专利名称：一种在有线电视网络中下传数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用有线电视网络进行数据传输的方法及其装置。特别是在有线电视信号发送端，将需传输的非电视图像信号的数据进行编码、调制后，将数据传输至用户端，用户端将接收的数据信号进行解调、解码处理后，送至相应的显示控制装置。
背景技术：
我国的有线电视的频道被安排在49.75MHz～863.25MHz间，共有95个频道，各电视频道所拥有的频率宽度为8MHz，单路模拟电视信号的频带为6.5MHz。各地的有线电视网络自成独立系统，通常并未占满所有的电视频道，即大部分的电视频道是空闲着的。因此，利用空闲的电视频道的频率资源进行非电视图像信号的业务数据传输是可行的，不会影响现有电视频道的电视信号传输。
随着人们生活质量的日益提高，对信息需求也越来越迫切，传统的报刊、杂志缺乏一定的时效性，国际互连网对操作者的素质要求较高，这些都与普通消费者的需求还存在一定的差距。经过简单的操作，仅需低廉的费用，享受丰富信息，已成为广大消费者的一种祈盼。
发明内容
本发明的实现就是在有线电视射频发射端，增加至少一台数据信号调制器，其可将需传输的数据编码信号进行数/模变换，并将该信号调制到某空闲电视频道中确定的射频频率上，经有线电视传输网络进行传输；在有线电视的用户端，增加一台可解调数据信号的解调装置，对调制在射频频率上的数据信号进行接收、解调处理，再将与接收的数据编码信号相对应的数据信号送至与解调装置相连的显示装置或是控制装置，实现数据传输的应用目的。
众所周知，电视频道的带宽为8MHz，而窄带调频方式的单路低速数据信号，其频谱可在10kHz内，若按25kHz间隔来安排单路窄带调频的低速数据信号，则可在8MHz的带宽内安排多达320路这样的数据信号。将这样的数据传输安排在有线电视网络中的一个空闲电视频道上，不影响现有或未来电视信号的传输，且有线电视的服务范围内的用户，均可通过解调装置使用被传输的数据，使其接受信息的方式又多了一种选择。因此，在有线电视网络上进行非电视图像信号的数据传输，开展新的业务，具有具大的经济及社会效益前景。
此外，以数据传输速率为2400 BPS而言，其实际有效的数据传输率为75Byte/s，即每秒75个字符，按24小时的单路数据传输量约为6M字符，相当于三百万汉字的信息总量。对于一般用户的应用，这样的数据量是够大的，且可将不同的信息进行分类，进行多路数据的传输，则用户端可获得的信息总量是十分惊人的。对于低速的数据处理，已有多种现有成熟的技术可以利用，因此，在技术上是可行的。
图1为数据发送端的构成示意图；图2为数据接收端的构成示意图；图3为实施例1的数据发送端构成示意图；图4为对应于实施例1的数据信号频谱示意图；图5为实施例1的数据接收端构成示意图；图6为实施例2的数据发送端构成示意图；图7为对应于实施例2的数据信号频谱示意图；图8为实施例2的数据接收端构成示意图。
以下结合附图对发明的思路进行说明参见图1。图1为数据发送端，即前端的构成示意图。图1中的电视信号调制器(1)1及电视信号调制器(n)2为现有电视前端的电视设备，其分别将各路电视图像信号调制在电视频道中的不同射频载频上，再送入现有电视前端设备电视射频发射装置4中，由其进行功率放大后，经有线电视传输网络，向用户端进行信号发送。电视射频发射装置4具有多路射频信号输入端，可接入多路符合电视频道频率安排的射频信号。
需经有线电视传输网络传输的数据，经编码处理后，接入数据信号调制器3，由数据信号调制器3进行必要的射频调制，即其射频频率在某空闲电视频道的频率范围内，经射频调制后的数据信号送入电视射频发射装置4的射频信号输入端，由其放大后，经有线电视传输网络，向用户端进行数据信号的发送。
参见图2。图2为数据接收端即用户端的构成示意图。图2中，经有线电视传输网络送来的射频电视图像信号和射频数据信号，接入信号分支器1中，由其将输入的射频信号分为两路，一路送入用户现有的电视机中，保证电视节目的收视；另一路送入数据信号解调器2中，以实用射频数据信号的解调、解码处理。
数据信号解调器2由下述各部分构成。
一个高/中频放大器21其作用在于将信号分支器1送来的射频数据信号进行调谐放大，并将该信号与本振电路23送来的本振信号进行混频处理，得到中频数据信号，并将其进一步放大后，送入鉴频及数据解调器22；一个鉴频及数据解调器22其作用在于将高/中频放大器21输出的中频数据信号进行鉴频、解调，得到编码数据，并输出至数据解码及信号处理器24；一个本振电路23其作用在于产生本地振荡信号，并提供给高/中频放大器21，进行与射频数据信号的混频处理；一个数据解码及信号处理器24其作用在于将鉴频及数据解调器输出的数据信号进行处理，使之输出的数据信号适合于数据显示装置或数据控制装置的不同要求；数据解码信信号处理器24还可具有外部控制端口及内部控制连线，以接收外部控制信号，进而对数据信号输出形式，或数据信号解调器的内部电路状态进行进一步地控制。
从图2可见，高/中频放大器21输入端分别与信号分支器1及本振电路23的输出端相连，其输出端与鉴频及数据解调器22的输入端相连；鉴频及数据解调器22的数据输出端与数据解码及信号处理器24的数据输入端相连；数据解码及信号处理器24的数据信号输出端可接至数据显示装置或数据控制装置，并可具有外部控制信号输入端，可输出控制信号至内部电路。
如前所述，在一个有线电视频道中，可安排多路数据信号。对于可在有线电视网络中传输的多路数据的生成，可有多种方式，不同方式生成的多路数据信号，其相应地在用户端应具有相适的解调方式。
对于需传输的信息量不大或分类不多时，可采用单路数据单射频载频方式，即各路数据使用不同的射频载频，由多个相互独立的数据信号调制器进行调制，且多个射频载频均在同一电视频道内的8MHz频带中，多路数据信号调制器的射频数据信号输出至电视射频发射装置的不同端口，由电视射频发射装置放大后，经有线电视传输网络进行传输；在用户端，根据有线电视网络传输的数据分类或用户等级的划分，将数据信号解调器中的本振电路设计为固定频率型或可变本振频率型，对固定频率型本振电路，则该数据信号解调器只能固定接收多个单路数据单射频载频的数据信号之一，对可变本振频率型的本振电路，则可对多个单路数据单射频载频的数据信号进行选择接收。
对于需传输的信息量输大或信息分类较细时，前端信号可采用多路数据单射频载频方式，即多路数据使用同一射频载频，调制后的信号带宽在8MHz内，带有多路数据信号的射频数据信号送入电视射频发射装置，由其放大后，经有线电视传输网络进行传输；在用户端，对多路数据单射频载频方式的射频数据信号，其数据信号解调器中的本振电路可采用固定频率型，对应于多路数据的射频载频，多路数据的选择由鉴频及数据解调器实现，若装有多路的数据解调器，则可对多路数据进行解调，再输出至数据解码及信号处理器进行进一步地处理，若仅安装单路数据解调器，则仅可对多路数据中的特定一路进行解调。
在传输的数据中，还可在多路数据中增加地址数据及控制数据，便可对用户端的数据信号解调器进行寻址控制，以便传送个性化地址的信息及增强对用户装置的控制能力。
具体实施例方式以下结合图3、图4、图5、图6、图7、图8，对本发明的实施例进行说明，以便对本发明思想的了解更为清晰。
图3所示为实施例1的数据发送端构成方框图。
参见图3。实施例1中，数据发送端采用单路数据单射频载频方式进行调制，即k路的数据对应于k个单路射频载频，由k个数据信号调制器完成多路的调制，再分别送入电视射频发射装置的各输入端口。
数据信号调制器(1)31至数据信号调制器(k)32分别由两部分构成，以数据信号调制器(1)31为例一个FSK调制器311其作用在于将输入的数据编码信号1进行移频键控调制(FSK)，即数据的高电平对应于音频频率fh，数据的低电平对应于音频频率fl，调制后的FSK数据信号输出至射频调制器312；一个射频调制器312其作用在于将输入的FSK数据信号对射频载频进行频率调制，将调制了FSK数据信号的射频调频信号输至电视射频装置33，进行放大后传输。
数据信号调制器(k)32与数据信号调制器(1)31构成相同，并完成同样的功能，仅有射频数据信号的载频频率不同。
工作时，数据编码信号1至数据编码信号k分别输入至对应的数据信号调制器(1)31至数据信号调制器(k)32，这些数据在完成同样的FSK调制后，再分别按不同的射频载频频率进行调制，不同的射频载频频率由不同的点频晶体振荡产生，调制后的射频数据信号分别送入电视射频发射装置33进行放大后传输。
在进行FSK调制时，本实施例1对FSK的频编确定为±4.5kHz，则信号单路带宽为9kHz，并在电视频道中的某空闲频道上的8MHz范围内，以25kHz间隔安排k个射频载频频率(k≤320)，因此，本实施例1的信号频谱如图4所示。
在图4中，F1l与F1h、Fkl与Fkh的间隔均为9kHz，F1与F2、F(k-1)与Fk的频率间隔为25kHz，且均在8MHz的频率范围内。
图5为实施例1的数据信号解调器的构成方框图。
参见图5。由有线传输网络传来的调制了FSK数据的射频数据信号，以及有线电视节目信号，经信号分支器51后，分为二路，一路进入数据信号解调器52的信号输入端，一路则进入电视接收机53的射频信号输入端；进入数据信号解调器52的射频数据信号，由数据信号解调器52完成调谐接收、鉴频解调等处理后，经与电视接收机53相连的A/V口，输出至电视接收机53，并由该电视接收机进行数据的显示。
在本实施例1中，数据信号解调器52仅接收单路射频数据，因此，其由如下部分构成一个高/中频放大器521，其作用在于对数据信号频谱中的一路射频数据信号进行调谐接收，即仅对F1至Fk中之一进行调谐接收，并与本振电路523送来的本振信号进行混频，并进行中频放大后，输出至鉴频及数据解调器522；一个本振电路523，其作用在于产生一个与接收的射频数据信号的射频频率对应的固定频率，以供高/中频放大器521的混频需要；一个鉴频及数据解调器522，其作用在于从中频信号中解出数据信号包络，即得到FSK数据信号，再将FSK数据信号还原为数据编码信号，并输出至数据解码及信号处理器524；一个数据解码及信号处理器524，其作用在于对鉴频及数据解调器522送来的数据编码信号进行适当的变换，使之变换为可由电视接收机53显示的字符信号，并经与电视接收机53的A/V信号口输出至电视接收机53。
由图5可见，数据信号解调器52的输入端与信号分支器51相连，数据信号解调器52的输出端与电视接收机53相连；
数据信号解调器52中的高/中频放大器521，其射频信号输入端接收射频数据信号，且其本振信号输入端与本振电路523的输出端相连，其输出端与鉴频及数据解调器522的信号输入端相连，鉴频及数据解调器522的输出端与数据解码及信号处理器524相连，数据解码及信号处理器524的输出端与电视接收机53相连。
数据信号解调器52的工作过程如下高/中频放大器521对图4所示的F1至Fk中一路射频数据信号进行调谐放大，并将其与本振电路523送来的本振信号进行混频后，得到与中频相符的中频数据信号，即仅接收变换了单路数据信号，并将对应的中频信号送至鉴频及数据解调器522；鉴频及数据解调器522对高/中频放大器521送来的中频信号进行鉴频，得到FSK数据信号，对该信号进行FSK解调，得到与发送端一致的数据编码信号，并将该信号输出至数据解码及信号处理器524；数据解码信号处理器524对鉴频及数据解调器522送来的数据编码信号进行处理，根据所连接的电视接收机53输入端的信号要求，将该信号变换为可由电视接收机53显示的模拟字符信号，并经其与电视接收机53相连的A/V端输出；电视接收机53在电视接收机状态下，可接收显示由信号分支器51送来的射频电视节目信号，在音/视频显示状态下，可显示由数据解码及信号处理器524送来的字符显示信号，即显示从发送端送出的数据编码信号对应的字符信息。
图6所示为实施例2的数据发送端构成示意图。
参见图6。实施例2中，数据发送端采用多路数据单射频载频方式进行调制，即k路数据编码信号分别经不同中心载波频率的FSK调制器(1)651至FSK调制器(k)652进行调制，各FSK调制器的输出均接入信号合成器653进行信号合成，再送入电视信号调制器(n+1)63中进行电视频道射频载频的调制，最后经电视射频发射装置输出至有线电视传输网络。
数据信号调制器65由如下部分构成k个不同中心载波频率的FSK调制器，其作用在于将输入该FSK调制器的数据编码信号以不同的中心载波频率进行FSK变换，多个不同中心载波频率变换后的移动键控调制信号均输出至信号合成器653；一个信号合成器653，将多个FSK调制器输出的不同中心载波频率的FSK信号进行合成，使其成为可对电视频道射频进行调制的调制信号，并输出给电视信号调制器(n+1)63；工作时，多路数据编码信号输入至数据信号调制器65，合成后的多路FSK数据信号输出至电视信号调制器(n+1)63。
多路数据编码信号接入不同中心载波频率的FSK调制器(1)到(k)，进行各自的FSK信号变换，其各有自己的频率范围，且不重叠，经信号合成器653合成为具有多路FSK带宽的基带调制信号，并在电视信号调制器(n+1)63中对确定的电视频道载频进行幅度调制，该幅度调制信号经电视射频发射装置64放大后，输出至有线电视传输网络。
在进行FSK调制时，本实施例2对FSK的频偏仍设定为4.5kHz，则单路信号带宽为9kHz，并在电视频道带宽的8MHz范围内，以25kHz为间隔安排各FSK中心载波频率，其信号频谱如图7所示。
参见图7。FSK中心载波频率F1与F2、Fk-1与Fk间的间隔均为25kHz，Fv为该电视频道中的射频载频频率，且所有信号频率的带宽在8MHz范围内。
图8为实施例2的数据信号解调器的构成方框图。
参见图8。由有线电视传输网络传来的调制了多路FSK数据信号的射频调幅信号，以及有线电视节目信号，经信号分支器81后分为二路，一路进入数据信号解调器82的输入端，一路则进入电视接收机83的射频信号输入端；进入数据信号解调器82的射频数据信号经数据信号解调器82调谐接收、检波解调等处理后，经与电视接收机83相连的A/V口，输出至电视接收机83，并由该电视接收机进行数据的显示。
在本实施例2中，数据信号解调器82，可接收单载频的多路数据，因此，其由如下部分构成一个本振电路821，其作用在于产生一个与接收射频数据信号的射频频率对应的固定频率，以供高/中频放大器822的混频需要；一个高/中频放大器822，其作用在于对调制了多路数据信号的射频载频数据信号进行调谐放大并与本振信号混频，得到中频数据信号送入检波解调器823；一个检波解调器823，其作用在于将高/中频放大器822送来的载有多路数据信号的中频数据信号进行检波解调，得到多路数据信号的FSK信号，并送入FSK解调器(1)824至FSK解调器(k)825；一个(或多个)FSK解调器(1)824(或及825)，其作用在于将多路数据信号的FSK信号中对应于该FSK解调器中心频率的FSK数据信号进行解调，得到其数据编码信号，经数据总线输出至数据解码及信号处理器826，且该FSK解调器的工作与否可受数据解码及信号处理器826的控制；一个数据解码及信号处理器826，其作用在于对经数据总线送来的数据编码信号进行变换，使之成为适应于电视接收机83显示的模拟信号形式，且该数据解码及信号处理器826还具有外部控制信号端口，根据外部控制信号，对连接于数据总线的FSK解调器进行控制，在同一时刻仅有一个FSK解调器允许工作。
从图8可见，本振电路821的输出端与高/中频放大器822的本振输入端相连；高/中频放大器822的输出端与检波解调器823的输入端相连；检波解调器823的输出端与一个(或多个)FSK解调器(1)824(或及825)的输入端相连；FSK解调器(1)824(或及825)的输出端与数据解码及信号处理器826的输入端相连，其受控输入端与数据解码及信号处理器826的控制输出端相连；数据解码及信号处理器826的输出端以视频形式可与电视接收机83相连，且具有外部控制信号输入端。
数据信号解调器82的工作过程如下高/中频放大器822对经信号分支器81送来的、带有多路数据信号的射频数据信号进行调谐放大，并将其与本振电路821送来的本振信号进行混频，得到中频数据信号，输出至检波解调器823；检波解调器823对高/中频放大器822送来的中频数据信号进行检波解调，输出带有多路FSK调制的数据信号至相连的FSK解调器824至825；FSK解调器(1)824至FSK解调器(k)825的工作状态由数据解码及信号处理器826控制，即在某一时刻仅有一个FSK解调器正在工作，其对应于该FSK解调器中心频率的FSK数据进行解调，并将得到的数据编码经数据总线输出至数据解码及信号处理器826；数据解码及信号处理器826在上电工作后，若无外部控制信号出现，则指定缺省工作的FSK解调器，其对FSK解调器送来的数据编码信号进行处理变换，使之与所接的外部装置适。在本实施例2中，数据解码及信号处理器826将输入的数据编码信号变换为可经电视接收机83视/音频(A/V)端输入的模拟信号，将发送端经有线电视传输网络传输来的数据编码信号经由电视接收机83进行显示。
通过对本发明的两个实施例的叙述，可对本发明的思想有较为完整的了解。虽然在上述两个实施例中，与数据信号解码器相连的外部设备均为电视接收机，但显然还可是其他方式的显示装置或受控装置，只需数据信号解码器中的数据解码及信号处理器将数据信号变换为与外部装置相适应的信号形式而已，此外，还可在发送端的数据编码信号中加入寻址数据，使得在用户端，那些与寻址数据对应的数据信号解调器可以进入工作。这些均不违背本发明的思想。
权利要求
1.一种在有线电视网络中下传数据的方法，其特征在于在有线电视射频发射端增加至少一台数据信号调制器，其可将需传输的数据编码信号进行数/模变换，并将该信号调制到某空闲电视频道中确定的射频频率上，经有线电视传输网络进行传输；在有线电视的用户端，增加一台可解调数据信号的解调装置，对调制在射频频率上的数据信号进行接收、解调处理，再将与接收的数据编码信号相对应的数据信号送至与解调装置相连的显示装置或是控制装置，实现数据传输的应用目的。
2.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法，其特征在于需经有线电视传输网络传输的数据，经编码处理后，接入数据信号调制器3，由数据信号调制器3进行必要的射频调制，即其射频频率在某空闲电视频道的频率范围内，经射频调制后的数据信号送入电视射频发射装置4的射频信号输入端，由其放大后，经有线电视传输网络，向用户端进行数据信号的发送。
3.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法，其特征在于经有线电视传输网络送来的射频电视图像信号和射频数据信号，接入信号分支器1中，由其将输入的射频信号分为两路，一路送入用户现有的电视机中，保证电视节目的收视；另一路送入数据信号解调器2中，以实用射频数据信号的解调、解码处理。
4.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法，其特征在于数据信号解调器2由下述各部分构成一个高/中频放大器21其作用在于将信号分支器1送来的射频数据信号进行调谐放大，并将该信号与本振电路23送来的本振信号进行混频处理，得到中频数据信号，并将其进一步放大后，送入鉴频及数据解调器22；一个鉴频及数据解调器22其作用在于将高/中频放大器21输出的中频数据信号进行鉴频、解调，得到编码数据，并输出至数据解码及信号处理器24；一个本振电路23其作用在于产生本地振荡信号，并提供给高/中频放大器21，进行与射频数据信号的混频处理；一个数据解码及信号处理器24其作用在于将鉴频及数据解调器输出的数据信号进行处理，使之输出的数据信号适合于数据显示装置或数据控制装置的不同要求；数据解码信信号处理器24还可具有外部控制端口及内部控制连线，以接收外部控制信号，进而对数据信号输出形式，或数据信号解调器的内部电路状态进行进一步地控制；高/中频放大器21输入端分别与信号分支器1及本振电路23的输出端相连，其输出端与鉴频及数据解调器22的输入端相连；鉴频及数据解调器22的数据输出端与数据解码及信号处理器24的数据输入端相连；数据解码及信号处理器24的数据信号输出端可接至数据显示装置或数据控制装置，并可具有外部控制信号输入端，可输出控制信号至内部电路。
5.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法，其特征在于在一个有线电视频道中，可安排多路数据信号；对于可在有线电视网络中传输的多路数据的生成，可有多种方式，不同方式生成的多路数据信号，其相应地在用户端应具有相适的解调方式。
6.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法，其特征在于对于需传输的信息量不大或分类不多时，可采用单路数据单射频载频方式，即各路数据使用不同的射频载频，由多个相互独立的数据信号调制器进行调制，且多个射频载频均在同一电视频道内的8MHz频带中，多路数据信号调制器的射频数据信号输出至电视射频发射装置的不同端口，由电视射频发射装置放大后，经有线电视传输网络进行传输。
7.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法及其装置，其特征在于在用户端，根据有线电视网络传输的数据分类或用户等级的划分，将数据信号解调器中的本振电路设计为固定频率型或可变本振频率型，对固定频率型本振电路，则该数据信号解调器只能固定接收多个单路数据单射频载频的数据信号之一，对可变本振频率型的本振电路，则可对多个单路数据单射频载频的数据信号进行选择接收。
8.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法及其装置，其特征在于对于需传输的信息量输大或信息分类较细时，前端信号可采用多路数据单射频载频方式，即多路数据使用同一射频载频，调制后的信号带宽在8MHz内，带有多路数据信号的射频数据信号送入电视射频发射装置，由其放大后，经有线电视传输网络进行传输。
9.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法及其装置，其特征在于在用户端，对多路数据单射频载频方式的射频数据信号，其数据信号解调器中的本振电路可采用固定频率型，对应于多路数据的射频载频，多路数据的选择由鉴频及数据解调器实现，若装有多路的数据解调器，则可对多路数据进行解调，再输出至数据解码及信号处理器进行进一步地处理，若仅安装单路数据解调器，则仅可对多路数据中的特定一路进行解调。
10.根据权利要求1所述的一种在有线电视网络中下传数据的方法及其装置，其特征在于在传输的数据中，还可在多路数据中增加地址数据及控制数据，便可对用户端的数据信号解调器进行寻址控制，以便传送个性化地址的信息及增强对用户装置的控制能力。
全文摘要
本发明提供了一种利用有线电视网络进行数据传输的方法及其装置。具体地说，就是在有线电视信号发送端，将需传输的非电视图像信号的数据进行编码、调制后，利用电视空闲频道的频率资源，将数据传输至用户端，用户端可将接收的数据信号进行解调、解码处理后，送至相应的显示控制装置中，以实现数据传输的传输目的。
文档编号H04N7/10GK1455595SQ02110320
公开日2003年11月12日 申请日期2002年4月30日 优先权日2002年4月30日
发明者赵成武, 邵威烈, 张鹰 申请人:厦门华侨电子企业有限公司