。
為了理解私人頻道的概念，一旦在頭端處生成私人頻道并將其插入頻道組中，私人頻道就被106提取并接著以新生成的頻率通過由鄰近節點服務的“光纖服務區域”分發。例如，電視機110的觀眾請求一個視頻點播(VOD)電影。該電視機通過適當的購買和分配機制被分配一個由視頻點播服務器在頭端生成的私人(虛擬)頻道。私人頻道離開VOD服務器并由本發明在102編碼。編碼后的節目作為在服務于該請求觀眾的鄰近區域的特定干線線路上的主要的非交互電視頻道組內的一個廣播電視頻道或一部分廣播電視頻道內的嵌入信號而被載送。例如，假定有線電視系統提供60個節目頻道的中等數量。該私人、嵌入VOD頻道接著由本發明的設備106提取并再調制并上變換到頻道61，以由機頂盒解碼器109調諧并解擾并在電視機110上觀看。只有請求觀眾的機頂盒將解擾并在附屬于所述機頂盒的電視機上顯示節目，盡管系統也能夠支持使得多個電視能夠觀看相同的私人頻道。
點播節目除了發生在有線電視系統頭端的典型的有線電視處理之外，圖2示出了本發明的特定優選實施例如何添加一個用于接收和存儲各種類型的交互音頻和視頻內容的裝置201，所述交互音頻和視頻內容包括視頻點播內容。所述內容能夠由任意實際裝置接收，在本領域所知的許多其它裝置中，所述裝置尤其包括衛星鏈路、因特網接入或磁帶。一個會話管理器設備202響應于經過有線電視設備的返回路徑信息202a來自系統用戶的請求。該信息載送用戶的唯一標識以及經過用戶的家庭中的有線電視機頂盒來自用戶的請求。
所述請求可以是訂購服務(例如購買一個視頻點播電影)以及控制當前觀看的節目。一個控制節目的例子將是快進或快退當前播放的電影。另一個由會話管理器提供的控制的例子將是暫停一個現場電視廣播并允許觀眾從現場節目暫停的任意點恢復的措施。這通過把經由衛星或其他裝置接收的或從一個現場模擬廣播實時數字化的數字電視內容存儲在一個視頻數據庫存儲設備中，它進行存儲以用于以后檢索任意節目內容并允許從節目中的任意點重放。圖2a將更詳細地說明該功能。
可作為觀眾的私人節目頻道獲得的所有內容源都是某種形式的數字視頻或音頻或兩者。會話管理器202指示逆多路復用器203從點播數據庫203a或虛擬PVR子系統203b路由私人頻道節目到指定的dNTSC編碼器，以作為一個虛擬頻道傳播到請求用戶的機頂盒以用于解碼和觀看。或者，相同的私人節目能夠被路由到頭端中的現有的傳送多路復用器，以與現有的廣播數字頻道混合，以進一步分發到請求用戶，以用于在該用戶的有線電視機頂盒解碼器上解碼。
在dNTSC嵌入載波用作到用戶的私人頻道路徑的情況下，用戶請求的私人頻道離開逆多路復用器203并由dNTSC編碼器204調制到數據子載波并加入到模擬電視信號，其加入的方式為如先前參考專利6,433,835中描述的那樣不干擾主頻道的圖像或聲音。一旦插入到模擬信號，通過組合網絡207，使用本領域已知的常規裝置，模擬信號與它的加入數據子載波與有線電視系統的其他節目頻道組合。所述組合網絡的輸出是一個寬帶信號。所述輸出范圍能夠從330MHz帶寬到當前實際的1GHz限制。平均的美國有線電視系統支持大約六十個電視頻道(450MHz)。
輸出處理器208將是驅動一個或多個同軸干線電纜的功率放大器，或經光纜發送寬帶內容到每個所服務的鄰近區域的光學調制器。
本發明的新穎性最好理解為一個以技術可行和經濟實用的方式組合廣播電視節目內容與點播(私人頻道)內容的措施。
圖2a說明了一個特定實施例，其中集中的記錄裝置位于有線電視頭端，以支持“虛擬私人視頻記錄”功能，該功能由本發明的特定實施例實現。該功能使得有線電視訂戶能夠使得廣播電視節目被臨時存儲，以用于以后在位于其中的記錄設備上觀看。
首先選擇特定數量的現場電視節目選擇以用于由本發明的特定實施例處理，其基于由有線電視運營商提供的想要的服務進行說明。例如，有線電視公司能夠決定所有主要的廣播網絡，并且最受歡迎的有線電視頻道(HBO，CNN，MTV等)將提供作為節目層的一部分提供，訂戶能夠通過利用由本發明各種實施例提供的附加功能來“暫停和恢復”節目。接著被發送出有線電視設備到訂戶家中的數字機頂盒的該內容也可由虛擬PVR 210獲得以用于存儲。本地網絡廣播節目有時以模擬格式空中地獲取，并在其他時間來自廣播演播室的直接饋送。當任意內容以模擬格式被接收時，該內容在存儲在210中之前通過視頻數字化器211轉換為數字視頻。虛擬PVR 210使用一個滑動時間窗方法記錄，其中每個節目保持由服務提供商確定的一段時間。在典型實施例中，將保持每個頻道上的最近八到十小時的廣播節目內容可用。
本發明的所示實施例從一個觀眾通過有線電視返回路徑信息212a接收命令。如果該命令是要暫停一個現場電視節目，則連接到觀眾的電視機的機頂盒將把當前由訂戶觀看的節目頻道向回發送到頭端。假定所述節目頻道是由有線電視運營商提供的用于所述暫停和恢復特征的頻道中的一個，則會話管理器212將使用頻道管理子系統試圖找到一個從頭端到訂戶機頂盒的免費私人頻道路徑。假定一個可獲得的私人頻道，會話管理器將在由使用所述服務的所有機頂盒監視的一個公共信令頻道上向回發送一個命令到相應的訂戶機頂盒。訂戶的機頂盒將被指示以調諧到特定電視頻道并解碼dNTSC嵌入載波。解碼后的載波將從壓縮數字視頻信號被解壓縮為一個與訂戶的電視機兼容的節目信號。因此，訂戶的機頂盒將離開廣播頻道并被分配一個具有相同節目但現在通過位于頭端的大的虛擬PVR運行的私人電視頻道，訂戶能夠用一個家中的遙控器就像該設備在本地一樣地對該虛擬PVR進行操縱。
在頭端，會話管理器212將尋址虛擬PVR數據庫210，以找到用戶請求暫停節目的特定時間點。單個視頻幀將通過如上所述的所提供的私人電視頻道呈現給用戶。當訂戶想要恢復觀看所述暫停了的節目時，會話管理器將指示虛擬PVR數據庫從所述暫停點重放所述節目。訂戶現在將通過私人電視頻道在偏移了現場節目內容的某個時間點觀看所述節目。該系統能夠允許任意數量的暫停和恢復請求以及允許訂戶快進(假定現場節目將仍然進行的情況下，快進到現場節目的點)和快退直到回到節目開始。
本發明的一個附加新穎性是提供一個附加節目數據庫213，以利用上述的私人頻道機制提供對喜愛的節目或電影的長期存儲和允許在以后的時間再調用和重放。
鄰近節點使用嵌入載波處理器的一個實施例在圖3中示出。該設備意圖被放在設備支架或從一個電話線桿懸掛，所放置的每個點在有線電視系統上，其中光纜在所述點處終止并且信號被轉換為電信號，或者在所述點處主干線線路被抽頭并且產生服務特定鄰近區域的分發饋送。
該圖中所述的設備被放置在有線電視設備的分發電纜的線路上，并服務于由光纜服務的部分或全部鄰近區域，或者服務于由傳統干線上的抽頭和饋送器電纜系統(非光纖，全同軸設備)服務的部分或全部鄰近區域。該設備通過一個定向耦合器301提取一個信號，接著應用一個低通濾波器302以除去由有線電視系統使用的最高頻道以上的電噪聲。低通濾波器的輸出接著通過另一個定向耦合器，在那里本地產生的節目頻道被加入到主有線電視寬帶頻道組。這些本地產生的頻道一般在由有線電視系統使用的最高頻道以上的頻道上產生。
本地產生的頻道從嵌入在主有線電視廣播頻道中的信號建立。該處理包含利用一個標準電視調諧器設備304來調諧到一個包含想要的嵌入信號的電視頻道。所述調諧器的輸出接著饋送到一個嵌入數據檢測器305，該檢測器檢測數據子載波并將所述子載波饋送到嵌入數據解碼器306，該解碼器將嵌入數據解碼為二進制數據傳輸流。解調后的數據信號接著被提供給數據多路復用器307，它或者簡單地把該流路由到可用的QAM編碼器，或者將數據流與來自另一個嵌入載波的另一個數據流相組合，并接著把組合后的流切換到可用的QAM編碼器。通過該設備的另一個路徑將把壓縮視頻信息的數據流路由到視頻解壓縮器311，它把該數據流解壓縮為模擬視頻并將該視頻調制為一個NTSC中間信號，以用于由312上變換為可獲得的頻率。該新產生的電視頻道能夠不經過進一步處理而接著由任意電視和VCR觀看，它們可能用作用于點播服務的招攬或其他廣告頻道。
從上變換器產生的RF信號接著由組合網絡310組合，并接著通過定向耦合器303再次引入到有線電視電視設備。對這樣產生的私人頻道的接入通過把現有的數字電視機頂盒變換器和有線電視調制解調器調諧到新產生的私人頻道而實現。由本發明產生的私人頻道服務于訂戶，以在給定的鄰近區域內服務。每個鄰近區域提供在逐鄰近區域的基礎上重復使用私人頻道頻率的機會，從而本發明提供很大數量的私人電視頻道用于交互和點播服務。
整個房子處理器一個表示圖3所示的系統中的變型的實施例在圖4中示出。在該特定實施例中，本發明使用單一整個房子處理器(見圖1的總體示意圖中的112)以提供節目到單個訂戶，并且將一般位于有線電視訂戶的建筑物中或其附近。與圖3中詳細說明的替換實施例相對照，其中處理器意圖服務于訂戶的一個鄰近區域(見圖1的總體示意圖中的107)。
在該實施例中，調諧器404調諧到載送想要的嵌入信號的電視頻道。嵌入數據檢測器405提取嵌入的數據信號并把所述信號提供給視頻解壓縮設備406，它接著解壓縮視頻并把基帶視頻和音頻信號提供到NTSC編碼器407，它產生被調制到RF載波并由413和其他在整個房子模塊內生成的本地產生的RF載波組合、并接著由定向耦合器403添加到房子電纜分發中的信號。另一個通過整個房子模塊的路徑由調諧器409描述并且檢測器410產生一個中頻信號，它接著被上變換到一個想要的頻道，以用于輸出到有線電視系統，從而避免了解碼和記錄步驟。這允許家庭單位中的較低成本，其中所有的信令預先在有線電視頭端進行準備并格式化，以用于在家中的方向變換。
此外，使用在鄰近節點的本發明實施例也能夠用于整個房子使用，包括再多路復用和切換的使用。整個房子解碼器允許家庭中的任何電視機不需要一個機頂盒就能觀看點播或交互內容。它也促進了增強服務質量因特網接入到位于家中的任何位置的計算機，在家中有線電視系統同軸電纜可用。
本發明的這一實施例在逐家庭的基礎上提供私人電視頻道，從而給定有線電視設備上產生與以上圖3的鄰近節點發明相比成比例地更多的私人電視頻道。這里描述的本發明也能夠應用于在特定有線電視系統服務區域內的業務。
機頂盒實施例圖5簡述了加入到現有有線電視機頂盒系統中以允許在不使用整個房子解碼器或鄰近解碼器的情況下單獨解碼嵌入的數據流的部件。該圖也說明DOCSIS兼容的有線電視調制解調器支持。來自調諧器(505到509)的信號路徑與上述的相同。雙工器501從DOCSIS有線電視調制解調器控制器512接受一個返回路徑信號，用于在5和40MHz之間的典型返回路徑頻率上傳輸上行流到有線電視系統頭端。
系統頻譜圖6說明了一個現代有線電視系統的典型結構。從左到右表示低頻到高頻，一個有線電視系統使用5MHz到35MHz帶寬用于從家庭返回到頭端的返回路徑。從52MHz到特定有線電視系統(一般是60個頻道或450MHz)的最大頻道容量是模擬(NTSC)和數字(64或256QAM編碼的數字傳輸流)的混合。從頻道2到大約75％的下游容量的較低頻道被保留用于模擬(NTSC)頻道。剩余25％被保留用于數字層。本發明在由用于非交互、廣播頻道的有線電視設備使用的最后的頻道之上放置私人、交互頻道。
權利要求
1.用于提供節目給用戶的監視器的設備，包括a.一個解碼器，適于提取施加到第一有線電視系統電視頻道(模擬或數字)中的電視信號的載波上的數字信息；b.一個調制器，適于把所提取的數字信息調制到第二有線電視系統電視頻道上以作為節目；以及c.耦合到解碼器的控制電路，適于從一個由用戶操作的控制設備接收信號，該控制電路適于確定(1)哪個有線電視系統電視頻道載送由用戶在控制設備上指定的所述節目，和相應地哪個有線電視系統電視頻道構成第一有線電視系統電視頻道，以及(ii)哪個頻道用作第二有線電視系統電視頻道。
2.按照權利要求1的設備，其中監視器是一臺電視機。
3.按照權利要求1的設備，其中監視器是一個計算機監視器。
4.按照權利要求1的設備，其中第一有線電視系統電視頻道是模擬的。
5.按照權利要求1的設備，其中第一有線電視系統電視頻道是數字的。
6.按照權利要求1的設備，其中解碼器和再調制器形成鄰近節點的一部分。
7.按照權利要求1的設備，其中解碼器和再調制器形成家庭網絡的一部分。
8.按照權利要求1的設備，其中解碼器和再調制器形成機頂盒的一部分。
9.按照權利要求1的設備，其中解碼器和再調制器位于有線電視系統頭端。
10.按照權利要求1的設備，其中再調制器適于對一個有線電視調制解調器進行饋送。
11.一種用于提供節目到用戶的監視器的方法，包括a.提取施加到第一有線電視系統電視頻道(模擬或數字)中的電視信號的載波上的數字信息；b.把所述提取的數字信息調制到第二有線電視系統電視頻道上以作為節目，第二頻道可用于提供所述節目到所述監視器；和c.接收到對應于所述節目的用戶指定的信號后，確定(1)哪個有線電視系統電視頻道載送所述節目，和相應地哪個有線電視系統電視頻道構成第一有線電視系統電視頻道，以及(ii)哪個頻道用作第二有線電視系統電視頻道。
12.一種用于傳送節目到用戶監視器的系統，包括a.一個用于節目的源；b.一個用于提供電視信號的源，其中電視信號包括關于可視信號和可視載波的信號；c.一個調制器，適于調制節目到一個載波上，其中一個包含節目的信號基本上與載波正交；和d.一個有線電視基礎設施，適于傳送包含這樣調制的節目的電視信號到多個設備，這些設備適于從電視信號中提取節目。
13.按照權利要求12的系統，其中調制器適于調制節目到可視載波上。
14.按照權利要求12的系統，其中節目是交互節目。
15.按照權利要求12的系統，其中節目是電視節目。
16.按照權利要求12的系統，其中該系統適于從用戶設備接收控制信號，并根據所述信號改變所述節目在所述用戶監視器上的傳送和顯示。
17.按照權利要求12的系統，其中該系統適于改變所述節目的傳送定時和顯示。
18.按照權利要求12的系統，其中該系統適于改變所述節目的內容。
19.按照權利要求12的系統，其中該系統適于從一個用戶設備接收控制信號，并按照所述信號使得至少一部分所述節目被存儲。
20.按照權利要求12的系統，其中該系統適于使得所述節目的至少一部分被存儲在所述源中。
21.(PVR)一種用于傳送節目到用戶監視器的系統，包括a.一個用于節目的源；b.一個用于提供電視信號的源，其中電視信號包括關于可視信號和可視載波的信號；c.一個調制器，適于調制節目到一個載波上，其中一個包含節目的信號基本上與載波正交；d.一個有線電視基礎設施，適于傳送包含這樣調制的節目的電視信號到多個設備，這些設備適于從電視信號中提取節目；和e.其中該系統適于從一個用戶設備接收控制信號，并且按照所述信號改變所述節目在所述用戶監視器上的傳送和顯示。
22.一種用于傳送節目到用戶監視器的系統，包括a.一個用于節目的源；b.一個用于提供電視信號的源，其中電視信號包括關于可視信號和可視載波的信號；c.一個調制器，適于調制節目到一個載波上，其中一個包含節目的信號基本上與載波正交；d.一個有線電視基礎設施，適于傳送包含這樣調制的節目的電視信號到多個設備，這些設備適于從電視信號中提取節目；和e.其中該系統適于從用戶設備接收控制信號，并按照所述信號使得至少所述節目的一部分被存儲。
23.一種用于傳送節目到用戶監視器的方法，包括a.提供一個用于節目的源；b.提供一個用于提供電視信號的源，其中電視信號包括關于可視信號和可視載波的信號；c.基本上與可視載波正交地調制包含節目的信號到一個可視載波上；和d.將已經把節目調制到其上的可視載波饋送到有線電視基礎設施上，并且傳送電視信號到多個設備，這些設備適于從電視信號中提取節目。
24.(PVR TX)一種用于傳送節目到用戶監視器的方法，包括a.提供一個用于節目的源；b.提供一個用于提供電視信號的源，其中電視信號包括關于可視信號和可視載波的信號；c.從一個用戶設備接收控制信號，并且按照所述信號使得所述節目的至少一部分被存儲；d.基本上與可視載波正交地調制包含節目的信號到可視載波上；和e.將已經把節目調制到其上的可視載波饋送到有線電視基礎設施上，并且傳送電視信號到多個設備，這些設備適于從電視信號中提取節目。
25.按照權利要求24的方法，其中調制包含節目的信號包括調制包含已經按照來自用戶設備的控制信號被存儲的節目的信號。
26.(PVR TX)一種用于傳送節目到用戶監視器的方法，包括a.提供一個用于節目的源；b.提供一個用于提供電視信號的源，其中電視信號包括關于可視信號和可視載波的信號；c.從一個用戶設備接收控制信號，并且按照所述信號改變所述節目的至少一部分；d.基本上與可視載波正交地調制包含節目的信號到可視載波上；和e.將已經把節目調制到其上的可視載波饋送到有線電視基礎設施上，并且傳送電視信號到多個設備，這些設備適于從電視信號中提取節目。
27.按照權利要求26的方法，其中調制包含節目的信號包括調制包含已經按照來自用戶設備的控制信號被改變的節目的信號。
全文摘要
本發明的各種實施例提供用于以與大多數公共有線電視系統兼容的方式增加有線電視分發設備的有效帶寬的設備、方法和系統。通過使用用于使彼此之間干擾最小化的方式同時發送標準模擬電視信號和數字數據信號的方法和系統，一個或多個數據載波可以根據本發明的各方面而被嵌入到一個或多個模擬電視頻道內。這些組合的信號可以通過現有的有線電視分發設備被透明地發送到在訂戶處或訂戶附近的一個位置，使得當選擇時，機頂盒尤其可以下載用于可控制觀看的情境。
文檔編號H04N7/173GK1706190SQ03825389
公開日2005年12月7日 申請日期2003年9月24日 優先權日2002年9月25日
發明者L·W·霍亞蒂, W·S·奇喬拉, T·E·哈特森 申請人:多特卡斯特公司