(57)【要約】【課題】  複数の遠隔位置への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】  複数のデジタルサービス（Ｖ’1−Ｖ’ＮとＡ’1−Ａ’Ｎ）が、多重データストリーム（１６２）において、複数の遠隔位置に搬送される。多重データストリーム（１６２）は、フレーム（１５６）の連続シーケンスを具備する。各フレーム（１５６）は、２つの連続フィールドを具備し、そして各フィールドは、複数のラインを具備する。各フィールドにおけるラインの第１群は、そのフィールドのトランスポート層領域を規定し、そしてラインの第２群は、サービスデータ領域を規定する。各フィールドのサービスデータ領域の部分は、各サービスのそれぞれのデータ率に比例して映像サービスのそれぞれに割り当てられる。【選択図】  図９
2004304813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムにおいて、発信地点から少なくとも一つの遠隔位置に複数のデジタルサービスを伝送する方法であって、
（ａ）該複数のデジタルサービスを時分割方式で多重化させて、多重化データストリームを形成する工程であって、該多重化データストリームは、複数のフィールドからなる連続したシーケンスを含み、各フィールド内の該デジタルサービスの多重化データの位置は、該フィールドの少なくとも一つに対して異なり、該複数のフィールドのそれぞれは、該複数のデジタルサービスの多重化データを含み、該複数のデジタルサービスがフィールド内で可変に区分され得るように該複数のデジタルサービスのそれぞれのフィールド内の位置がフィールド単位で動的に調整可能である、工程と、
（ｂ）各フィールドに対して、そのフィールド内の該複数のデジタルサービスのそれぞれに対して該多重化データの位置を指定する多重位置データを発生させ、そのフィールド内の所定位置において該多重位置データを該多重化データストリームに挿入する工程と、
（ｃ）該多重化データストリームの連続フィールドを少なくとも一つの遠隔位置に伝送する工程であって、これにより、各フィールド内の該デジタルサービスの多重化データの位置は、フィールド毎に変化し、各フィールド内の該多重位置データは、該遠隔位置において使用されて、各フィールド内の該多重化データの位置を決定する、工程と
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に、デジタル信号伝送に関し、そしてさらに詳細には、複数の遠隔位置への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
本発明の背景は、いろいろなプログラムサービスを加入者に配布するケーブルテレビジョンと直接放送衛星（ＤＢＳ）システム等の加入テレビジョンシステムの文脈においてここで開示されるが、発明は、添付のクレイムにおいて明白に記載された事項を除いて限定されるものではない。
【０００３】
加入テレビジョン産業において、「プログラマー」は、多様な遠隔位置への配布のための「プログラム」を生産する。「プログラム」は、クローズドキャプションとテレテキストサービスの如く、映像、音声及び他の関連サービスから成る。単一プログラマーは、多数のプログラムとサービスを供給することを望む。一般に、プログラマーは、これらのサービスを衛星により個々の加入者（即ち、ＤＢＳ加入者）及び／又はケーブルテレビジョン操作者に供給する。ケーブルテレビジョン操作者の場合に、衛星を介して伝送されたサービスは、操作者の「ケーブルヘッドエンド」設備において受信される。ケーブル操作者は、一般に、多数のプログラマーからプログラムと他のサービスを受信し、その後、その加入者に配布することを望むプログラム／サービスを選択する。加えて、ケーブル操作者は、ケーブルヘッドエンドにおいて局所的に生成されたサービスを挿入する。選択されたサービスと局所的に生成されたサービスは、それから、同軸ケーブル配布網を介して個々の加入者に伝送される。ＤＢＳ加入者の場合に、各加入者は、プログラマーから直接に衛星のダウンリンクを受信することができる。
【０００４】
過去において、ケーブルとＤＢＳシステムを含む加入テレビジョンシステムは、アナログドメインにおいて動作した。しかし、最近、加入テレビジョン産業は、すべてデジタルシステムに移行し始め、この場合、伝送の前に、すべてのアナログ信号は、デジタル信号に変換される。デジタル信号伝送は、デジタルデータが送信及び受信端の双方において処理され、画質を改良するという利点を設ける。加えて、高信号圧縮比を達成するデジタルデータ圧縮技術が開発された。デジタル圧縮は、非常に多数の個別サービスを固定帯域幅内で伝送することができる。帯域幅制限は、衛星トランスポンダーと同軸ケーブル配布網の双方によって課せられ、そしてこのため、デジタル圧縮は、極めて有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
幾つかの問題と関心が、全デジタルプログラムサービス配布システムを考察する時生ずる。まず、産業を通じて使用される広範囲のデジタルサービス率がある。例えば、デジタル映像サービス率は、デジタル音声サービス率とは異なる。デジタル映像率自体は、１７Ｍｂｐｓ（高解像度テレビジョン−ＨＤＴＶ）から１．５４４Ｍｂｐｓ（テレコミュニケーション標準Ｔ１）までの範囲を取る。ソースプログラマーが種々のデータ率を有する多重デジタルサービスを伝送することを望む時、問題が生ずる。このため、種々のサービスデータ率を収容するシステムの必要性がある。
【０００６】
第２に、多数のデジタル圧縮アルゴリズムは、動的に変化するデータ率を有する単一圧縮データストリームを生成する。最もしばしば、これは、原データのある部分に冗長性があり、圧縮アルゴリズムは、これらの冗長性部分を表現するために少量のデータを伝送すれば良いために発生する。例えば、映像フレームのシーケンスにおいて、「情景」は、フレーム毎にあまり変化しない。冗長性フレームを伝送するよりも、フレームが前伝送フレームと実質的に同一であることを指示する短コードが、その代わりに伝送される。一般テレビジョンプログラム中に、情景が急速に変化する期間（例えば、アクションシーケンス中）と情景が比較的一定である期間（例えば、インタビュー中）がある。結果として、圧縮データ率は、プログラムを通じて動的に変化する。複数の圧縮デジタル映像サービスを一定総合データ率を有する単一多重データストリームに多重化する時、所与の時点において各サービスの個々のデータ率に依存して、総合データストリームの部分を多様な映像サービスに動的に割り当てることが望ましい。動的割り当ての方法は、統計的多重化として公知である。統計的多重化は、システム帯域幅のより効率的な使用を保証する。映像及び音声圧縮は、加入テレビジョン産業において広く使用されるために、多重圧縮サービスを伝送する方法がいずれも統計的多重化をサポートすることが望ましい。
【０００７】
加入テレビジョン産業の文脈において生ずる別の問題は、システムの要求事項が、プログラマー毎及びケーブル操作者毎に異なることである。また、個別プログラマー及びケーブル操作者の要求事項は、時間とともに変化する。例えば、プログラマーは、５つの映像サービスを設けることを望むことを初期的に決定する。後に、そのプログラマーは、その機能を拡張し、付加的な映像サービスを設けることを望む。しかし、システムハードウェアを置き換えなければならないことは、望ましくない。プログラマー及びケーブル操作者が大きなハードウェア変更又はアップグレードなしにサービス数及び形式を拡張することができるシステムが、望ましい。
【０００８】
本発明は、上記の必要性を満足する、映像、音声、クローズドキャプション及びテレテキストサービスを含む多重デジタルサービスを伝送するためのシステム及び方法を設ける。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の要約
簡単に述べると、本発明は、複数の遠隔位置への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するための方法及びシステムに向けられる。発明により、伝送されるデジタルサービスは、衛星又はケーブル配布網の如く、伝送媒体を介して遠隔位置にサービスを搬送する多重データストリームを発生する符号器に提供される。符号器によって発生された多重データストリームは、連続フレームシーケンスを具備する。各フレームは、２つのフィールドを具備し、そして各フィールドは、複数のラインを具備する。各フィールドのラインの第１群は、そのフィールドのトランスポート層領域を規定し、そしてラインの第２群は、サービスデータ領域を規定する。本発明の方法により、各フィールドのサービスデータ領域の部分は、各サービスのそれぞれのデータ率に比例してデジタルサービスのそれぞれのものに割り当てられる。サービスデータ領域のどの部分が各サービスに割り当てられるかを指定する多重制御パケットが、発生される。多重制御パケットは、各フィールドのトランスポート層領域に挿入される。多重制御パケットに加えて、他のシステム関連情報を含む複数のシステムデータパケットがまた、各フィールドのトランスポート層領域に挿入される。
【００１０】
本発明の重要な特徴により、少なくともトランスポート層領域のサイズとトランスポート層領域内の個別パケットの位置を指定する多重マップが、発生される。このため、多重マップ内に、トランスポート層内のパケットの内容及び配置がフィールド毎のベースで動的に変化される。
【００１１】
符号器によって発生された多重データストリームは、それから、複数の遠隔位置に伝送される。遠隔位置の各々は、多重データストリームを受信し、そこから選択サービスを抽出するための復号器を備える。例えば、映像サービスは、多重データストリームから抽出され、遠隔位置において表示装置において表示される。より詳細には、復号器は、多重データストリームの連続フィールドを受信し、そして各フィールドに対して、そのフィールドのトランスポート層領域の内容を決定するためにフィールドから多重マップを抽出する。多重マップにより、復号器は、システムデータパケットと多重制御パケットをトランスポート層領域から抽出することができる。使用者サービス選択に応答して、復号器は、そのフィールドのサービスデータ領域のどの部分が選択サービスに割り当てられるかを決定するために各フィールドのための多重制御パケットを検査する。いったん正しい部分が識別されると、復号器は、そのフィールドから選択サービスデータを抽出することができる。
【００１２】
本発明の別の見地により、多重データストリームの総合データ伝送率は、遠隔位置における表示のために、アナログ映像信号を生成するために使用されたアナログ映像フォーマットの周波数に関連される。特に、多重データストリームの各フィールドのラインは、遠隔位置において使用される特定アナログ映像フォーマットの水平線周波数に等しい率において伝送される。例えば、ＮＴＳＣの場合に、多重データストリームの各フィールドのラインは、１５．７４３ｋＨｚの率において伝送される。加えて、多重データストリームのフレームにおけるライン数は、遠隔位置において使用されるアナログ映像フォーマットの対応するフレームにおけるライン数に等しい。例えば、ＮＴＳＣの場合に、フレームにおけるライン数は５２５である。ＰＡＬ映像が遠隔位置において使用されている時、多重データストリームの各フレームにおけるライン数は６２５である。
【００１３】
本発明の一層の詳細及び特徴は、以後、明らかになるであろう。
【００１４】
図面の詳細な説明
前述の要約並びに次の詳細な説明は、添付の図面に関連して読む時より良く理解される。発明を例示する目的のために、図面において現在好ましい実施態様が示されるが、発明は開示された特定方法及び手段に限定されないことが理解される。
【００１５】
第１図は、本発明による複数の遠隔位置への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するためのシステムの部分ブロック図を示す。
【００１６】
第２図は、本発明の方法による第１図の各符号器によって発生された多重データストリームのグラフ図であり、本発明のシステムを理解するために使用された用語を説明する。
【００１７】
第３図は、本発明によるＮＴＳＣ映像サービスを伝送するために第２図の多重データストリームのフレームの一般配置と内容を詳細に示す。
【００１８】
第４図は、本発明による方法による第２図の多重データストリームのフレームの例示の第１フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【００１９】
第５図は、第２図の多重データストリームのフレームの例示の第２フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【００２０】
第６図は、２０個の音声サービスが多重データストリームにおいて搬送される時、各フィールドの音声サービス部分の配置と内容を示す。
【００２１】
第７図は、１６個の音声サービスが多重データストリームにおいて搬送される時、各フィールドの音声サービス部分の配置と内容を示す。
【００２２】
第８図は、例示の映像データパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【００２３】
第９図は、本発明による第１図のサービスマルチプレクサーの詳細を示すブロック図である。
【００２４】
第１０図は、本発明の見地による多重フィールドの伝送中のバースト誤りの低減を図解で示す。
【００２５】
第１１図は、本発明の方法とシステムによる多重データストリームの各フィールドにおいて伝送された多重マップの一般配置と内容を詳細に示す。
【００２６】
第１２図と第１３図は、多重データストリームの各フィールドの連続ラインにおいて伝送される第１及び第２映像多重制御パケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【００２７】
第１４図は、ケーブルヘッドエンド設備の一実施態様を本発明のシステムの別の部分のブロック図である。
【００２８】
第１５図は、本発明による多重データストリームを受信し選択サービスを抽出するためのセットトップ復号器のブロック図である。
【００２９】
第１６図は、第１５図のサービスデマルチプレクサーの詳細を示すブロック図である。
【００３０】
第１７図は、本発明のシステムにより使用されるケーブルヘッドエンド設備の代替設計のブロック図である。
【００３１】
第１８図は、多重データシステムのフィールドにおいて伝送されるアドレス指定可能データパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【００３２】
第１９図は、多重データストリームのフィールドにおいて伝送される例示の第１サービスシードパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【００３３】
第２０図は、第１９図に示されたサービスシードパケットに続いて伝送される例示のサービスシードパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【００３４】
第２１図は、多重データストリームのフィールドにおいて伝送される仮想チャネルマップの一般配置と内容を詳細に示す。
【００３５】
第２２図は、多重データストリームのラインにおいて伝送されるオプションシステムパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【００３６】
第２３図は、本発明により伝送される８つの連続フィールド（即ち、１名目「クリプトサイクル」）の最初の１３ラインの内容を示す。
【００３７】
第２４図は、本発明によりＰＡＬ映像サービスを伝送するための第２図の多重データストリームのフレームの一般配置と内容を詳細に示す。
【００３８】
第２５図は、第２４図のフレームの例示の第１フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【００３９】
第２６図は、第２４図のフレームの例示の第２フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【００４０】
第２７図は、本発明によりＨＤＴＶ映像サービスを伝送するための第２図の多重データストリームのフレームの一般配置と内容を詳細に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図面の詳細な説明
図面において、同様の番号は、同様の要素を示す。発明の背景による如く、次の詳細な説明は、多様なプログラムサービスを加入者に配布する、ケーブルテレビジョンと直接放送衛星（ＤＢＳ）システムの如く加入テレビジョンシステムの文脈において提示されるが、発明は、添付のクレイムにおいて明白に述べられたものを除いてそれに限定されるものではない。
【００４２】
第１図は、複数の遠隔位置（不図示）への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するためのシステム１０の部分ブロック図を示す。加入テレビジョン文脈において、システム１０は、複数のサービス符号器１２を具備し、それらの各々は、「プログラマー」によって操作される。示された如く、任意の数Ｎのプログラマーが、システム１０において存在する。背景において記載された如く、多様な加入者への配布のための「プログラム」を設けるプログラマーが、エンティティである。例えば、第１図に示された如く、プログラマー１は、プログラム１．．Ｎを設ける。各プログラムは、映像、音声及びクローズドキャプションサービスの如く関連サービスのセットを具備する。実施例により、第１図は、プログラマー１が、映像サービス１４と２つの関連音声サービス１６、１８を具備するプログラム１を設けることを示す。所与のプログラムは、関連サービスの集合を具備し、そしてプログラマーは、任意の数のプログラムを提供する。一般に、各プログラムの個々のサービスは、アナログフォーマットにおいて生成される。本発明のシステムと方法により、各符号器１２は、アナログ形式のサービスをデジタルサービスに変換するための複数のアナログ対デジタル変換器２０を有する。加えて、映像及び音声サービスは、映像及び音声圧縮装置２２によって圧縮されるが、圧縮は、必要とされない。技術における当業者は知っている如く、多数の映像及び音声圧縮技術が利用可能である。例えば、ＭｏｔｉｏｎＰｉｃｔｕｒｅｓ  Ｅｘｐ  ｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）は、デジタル映像サービス産業において広範に使用される映像圧縮アルゴリズムを開発した。ベクトル量子化は、デジタル映像のための別の最近の圧縮技術である。本発明により、任意の圧縮アルゴリズムが、映像及び音声圧縮装置２２によって使用され、そして装置２２は、一つの圧縮方法に限定されるものではない。さらに、上記の如く、音声及び映像サービスの圧縮は、必要とされない。圧縮は、所与の帯域幅内で伝送されるデータ量を増大させるためにのみ役立つ。
【００４３】
各符号器は、さらに、サービスマルチプレクサー２４を具備する。以後詳細に記載される如く、サービスマルチプレクサー２４は、ケーブルヘッドエンド設備又はＤＢＳ加入者の如く、遠隔位置（不図示）への伝送のために個別デジタルサービスを多重化するために、本発明の方法により機能する。各符号器１２におけるサービスマルチプレクサー２４は、衛星３０を介して遠隔位置への伝送のために送信器２８に送られる多重データストリームを発生する。第１図に示された如く、各プログラマー（例えば、プログラマー１、．．プログラマーＮ）は、それ自身の多重データストリーム２６を設ける。以後より詳細に記載される如く、多重データストリームは、ケーブルヘッドエンド、ＤＢＳ加入者又はケーブル加入者の如く、いろいろな遠隔位置において受信される。各遠隔位置は、本発明の方法により多重ストリームから選択サービスを抽出する、サービスデマルチプレクサーを使用する。サービスデマルチプレクサーの一層の詳細は、以後に設けられる。
【００４４】
第２図は、各符号器１２における各サービスマルチプレクサー２４によって発生された多重データストリーム２６のグラフ図である。本発明により、多重データストリーム２６は、「フレーム」の連続シーケンスを具備する。各フレームは、図示の如く２つの「フィールド」から成る。以後より詳細に記載される如く、各フィールドは、多重サービスデータと、本発明のシステムを動作させるために必要な「システムデータ」を含む「トランスポート層」とを含む。システムデータの形式は非常に多数で単一フィールドにおいて伝送できないために、これらの形式のデータは、「クリプトサイクル」としてここで参照された一連のフィールドで伝送される。本実施態様により、クリプトサイクルは、通常、８つのフィールドを具備する。しかし、クリプトサイクルは、任意の数のフィールドによって規定できる。本質的に、クリプトサイクルは、システム及び暗号化関連データの完全セットが伝送される多重データストリーム２６において固定境界を規定する。以後記載された如く、各遠隔位置におけるサービスデマルチプレクサーは、次のクリプトサイクルにおいて包含されたサービスデータから選択サービスを抽出するために、所与のクリプトサイクルにおいてすべてのシステムデータを必要とする。
【００４５】
第１図に関連して上述された如く、多重データストリームにおいて搬送される映像サービスは、一般に、アナログ映像信号（ＨＤＴＶ信号を除く）として発信し、アナログ映像信号は、アナログ対デジタル変換器２０によって「デジタル化」され、こうして、「デジタルサービス」になる。以後より詳細に記載される如く、加入者位置において、選択デジタル映像サービスは、例えば、テレビジョン等の表示装置において検分するために多重データストリームから抽出される。しかし、検分の前に、デジタル映像サービスは、アナログ形式に逆変換されなければならない。
【００４６】
技術における当業者は知っている如く、テレビジョン産業において広範に使用される幾つかのアナログ映像信号フォーマットがある。ＮＴＳＣフォーマットは、米国において広範に使用されるが、ＰＡＬフォーマットは、ヨーロッパの多くで使用される。システム１０を通じてハードウェア設計と周波数発生を簡単化するために、多重データストリーム２６の総合フレーム構造及び伝送率が、多重において搬送される映像サービスの特定アナログ映像フォーマットに関連され、かつ従属する。多重のフレーム構造及びデジタル伝送率は、多重において搬送される映像サービスがＰＡＬ映像信号又はＮＴＳＣ映像信号であるかにより異なる。キーアナログ映像周波数に関連されるデジタル多重データ率及びクロックを設けることは、システムを通じてハードウェア設計を簡単化する。特に、加入者位置におけるアナログ映像（並びに音声）の再生は、非常に簡単化される。
【００４７】
第３図は、多重において搬送された映像サービスがＮＴＳＣ映像信号フォーマットに基づく時、第２図の多重データストリームのフレームの一般配置及び内容を示す。多重データストリームのフレーム構造及び伝送率は、アナログＮＴＳＣ対応物に関連される。以下により詳細に記載される如く、例えば、多重データストリームの総合データ率は、ＮＴＳＣ映像信号の場合に１５．７３４ｋＨｚ（即ち、Ｆh＝１５．７３４ｋＨｚ）である、アナログテレビジョンライン周波数Ｆh、に関連される。第３図に示された如く、フレームは、複数のラインを具備し、各ラインは、１７１バイト長（即ち、１３６８ビット）である。本実施態様において、搬送された映像サービスはＮＴＳＣフォーマット信号であり、フレームは５２５ラインを有する。技術における当業者は認識する如く、フレームの５２５ラインは、アナログＮＴＳＣ画像におけるライン数に対応する。さらに、各フレームは、２つの「フィールド」から成り、各フィールドは、２６２ラインを含む。テストライン４０は、合計５２５ラインを達成するために第２フィールドに付加される。技術における当業者がさらに認識する如く、この２フィールド構造は、ＮＴＳＣ信号の２フィールドフォーマットに類似する。
【００４８】
多重データ率とアナログＮＴＳＣ周波数の間の対応を達成するために、フレームの各ラインは、水平ライン周波数であるＦhに等しい周波数において伝送される。ＮＴＳＣ映像の場合に、Ｆhは、１５．７３４ｋＨｚである。こうして、ＮＴＳＣ映像サービスが多重において搬送される時、多重データ率は、１７１バイト／ラインｘ８ビット／バイトｘＦh＝１３６８ｘＦh＝１３６８ｘ１５．７３４ｋＨｚ＝２１．５Ｍｂｐｓ予測された如く、５２５ラインでは、総合フレーム率は、ＮＴＳＣ映像信号のアナログフレーム率に等しい２９．９７Ｈｚである。技術における当業者は認識する如く、１３６８Ｆhの多重化率は、ＮＴＳＣ再生率に正確には一致しない。ＮＴＳＣ再生率は、実際に１３６５Ｆhであり、このため、加入者位置における復号器は、アナログＮＴＳＣ映像信号を正確に再生するために率変換を行わなければならない。単一２１．５Ｍｂｐｓ多重データストリームは、６Ｍｈｚケーブルチャネル内で変調及び伝送され、そして２つの２１．５Ｍｂｐｓ多重データストリームは、単一Ｃ帯衛星トランスポンダーでインタリーブ及び伝送される。
【００４９】
さらに第３図を参照すると、フレームの各フィールドは、ＶＳＹＮＣ語４２で始まり、そして各ラインは、ＨＳＹＮＣバイト４６で始まり、オフセットバイトが続く。以後記載される如く、各加入者位置での復号器におけるサービスデマルチプレクサーは、多重データストリームを受信した後、フレーム及びフィールド同期化を確立するためにＨＳＹＮＣ及びＶＳＹＮＣパターンを使用する。ＶＳＹＮＣ語４２は、各フィールドに対して同様に発生されるが、フィールド一つおきにビット反転される。ＨＳＹＮＣバイト４６は、各ラインに対して同一である。各フィールドにおけるＶＳＹＮＣ語４２は、「トランスポート層」４４によって従われる。一般に、各フィールドにおけるトランスポート層４４は、本発明のシステムの動作に対して必要とされた「システムデータ」を含み、そしてさらに重要なことには、フィールドにおいて続く「システムデータ」とサービスデータの内容と構造を指定する。以後より詳細に記載される如く、トランスポート層４４の重要な部分は、各フィールドにおけるＶＳＹＮＣ語４２の直後に続く「多重マップ」（不図示）である。本発明により、多重マップは、フィールドにおいて追随するトランスポート層パケットの番号及び位置を指定し、大きな順応性を達成するためにフィールド毎のベースにおいて動的に調整可能である。
【００５０】
第３図に示された如く、各フィールドのトランスポート層４４は、多重データストリームにおいて搬送された音声及び映像サービスデータを含むサービスデータ空間４８によって従われる。以後より詳細に記載される如く、各フィールドにおいて搬送される複数の映像サービス及び音声サービスは、フィールド内で可変に区分化され、その結果、システムは、多重サービスデータ率を収容する。サービスに対するデータ率は、ＨＤＴＶ率（約１７Ｍｂｐｓ）から１．５４４Ｍｂｐｓのテレコミュニケーション標準Ｔ１データ率まで変化する。本発明により、映像、音声及び他のサービスに割り当てられたデータ量は、サービスの間で調整される。音声サービスのために使用されないサービスデータ空間の部分は、映像又は他のサービスデータとして再割り当てされる。音声サービスは、フィールド内で映像サービスに連絡されず、このため、システムは、「無線」サービスを設ける。フィールド内のサービスデータの動的割り当てのために、個々の映像サービスは、同一データ率を有することを要求されない。プログラマーが一つの多重データストリームにおいて設けるサービスの可能な組み合わせは、多重データサービスの最大データ率（即ち、２１．５Ｍｂｐｓ）と可変区分化増分サイズのみにより制限される。
【００５１】
本発明の柔軟な方法により、テレコミュニケーション標準Ｔ１率の低いデータ率を有する将来のデジタルサービスが収容できる。さらに示された如く、各フレームのトランスポート層４４とサービスデータ部分４８は、２０バイトのＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り訂正符号を使用して、誤り符号化される。しかし、技術における当業者は、任意のブロック方向付け誤り訂正方式が、本発明の真の精神と範囲に反することなく使用されることを認めるであろう。
【００５２】
第４図は、本発明による多重データストリームの例示のフレームの第１フィールドの一般配置及び内容の一層の詳細を示す。図示の如く、トランスポート層４４の第１ライン（即ち、フィールドのライン２）は、多重マップ６２を含むシステムデータパケット６０（ＳＤＰ）を具備する。トランスポート層の後続ラインは、サービスシードパケット６４（ＳＳＰ）と、映像多重制御パケット６６（ＶＭＣＰ）と、仮想チャネルマップパケット６８（ＶＣＭ）と、テレテキストデータパケット７０（ＴＴ）と、アドレス指定可能データパケット７２（ＡＤＰ）と、オプションのシステムパケット７４（ＯＳＰ）とを具備する。本発明の方法により、多重マップ６２は、各フィールドに関して伝送され、そのフィールドのトランスポート層４４におけるデータパケットの相互形式の番号及び位置を指定する。多重マップ６２により、トランスポート層パケットの相互形式の番号及び位置は、高度の順応性を達成するためにフィールド毎のベースにおいて動的に変更される。例えば、以下により詳細に記載される如く、多重マップ６２は、「完全フィールド」モードにおいて使用され、多重データストリームの全フィールドを、アドレス指定可能データパケット７４（ＡＤＰ）の如くシステムデータのために使用可能にする。トランスポート層パケットのすべての形式がフィールドにおいて伝送される必要があるわけではないことが注目される。例えば、システムシードパケット６４（ＳＳＰ）の如く幾つかのパケットは、クリプトサイクルの最初の数フィールドにおいてのみ伝送される。各パケット内のデータの内容及び配置は、以後より詳細に記載される。
【００５３】
なお第４図を参照すると、各フィールドの部分は、サービスデータ４８に割り当てられる。本発明の方法により、音声サービス、ユーティリティデータと、クローズドキャプションサービス及び映像サービスは、フィールド内で分離される。図示された如く、ユーティリティ及びクローズドキャプションデータは、トランスポート層４４の各ラインの開始において同様に伝送される。各フィールドの音声部分７８は、伝送される多様な音声サービスの間に比例して割り当てられる。各フィールドの音声部分７８のサイズは、種々の数の音声サービスを収容するために調整可能である。好ましい実施態様により、各フィールドの音声部分７８は、サービスデータ領域４８の各ラインにおいて最大２１バイトから成る。
【００５４】
各フィールドのサービスデータ領域４８の映像部分８０は、複数の小形映像データパケット８２（ＶＤＰ）を具備する。本実施態様において、ＶＤＰは、各々、６０ビット幅であるが、任意のサイズのＶＤＰが、発明の精神と範囲に反することなく使用される。ＶＤＰにおける６０ビットの各々は、伝送される特定映像サービスに割り当てられる。例えば、伝送される５つの映像サービスがあるならば、各サービスは、各ＶＤＰから１２ビットを割り当てられる。本発明の方法により、各ＶＤＰにおける６０ビットは、各サービスの個々のデータ率に比例していろいろなサービスの間に割り当てられる。例えば、高率を有する映像サービスは、低率を有する映像サービスよりも各ＶＤＰにおいてより多くのビットを割り当てられる。単一フレームにおけるＶＤＰビットの割り当ては一定しているが、割り当ては、フレーム毎のベースで調整される。以後より詳細に説明される如く、トランスポート層４４における映像多重制御パケット（ＶＭＣＰ）６６は、所与のフィールドのＶＤＰ内の映像サービス割り当てを指定する。好ましい実施態様において、ＶＭＣＰが各フィールドのトランスポート層において伝送されるとしても、各ＶＤＰ内のサービスの割り当ては、フレーム毎のベースのみで動的に変更される。このようにして、本発明のシステム及び方法は、統計的多重化をサポートする。しかし、技術における当業者は、各ＶＤＰ内のサービスの割り当てが、所望ならば、フィールド毎のベースで動的に変更されることを認めるであろう。
【００５５】
第５図は、多重データストリームの例示のフレームの第２フィールドの詳細を示す。見られる如く、第２フィールドは、第１フィールドに構造と配置において一般に類似し、主な差異は、テストライン４０の付加である。前述の如く、テストライン４０は、多重データストリームのすべてのフィールドの最終ライン４０であり、各フィールドを正確に２６１ライン（ＶＳＹＮＣを含まない）にする。テストライン４０は、第２フィールドのライン２６４−５２４の如く、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号により誤り符号化されない。テストラインは、所望ならば、システムテストデータを搬送するために使用される。
【００５６】
第４図と第５図を参照すると、すべてのフィールドの各ラインにおける第３及び第４バイトは、ユーティリティ及びクローズドキャプションデータを搬送する。１６ビットの最初の１５ビットのみが、ユーティリティデータのために使用される。第１６ビットは、クローズドキャプションデータのために使用される。加えて、各フレームにおける５つのライン（即ち、両フィールド）は、ユーティリティ及びクローズドキャプションデータを搬送しない。これらは、２つのＶＳＹＮＣライン４２と、テストライン４０と、第１及び第２フィールドのライン２と２６４をそれぞれ含む。一フレームに対するユーティリティデータの全ビット容量は、（５２５−５）ライン＊（１５ビット／ライン）＝７８００ビットである。本実施態様により、これらの７８００ビットは、ユーティリティデータの８つの分離「チャネル」に区分化される。こうして、各フレームにおいて９７５ビット／チャネルがある。これらは、（３、２、１３）畳み込みＦＥＣを使用して誤り符号化され、９７５＊２／３＝６５０ビット／チャネル／フレームの誤り訂正容量を生み出す。その時、ユーティリティデータの各チャネルに対する合成最大データ率は、６５０ビット／フレームｘ１フレーム／５２５ラインｘ１５．７４３ライン／ｓ＝１９．４８ＫＢｐｓである。この率は、産業標準１９．２ＫＢｐｓ率よりもわずかに高いが、過剰容量により、最悪の場合の入りデータチャネルが、わずかに高い率においてランすることにより取り扱われる。１９．４８ｋＨｚクロックは、１９．４８ｋＨｚが２７３０／２２０５Ｆhに等しいために、Ｆhから容易に導出される。これは、総合多重データ率を水平ライン周波数に関連させる一利点を示す。代替的に、各フレームにおけるユーティリティデータは、１６個の分離チャネルに区分化され、この場合各チャネルが９６００Ｋｂｐｓにおいてランする。クローズドキャプションデータは、各ラインの第４バイトの最終ビット（即ち、ユーティリティ＆クローズドキャプションデータ空間のビット１６）において伝送される。ユーティリティデータにより、クローズドキャプションデータ（即ち、ライン当たり１ビット）が、各フレームの同一５２９ラインで送信される。技術における当業者が知っている如く、映像サービスは、しばしば、クローズドキャプションデータを付随している。アナログＮＴＳＣフォーマットにおいて、クローズドキャプションデータの２つのバイト（即ち、２つの文字）が、各アナログ映像フレームのライン２１において送信される。本発明の方法により、５２０クローズドキャプションビットが、各々２６ビットの２０個の分離「チャネル」に区分化される。各「チャネル」は、多重データストリームにおける異なる映像サービスに対応する。このため、各フレームにおいて、最大２０の映像サービスが、付随するクローズドキャプションデータを搬送する。フレームにおける最初の２６ビットは、映像番号１に対応し、第２の２６ビットは、映像番号２に対応する等である。本実施態様において、各２６ビット区分の最初の１６ビットが、使用される、こうして、アナログＮＴＳＣフォーマットにおけるライン２１により、２つの文字が、フレーム毎、映像サービス毎に伝送され���。
【００５７】
上記の如く、各フォールドの音声サービス部分７８は、伝送される音声サービスの数により調整可能である。音声サービスデータは、各フレームの５２０ラインの５００においてのみ伝送される。音声サービスデータに割り当てられた各ラインの量は、伝送される音声サービスの数に依存する。音声サービスは、４つの「チャネル」の群において搬送され、この場合、チャネルは８つのＦhのデータ率として規定される。８つのＦhの率は、音声及び加入テレビジョン産業を通じて使用される幾つかの標準の単一チャネル音声データ率に近い１２５．８Ｋｂｐｓにほぼ対応するために選定された。最大２０の音声チャネルが、本実施態様によりフレーム毎に伝送される。８Ｆhデータ率を満足するために、各チャネルは、フレームにおける各ラインに対して８ビット／ラインを割り当てられなければならない。しかし、音声サービスデータのみが、５２５ラインの中の５００ラインに現出するために、付加的バイトは、各音声チャネルに対して２０ライン毎に送信されなければならない。第６図は、音声の２０チャネルが搬送される時、多重データストリームのフォールドの音声データ部分の内容及び配置を示す。第７図は、音声の１６のチャネルが搬送される時の内容と配置を示す。以後説明される如く、各フィールドにおける多重マップ６２は、サービスマルチプレクサーとサービスデマルチプレクサーに、多重データストリームに対して音声サービスをそれぞれ挿入及び抽出するための必要情報を設けるために、そのフィールドにおいて搬送された音声チャネル数を指定する。
【００５８】
上記の如く、映像サービスは、各フィールドの映像サービス部分８０において搬送される。映像サービス部分８０は、６０ビット幅の複数の映像データパケット８２（ＶＤＰ）を具備する。各ＶＤＰの部分は、多重において搬送された映像サービスの間に割り当てられる。第８図は、幾つかのＶＤＰ８２を示す多重データストリームのフィールドの例示のラインＮを示す。本発明の方法により、ＶＤＰ８２は、ＨＳＹＮＣ、オフセット及びラインにおける音声サービスデータの後に連続的に離間される。第８図はまた、例示のＶＤＰ８２の内容を示す。示された例において、４つの映像サービス１、２、３と４が多重において搬送されている。映像サービス１と２は、映像サービス３と４よりも高い個別データ率を有し、結果的に、映像サービス１と２は、各々、ＶＤＰの２０映像を割り当てられるが、映像サービス３と４は、各々、わずかに１０ビットを割り当てられる。上記の如く、各ＶＤＰ内のビットの割り当ては、フレーム毎のベースで調整可能である。本実施態様においてＶＤＰは６０ビット幅であるが、ＶＤＰは、本発明の精神と範囲に反することなく、８０ビット幅又は１２０ビット幅の如く任意の幅で良い。
【００５９】
上記の如く、各プログラマーの多重データストリーム２６は、プログラマーの符号器１２（第１図参照）においてサービスマルチプレクサー２４によって発生される。第９図は、本発明によるサービスマルチプレクサー２４のブロック図である。サービスマルチプレクサー２４は、遠隔位置（不図示）への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するために、本発明の方法により動作する。図示された如く、複数の圧縮デジタル映像サービスＶ’1．．Ｖ’N、圧縮デジタル音声サービスＡ’1．．Ａ’N、及び関連クローズドキャプションデータＣＣは、サービスマルチプレクサー２４に入力される。例として、これらのデジタルサービスは、第１図においてプログラマー１のサービスマルチプレクサー２４へ入力されたサービスである。前述の如く、映像及び音声サービスは、圧縮される必要はないが、多くの応用に対して、圧縮は望ましい。
【００６０】
サービスマルチプレクサー２４は、マルチプレクサー２４の全体動作を制御する、制御コンピュータ１００を具備する。多様なパラメータが、幾つの及びどのような形式のデジタルサービスが多重化されるか等、プログラマーによって制御コンピュータ１００に入力される。この情報に応答して、制御コンピュータ１００は、上記の如く、多重化のトランスポート層におけるいろいろなパケットの番号及び位置を指定する多重マップを発生する。多重マップの内容の詳細は、以後設けられる。制御コンピュータ１００は、多重マップを記憶メモリ１０４に送る。以後記載される如く、フィールドビルダー１５０は、多重データストリームのフィールドを構成するために、多重マップを「読み取る」。制御コンピュータ１００は、各フィールドに対して多重マップを発生させる。上記の如く、多重マップは、ＶＳＹＮＣ語の後のすべてのフィールドの第１ラインを占有するシステムデータパケット（ＳＤＰ）において搬送される。従って、制御コンピュータ１００はまた、多重マップを包含するＳＤＰを形成するＳＤＰ／ＳＳＰビルダー１０６に多重マップを送る。
【００６１】
第１１図は、多重マップを搬送する例示のシステムデータパケット（ＳＤＰ）２００の一般配置及び内容を示す。見られる如く、ＳＤＰ２００は、好ましくは１５６ビット長であり、多重マップ２０２と、システム同調情報、大域シード又はビットパラメータ情報等の他のシステム関連情報を搬送するためのシステムデータ領域２０４とを具備する。システムデータ領域２０４は、そのようなシステム関連情報のために使用され、そしてシステムデータ領域２０４内の情報の内容と配置は、順応性がある。本実施態様により、多重マップ２０２は、７６ビット長である。多重マップ２０２（以後「ｍｕｘマップ」として時々参照される）は、フィールドの残部の内容とフォーマットに関する情報を含むために、すべてのフィールドにおいて存在しなければならない。具体的に、ｍｕｘマップ２０２は、各フィールドのトランスポート層におけるパケット及びデータのレイアウトと形式を記述する。以後より詳細に記載される如く、各遠隔位置におけるサービスデマルチプレクサーは、多重データストリームから複数のデジタルサービスを抽出する方法を決定するためにｍｕｘマップ２０２を解釈する。技術における当業者は認める如く、ｍｕｘマップ２０２は、本発明のシステムの機能性に決定的である。従って、ｍｕｘマップは、符号化されずに伝送され、そしてｍｕｘマップ２０２が位置するＳＤＰ２００は、厳重に誤り訂正される。
【００６２】
第１１図に示された如く、ｍｕｘマップは、ＳＤＰ２００がｍｕｘマップ２０２を包含することを指示するＳＤＰヘッダー２０６を含む。クリプトサイクルカウント２０８は、クリプトサイクルのどの位置を特定フィールドが占有するかを指示する。クリプトサイクルカウント２０８は、遠隔位置における復号器がクリプトサイクル境界が生ずる場所を知るように必要である。以後記載される如く、各サービスを符号化するために使用されたシードは、すべてのクリプトサイクル境界において変化される。ＳＤＰカウント２１０は、フィールドにおいて存在する付加ＳＤＰ数を指定する。すべてのフィールドの第２ラインにおけるＳＤＰ２００のみが、ｍｕｘマップ２０２を搬送する。しかし、他のＳＤＰは、フィールド内で伝送され、その結果、他のシステム関連情報が、遠隔位置において復号器に設けられる。本実施態様により、最大３２のＳＤＰが、フィールド当たりに可能である。システムシードパケットカウント２１２は、符号化シードを含むトランスポート層におけるパケット数を指定する。ＡＤＰカウント２１４は、フィールドにおけるアドレス指定可能データパケット数を指定する。完全フィールドモードにおいて、ＡＤＰカウントは、多重化の全フィールドがＡＤＰを包含することを指定する。こうして、ＡＤＰは、全フィールドの全体に拡張される。加えて、ＡＤＰは、テレテキストパケットの代わりに伝送される。テレテキストカウント２１６は、フィールドにおけるテレテキストパケット数を指定する。ＡＤＰによる如く、テレテキストパケットは「完全フィールド」モードにおける全フィールドに拡張される。ＯＳＰカウント２１８は、フィールドにおけるオプションのシステムパケット数を指定する。再び、ＯＳＰは、「完全フィールド」モードにおいてフィールドの全体に拡張される。音声カウント２２０は、多重データストリームにおいて搬送された音声サービス数を指定する。第６図と第７図に関連して上述された如く、音声サービスは、「４つのチャネル」の群において搬送される。こうして、音声カウントは、０、４、８、１２、１６又は２０の音声サービスを指定する。以後説明される如く、音声カウント２２０は、各フィールドにおける音声データ空間が音声サービスの間に割り当てられる方法を決定する。仮想チャネルマップ（ＶＣＭ）カウント２２２は、所与のフィールドにおいて搬送される仮想チャネルマップパケット数を指定する。
【００６３】
仮想チャネルマップは、以後記載される。映像多重制御パケットカウント２２４は、フィールドにおいて搬送される映像多重制御パケット数を指示する。以後記載される如く、映像多重制御パケットは、各映像サービスに割り当てられる各映像データパケット（ＶＤＰ）におけるビット数を指定する。ＨＤセレクトビット２２６は、フィールドが高解像度テレビジョン（ＨＤＴＶ）情報を搬送するかを指示するために設けられる。ＨＤモードにおけるフィールドのフォーマットは、後述される。ｍｕｘマップ２０２は、システムの将来の拡張のために使用される１７の予備ビットで終端する。トランスポート層において搬送された他のパケットの各々の一般内容及び配置は、以後記載される。
【００６４】
第９図を再び参照すると、デジタル映像サービスＶ’1．．Ｖ’Nとデジタル音声サービスＡ’1．．Ａ’Nの各々は、個別サービス暗号器１０８に送られる。デジタルサービス暗号器は、技術における当業者には非常に公知であり、そして暗号器を実現するために多数の暗号技術と多数の方法がある。本発明において、暗号器１０８は、一つの技術又は実現に限定されない。しかし、本発明の重要な特徴は、各デジタルサービスは独立に暗号化されることである。
【００６５】
暗号器１０８の如くデータ暗号器は、一般に、暗号化サービスストリームを生成するためにサービスデータストリームにより、典型的にモジュール２の付加を介して、畳み込みされる擬似乱数２進シーケンスを発生するために「シード」値を使用する。従って、マルチプレクサー２４は、それ自身の「シード」値を各暗号器１０８を供給するためにサービスシード発生器１０９を含む。こうして、多重データストリーム内の各サービスは、一意的なサービスシードを使用して、個別に暗号化される。技術における当業者が知っている如く、サービスは、解読器がサービスを暗号化するために使用された「シード」を有する限り、解読される。本発明により、所与のサービスを暗号化するために使用されたシードは、周期的に変更される。より具体的には、サービスシードは、好ましい実施態様において、８フィールドを具備するクリプトサイクル毎に変更される。こうして、所与のシード値は、多重データストリームの８フィールドで特定のサービスを暗号化するために使用され、その後、変更される。クリプトサイクル毎のサービスシードの変更は、システムの暗号化強度を高める。以後記載される如く、サービスシードは、サービスシードパケット（ＳＳＰ）における遠隔位置に伝送される。このため、第９図に示された如く、サービスシード発生器１０９は、サービスシードパケット（ＳＳＰ）を構成するＳＤＰ／ＳＳＰビルダー１０６にシードを設ける。ＳＳＰの内容と配置の詳細は、以後提供される。
【００６６】
技術における当業者が認める如く、シードを受信し、入り暗号化サービスデータを解読する容易が整うようにそれらを処理するために遠隔位置において時間が必要とされる。従って、シードは、シードが暗号化するために使用された、データの一クリプトサイクル前の遠隔位置に伝送される。これは、各遠隔位置における復号器におけるデマルチプレクサーを十分な時間解読プロセスの容易のできたシードを具備させ、入りサービスデータストリームの不必要な緩衝を回避する。
【００６７】
暗号化映像サービスは、映像データパケットＶＤＰを構成する映像サービスマルチプレクサー１１４に送られる。制御コンピュータ１００は、線路１１６を介して、映像多重制御パケット（ＶＭＣＰ）を映像マルチプレクサー１１４に送る。映像サービスマルチプレクサーは、ＶＭＣＰに含まれた情報により各映像サービスに各ＶＤＰの部分を割り当てる。ＶＭＣＰはまた、誤り符号ビットがＶＭＣＰに付加される転送誤り訂正（ＦＥＣ）回路１３０に送られる。ＦＥＣ回路１３０から、ＶＭＣＰは、多重データストリームの各フィールドに挿入されるフィールドビルダー１５０に送られる。説明された如く、多重マップは、各フィールドにおいてＶＭＣＰが位置する場所を指定する。
【００６８】
本発明の方法により、多重データストリーム２６が遠隔位置において受信される時、その位置における復号器におけるサービスデマルチプレクサーは、各フィールドから多重マップを抽出し、フィールドにおけるＶＭＣＰの位置を決定し、そして各ＶＤＰにおいて映像サービス割り当てを決定するためにＶＭＣＰ情報を使用する。このようにして、映像サービスは、多重データストリームから抽出される。
【００６９】
本発明により、最大２つのＶＭＣＰが、多重データストリームのすべてのフィールドで伝送される。各ＶＭＣＰは、最大１０の映像サービスに対して割り当て又は「映像重み付け」を指定する。こうして、１０以下のサービスが多重データストリームにおいて搬送されるならば、唯一のＶＭＣＰが、フィールド毎で必要とされる。しかし、１０を超える映像サービスが搬送されるならば、付加的なＶＭＣＰが必要とされる。本実施態様において、２０以下の映像サービスが多重において搬送され、このため、２以下のＶＭＣＰが、所与のフィールドにおいて伝送される。しかし、技術における当業者は、本発明のシステムが、２０の映像サービスに限定される必要はなく、このため、任意の数の映像サービスと必須のＶＭＣＰが、フィールド当たりに伝送される。例えば、最大４０の映像サービスが、搬送され、この場合、４つのＶＭＣＰがフィールド当たりに伝送される。
【００７０】
第１２図は、本例の多重において搬送された最初の１０の映像サービスに対して映像重み付け（即ち、割り当て）を指定するＶＭＣＰ２３０の一般配置と内容を示す。見られる如く、ＶＭＣＰは、映像重み付けを指定する第１データフィールド２３２を含む。各映像サービス（即ち、サービス１−１０）は、各映像データパケット（ＶＤＰ）の幾つかのビットがそのサービスに割り当てられるかを指示する６ビット記述子によって表現される。ＶＭＣＰ２３０の映像重み付けフィールド２３２の最初の６ビットは、映像１に対する記述子を含み、第２の６ビットは、映像２に対する記述子を含む、等である。付加的なデータフィールド２３４は、例えば、パンスキャン制御情報及び／又はＥＩＤＡＫ制御情報の如く、映像サービスのついての他の情報を搬送するためにＶＭＣＰにおいて設けられる。
【００７１】
第１３図は、１０を超える映像サービスが多重データストリームにおいて搬送されるならば、必要とされる第２ＶＭＣＰ２３６の内容を示す。第２ＶＭＣＰ２３６のフォーマットは、映像重み付けフィールド２３８と付加データフィールド２４０がサービス１１〜２０に対する映像重み付けと他の情報を設けることを除いて、第１２図の第１ＶＭＣＰ２３０のフォーマットに同一である。説明された如く、ＶＭＣＰは、多重データストリームの各フィールドから個別映像サービスの挿入と抽出を容易にするためにサービスマルチプレクサー及びデマルチプレクサーにおいて使用される。
【００７２】
デジタル音声サービス、例えば、Ａ’1．．Ａ’Nは、音声サービスマルチプレクサー１１０に送られる。制御コンピュータ１００は、線路１１２を介して、音声マルチプレクサー１１０に、幾つの音声サービスが多重化されるかの指示を設ける。第６図と第７図に関連して前述された如く、音声サービスは、４つの「チャネル」の群において搬送され、そして最大２０の音声チャネルが、本実施態様により、フィールド当たりに伝送される。第６図は、多重データストリームの所与のフィールドにおいて挿入のための２０の音声サービスをいかに多重化するかを示す。第７図は、１６の音声サービスが音声マルチプレクサー１１０によっていかに多重されるかを示す。
【００７３】
ユーティリティデータ及びクローズドキャプションデータマルチプレクサー１１８は、制御コンピュータから線路１２４を介してユーティリティデータと、線路１２５を介してクローズドキャプションデータを受け取る。マルチプレクサー１１８は、多重データストリームの各フィールドの５２０本の線路において出現するユーティリティデータとクローズドキャプションデータの２バイトを構成する。ユーティリティ及びクローズドキャプションデータの内容と配置は、第４図に関連して上述された。
【００７４】
映像データパケット（ＶＤＰ）、多重音声サービスと、ユーティリティ及びクローズドキャプションデータは、それぞれ、線路１２０、１２２と１２６を介しｘてフィールドビルダー１５０に送られる。上記の如く、フィールドビルダー１５０は、多重マップにおいて包含された情報により、多重データストリームの各フィールドを構成する。本発明の一つの実施態様により、ＶＤＰ、多重音声サービスと、ユーティリティ及びクローズドキャプションデータは、大域暗号器１２８でさらに暗号化される。大域暗号器１２８は、独立なサービス暗号器１０８に機能的に等価である。大域シード発生器１３０は、ＶＤＰ、多重音声サービスとユーティリティ及びクローズドキャプションデータを暗号化するための大域暗号器１２８によって使用されたシード値を生成する。独立なサービスシードによる如く、大域シードは、クリプトサイクル毎に変更される。大域シードはまた、暗号化の「大域層」が除去される如く各遠隔位置に伝送されなければならない。このために、大域シード発生器１３０はまた、クリプトサイクル毎の少なくとも一つのフィールドにおいて搬送されるシステムデータパケット１０６に大域シードを挿入するＳＤＰ／ＳＳＰビルダー１０６に大域シードを提供する。
【００７５】
制御コンピュータ１００はまた、フィールドビルダー１５０に線路１３２を介して送られる仮想チャネルマップパケット（ＶＣＭＰ）を発生させる。仮想チャネルマップパケットの内容と配置の詳細は、以後設けられる。基本的に、仮想チャネルマップは、加入者によって選択されたテレビジョンチャネルと多重データストリームにおいて搬送された映像サービスの間の関係を設ける。以後より詳細に記載される如く、加入者が検分用の「テレビジョンチャネル」を選択する時、加入者位置における復号器のサービスデマルチプレクサーは、多重データストリームにおけるどの映像サービスが選択テレビジョンチャネルに対応するかを決定するために仮想チャネルマップを解釈する。いったん復号器がどの映像サービスを抽出するかを知るならば、デマルチプレクサーは、各映像データパケット（ＶＤＰ）におけるどのビットがその選択映像サービスに割り当てられるかを決定するために映像多重制御パケット（ＶＭＣＰ）を解釈する。この情報により、デマルチプレクサーは、その後、多重データストリームにおける各ＶＤＰから選択映像サービスを抽出する。
【００７６】
プログラマー又はケーブル操作者は、いろいろな遠隔位置における加入者にテレテキストデータを設けることを望む。テレテキストデータは、多様な情報を加入者に伝達するために加入者のテレビジョン受信機において表示される。このために、制御コンピュータ１００は、多重データストリームのいろいろなフィールドへの挿入のためにフィールドビルダー１５０にテレテキストデータを送る。
【００７７】
以後より詳細に記載される如く、制御コンピュータ１００はまた、「アドレス指定可能データ」として公知の加入者特定情報を設ける。この情報は、個別ＡＤＰを構成するアドレス指定可能データパケット（ＡＤＰ）ビルダー１３８に送られる。ＡＤＰは、システムにおける単一目標復号器への「目覚まし」コールとして作用する一意的な使用者アドレスを含む。ＡＤＰは、加入者特定情報を個別加入者に搬送する。例えば、ＡＤＰは、加入者はどのサービスを頼むかに関して特定加入者の復号器に警告するサービス認可情報を搬送する。ＡＤＰは、重要な情報を設け、このため、ブロック１４２において示された如く、ＦＥＣ及びＣＲＣ誤り符号の組み合わせを使用して誤り保護される。
【００７８】
上記の如く、フィールドビルダー１５０は、多重マップを解釈又は「読み取り」、そしてそのフィールドに対する多重マップにより多重データストリームの各フィールドを構成する。クロック発生器１５２は、各フィールドの個別ラインが好ましい実施態様により、システム（例えば、ＰＡＬ又はＮＴＳＣ）の全体で使用される特定映像フォーマットの水平テレビジョンライン率Ｆhに等しい適正率において発生されることを保証するために、フィールドビルダーにクロック信号を設ける。技術における当業者は認める如く、アナログ映像周波数に対する関係は、標準アナログ映像回路構成が加入者位置においてアナログ互換性テレビジョン信号を生成するために容易に使用され、そしてシステムにおいて必要とされたすべてのクロック周波数は、適切な位相同期ループと周波数分割器とマルチプレクサーを使用して、ベース周波数から導出されるることにおいてハードウェア設計を単純化する。いったん構成されると、各フィールドの連続ラインは、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り符号化技術により、各ラインに付加パリティバイトを付加するＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り符号化回路１５４に送られる。技術における当業者は認める如く、他の形式のブロック誤り符号化が使用され、そして本発明は、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号の使用に限定されるものではない。例えば、別の非２進ＢＣＨ誤り符号化技術を使用しても良い。
【００７９】
完全に構成された誤り符号化フィールドは、次に、フィールド毎の各ラインの開始においてＨＳＹＮＣとオフセットバイトを挿入し、各フィールドの開始においてＶＳＹＮＣ語を挿入するフレームフォーマー１５６に送信される。２つのフィールド毎に、即ち、フレーム毎に、フレームフォーマー１５６は、各フレームが適正数のラインを具備することを保証するためにテストラインを挿入する。上記の如く、各フレームにおけるラインの総数は、システムの全体で使用される特定アナログ映像フォーマットにおける「ライン」数に対応する。例えば、ＮＴＳＣ映像信号が使用されている時、各フレームは、５２５ラインを具備する。ＰＡＬ映像信号が使用されている時、各フレームは、６２５ラインを具備する。
【００８０】
フレームフォーマー１５６の出力は、第１図におけるデータストリーム２６の如く、完全多重データストリームである。フレームフォーマー１５６から出力された多重データストリームは、遠隔位置に直接に伝送される。しかし、本発明の最も好ましい実施態様により、多重データストリームの各フレームの部分は、インタリーブされたフォーマットにおいて伝送される。このため、第９図に示された如く、多重データストリームは、インタリーバ１６２に送られる。ブロック１６２において、ＶＳＹＮＣ語、ＨＳＹＮＣ及びオフセットバイト、及びテストラインを除く各フレームにおけるデータは、インタリーブ方式で伝送される。このため、本質的に、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り符号によって保護されるすべてのデータは、インタリーブ方式で伝送される。データをインタリーブすることにより、バースト誤り保護は、インターリーブされたデータのライン数に等しい因子だけ直線的に増大する。第１０図は、インターリーブの利点を示す。インターリーブなしでは、多重のフィールド１７０は、フィールド１７０の全ラインを変造するバースト誤り１７２に出会う。各ラインにおいて行われたＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り符号化は、非常の多数の変造ビットを訂正することができない。インターリーブされた方式でフィールドを伝送し、それから、受信器においてデインターリーブすることにより、そのバースト誤り１７２は、図示された如く、フィールド１７０の複数ラインに広げられる。こうして、各ラインにおける単一ビットのみが変造される。技術における当業者は知っている如く、各ラインに適用されたＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ誤り符号は、フィールドの所与のラインにおいて単一ビット誤りを完全に訂正することができる。
【００８１】
本発明により、多重データストリーム２６は、システムにおける複数の遠隔位置への伝送のために送信器（不図示）に送られる。遠隔位置は、ＤＢＳ加入者、ケーブルヘッドエンド設備又はケーブル加入者である。技術における当業者が認める如く、各プログラマー（第１図参照）によって発生された多重データストリーム２６は、衛星を介して伝送の前に変調されなければならない。一般に、各プログラマーは、その周波数において動作する単一衛星トランスポンダーでの伝送のために一意的な周波数においてその多重データストリームを変調する。遠隔位置において、受信器は、多重データストリームを受信し、それらを復調することを必要とされる。
【００８２】
第１４図は、本発明のシステム１０の一層の詳細を示すブロック図である。第１図は多様なプログラマーの位置の詳細を示したが、第１４図は、ＤＢＳ加入者位置２５０、ケーブルヘッドエンド設備２５２とケーブル加入者位置２５４を含む、いろいろな遠隔位置の詳細を示す。例として、第１図におけるプログラマー１によって伝送された多重データストリーム２６は、第１４図において実線として示され、そして第１図においてプログラマーＮによって伝送された多重データストリーム２６’は、破線によって示される。本発明のシステムにおいて多数のプログラマーがあり、このため、複数の多重データストリームが衛星を介して遠隔位置に伝送されることが理解される。
【００８３】
第１４図に示された如く、ＤＢＳ加入者２５０の場合に、加入者は、衛星３０から選択多重データストリームを受信するための衛星ダウンリンク２５６を有する。受信器２５８は、選択多重データストリームを受信し復調する。セットトップ復号器２６０は、位置２５０でのテレビジョンセット２７０における表示のために多重データストリームから選択デジタルサービスを抽出するためにＤＢＳ加入者位置２７０において設けられる。セットトップ復号器２６０の詳細は、以後設けられる。
【００８４】
ケーブルヘッドエンド設備、例えば、第１４図の設備２５２の場合に、多重受信器２７２が、いろいろなプログラマーから複数の多重データストリームを受信するために設けられる。各多重データストリームは、衛星ダウンリンク２６２を介して受信され、受信器２７２のそれぞれにより復調される。技術における当業者は知っている如く、ケーブル配布網において使用される同軸ケーブルは、複数の隣接する６、７又は８ＭＨｚのチャネルを搬送する能力を有する。本発明の好ましい実施態様により、ケーブルヘッドエンド２５２において受信された各多重データストリームは、それぞれの受信器２７２から、それが別個の６ＭＨｚケーブルチャネルにおいて変調される変調回路２７４に送られる。６ＭＨｚチャネルが好ましい実施態様において使用されるが、７又は８ＭＨｚチャネルが、使用される。好ましい実施態様において、変調回路２７４は、４−ＶＳＢ（残留側波帯）変調を使用するが、任意の適切な変調技術が使用される。それから、変調されたデータストリームの各々は、個別の６Ｍｈｚチャネルを単一広帯域信号に結合する結合器２７８に設けられ、その後、この信号は、ケーブル配布網２７８を介して複数のケーブル加入者位置２５４に伝送される。各加入者位置２５４は、加入者位置２５４でのテレビジョンセット２８２における表示のために選択多重データストリームから選択デジタルサービスを抽出する（ＤＢＳ加入者２５０の復号器２６０の類似する）復号器２８０を有する。
【００８５】
第１５図は、第１４図の復号器２８０の詳細ブロック図を設ける。図示の如く、復号器２８０は、入り多重データストリームを復調するための復調器２９０を具備する。同調器２９２は、選択多重データストリームを復調するための適切な搬送周波数信号を復調器２９０に設ける。第１４図から、ケーブルヘッドエンド設備２５２において受信された各多重データストリームは、一意的な６Ｍｈｚチャネルにおいて変調されることを想起せよ。加入者がテレビジョンチャネル（即ち、映像及び関連音声サービス）を選択する時、選択は、同調器２９２内に記憶された同調マップ２９４に入力される。同調マップ２９４は、選択サービスを搬送する多重データストリームにより加入者の選択を「写像」する。応答して、同調器２９２は、選択サービスを含む特定の多重データストリームを復調するための適切な搬送周波数を復調器２９０に供給する。こうして、加入者の選択に応答して、復号器２８０は、選択サービスが搬送される多重データストリームを含む適切な６ＭＨｚケーブルチャネルに「同調」する。いったん適切な多重データストリームが受信及び復調されたならば、それは、本発明の方法により動作するサービスデマルチプレクサー２９８に送られ、多重データストリームから選択サービスを抽出する。デマルチプレクサー２９８の詳細は、以後提供される。
【００８６】
前述の如く、デジタル映像及び音声サービスは、各プログラマーの符号器１２において圧縮される。結果的に、各加入者位置における復号器２８０は、さらに、デマルチプレクサー２９８によって多重データストリームから抽出された圧縮デジタル映像及び音声サービスを減圧するためのデータデコンプレッサ３００を具備する。映像サービス、関連クローズドキャプションデータ、及びテレテキストデータの如く、映像関連サービスは、デジタルサービス情報を、ＮＴＳＣ又はＰＡＬの如く適切なアナログ映像フォーマットに逆変換する映像プロセッサー３０２に送られ、加入者位置におけるテレビジョンセット３０６に表示される。上記の如く、本発明により、各フィールドにおけるライン数と各ラインが伝送される率の如く、多重データストリームのいろいろなパラメータは、各復号器における映像プロセッサー３０２によって生成される特定アナログ映像フォーマットに関連付けられる。これまで、多重データストリームのフィールドの一般配置と内容が、映像プロセッサー３０２がＮＴＳＣフォーマット信号を再構成するために設計される場合に対して記載された。ＰＡＬ映像が使用されている場合における多重フィールドの配置と内容の詳細は、以後設けられる。発明により、各復号器２８０の映像プロセッサー３０２は、アナログ映像信号を発生するために標準アナログ装置を使用する。使用された特定装置は、再び、システムがＰＡＬ映像、ＮＴＳＣ映像又は他のフォーマットのいずれを発生するために使用されるかによる。
【００８７】
本発明により、デマルチプレクサーは、一度に４つの音声サービス又は「チャネル」を抽出することができる。第１５図に示された如く、抽出された音声信号の各々は、減圧のためにデコンプレッサー３００に送られる。音声プロセッサー３０４は、デジタル音声サービスをスピーカ装置３０８への出力のためのアナログフォーマットに変換するために設けられる。前述の如く、産業の全体で使用される多数のデジタル及びアナログフォーマットがあり、そして本発明は、いずれのフォーマットにも限定されない。従って、本発明のシステムにおけるサービスマルチプレクサー及びデマルチプレクサーの機能は、使用される特定音声フォーマットによらない。システムは、ＳＥＤＡＴ−１音声フォーマット、又は他のフォーマットを使用する。
【００８８】
ＤＢＳ加入者位置において使用された復号器２６０は、ケーブル加入者位置における復号器２８０と同様に機能する。差異は、ＤＢＳ復号器において、同調器２９２は、特定の６ＭＨｚケーブルチャネルよりも特定の衛星トランスポンダーに「同調」し、加入者が選択したサービスを搬送する適切な多重データストリームを受信し復調する。
【００８９】
第１６図は、第１５図のサービスデマルチプレクサー２９８の機能ブロック図である。デマルチプレクサー２９８は、入力３１９における多重データストリームを受信する。デインタリーバ３２０は、インタリーブ方式で伝送された多重データストリームの部分をデインタリーブする。次に、同期装置３２２は、フレーム及びフィールド同期化を確立する。本発明の方法により、フィールド同期化は、２レベル同期化戦略を使用して確立される。まず、同期装置３２２は、多重データストリーム内の反復ＨＳＹＮＣパターンを探索する。フィールドのライン毎に伝送されるＨＳＹＮＣバイトは一意的なビットパターンであるが、それは、統計的に、多重データストリームの他の部分内に出現しやすい。しかし、正確なライン間隔におけるその再起は、非常にありそうもない。第１ＨＳＹＮＣパターンを検出することにより、同期装置３２２は、別のＨＳＹＮＣパターンが正確に１６９バイト後（即ち、フィールドの次のライン）に存在するかを調べる。適切なライン間隔において所定数の反復ＨＳＹＮＣパターンを検出した後、同期装置３２２は、ライン同期化を確立したことを仮定する。次に、同期装置３２２は、フィールド同期化プロセスを完了するためにＶＳＹＮＣパターンを探索する。ＶＳＹＮＣパターンは常にＨＳＹＮＣにすぐ従うために、ＶＳＹＮＣ語の検出は、いったん同期装置３２２がＨＳＹＮＣを確立したならば容易になる。こうして、同期装置３２２は、ＶＳＹＮＣパターンを検出するまで、各ＨＳＹＮＣに続くビットを単に検査する。上記の如く、一意的なＶＳＹＮＣパターンは、ＨＳＹＮＣパターンよりもずっと長い（１６９バイト）。統計的に、ＶＳＹＮＣパターンは、多重データストリームにおいてランダムにほとんど起こりそうもない。技術における当業者は認める如く、ここで使用される２レベル同期化アプローチは、フィールド同期化を加速する。
【００９０】
いったんフィールド同期化が確立されたならば、多重データストリームは、誤り訂正回路３２４を通過する。上記の如く、各フィールドのラインの幾つかは、誤り符号化される。好ましい実施態様において、Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ符号が使用される。特に、２０のＲｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎパリティバイトがこれらのラインの各々の終端において伝送される。誤り訂正回路３２４は、誤りが伝送において発生したかを判定するためにパリティバイトを検査し、Ｒｅｅｄ−Ｓｏ  ｌｏｍｏｎ誤り訂正アルゴリズムにより、可能ならば誤りを訂正する。訂正不能な誤りが発生するならば、誤り訂正回路３２４は、誤り信号を制御マイクロプロセッサ３３８に提供する。
【００９１】
ビット誤りを検出及び訂正した後、多重データストリームの各フィールドに対する多重マップは、ブロック３２６において抽出される。多重データストリームのフィールドの各々は、それらが受信されたシーケンスにおいて一度に一つ処理される。フィールドが受信される時、多重マップは、デマルチプレクサー２９８のいろいろな他の部分により使用されるメモリ３２８に一時的に記憶される。
【００９２】
いったん多重マップが抽出及び記憶されたならば、多重データストリームは、フィールドデコンストラクター３３０に通過する。フィールドデコンストラクター３３０は、トランスポート層パケットが位置する場所を判定するために、所与のフィールドに対して多重マップを「読み取る」。トランスポート層パケット（例えば、ＳＤＰ、ＳＳＰ、ＡＤＰ、ＴＴライン、ＶＭＣＰ及びＶＣＭ）が、トランスポート層デマルチプレクサー３３６に伝達され、トランスポート層から個別パケットを抽出し、デマルチプレクサー２９８のいろいろな他の部分に各パケットを設けるために多重マップを再び「読み取る」。
【００９３】
第１６図に示された如く、トランスポート層デマルチプレクサー３３６は、システムデータパケット（ＳＤＰ）とシステムシードパケット（ＳＳＰ）を線路３３７を介して直接に制御マイクロプロセッサー３３８に伝達する。制御マイクロプロセッサー３３８は、それぞれ、ＳＳＰとＳＤＯからサービスシード及び／又は大域シードを抽出する。上記の如く、所与のクリプトサイクル中サービスデータを暗号化するために使用されたシードは、デマイクロプロセッサー２９８が解読を準備するために十分な時間がある如く、前クリプトサイクルのＳＳＰとＳＤＰにおいて実際に搬送される。
【００９４】
映像データパケット（ＶＤＰ）、多重化音声チャネルと、ユーティリティ及びクローズドキャプションデータは、フィールドデコンストラクター３３０によって線路３３４を介して大域解読回路３４０に設けられる。上記の如く、暗号化の大域層は、本発明のシステムにおいて随意的であり、このため、大域解読回路３４０は設けられなくても良い。しかし、大域暗号化が使用される場合に、制御マイクロプロセッサーは、大域シードを、大域的に暗号化されたサービスデータを解読するための解読回路３４０に設ける。いったん暗号化の大域層が大域解読回路３４０によって除去されたならば、サービスデータは、サービス抽出器３４４に転送され、ここで選択サービスは、本発明の方法により多重データストリームから抽出される。
【００９５】
第１６図をさらに参照すると、アドレス指定可能データパケット（ＡＤＰ）は、トランスポート層デマルチプレクサー３３６からアドレス復号器３６０に転送される。各加入者（例えば、第１５図の復号器２８０）に設けられた復号器は、工場において復号器に記憶された一意的な公的アドレスを含む。アドレス指定可能データパケットは、一意的な復号器アドレスを含むアドレスフィールドを有する。サービスデマルチプレクサー２９８におけるアドレス復号器３６０は、所与のＡＤＰがその復号器に「アドレス指定」されるかを判定するためにＡＤＰ毎のアドレスフィールドを検査する。そうならば、アドレス復号器３６０は、ＡＤＰから情報を抽出し、相応して応答する制御マイクロプロセッサー３３８にＡＤＰを転送する。アドレス指定可能データパケットは、例えば、加入者が支払ったサービスデマルチプレクサー２９８を通知するサービス認可情報の如く、いろいろな加入者特定情報を含む。加入者が支払ってない「チャネル」に同調するならば、制御マイクロプロセッサーは、そのサービスへのアクセスを「阻止」することができる。制御マイクロプロセッサーは、機密保持機能を組み込み、又は復号器内の機能保持要素に情報を転送する。このため、ＡＤＰにより、ケーブル操作者は、システムの全体に設置された復号器について個別制御を維持することができる。ＡＤＰの一般配置と内容の一層の詳細は、以後提供される。
【００９６】
本発明の方法により、仮想チャネルマップ（ＶＣＭ）は、トランスポート層デマルチプレクサー３３６によってトランスポート層から抽出され、仮想チャネルマップインタープリタ３４８に設けられる。加入者のサービス選択はまた、線路３４６を介してＶＣＭインタープリタ３４８に設けられる。上記の如く、加入者の選択は、「仮想チャネル」の形式である。加入者に対して、「仮想チャネル」は、加入者のテレビジョンに装着されたセットトップ復号器に表示されるか、又は加入者位置においてグラフィックス使用者インターフェース又は他の装置を使用して表示される単なるチャネル番号である。ＶＣＭインタープリタ３４８は、加入者の「仮想チャネル」選択を受信し、そして多重データストリームにおける映像、音声、テレテキスト、クローズドキャプション及びデータサービスのどれが加入者の仮想チャネル選択に関連するかを判定するために仮想チャネルマップを解釈する。システム操作者は、仮想チャネルマップを単に修正することにより、所与の仮想チャネルに関連したサービスを再規定する。いったんＶＣＭインタープリタ３４８が多重データストリームにおけるどのデジタルサービスが加入者のチャネル選択に関連するかを判定したならば、それは、それらのサービスの各々に対してサービスのＩＤをサービス抽出器３４４に設ける。例えば、加入者は、加入者のテレビジョンにおいて「チャネル１２」を選択する。仮想チャネルマップは、「チャネル１２」が映像サービス３、音声サービス２、及び映像サービス３に関連したクローズドキャプションデータに対応することを指示する。この情報は、線路３５４を介してサービス抽出器３４４に伝送される。
【００９７】
適切な映像サービスの抽出を容易にするために、サービス抽出器３５４は、各フィールドに対して映像多重制御パケット（ＶＭＣＰ）を受信する。上記の如く、ＶＭＣＰは、各映像データパケット（ＶＤＰ）におけるどのビットが各サービスに割り当てられるかを指定する。こうして、ＶＣＭインタープリタ３４８とＶＭＣＰからサービスＩＤを受信すると、サービス抽出器３４４は、現フィールドにおける各ＶＤＰからその映像サービスに対するビットを抽出することができる。サービス抽出器３４４はまた、幾つの音声サービスが多重において搬送されるかを知り、このため、音声サービスデータのフォーマットを知る。第６図は、２０の映像サービスの場合に対して音声サービスデータのフォーマットを示し、そして第７図は、１６の映像サービスの場合に対してフォーマットを示すことを想起せよ。このフォーマットを知ると、サービス抽出器３４４は、適切な音声サービスを抽出することができる。
【００９８】
好ましい実施態様により、サービス抽出器は、フィールド当たり最大４つの音声サービスを抽出する。クローズドキャプションデータは、もしあれば、同様の方法で抽出される。
【００９９】
この段階において、抽出された映像及び音声サービスは、なお独立に暗号化される。第１６図に示された如く、映像及び音声サービスは、解読のために個別サービス解読器３５８に転送される。必須の暗号化シードは、線路３５６を介してそれぞれの解読器３５８に提供される。それから、抽出されたサービスは、それぞれの線路３５９を介してデマルチプレクサー２９８から出力される。映像、音声、及びクローズドキャプションデータのほかに、トランスポート層におけるテレテキストパケットから検索されたテレテキストデータが、線路３６２を介してサービスデマルチプレクサー２９８から出力される。
【０１００】
第１７図は、本発明のシステムにおいて使用されるケーブルヘッドエンド設備４００の代替設計のブロック図である。代替ケーブルヘッドエンド設備４００により、ケーブル操作者は、多様なプログラマー並びに彼ら自身の局所プログラミングによって元来設けられたサービスを使用して、彼ら自身の多重データストリームを発生することができる。ケーブルヘッドエンド設備４００は、特定プログラマー（例えば、第１図のプログラマー１〜Ｎ）から多重データストリームを各々受信するための複数の受信器４０２を具備する。第１４図のケーブルヘッドエンド設備２５２において、プログラマーから受信された多重データストリームはそのままにしておかれ、ケーブルを介して加入者に直接に転送される。しかし、第１７図に示された如く、代替ケーブルヘッドエンド設備４００は、設備４００において受信された多重化データストリームの各々から個別サービスを抽出するための複数のサービスデマルチプレクサー４０４を具備する。サービスデマルチプレクサー４０４の各々は、第１６図に示されたサービスデマルチプレクサー２９８に同一である。設備４００において受信された各多重データストリームに対して、それぞれのサービスデマルチプレクサー４０４は、第１６図に関連して前述された方法により多重データストリームにおいて搬送されたサービスを抽出する。第１図のサービスマルチプレクサー２４に同一であるサービスマルチプレクサー４０６は、抽出されたサービスを再多重化するために提供される。このため、図示された如く、ケーブル操作者は、種々のプログラマーからのサービスを混合し、ブロック４０８において示された如く、彼ら自身の局所プログラムを付加しても良い。サービスマルチプレクサー４０６によって発生された多重データストリームの各々は、その後、変調器４１０を使用して、それ自身の６ＭＨｚケーブルチャネルにおいて変調される。
【０１０１】
個別に変調されたデータストリームは、それから、単一広帯域信号に結合する結合器４１２に転送され、ケーブル配布網を介してケーブル加入者に伝送される。
【０１０２】
これらの後者の点において、第１７図のケーブルヘッドエンド設備４００は、第１４図のケーブルヘッドエン  ド設備２５２と同様に機能する。
【０１０３】
第１８図は、例示のアドレス指定可能データパケット４２０（ＡＤＰ）の一般配置と内容を示す。各パケットフィールドの下側左隅における小数は、そのフィールドが幾つのビットを具備するかを指示する。図示の如く、ＡＤＰ４２０の最初の２ビットは、未使用である。パケット長フィールド４２４は、ビットにおけるパケットの全長を含む。結果的に、パケット長は、多重データストリームの所与のフィールドにおいて単一ラインを超えない限り、変化される。明確なアドレスフィールド４２６は、ＡＤＰが目標とする復号器の公的アドレスを含む。第１６図に関連して上述された如く、加入者位置毎に設けられた復号器は、その復号器を識別する一意的な公的アドレスを含み、そして復号器におけるサービスデマルチプレクサー（例えば、第１６図のデマルチプレクサー２９８は、すべての入りＡＤＰの明確なアドレスフィールド４２６を検査し、その特定復号器のアドレスを含むこれらのＡＤＰを受け取る。このため、このようにして、加入者特定情報は、個別復号器に伝送される。所与の復号器のアドレスは、復号器が製造される時、工場において設定される。秘密シリアル番号（ＳＳＮ）はまた、各復号器において記憶される。秘密シリアル番号は、ＡＤＰにおいて搬送される情報を暗号化するために使用される。秘密シリアル番号セレクトフィールド４２８は、ＡＤＰ４２０における情報が復号器のＳＳＮで暗号化されるかに関して復号器に警告するために設けられる。共通符号フィールド４３０は、復号器を制御するために使用される１６ビット「コマンド」を保持する。２バイト符号の上方の６ビットは、所与の「コマンドセット」を選択する。残りの１０ビットは、実コマンドを指定する。データフィールド４３２は、共通フィールド４３０におけるコマンドに対して付随データを提供する。この配置は、各セットにおいて１０２４コマンドにより６４の独立なコマンドセットを許容する。例えば、「コマンド」は、復号器におけるメモリにデータフィールド４３２の情報を記憶するように目標復号器に通知するコマンドフィールド４３０において伝送される。２４ビットＣＲＣ４３４は、ＡＤＰ４２０内に含まれた情報の精度を保証するためにＡＤＰ４２０の終端に続く。復号器が所与のＡＤＰにおいて誤りを検出するならば、それは全ＡＤＰを捨てる。
【０１０４】
第１９図は、多重データストリームの所与のクリプトサイクルにおいて伝送されなければならない第１サービスシードパケット（ＳＳＰ）４４０の一般配置と内容を示す。簡単に記載された如く、各クリプトサイクル中にサービスを暗号化するために使用された個別サービスシードは、これらの位置における復号器が抽出されたサービスデータストリームを解読する如く加入者位置に伝送される。さらに、所与のクリプトサイクルのフィールドにおけるサービスデータを暗号化するために使用されたシードは、復号器がシードを抽出し解読を準備するために十分な時間がある如く、暗号化されたサービスデータに１クリプトサイクル先行して伝送される。ここで記載された好ましい実施態様において、映像及び音声サービスのみが、暗号化される。しかし、ユーティリティデータとテレテキストデータの如く他のサービスもまた暗号化される。結果的に、第１９図の例示のシステムシードパケット４４０（ＳＳＰ）は、これらの事例を準備するために修正される。
【０１０５】
上記の如く、第１９図は、所与のクリプトサイクル中伝送されなければならない第１ＳＳＰの配置と内容を示す。多重データストリームにおいて搬送されるサービス数は変化するために、サービスシードの伝送において柔軟性を設けることが必要である。このために、所与のクリプトサイクルにおける第１ＳＳＰ４４０は、サービスシードパケットとしてパケットを識別する第１ヘッダー４４２と、続くシード数に関する情報を含むシードパケットヘッダー４４４とを含む。図示の如く、シードパケットヘッダー４４４は、各形式のサービスに対するカウントを含む。上記の如く、異なるシードは、各サービスを暗号化するために使用される。このため、本質的に、シードパケットヘッダー４４４は、多重において搬送された各形式のサービスの番号を指定する。例えば、映像シードカウント４４６は、多重データストリームにおいて搬送された映像サービス数のカウントを設ける。この情報により、所与の復号器におけるサービスデマルチプレクサーは、幾つの映像サービスシードが続くかを知る。同様に、音声シードカウント４４８は、続く音声サービスシード数を識別する。２１ビット（即ち、フィールド４５２）は、他の形式のサービスが暗号化される場合に将来の使用のために保存される。例えば、テレテキストデータが暗号化されるならば、カウントは、幾つのシードがそのサービスに対して続くかを指示するシードパケットヘッダー４４４に付加される。
【０１０６】
シードパケットヘッダーの後、第１パケット４４０の残部は、実シード値を含む。図示の如く、シードが、同様に、サービス形式によって連続的に設けられる。すべての必要シードが第１シードパケット内にはまらないならば、別のシードパケットは、後続のラインにおいて設けられる。第２０図は、多重の所与のフィールドの次のラインにおいて続き、シードの残部を搬送する例示のシードパケットを示す。第１９図と第２０図に示された例において、多重において搬送される１０個の映像サービスがある。結果的に、第１ＳＳＰ４４０のシードパケットヘッダー４４４における映像シードカウント４４６は、１０個の映像サービスシードが続くことを指示する。
【０１０７】
図示の如く、映像サービスシードのわずかに８個が、第１ＳＳＰ４４０内にはまる。映像サービスシードは、ＳＳＰ内に連続的に配置され、第１９図において４５６で一般に示される。第２０図は、好ましくは第１９図の第１ＳＳＰ４４０を含むラインの直後のラインにおいて伝送される後続ＳＳＰの内容と配置を示す。
【０１０８】
図示の如く、残りの映像サービスシード（例えば、映像サービス８〜１０のためのシード）は、音声サービスのためのシード等によって従われる後続ＳＳＰ４６０内に連続的に配置される。付加的ＳＳＰは、サービス解読のために必要とされたシードが伝送されるまで、必要に応じて伝送される。代替シード発生方法は、ＳＳＰにおいて伝送されなければならない暗号化関連情報の総量を縮小するために使用される。
【０１０９】
第２１図は、仮想チャネルマップパケットの一般配置と内容を示す。上記の如く、仮想チャネルは、加入者の「ＴＶチャネル」選択を多重における多様なサービスと関連させる。各加入者の復号器におけるサービスデマルチプレクサーは、どのサービス（例えば、映像、音声、クローズドキャプション等）が加入者のチャネル選択と関連されるかを決定するために仮想チャネルマップを解釈し、それから、多重データストリームからこれらのサービスを抽出する。第２１図に示された如く、仮想チャネルマップパケット４７０は、ＶＣＭパケットとしてパケットを識別するヘッダー４７２と、続いて複数の仮想チャネル定義４７４を具備し、各仮想チャネル定義は、好ましい実施態様において２３０ビット長である。パケット４７０の如くＶＣＭパケットは、最大５つの仮想チャネル定義４７４（ＶＣＭＤ１．．ＶＣＭＤ５とラベル付けされる）を含む。各定義は、規定される特定仮想チャネル番号、即ち、加入者が加入者位置における選択する番号、を指定するチャネル番号フィールド４７６を具備する。次に、映像割り当てフィールド４７８は、多重データストリームにおけるどの映像サービスがその仮想チャネル番号に対応するかを指定する。同様に、音声、ユーティリティデータ、及びテレテキストデータ割り当ては、それぞれ、フィールド４８０、４８２と４８４において指定される。見られる如く、仮想チャネルマップ定義は、加入者の「仮想チャネル」選択と多重データストリーム内のいろいろなサービスの間の関連を規定する際の大きな柔軟度を与える。予備フィールド４８６は、将来のサービス定義のために設けられる。
【０１１０】
第２２図は、多重データストリームのラインにおいて伝送されるオプションのシステムパケットの一般配置と内容を示す。図示の如く、オプションシステムパケット４９０は、ＯＳＰヘッダー４９２とＯＳＰデータフィールド４９４を具備する。オプションシステムパケットは、非常に多様なシステム関連情報を含み、名前が意味する如く、オプションである。
【０１１１】
ここで説明される如く、ＳＤＰ、ＳＳＰ、ＶＭＣＰ、ＶＣＭ等のシステム関連パケットは、各クリプトサイクルに伝送されなければならない。これらの形式のパケットは単一フィールドにおいて伝送するには多数すぎるために、それらは、クリプトサイクルにおいて一つ以上のフィールドで伝送される。こうして、クリプトサイクルは、システム関連データの完全セットが伝送される多重データストリーム２６において固定境界を規定する。第２３図は、例示のクリプトサイクルにおいて８つの連続フィールドのトランスポート層（即ち、最初の１３ライン）の内容を示す。示された例は、１０を超える映像サービスが伝送されることを仮定し、このため、２つの映像多重制御パケット（ＶＭＣＰ）が、フィールド毎に伝送される。フィールド１、２と４−８において、ＶＭＣＰは、これらのフィールドのライン３と４において伝送されるが、フィールド３において、ＶＭＣＰは、ライン１１と１２において伝送される。各フィールドの開始において伝送される多重マップは、所与のフィールドのトランスポート層内で伝送されるパケットの形式の各々の番号と位置を指定することを想起せよ。示された例において、仮想チャネルマップ定義は、フィールド１と２で伝送される。サービスシードパケットは、すべて、フィールド３において伝送される。上記の如く、サービスシードは、復号器が解読を準備するために十分な時間がある如く暗号化するために使用されたデータに１クリプトサイクル先行して伝送される。このため、クリプトサイクルにおいてできるだけ早急にサービスシードパケットを伝送することが望ましい。第２３図の例示のクリプトサイクルの残りのフィールド４〜８は、図示の如く、テレテキストデータ（ＴＴ）とアドレス指定可能データパケット（ＡＤＰ）を伝送するために使用される。技術における当業者は、所与のフィールドにおいて伝送されるパケット形式及び番号が、完全に順応性があることを認めるであろう。多重マップは、各フィールドのトランスポート層の内容を一意的に規定するためのフィールド毎のベースで修正される。
【０１１２】
明細書の全体で記載された如く、多重データストリーム（及びフィールドの各々）のフレームの一般配置と内容は、加入者位置において使用されるアナログ映像フォーマットに依る。第３図〜第５図は、ＮＴＳＣ互換映像装置で使用される多重データストリームのフレームの配置を示す。第２４図は、ＰＡＬ映像装置で使用される多重データストリームのフレームの一般配置と内容を示す。フレームは、ＰＡＬ映像装置が加入者位置において使用される時、フレームは６２５ラインを有することを除いて、ＮＴＳＣベースフレームと事実上同一である。技術における当業者は認める如く、６２５ラインは、アナログＰＡＬ映像フォーマットにおけるライン数に対応する。説明された如く、本発明のシステムにより、フレーム毎の各ライン（即ち、１７１バイト）は、加入者位置において使用される特定アナログ映像フォーマットの水平ライン周波数において伝送される。ＰＡＬ映像に対して、水平ライン周波数Ｆhは１５．６２５ｋＨｚである。従って、全多重データ率は、１３６８ビットｘ１５．６２５ｋＨｚ＝２１．３７５Ｍｂｐｓである。全フレーム率は、１５、６２５ライン／秒ｘ１フレーム／６２５ライン＝２５フレーム／ｓ予測された如く、２５フレーム／ｓは、アナログＰＡＬ映像フレーム率に等しい。ＰＡＬ互換映像装置で使用される多重データストリームの伝送率はＮＴＳＣ装置に対して使用される率とはわずかに異なるが、技術における当業者は、本発明のシステムのハードウェア設計は、本質的に両設計に対して同一であることを認めるであろう。唯一の差異は、異なるシステムクロックが、システムを通して使用される適切なクロック周波数を発生するために使用されなければならないことである。
【０１１３】
第２５図と第２６図は、第２４図のフレームの各フィールドの一層の詳細を示す。見られる如く、ＰＡＬ映像の場合に対して第２５図と第２６図に示されたフィールドの一般配置と内容は、ＮＴＳＣ映像に対して第４図と第５図に示されたフィールドの配置と内容に本質的に同一である。唯一の差異は、各フィールドにおけるライン数である。
【０１１４】
本発明の方法によって設けられる順応性のために、即ち、フィールド毎のベースにおける各フィールドの内容を規定するための多重マップの使用のために、本発明のシステムは、同様にＨＤＴＶフォーマット信号を搬送することができる。
【０１１５】
ＨＤセレクトフィールド（第１１図参照）が、所与のフィールドがＨＤＴＶサービスを搬送しているかを指示するための多重マップにおいて設けられることを想起せよ。第２７図は、Ｚｅｎｉｔｈ／ＡＴ＆Ｔ  ＤＳＣフォーマットＨＤＴＶ信号を搬送するための多重データストリームのフィールドの一般配置と内容を詳細に示す。ＨＤＴＶフォーマットは、当然、標準ＮＴＳＣ映像データよりも高いデータ率を必要とし、このため、唯一のＨＤＴＶサービスが、単一多重データストリームにおいて搬送される。唯一のサービスが伝送されているために、各フィールドのトランスポート層におけるデータパケットの番号と形式は、縮小される。
【０１１６】
第２図に示された如く、Ｚｅｎｉｔｈ／ＡＴ＆Ｔ  ＤＳＣ−ＨＤＴＶフォーマットが搬送されている時、トランスポート層は、ＶＳＹＮＣ語の後の各フィールドに最大５ラインを具備する。他のＨＤＴＶフォーマットは、トランスポート層情報のために使用されるライン量を変更する。
【０１１７】
第２７図から見られる如く、ＨＳＹＮＣとオフセットバイトは、ＨＤＴＶ、ＮＴＳＣ又はＰＡＬ互換映像サービスのいずれを伝達しても同一である。しかし、第２７図に描かれたＨＤＴＶベースフィールドにおける主な差異は、音声サービスがフィールド内で設けられる方法である。多くのＨＤＴＶフォーマット定義は、音声データがいかに搬送されるかを指定する。第２７図は、音声がＺｅｎｉｔｈ／ＡＴ＆Ｔ  ＤＳＣフォーマットにおいていかに搬送されるかを示す。
【０１１８】
上記に示された如く、本発明は、複数のデジタルサービスを複数の遠隔位置に伝送するためのシステム及び方法を具備する。大きな順応性は、多重データストリームの各フィールドの部分を多様なサービスに割り当て、フィールド内のデータ空間がいかに割り当てられるかを指定する多重マップを各フィールドで伝送することにより達成される。多重マップにより、多重データストリームの各フィールド内で搬送されるシステムオーバヘッド量は、搬送されるサービスの特定数に調整される。加えて、本発明のシステム及び方法の別の見地により、システム内のデータ率は、システムで使用されるアナログ映像装置の対応するアナログ映像周波数に関連される。アナログ映像周波数に対する関係は、標準アナログ映像回路が各加入者位置おける復号器において容易に使用され、デジタル及びアナログ周波数を含むシステムの全体で必要とされたすべてのクロック周波数が、適切な位相同期ループと周波数分割器と掛算器を使用して基準周波数から導出されることにおいてハードウェア設計を単純化する。技術における当業者には、広い発明の概念に反することなく上記の実施態様に変更が為されることが認められるであろう。このため、この発明は、開示された特定の実施態様に限定されず、添付のクレイムによって規定された発明の範囲と精神内にあるすべての修正を包含することを意図されることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】第１図は、本発明による複数の遠隔位置への伝送のために複数のデジタルサービスを多重化するためのシステムの部分ブロック図を示す。
【図２】第２図は、本発明の方法による第１図の各符号器によって発生された多重データストリームのグラフ図であり、本発明のシステムを理解するために使用された用語を説明する。
【図３】第３図は、本発明によるＮＴＳＣ映像サービスを伝送するために第２図の多重データストリームのフレームの一般配置と内容を詳細に示す。
【図４】第４図は、本発明による方法による第２図の多重データストリームのフレームの例示の第１フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【図５】第５図は、第２図の多重データストリームのフレームの例示の第２フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【図６】第６図は、２０個の音声サービスが多重データストリームにおいて搬送される時、各フィールドの音声サービス部分の配置と内容を示す。
【図７】第７図は、１６個の音声サービスが多重データストリームにおいて搬送される時、各フィールドの音声サービス部分の配置と内容を示す。
【図８】第８図は、例示の映像データパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図９】第９図は、本発明による第１図のサービスマルチプレクサーの詳細を示すブロック図である。
【図１０】第１０図は、本発明の見地による多重フィールドの伝送中のバースト誤りの低減を図解で示す。
【図１１】第１１図は、本発明の方法とシステムによる多重データストリームの各フィールドにおいて伝送された多重マップの一般配置と内容を詳細に示す。
【図１２】第１２図は、多重データストリームの各フィールドの連続ラインにおいて伝送される第１及び第２映像多重制御パケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図１３】第１３図は、多重データストリームの各フィールドの連続ラインにおいて伝送される第１及び第２映像多重制御パケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図１４】第１４図は、ケーブルヘッドエンド設備の一実施態様を本発明のシステムの別の部分のブロック図である。
【図１５】第１５図は、本発明による多重データストリームを受信し選択サービスを抽出するためのセットトップ復号器のブロック図である。
【図１６】第１６図は、第１５図のサービスデマルチプレクサーの詳細を示すブロック図である。
【図１７】第１７図は、本発明のシステムにより使用されるケーブルヘッドエンド設備の代替設計のブロック図である。
【図１８】第１８図は、多重データシステムのフィールドにおいて伝送されるアドレス指定可能データパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図１９】第１９図は、多重データストリームのフィールドにおいて伝送される例示の第１サービスシードパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図２０】第２０図は、第１９図に示されたサービスシードパケットに続いて伝送される例示のサービスシードパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図２１】第２１図は、多重データストリームのフィールドにおいて伝送される仮想チャネルマップの一般配置と内容を詳細に示す。
【図２２】第２２図は、多重データストリームのラインにおいて伝送されるオプションシステムパケットの一般配置と内容を詳細に示す。
【図２３】第２３図は、本発明により伝送される８つの連続フィールド（即ち、１名目「クリプトサイクル」）の最初の１３ラインの内容を示す。
【図２４】第２４図は、本発明によりＰＡＬ映像サービスを伝送するための第２図の多重データストリームのフレームの一般配置と内容を詳細に示す。
【図２５】第２５図は、第２４図のフレームの例示の第１フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【図２６】第２６図は、第２４図のフレームの例示の第２フィールドにおいて搬送されるデータとサービスを詳細に示す。
【図２７】第２７図は、本発明によりＨＤＴＶ映像サービスを伝送するための第２図の多重データストリームのフレームの一般配置と内容を詳細に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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