专利名称：宽带通信服务的小规格子系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子通信系统，而更具体地涉及用于宽带通信服务的电子接收机/发射机。
背景技术：
电视可从诸如电缆、卫星碟、视盘与DVD播放机等多种源接收信号。家庭个人计算机(PC)可从诸如电话线、电缆调制解调器及卫星碟等其它类型的源接收数据。目前的趋势是汇合这些市场并提供图象与数据的数字宽带分布给电视与计算机两者。此外，将来可将其它消费者电器耦合在宽带系统上。
为了从通信网接收图象与数据的数字宽带分布，需要数字机顶盒(“STB”)接收机。然而全球有许多不同的通信网正在或将要供应这种宽带服务。这些网络的实例包含用于在对绞电话线上发送数据的各种数字用户线路(xDSL)技术；混合光纤同轴(HFC)数字光缆；直接广播卫星(DBS)；多信道多点分布系统(MMDS)，又称作微波无线电缆；及本地多点分布系统(LMDS)。未来还期望开发其它通信网技术。
这些网络通常具有安全性及条件接入(CA)加密系统来防止信号失窃及允许按观看次数计费分布。然而网络经营者通常愿意选择他们自己“喜欢的”CA系统。与特定CA系统耦合的不同网络的大量可能组合意味着设备制造商需要制造许多不同型号的STB来接收各种信号。所需STB的数目随着考虑国际网络而增加。
这一处境阻止制造商设计供在所有网络中使用的“公共”平台STB。这一无能具有若干后果，包括不能统一研究开发与制造以得到低单位成本的规模经济；单位容量限于各STB制造商；不同电子消费品具有冗余的功能；人为提高STB价格；不能通过零售渠道销售；网络经营者的完整产品的高运输费用；较少的供应商/制造商，导致网络经营者的较高成本。
本发明概述本发明包括将包含数字消费电器与PC的机顶盒(STB)中的与网络有关及与网络无关的功能分开的方法与装置。接收机子系统将与网络有关的调谐器、数字解调、前向纠错(FEC)、反扰频/解密及条件接入功能集成到非常小的规格中(诸如PCMCIA型号I、II或III形状因数中任何一种)。这一功能组合构成数字接口条件接入模块(DICAM)。DICAM与包含与网络无关的功能的公共模块，或通用机顶盒(STUB)接口。也可将STUB功能与诸如TV、PC、DVD播放机等消费电子(CE)电器集成在一起。DICAM也可包含用于实现当前在全球范围内出现的许多不同的CA功能类型的“智能卡”的接口。
更具体地，本发明包含电子宽带网通信系统，包括(1)配置用来接收RF声象信号并从中生成传送流中的经纠错的数字信号的分开的可连接的与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)；以及(2)配置成与DICAM耦合并进行电子通信以接收该传送流及从中至少生成视频输出信号的分开的与网络无关的公共模块。
本发明使制造商能将所有与网络有关及与CA有关的功能分离到小型的用户可安装的模块上。这意味着制造商能大批量生产只包含对所有网络的公共功能的STUB。如上所述，STUB功能也可与诸如TV、PC、DVD播放机等消费电子(CE)电器集成使它们准备好数字声象MPEG标准。本发明的优点包括更好地资助研究与开发；网络经营者用于STUB的成本较低，因为更多的制造商能建立公共平台；影响消费零售渠道更快地达到更多用户的能力；消除网络经营者的高成本运输费用，它们不需要购买整个STB而只是包含各经营者想要的网络特定的与CA功能的小型DICAM单元。
随着全球向诸如PC、DVD播放机、TV、STB、立体声系统等“现成的MPEG”设备的推进，越来越多的消费品将具有标准接口与功能。所有设备公共的将是MPEG处理/解码、图形、CPU功能等。使用带有实现这些功能的单一STUB的不同插接式DICAM模块，用户能在PC中接收来自卫星的宽带数据；在PC中接收有线宽带交互式双向数据；在PC中接收电话线上的宽带交互式xDSL数据；在TV中直接接收有线数字图象；在DVD-RAM中接收来自卫星的数字图象供在家中录制；在立体声系统与/或TV中接收来自卫星的数字音频；等等。
本发明还使用户能从零售处购买“现成的MPEG”DVD、PC、TV或其它CE产品。此后，不论用户移居或生活在何处，用户只须更换DICAM使能为任何可获得的服务签约及将宽带信息接收到各电器中。
在附图及下面的描述中说明本发明的一或多个实施例的细节。从描述与附图及从权利要求书中本发明的其它特征、目的与优点将是显而易见的。
附图的描述
图1为展示按照本发明的典型的与网络有关及与网络无关的功能的较佳划分的方框图。
图2A与2B为展示本发明的较佳物理实现的方框图。图2A示出DICAM的PCMCIA实施例，而图2B示出具有匹配的PCMCIA插座连接器的STUB或CE电器(如数字TV)的后视图。
图3为展示按照本发明的典型的与网络有关及与网络无关的功能的更具体的较佳划分的方框图。
图4为展示按照本发明的DICAM单元的一种可能实现的实例的方框图。
图5为展示按照本发明的DICAM单元的可能实现的另一实例的方框图。
各图中相同的参照数字与指示表示相同的元件。
图1为展示按照本发明的典型的与网络有关的功能10及与网络无关的功能12的较佳划分的方框图。通常在通用机顶盒(STUB)中实现的公共的与网络无关的功能12包含·声象处理单元14，通常包含中央处理单元16、用于分开进入的传送数据流中的数据与命令的传送多路分解器18、用于从进入的数据与命令生成各自的音频及视频输出的声象解码器20(诸如传统的MPEG 2与DolbyTM解码器)、及用于提取数字视频图形数据供显示及输出到计算机监视器上的图形模块22。
·用于生成与电视兼容的及最好与NTSC、PAL或SECAM广播视频标准兼容的输出信号的视频编码器24。
·可根据需要提供其它模块。例如需要时提供存储器及可提供各种输入/输出端口，诸如红外线遥控接口、IEEE 1394(“火线”)接口等。
通常在数字接口条件接入模块(DICAM)中实现的与网络有关的功能10包含·用于接收来自选择的源的模拟数字调制射频(RF)信号(诸如来自如xDSL线路、有线调制解调器、HFC数字电缆、DBS系统、MMDS系统、LMDS等的源的声象信号)及用于选择该RF声象信号的一部分的调谐器30。调谐器30通常对各种源的配置不同以接纳不同的信号协议、宽带频率等。
·用于将从RF声象信号选择的信号转换成模拟基带信号的模拟解调模块32。
·用于将接收的模拟基带信号转换成数字，与/或解调接收的数字信号，及用于在数字信号上执行传统的前向纠错的模数模块34。
·用于接纳选用的安全与条件接入(CA)模块36的连接器位置，该模块36存在时控制数字信号的的反扰频/解密及进一步传播(即接入)。作为替代，可将CA模块36集成在DICAM中。
·选用数据接口38，诸如用于具有因特网协议(IP)路由选择能力的有线调制解调器的。
·用于控制整体DICAM功能及在连接与网络有关的功能10及与网络无关的功能12的总线42上的数据流的输入/输出(I/O)控制处理器40。
其它功能可在需要时包含在DICAM或STUB之一中。然而，DICAM中的与网络有关的功能10通常应包括完整的接收机子系统。
最好将DICAM实现成与STUB内的对应的插座插接兼容。例如，最好将与网络有关的功能10实现在PCMCIA型号I、II或III形状因数设备中。
图2A为展示本发明的较佳物理实现的方框图。图1中所示的与网络有关的功能10可实现为装在PCMCIA型号II DICAM机架50内的CMOS与/或双极型集成电路(IC)。在至少一种信号源上实现本发明中，适当的调谐器电路30包含可从加州San Diego的Rockwell半导体系统公司购得的HM1811直接下变频调谐器IC。
DICAM机架50可具有用于通过连接器接口60容易地安装RF连接器(诸如输入RF连接器54及可选用的输出RF连接器56)与/或辅助电源连接器58的扩展盒52。所示实施例中的连接器接口60在机械规格上符合PCMCIA标准。
为了降低成本与提高兼容性，DICAM的连接器接口60最好采用能处理声象数据流与信号的现有信号协议与总线结构，诸如电子工业协会(EIA)与国家有线电视协会(NCTA)的NRSS联合标准委员建议的国家可更新的安全标准总线(NRSS-B)接口，或欧洲数字视频广播(DVB)协议建议的DVB-CI接口。
图2B示出具有与图2A中所示的DICAM机架50上的对应连接器匹配的PCMCIA插座连接器72及RF连接器74、76的STUB或CE电器70的后视图。STUB或CE电器70可具有分开的RF输入以及通过连接器78、80。如上所述，也可将STUB功能集成在诸如TV、PC、DVD播放机等CE电器内。
图2A与2B中所示的RF连接器配置的优点在于整个单元在机械上是坚固的，因为输入RF连接器54与选用的输出RF连接器56内啮合在STUB或CE电器70内。DICAM在用跳线连接之类连接在STUB或CE电器70上的扩展盒52外侧不需要RF连接器。这一配置的另一优点在于“盲”啮合的RF连接器在STUB或CE电器70内可以更容易地电屏蔽。
DICAM也可包含用于实现当前在全球出现的任何不同种类的CA功能的“智能卡”的接口。从而可将诸如DICAM机架50与/或扩展盒52以已知方式适配成包含智能卡阅读器。智能卡为提供诸如信用卡存取、ATM机等功能的安全服务的主要电子卡。智能卡可以是类似于在GSM蜂窝式电话中使用的“小型”卡，或从扩展盒外部插入PCMCIA型号II DICAM机架50的平板部分中的“信用卡”大小的卡。只是为了示例目的，在扩展盒50的上表面中的读卡器槽84上方示出智能卡82。
可将智能卡配置成提供加密与/或条件接入处理，使得DICAM在受到适当的智能卡授权以前不提供有用的输出信号。具有可分开的CA功能的优点在于相同的DICAM单元可用在只在它们的加密或条件接入方法不同的各种类似的宽带通信系统中，从而达到进一步的规模经济。
图3为展示按照本发明的典型与网络有关的及与网络无关的功能的更具体的较佳划分的方框图。包含微处理器102、多路分解器104及解码器106的STUB 100接收传统方式的遥控信号，及提供RGB输出(如用于PC)及视频输出之一或两者给一或多个CE电器108。STUB 100最好通过上述公共的工业标准接口从DICAM 120接收控制信号110及去扰频传送流112。STUB 100也可包含传统的调谐器与解调器(未示出)用于直接处理输入RF信号。
DICAM 120在提供选择的信号给解调器模块124的调谐器模块122内接收RF输入信号。解调器模块124的输出耦合在去扰频器及条件接入模块126上，后者在授权时生成去扰频的传送流112。去扰频器及条件接入模块126所执行的功能最好服从NRSS-B标准。
如上所述，可设置智能卡接口128以便可用智能卡130提供CA功能而不是集成在DICAM 120内。DICAM 120的整体功能受微处理器132控制。
图4为展示按照本发明的DICAM单元的一种可能的实现的示例的方框图。外部分离器200提供RF输入信号给内部双工器/分离器202，后者提供分开的信号路径给正交调幅(QAM)调谐器204供视频信号处理，及正交相移键控(QPSK)调谐器206供数据信号处理。正交调谐器204的输出耦合在QAM解调器/FEC模块208上，而QPSK调谐器206的输出则耦合在QPSK解调器/FEC模块210上。然后包含控制功能、去扰频及条件接入功能、选用的智能卡读取功能及I/O功能的处理模块212提供去扰频的传送流112给STUB 214。如所示，STUB 214包含图3中STUB 100中所示的功能，加上传统的模拟调谐器及解调器216。
从处理模块212通过耦合在内部双工器/分离器202上的脉冲串QPSK编码器218提供双向通信的选用返回路径。这一配置允许将返回数据传输到用双向物理层链路耦合的RF源。这种通信可使用带外(OOB)控制协议及按照多媒体有线网系统(MCNS)协议传输数据。
这一DICAM结构的另一优点是为更好地控制视频质量而维持所有调谐与解调功能。
图5为展示按照本发明的DICAM单元的可能实现的另一示例的方框图。这一结构类似于用相同的参照元件指示的图4中所示的结构。然而，这一实现使用外部双工器/分离器201，而STUB 214包含QAM调谐器230及QAM解调器/FEC模块232。DICAM的这一实现当将STUB 214集成在具有内筑的调谐器的CE电器(如数字TV、DVD播放机、PC等)中时特别有用。由DICAM增加的CA功能能控制将数字数据(如因特网通信)供给CE电器。
利用本发明的概念，能实现采用下述源中任何一个作为输入的DICAM卫星输入(950-2150MHz)；有线输入(47-862MHz)；MMDS输入；LMDS输入；数字地面广播(例如高清晰度TV或标准清晰度TV)；模拟TV(例如NTSC、PAL、SECAM)；及数字音响/无线电。能将DICAM实现为提供下述输出信号类型或协议中任何一种串行位流；并行位流；通用串行总线；PCI总线；IEEE 1394(“火线”)；光纤信道；及以太网。可将输出格式实现为包含下述任何一种MPEG-1，2，3或4位流；ATM分组；及IP分组。
已描述了本发明的若干实施例。然而，应理解可不脱离本发明的精神与范围作出各种修改。从而，其它实施例也在下述权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种电子宽带网通信系统，包括(a)一个分开的可连接的与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)，配置成接收RF声象信号并从中生成传送流中的经纠错的数字信号；(b)一个分开的与网络无关的公共模块，配置成耦合到DICAM上并与之进行电子通信，用于接收传送流及从中生成至少一个视频输出信号。
2.一种电子宽带网通信系统，包括(a)一个分开的可连接的与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)，配置成接收RF声象信号，包含(1)用于选择一部分RF声象信号的调谐器模块；(2)用于将选择的RF声象信号转换成基带信号的解调模块；(3)用于将接收的基带信号转换成数字信号及在数字信号上执行纠错的转换模块；(4)用于接纳安全与条件接入(CA)模块的连接器，该模块用于去扰频及控制作为传送流的经纠错的数字信号的传播；(b)一个分开的与网络无关的公共模块，配置成耦合在DICAM上并与之电子通信，并包含(1)用于接收传送流及从中生成相应的音频与视频输出的声象处理单元；(2)用于生成至少一个视频输出信号的视频编码器。
3.权利要求2的系统，还包括用于去扰频及控制作为传送流的经纠错的数字信号的传播的安全与条件接入模块。
4.权利要求3的系统，其中该安全与条件接入模块是实现在智能卡中的。
5.权利要求1或2的系统，其中该DICAM是实现在PCMCIA兼容的机架中的。
6.一种与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)，配置成可连接在用于接收来自DICAM的传送流及从中生成至少一个视频输出信号的分开的与网络无关的公共模块上，该DICAM包括(a)用于接收及选择一部分RF声象信号的调谐器模块；(b)用于将选择的RF声象信号转换成基带信号的解调器模块；(c)用于将接收的基带信号转换成数字信号及在数字信号上执行纠错的转换模块；(d)用于去扰频及控制作为传送流的经纠错的数字信号的传播的安全与条件接入(CA)模块。
7.权利要求6的模块，其中该安全与条件接入模块是可分开连接在DICAM上的。
8.权利要求7的模块，其中该安全与条件接入模块实现在智能卡中。
9.权利要求7的模块，其中该DICAM实现在PCMCIA兼容的机架中。
10.一种与网络无关的公共模块，配置成可连接在分开的与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)上，后者配置成接收RF声象信号并从中生成要提供给公共模块的传送流中的经纠错的数字信号，该公共模块包括(a)用于连接在DICAM上的耦合；(b)用于接收传送流并从中生成相应的音频与视频输出的声象处理单元(c)用于生成至少一个视频信号的视频编码器；
11.一种用于划分电子宽带网通信系统中的功能的方法，包括下述步骤(a)提供配置成接收RF声象信号及从中生成传送流中的经纠错的数字信号的分开的可连接的与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)；(b)提供配置成耦合在DICAM上并与之电子通信的用于接收传送流及从中生成至少一个视频输出信号的分开的与网络无关的公共模块。
12.一种用于划分电子宽带网通信系统中的功能的方法，包括下述步骤(a)提供配置成接收RF声象信号的分开的可连接的与网络有关的数字接口条件接入模块(DICAM)；(b)在DICAM中包含(1)用于选择一部分RF声象信号的调谐器模块；(2)用于将选择的RF声象信号转换成基带信号的解调模块；(3)用于将接收的基带信号转换成数字信号及在数字信号上执行纠错的转换模块；(4)用于接纳用于去扰频及控制作为传送流的经纠错的数字信号的传播的安全与条件接入(CA)模块的连接器；(c)提供配置成耦合在DICAM上并与之电子通信的分开的与网络无关的公共模块；(d)在与网络无关的公共模块中包含(1)用于接收传送流及从中生成相应的音频与视频输出的声象处理单元；(2)用于生成至少一个视频输出信号的视频编码器。
全文摘要
分开机顶盒(STB)中的与网络有关的及与网络无关的功能的方法与装置,包含数字消费者电器及PC。接收机子系统将与网络有关的调谐器、数字解调、前向纠错(FEC)、去扰频/解密及条件接入功能集成到非常小的规格中(如PCMCIA型号Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ形状因数中任何一种)。这一功能组合构成数字接口条件接入模块(DICAM)。DICAM与机顶通用盒(STUB)接口,后者包含与网络无关的功能。STUB功能也可与诸如TV、PC、DVD播放机等消费电子(CE)电器集成。DICAM也可包含“智能卡”接口,“智能卡”实现当前在全球出现的不同类型的CA功能中的任何一种。
文档编号H04N7/16GK1256844SQ99800231
公开日2000年6月14日 申请日期1999年1月20日 优先权日1998年1月20日
发明者弗农·程, 格雷格·莫罗 申请人:科内森特系统公司