专利名称：交互式卫星广播系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及提供交互式业务给终端用户的卫星通信系统。
其中服务提供者直接广播给家中的小的接收抛物面天线的直播卫星DBS系统是众所周知的。最初，有允许纯粹被动接收的单向服务。最近，电话操作公司已开始通过地面线路提供返回线路以接纳诸如收费电视、家中购物、家庭银行和类似其他业务的业务的用户返回能力，HUGHESDirect TV目前使用POTS线路作为返回线路来传送有关提供的服务帐单的信息。这个解决方案要求使用交换电话网络，并且是效率低的，尤其在用于传送诸如订购信息等的少量数据时。
一些DBS服务利用通过卫星在宽带信道上提供的下行数据和通过窄带地面链路通常是常规POTS电话线路的返回路径提供因特网接入。这个安排要求交换电话电路和连接公共交换网，即使偶尔在返回链路上发送相对少量的数据。
本发明的一个目的是提供改善的交互式直播系统。
根据本发明的一个方面，提供交互式直播站，包括用于在宽带卫星链路上通过卫星发送广播信号给终端用户的装置；用于在提供返回路径的单独的窄带卫星返回链路上从终端用户接收返回信号的装置；和用于解释所述返回信号以响应终端用户的请求的装置。
广播信号能是常规的广播视频信号或包括文本、图形、声音与视频的多媒体信号。因特网是多媒体信号源的一个示例。
宽带链路具有适于广播用途的类型，诸如分配用于卫星业务的KU频段，窄带链路具有更通常与移动通信有关的类型，诸如L频段。
前向广播信号最好在KU波段中传送，而返回命令信号在L波段中传送，其中L波段一般用于移动通信。本发明于是利用两个不同的卫星组合两个不同的单向卫星传输。在优选实施例中，本发明使用最靠近KU波段广播卫星的L波段卫星来提供各个用户低成本返回路径，估计利用每个300KHz电路能提供L波段卫星上每小时多达百万的交易。目前在用户房屋上的置顶盒(set top box)具有来自允许只接收功能的卫星抛物面天线的单向路径。
本发明于是提供便宜的窄带发射机给提供低成本返回的系统，估计单个交易的费用和利用POTS交易费用的小部分。
将L段卫星用于低速率数据传输所涉及的费用小于将KU波段卫星用于高速返回数据传输的费用；L段发射机能以低成本将低信号电平与具有低增益的天线组合，协调L段系统以处理低电平宽射束广播信号，从而能克服相邻卫星干扰问题。
在本发明优选实施例中，CDMA(码分多址)用于保证在返回链路上发送的许多信息最低可能的RF发射电平，从而以低成本提供返回能力，本发明利用与KU段中的广播信号同时操作的CDMA L波段提供接收机与发射机新的组合。本发明具体与优选实施例涉及其对于现有家庭卫星抛物面天线的适用性，此天线能以低成本进行改造以符合本发明的教导。
此系统包括窄射束准确定向的KU段天线(目前出现在DBS系统中)和根据本发明的第二低增益宽射束L段天线，L段天线可以独立于窄射束天线，或它可以利用抛物面天线或反射器与DBS天线进行组合。后一实施例在L段产生非常宽的射束，这是因为反射器相对L段波长是小的。
最好能与窄射束天线一起安装在同一抛物面天线上，例如靠近其外围进行安装，这是因为L段天线不利用抛物面天线的聚焦特性并且不必准确指向。
可选择地，L段天线可以独立于KU段天线，它可以安装在KU段抛物面天线外围或可选择地以微带接插(Patch)或几圈短螺旋形式远离KU段天线，以提供合适的相对低的对此应用的增益。
本发明组合L段中卫星移动通信的优点和KU段广播能力的优点，此系统提供高数据速率广播信号出(在KU段上)和低数据速率返回信号(在L段上)，而且，这能利用现有的卫星获得。
本发明另一个新颖和有创造性的方面在于在置顶盒与天线单元之间配置的部件的安排，这些部件主要包括提供L段返回信号调制的CDMA模块，此模块还包括用于L段的Tx单元。
根据本发明另一方面，提供家庭直接广播接收系统，包括用于在宽带链路上通过卫星从主站接收宽带广播信号的接收机、用于生成返回信号以便向所述主站进行特定请求的装置和用于在单独的窄带链路上通过卫星将所述返回信号发回给所述基站的发射机。
根据本发明还一个方面，提供一种方法来提供交互式广播业务，包括步骤通过宽带卫星链路发送广播信号给终端用户；从所述用户接收在单独的窄带卫星链路上发送的返回信号；和响应所述返回信号而提供所述用户所请求的业务。
本发明于是提供包括均构造为形成单个通信系统的两个不同卫星，其中每个卫星处于单向通信但一起提供双向通信。更具体地，本发明的一方面涉及用户房屋上的终端设备，包括系统中返回链路中小的低成本发射机。
现在将通过示例仅结合附图更详细地描述本发明。
图1是根据本发明的交互式卫星广播系统的概图；图2是根据本发明的主站的方框图；图3是利用窄带返回链路增强的DTH/DBS终端的方框图；和图4是表示置顶控制器软件必要补充的方框图。
根据本发明的系统示于图1中，此系统组合使用均操作在单向方式中的两个卫星系统。前向链路1是向几百万用户广播的直播/直接对家庭卫星系统，本质上是单向系统。大部分广播业务包括娱乐视频业务，这包括按观看次数计费和即兴按观看计费电视，后两者可以利用非常低容量返回链路2来预订特定业务或传送使用特定业务的信息，也可以提供也要求低容量返回链路的各种信息娱乐业务，例如家庭购物、财务业务、视频拍卖、赛马下注、视频赌场、旅行安排、意见投票、游戏表演等。
通过单向使用L段，对地静止轨道、移动卫星系统3提供返回链路2。由于在返回链路中仅要求非常低的容量，所以发射机使用码分多址技术，这导致低成本并且理想地适合于此应用，这是因为返回路径上的大多数容易涉及相对少量数据脉冲串。100至200比特对于大多数交易是足够的，并且传输速率标称在1200至4800b/s的范围内，设计L段链路为一般允许每电路每秒400消息。
在图1中，已给主机输送各种业务，诸如DBS业务提供者、家庭购物业务提供者和财务业务提供者输送的业务，并且主机将这些业务利用KU段卫星6上的信道从常规卫星广播发射机5广播给诸如7的家庭用户，每个家庭用户包括KU段接收天线8、组合L段TX/KU段RX单元9和连到电视机11的置顶单元10，置顶单元10可以由无线遥控单元12以常规方式进行控制。
操作中，一般用户7能利用他的遥控单元12以常规方式选择广播信道。另外，用户能通过将合适的代码输入遥控单元11来请求特定业务，例如收费电影。这些随后利用CDMA技术在L段链路上发回给主机4，主机11随后能通过使用户定址在广播信道上进行响应以便同意接入所请求的电影。返回链路也能用于发送家庭购物业务的订购信息或指令给财务业务提供者以执行某些交易。返回链路2上数据的主要特征是与广播信号相比非常低的带宽，这是因为此数据主要由涉及广播信号的用户指令组成。
拥塞控制技术能用于提供单个应用所要求的可用性，一般为99.9％，但如果要求的话将更高。L段发送单元的费用应是US 100或更少。
现在参见图2，表示在上行链路和下行链路主地球站中采用的主要单元包括重要接口。
除了许多单元之外还使用现有DTH/DBS上行链路20和移动卫星馈送链路地球站30以实施低成本卫星返回链路系统。
上行链路20包括用于存储电影等的存档的视频服务器21和从DTH/DBS业务提供者接收信号并对这些信号进行编码以允许仅由授权用户接收的实时编码器22。编码器22的输出与视频服务器21的输出一起馈送给多路复用与格式化单元23，此单元23格式化来自天线27的在KU段卫星链路1上广播的通过前向纠错单元24、调制解调器25与KU段Tx单元26之后的信号。
L段中的返回信号由移动卫星馈送链路接收天线31接收并通过馈送单元32到达接口单元40中的CDMA解调器41。在CDMA解调之后，信号通过前向纠错单元42以校正误差并从那到达应用接口处理器43。
应用接口处理器43接收这些信号，并且或将它们传送给与上行链路单元20中的网络控制系统45接口的返回网络控制器44，或将他们传送给合适的第三方提供者，诸如财务业务提供者等。
来自FEC单元42的信号也馈送给网络性能监视处理器45，再馈送给返回网络控制器44。这利用合适的拥塞控制策略来控制返回终端传输以保证信号损失不超过可用性规定。
DTH/DBS 50接收机示于图3中。置顶单元50处理正发送的应用涉及数据和由主站上的返回网络控制器44生成的网络控制数据。一般的置顶单元是分别由Tee-Comm、RCA与Scientific Atlanta制造的StarTrak 1000、DSS model 4430和Power Vu Model D9223数字卫星接收机。
KU波段天线51馈送信号给低噪声接收机52，低噪声接收机52又将信号传送给解调器53、FFC解码器54、MPEG多路分用器55和解密器56，解密器56仅传送用户授权的信号。信号从解密器56传送给MPEG视频解码器57、MPEG音频解码器58和数据接口单元59。单元57至59连到PAL或NTSC编码器60以便连到电视机或PC，提供例如宽带下行流接入Internet。
置顶单元50由与连到置顶控制器63的无线接口单元62通信的无线遥控器61控制，迄今所述的方块50是常规的，但是置顶控制器63进行修改以采用软件来处理利用本文所述的返回链路能力的应用。特别是，附加软件格式化和生成传送给前向纠错编码器71的返回链路信号。
根据本发明的这个实施例，置顶控制器63也连到前向纠错编码器71、CDMA调制器72和L段发送单元73，这又馈送给L段天线74，天线74紧靠近KU段天线51，以便继续传送给一般靠近KU段天线的独立的L段卫星。
以常规方式接收下行信号，应用数据进行编码和调制以便通过所用的移动卫星由低功率L段发射机73向上传输，实际传输定时在服务的特定应用所实践的拥塞控制策略的控制下，L段发送天线最好实际上与DTH/DBS接收天线进行综合，但也可以是分开的单独天线，这取决于所使用的DTH/DBS和移动卫星的靠近程度。
图4更详细地表示置顶控制器，此控制器由节目数据存储器100、选择节目指南单元101(具有IR遥控)、显示节目指南GUI(图形用户界面)102、允许GUI与IR遥控单元之间的交互作用的单元103和用于在TV屏幕上显示所选频道的单元104，这些部件在常规置顶单元中找到。另外，本发明中采用的修改的控制器包括交互性数据存储器110、用于允许用户利用IR遥控单元选择交互性模式的单元111、用于显示所选应用的GUI的单元112、用于允许GUI 112与IR遥控单元61之间交互作用的单元113和消息格式器144，这个格式器144根据来自IR遥控单元61的发送指令格式化此消息这些消息，随后由单元115传送给L段发射机。
本发明的典型示例可以是家庭购物服务，这由已提供邮寄与快递地址、信用卡号码等给家庭购物网的登记与注册用户使用。为了利用交互性返回能力，家庭购物广播信号将包括根据遥控单元的指令显示给用户TV的订购屏幕，继续使用遥控单元，用户能巡视订购屏幕，填入有关要购买的项的订购信息，诸如数量、颜色、大小等。完成时，用户能利用遥控单元上的“发送消息”钮发送作为“购物信息请求”的信息给家庭的购物服务中心，家庭购物服务中心将立即发回包含价格，可购买性、传送信息等以及屏幕上的“是的，我想购买”、“付款方法”、“订购变化”或“取消”等选择块的寻址消息给用户。在选择合适的块之后，用户能再次使用遥控单元上的“发送消息”钮，家庭购物服务中心随后发送确认消息给用户。
用户终端寻址能力已是合适的DTH/DBS系统一部分，解码与显示涉及交互应用的屏幕的能力要求修改置顶单元50中的置顶控制器软件，也要求具有诸如“显示交互式屏幕”与“发送消息”的涉及交互模式的附加功能按钮的修改的无线遥控单元61。诸如菜单滚动与菜单项选择的遥控功能通常可在一般的具有DBS置顶盒的无线遥控器上获得，但置顶控制器63也要求进行修改以处理交互性有关的TV显示屏幕、消息格式化和发送指令功能。涉及特定应用的格式化消息随后由L段发射机70进行处理，并通过L段卫星发送给家庭购物服务中心(在这种情况中)。对于与可获得的DTH/DBS服务一起使用的标准单元的置顶控制器软件增加与遥控单元修改适应用户感兴趣的更大范围的应用。
本发明提供在典型客户应用中提供返回路径问题的一种可选的解决方案，其中在返回路径上发送的数据量相对在前向路径上接收的数据量小。
权利要求
1．一种交互式直播站，包括用于在宽带卫星链路上通过卫星发送广播信号给终端用户的装置；用于通过提供返回路径的分开的窄带卫星返回链路从终端用户接收返回信号的装置；和用于解释所述返回信号以响应来自终端用户的请求的装置。
2．根据权利要求1的交互式直播站，还包括CDMA解调器，用于解调在返回链路上接收的CDMA调制信号。
3．根据权利要求1或2的交互式直播站，还包括广播材料源和接口单元，其中接口单元接收所述返回信号并用于响应此来控制所述源、以选择要发送给终端用户的广播材料。
4．根据权利要求1至3中任何一个权利要求的交互式直播站，其中用户接口单元包括用于在宽带链路上建立与提供广播信号的不同业务提供者通信的端口。
5．根据权利要求1至4中任何一个权利要求的交互式直播站，其中所述宽带链路是KU段链路，而所述窄带链路是L段链路。
6．一种直接至家庭广播接收系统，包括用于在宽带卫星链路上通过卫星从主站接收宽带广播信号的接收机；用于生成返回信号以便传送给所述主站的装置；和用于在与所述第一链路分开的第二窄带链路上通过卫星发回所述返回信号给主站的发射机。
7．根据权利要求6的直接至家庭广播接收系统，还包括CDMA调制器，用于在返回路径上传输之前CDMA调制所述返回信号。
8．根据权利要求6或7的直接至家庭广播接收系统，还包括用于接收所述广播信号的窄射束天线和用于发送所述窄带信号的宽射束天线，所述宽射束与窄射束天线紧靠近进行安装。
9．根据权利要求8的直接至家庭广播接收系统，其中所述天线安装在公共抛物面天线上。
10．根据权利要求6至9中任何一个权利要求的直接至家庭广播接收系统，其中所述发射机连到所述控制器，从用户接收指令以便发回给基站。
11．根据权利要求10的直接至家庭广播接收系统，其中所述控制器利用CDMA调制器连接发射机，CDMA调制器CDMA调制返回信号以便在窄带链路上传输。
12．用于提供交互式广播服务的一种方法，包括步骤利用宽带卫星链路发送广播信号给终端用户；从所述用户接收在与所述第一链路分开的窄带卫星链路上发送的返回信号；和响应所述返回信号以提供所述业务用户所请求的业务。
13．根据权利要求12的方法，其中所述返回信号是CDMA调制信号。
14．根据权利要求12的方法，其中所述广播信号在KU段中进行发送并在L段中发送返回信号。
15．根据权利要求12至14中任何一个权利要求的方法，其中所述返回信号用于选择终端用户所要的特定广播材料。
16．根据权利要求12至14中任何一个权利要求的方法，其中所述返回信号用于控制多媒体信息从Internet或其他源至终端用户的下载。
17．一种交互式直播卫星系统，包括用于从KU广播卫星接收第一KU段信号的装置；用于解码从所述KU广播卫星中接收的所述KU段信号的装置；用于提供编码的返回信号的装置；用于调制所述编码的返回信号以提供编码的CDMA调制信号的CDMA调制装置；和用于发送所述调制的编码的返回信号给L段卫星的装置。
18．根据权利要求17的直播卫星系统，其中KU段广播卫星与L段卫星主站相互连接。
19．根据权利要求17的直播卫星系统，还包括一个置顶单元，用于接收从所述KU广播卫星收到的解码的KU段信号，并用于提供返回信号以便由所述装置进行编码来提供解码的返回信号。
20．根据权利要求19的直播卫星系统，其中用于接收第一KU段信号的所述装置和用于发送调制的编码的返回信号的所述装置包括单个发送与接收天线。
21．根据权利要求19的直播卫星系统，其中用于发送调制的编码的返回信号的所述装置与现有的KU段接收天线一起安装并进行组合。
22．用于置顶单元与天线之间连接的调制与解调发送和接收单元，包括接收和编码注定给所述天线装置的来自置顶单元的信息的装置；和接收与解码注定给所述置顶单元的来自所述天线装置的信息的装置。
全文摘要
在提供交互式广播业务的方法中,通过宽带卫星链路发送广播信号给终端用户。从用户接收在与第一链路分开的窄带卫星链路上发送的返回信号,返回信号允许业务用户发回指令给基站以请求特别业务。
文档编号H04N5/00GK1218600SQ97194513
公开日1999年6月2日 申请日期1997年3月14日 优先权日1996年3月19日
发明者M·祖利昂里, H·C·豪格利 申请人:维斯塔电信公司