专利名称：为有线电视系统提供分级带宽扩展和远端授权的系统的制作方法
技术领域：
本发明为具有大约是450MHz或小于该频率的有线电视系统提供分级和接入的安全性而又不采用可编址转换器或解码器的系统。
问题描述当今世上流行的电视频道的分配在给定的频带或相邻频带上并不连续。在VHF频带中，低VHF和高VHF频带之间是不连续的。除去在UHF频带中的空隙之外，在VHF和UHF频带之间也有很大的不连续性。直到最近的在降低高频同轴电缆方面的进展，电缆的损耗和＂模变＂会在任何超过450MHz的同轴电缆的传输中引起严重的损耗。在中华人民共和国和印度所能够使用的老式电缆系统中，电缆所能支持的上界频限常常会低到300或350MHZ。所以，这种同轴系统所能支持的范围仅是12或13个VHF频带的频道。
为了部分地解决受限的可用带宽的电缆系统的问题，已经形成有＂有线电视＂的频道分配技术。总地说，这种方案是利用现存的电缆系统的带宽使之发送的350MHz充分地利用，其中在用户的电视接收机处，在中频带的这些频道被转换成UHF频带，以使其用户能够观看大约50个频道。
但是随之而来的问题是电缆的排节目者和电缆系统所面临的分级和可编址能力。电缆节目经常需要被分级，以便使得运营者能够选择节目的组合，以一个完整节目价格提供给用户。为了实现分级，需要采用一种方法，使得某些节目只能被对其有需求的用户获得。这些功能是通过进行编码、＂陷波＂(“trapping”)和＂授权”的组合而实现的。陷波是将一定的频率或频带滤除而防止用户接收相关节目的过程。有时，视频信号被预先失真，使之在未经被设计旨在去除该失真的一个陷波之前在接收机上无法使用。＂授权＂意味着能够使特定用户的接收机接收确定的频道信号的数字或其它的手段。
在某些技术发达程度较低的国家中，这些较为先进的方法对于每个用户是过于昂贵而无法由普通的电缆系统运营者来实施。此外，视频数字压缩技术的进展使得有线电视系统避开了采用可编址解码器的扩展频道的昂贵的中间步骤，而采用数字压缩技术。第三世界的有线电视系统更趋向于采用将频道的容量增加到12个频道之上的低价的技术手段，直到实现一个数字系统。
解决方案本发明旨在一个中间步骤，其中不采用可编址的解码器，但具有所希望的接入控制和安全性。本发明用可编址的转换器的造价的一部分提供了分级和频道的可编址能力。该系统使得压缩的信号传送到前端，并在合理的步骤中实现系统的扩展，以便提供多于36个的频道。
本系统沿着电缆频道将一个用于分级控制目的的信号提供到用户的住所。该分级控制信号使得一个指定的用户能够接收一个具体的分级，并保证具体的电缆运营者不能拒绝有一个频道扩展箱(CEB)的任何一用户接入＂中频带分级＂。但是，电缆运营者能够拒绝通过使用一个在频道扩展箱中的开关而对高频带的接入。
系统还以等级的方式提供分级，其方式是，构成所有的可用的分级的＂平台＂的一个分级，对于该平台的用户来说是一个选择，而其它的一个或多个分级则不是该用户的选择。所以，在一个强制性的分级上占有空间的排节目者被保证，他们的节目将被每一个平台用户传播而不管另一个分级是否被传播。
本系统的另一个重要的优点是，除去一个振荡器和一个附加的集成接收器/解码器(IRD)之外，不要求特殊的硬件。因此，本系统提供了实现提供两个接入可靠性等级的一个分级的有线电视系统的最低价的装置。
附图描述从下面结合附图的描述将能更好地理解本发明。
图1示出本发明操作的有线电视系统环境；图2示出本发明所用的一个＂频道扩展箱＂；图3示出提供＂子分级＂能力的本发明系统的改进型。
本发明描述图1是描述本系统操作的框图。在前端104，有若干个IRD 105-*，每一个都被调谐到平台中的一个不同的视频频道。每一个IRD 105-*最好都能解码数字压缩的视频信号。由于每一个频道一般都是已经编码的，因而它们都要求一个特定的电缆运营者的授权以便接收并分配特定的频道。此外，上行链路信号包括分级授权信息或使得＂分级控制信号＂振荡器108起振的选通信号。当一个＂特定的＂分级(在下表示电视频道的＂第三分级＂)被授权的时候，上行链路设置101就送出由IRD105-A在前端104接收的一个授权信号。从IRD 105-A来的输出信号启动一个继电器闭合或其它的类似的启动操作，使得360MHz的振荡器108被开启。CEB使用该360MHz的信号，从而使得用户接入该电视频道的＂特殊＂分级。
如图1所示，由一个电缆/卫星排节目者源发的一个节目被回放并在一个回放上行链路设置101所上行链接，并经过天线102束射到卫星103。该卫星转发器对该信号进行作频移和放大并重新将该信号在该卫星转发器的发送天线所覆盖的区域上再次发送。
在一般的前端104处，来自卫星103的由接收天线110所接收的信号被下变频转换到L频带的频率，并发送到适当的IRD 105_*，该IRD对其进行接收并解码，以便获得基带视频和音频信号，该信号包括所发送的节目以及任何来自回放上行链路设施101的控制信号、数据或图文。在特定分级中的每一个IRD 105_*的输出，都由调制器106_*调制到适于该特定分级的信号频道的载波上。
所发射的和所接收的节目通常可以是任何形式。它可以按照＂清晰＂的方式发射，即没有任何加密，使其可由任何适当调节的接收机接收。此外，节目可以按照模拟的但是已经利用视频加密器-2，视频密码或其它类似的加密装置所加扰的方式来发送。这种被加密的信号需要适当设置和授权的模拟IRD接收并解码其音频和视频分量。类似地，如果编码器使用了数字压缩和加密的格式，例如数字加密器-1，数字加密器-2或MPEG型算法，则IRD 105_*也必须是能够解码所发送的节目的适当的类型。
在本发明系统的一个实例实施例当中，系统保密的第一级是设置在一个加密的上行链路传送的信号中。这就保证只有被授权的前端才能对该信号解密并将其发送到一个用户。
由每一个IRD 105_*输出的基带信号被调制到一个适当的射频(RF)，以便连同其它类似接收的或无线接收的广播信号一起通过电缆或MMDS发送到CATV的用户。每一个调制器106_*以调幅(AM)方式调制接收的视频信号在视频载波上，以调频的方式(FM)调制音频信号在音频载波上，以便适于接收国家的电视制式，并将复合信号上变频转换到适当的6。7或8MHz的RF带宽。
在本系统中，用于发送复合电视信号的频率可以是下面三种不同的范围1.普通的VHF TV频率范围，它包括在不同国家的频率分配制度中的频道1-12。CCITT的用于频道1-12的频率范围是47-68MHz和174-320MHz。
2.中频带的信号范围，或＂间隙频率＂。该频率范围大致是70到170MHz。
3.VHF-UHF的间隙频率，一般是从230到350MHz。
频道频率的划分电缆系统在普通的VHF范围内发送到任何频道都可以由普通的电视机接收，这并不是本发明的课题，而所提出的系统对信号进行正确的处理和转送到电视接收机是本发明的课题。
中频带和VHF-UHF间隙频率允许信号在不由一般的电视广播所用的一个频率范围上传输。这些间隙频率允许信号在350MHz的带宽中发送，而在亚洲国家中所用的多数的CATV中能够支持这种发送而不会有过分的损耗和模化(moding)。模化是一种现象，其中下送电缆中的电磁波穿行时，其电波和磁波不与其穿行方向相垂直，使得传输损耗增加。
调制器的频率的选择是由电缆的前端实现的。在本系统中，基本的频道，即运营者对用户收费最低的频道，包括该平台的＂第一分级＂。这些第一分级的频道被包括在VHF频道1-12中。这12个频道可由运营者按照其正常的方式确切操作，即不采用下述的CEB。
该平台的＂第二分级＂(中频带分级)包括位于VHF中频范围间隙中的频道。在该频率间隙中可用的频道空间在中国系统中是92MHz到167MHz，而在CCITT系统中是68MHz到174MHz。由于在中国系统中和在CCITT系统中都是操作在UHF的8MHz的带宽中，所以，在这一分级中的这些系统的可用的频道数是9-12个。
本发明的＂第三分级＂(高带分级)覆盖了230到350MHz的频率范围的间隙。在该第三分级中有120MHz的可用频率，又可有12到15个节目频道。根据本发明设计的这样的一个系统能够有32个节目频道，除去在前端104的振荡器108之外，不必添加专门的硬件。
在该CEB所实现的将分级进行分离和系统进行的分级以及安全的特征将在下描述。
每一个IRD 105_*接收视频信号并将其转换成一般的电视系统的调制器106_*所能调制的形式。频道的编号的选择是由上述的运营者实现的。组合器107从所有的不同的频道接收调制器的输出并将它们组合，随后经过同轴电缆送到有线用户的居所。
在本系统中存在＂分级控制＂IRD 105-A＂。当在上行链路设施101的节目控制器将一个分级控制启动信号送到前端104时，该IRD 105-A则提供一个启动信号，启动具有360MHz频率的一个＂分级控制信号＂振荡器108。该360MHz的振荡器的输出提供360MHz的连续波，加到组合器107，并将其沿着有线频道送到用户的居室而实现控制的目的。组合器107的输出由放大器109放大到适当的电平，并用必要的放大器、分离器、均衡器和耦合器经过同轴电缆系统送到用户的居所。分级控制信号振荡器108和将参照下面的图2描述的本机振荡器的确切的频率可以根据具体国家的电视频率计划而改变。
频道扩展器箱图2以框图的形式示出了CEB 200。CEB 200是一个放置在用户居室的机顶合，起到频道的扩展和系统的安全的作用。在CEB 200的输入端是分离器210，将来自图1的RF输入信号分解成两个沿着信号路径250和251的相等的信号。信号路径250和251传送相同的频率。VHF频道是在信号路径250上的第一低频分级的一部分，由放大器211放大。放大器211的输出由带通滤波器212滤波，以便只有所希望的VHF频率范围被通过VHF的输出端226a而到达用户的电视机。但是，当用户的电视并不是被设计用于接收来自CEB200的两个输入(一个输出来自VHF输出端226a而另一个输出来自组合的输出端226b)时，VHF输出端226a能够择路通过组合器222到达输出端226b。输出端226b能够传送在本例中的包括三个分级的整个平台。
借助于带通滤波器213、600MHz本机振荡器215、混频器214和放大器216的结合，由信号路径251传送的频率被降频转换。提供降频转换的这些部件可以由离散形式的元件构成，也可以由集成电路芯片构成。将来自本机振荡器215的600MHz的信号与70-170MHz的VHF中频带信号相混频，产生包括电视频道的第二中频带分级的一个从670-770MHz的输出。应该注意，这一频率范围并不与目前系统中所用的任何频率相冲突，因此除去混频的寄生输出和/或本机振荡器的直通之外，没有针对其它成分的特殊的滤波。放大器216的输出被分离器225分解成信号路径252和253。在信号路径252上的频率由滤波器217所滤波，以便使得只有在CCITT系统中的670-770MHz的频道46-57以及在中国的制式中的频道36-44被通过而到达用户。如果电缆运营者提供在该中频带的频道的话，具有操作在上述的方式中的CEB 200的用户将可以接收中频带的频道。本机振荡器215和带通滤波器217的频率可以被修改，以便提供与其它国家的频道分配相匹配的具有其它频率的中频带分级频道。
信号路径253将从分离器225输出的830-950MHz输出的信号送到830MHz的高通滤波器218。此外，滤波器218可以是830-980MHz的带通滤波器。滤波器218的输出与从360MHz的滤波器223获得的360MNz的频率相混频。该360MHz的滤波器223通过从来自信号路径251的CW分级控制信号提取该360MHz的频率而起到应该本机振荡器的作用。该360MHz的频率从在前端104中的振荡器108中产生。该360MHz的信号由放大器220放大到用于混频器219的一个10dBm的功率等级。作为一种选择，360MHz的本机振荡器230可以直接安装在CEB 200中。在这种情况下，就不需要滤波器223，并且置于前端104的本机振荡器108被选用的数字信令装置108′取代，数字信念装置108’产生用于控制360MHz本机振荡器230的操作的数字控制信号。当采用数字信令装置108′时，分离器210具有附加的和/或外围的电路，起到数字信号解码器的作用，以便当检测到由装置108′产生的数字信号时，启动本机振荡器230。
混频器219的输出是470MHz到590MHz，覆盖了在CCITT中的UHF频道21-25和在中国体制中的频道13-24。该输出由滤波器221滤波，并在组合器222中与滤波器217的输出相组合，并经过输出端226b输出到用户的电视调谐器的UHF输入端。
在放大器220之前的开关227的断开阻止了混频器219的操作，因此提供了电缆运营者对于特定的用户接入第三高频带分级的控制。因此系统保证，一个特定的电缆运营者不能够拒绝任何具有CEB的用户接入＂中频带分级＂，但是的确能够拒绝任何用户接入高频带分级。开关227是安装在CEB外壳之内的，在将开关设置到所希望的位置之后，该外壳由电缆运营者“密封”。
如上所说明的那样，该第三高频带分级具有两个授权和控制等级。阐明这一点的表一中示出，在该高频带分级的上行链路位置101的系统控制是通过一个360MHz的授权信号提供的，并且高频带分级的操作控制是由位于CEB200中的开关227提供。所以，在上行链路位置处的包括在高频带分级中的特殊服务的提供者确信，如果有任何服务被接收的话，用户将接收所有的这些服务。
根据组合器222是一个两路的还是三路的组合器，可以灵活地具有两个来自CEB200的分别用于UHF和VHF频道的输出端226a和226b，或具有传送全部的三个分级的整个平台的一个单一的输出226b。这使得对于具有单一的输入端电视机的连接能够采用三路组合器选择，而对于那些具有两个输入端的电视机有两路组合器选择。
图3示出了对于本系统的改进，它包括采用在CEB200的输入端的频带抑制滤波器，或不同频率的陷波器300。这种陷波器或“分级”滤波器使得电缆运营者保证没有任何可用的分级由一个未授权的＂用户＂采用偷盗或复制设备而被私窃。还允许电缆运营者在希望的时候进一步将每一个分级进一步分解成子分级。例如通过将陷波器330放置在接线柱320上的用户位置350之外，能不进入用户的家就能容易地检查和/或维护该陷波器330。
总之，本发明的系统的优点包括1.系统并不干扰电缆运营者的现存的频道的规划。
2.统提供频带分级，使得频道组能够被打包而成套地出售。
3.助陷波，系统实现在前端和在分别的居室处的不同的保密级。
4.现低造价。
应该说明所要求的本发明并不局限于特定的实施例，而是应该包括在发明构思的精神范围内的各种的修正和改进。
表一CEB的授权等级使用的系统操作 用户等级硬件 控制控制 接入1.中频带+前端陷波 只有VHF高频带陷波 授权2. CEB+高频带 前端陷波 VHF+中频带陷波3. CEB+360MHz 授权信号 高频带开关 所有的频道
权利要求
1.一种用于对经过有线电视系统(300)发送的电视频道的分级进行受控接入的方法，包括以下的步骤(a)提供一个接入控制信号(101)，用于控制对于电视频道的所说分级中的一个受保护的分级的接入；(b)经过该有线电视系统(300)发送包括所说的接入控制信号的一个电视信号(310)；(c)在一个用户位置处(350)接收所说的电视信号(310)；(d)只有当在所说的用户位置处(350)的所说电视信号中检测到所说的接入控制信号(101)时，才使用户接入(200)所说受保护的分级中的所有的电视频道。
2.如权利要求1的方法，其中所说的提供用户接入的步骤包括在所说的用户位置(350)执行附加的步骤(a)禁动混频电路(219)，以便防止所说电视频道的分级的受保护的分级被用户接入；(b)对来自所说的电视信号的所说接入控制信号(223)进行滤波，以便提供一个授权信号；(c)将一个开关(227)连接在所说的授权信号和所说的混频电路之间；(d)只有当所说的开关(227)被设置到一个闭合的位置而使得所说的混频电路(219)操作时，才由所说的用户将接入信号提供给在所说的受保护的分级中的电视频道。
3.根据权利要求1的方法，其中至少提供一个第二分级，而且其中通过下列的步骤防止在所说用户位置(350)的对第二分级的未授权的接入(a)将所说的电视信号(310)分解(210)成一个第一频带和一个第二频带；(b)产生一个本机振荡器信号(215)；及(c)将所说的本机振荡器信号(108)与所说的第二频带进行混频(214)，以便提供所说的第二分级。
4.如权利要求1的方法，包括有附加步骤利用至少一个在所说的有线电视系统(300)的前端(104)和所说的用户位置(350)之间放置的频带抑制滤波器(330)，提供用户到任何所说电视频道分级的接入的控制。
5.如权利要求1的方法，包括有附加步骤利用一个在所说的有线电视系统(300)的前端(104)和所说的用户位置(350)之间放置的频带抑制滤波器(330)，只将所说电视频道分级中一个选择的部分提供给用户。
6.一种用于提供对于经有线电视系统(300)发送的电视频道的分级进行受控用户接入的装置，其中所说的电视信号包括一个接入控制信号，所说的装置包括(a)装置(210)，用于从所说的电视信号(310)分解一个所希望的频带；(b)装置(223)，用于从所说的所希望的频带滤出所说的接入控制信号；(c)装置(219)，用于将所说的接入控制信号与所说的所希望的频带混频，以便产生电视频道的所说分级；(d)开关装置(227)，用于启动和禁动所说的混频(219)，以便分别地允许和禁止用户对于所说的分级的接入。
7.一种提供对于经有线电视系统(300)发送的电视信号中的电视频道的分级提供受控的用户接入的装置，所说的装置包括(a)装置(210)，用于从所说的电视信号(310)分离出一个所希望的频带；(b)振荡器装置(230)，用于产生一个接入控制信号；(c)装置(219)，用于将所说的接入控制信号与所说的所希望的频带混频，以便产生电视信号的所说分级；和(d)开关装置(227)，用于启动和禁动所说的混频(219)，以便分别地允许和禁止用户对于所说的分级的接入。
8.如权利要求7的装置，其中所说的电视信号包括一个数字控制信号(108′)，并且所说的装置还包括用于检测所说的数字控制信号(108′)和启动所说的振荡器装置(230)的装置(210)。
9.一种对于经过有线电视系统发送的电视频道的分级提供受控的接入的系统，该系统包括(a)装置(101)，提供一个接入控制信号，用于控制对于所说电视频道中的所说的一个受保护的分级的接入；(b)装置(104)，经过该有线电视系统发送包括所说的接入控制信号的一个电视信号；(c)装置(200)，在一个用户位置处(350)接收所说的电视信号；(d)装置(200)，只有当在所说的用户位置处的所说电视信号中检测到所说的控制信号时，才将提供到在所说受保护的分级中的所有的电视频道的用户接入。
10.如权利要求9的系统，其中所说的用于提供用户接入的装置还包括(a)一个混频电路(219)，当操作时，允许所说的受保护的频道分级由所说的用户接入；(b)装置(223)，从所说的电视信号滤波出所说接入控制信号，以便提供一个授权信号；和(c)开关(227)，连接在所说的授权信号和所说的混频电路(219)之间，当设置在闭合的位置时，所说的开关(227)引起所说混频电路(219)的操作；其中只有当所说的开关(227)被设置在所说的闭合位置而引起所说的混频电路操作时，才提供所说的用户对于所说的受保护的分级中的电视频道的接入。
11.根据权利要求9的系统，其中至少提供一个第二分级，而且其中所说的第二的分级通过下列的装置防止所说用户设施的未授权的接入(a)装置(210)，将所说的电视信号分解成一个第一频带和一个第二频带；(b)装置(215)，产生一个本机振荡器信号；(c)装置(214)，将所说的本机振荡器信号与所说的第二频带进行混频，以便提供所说的次要分级。
12.如权利要求9的系统，还包括至少一个在所说的有线电视系统(300)的前端(104)和所说的用户设施(350)之间放置的频带抑制滤波器(330)，来提供对于用户到电视频道的任何所需分级的接入的控制。
13.如权利要求9的系统，还包括一个在所说的有线电视系统(300)的前端(104)和所说的用户设施(350)之间放置的频带抑制滤波器(330)，只将所说电视频道分级的一个选择的部分提供给用户。
14.一种用于对于经有线电视系统(300)发送的电视频道的分级提供受控的用户接入的方法，其中所说的电视信号包括一个接入控制信号，所说的方法包括如下的步骤(a)从所说的电视信号(310)分离(210)一个所希望的频带；(b)从所说的所希望的频带滤出所说的接入控制信号的步骤(223)；(c)将所说的接入控制信号与所说的所希望的频带混频，以便产生电视频道的所说分级的步骤(219)；(d)利用一个开关装置(227)启动和禁动所说的混频，以便分别地允许和禁止用户对于所说的分级的接入的步骤。
15.如权利要求14的方法，包括有附加步骤利用至少一个在所说的有线电视系统(300)的前端(104)和所说的用户设施(350)之间放置的频带抑制滤波器(330)来提供对于用户到任何所说电视频道的所需分级的接入的控制。
16.如权利要求14的方法，包括有附加步骤利用一个在所说的有线电视系统(300)的前端(104)和所说的用户设施(350)之间放置的频带抑制滤波器(330)，只将所说电视频道分级一个选择的部分提供给用户。
全文摘要
所描述的一个系统提供一个用于分级控制目的的信号到用户的居室(350)，伴随有一个或多个有线频道的分级。“分级控制”被用于使得给定的用户接收一个高频带的分级，并保证特定的电缆操作器不能否定其它的分级的具体的一个与具有一个适当的频道扩展合(200)的用户的接通，但是的确能够否定一个高频带分级到任何用户。电缆操作器通过利用在频道扩展盒中的一个开关(227)来否定对于高频带分级的接通。系统还以分层的方式提供分级，其方式是包括所有的可能的分级的“平台”的一个分级对于该平台的用户是可选的，而不能获得一个或多个其它的分级。所以编程器在一个强制平台上有其自身的余地来保证它的节目将被该平台的每一个用户获得，而不论其它的分级是否执行。
文档编号H04N7/16GK1161768SQ95195258
公开日1997年10月8日 申请日期1995年9月6日 优先权日1995年9月6日
发明者J·J·塞, G·R·巴萨瓦帕特纳, V·巴萨瓦帕特纳 申请人:亚州电视及通讯国际有限公司