專利名稱：數字有線電視設備的位置檢測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字有線電視，更具體地，涉及數字有線電視設備的位置檢測器。
背景技術：
數字有線電視設備正在成為現代家庭的主流設備。這些設備可以是從有線電視運營商處租賃的或是用戶通過零售渠道購買的獨立“機頂盒”。作為U.S.FCC(聯邦通信委員會)批準的數字電視的“即插即用”提案的一部分，也可以將這些設備直接集成到新的電視接收機之中。
隨著在消費產品中實施數字解碼功能的成本的迅速下降和有線電視系統中的數字節目的日益流行，有線電視行業正在實行從它們的系統中淘汰所有剩余的模擬電視業務來回收頻率范圍、減少運營成本和信號盜用的計劃。在可見的將來，這將導致有線電視運營商 必須為它們的擁有遺留的模擬電視機、VCR等的用戶提供數字轉換器(將數字信號轉換成這些遺留的模擬設備可用的模擬信號)，以便使這些設備能夠在全數字網絡中繼續使用。
在撰寫本文件時，業內估計，在一個典型的家庭中，除任何現有的數字有線電視轉換器或經CableCARDTM啟用的產品之外，有線電視系統連接了四種或更多的遺留的模擬設備。對有線電視運營商而言，由于它們需要派發大量的數字轉換器來支持它們的用戶家庭中的模擬設備，且由于這些設備目前不能利用電子節目向導、視頻點播或按次計費業務，因而它們無法彌補它們在目前可以用于派發的先進的雙向數字有線電視機頂盒上的巨大資本支出。結果，現在它們將注意力放在了用于實現上述目的的非常廉價的單向數字轉換器上，與用當前已具備的雙向設備來取代模擬設備相比，這些設備能以低得多的成本(對運營商而言)為當前的模擬用戶提供類似數字業務的服務。因為管理方面的原因和其他原因，許多有線電視運營商試圖以低成本為用戶提供這些單向轉換器，并認為通過回收有價值的頻率范圍、降低運營成本(即用于連接/斷開和消除信號盜用的“上門服務”(業務呼叫))能獲得超過提供這些設備的成本的收益。
這些簡單的數字轉換器通常只用于最基本的業務層，當前，這些業務層設置成模擬形式，因而，不同于當前采用現代數字加密技術的高級業務，它們不能防止未經授權的一方接收有關內容。保守估計，目前現代有線電視系統中有三分之一的頻道仍然為模擬的基礎業務，且全國范圍的調查表明，每年約有1150萬的美國家庭盜用這些有線電視業務，這造成了65億美元的年收益損失(見Cox通信公司的新聞稿“Cox通信加入全國性的信號盜用察覺周(6月1日至5日)，BUSINESS WIRE，2004年5月21日)(Cox Communications PressRelease Cox Communications Joins Nationwide Signal Theft AwarenessWeek June 1-5，BUSINESS WIRE，May 21，2004)。
將基本層從模擬業務轉變到加密的全數字業務將消除當前出現的大部分形式的信號盜用，因為有線電視運營商可以對這些新的數字轉換器進行單獨的尋址。不像現在(僅僅通過篡改或僅僅因為運營商未采取高成本的將現場人員派到各建筑物來斷開連接的方式，非法用戶便能通過未經授權的連接物理地訪問有線電視信號)，當前的模擬用戶再也無法以不對有線電視運營商進行補償的方式來獲得相關服務了。對于新型的電視接收機而言，如果它們的所有者未取得來自有線電視運營商的CableCardTM和以電子方式得到服務授權，結果也將一樣。
向全數字轉變的典型轉換方案是，有線電視運營商升級為社區或城市服務的頭端，以便以數字形式和當前的模擬形式來運載基本層的內容。接下來，將所有目前部署的用于將高級數字業務內容解碼的雙向設備重新編程，以使它們僅接收數字內容，這包括用新的數字層替換模擬層，而非采用現有的混合格式。同時，運營商開始根據用戶申報的其家中的連接錄像機、電視等遺留的模擬設備的有線插口數向現有用戶發放新的單向轉換器。除了對用戶進行調查或進行實地審核以外，有線電視運營商沒有其他確定模擬設備數目的辦法。隨著將有線電視頭端服務的各個節點從混合式的模擬/數字形式轉換成全數字形式，運營商很可能將這些新型的轉換設備整體地配置到用戶。一個節點通常服務500至2000個用戶，并且，必須在開通服務之前將轉換器提供給用戶，以避免服務中斷。
盡管引入全數字業務和低成本的數字轉換器似乎解決了所有未授權的收看和信號盜用的問題，但是，由于這些低成本的轉換器是單向設備，因而出現了不向有線電視運營商公平付費的機會。當運營商聯系用戶以確定支持用戶家中的模擬設備所需的轉換器數量時，用戶會有意的“過多申報”家中的模擬設備的數量。之后，他們可以把從有線電視運營商處獲得的轉換器提供給朋友、親屬等，以“分攤(基本有線電視業務的)費用”。還存在其他不讓有線電視運營商知曉或不經其授權的重新分配單向轉換器的模式。由于這些設備是運營商分發給有效用戶的設備，且因為它們應用在不同于所記錄的上述有效用戶的家的位置，因而有線電視運營商損失了訂閱收入。
其他連接到有線電視網絡的單向設備也遇到了同樣的問題。用于數字電視的新型CableCARDTM設備便是這種設備的一個例子，同樣，用戶可以輕易地重新安排該設備的位置。而雙向設備(如用于高級業務的現有的數字有線電視解碼器)則不大可能存在這樣的問題，因為可以通過頭端查詢和響應(測量響應的延遲時間來確定至上述設備的電纜距離)來以電子方式檢測這些設備的位置。在這樣的應用中，可以將分配了同一地址的兩個設備的響應時間值進行相似性比較，以推斷它們的物理相鄰程度。
發明內容
一種有線電視設備審核操作方法，包括檢測觸發審核的事件；生成指紋值，其中，所述指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；將所述指紋值與存儲的參考值進行比較；如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的指定范圍之內，則允許所述有線電視設備執行正常的操作功能；如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的指定范圍之外，則禁止所述有線電視設備執行正常的操作功能。
一種有線電視設備審核操作方法，包括檢測觸發審核的事件；生成指紋值，其中，所述指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；其中，所述指紋包括以下參數的至少其中之一的函數所述有線電視設備的自適應均衡器的至少一個均衡器系數和所述有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值；將所述指紋值與存儲的參考值進行比較；如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之內，則允許所述有線電視設備執行正常的操作功能；如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之外，則禁止所述有線電視設備執行正常的操作功能。
一種自我審核的有線電視設備，包括用于檢測觸發審核的事件的裝置；用于生成指紋值的設備，其中，所述指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；用于存儲參考值的存儲器；用于將所述指紋值與所述存儲的參考值進行比較的處理器，其中如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之內，則允許所述有線電視設備執行正常的操作功能；如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之外，則禁止所述有線電視設備執行正常的操作功能。
通過閱讀以下的結合附圖的詳細描述，應可以很好地理解某些用于說明本發明的構造、操作方法、目標和優點的說明性實施例。其中 圖1示出了符合本發明的某些實施例的典型有線電視網絡接口的框圖。
圖2由圖2A、2B和2C構成，這些圖示出了以符合本發明的某些實施例的方式來描述均衡的頻域圖。
圖3示出了符合本發明的某些實施例的典型均衡器的框圖。
圖4示出了符合本發明的某些實施例的有線電視網絡的框圖。
圖5示出了符合本發明的某些實施例的典型激活過程的流程圖。
圖6示出了符合本發明的某些實施例的典型指紋匹配過程的流程圖。
具體實施例方式 雖然本發明可具有許多種不同的實施形式，但是，在附圖和本文中詳細示出和描述了一些特定的實施例，應當懂得，應當將這些實施例的公開視為對原理的舉例說明，而不應認為本發明受限于這些所示和所述的特定實施例。在以下的描述中，相同的附圖標記用于表示各附圖中的相同的、相似的或相應的部分。
本文使用的術語“一個”表示一個或多個；“多個”表示兩個或兩個以上；“另一個”表示至少第二個或兩個以上；“包括”和/或“具有”表示包含(即開放式語言)；“耦合”表示連接，這種連接不必是直接的或機械的連接；“程序”表示設計用來在計算機系統中執行的指令序列。“程序”或“計算機程序”可以包括可執行應用程序中的子程序、函數、進程、對象方法、對象實施方式、Java小應用程序、Java服務器小程序、源代碼、目標代碼、共享庫/動態裝載庫和/或其他設計用來在計算機系統中執行的指令序列。
本文通篇提及的“一個實施例”、“某些實施例”和“某一實施例”或類似術語意味著結合實施例所述的某一具體特征、結構或特性已被包括在本發明的至少一個實施例中。從而，在說明書的不同地方出現的這類短語不一定指同一個實施例。而且，可以無限制地在一個或多個實施例中將這些特征、結構或特性以任何合適的方式組合在一起。
本文描述了用于對單向(僅接收)數字電視設備(如數字轉換器機頂盒)的未經授權的位置安排進行自檢測的穩健方法和裝置的典型實施例。然而，應當指出，本文所述的技術不限于單向設備，因為它也可以有利的應用于雙向設備。從而，盡管以下用單向設備進行了描述，但是，不應認為本發明限于單向設備。所述的典型實施例具有高分辯率，但一般而言它們不需要在實施的產品中加入額外的硬件。本發明理念的實施使用了所有有線電視設備中已有的資源。同時，詳細描述了如何將本方法應用于運營之中。此外，提出了一種自動管理系統，其中，在正常情況下，無需運營商的干預，用戶即可自行激活所連接的設備。
不管具體設備的終端使用是怎樣的，所有連接到數字有線電視網絡的設備在它們的前端拓撲結構方面存在大量相似之處。盡管存在細微的不同，但是，圖1中以框圖形式示出的前端100的拓撲結構一般仍較好地代表了這些設備的前端技術。組成網絡接口的各元件可以從若干不同的制造商處購得，并可以以略不相同的配置的形式給出(突出了靈活性)、與其他元件集成、支持多種接口，等等，以用于區別各產品。
圖1的有線電視網絡接口具有RF調諧器104和正交幅值調制(QAM)解調器這兩個主要子元件。這些主要子元件在模塊性和功能元件方面存在細微差別。射頻(RF)調諧器104的功能是在其有線電視輸入端處接收數字有線電視系統的所有信號以及排除除一個希望的RF頻道之外的其他所有頻道，且該調諧器在其輸出端110處包含希望的數字業務內容。輸入濾波器112對來自有線電視系統的輸入信號進行濾波，以消除噪聲和干擾信號。低噪聲可變增益放大器(VGA)114增強了來自濾波器112的信號，并將該信號施加到混頻器116。混頻器116將放大器114的輸出信號和來自本地振蕩器118的可調諧振蕩器信號進行混合。這個過程將輸入信號整個地下變頻到較低的中頻(IF)，且所關心的信號集中于一固定常數值。混頻器116的輸出信號由IF濾波器120進行濾波，并提供給QAM解調器106。QAM106解調器處理調諧器的IF輸出110，并將其轉換成由攜帶壓縮的音頻和視頻業務內容的傳輸數據(如MPEG(活動圖像專家組))組成的無錯數字流。
RF調諧器中由主機處理器(未示出)控制的本地振蕩器118的頻率變化使得，來自118的本地振蕩器信號和混頻器116中來自有線電視網絡的輸入頻譜的非線性組合導致來自混頻器116的所關心信號集中于固定的較低中頻(IF)。可以將該IF的值選為44MHz。
輸入濾波器112消除了有效的有線電視音頻/視頻業務頻率范圍(54MHz至863MHz)以外的無關信號，且在132處自動調節可變增益放大器(VGA)114，使得通過調諧器和解調器的RF信號總保持在最佳電平。RF調諧器的最終級是輸出濾波器120(如表面聲波(SAW)濾波器120)，該濾波器是一種設計用來僅讓集中于上述IF值的較小頻帶信號通過、而大幅衰減所有其他RF能量的機電設備。SAW濾波器120僅讓標準的6MHz寬的頻道信號通過，并在實際上拒收其他頻道的信號。因此，來自調諧器的信號是攜帶所希望的業務內容的頻道信號，且它已被下變頻為由QAM解調器106進行處理的固定的標準IF頻率。
QAM解調器106接收上述處于中頻(如44MHz)的6MHz寬的輸入信號，并通過第二個可變增益放大器130再次將其放大到一個固定的和最佳的電平。VGA130和VGA114的增益由QAM解調器106中的一個或多個閉合的自動增益控制器(AGC)控制環進行自動調節。然后，該信號由模數轉換器(A/D或ADC)134進行處理，后者將時變的電壓輸入流轉換成表示離散時間間隔處的信號電壓的二進制位的串行數據流。ADC134一般具有10個位或更多個位的分辨率。
然后，將來自A/D134的數據流分成兩個分量同相分量(I)和異相分量(Q)。使用術語Q是因為該信號與I信號正交，這表示它經過了90度的移相。在進行相位分離的同時，也將上述信號下變頻至基帶信號，該基帶信號的最低頻率是0Hz(DC)，最高頻率是6MHz。這與上述44MHz的輸入IF信號形成了對比，后者將其內容對稱地分布在以IF信號為中心的±3MHz范圍內。下變頻是通過使用均衡混頻器(混頻器136和138)實現的，由于該均衡混頻器的兩半之一具有本地振蕩器140產生的信號，而該信號相對于向均衡混頻器的另一半施加的信號發生了90度的移相，因而發生了I-Q分離。然后，均衡混頻器的輸出信號I、Q通過相同的頻道濾波器142和144，這些濾波器可以對信號進行適當的定形處理，并衰減信號中出現的超過6MHz的通頻帶的偽信號。
接下來，將自適應均衡器150應用于頻道濾波器142和144的輸出端。自適應均衡器150是一種連續更改其濾波器特性(形狀)的自動的自變更數字濾波器網絡。它的目的是自動對回波、反射、頻散(dispersion)、傾斜、碼間干擾和其他將信號改變為不同于理想的原始形式的失真進行補償。例如，考慮具有如圖2A所示的發送頻譜154的信號，當這個信號由有線電視運營商的光纖-同軸電纜分配網絡傳送到接收設備時，可能會引入各種異常，這些異常可能會導致接收器前端100的輸入端處的頻譜具有如圖2B所示的頻譜156。通過逼近匹配濾波器的理想形式，可以恢復失真的波形，并可大幅降低到達相位恢復元件(解旋器(derotator))的發送數據的誤碼率。從而，自適應均衡器的工作是重建輸入信號，使得其頻譜(如圖2C所示的頻譜158)更接近于圖2A所示的頻譜。這便使得系統能在非理想狀態(對真實世界中的應用而言，這種狀態是普遍的)下順利工作。
不同QAM解調器生產商在實現自適應均衡器150的細節方面存在不同。它們的一般結構是相同的，并采用了經典的前饋/反饋數字濾波器的形式。圖3示出了用于該用途的典型數字濾波器150。
濾波器具有由延遲級(Z-1)160構成的級聯鏈，其中，當將在解調器輸入端看到的、由ADC轉換成二進制數字形式的電壓的離散時間樣本作為信號序列f(k)施加到該輸入端時，連續存儲這些樣本。各延遲級抽頭的輸出除饋送至下一串級外，還可反饋回輸入或前饋至輸出。抽頭反饋可以與前饋同時進行，并且，可以在逐個抽頭的基礎上來專門地使用任一反饋和/或前饋路徑。各條反饋或前饋路徑均關聯了獨立的系數項，如以162表示的抽頭值a0至an，以及以164表示的抽頭值b0至bn。取決于這些用作乘數的系數值，這些抽頭值可以對抽頭輸出進行放大或衰減。將由反饋系數修改的延遲值重新加入166處的信號鏈中，類似的，將由前饋因子修改的值重新加入168處的信號鏈中，以產生輸出信號y(k)。
因為均衡器150是自適應的，因而，在微處理器、控制器或狀態機的控制下，上述系數發生動態改變。這些值根據均衡器輸出的特性而發生變化，可以在下一個處理階段相位恢復看出這一點。各制造商在實施QAM解調器中的自適應均衡器方面有所不同。例如，一種設計總共具有22個抽頭，而另一種設計總共具有40個抽頭-16個前饋抽頭和24個反饋抽頭。在不背離本發明的實施例的情況下，可以存在許多變例。
然后，自適應均衡器150的輸出信號由稱為檢測器或解旋器的相位恢復模塊174進行處理。檢測器174的目的是將I和Q的組合信號解碼為單一的數據流。該檢測器能夠用等于log2(調制階數)的因子來擴展輸入數據流。對64-QAM和256-QAM這兩種在數字有線電視中發送的典型形式而言，它們對應的擴展因子分別為6和8。這種擴展是能在相對較窄的頻譜寬度內實現較高的傳輸數據速率的原因，這似乎違背了Nyquist定理。根據上述檢測器對有效數據的成功鎖定(即恢復該數據)，自適應均衡器150的系數值162和164以及QAM調制器的本地振蕩器的頻率設置均由微處理器或狀態機進行控制。
在最后的處理階段中，除了對恢復的原始有線電視數據流進行適當的格式化來將視頻和音頻業務內容恢復成MPEG傳輸流外，前向誤差校正器(FEC)180還對這些數據應用一種或多種算法，以減少因錯誤而導致數據訛誤的可能性。在這個階段中，可進行維特比(網格)解碼、去隨機、里德-所羅門糾錯和MPEG格式化(或其他數據格式化)。將這些階段的操作中獨有的某些開銷數據從數據流中除去，使得來自解調器的最終的MPEG傳輸流在形式、內容和數據率方面與有線電視運營商為傳輸目的而插入到頭端的相應QAM調制器中的數據流相同。
進一步的操作是將上述內容進行解密、多路解編、解壓縮和轉換為適合在電視上顯示的形式。雖然這些功能對于系統的正常功能至關重要，但不在本文獻的范圍之內，并且，通常在隨后的功能模塊中執行這些功能。
根據本發明的某些實施例，檢測數字有線電視接收設備的位置改變的能力部分地基于自適應均衡器。如前所述，該均衡器用作通信信道的匹配濾波器。從而，可以對包含在均衡器系數中的值進行數學變換，以顯示對通過通信信道的信號產生影響的傳遞函數。換言之，將這些系數值視為一個集合(如由四十個左右的系數值組成的集合或其子集或超集)，則它們表示了在某一具體時點處關于所有不匹配、反射、相位變化、增益變化、回波和傳輸介質對傳輸信號的其他干擾的信息總和。在給定環境下QAM解調器能實現和保持信號鎖定的事實證明，均衡器此時的狀態使得它可以準確地反映有關設備對系統的影響的信息，從而，它便可消除這些影響和成功的鎖定信號。由于數字有線電視中使用的QAM-64或QAM-256格式具有較小的矢量誤差半徑，因而，其對次優的均衡器配置的容限也較低。矢量誤差半徑是受到了所接收信號的幅值和相位誤差的綜合影響。
由于濾波器系數集合直接表示傳輸環境，因而，它動態地響應該環境中的任何變化。一般而言，最常見的情形是高頻趨勢(如連接處或有線電視設備后部的連接器處的阻抗變化、來自房屋信號分配器的電纜中的反射，等等)影響低階反饋抽頭，且它們對這些抽頭的影響也最大。中間抽頭則更主要地受到至抽頭和分配放大器(distribution amplifier)的電纜連接的特性變化的影響，而高階抽頭一般對信道信號的傾斜、頻散等最為敏感。當將該數據與指明實現恒定的信號電平輸入所需的總增益的AGC信息以及任何其他這類參數進行組合后，便為給出裝有特定有線電視設備的環境的非常獨特的指紋提供了基礎。
測試已經表明，均衡器對這類變化非常敏感，以致可以區分從RF分配器的不同端口起至由單個的公共源饋送信號的一組連接的數字有線電視設備的電纜。在一種試驗情況下，所有設備相互之間的距離處于1米的范圍內，且具有相同的電纜長度，然而，各個設備的上述觀測值是獨特的，且隨時間相對地保持不變。
如果我們用a±jb表示均衡器系數，則表示處于一個時間點處的系統的狀態的所有均衡器系數的矩陣H1可以表示為 其中n是反饋系數的數目，m是前饋系數的數目。
類似地，如果我們用k表示多個AGC環中的其中之一的增益值，則表示一個時間點處的系統的狀態的所有AGC系數的矩陣H2可表示為 其中1表示AGC系數的數目。
如果從數字有線電視設備捕獲均衡器抽頭系數和AGC數據，則根據預期的統計方差而應用閾值函數，然后，應用算法來將系數的加權和表示為代表設備所處環境的獨特“指紋”的一元值。對特定的運營商而言，上述閾值和加權函數可以是獨特的和保密的，以減少被篡改的可能性。
這樣，這些操作的算法可表示為 Fingerprint(t)＝F(t)＝Y(H1，H2). 例如，在一個簡單的實例中，上述指紋值可以是 其中，符號t(時間)表明，盡管各系數隨時間相對地保持不變，但是，它們實際上是時間變化的。在這個簡單實例中，所有反饋系數乘以第一組常數(xn)，所有前饋系數乘以第二組常數(ym)，所有AGC系數乘以第三組常數(zl)。
當接收來自有線電視運營商的命令消息(例如EMM)時，收集、求取上述指紋值，并將其儲存到數字有線電視設備的存儲器中。該存儲值代表某一特定安裝地點處的一組有線電視網絡特性，最好通過加密來保證其安全性，并通過對其簽名來檢測篡改。
在某些其他實施例中，指紋值Y可以是由包含所有或部分均衡器系數值與所有增益值的數值組成的矩陣或數值組(而非單個值)。然而，不應認為這是對本發明的一種限制，因為也可以定義其他算法。例如，通過調整這些系數值來使得其中一些值為0，便可以使用上述均衡器系數的子集和所有增益值(或不使用增益值)。也可以使用另外的特性數據。類似的，如上所述，如果需要，可以用數學方法將這些函數進行組合，以產生更簡明的指紋。
圖4示出了使用符合本發明的某些實施例的網絡設備的典型有線電視環境。在該系統中，電纜線路(cable plant)頭端200產生電視信號，該信號通過高頻有線電視傳輸環境202(如混合式的光纖-同軸電纜(HFC)系統)進行傳輸，如前所述，其間在傳輸信號中引入了各種反射204、頻散206、失真208以及其他因素，使該傳輸信號在送至數字有線電視網絡接口100處的網絡設備220之前發生了訛誤。網絡設備220包括主機處理器225(如根據存儲的一組編程步驟進行工作、以執行以下所述的功能和主機處理器的常規功能的微處理器)。
為實現符合某些實施例的指紋操作，將均衡器系數230(可能還有AGC增益值232和其他數據234)應用于加權和閾值功能部分236，以在238處產生指紋值或多個值的集合。將這個值(或這些值)存儲到存儲器240中，以根據各個可行的實施例而在指紋比較功能部分244中將其與未來或之前的指紋值進行比較。
從而，自我審核的有線電視設備具有用于檢測觸發審核的事件的機制。生成了指紋值，且該值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數。存儲器存儲參考值，處理器將上述指紋值與上述存儲的參考值進行比較，其中如果該指紋值處于該存儲的參考值的指定范圍之內，則該有線電視設備可執行正常的操作功能；如果該指紋值處于該存儲的參考值的指定范圍之外，則將禁止有線電視設備執行正常的操作功能。
在圖5和圖6中，示出了一種采用RF指紋識別的系統和方法的典型的但非限制性的實施例 從300開始，在304處，用戶從有線電視運營商處接收了配備指紋系統的設備。該產品包含“將該設備連接到有線網絡和電視后，用你家的電話撥打XXX-XXX-XXXX電話來激活設備”的標簽。在某些實施例中，這樣的標簽可采取當設備第一次工作時在屏幕上顯示的提示的形式。在概念上，這一做法與用于激活家用衛星電視接收機和由主要金融機構通過郵寄發放的信用卡或自動取款機(ATM)卡的過程之一相同。
如圖所示，用戶按照指令在306處連接該設備，并在安裝完成后在308處撥打設備標簽上的電話號碼。有線電視運營商處的自動確認和驗證(AV&V)系統接聽該電話，并提示用戶在310處使用電話鍵盤輸入該有線電視設備的序列號，在此過程中，它可能還要求用戶按“#”鍵結束。
在接收到“#”鍵輸入或其他指明已完成數據輸入的指示符后，AV&V系統驗證輸入的該設備序列號的有效性。然后，該系統查看用戶數據庫，并找到發放了具有上述序列號的設備的那個用戶的記錄。然后，它從該數據庫記錄中讀取該用戶的家庭電話號碼。使用ANI(一種用于針對免費電話號碼(和911報警電話)的呼叫的非可屏蔽形式的呼叫者身份標識)，AV&V系統在312處將這些電話號碼進行比較，以確認來電的電話號碼與記錄的電話號碼的一致性。如果兩者不一致，AV&V系統在316處將該呼叫轉給客戶服務代表(CSR)來解決任何問題。這個步驟證實授權用戶正在試圖激活有線電視運營商發放給他們的該設備。
在312處，如果ANI和記錄的電話號碼一致，則AV&V系統將通過有線電視網絡向具有用戶通過電話輸入的上述序列號的設備發送權利管理消息(EMM)命令。在318處，EMM命令該設備在用戶的電視屏幕上顯示EMM消息中包含的、由AV&V系統隨機產生的詢問碼序列。然后，在320處，AV&V系統指示用戶使用電話鍵盤來輸入屏幕上顯示的號碼，并在完成時按“#”鍵結束。
當接收到“#”鍵輸入時，AV&V系統在322處驗證輸入的詢問碼的有效性。如果322處的驗證表明輸入的號碼無效，則在316處，AV&V系統將電話轉到客戶服務代表。這個步驟證實了授權用戶正在記錄的家中試圖激活由有線電視運營商發放給他們的設備。
如果322處的驗證表明輸入的詢問碼有效，則AV&V系統向有效性已得到證實的該設備發送另一個EMM，命令它執行以下兩個步驟 ●在326處激活授權給該用戶的業務，和 ●在326處計算當前位置的該設備的RF指紋，并將其存儲在持久型存儲器中。現在，在330處，開始進行上述設備的正常操作。
參考圖6，在334處確定的周期審核時間間隔內，或在336處生成(或通過自身初始化生成)EMM外部命令時(使用了軟件中的定時器)，或當在338處發生任何系統重啟時，該設備收集數據和計算電子指紋值，并將其與存儲在存儲器中的參考值進行比較。如果該計算值處于預定的范圍之內，則直到下一個審核周期為止，不采取任何其他措施。如果新的指紋值明顯不同于存儲的參考值，則用新的參考值來更新存儲器中的該參考值。
考慮重啟或上電的情況。當在未經有線電視運營商授權的情況下重新安排上述設備的位置時，無論何時將上述設備重啟或復位，均將發信號通知網絡連接方面的差錯，在342處，該設備收集數據，并計算電子指紋值。然后，在344處，從存儲器中取得參考指紋值，并在346處將這些值進行比較。如果計算的值處于預定范圍內，則在348處，將新值存放在存儲器中，作為更新后的參考指紋。在350處，有線電視網絡設備繼續進行啟動過程(如果必要)，并在330處，恢復正常業務和進行正常工作。如果在346處的匹配不成功，則在354處，由該設備自身自動將所有電視業務設為未授權狀態(停用、關閉或禁止)。也就是說，不管通過什么方法，該設備將不產生作為其輸出的電視信號。可通過任何數目的包括硬件和軟件停用技術(將功能算法旁路，停用電源，中斷信號流，替換信號、增益、頻率、標志(flag)的值或系數值、參數，等等)在內的機制來實現這一點。然后，在360處，由該設備生成在用戶的電視屏幕上顯示的屏幕消息，該消息向用戶指明，必須通過該消息中包含的AV&V電話號碼與有線電視運營商聯系來重新激活設備。該消息之所以出現，是因為該設備已確定出現了未經授權的位置安排。當用戶呼叫顯示的電話號碼時，便開始新的AV&V過程，且重新評估設備的位置。
如圖6所述，一旦實現正常工作，便可以通過在338處對設備進行新的啟動或是在334處等自計時的審核時間間隔到期來進行新的審核(也用于保持對指紋值的更新，使其反映有線電視網絡和所連接設備的緩慢變化的變量(如老化以及網絡基礎設施的改動))。另外，在某些實施例中，接收外部生成的審核命令可觸發新的審核。各個觸發操作均導致將控制轉至342和開始所述的操作過程。
從而，根據某些實施例，有線電視設備的審核操作的方法包括檢測觸發審核的事件；生成指紋值，其中，該指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；將指紋值和存儲的參考值進行比較；如果該指紋值處于存儲的參考值的指定范圍之內，則允許有線電視設備執行正常的操作功能；如果該指紋值處于存儲的參考值的指定范圍之外，則禁止有線電視設備執行正常的操作功能。
符合某些實施例的有線電視設備的另一種審核操作方法包括檢測觸發審核的事件(如從200處接收命令，以執行審核)；生成指紋值，其中，該指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；而且，該指紋值包括以下參數的至少其中之一的函數該有線電視設備的自適應均衡器的至少一個均衡器系數和該有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值；將該指紋值和存儲的參考值進行比較；如果指紋值處于存儲的參考值的指定范圍之內，則允許該有線電視設備執行正常的操作功能，并存儲該指紋值，將其作為存儲的參考值在隨后的審核中使用；如果該指紋值處于存儲的參考值的指定范圍之外，則禁止該有線電視設備執行正常的操作功能。
從而，符合本發明的某些實施例解決了對有線電視運營商發放給用戶的設備(包括單向或雙向設備)的未經授權的位置安排進行檢測的問題。其實現的方法使用上述設備中的已有資源，且未給上述產品增加額外的硬件成本。
本發明包括了各種實施例。出現在權利要求書之后的本申請文件的附錄形成了說明書的一部分，并對符合本發明的實施例進行了進一步描述。附錄是一篇尚未發表的論文(在撰寫本文時)，它是由發明人之一的李·佩德洛準備的，且其題目為“RF指紋識別一種用于減少有線電視信號和設備盜用的在運營上有效的方法”。該附錄形成了本說明書的實質部分，此處通過引用將其全部內容包含于本文之中。然而，附錄中所作的陳述不構成現有技術。此外，不應認為本發明限于附錄中描述的實施例。
在研究上述教導后，本領域技術人員將發現，某些上述實施例建立在對經過編程的處理器的使用的基礎上。然而，本發明不限于這些實例，因為可以通過使用具有等同功能的特殊用途的硬件和/或專用處理器來實施其他實施例。類似地，可以用通用計算機、基于微處理器的計算機、微控制器、光學計算機、模擬計算機、專用處理器，專用電路和/或專用的硬接線邏輯等來構建另外的等同實施例。
在研究上述教導后，本領域技術人員將懂得，可以采用光盤存儲或只讀存儲(ROM)設備、隨機存取存儲(RAM)設備、網絡存儲設備、光存儲設備、磁存儲設備、磁光存儲設備、閃存、磁芯存儲器和/或其他等同的易失性存儲和非易失性存儲技術來實施那些用于實施上述某些實施例的程序操作、過程和相關數據，而不至于背離本發明的某些實施例。應將這些替代性的存儲設備視為本文中所述的存儲設備的等同物。
可以使用執行編程指令的經過編程的處理器來實施本文所述的某些實施例，這些編程指令已在上述的流程圖中得到廣泛的描述，并可被存儲在任何合適的電子或計算機可讀存儲介質上和/或通過任何合適的電子通信介質進行發送。然而，在研究本教導后，本領域技術人員將懂得，可以用任意數目的變體形式和用許多種合適的編程語言來實施上述的過程。例如，通常可以改變所執行的某些操作的順序、加入附加的操作或刪去一些操作，而不至于背離本發明的某些實施例。可以增加和/或增強錯誤捕獲功能，并可以對用戶界面和信息表現方式進行修改，而不至于背離本發明的某些實施例。應當將這些變體視為本文中所述實施例的等同物。
可以使用執行編程指令的經過編程的處理器來實施本文所述的某些實施例，這些編程指令已在上述的流程圖中得到廣泛的描述，并可被存儲在任何合適的電子或計算機可讀存儲介質上(如光盤存儲或只讀存儲(ROM)設備、隨機存取存儲(RAM)設備、網絡存儲設備、光存儲設備、磁存儲設備、磁光存儲設備、閃存、磁芯存儲器和/或其他等同的易失性存儲和非易失性存儲技術)和/或通過任何合適的電子通信介質進行發送。然而，在研究本教導后，本領域技術人員將懂得，可以用任意數目的變體形式和用許多種合適的編程語言來實施上述的過程，而不至于背離本發明的某些實施例。例如，通常可以改變所執行的某些操作的順序、加入附加的操作或刪去一些操作，而不至于背離本發明的某些實施例。可以增加和/或增強錯誤捕獲功能，并可以對用戶界面和信息表現方式進行修改，而不至于背離本發明的某些實施例。應當將這些變體視為本文中所述實施例的等同物。
盡管已描述了某些說明性的實施例，但是，根據前面的描述，本領域的技術人員可以方便地得出許多替代形式和對本發明進行的修改、置換和變更。
附錄 RF指紋識別一種用于減少有線電視信號和設備盜用的在運營上有效的方法 李·佩德洛 索尼電子有限公司 摘要 本文提出了一種用于對數字有線電視設備(尤其是單向設備或基于CableCARD的設備)的未經授權的位置安排進行自檢測的穩健方法，以對信號(業務)盜用和MSO提供的設備的盜用形成成懾。提出的方法具有高分辨率，而且不需要在使用該方法的產品中附加額外的硬件。該概念的實施利用了全數字有線電視兼容設備中已有的資源，并對由用戶設備通過對環境的直接觀測而獲得的特性數據進行了實時分析。
本文也提出了一種自動設備管理系統，其中，在正常情況下，不需有線電視系統運營商的人工干預，用戶便可以自行激活連接的設備。
引言 數字有線電視設備 數字有線電視設備正在成為現代家庭的主流設備。這些設備可以是從有線電視運營商處租賃的或是用戶通過零售渠道購買的獨立“機頂盒”。作為FCC批準的數字電視的“即插即用”提案的一部分，也可以將這些設備直接集成到新的電視接收機之中。
隨著在消費產品中實施數字解碼功能的成本的迅速下降和有線電視系統中的數字節目的日益流行，有線電視行業正在實行從它們的系統中淘汰所有剩余的模擬電視業務來回收頻率范圍、減少運營成本和信號盜用的計劃。
在可見的將來，有線電視運營商將需要為它們的擁有遺留的模擬電視機、VCR等的現有客戶提供大量數字轉換器，以便使這些設備能夠在全數字網絡中繼續使用，并以此作為運營商遵從聯邦管制的行動的一部分。
業內估計，在一個典型的家庭中，除現有的用于高級業務訪問的數字有線電視轉換器或經CableCARDTM啟用的產品之外，有線電視系統連接了四種或更多的遺留的模擬設備。對有線電視運營商而言，由于它們需要派發大量的數字轉換器來支持它們的用戶家庭中的模擬設備，且由于直接連接到有線電視網的設備不為電子節目向導、視頻點播或按次計費業務這類高級業務付費，因而有線電視運營商無法彌補它們在目前已具備的先進的雙向數字有線電視機頂盒上的巨大的額外資本支出。
結果，現在它們將注意力放在了用于實現上述目的的非常廉價的單向數字轉換器上，與用當前已具備的雙向設備來取代模擬設備相比，這些設備能以低得多的成本(對運營商而言)為當前的模擬用戶提供類似數字業務的服務。因為管理方面的原因和其他原因，許多有線電視運營商試圖以不付出額外成本的方式為用戶提供這些單向轉換器，并認為通過回收有價值的有線電視頻率范圍、消除信號盜用和降低運營成本(如用于連接/斷開的“上門服務”)能獲得超過提供這些設備的成本的收益。
這些簡單的數字轉換器通常只用于最基本的業務層，當前，這些業務層設置成模擬形式，因而，不同于當前采用現代數字加密技術的高級業務，它們不能防止未經授權的一方接收有關內容。保守估計，目前現代有線電視系統中有三分之一的頻道仍然為模擬的基礎業務。
一份來自主要的有線電視系統運營商Cox通信的2004年5月的新聞稿表明，每年約有1150萬的美國家庭盜用這些有線電視業務，這造成了行業的65億美元的年收益損失。
將基本層從模擬業務轉變到加密的全數字業務將消除當前出現的大部分形式的信號盜用，因為有線電視運營商可以對這些新的數字轉換器進行單獨的尋址。不像現在(僅僅通過篡改或僅僅因為運營商未采取高成本的將現場人員派到各建筑物來斷開連接的方式，非法用戶便能通過未經授權的連接物理地訪問有線電視信號)，當前的模擬用戶再也無法以不對有線電視運營商進行補償的方式來獲得相關服務了。對于新型的電視接收機而言，如果它們的所有者未取得來自有線電視運營商的CableCardTM和以電子方式得到服務授權，結果也將一樣。
向全數字轉變的典型轉換方案是，有線電視運營商升級為社區或城市服務的頭端，以便以數字形式和當前的模擬形式來運載基本層的內容。接下來，將所有目前部署的用于將高級數字業務內容解碼的雙向設備用新的頻道映射表進行配置，以使它們僅接收數字形式的內容，這包括用新的數字層替換模擬層，而非采用現有的混合格式。同時，運營商開始根據用戶申報的其家中的連接錄像機、電視等遺留的模擬設備的有線插口數向現有用戶發放新的單向轉換器。除了對用戶進行調查或進行實地審核以外，有線電視運營商沒有其他確定模擬設備數目的辦法。隨著將有線電視頭端服務的各個節點從混合式的模擬/數字形式轉換成全數字形式，運營商很可能將這些新型的轉換設備整體地配置到用戶。一個節點通常服務500至2000個用戶，并且，必須在開通服務之前將轉換器提供給用戶，以避免服務中斷。
盡管引入全數字業務和低成本的數字轉換器似乎解決了所有未授權的收看和信號盜用的問題，但是，由于這些低成本的轉換器很可能僅僅是單向設備，因而出現了不向有線電視運營商公平付費的機會。當運營商聯系用戶以確定支持用戶家中的模擬設備所需的轉換器數量時，用戶會有意的“過多申報”家中的模擬設備的數量。之后，他們可以把從有線電視運營商處獲得的轉換器提供給朋友、親屬等，以“分攤(基本有線電視業務的)費用”。這僅僅是不讓有線電視運營商知曉或不經其授權的重新分配單向轉換器的多種模式中的一個例子。
由于這些設備是運營商分發給有效用戶的設備，因而它們仍然保持有效，但因為它們應用在不同于所記錄的上述有效用戶的家的位置，且因此運營商未得到其他未經授權的觀眾的補償，因而有線電視運營商未得到全部的訂閱收入。
其他連接到有線電視網絡的單向設備也遇到了同樣的問題。用于數字電視的新型CableCARDTM設備便是這種設備的一個例子，同樣，用戶可以輕易地重新安排該設備的位置。而雙向設備(如用于高級服務的現有的數字有線電視解碼器)則不大可能存在這樣的問題，因為可以通過頭端查詢和響應(測量響應的延遲時間來確定至上述設備的電纜距離)來以電子地檢測這些設備的位置。在這樣的應用中，可以將分配了同一地址的兩個設備的響應時間值進行相似性比較，以推斷它們的物理相鄰程度。盡管這種方法在一定程度上防止了未經授權的位置安排，但是，以下將表明，它是一種較差的解決方案，存在分辨率低和其他一些問題。
索尼已開發出相關技術來解決對有線電視運營商分配給用戶的單向設備的未經授權的位置安排進行檢測的問題。這種方法的實施利用了設備中已有的資源，且不為產品增加任何附加的硬件成本成本。
數字有線電視的網絡接口 不管具體設備的終端使用是怎樣的，所有連接到數字有線電視網絡上的設備均具有共同的前端拓撲結構。組成網絡接口的各元件可以從若干不同的制造商處購得，并可以以不同配置的形式給出(突出了靈活性)、與其他元件集成、支持多種接口，等等，以用于區別各產品。
圖1示出了典型的網絡接口。該有線電視網絡接口由RF調諧器104和QAM解調器這兩個主要子元件組成。射頻(RF)調諧器104的功能是在其有線電視輸入端處接收數字有線電視系統的所有信號以及排除除一個希望的RF頻道(包含關心的數字業務內容)之外的其他所有頻道。用于選擇上述希望的頻道的方法稱為外差法，該過程用于將輸入信號整個地下轉換為較低的中頻(IF)，且所關心的信號集中于一固定常數值。讓該信號通過固定的、通頻帶較窄的濾波器，以除去不想要的載波。QAM解調器處理調諧器的IF輸出，并將其轉換成由攜帶壓縮的音頻和視頻業務內容的傳輸數據(如MPEG(活動圖像專家組))組成的無錯數字流。
RF調諧器中由主機處理器控制的本地振蕩器118的頻率變化使得，本地振蕩器信號和混頻器中的來自有線電視網絡的輸入頻譜的非線性組合導致來自混頻器的所關心信號集中于上述固定的較低中頻。通常可以將該IF的值選為44MHz之類的值。該輸入濾波器消除了有效的有線電視音頻/視頻業務頻率范圍(54MHz至863MHz)以外的無關信號，且自動調節可變增益放大器(VGA)，使得通過調諧器和解調器的RF信號總保持在最佳電平。RF調諧器的最終級是表面聲波(SAW)濾波器，該濾波器是一種設計用來僅讓集中于上述IF值的較小頻帶信號通過、而大幅衰減所有其他RF能量的機電設備。SAW濾波器120僅讓標準的6MHz寬的頻道信號通過，并在實際上拒收其他頻道的信號。因此，來自調諧器的信號是攜帶所關心的業務內容的頻道信號，且它已被下變頻為由QAM解調器進行處理的固定的標準(IF)頻率。
QAM解調器接收上述處于中頻(如44MHz)的6MHz寬的輸入信號，并通過第二個可變增益放大器再次將其放大到一個固定和最佳的電平。該VGA由QAM解調器中的閉合控制環進行自動調節。然后，該信號由模數轉換器(ADC)進行處理，后者將時變的電壓輸入流轉換成表示離散時間間隔處的信號電壓的二進制位的串行數據流。該ADC一般具有10個位或更多個位的分辨率。
然后，將該數據流分成兩個分量同相分量(I)和異相分量(Q)。使用術語Q是因為該信號與I信號正交，這表示它經過了90度的移相。在進行相位分離的同時，也將上述信號下變頻至基帶信號，該基帶信號的最低頻率是0Hz(DC)，最高頻率是6MHz。這與上述44MHz的輸入IF信號形成了對比，后者將其內容對稱地分布在以IF信號為中心的±3MHz范圍內。下變頻是通過使用均衡混頻器實現的，由于該均衡混頻器的兩半之一具有本地振蕩器信號輸出，而該信號相對于向均衡混頻器的另一半施加的信號發生了90度的移相，因而發生了I-Q分離。然后，均衡混頻器的輸出信號I&Q通過相同的頻道濾波器，這些濾波器可以對信號進行適當的定形處理，并衰減信號中出現的超過6MHz的通頻帶的偽信號。
接下來，將自適應均衡器應用于上述頻道濾波器的輸出端。自適應均衡器是一種連續更改其濾波器特性(形狀)的自動的自變更數字濾波器網絡。它的目的是，當信號由有線電視運營商的混合式光纖-同軸電纜分配網絡送至接收設備(可能需傳送很長距離)時，自動對回波、反射、頻散(dispersion)、傾斜、碼間干擾和其他將信號改變為不同于理想的原始形式(圖2a)的失真進行補償。通過逼近匹配濾波器的理想形式，可以恢復通過上述通信路徑到達用戶的已失真波形，并可大幅降低到達相位恢復元件(解旋器(derotator))的發送數據的誤碼率。這便使得系統能在非理想狀態(對真實世界中的應用而言，這種狀態是普遍的)下順利工作。
不同QAM解調器生產商在實現自適應均衡器的細節方面存在不同。它們的一般結構是相同的，并采用了經典的前饋/反饋數字濾波器的形式。圖3示出了用于該用途的典型數字濾波器。
該濾波器具有由延遲級(Z-1)160構成的級聯鏈，其中，連續存儲了在解調器輸入端看到的、由ADC轉換成二進制數字形式的電壓的離散時間樣本。各延遲級抽頭的輸出除饋送至下一串級外，還可反饋回輸入或前饋至輸出。抽頭反饋可以與前饋同時進行，并且，可以在逐個抽頭的基礎上來專門地使用任一反饋和/或前饋路徑。各條反饋或前饋路徑均關聯了獨立的系數項。取決于系數的值，該項(圖2中的a和b模塊)可以對抽頭輸出進行放大或衰減。因為均衡器是自適應的，因而，在微處理器、控制器或狀態機的控制下，上述系數發生動態改變。這些值根據均衡器輸出的特性而發生變化，可以在下一個處理階段相位恢復看出這一點。通常用最小均方(LMS)算法來改變這些抽頭值和使它們收斂到最優解。各制造商在實施QAM解調器中的自適應均衡器方面有所不同。一種設計總共具有22個抽頭，而另一種設計總共具有40個抽頭-16個前饋抽頭和24個反饋抽頭。
然后，自適應均衡器的輸出信號由稱為檢測器或解旋器的相位恢復模塊進行處理。檢測器的目的是將I和Q的組合信號解碼為單一的數據流。該檢測器能夠用等于log2(調制階數)的因子來擴展輸入數據流。對64-QAM和256-QAM這兩種在數字有線電視中發送的典型形式而言，它們對應的擴展因子分別為6和8。這種擴展是能在相對較窄的頻譜帶寬內實現較高的傳輸數據速率的原因，這似乎違背了Nyquist定理。根據上述檢測器對有效數據的成功鎖定(即恢復該數據)，自適應均衡器的系數值以及QAM調制器的本地振蕩器的頻率設置均由微處理器或狀態機進行控制。
在最后的處理階段中，除了對恢復的原始有線電視數據流進行適當的格式化來將視頻和音頻業務內容恢復成MPEG傳輸流外，前向誤差校正器(FEC)還對這些數據應用一種或多種算法，以減少因錯誤而導致數據訛誤的可能性。在這個階段中，進行了去隔行、維特比(網格)解碼、去隨機、里德-所羅門糾錯和MPEG格式化(或其他數據格式化)。將這些階段的操作中獨有的某些開銷數據從數據流中除去，使得來自解調器的最終的MPEG傳輸流在形式、內容和數據率方面與有線電視運營商為傳輸目的而插入到頭端的相應QAM調制器中的數據流相同。
進一步的操作是將上述內容進行解密、多路解編、解壓縮和轉換為適合在電視上顯示的形式。雖然這些功能對于系統的正常功能至關重要，但它們超越了本文獻的范圍。
索尼的“RF指紋”技術 檢測數字有線電視接收設備的位置改變的能力在很大程度上取決于自適應均衡器。如前所述，該均衡器用作通信信道的匹配濾波器。從而，可以對包含在均衡器系數中的值進行數學變換，以顯示對通過通信信道的信號產生影響的傳遞函數。換言之，將這些系數值視為一個集合(如由四十個左右的系數值組成的集合或其子集或超集)，則它們表示了在某一具體時點處的關于所有不匹配、反射、相位變化、增益變化、回波和傳輸介質對傳輸信號的其他干擾的信息總和。在給定環境下QAM解調器能實現和保持信號鎖定的事實證明，均衡器此時的狀態使得它可以準確地反映有關設備對系統的影響的信息，從而，它便可消除這些影響和成功的鎖定信號。由于數字有線電視中使用的QAM-64或QAM-256格式具有較小的矢量誤差半徑，因而，其對次優的均衡器配置的容限也較低。矢量誤差半徑受到了所接收信號的幅值和相位誤差的綜合影響。
由于濾波器系數集合直接表示傳輸環境，因而，它動態地響應該環境中的任何變化。低階反饋抽頭最主要地受到高頻趨勢(如連接處或有線電視設備后部的連接器處的阻抗變化、來自房屋信號分配器的電纜中的反射，等等)的影響。中間抽頭則更主要地受到至抽頭和分配放大器(distribution amplifier)的電纜連接的特性變化的影響，而高階抽頭一般對信道信號的傾斜、頻散等最為敏感。當將該數據與指明實現恒定的信號電平輸入所需的總增益的AGC信息以及任何其他這類參數進行組合后，便為給出安裝有特定有線電視設備的環境的非常獨特的指紋提供了基礎。
索尼的研究表明，均衡器對這類變化非常敏感，以致可以區分從RF分配器的不同端口起至由單個的公共源饋送信號的一組連接的數字有線電視設備的較短電纜。在這種情況下，所有設備相互之間的距離處于1米的范圍內，且具有相同的電纜長度，然而，各個設備的上述觀測值是獨特的，且隨時間相對地保持不變。
如果我們用a±jb表示均衡器系數，則表示處于一個時間點處的系統的狀態的所有均衡器系數的矩陣H1可以表示為 另外，如果我們用k表示多個嵌套的AGC環中的其中之一的增益值，則表示某一時間點處的系統狀態的所有AGC系數的矩陣H2可以表示為 如果從數字有線電視設備捕獲均衡器抽頭系數和AGC數據，則根據預期的統計方差而應用算法來將系數的加權和作為加權函數，以創建代表設備所處環境的獨特“指紋”的一元值(單個標量)。對特定的運營商而言，上述閾值和加權函數可以是獨特的和保密的，以減少被篡改的可能性。
這些操作的上述算法可表示為 Fingerprinti＝Y(H1，i，H2，i)(3) 在接收來自有線電視運營商的EMM之類的命令信息后，求取該指紋值，并將其儲存到數字有線電視設備的存儲器中。最好通過加密來保證該指紋的安全性，并通過對其簽名來檢測篡改。
指紋算法 我們當前關于RF指紋概念的研究大部分集中在細化用于計算RF指紋(具體而言，基于現場對實際的有線電視設備進行的試驗觀測的加權系數矩陣中的系數值)的算法方面。其中，基于一個制造商的QAM解調器的用于計算指紋值的算法的一般形式為 其中，W表示與特定的均衡器抽頭相關的加權系數矩陣中的值，SF表示用于歸一化所有均衡器抽頭系數的均衡器比例因子。
為了為這些加權系數確定適當的值，開發小組開發了用于從安裝在整個索尼有線電視測試網絡中的數字有線電視設備遠程收集均衡器系數和其他數據的工具。上述測試網絡是一個為整個圣地亞哥公司園區提供服務的精心設計的系統，它很好的模仿了商用的有線電視網絡。上述設備的采樣時間間隔為三分鐘，且它們被遠程地調諧到多個頻率的業務。隨后，將采集的數據匯編成較大的數據庫，以供進一步分析。
首先確定的事項之一是用于給定用戶的投落光纜(drop)和有線電視設備的均衡器配置的可重復性。可根據四天內標準差的測量值來判斷可重復性。圖6示出了一次此類數據收集試驗的結果，其中，在具有統計意義的時間內測試網絡連接了兩個不同的數字有線電視設備。在這段時間結束時，將這兩個設備交換位置，并在同樣長的時間內重新開始數據采集。從圖中可以看出，對給定的設備而言，不僅數據一般是可重復的，且這種離散跟蹤的是位置而非設備。
使用在同一試驗中采集的數據，圖7顯示了四種情況(處于兩個不同位置的兩個數字有線電視設備)中的每一種情況均具有唯一的特征，這使得其中的每一種情況均可與其他設備/位置區分開來。加權系數矩陣的目的是有選擇地放大那些表示“獨特性”事項的均衡器抽頭和AGC系數，以及衰減那些對區分設備貢獻很小或是不可重復的均衡器抽頭和AGC系數。
為了對最壞的情形進行評估，將三個有線電視設備通過相同的1米長的電纜連接到由測試網絡饋送信號的同一分配器。在12小時內，以三分鐘的時間間隔和使用四種離散頻率對這三個測試單元的QAM性能進行監視。研究的結果如圖5所示。上述結果證明，即使在表面上完全相同的RF環境中和設備在物理上接近的情況下(以確保其他環境因素的一致)，僅根據均衡器和AGC的系數值，便可以將上述三個不同設備區分開來。
在實際中，業務引入線僅1米長的安裝方式很少見。事實上，為避免對家庭內進行的將設備從一個房間安排到另一房間的重定位的錯誤警報，用于比較指紋值的算法將忽略這一長度。然而，它已證明這種概念是穩健可靠的，且該概念適用于公寓、宿舍等高密度住宅區(即使DOCSIS中使用的雙向方法也不適用于這一區域)。例如，DOCSIS方法只能分辨63米范圍內的位置，這遠大于相鄰公寓之間的電纜長度的差別。這是因為DOCSIS和其他提出的方案使用延時測量值作為判斷的標準。這些方案也要求某種形式的雙向通信。而RF指紋方案不受僅與電纜長度有關的這些問題的影響，并可工作在純粹單向的環境和雙向環境之中。
運營方案 不論與實施用于計算指紋值的算法相關的具體細節是怎樣的，均需要一種用于部署采用RF指紋技術的系統的在運營上可行的方法。必須使這種系統實現最大程度的自動化，以減少運營成本和將靈活性最大化。一種采用RF指紋的系統的實際實施方式如下 1.用戶從有線電視運營商處接收了配備指紋的設備。該產品包含“將該設備連接到有線網絡和電視后，用你家的電話撥打XXX-XXX-XXXX電話來激活設備”的標簽。在概念上，這一做法與用于激活家用衛星電視接收機和由主要金融機構通過郵寄發放的信用卡或自動取款機(ATM)卡的過程之一相同。
2.用戶按照指令連接該設備，并在安裝完成后撥打設備標簽上的電話號碼。有線電視運營商處的自動確認和驗證(AV&V)系統接聽該電話，并提示用戶使用電話鍵盤輸入該有線電視設備的序列號和按“#”鍵結束。
3.在接收到“#”鍵輸入后，AV&V系統驗證輸入的該設備序列號的有效性。然后，該系統查看用戶數據庫，并找到發放了具有上述序列號的設備的那個用戶的記錄。然后，它從該數據庫記錄中讀取該用戶的家庭電話號碼。使用自動號碼標識(ANI)(一種用于針對免費電話號碼(和911報警電話)的呼叫的非可屏蔽形式的呼叫者身份標識)，AV&V系統確認呼入號碼與所記錄號碼的一致性。如果兩者不一致，則AV&V系統將該呼叫轉給客戶服務代表。這個步驟證實授權用戶正在試圖激活有線電視運營商發放給他們的該設備。
4.如果ANI和記錄的電話號碼一致，則AV&V系統將通過有線電視網絡向具有用戶通過電話輸入的上述序列號的設備發送控制消息(EMM)。該EMM命令該設備在用戶的電視屏幕上顯示EMM消息中包含的、由AV&V系統隨機產生的詢問碼序列。然后，AV&V系統指示用戶使用電話鍵盤來輸入屏幕上顯示的號碼，并在完成時按“#”鍵結束。
5.當接收到“#”鍵輸入時，AV&V系統驗證輸入的詢問碼的有效性。如果該驗證表明輸入的號碼無效，則AV&V系統將該呼叫轉到客戶服務代表。這個步驟證實了授權用戶正在記錄的家中試圖激活由有線電視運營商發放給他們的設備。
6.如果上述驗證表明輸入的詢問碼有效，則AV&V系統向有效性已得到證實的該設備發送另一個EMM，命令它執行以下兩個步驟 A.激活授權給該用戶的業務，和 B.計算當前位置的該設備的RF指紋，并將其存儲在持久型存儲器中。
在周期性的審核時間間隔內(由EMM或通過自我初始化(使用了軟件中的定時器)確定)，該設備收集數據和計算電子指紋值，并將其與存儲在存儲器中的參考值進行比較。如果該計算值處于預定的范圍之內，則直到下一個審核周期為止，不采取任何其他措施。如果新的指紋值明顯不同于存儲的參考值，則用新的參考值來更新存儲器中的該參考值。
當在未經有線電視運營商授權的情況下重新安排上述設備的位置時，無論何時將上述設備重啟或復位，均將發信號通知網絡連接方面的差錯，該設備收集數據，并計算電子指紋值。然后，將其與存儲在存儲器中的參考值進行比較。如果計算的值處于預定范圍內，則該設備繼續進行啟動過程和恢復業務。如果匹配不成功，則由該設備自身自動將所有電視業務設為未授權狀態，并由該設備生成在用戶的電視屏幕上顯示的屏幕消息，該消息向用戶指明，必須通過該消息中包含的AV&V電話號碼與有線電視運營商聯系來重新激活設備。該消息之所以出現，是因為該設備已確定出現了未經授權的位置安排。當用戶呼叫顯示的電話號碼時，便執行AV&V過程，并且，在進行激活時，重新評估了設備的位置。
結論 RF指紋識別技術是可用于解決有線電視系統中的業務和設備盜用問題的工具中的一個要素。將其在數字解碼器中進行實施，并使用簡單的內容加密技術，則完整的解決方案能在全數字網絡中實現一定的服務質量，保證系統安全，以及對之前僅在高級的數字業務中方能遇見的業務進行補償。以上所有這些可以以最低的成本和用戶建筑處的單向設備來實現。RF指紋識別未給有線電視設備增添硬件成本，且可在連接到有線電視網絡的任何數字設備中實施。
隨著這項技術的成熟，對其的后續研發繼續致力于加權系數矩陣的優化。一家主要的美國有線電視運營商已經指定，在將他們當前的系統升級為全數字傳輸網絡的過程中引入這項技術，最近已完成了關于管理和控制方面的規范的草稿。在以后的18個月內，很可能出現RF指紋識別技術的商用實例，且公眾將實際接觸這項技術。
參考文獻ITU-T Rec.J.831997，Digital multi-programme systems for television，sound anddata services for cable distribution.GenevaInternational Telecommunication Union，Apr.1997.ISO/IEC 13818-1200，InformationTechnology-Coding of moving pictures andassociated audio-Part 1Systems.GenevaInternational Organization forStandardization/International ElectrotechnicalCommission，Dec.2000.B.P.Lathi，Signals，System and ControlsNew YorkHarper&Row，1974，pp.207-214&pp.428-456.A.Bruce Carlson，CommunicationSystems，3rd ed.New YorkMc Graw-Hill，1986，pp.514-517&pp.550-554.Edward A.Lee and David G.Messerschmitt，Digital Communication，2rded.BostonKluwer Academic，1994，pp.442-550.Richard E.Blahut，Digttal Transmissionof Information.New YorkAddison-Wesley，1990，pp.159-170.
權利要求
1.一種有線電視設備的審核操作方法，包括
檢測觸發審核的事件；
生成指紋值，其中，所述指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；
將所述指紋值與存儲的參考值進行比較；
如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的指定范圍之內，則允許所述有線電視設備執行正常的操作功能；
如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的指定范圍之外，則禁止所述有線電視設備執行正常的操作功能。
2.如權利要求1所述的方法，還包括存儲所述指紋值，以將其用作隨后的審核中的所述存儲的參考值。
3.如權利要求1所述的方法，其中，如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的指定范圍之外，則發送輸出信號，該信號產生了包含與有線電視供應商聯系有關的指令的消息。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋是所述有線電視設備的自適應均衡器的均衡器系數的函數。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋是所述有線電視設備的可變增益放大器的增益值的函數。
6.如權利要求1所述的方法，其中，將所述存儲的參考值存為在所述有線電視設備的激活過程中獲得的指紋值。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋是所述有線電視設備的自適應均衡器與可變增益放大器的均衡器系數與增益值的函數，其中，均衡器系數用a±jb表示，則表示所述系統在一個時間點處的狀態的所有均衡器系數的矩陣H1可表示為
其中n是反饋系數的數目，m是前饋系數的數目；以及
如果用k表示多個可變增益放大器之一的增益值，則表示所述系統在一個時間點處的狀態的所有增益值的矩陣H2可表示為
其中，l是AGC系數的數目；以及
所述指紋由Fingerprint(t)＝Y(H1，H2)給出。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述事件包括以下事件之一所述有線電視設備的內部定時器的到期；所述有線電視設備的上電；所述有線電視設備的重啟；從所述有線電視設備外部的源接收命令。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋包括所述有線電視設備的自適應均衡器的均衡器系數。
10.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋包括所述有線電視設備的可變增益放大器的增益系數值。
11.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋包括所述有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值的函數。
12.如權利要求1所述的方法，其中，所述指紋包括以下參數的至少其中之一的加權函數所述有線電視設備的自適應均衡器的至少一個均衡器系數和所述有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值。
13.一種存儲指令的計算機可讀存儲介質，其中，當所述指令在經過編程的處理器上執行時，將執行如權利要求1所述的審核過程。
14.一種有線電視設備審核操作方法，包括
檢測觸發審核的事件；
生成指紋值，其中，所述指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；
其中，所述指紋包括以下參數的至少其中之一的函數所述有線電視設備的自適應均衡器的至少一個均衡器系數和所述有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值；
將所述指紋值與存儲的參考值進行比較；
如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之內，則允許所述有線電視設備執行正常的操作功能；
如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之外，則禁止所述有線電視設備執行正常的操作功能。
15.如權利要求14所述的方法，其中，如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之外，則發送輸出信號，該信號產生了包含與有線電視供應商聯系有關的指令的消息。
16.如權利要求14所述的方法，其中，將所述存儲的參考值存為在所述有線電視設備的激活過程中獲得的指紋值。
17.如權利要求14所述的方法，所述指紋是所述有線電視設備的自適應均衡器與可變增益放大器的均衡器系數與增益值的函數，其中，均衡器系數用a±jb表示，則表示所述系統在一個時間點處的狀態的所有均衡器系數的矩陣H1可表示為
其中n是反饋系數的數目，m是前饋系數的數目；以及
如果用k表示多個可變增益放大器之一的增益值，則表示所述系統在一個時間點處的狀態的所有增益值的矩陣H2可表示為
其中，l是AGC系數的數目；以及
所述指紋由Fingerprint(t)＝Y(H1，H2)給出。
18.如權利要求14所述的方法，其中，所述事件包括以下事件之一所述有線電視設備的內部定時器的到期；所述有線電視設備的上電；所述有線電視設備的重啟；從所述有線電視設備外部的源接收命令。
19.一種存儲指令的計算機可讀存儲介質，其中，當所述指令在經過編程的處理器上執行時，將執行如權利要求14所述的審核過程。
20.一種自我審核的有線電視設備，包括
用于檢測觸發審核的事件的裝置；
用于生成指紋值的設備，其中，所述指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；
用于存儲參考值的存儲器；
用于將所述指紋值與所述存儲的參考值進行比較的處理器，其中
如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之內，則允許所述有線電視設備執行正常的操作功能；如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之外，則禁止所述有線電視設備執行正常的操作功能。
21.如權利要求20所述的設備，還包括用于將所述指紋值在存儲器中存為在隨后的審核中使用的所述存儲的參考值的裝置。
22.如權利要求20所述的設備，其中，如果所述指紋值處于所述存儲的參考值的規定范圍之外，則用于發送輸出信號的裝置產生包含與有線電視供應商聯系有關的指令的屏幕信息。
23.如權利要求20所述的設備，其中，將所述存儲的參考值存為在所述有線電視設備的激活過程中獲得的指紋值。
24.如權利要求20所述的設備，其中，所述指紋是所述有線電視設備的自適應均衡器與可變增益放大器的均衡器系數與增益值的函數，其中，均衡器系數用a±jb表示，則表示所述系統在一個時間點處的狀態的所有均衡器系數的矩陣H1可表示為
其中n是反饋系數的數目，m是前饋系數的數目；以及
如果用k表示多個可變增益放大器之一的增益值，則表示所述系統在一個時間點處的狀態的所有增益值的矩陣H2可表示為
其中，l是AGC系數的數目；以及
所述指紋由Fingerprint(t)＝Y(H1，H2)給出。
25.如權利要求20所述的設備，還包括定時器，且所述事件包括所述定時器的到期。
26.如權利要求20所述的設備，其中，所述事件包括以下事件之一所述有線電視設備的上電；所述有線電視設備的重啟；從所述有線電視設備外部的源接收命令。
27.如權利要求20所述的設備，其中，所述指紋包括所述有線電視設備的自適應均衡器的均衡器系數。
28.如權利要求20所述的設備，其中，所述指紋包括所述有線電視設備的可變增益放大器的增益系數值。
29.如權利要求20所述的設備，其中所述指紋包括所述有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值的函數。
30.如權利要求20所述的設備，其中，所述指紋包括以下參數的至少其中之一的加權函數所述有線電視設備的自適應均衡器的至少一個均衡器系數和所述有線電視設備的AGC環的至少一個增益系數值。
全文摘要
一種符合某些實施例的有線電視設備的審核操作方法包括檢測觸發審核的事件；生成指紋值，該指紋值是授權安裝地點的有線電視網絡特性的函數；將指紋值和存儲的參考值進行比較；如果指紋值處于存儲的參考值的指定范圍之內，則允許有線電視設備執行正常的操作功能；如果指紋值處于存儲的參考值的指定范圍之外，則禁止有線電視設備執行正常的操作功能。不應將該摘要視為限制性的，因為其他實施例可能具有不同于本摘要所描述的特征。
文檔編號H04N7/16GK101124821SQ200580019228
公開日2008年2月13日 申請日期2005年5月13日 優先權日2004年6月15日
發明者L·M·小佩德洛, A·L·薩亞, E·J·霍爾庫姆 申請人:索尼電子有限公司