(57)【要約】【課題】  ケーブルテレビ配給システムにおけるデジタル・ケーブル・ヘッドエンドを提供すること。【解決手段】  本発明によるケーブル・ヘッドエンド（４２）の構成における重要なコンポーネントであるコンバイナは、基本的な機能として、組み合わされるビデオ信号を選択し、ビデオ及びオーディオ信号を必要に応じて多種のデータ速度で処理し、組み合わされた信号をパケット・スイッチングする。好適なコンバイナの基本的コンポーネントは、制御ＣＰＵ、デジタル・ロジック、及びシリアライザである。制御ＣＰＵは、デジタル・ロジックとともになって、コンバイナのインテリジェントな機能を実行する。【選択図】  図４
2005057793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル・テレビジョン・システムのヘッドエンドにおいて用いられる装置において、
第１組の信号処理装置（７２）であって、
処理するためのプログラム信号を受信する手段（９４）、及び
前記プログラム信号を処理して第１の処理された信号にする手段（９６）であって、そのプロセスは、複数のセット・トップ・ターミナルに分配される前記プログラム信号に優先度レベルを割り当てることを含む、手段、
を備える第１組の信号処理装置と、
第２組の信号処理装置（４２）であって、
デジタルのプログラムをもつプログラム信号を受信する手段（７０）、及び
前記デジタルのプログラムを処理して第２の処理されたプログラムにする手段（８６）であって、そのプロセスは、複数のセット・トップ・ターミナルに分配される前記プログラム信号に優先度レベルを割り当てることを含む、手段、
を備える第２組の信号処理装置と、
前記第１組の信号処理装置及び前記第２組の信号処理装置に接続され、前記第１の処理された信号を前記第２の処理された信号に付加することによって、いずれの処理された信号よりも多くのプログラムを含む、付加された信号を生成する手段（１４２）と、
前記付加された信号を複数の前記セット・トップ・ターミナルに分配する手段（５０、１０２）と、
を特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記第１組の信号処理装置に接続され、前記第１の処理された信号を前記複数のセット・トップ・ターミナルの幾つかに分配するための手段（５０、１０２）、
を特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
プログラム信号を受信する前記手段（９４）は、第１グループの衛星トランスポンダからトランスポンドされた信号を獲得する手段（１１７）を含み、
デジタルのプログラムをもつプログラム信号を受信する前記手段（７０）は、第２グループの衛星トランスポンダからトランスポンドされた信号を獲得する手段（１０３、１０７）を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
所望のデジタル番組又はチャネルを１つ又は複数の多重化された信号からチェリーピッキング（cherry-picking）するシステムであって、
管理し、モニタリングし、前記所望のデジタル番組又はチャネルが選択されることを保証し、命令を送るＣＰＵと、
前記信号を受信し、前記所望のデジタル番組又はチャネルを前記ＣＰＵから送られた命令に従って選択し、前記選択された番組又はチャネルを出力するデマルチプレクサと、
前記出力された選択された番組又はチャネルを前記デマルチプレクサから受け取り、前記選択された番組又はチャネルを処理し、前記選択された番組又はチャネルを組み合わせ（合成し、combine）て前記ＣＰＵから送られた命令に従って送信するための組み合わされた信号を作成するコンバイナと、
を備えており、前記ＣＰＵは、前記デマルチプレクサと前記コンバイナとを管理しモニタリングすることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムにおいて、前記デマチプレクサは、受信された信号を個々のデジタル番組又はチャネルに分離することを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のシステムにおいて、ローカルな挿入デバイスを更に備えており、前記ローカルな挿入デバイスは、ローカルな番組を受け取り、ローカルな番組を前記コンバイナに出力し、前記コンバイナは、出力されたローカルな番組を選択された番組又はチャネルと合成することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項４、請求項５又は請求項６の請求項に記載のシステムにおいて、前記ＣＰＵは、モデム通信を用いてリモート・サイトから命令されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、アナログ番組信号が受信され、このシステムは、
前記受信されたアナログ信号をデジタル化してデジタル化された信号を前記コンバイナに出力するデジタル・エンコーダを更に備えており、
前記コンバイナは、前記デジタル化された信号を選択された番組又はチャネルと合成することを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、前記受信された信号は暗号化され、このシステムは、
前記受信された信号から暗号化を取り除く復号化手段を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項４ないし請求項９のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、
前記合成された信号に暗号化を付加する暗号化手段を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項４ないし請求項１０のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、
前記信号に対して誤り訂正を実行する誤り訂正手段を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項４ないし請求項１１のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、
受信機と、
前記合成された信号を送信のために変調する変調器と、
を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項４ないし請求項１２のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、前記命令は制御信号を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
所望のデジタル番組又はチャネルを１つ又は複数の受信されたデジタル・マルチプレクス（multiplexes）からチェリーピッキングするシステムであって、
このシステムを管理及びモニタリングし、前記所望のデジタル番組又はチャネルが選択されることを保証し、命令を送るＣＰＵと、
前記所望のデジタル番組又はチャネルを前記ＣＰＵから送られた命令に従って選択し、前記選択されたデジタル番組又はチャネルを出力するデジタル論理素子と、
前記選択された番組又はチャネルを組み合わせて前記ＣＰＵから送られた命令に従って送信するための信号を作成するシリアライザ（serializer）と、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載のシステムにおいて、
受信された信号を個々のデジタル番組又はチャネルに分離するデマチプレクサを更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載のシステムにおいて、ローカルな挿入デバイスを更に備えており、前記ローカルな挿入デバイスは、ローカルな番組を受け取り、ローカルな番組を前記コンバイナに出力し、前記コンバイナは、出力されたローカルな番組を選択された番組又はチャネルと合成することを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１４、請求項１５又は請求項１６の請求項に記載のシステムにおいて、前記ＣＰＵは、モデム通信を用いてリモート・サイトから命令されることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１４ないし請求項１７のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、アナログ番組信号が受信され、このシステムは、
前記受信されたアナログ信号をデジタル化してデジタル化された信号を前記シリアライザに出力するデジタル・エンコーダを更に備えており、
前記シリアライザは、前記デジタル化された信号を選択された番組又はチャネルと合成することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１４ないし請求項１８のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、前記受信された信号は暗号化され、このシステムは、
前記受信された信号から暗号化を取り除く復号化手段を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１４ないし請求項１９のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、
送信のために前記信号に暗号化を付加する暗号化手段を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１４ないし請求項２０のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、
前記信号に対して誤り訂正を実行する誤り訂正手段を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１４ないし請求項２１のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、
受信機と、
前記合成された信号を送信のために変調する変調器と、
を更に備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項１４ないし請求項２２のいずれかの請求項に記載のシステムにおいて、前記命令は制御信号を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
所望のデジタル番組又はチャネルを１つ又は複数の多重化された信号からチェリーピッキングする方法であって、
情報と複数のデジタル番組又はチャネルを含む１つ又は複数の多重化された信号とを受信するステップであって、前記情報は、前記所望のデジタル番組又はチャネルのアイデンティティ（ＩＤ）に関するデータを含む、ステップと、
前記所望のデジタル番組又はチャネルに関する命令を発生するステップであって、前記命令は前記受信された情報を用いて発生される、ステップと、
前記所望のデジタル番組又はチャネルを前記発生された命令を用いて選択するステップであって、前記選択されるデジタル番組又はチャネルは、前記多重化された信号に含まれる前記複数のデジタル番組又はチャネルの部分集合である、ステップと、
前記選択されたデジタル番組又はチャネルを組み合わせて送信のための組み合わされた信号を作成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、多重化された信号を個々のデジタル番組又はチャネルに多重化解除（デマルチプレクス）するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２４又は請求項２５記載の方法において、
前記合成するステップにおいて選択されたデジタル番組又はチャネルと合成されているローカルな番組を挿入するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
不所望なデジタル番組又はチャネルを１つ又は複数の多重化された信号からフィルタリングする方法であって、
情報と複数のデジタル番組又はチャネルを含む１つ又は複数の多重化された信号とを受信するステップであって、前記情報は、前記所望のデジタル番組又はチャネルのＩＤに関するデータを含む、ステップと、
前記デジタル番組又はチャネルに関する命令を発生するステップであって、前記命令は前記受信された情報に基づく、ステップと、
前記発生された命令を用いて前記不所望なデジタル番組又はチャネルを除去するステップであって、前記不所望なデジタル番組又はチャネルは、前記多重化された信号に含まれる前記複数のデジタル番組又はチャネルの部分集合であり、前記不所望なデジタル番組又はチャネルを除去することによって、前記多重化された信号に含まれる前記残りの複数のデジタル番組又はチャネルを残す、ステップと、
前記残りの複数のデジタル番組又はチャネルを組み合わせて送信のための組み合わされた信号を作成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、多重化された信号を個々のデジタル番組又はチャネルに多重化解除（デマルチプレクス）するステップを更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２７又は請求項２８記載の方法において、受信された情報は不所望のデジタル番組又はチャネルのＩＤを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２７、請求項２８又は請求項２９記載の方法において、前記発生された命令は不所望のデジタル番組又はチャネルに関するものであり、よって、前記不所望のデジタル番組又はチャネルを除去するステップが制御されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、「メニュー駆動のサブスクライバ（加入者）アクセスをもつテレビジョン・プログラム（番組）パッケージング及び配給システム（TELEVISION PROGRAM PACKAGING AND DELIVERY SYSTEM WITH MENU DRIVEN SUBSCRIBER ACCESS）」と題された１９９２年１２月９日に出願された出願番号第０７／９９１,０７４号に係属するものである。上記に示す特許出願を基にした、以下に示す他の係属出願を、本出願の参照として援用する。
【０００２】
出願番号第０８／１６０,２８１号、ＰＣＴ／ＵＳ９３／１１７０８、１９９３年１２月２日出願、発明の名称「テレビジョン・プログラム配給システムに提示された提案プログラムに対する再プログラム可能ターミナル（REPROGRAMMABLE TERMINAL FOR SUGGESTING PROGRAMS OFFERED ON A TELEVISION PROGRAM DELIVERY SYSTEM）」。
【０００３】
出願番号第０８／１６０,２８０号、ＰＣＴ／ＵＳ９３／１１６１６、１９９３年１２月２日出願、発明の名称「ケーブル・テレビジョン配給システムのためのネットワーク・コントローラ（NETWORK CONTROLLER FOR CABLE TELEVISION DELIVERY SYSTEM）」。
【０００４】
出願番号第０８／１６０,２８２号、ＰＣＴ／ＵＳ９３／１１６１７、１９９３年１２月２日出願、発明の名称「テレビジョン・プログラム・パッケージング及び配給システムのためのオペレーシヨン・センタ（AN OPERATIONS CENTER FOR A TELEVISION PROGRAM PACKAGING AND DELIVERY SYSTEM）」。
【０００５】
出願番号第０８／１６０,１９３号、ＰＣＴ／ＵＳ９３／１１６１８、１９９３年１２月２日出願、発明の名称「ケーブル・テレビジョン配給システムのためのセット・トップ・ターミナル（SET TOP TERMINAL FOR CABLE TELEVISION DELIVERY SYSTEM）」。
【０００６】
出願番号第０８／１６０,１９４号、ＰＣＴ／ＵＳ９３／１１６０６、１９９３年１２月２日出願、発明の名称「ケーブル・テレビジョン配給システムのための上級セット・トップ・ターミナル（ADVANCED SET TOP TERMINAL FOR CABLE TELEVISION DELIVERY SYSTEM）」。
【技術分野】
【０００７】
本発明は、テレビジョン・プログラミングをデジタル・フォーマットで消費者の家庭に提供するケーブル・テレビジョン配給システムに関連する。より詳細には、本発明は、デジタルのビデオ及びオーディオ信号を処理可能なケーブル・テレビジョン配給システムのケーブル・ヘッドエンド（headend）部分のための新技術に関連する。
【背景技術】
【０００８】
現在のテレビジョン配給システムは、信号源から視聴者のテレビジョンに、アナログのビデオ及びオーディオ信号を配給するように設計されている。ビデオ及びオーディオに対するデジタル技術が開発されたため、将来は、テレビジョン配給システムは、配給システムを、アナログのビデオ及びオーディオからデジタルのビデオ及びオーディオへ変換する必要がある。
【０００９】
デジタル帯域幅の圧縮技術の発達により、現存の伝送媒体又はそれに多少改良を加えた伝送媒体を通じて、より多くのテレビジョン・プログラム信号のスループットが可能となるであろう。ケーブル・テレビジョン配給システムは、デジタル技術の利点を生かすために改造される必要がある。ケーブル・ヘッドエンドは、ケーブル・テレビジョン配給システムのかぎとなる部分であり、改良が必要とされる。
【００１０】
アナログのケーブル・テレビジョン配給システムは、視聴者の家庭にあるアナログ・ケーブル・コンバータ・ボックスを用いられて動作する。このコンバータ・ボックスは、ビデオ・プログラムを表示するテレビジョンを用いる。このコンバータ・ボックスは、ケーブルを介してケーブル・ヘッドエンド・サイト（site）に接続されている。
【００１１】
典型的に、各アナログ・ケーブル・ヘッドエンド・サイトは、複数の衛星ディッシュ（dish）を有する。通常、各アナログ・ケーブル・ヘッドエンド・サイトの衛星ディッシュは、１つ又は２つの衛星から、トランスポンドされた信号（transponded signal）を受信する。１つの衛星は、複数の衛星トランスポンダを有する。アップリンク（uplink）・サイト及び衛星ディッシュは、複数のビデオ及びオーディオ・プログラム信号を送信及び受信することができる。しかし、現在、各衛星トランスポンダは、通常、何れの時間にも、１つのみのビデオ及びオーディオ・プログラムを搬送する。典型的に、１つのトランスポンダは、１つのチャンネルのビデオ・プログラミング専用である。更に、一般的に、アナログ・ケーブル・ヘッドエンドにおいては、１つのトランスポンダ（またはチャンネル）あたり、１つの一体化された受信機及び復号器（Integrated Receiver and Decoder）があり、それがトランスポンダからの信号を受信する。
【００１２】
要約すると、現在のアナログ技術は、ケーブル・ヘッドエンドにアナログのビデオ及びオーディオの各プログラムを配給するために、１つのアップリンク・サイトと、１つの衛星トランスポンダと、１つのケーブル・ヘッドエンド衛星ディッシュとの組み合わせを必要とする。ケーブル・ヘッドエンドは、多重チャンネル・アナログ信号を提供するために、複数のディッシュ及び複数のトランスポンダからの幾つかのアナログのビデオ及びオーディオ信号を用いる。そして、ケーブル・ヘッドエンドは、これらのアナログ信号を異なる送信周波数で、視聴者の家庭のケーブル・コンバータ・ボックスに送信する。そこにおいて、１つのチャンネルが選択される。
【００１３】
テレビジョンに対するアナログのビデオ及びオーディオの送信に対する各テレビジョン・チャンネルは、６ＭＨｚのセグメントの帯域にある。６ＭＨｚの工業標準は１９３９年に設定されたものであり、ＮＴＳＣ標準は、未だ、アナログ・ビデオのチャンネルあたり６ＭＨｚである。テレビジョン・プログラム配給技術は、デジタル化しつつあるので、６ＭＨｚのセグメントに関しては、ハイブリッドのアナログ−デジタル・コンバータにおける技術を除いて、技術的に重要ではない。
【００１４】
更に、現在のケーブル・テレビジョン配給システムは、保護を目的として暗号化（スクランブル）された信号を搬送する。各配給者は、他の配給者とはコンパチブルでない暗号化技術を用いる。暗号化フォーマットにおける２つの主なケーブル工業界のリーダーがある。それらは、４３８６  パークドライブ、ノークロス、ジョージア州３００９３のサイエンティフィック・アトランタ社（ＳＡ）（Scientific-Atlanta, Inc.  4386 Park Drive, Norcross, GA 30093）と、２２００  バイベリー・ロード、ハットボロ、ペンシルバニア州１９０４０のジェネラル・インストルメント社のジェラルト゛・コミュニケーションズ・ディビジョン（ＧＩ）（General Instrument Corporation, Gerald Communications Division, 2200 Byberry Road, Hatboro, PA 19040）とである。
【００１５】
現在、２ステップ・スクランブリング／デスクランブリング（descrambling）・プロセスが、ケーブル・テレビジョン・プログラム配給システムにおいて用いられている。最初のステップの間に、プログラム信号は衛星送信の前にスクランブルされ、そして、プログラム信号はケーブル・ヘッドエンドにおいてデスクランブル（解読）される。第２のステップの間に、プログラム信号はスクランブルされたフォーマットで視聴者の家庭に送信され、そして、認可されたコンバータ・ボックスがその信号をデスクランブルする。主に、２つのタイプのスクランブリング技術が、ケーブル・ヘッドエンドと視聴者の家庭のコンバータ・ボックスとの間で用いられ、それらは、ビデオ反転（video inversion）と同期抑制（synch suppression）とである。即ち、最終的なデスクランブリングは、視聴者の家庭のコンバータ・ボックスにおいて、これら２つの技術のうちの１つを用いて行われる。
【００１６】
ジェネラル・インストルメンツ社はこの工業界のリーダーであり、かつ、出所点からケーブル・ヘッドエンドまでの信号のスクランブリングに関して、市場を実質上「閉鎖（lock）」している。ケーブル・ヘッドエンドから視聴者の家庭までに関しては、ジェネラル・インストルメンツ社とサイエンティフィック・アトランタ社とは市場の大きなシェアを持っているが、ゼニス社やパイオニア社などのような競争相手との競争に直面している。サイエンティフィック・アトランタ社とジェネラル・インストルメンツ社はまた、アメリカ合衆国のケーブル工業におけるセット・トップ・ターミナル（端末）の主な生産者である。従って、ケーブル・ヘッドエンドは、１つの配給者のコンバータ・ボックスにのみ働く。一般に、ケーブル・ヘッドエンドのスクランブリング装置は、サイエンティフィック・アトランタ社のコンバータか、ジェネラル・インストルメンツ社のコンバータかの何れかに対して働く。この工業界においては、標準のスクランブリング手段に関しても、標準の保護手段に関しても、同意がされていない。幾つかの場合において、生産者は、他の生産者のシステムとコンパチブルのデスクランブル装置を製造することができる。
【００１７】
動画及びオーディオのデジタル・コード化の標準的方法は確立されていないが、テレビジョン工業界は、国際標準化機構を通じて、デジタル・コード化標準を作ろうとしている。
【００１８】
ケーブル・テレビジョン・プログラミングのためのデジタルのビデオ及びオーディオ信号を使用するためには、今日のケーブル・テレビジョン配給システムを変更する必要がある。特に、上記で説明したアナログのケーブル・ヘッドエンドは、デジタルの環境では動作しない。暗号化及び暗号解読の方法もまた、見直す必要がある。
【００１９】
デジタルの環境において動作するケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
デジタルの環境とアナログの環境との両方において動作するケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
【００２０】
１つの衛星トランスポンダから複数のビデオ（映像）及びオーディオ（音声）プログラム信号を受信するケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
視聴者の家庭に伝送するためにデジタルのビデオ及びオーディオ・プログラム信号の組み合わせ（合成）ができるケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
【００２１】
アナログのビデオ及びオーディオ・プログラム信号と、デジタルのビデオ及びオーディオ・プログラム信号との両方を視聴者の家庭に送ることができるケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
【００２２】
視聴者の家庭に送られるべき選択されたアナログのビデオ及びオーディオ・プログラム信号と選択されたデジタルのビデオ及びオーディオ・プログラム信号とを組み合わすことができるケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
【００２３】
複数のデジタル・チャンネル・フィード（feed）から個々のデジタル・チャンネルを選択し、そして、視聴者の家庭に伝送するためにそれらチャンネルを再び組み合わすことができるケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
【００２４】
視聴者に対しての段階的プログラム提示（tiered program offerings）を作成するために、多種のデジタルのビデオ及びオーディオ信号を組み合わすことができるケーブル・ヘッドエンドが必要とされる。
【００２５】
従って、デジタルのケーブル・ヘッドエンドの技術に関して、回答されていない要求がある。ビデオ及びオーディオ・プログラム信号のデジタル圧縮化技術の利点を用いるケーブル・ヘッドエンドの技術に関しての要求がある。
【００２６】
本発明はこれらの要求に関してのものである。
【発明の開示】
【００２７】
本発明の好適な実施例は、ケーブル・テレビジョン配給システムにおいてデジタル技術を十分に使用することを可能にする、デジタルのケーブル・ヘッドエンド・システムである。このケーブル・ヘッドエンドは、デジタルのケーブル・テレビジョン配給システムのかぎとなるコンポーネントである。ケーブル・ヘッドエンドは、プログラム信号を受信し、組み合わせ、視聴者の家庭に送信するための中央コンポーネントである。本発明のケーブル・ヘッドエンドは、現存するケーブル・ヘッドエンドよりも能力が高くかつ柔軟性がある。特定的には、コンバイナは、本発明のデジタルのケーブル・ヘッドエンドの他のコンポーネントと組み合わされて、多くの技術的問題及び挑戦を解決する。
【００２８】
デジタルのプログラム信号技術が紹介され、ケーブル・テレビジョン配給システムに幾つかの新しい挑戦的問題を呈示した。デジタル技術によって、数百のチャンネルのプログラミングをもつケーブル・ヘッドエンドが提供されるであろう。このような多数のプログラムが存在すると、トランスポンダから受信した所望のプログラムを選択又はつまみとり（チェリー・ピッキング、cherry-picking）、不要なプログラムをフィルタリングして除去する方法が必要となる。また、プログラムの数は、視聴者の家庭に連結されたケーブルの制限された帯域幅のスペースを通過させるのには多すぎるので、家庭で使用できる帯域幅は、有効的かつ効率的に管理されねばならない。制限された数のプログラムが選択されて視聴者の家庭に送られねばならない。
【００２９】
更に、使用可能な帯域幅は各視聴者の家庭によって異なり得る。例えば、或るケーブル・ヘッドエンドは、或る複数の視聴者に対して５５０ＭＨｚの帯域幅の信号（典型的には、５０ＭＨｚから５５０ＭＨｚ）で動作を行い、或る複数の視聴者に対しては７５０ＭＨｚの帯域幅のシステムで動作を行う。ケーブル・ヘッドエンドは正しく組み合わされた信号を適切な視聴者に送信せねばならない。同様に、もし、同一の帯域幅をもつ連結されたケーブル・システムが、異なるプログラム選択の提示を要求するならば、ケーブル・ヘッドエンドは、同一の帯域幅で異なる組み合わせの２つの信号を、即ち、連結された各ケーブル・システムに対して１つの信号を、作らねばならない。
【００３０】
衛星トランスポンダは、デジタルのプログラム信号をケーブル・ヘッドエンドに送るためのコンジット（conduit）として働く。これらの衛星トランスポンダは、データを、多種のデータ・パケット・フォーマット（data packet format）で、異なるデータ速度で、及び幾つかの暗号化フォーマットのうちの１つで暗号化して、送る。従って、ケーブル・ヘッドエンドは、信号を視聴者の家庭に分配するために、異なるデータ速度で受信した信号を、受信し、フィルタし、組み合わせ、送信することができなければならない。これは、ケーブル・ヘッドエンドが、信号を、必要に応じて遅延や同期することを要求する。本発明は、これら及びその他の問題を解決する。
【００３１】
ケーブル・ヘッドエンドはまた、ローカル広告のプログラム時間や映画プログラミングの時間の、デジタル形式又はアナログ形式での使用可能性に関して、ローカルのケーブル及びテレビジョン会社と適合する。ローカルのデジタル又はアナログ信号は、ヘッドエンドにおいて衛星信号と組み合わされる。
【００３２】
新しいケーブル・ヘッドエンドの構成における重要なコンポーネントはコンバイナ（combiner）である。コンバイナの基本的な機能は、組み合わされるビデオ信号を選択し、ビデオ及びオーディオ信号を（必要に応じて）多種のデータ速度で処理し、組み合わされた信号をパケット・スイッチングし且つ全体性を確実にすることである。好適なコンバイナの基本的コンポーネントは、制御ＣＰＵ、デジタル・ロジック、及び並直列変換器（シリアライザ）である。制御ＣＰＵは、デジタル・ロジックとともになって、コンバイナの知的機能を行う。特定的には、制御ＣＰＵ及びデジタル・ロジックは、組み合わされるべきビデオ信号を選択し、そして、組み合わされた信号の全体性を確実なものとする。この手順は、パケット毎に、ビデオ・データに行われる。コンバイナの機能を行うために、ハードウエアとソフトウエアとの多種の組み合わせが用いられ得る。
【００３３】
コンバイナは、セット・トップ・ボックスへの適切な出力信号を作るように、必要に応じて、並列又は直列で用いられる。コンバイナは、多種のデジタル及びアナログのケーブル・ヘッドエンド構成とともに用いられ得る。
【００３４】
４つの異なるカテゴリのヘッドエンド、即ち、アナログとデジタルとの混合したもの、デジタルのみのもの、デジタルで入力されアナログで出力されるもの、セット・トップ・ターミナルにデータ信号でテレビジョン・プログラム情報を伝送する複雑なもの、が説明された。これらの例もののそれぞれはモジュラーの様式で組み込まれ得、そして、異なる使用可能帯域をもつ複数の連結されたケーブル・システムに対して働く。
【００３５】
本発明の目的は、ケーブル・テレビジョン配給システムのためのデジタルのケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
本発明の目的は、ケーブル・テレビジョン配給システムにおいて用いる、デジタルのケーブル・ヘッドエンドにおける特定の必要とされるコンポーネントを提供することである。
【００３６】
本発明の目的は、ケーブル・ヘッドエンドのための多目的コンバイナを提供することである。
本発明の目的は、デジタルの環境及びアナログの環境の両方においてオペレーション可能なケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００３７】
本発明の目的は、１つの衛星トランスポンダから複数のビデオ及びオーディオ・プログラム信号を受信することが可能なケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
本発明の目的は、アナログ及びデジタルの両方のビデオ及びオーディオ・プログラム信号を、視聴者の家庭に送るケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００３８】
本発明の目的は、１つの衛星トランスポンダから受信した複数のビデオ及びオーディオ・プログラムから１つのプログラムを選択することができるケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００３９】
本発明の目的は、複数のビデオ及びオーディオ・プログラム信号から選択されていないプログラムをフィルタリングして除くことができるケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００４０】
本発明の目的は、デジタルのビデオ及びオーディオ信号とアナログのビデオ及びオーディオ信号とを組み合わせる、ケーブル・ヘッドエンドのためのコンバイナ・コンポーネントを提供することである。
【００４１】
本発明の目的は、２つの異なるトランスポンダから受信したデジタルのビデオ及びオーディオ信号を組み合わせる、ケーブル・ヘッドエンドのためのコンバイナ・コンポーネントを提供することである。
【００４２】
本発明の目的は、異なるデータ速度のデジタルのビデオ及びオーディオ信号を組み合わせる、ケーブル・ヘッドエンドのためのコンバイナ・コンポーネントを提供することである。
【００４３】
本発明の目的は、パケット・スイッチング（packet switching）を行う、ケーブル・ヘッドエンドのためのコンバイナ・コンポーネントを提供することである。
本発明の目的は、視聴者の家庭に送信されるべき選択されたアナログのビデオ及びオーディオ信号と選択されたデジタルのビデオ及びオーディオ信号とを組み合わせる、ケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００４４】
本発明の目的は、多種のデジタルのビデオ及びオーディオ信号を組み合わせることによって段階的プログラミングを作成するケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
本発明の目的は、広い帯域幅のビデオ及びオーディオ・プログラミングを受信し、そして、ケーブル・ヘッドエンドと視聴者の家庭との間の制限された帯域幅に適合するように、広い帯域幅の中からプログラムを選択する、ケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００４５】
本発明の目的は、ケーブル・ヘッドエンドと特定の視聴者の家庭との間の、異なる使用可能な帯域幅に適合する、ケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
本発明の目的は、信号を解読するケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００４６】
本発明の目的は、信号を暗号化するケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
本発明の目的は、多種の暗号フォーマットで受信した信号を解読し、かつ、視聴者の家庭に送信されるすべての信号を１つの暗号フォーマットに暗号化する、ケーブル・ヘッドエンドを提供することである。
【００４７】
本発明の目的は、モジュラーのヘッドエンドを提供することである。
本発明のこれらの及び他の目的及び利点は、以下の説明、図面、及び請求項を参照することによって、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図１は、現存するアナログのケーブル・テレビジョン配給システム２０の概観を示す。図１は、衛星送信機ディッシュ２４によって１つ以上の衛星トランスポンダ２６にアップリンク（uplink）されたアナログのテレビジョン・プログラム・ソース２２と、トランスポンドされた信号を衛星３０から受信する衛星受信機ディッシュ２８とを示す。
【００４９】
今日のアナログ・システムにおいて、各衛星３０は複数のトランスポンダ２６を有する。各トランスポンダは、一度に１つのアナログ・テレビジョン・プログラムのみ（稀には２つ）を処理する能力を有する。受信されたアナログ・テレビジョン・プログラム信号は、ケーブル・ヘッドエンド３４によって組み合わされ（combine）、連結されたケーブル・システム３２に送られる。アナログのテレビジョン配給システムの、１つのトランスポンダに対して１つのプログラムという制限は、デジタル技術によって解消される。
【００５０】
図２は、本発明のデジタル及びアナログのケーブル・テレビジョン配給システム４０の概観を示す。図２は、衛星４１にアップリンクされ、かつケーブル・ヘッドエンド４２によって受信される、デジタル及びアナログのテレビジョン・プログラム信号を示す。１つのアナログのアップリンク４４と、２つのデジタルのアップリンク４６とが示され、１つの受信ディッシュ４８が示されている。
【００５１】
２つの例示的な連結されたケーブル・システム５０が、ヘッドエンド４２に接続されて示されている。多数の連結されたケーブルがケーブル・ヘッドエンド４２から出され得る。
【００５２】
普通の当業者は、動画（moving picture）及びそれに関連するオーディオのデジタル・コード化の知識を有するものと考える。特定的には、好適な実施例は、ＭＰＥＧ−２標準のコード化を用い、そして、普通の当業者はＭＰＥＧ−２標準の知識を有するものと考える。国際標準化機構のシステムズ委員会（Systems Committee）からのＭＰＥＧ−２・システムズ・ワーキング・ドラフト・プロポーザル（The MPEG-2 Systems Working Draft Proposal）、書類ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１“ＮＯ５３１”ＭＰＥＧ９３、１９９３年９月１０日、を参照としてここに援用する。
【００５３】
本発明のデジタルのケーブル配給システム４０は、一般に、少なくとも４対１の比率で現存する衛星トランスポンダ５２の能力を増加させるためにデジタル圧縮技術を用い、結果的に、プログラム配給能力を４倍に増加させる。現在のデジタル圧縮技術は、プログラム配給能力を１０倍まで増加させることができる。圧縮技術が進歩すると、この比率はより増加する。テレビジョン・プログラムを含む入力信号は、衛星送信の前に、圧縮され、組み合わされ、コード化され、そして、多種の受信サイトに、トランスポンドされて送信される。結果的に能力を増加し且つ信号の質を向上させることができる、本発明に適する、現存する複数の圧縮アルゴリズムがある。
【００５４】
新しいシステムで達成される１つのことは、デジタル圧縮技術を効率的に使用することである。例えば、ビデオに対して現在のデジタル圧縮技術をを用いると、典型的な５０チャンネルのケーブルの衛星受信システムの能力は、３００チャンネルに増加される。現在のアナログの構成では、１つのトランスポンダが、衛星から送られる各チャンネルに対して用いられる（図１）。それに対して、本発明の配給システム４０の一実施例（示さず）は、１８の衛星トランスポンダを用い、圧縮比率を４対１ないし８対１として、衛星から送られるチャンネルを１３６とする能力を達成する。現在するシステムのチャンネル容量まで送信るために、より多くのトランスポンダやより高い圧縮比率が用いられ得る。
【００５５】
典型的なプログラム配給は、まず、ビデオ信号のデジタル化を行う。デジタル化された信号は、利用可能な多種のデジタル圧縮技術のうちの１つを用いて圧縮される。３つの基本的なタイプのデジタル圧縮技術が利用可能である。それらは、フレーム内（within frame）（フレーム内（intraframe））圧縮と、フレームからフレーム（フレーム間）圧縮と、キャリア内圧縮と、である。これらの技術のすべては、ＭＰＥＧ圧縮標準において用いられる。圧縮に続いて、チャンネルは多重化されねばならず、かつアップリンクを与える衛星ディッシュ（例えば、デジタル・アップリンク４６のうちの１つのアップリンクのディッシュ５４）に送られねばならない。多種の多重化スキームが、このシステムにおいて用いられ得る。幾つかの状況においては、システム全体のうちの異なる部分において異なる多重化スキームを用いるのが好適である。例えば、１つの多重化スキームを衛星送信に用い、第２の再多重化（remultiplexing）スキームを、ケーブル・ヘッドエンドにおいて、地上送信（land transmission）のために信号を組み合わせるために用いることができる。
【００５６】
信号がアップリンク又はマスタ制御サイト４６に到達すると、変調され、アップコンバート（upconvert）され、増幅される。それぞれがデジタル信号を処理する能力を有する、多種のタイプの衛星及びトランスポンダ４１、５２が、このケーブル・テレビジョン・パッケージング及び配給システム４０において用いられる。ケーブル・テレビジョン配給システムで用いられている衛星４１の一例は、ＡＴ＆Ｔのテルスター３０３である。これらの衛星４１は、デジタルとアナログの両方のプログラムの送信に用いられ得る。
【００５７】
１つの実施例において、ケーブル・テレビジョン配給システム２０への入力信号は、オペレーション・センタ５６によって、アップリンクの前にパッケージ化される。このことに関しては、同じ譲受人によって１９９２年１２月９日に出願された特許出願番号第０７／９９１,０７４号、「メニュー駆動のサブスクライバ・アクセスをもつテレビジョン・プログラム・パッケージング及び配給システム」に記載されており、これをここに参照として援用する。予めパッケージされた（pre-packaged）プログラム信号には、サブスクライバの家庭の装置が、特定のプログラムを選択するためのメニューを表示するようにするための情報が含まれる。パッケージングの後、パッケージングされたテレビジョン・プログラム信号は衛星送信のために処理されて、オペレーション・センタ５６から、衛星送信を経て、ケーブル・ヘッドエンド４２へ送られる。
【００５８】
特定の実施例によるが、テレビジョン・プログラム信号は、圧縮、組み合わせ及び多重化、コード化、マッピング、変調、アップコンバート、及び増幅される必要があり得る。現存するＣ及びＫｕバンドの衛星送信技術とコンパチブルであるように意図されているデジタルのケーブル配給システムは、信号品質の範囲にあり且つ複数のソースから供給されるビデオ、オーディオ、及びデータ信号を受け入れる。
【００５９】
ケーブル・ヘッドエンド４２でプログラミング信号を受信すると、その信号は処理されて、サブスクライバの家庭へ連結されたケーブル・システム５０に送られる。デジタルの好適な実施例において、信号は、サブスクライバの家庭のセット・トップ・ターミナル５８に圧縮されたフォーマットで届くので、それを見る前に復元する必要がある。特定の実施例によるが、テレビジョン・プログラム信号は、１つ以上の同軸ケーブル、ファイバー・ケーブル、よられた対（twisted pairs）、セルラー電話コネクタ、パーソナル通信ネットワーク（ＰＣＮ）フックアップ（hookup）、又はその他ま通信媒体を経由して、サブスクライバの家庭に届く。既知の多種の送信手段や送信機のうちの何れのものも、説明した送信媒体のうちの１つを用いて信号を送るために用いられる。
【００６０】
サブスクライバの家庭とケーブル・ヘッドエンド４２との間の接続は、ケーブル・ヘッドエンド４２との２方向通信を可能にする。この２方向通信を用いると、ケーブル・ヘッドエンド４２は、サブスクライバの口座、請求書、及び見られたプログラムに関する情報を受信することができる。また、ケーブル・ヘッドエンド４２は、コンピュータ・データやコンピュータ・ソフトウエア情報をサブスクライバの家庭に送ることができる。
【００６１】
図２に示すように、アナログ・ケーブルＴＶシステム４０は、本発明のデジタル的に圧縮されたシステムの横側及び内側に存在し続けることができる。ケーブル・ヘッドエンド４２は、アナログ・テレビジョン・プログラミングを衛星４１を経て受信し、また、アナログ・プログラムをローカル的に受信し得る。
【００６２】
本発明のケーブル・ヘッドエンド４２を用いると、アナログ・テレビジョン・プログラミングは、デジタル・テレビジョン・プログラミング信号とともに、視聴者の家庭に組み合わされて送信される。デジタル送信はアナログ・システム４０に影響しない。実際、６ＭＨｚのアナログ・ケーブル信号は、デジタル信号と同じケーブル上を同時に送信される。この２つの信号は個別の搬送周波数を用いて送信される。本発明を用いると、ケーブル・ヘッドエンド４２は、サブスクライバへの、アナログ信号フォーマットでのローカル・チャンネルの供給を続け得る。また、アナログ信号は、組み合わされる前に、ケーブル・ヘッドエンド４２で、デジタル化及びデジタル圧縮化され得る。ビデオ・サービスが用いられ得、それは、国中からのアナログのフィード（feed）を受け入れ、そのアナログのフィードを、複数のビデオ・チャンネルを含むデジタルの多重化供給入力に「再パッケージング（repackage）」する。視聴者の家庭に設置されたケーブル・ボックス又はセット・トップ・ターミナル５８は、デジタル・テレビジョン・プログラミングのみ、アナログのみ、または両方、に適合するように構成される。
帯域幅の割り当て
図３ａは、テレビジョン・プログラムを受信し且つ送信するケーブル・ヘッドエンド４２を示す。より詳細には、必要とされる量よりも多い量のテレビジョン・プログラミングを受信し、適正なテレビジョン・プログラムをケーブル・システムの適正な部分に送信する、ケーブル・ヘッドエンドを示す。本発明のデジタルのケーブル・ヘッドエンドは、幾つかの方法で、帯域幅の割り当てを行う。
【００６３】
異なる帯域幅とチャンネル容量をもつケーブルＴＶシステムを適合させるために、ケーブル・ヘッドエンドは、連結されたケーブル・システムの複数の部分に異なる帯域幅の信号を送信する。このブレークダウン（breakdown）を達成するために、テレビジョン・プログラミングは、優先度１プログラミング、優先度２プログラミング、優先度３プログラミング、などのように、分割される。広い帯域幅のケーブルＴＶシステムは、テレビジョン・プログラミングのすべての分割部分（優先度１、２、３）を収容することができる。ケーブル・ヘッドエンドと視聴者の家庭との間の帯域幅が制限されているシステムは、そのケーブル・システムの帯域幅内で処理可能な数の分割部分のみを受け入れることによって、プログラム配給システムを使用することができる。
【００６４】
例えば、図３ａに示すように、異なる帯域幅をもつ３つのケーブル・テレビジョン・システム６０、６２、６４は、プログラム配給システム４０とケーブル・ヘッドエンド４２とを、送られた情報の分割部分の処理可能なもののみを受け入れる連結された各ケーブル・システム６０、６２、６４と同時に用いる。優先度１のテレビジョン・プログラミングは３つのすべてのシステムに受け入れられる。優先度２のテレビジョン・プログラミングは、デジタル能力が最小のケーブル・テレビジョン・システム、この例では、４８ＭＨｚシステム６０（８つの６ＭＨｚセクメントをデジタル送信のためにおいている、４０チャンネルのアナログ・システム）、には受け入れられない。優先度２のテレビジョン・プログラミングは、２つの大きい能力をもつケーブル・テレビジョン・システム６２、６４によって受け入れられ且つ使用される。
【００６５】
優先度３のテレビジョン・プログラミングは、最大の能力をもつテレビジョン・システム６４にのみ用いられる。このシステムは、３つの分割部分、即ち、優先度１、２、３のプログラミングのすべて（及び、所望であれば、プログラム・メニュー情報）を処理することができる。
【００６６】
テレビジョン・プログラミングをこのように分割すると、プログラム配給システム４０及びケーブル・ヘッドエンド４２は、多種のシステム能力をもつ多種の連結されたケーブル・システムによって、同時に使用され得る。大変よく見られるか、又は多くの利益のあるプログラミングを優先度１の分割部分に置くことによって、ケーブルＴＶシステムのユーザとオーナーとの両方が、制限された帯域幅内で、最もよく適合される。
【００６７】
この好適な実施例を用いると、アップリンクは、ケーブル・ヘッドエンド４２に送られる１つの信号「ｓ」を衛星４１に送ることが可能である。各ケーブル・ヘッドエンド４２は信号全体を受け入れ、その信号に、ローカルのケーブル・システムのための処理、即ち、ローカル・ケーブル・システム６０、６２、６４で処理できない衛星信号「ｓ」の部分を取り除く処理を行う。アップリンク４６は、異なる能力のケーブル・ヘッドエンド４２がそれぞれ信号を受信するように異なる信号を送らねばならないが、これによって、そうする必要がなくなる。
【００６８】
ケーブル・ヘッドエンド４２が不要な信号を取り除く方法は幾つかある。当業者は、上記の説明及び下記の３つの例から、多くの方法を考え出すであろう。
第１の方法は、各分割部分が別個のヘッダを有する分割部分として送られる信号に対するものである。従って、ケーブル・ヘッドエンド４２は、ヘッダを認識し、そして、適切なヘッダが識別された信号のみを連結されたケーブル・システムに送信す。例えば、図３ａに示す３つの連結されたケーブル・システム６０、６２、６４を用いて説明すると、ヘッダは、「００１」、「００２」、「００３」であり得る。帯域幅の広い、連結されたケーブル・システム６４は、３つのヘッダのうちの何れのヘッダを持つ信号も受け入れることができ、そして、帯域幅の最も狭い、連結されたケーブル・システム６０は、「００１」のヘッダをもつ信号のみを受け入れられ得る。
【００６９】
この第１の方法に対して、中央のオペレーション・センタ５６は、プログラム信号を３つの部分に分割し、そして、各部分の各信号に先行して別個のヘッダを送らねばならない。この方法は、プログラム信号のヘッダの更なる信号のオーバーヘッドを要求する。ヘッダは、必要に応じて、時々に送信され得る。
【００７０】
第２の方法は、各優先度レベルに対して割り当てられる１セットのトランスポンダ５２と、連結されたケーブル・システム６０、６２、６４に対する適切な優先度レベルに対応するトランスポンダ５２から信号を送るケーブル・ヘッドエンド４２とを必要とする。例えば、３つの優先度レベルがあり、１８のトランスポンダ５２があるとすると、第１ないし第９のトランスポンダ５２は優先度レベル１に、第１０ないし第１４のトランスポンダ５２は優先度レベル２に、第１５ないし第１８のトランスポンダ５２は優先度レベル３に、割り当てられる。即ち、優先度レベル２でのみオペレーション可能な連結されたケーブル・システム（例えば、中間の帯域幅のシステム６２）は、第１ないし第９、及び第１０ないし第１４のトランスポンダ５２からの信号のみをケーブル・ヘッドエンド４２から受信する。第１５ないし第１８のトランスポンダ５２からのプログラム信号は、優先度レベル２のケーブル・システムには送信されない。
【００７１】
好適な方法である第３の方法は、ケーブル・ヘッドエンド４２に対するものであり、各トランスポンダ５２からプログラミングをつまみ出して選び、選ばれたテレビジョン・プログラミングを用いて独自の優先度１、２、３の信号を作り出すものである。次に、ケーブル・ヘッドエンド４２は、適切な独自の信号を、そのケーブル・ヘッドエンド４２によってサービスが行われる連結されたケーブル・システム６０、６２、６４の各部分に送る。この第３の方法は、ケーブル・ヘッドエンド４２が以下に説明するコンバイナのようなコンポーネントを有することを、必要とする。このコンポーネントは、連結されたケーブル・システムに更に送信するために信号を組み合わせる前に、プログラムの中から選択することができる。このように、１つのデジタルのプログラムが、複数のデジタル・プログラムを運ぶ１つのトランスポンダ５２から選択され得る。
【００７２】
図３ｂは、２つの連結されたケーブル・システムに対して働くケーブル・ヘッドエンド４２の例を示す。特に、図３ｂは、異なる信号を、連結された異なるケーブル・システムに送る問題の、モジュラーによる解決法を示す。
【００７３】
この例では、ＲＦ信号７０は、衛星又は地上のラインを経て受信され、そして、２つの異なるグループの装置に送られる。図３ｂは、ケーブル・ヘッドエンドのデジタル装置又は現存するアナログ装置７２によって生成された５５０ＭＨｚの信号（帯域幅が５５０ＭＨｚで、０ないし５５０ＭＨｚのスペクトル内の信号）を示す。この５５０ＭＨｚの信号は、連結されたケーブル・システム７４にわたって送信される。（好適な実施例では、０ないし５０ＭＨｚのスペクトルの部分は、セット・トップ・ターミナルからのアップストリーム信号動作（upstream signal activity）のためにとってある。）デジタル装置である第２のグループの装置７６は、５５０ないし７５０ＭＨｚの範囲で２００ＭＨｚの信号を生成するように、示されている。５５０ＭＨｚ信号（０ないし５５０ＭＨｚ）は２００ＭＨｚ信号（５５０ないし７５０ＭＨｚ）と組み合わされて、第２の連結されたケーブル・システム７８へ送信するための７５０ＭＨｚ信号（０ないし７５０ＭＨｚ）を生成するるように、示されている。マルチプレクサ８０は、必要に応じて用いられる。
【００７４】
図３ｂのシステムは、５５０ＭＨｚの能力のセット・トップ・コンバータ・ボックス５８も、７５０ＭＨｚのコンバータ・ボックス７８も支持することができる。この特定の実施例における７５０ＭＨｚのセット・トップ・ターミナル５８は、５５０ないし７５０ＭＨｚの範囲のデジタル・ビデオ信号を処理する。
【００７５】
このモジュラー装置のコンセプトを用いると、視聴者の家庭に送信するための、異なる帯域幅の信号のほとんどの組み合わせが生成され得る。また、このシステムを用いると、アナログ及びデジタルの信号が、同じ連結されたケーブル・システムにおいて送られ得る。アナログ・デジタル混合システム（mixed analog digital system）における４８ＭＨｚ、７２ＭＨｚ、１０８ＭＨｚ、又は他のデジタル容量の帯域幅を含むアナログ及びデジタルの組み合わせ（合成）信号（combined analog and digital signal）は、図３ｂに示す例を用いると可能である。また、１つの小さい帯域幅のデジタル信号（例えば、０から５５０ＭＨｚ）と、１つの大きい帯域幅のデジタル信号（例えば、０から７７０ＭＨｚ）との組み合わせのようなものも可能である。
【００７６】
好適には、５５０ＭＨｚの装置のグループ７２と２００ＭＨｚのデジタル装置のグループ７６との両方に対する装置は、多重ＲＦ信号７０で受信した多数のプログラム（又はチャンネル）の中から個々のプログラム（チャンネル）を選択することができる。また、特定のＲＦ信号７０は５５０ＭＨｚの装置のグループ７２に送られ、他のＲＦ信号７０は２００ＭＨｚの装置のグループ７６にのみ送られ得る。これは、各グループの装置が特定の衛星トランスポンダ５２からの信号を受信するように割り当てる（例えば、トランスポンダ１ないし９は装置グループ１に割り当て、トランスポンダ１０ないし１４は装置グループ２に割り当てる）ことによって達成される。モジュラーのヘッドエンドの設計を用いることによって、多種の優先度レベルが視聴者の家庭に分配され得る。もしトランスポンダ５２が特定の優先度レベルに対して設計又は割り当てられるならば、各装置グループには優先度レベルが割り当てられて、特定のトランスポンダからの信号を受信する。
デジタルの態様
図４は、ローカルのプログラム（ローカル・アベイル（avail）８４として知られる）を挿入する能力をもつ、デジタルのヘッドエンド４２の基本的コンポーネントを示す。ここに示すヘッドエンド４２は、各トランスポンダ５２からＲＦ信号７０を受信し、各信号を一体化された受信機・デコーダ（integrated receiver decoder）（ＩＲＤ８６）（又は、一体化された受信機・送信機（ＩＲＴ））を経由で処理を行う。各トランスポンダの信号は、複数のプログラム（ビデオ及びオーディオ信号）を搬送する。ローカル・プログラムを後に挿入することを可能にするために、デマルチプレクサ（demultiplexer）８８が用いられ、信号が別個のビデオ及びオーディオ信号に戻される（demultiplexed）。更に、トランスポンダの信号によって搬送されるいずれのデータも、デマルチプレクスされて制御ＣＰＵ９０に通信される。
【００７７】
ローカル・アベイル８４（又はローカルのプログラミング）の情報は、オペレータによって又はナショナル・サイト（示さず）からの遠隔信号を介して手動的に、制御ＣＰＵ９０に与えられる。ローカルのプログラミング情報を手動的にエントリするために、ワークステーション９１又はターミナルが提供される。ＣＲＴをもつ簡単なターミナルでもデータ・エントリを行うことができるが、グラフィック・ディスプレス及びマウスを備えるワークステーション９１が好ましい。このワークステーション９１から、多数のコマンド及び多種のデータが制御ＣＰＵ９０に与えられる。ローカル・アベイル情報８４を遠隔地から受信するために、モデム１１６が与えられる。遠隔地からローカル・アベイル情報を受信するのには、多種の通信方法が用いられ得る。デマルチプレクスされたデータ信号及びローカル・アベイルの情報を用い、制御ＣＰＵ９０は、ローカル挿入デバイス９２を用いて必要なローカル・プログラミングを挿入する。
【００７８】
ローカル挿入デバイス９２が、挿入のために、ローカルプログラム（デジタル・フォーマットのビデオ及びオーディオ）を別のフィード（feed）９４から直接に受信するのが、好ましい。別のフィード９４はデジタル・エンコーダ９６を伴うアナログのフィード又は直接のデジタルのフィード９８であり得る。ローカルのプログラミングは、コマーシャル又はプログラム全編であり得る。ローカル挿入デバイスは、制御ＣＰＵ９０からの命令を基にデジタルのビデオ信号にローカル・プログラムを付加する。ローカル挿入デバイス９２を経た後、信号は、視聴者の家庭のセット・トップ・ターミナル５８に送信される前に、マルチプレクサ１００及び変調器１０２を通じて処理される。
【００７９】
トランスポンダ５２からのデータ信号及びローカル・アベイル情報８４を用い、この制御ＣＰＵ９０は、セット・トップ・ターミナル制御情報ストリーム（ＳＴＴＣＩＳ）と呼ばれるデジタル・データ信号を発生する。セット・トップ・ターミナル制御情報ストリームは、変調され、そしてセット・トップ・ターミナル５８へ送られる。セット・トップ・ターミナル５８を援助する多種の情報が、この制御情報ストリームで送られ得る（図１１及び１２と共に以下に説明する）。ＳＴＴＣＩＳを使用できないセット・トップ・ターミナルをもつシステムに対しては、このデータ信号は不要である。
デジタルの態様−コンバイナを伴うもの
図５ａは、デジタルのテレビジョン・プログラミング信号１０３の処理のみをするコンバイナ１０４をもつケーブル・ヘッドエンド４２の基本的なコンポーネントを示す。ケーブル・ヘッドエンド４２のオペレーションは、遠隔のソース（示さず）からデータ信号を受信し得る制御ＣＰＵ９０によって制御される。
【００８０】
入来する信号が復調器１０６によって復調され、デマルチプレクサ８８によって個別のテレビジョン・プログラムにデマルチプレクスされた後、この信号は、パケット切り換え器（packet switcher）を経て処理され、そして他のテレビジョン・プログラム信号と組み合わされる。組み合わせは、制御ＣＰＵ９０に援助されたコンバイナ１０４によって行われる。
【００８１】
組み合わされた後、信号は、変調器１０２によって変調され、視聴者の家庭への、１つ以上の連結されたケーブル・システム５０に送信される。ケーブル・システムの異なる部分に対して異なる帯域幅のテレビジョン・プログラミングが必要であれば、コンバイナ１０４には、より多くのハードウエア及びソフトウエアが要求される。以下に説明されるように、異なる帯域幅をもつ連結されたケーブル・システム５０に適合させるために、複数のコンバイナ１０４が並列に又は直列に用いられ得る。また、図３ｂに示すモジュラーのシステムの設計においても、複数のコンバイナ１０４が用いられ得る。
【００８２】
ヘッドエンド４２によって受信されたデジタル信号の一部は、遠隔地からのデジタル・データ信号１０３であり得る。このデジタル・データ信号１０３は、制御ＣＰＵ９０に通信される前に、復調器１０６及びデマルチプレクサ８８を経て処理される。制御ＣＰＵ９０は、この信号を、必要に応じて、組み合わせプロセスにおいての援助をするのに使用する。
デジタル及びアナログの態様−コンバイナを伴うもの
図５ｂは、デジタル処理１０３に加えてアナログ信号１０７もヘッドエンド４２に処理されることを除き図５ａのシステムと類似の、システムを示す。アナログのテレビジョン・プログラム信号１０７は、エンコーダ１０８によってデジタル化されてコンバイナ１０４を経由するか、又はアナログ変調器１１０を経て処理されるかのいずれかである。多種のデジタル・コード装置が用いられ得るＭＰＥＧエンコーダ１０８が好適である。ＭＰＥＧエンコーダ１０８は、同じステップにおいてデジタル化及び圧縮化の機能を行う。デジタル化されたこれらのアナログ信号１０７はコンバイナ１０４で受けられて、そして、必要に応じて、視聴者に送信されるデジタルのプログラム信号と組み合わされる。
【００８３】
変調されたアナログ信号１０７は、連結されたケーブル・システム５０の、帯域幅における適当な使用されていない位置（現在、６ＭＨｚの使用可能帯域幅が必要とされる）に、単に直接に送られる。ヘッドエンド４２でアナログ・プログラムを含ませるこの方法を用い、セット・トップ・ターミナル５８によって用いるための、アナログとデジタルとの混合された信号を生成する。アナログとデジタルの混合されたプログラム信号を処理するためには、適切なセット・トップ・ターミナル装置が必要である。セット・トップ・ターミナル５８は、アナログ・フォーマットで送信されたプログラムを受信するために、信号スペクトル内の正しい６ＭＨｚにチューンする。
【００８４】
アナログ信号１０７を含ませる２つの方法を同じヘッドエンド４２において示したが、いずれの方法も、それ自身十分なものである。デジタル・エンコーダ１０８を用いるアナログ・プログラム信号１０７のデジタル化が、好適である。なぜならば、この方法は、視聴者の家庭に送信される完全なデジタル出力を可能にするからである。デジタル・エンコーダ１０８を用いると、制御ＣＰＵ９０によるプログラムのローカルの挿入が簡略化される。
システム・オペレーションの詳細
図６ａは、デジタル信号１１７のみを扱うより高度なシステムのヘッドエンド４２のより詳細な実施例を示す。この実施例は、トランスポンダ５２の情報がヘッドエンド４２への送信の前に主題ごとにパッケージ化又は組織化され得ることを、示す。例えば、１つのトランスポンダ５２は、スポーツのプログラミングを搬送し、他のものは映画を搬送し、第３のものはマガジンなどを搬送する。プログラミングのこの組織化はシステム４２のオペレーションには必要ではない。
【００８５】
この実施例はまた、モデム１１６による制御ＣＰＵ９０の遠隔制御を提供する。図６ａの実施例は、ＭＰＥＧ２をデジタル・コード化技術として用いる。ＭＰＥＧのような多数の圧縮技術が利用可能であり、本発明で用いることができる。
【００８６】
一体化された受信機コンポーネント（ＩＲＣ）１１８は、４、６、８又はそれ以上のオーディオ及びビデオ・チャンネルの情報を含み得る受信したトランスポンダの信号を、復調かつアンスクランブル（unscramble）（必要であれば）する。ＩＲＣ１１８は、トランスポンダの信号を、多重化されデジタル化されたＭＰＥＧ２フォーマット・ビデオのデジタル・ビット・ストリームに復調する。別の実施例においては、デスクランブルは、別のデスクランブル装置によって行われる。更に別の実施例においては、多重化されたＭＰＥＧ信号は、ヘッドエンド４２に送信される前に暗号化され、ＩＲＣ１１８によって解読される。
【００８７】
デマルチプレクサ１２０は、多重化された信号を、分離された個別のＭＰＥＧフォーマットのデジタル・チャンネルに分離する。図６ａはＩＲＣ１１８がそれぞれ特定のデマルチプレクサ１２０にワイヤで結合されているものを示すが、デマルチプレクサ１２０が任意のＩＲＣ１１８にクロス接続される能力を有するようにするのが、好適である。特定的には、好適な制御ＣＰＵ９０は、デマルチプレクサ１２０が多重化されたＭＰＥＧ信号１１７を、選択されたＩＲＣ１１８から受信するように、割り当てる。受信したトランスポンダの信号に依存するが、デマルチプレクサは、コンバイナ１０４への４、６、８又はそれ以上のクロス接続をもち得る。デマルチプレクサ１２０の出力は、制御ＣＰＵ９０によって、選択的にイネーブルにされる。デマルチプレクサのイネーブルにされたそれらの出力は、次に、コンバイナ１０４に入力される。
【００８８】
図６ａの制御ＣＰＵ９０は、モデム１１６又は類似の接続装置を経由で、遠隔のサイト（例えば、ナショナル・サイト）によって命令され得る。従って、遠隔のサイトはデマルチプレクサ１２０の出力を制御することができる。また、デマルチプレクサ１２０の出力をイネーブルにするかわりに、コンバイナ１０４の入力が制御ＣＰＵ９０によって選択され得る。マルチプレクサの出力をイネーブルにする又は選択することによって、制御ＣＰＵ９０は、どのテレビジョン・プログラムが組み合わされかつ視聴者に送信されるかを、制御することができる。
【００８９】
コンバイナ１０４は、デマルチプレクサ１２０のイネーブルにされた又は選択された出力を適切なフォーマットに組み合わせる。コンバイナ１０４は、次に、信号を変調器１０２に出力する。直角振幅変調器（Quadrature Amplitude Modulator）（ＱＡＭ）又はそれと同様の装置が好適であるが、多種の異なるタイプの変調技術が本発明で用いられ得る。
【００９０】
ＱＡＭは、他の搬送波と組み合わされた変調されたＲＦ搬送波を、ケーブル・システム５０に出力する。家庭のコンバータ・ボックス５８は、ユーザによって選択された特定のチャンネルを選択しかつ復調する。ケーブルは家庭への最も一般的な送信媒体であるが、信号を搬送するためにファイバ、マイクロ波送信、又は電話線を含む任意の媒体を用いることができる。
【００９１】
図６ｂは、図６ａと殆ど同一の実施例を示し、エラー修正装置１２４及び解読及び暗号化装置１２６が付加されている。デジタルのビデオ及びオーディオ・データの全体性を確保するために、殆どのデジタル・エラー修正装置１２４及び技術が用いられ得る。エラーの修正はいろいろな位置（例えば、デマルチプレクスする前や、コンバイナの処理中）で行われ得るが、エラーの処理が、組み合わせの前に行われるのが好適である。
【００９２】
図６ｂは、デマルチプレクサ１２０とコンバイナ１０４との間に配置された解読及び暗号化装置１２６で解読や暗号化（必要に応じて）を行う実施例を示す。デジタルの暗号化に対して確立されたケーブル工業界の標準はない。一般に、セット・トップ・ターミナルの各販売者は、個別の暗号化及び解読の方法を用いる。将来の大型のデジタルの配給システムにおいては、デジタルのビデオ・プログラムは、そのプログラムが配送される前に、特定のセット・トップ・ターミナルの販売者の解読装置に適合するように暗号化されるであろう。即ち、トランスポンダ５２によって受信される暗号化された信号と、サービスを受けるデジタルのヘッドエンド４２のセット・トップ・ターミナル５８との間に、コンパチブル性がないという問題が起きる。この問題は、ヘッドエンド４２において解読及び暗号化装置１２６を用いることによって解決され得る。
【００９３】
信号１１７が個別のビデオ「チャンネル」にデマルチプレクス１２０されると、それは解読及び暗号化１２６され得る。不要な暗号化フォーマットは解読によって除去される。ヘッドエンド４２がサービスを行うセット・トップ装置５８の解読と一致する新しい暗号化の方法が、信号を、セット・トップ・ターミナル５８に送信する前に暗号化する（ヘッドエンド４２において）ことによって、付加され得る。
【００９４】
本発明において多種のデジタル暗号化方法が用いられ得るが、ディフェンス工業において広く用いられるデジタル暗号化標準（Digital Encryption Standard）（ＤＥＳ）が好適である。
【００９５】
解読及び暗号化装置１２６は、デマルチプレクサ１２０の後ろかつエラー修正装置１２４とコンバイナ１０４との間に配置するように示されているが、どの位置に配置することも可能である。例えば、この装置は、コンバイナ１０４のコンポーネント（後に説明する）の或るものの中に、又はエラー修正装置１２４に関して異なる位置に、配置され得る。
【００９６】
図６ｃは、ＭＰＥＧデコーダ１３２及びアナログ変調器１３４を備えるコンバイナ１０４を用いる、デジタル−イン−アナログ−アウトのヘッドエンド４２を示す。ビデオはデジタル・フォーマットで受信され、処理され、変換され、そしてセット・トップ・ターミナル５８に送信される。この特定的な設計では、ビデオ信号は、セット・トップ・ターミナル５８に送信する（アナログ・フォーマットで）ために、デジタル・フォーマットからアナログ・フォーマットに変換される。この実施例を用いると、アナログ・セット・トップ・ターミナル５８の大型の設置されたベースを変更することなく、衛星を経由での圧縮されたビデオの送信の利点が実現される。
【００９７】
ＲＦ信号７０は、ヘッドエンド４２によって、衛星、地上線、又は他の通信手段から受信される。制御ＣＰＵ９０は、遠隔制御されるか又はローカル的に特定の命令が与えられ得る。制御ＣＰＵ９０は、デジタル・ビデオ信号のサブセットのアイデンティフィケーションにおけるデマルチプレクサ１２０に命令する。ビデオ信号のこのサブセットは、ヘッドエンド４２による更なる処理のために選択される。
【００９８】
デジタルのビデオの選択に続いて、デジタルのビデオ信号はデコーダ１３２を通じて処理される。図６ｃは、ＭＰＥＧデコーダ１３２を通じて処理された各信号を示す。当業者は、多種のコード化及びデコード化の方法が用いられ得ることに気付くであろう。
【００９９】
デコード化に続いて、各アナログのビデオ信号は、セット・トップ・ターミナル５８（示さず）への送信の前に、アナログ変調器１３４を通じて処理される。複数のＩＲＣ１１８、デマルチプレクサ１２０、ＭＰＥＧデコーダ１３２、及びアナログ変調器１３４が、この構成において用いられ得る。ヘッドエンド４２のサイズは、サブスクライバの家庭に対して使用可能な帯域幅によって、制限される。
【０１００】
以下に、１つのプログラム、例えばスポーツ・プログラム、が処理される例を示す。スポーツに対して指定されたトランスポンダ５２から、所望されるスポーツ・プログラムがケーブル・ヘッドエンド４２において受信される。スポーツに対するトランスポンダに対して割り当てられたデマルチプレクサ１２０は、所望されるスポーツ・プログラムを選択するように命令される。次に、そのスポーツ・プログラムはアナログ・フォーマットにデコードされ、そしてアナログ変調器１３４を通じて処理される。次に、アナログ変調器１３４は、そのプログラムを、連結されたケーブル・システム５０の６ＭＨｚの使用可能帯域（例えば、５４４ＭＨｚと５５０ＭＨｚとの間）に置く。
【０１０１】
コンバイナ１０４は、多種のヘッドエンド４２のコンポーネントと関連して用いられることができる。当業者は、ヘッドエンド４２に関して多種のコンポーネントの代替が、本発明の精神内及び範囲内において可能であることに気付くであろう。
コンバイナのシステムのハードウエア
図７は、コンバイナ１０４をもつケーブル・ヘッドエンド４２の一実施例の、より詳細な図を示す。特定的には、図７は、コンバイナ１０４の主なコンポーネントであり、選択機能を行うコンポーネントを含むコンポーネント１４０と、信号の組み合わせを行う他のコンポーネント１４２とを示す。選択機能を行うコンポーネントは、デマルチプレクサ１４４と、制御ＣＰＵ９０から命令を受信するデジタル・ロジック・コンポーネント１４６とを含む。シリアライザ（並直列変換器、serializer）１４８は、コンバイナ１０４の最終ステップ、即ち、信号の組み合わせを行う。
【０１０２】
この実施例において、データは、任意のローカル・アベイル８４とともに、制御ＣＰＵ９０によって受信される。制御ＣＰＵ９０は、データ信号、即ち、セット・トップ・ターミナル制御情報ストリームを生成する。このデータ信号は、データ変調器１０２によって処理され、セット・トップ・ターミナル５８に送信される。制御ＣＰＵ９０はまた、デジタル・ロジック１４６に制御信号を送る。
【０１０３】
制御信号は、ビデオが組み合わされるべきことを、デジタル・ロジック１４６に命令する。デジタル・ロジック１４６は、組み合わされるべきビデオを選択し、そして、そのビデオ信号をシリアライザ１４８に適切なタイミング・シーケンスで送る。シリアライザ１４８は、続いて、セット・トップ・ターミナル５８への送信のための１つの信号を生成する。
【０１０４】
コンバイナ１０４にビデオの選択のための命令を提供することに加えて、制御ＣＰＵ９０は、組み合わせプロセスを実行させ、組み合わせされた信号の全体性を確実にするためにこのプロセスを監視する。図７のハードウエアの構成は、任意の数のトランスポンダ５２とビデオ及びオーディオ信号とに対して導入され得る。必要とされる変調器１０２の数は、各実施例によって変わる。
【０１０５】
図８は、コンバイナ１０４の好適な設計を示す詳細な図である。コンバイナ１０４のハードウエアは以下のロジックからなる。即ち、それらは、形成（configuration）ブロック１５２、ロジック・ブロック１５３、制御ＦＩＦＯ１５４、ＦＩＦＯ１５６、出力ゲート１５８、及びシリアライザ１４８である。変調器１０２がコンバイナ１０４に続き、信号を、セット・トップ・ターミナル５８に送信する前に変調する。図８は、任意の数のビデオ信号に対して導入されることができる。
【０１０６】
形成ブロック１５２は制御ＣＰＵ９０から命令を受信する。形成ブロック１５２は、ビデオ信号が通過されるように、制御ＦＩＦＯ１５４及びロジック・ブロック１５３に命令する。形成ブロック１５２は、デジタル・ビデオ・データ・ストリーム１６８に含まれる特定のプログラム信号を処理するためのＦＩＦＯ１５６を割り当てるための必要な情報を提供することによって、コンバイナ１０４を形成する。
【０１０７】
ロジック・ブロック１５３は以下のサブロジック・エレメントから構成される。即ち、それらは、受信機１６２、識別子チェック（identifier check）１６４、及びシクリック冗長チェック（Cyclic Redundancy check）（ＣＲＣ１６６）である。ロジック・ブロック１５３は、デジタル・ビデオ・データ・ストリーム１６８、クロック信号１７０、及び形成信号１７２（形成ブロックから）を受信する。ロジック・ブロック１５３は、制御ＦＩＦＯ１５４に制御信号１７４を出力し、かつＦＩＦＯ１５６のバンクにデータ信号１７６を出力する。受信機１６２及び識別子チェック１６４は形成信号１７２を用い、ＦＩＦＯ１５６へ通されるべきビデオ・データのアイデンティティを決定する。このようにして、ロジック・ブロック１５３は、ビデオ・データ・ストリーム１６８をそのコンポーネント部分に分割する。識別子チェック１６４は、ビデオ・データを各部分に分割するために、ビデオ・データに付加されたアドレス（又は他の識別データ）を検査する。ビデオ・データの各部分は、異なるプログラムである。ＣＲＣ１６６又は他のチェックがロジック・ブロックに含まれ得る。
【０１０８】
各ＦＩＦＯ１５６はバッファ、即ち、一時的な記憶装置として働き、ビデオのパケットを出力ゲート１５８に送る。好適には、各ＦＩＦＯ１５６に１つのロジック・ゲートが関連する。電子工業において一般的に用いられるＦＩＦＯ１５６及びロジック・ゲートは、所望される能力を提供することができる。好適な実施例において、ＦＩＦＯ１５６は、データの流れを緊密に監視するのに制御ＣＰＵ９０を補助するための、レベル・インジケータ又は「トリガー・ポイント」を含む。データのセグメントが中断されるのを制限するために、ＦＩＦＯ１５６は、整数の数のフレーム又はパケットのデータを保持するのに十分な大きさであることがが好ましい。
【０１０９】
プログラミングの遅延及びプログラムのスケジューリング（scheduling）の細部の変更が受け入れ可能であるならば、ＦＩＦＯ１５６は、大きな一時的記憶装置を提供する。この記憶容量は、オーバーフロー状態が起きないようにするための、プログラミングにおける小さな時間のシフトを可能にする。ＦＩＦＯ１５６は、最悪の場合、又はすべてのチャンネルの最高のバーストの速度に、オーバーフローすることなく対処するように、十分に大きくなければならない。ＦＩＦＯ１５６からデータが少しでも損失すると、ピクチャが崩壊される結果となる。この崩壊は、視聴者にとっては大変いやなものである。
【０１１０】
コスト及び正確なプログラム・スケジュールが重要とされる好適な実施例において、ＦＩＦＯ１５６は、すべてのオーバーフローに対処できるほどの大きさではない。ＦＩＦＯ１５６のサイズに関係なく、タイミングに関して考慮することは更に重要である。ＦＩＦＯ１５６のサイズは、コスト、データの許容される損失量、スケジューリング及びタイミングに関する考慮のような、一連のファクタによって決められる。任意の実施例に必要とされるＦＩＦＯ１５６のサイズを決定するために、これらのファクタのバランスがとられねばならない。
【０１１１】
データを再び同期させるのは、コンバイナ１０４のタスクの複雑な部分である。ロジック・ブロック１５３は、すべてのＦＩＦＯ１５６の活動を監視し、そして、固定のアルゴリズムに従って、出力ゲート１５８を制御する。ロジック・ブロック１５３及び制御ＦＩＦＯ１５４は、変調器１０２への出力を一定に維持しかついずれのＦＩＦＯ１５６もデータをオーバーフローしないように、ゲート１５８の開閉を有効に行う。データの流れが遅すぎるときがあり、シリアライザ１４８へ最終的出力を行う前にダミーのデータをデータ・ストリーム１６８に置かなければならないことがあり得る。これは、セット・トップ・ターミナル５８へのフル（full）・ビット・ストリーム速度を維持するために必要である。
【０１１２】
出力ゲート１５８はビデオをシリアライザ１４８に渡す。シリアライザ１４８は、ＦＩＦＯ１５６からのデータ・ストリーム１６８（好適には８ビット幅）を単一ビットの出力のストリームに変換する。このストリームはケーブル・システム又は他の送信媒体に置かれる。
【０１１３】
図９ａ及びｂは、コンバイナ１０４の１つのハードウエアの実施例のより詳細な図を示す。図９ａは、ＩＲＤ８６及びＱＡＭ１０２を用いる１つの実施例におけるコンバイナ１０４の特定のハードウエアを示す。図９ｂは、コンバイナ１０４から離れた位置にあり得る出力制御ロジック１９０を示す。好適な実施例において、出力制御ロジック１９０は制御ＣＰＵ９０とコンバイナ１０４との間に配置されている。
【０１１４】
図９ａを参照すると、ＲＦ信号７０が衛星４１から受信され、ＩＲＤ８６に渡される。ＩＲＤ８６は、信号を、ＭＰＥＧデータ信号１７６及びクロック信号１７０へ処理する。ＭＰＥＧデータ信号１７６及びクロック１７０の両方は、デジタルの受信機１６２に渡される。
【０１１５】
受信機１６２は、シリアルのＭＰＥＧデータ・ストリーム及びクロック情報１７０を、ＩＲＤ８６から受け入れる。受信機１６２はデータをパラレルの８ビット幅の情報に変換する。受信された各８ビットの情報は、アドレス・チェック１６４’（又は他の識別子又はアドレス・チェック１６４’）を用いて、アドレス・チェック１６４’に記憶されたアドレスと比較される。アドレスが一致すると、そのパケットのデータは、そのアドレスに対するデータを扱う適当なＦＩＦＯ１５６に送られる。一致しない場合、データはしずれのＦＩＦＯ１５６にも送られない。言い換えると、不要なビデオ及びオーディオ・ビット・ストリームは、どのＦＩＦＯ１５６にも送られず、単に無視される。
【０１１６】
各ＦＩＦＯ１５６は、特定のビデオ信号を扱うように割り当てられる。この割り当ては、動的に行われ得る。この割り当ては特定のオーダーである必要がなく、任意のＦＩＦＯ１５６が任意のビデオに割り当てられ得る。異なるサイズのＦＩＦＯ１５６をもつ別の実施例において、高速のビデオ信号が、より大きいＦＩＦＯ１５６に割り当てられる。ビデオ信号のＭＰＥＧのパケットがアドレス指定されるので、各ＦＩＦＯ１５６が、そのＦＩＦＯ１５６に割り当てられた適当なアドレスを有するＭＰＥＧフォーマットの特定のビデオ・パケットを受信するように割り当てられる。
【０１１７】
ＦＩＦＯ制御１５４はまた、ＦＩＦＯ１５６の入力アドレス・カウンタを増分する。このように、制御ロジック１５４は、ＦＩＦＯ１５６へのビデオ・パケット入力のレベルを監視することができ、ＦＩＦＯ１５６がその容量に到するときに適当な信号を制御ＣＰＵ９０に送る。また、それは、制御ＣＰＵ９０が各ＦＩＦＯ１５６のレベルを監視することを可能にする。
【０１１８】
ＦＩＦＯ制御ブロック１５４は、ＦＩＦＯ１５６の入力及び出力アドレス・カウンタを増分する。このように、ＦＩＦＯ制御ブロック１５４は、各ＦＩＦＯ１５６への入力及び出力の流れの両方を追従することができる。
【０１１９】
シクリック冗長チェック（ＣＲＣ１６６）はパケットのデータ・セクションのＣＲＣ１６６をオン・ザ・フライで計算する。そのようにすると、データの最後のバイトがＦＩＦＯ１５６にラッチされたときに、計算されたＣＲＣ１６６が、そのパケットのデータ・セクションの最後の部分に付加されたＣＲＣ１６６と比較されることができる。もし３２ビットのＣＲＣ１６６の１つ以上のビットにおいて差異があると、欠陥のあるパケットが通過してくることを示すようにエラー・フラグがセットされる。制御ＣＰＵ９０及び制御ロジック１５４は、欠陥のあるパケットを渡すか否かを決定しなければならない。また、シリアライザ１４８の下流かつ変調する前にエラーを修正することが可能であり得る。
【０１２０】
出力ゲート１５８がイネーブルにされる時毎に、複数のパケットがシリアライザ１４８に転送される。好適な実施例において、パケットのサブセットはシリアライザ１４８に全く転送されない。シリアライザ１４８は、ＦＩＦＯ１５６からの８ビット幅のデータを単一ビットの出力ストリームに変換する。
ソフトウエア
図１０ａは、コンバイナ１０４をオペレーションするための、制御ＣＰＵ９０に在中するソフトウエアの高レベルのフロー・チャートである。制御ＣＰＵ９０は、適当なビデオの選択を確実にするためにコンバイナ１０４の多種のコンポーネントに適当な命令を送り、そして、このビデオ信号は適当な方法で組み合わされる。図１０ａないし図１０ｃに示しかつ以下に説明するソフトウエアは、ソフトウエアではなくハードウエアで実施され得る。ソフトウエアのルーチンは、コンバイナ１０４の一部としてワイヤで結合され（hardwired）得る。
【０１２１】
制御ＣＰＵ９０は、まず、中央サイトからコマンドを受信する（ブロック２００）。これらのコマンドは、どのビデオ信号が選択されるべきか、信号のタイプのような他の情報（高速又は低速のビデオ信号）、ビデオが暗号化されているかどうか、用いられる暗号化方法、その他、が含まれる。ビデオは、低速の媒体及び高速のデータの流れのような、データの流れのビット速度によってカテゴリー化又は「タイプ化」される得る。大変多い動きをもつ高速ビデオ又は高速で変化するビデオは、低速で動くビデオまたは静止のビデオよりも「より高速の」ビット速度を必要とする。
【０１２２】
或るビデオ・セグメント（又はチャンネル）は、背景の動き又は動作が少ないため、より少ないデータの流れを必要とし（低速ビデオ信号）、別のビデオ・セグメントは、背景の動作がより多くかつ細部が変化するため、より多くのデータの流れを必要とする（高速ビデオ信号）。例えば、スポーツや映画の動作の場面は、静止画像や殆ど青空の背景の画像よりも多くのビデオ・データを必要とする。好適な実施例において、ビデオ・セグメント上のこのタイプの情報は、制御ＣＰＵ９０によって中央サイトから受信される。また、ビデオ・タイプ情報（高速又は低速）は、ヘッドエンド４２のデジタル装置を用いて判定され得る。このデジタル装置はデータの量を感知し、受信されているビデオのタイプを判定する。
【０１２３】
中央サイトから２００で情報を受信すると、制御ＣＰＵ９０は、中央サイトによって要求されたビデオの組み合わせが、受け入れ可能なビデオ・フィード（feed）の組み合わせであるかを、チェックする（ブロック２０４）。もし中央サイト（ブロック２００）が、ケーブル・ヘッドエンド４２に配置されたコンバイナ１０４装置の能力を越える組み合わせを要求したならば、新しい情報を要求する通知信号（ブロック２０８）が中央サイト（ブロック２００）に送られる。ビデオ・フィードの組み合わせ（判定ブロック２０４）は、ビデオ・フィードが多すぎること（これは判定ブロック２０４で判定される）や、組み合わせるためのビデオ・パケットが多すぎること（又は高速変化するビデオが多すぎる、高速ビデオ）を含む多種の理由により、不適切なものとなり得る。中央サイトから受信された情報に対して１つの証明（verification）チェックのみが示されているが、当業者は、中央サイトからの情報に対して複数の証明チェックが行われ得ることに気付くであろう。証明の後、通知又は拒絶信号が中央サイトに送られ得る。
【０１２４】
証明チェックに続いて、制御ＣＰＵ９０は、ビデオ形成データを形成ロジックに送る（機能ブロック２１２）。この形成データは、コンバイナ１０４に、選択する各ビデオ信号及び取り除く（de-select）各信号を知らせる。
【０１２５】
中央サイトから情報を受信するソフトウエア（ブロック２００）はそれを証明し、形成ロジックに送るための形成データを生成する（ブロック２１２）。これは不規則な間隔で実行され得る。ソフトウエアのその他の部分は規則的ベースで実行されるべきである。
【０１２６】
制御ＣＰＵ９０は各ＦＩＦＯ１５６を監視し（ブロック２１６）、ＦＩＦＯ１５６の容量のどの位のパーセンテージが満たされたかを判定する。このタイクを達成するために、制御ＣＰＵ９０は、制御ＦＩＦＯ１５４から又は個々のＦＩＦＯ１５６から、のいずれかから電気的信号を受信する。これらの信号は分析され、各ＦＩＦＯ１５６のレベルの判定が行われる。この分析の後、制御ＣＰＵ９０は、いずれかのＦＩＦＯ１５６が、満たされる容量のパーセンテージ（例えば７５％が満たされる）に設定された第１のスレッショルド・レベルを越えているかどうかを、判定する（判定ブロック２２０）。もしＦＩＦＯ１５６のうちの１つが、満たされる容量の第１のスレッショルド・レベルを越えると、オーバーフロー状態が存在する。オーバーフロー状態が存在すると、制御ＣＰＵ９０は、どの情報のパケットが除去され得るか、２２４、を決定するステップを行わなければならない。これについては図１０ｃにおいて更に説明する。オーバーフロー状態を除くために適当な数のデータのパケットが除去された後、システムは出力ゲートを制御する（ブロック２２８）。もちろんのこと、オーバーフロー状態ではない場合、システムは、出力ゲートの制御、２２８、に直接に進み得る。制御ＣＰＵ９０は、出力ゲートに、適当な時に開くように命令する（ブロック２２８）。このことに関しては、以下の図１０ｂの説明で詳細に規定する。
【０１２７】
出力ゲートの制御（ブロック２２８）に続いて、ＣＰＵ９０は、中央サイトから更に情報を受信（ブロック２００）したかどうか、又は、選択されたビデオを再構成する時かどうか、を判定する（判定ブロック２３２）。もし制御ＣＰＵ９０が中央サイトから新しい信号を受信したならば（ブロック２００）、それらの信号を処理し、ビデオの選択に対しての変更があるか否かを判定する。もし中央サイトから信号を受信していないならば、選択されたビデオへの変更が要求されるときに、時間期間、例えば１時間や３０分、に達したか否かを更に判定する。もし変更が要求されるか又は新しい形成が要求されるならば、ソフトウエアは、形成を処理するサブルーチンに循環する。
【０１２８】
図１０ｂは、出力ゲートの制御（ブロック２２８）のためのソフトウエアの流れの例である。制御ＣＰＵ９０は、各ＦＩＦＯ１５６におけるデータのレベルの特定の情報を受信する（機能ブロック２３６）。それは、満たされたＦＩＦＯ１５６の容量のパーセンテージを判定するために各ＦＩＦＯ１５６をチェックする（ブロック２４０）。このチェックに続いて、制御ＣＰＵ９０は、２４４で、シーケンス化（sequencing）のために各ＦＩＦＯ１５６の優先度を判定する。
【０１２９】
多種の分析及び統計方法が、シーケンス化のために各ＦＩＦＯ１５６の優先度を判定するために用いられ得る。考慮されるべきファクタは以下のようなものである。即ち、そのＦＩＦＯ１５６へのビデオ・フィードが高速ビデオ・フィードと考えられかつそのように指定されているかどうか、どれだけ速くＦＩＦＯ１５６が更なる情報をそのビデオ・フィードから受信するか、及びそのＦＩＦＯ１５６は最近除去したビデオ・パケットを有しているか、である。
【０１３０】
優先度を判定する最も簡単な方法は、単に、使用可能な容量（残っている容量）が最も少ないＦＩＦＯ１５６を、シーケンス化のための第１番の優先度にすることである。このようにして、ＦＩＦＯ１５６は、それらのレベルに従ってシーケンス化（順序付け）され得る。しかしながら、より正確にＦＩＦＯ１５６の優先度を決めてコンバイナ１０４からより良い結果を得るために、他の情報を考慮するべきである。例えば、「高速」ビデオ信号を受信しつつかつ最近のサンプリングにおいて大量のビデオ・データを受信したＦＩＦＯ１５６は、「低速」ビデオを受信しつつかつ最近のサンプリングが、データを低速で受信していることを示す、同様に満たされたＦＩＦＯ１５６よりも、より高い優先度を要求するのが好適である。適正な優先化を用いると殆どのオーバーフロー状態が避けられる。
【０１３１】
優先化に続いて、制御ＣＰＵ９０は次の優先度のＦＩＦＯ１５６にステップする（機能ブロック２４８）。この時、制御ＣＰＵ９０は、２５２で、適当なＦＩＦＯ１５６の出力ゲートに、ビデオ及びオーディオ情報を解放（release）するように、信号を発する。
【０１３２】
図１０ｃは、制御ＣＰＵ９０においてソフトウエアを用いてどのようにオーバーフロー状態が処理されるかの簡単な例を示す。このサブルーチン２２４は、ビデオ及びオーディオ情報のどのパケットが除去されるべきか、及びいくつのパケットが除去されるかを決定しなければならない。このサブルーチンから出る前に、ソフトウエアは、機能ブロック２５６で表されたように、オーバーフロー状態を修正しなければならない。このサブルーチンの最初のステップは、ソフトウエアが、オーバーフロー状態をトリガした特定のＦＩＦＯ１５６をチェックするためのものである。次に、サブルーチンは、その特定のＦＩＦＯ１５６、オーバーフローのＦＩＦＯ１５６、の次のＭＰＥＧビデオ・パケットが、より重要性の低いパケットであるか否かを、判定する（判定ブロック２６０）。重要性のより低いビデオ・パケットは、多くの方法で規定され得る。しかしながら、タイミング及び同期の情報が、殆どの場合において、重要であると考慮される。重要性のより低いビデオ・パケット１つの例は、ビデオ画像についての詳細部を含むパケットである。より重要性の低いＭＰＥＧビデオ・パケットは、動画の詳細部のビデオ情報を提供する。
【０１３３】
次のＭＰＥＧパケットが、より重要性の低いパケット（例えば、詳細）であることが発見されると、ブロック２６４で、その重要性の低いパケットが除去され得る。
オーバーフローのＦＩＦＯ１５６における次のパケットが重要性の低いパケットではないならば、このシステムは、容量の第２に高いレベルにある次のＦＩＦＯ１５６に移動する（ブロック２６８）。サブルーチン２２４は、ここで、次のＭＰＥＧパケットがより重要性の低いＭＰＥＧパケットであるか否かを判定するためにこのＦＩＦＯ１５６をチェックする（ブロック２６０）ように、戻る。より低い重要性のパケットに関して各ＦＩＦＯ１５６をチェックするこのループは、より重要性の低いパケットを発見するまで、又は各ＦＩＦＯ１５６をチェックするまで、のうちの何れかがなされるまで続けられる。
【０１３４】
サブルーチン２２４は、除去するパケットを発見するか、又はすべてのＦＩＦＯ１５６をまわるか、のいずれかをひとたび行うと、次の判定に進む。サブルーチン２２４の次の判定は、更にパケットを除去する必要があるか否かを決定することである。この判定を行うために、サブルーチン２２４は、判定ブロック２７２において、何れかのＦＩＦＯ１５６が、設定された第２のスレッショルド・レベル（例えば、８０又は９０％の満たされた状態）を越えるか否かを判定する。第２のスレッショルド・レベルを越えるＦＩＦＯ１５６がある場合、サブルーチン２２４は、ＭＰＥＧビデオ・パケット全体を除去する（ブロック２７６）。ただし、タイミング情報は除去しない。好適には、除去されるパケットは、サブルーチン２２４が詳細のパケット（fine packet）を除去したのと同じＦＩＦＯ１５６からのＭＰＥＧビデオ・パケットである。もし第２のスレッショルド・レベルに到達していないならば、サブルーチン２２４は、第１のスレッショルド・レベルに到達しているか否かをチェックする（ブロック２８０）。もし第１のスレッショルド・レベルも越えているならば、サブルーチン２２４は新規に開始し、除去されるべき詳細なＭＰＥＧパケットをもつＦＩＦＯ１５６を捜す。
【０１３５】
複数のスレッショルド・レベルが、オーバーフローの問題を防ぐためにとられるアクションの変化の度合いに対応して、チェックされ得る（例えば、７５％、８５％、９５％）。スレッショルドが高いほど、視聴者への信号の大きな破壊を防止するためにサブルーチン２２４によってとられるアクションがより不利益（又は危険）なものとなる。
【０１３６】
このサブルーチン２２４は多種の様式で行われ得るが、ビデオに対して最も影響の少ない（より重要性が低い）ＭＰＥＧパケット（ブロック２７６）が第１に除去されるのが、好適である。従って、同期信号は除去されない。情報の詳細部分のＭＰＥＧビデオ・パケットがまず除去されるのが、好適である。ここに示されたサブルーチン２２４を用いると、高速で移動するビデオの詳細部のＭＰＥＧパケット（ブロック２７６）が、除去されるべき第１のパケットである、ということが想定される。これらのパケットは、サブスクライバへの画像に最も影響を与えないパケットである。これは高速で移動するビデオ画像であるので、その画像に詳細部分を提供する１つのＭＰＥＧパケットは、視聴者の目には気付かれない。もし、情報の、より大きな、より多くの重要なパケットを除去することが要求されるならば、視聴者は、ビデオ画像の瞬間的な停止や、スクリーンのサブセットにおける僅かな歪みに気付くであろう。これは、スクリーンをリフレッシュするための新しいビデオが除去され、新しい画像が遅延されるために起きる。当業者は、オーバーフロー状態を制御することができる多くのサブルーチン２２４が用いられ得ることに気付くであろう。
高度な実施例
図１１は、より複雑なプログラム配給システム４０のオペレーションの概観を示す。図１２は、このより複雑なプログラム配給システム４０を支持するデジタルのケーブル・ヘッドエンド４２の好適な実施例を示す。この実施例は、コンバイナ１０４を、プログラミング情報及び高度なテレビジョン・フィーチャ（feature）を視聴者に提供する高度なケーブル配給システムに、組み込む。この実施例のヘッドエンド４２は、２つの部分、即ち、信号プロセッサ３００及びネットワーク・コントローラ３０４で示される。コンバイナ１０４は、信号プロセッサ３００の一部分である。
【０１３７】
示されたオペレーション・センタ５６は中央サイト２００であり、プログラムのパッケージング及び配給の制御を行う。プログラムのパッケージングは、ケーブル・ヘッドエンド４２及び視聴者によって使用するための、プログラム及びテレビジョン・プログラムについてのデジタル情報の編制（organization）を含む。好適な実施例において、パッケージングされたプログラム信号は、衛星４１に送信される前に、マスタ制御アップリンク・サイト４６で扱われる。搬送波あたり単一チャンネル（ＳＣＰＣ）周波数分割多重化（ＦＤＭ）（single channel per carrier (SCPC) frequency division multiplex (FDM)）と搬送波あたり複数チャンネル（ＭＣＰＣ）時分割多重化（ＴＤＭ）（multiple channel per carrier (MCPC) time division multiplexing (TDM)）との両方を含む、多種の衛星の多重アクセス・スキーム及びアーキテクチャが、このシステムで用いられる。
【０１３８】
時分割多重化は、より好ましいスキームである。信号は衛星４１がケーブル・ヘッドエンド４２に送信され、そこで、信号が処理されてケーブルを経由でサブスクライバの家庭に送られる。オペレーション・センタは、ケーブル・テレビジョン配給システムのためのオペレーション・センタ（OPERATIONS CENTER FOR A CABLE TELEVISION DELIVERY SYSTEM）と題さた、１９９３年１２月 日に同じ譲受人によって出願された特許出願第 号に詳細に説明されており、ここにこれを援用する。
【０１３９】
ケーブル・ヘッドエンド４２は、衛星４１からデジタル的に圧縮されかつ多重化された信号を受信し、その信号をサブスクライバの家庭に更に分配するために処理を行う。この実施例のケーブル・ヘッドエンド４２は、ケーブル配給システムにおける２つの主な機能を行う。即ち、信号プロセッサ３００及びデジタル的に圧縮された信号をサブスクライバに送る分配センタとして、及び、サブスクライバから情報を受信しかつその情報をオペレーション・センタ５６又は他の遠隔サイト（例えば、示していない、地域的、統計的、及び請求書作成サイト）に渡すネットワーク・コントローラ３０４として働く。
【０１４０】
これら２つの機能を行うために、好適な実施例のケーブル・ヘッドエンド４２は、調和して働く２つのコンピュータ・プロセッサを備える。異なる機能を行う２つのプロセッサを用いることによって、コストが大きく増加することなく、ケーブル・ヘッドエンド４２の速度および能力が増加される。１つのプロセッサ、即ち、信号処理システムの制御ＣＰＵ９０は、サブスクライバへの分配のために衛星４１の信号の受信、処理、及び組み合わせ、を取り扱う。第２のプロセッサはネットワーク・コントローラ３０４として働き、サブスクライバのセット・トップ・ターミナル５８の活動を監視する。ケーブル・ヘッドエンド４２は、１つのＣＰＵ、又は制御ＣＰＵ９０及びネットワーク制御の機能を行う一連のＣＰＵによってオペレーションされる。
【０１４１】
信号処理システム３００は、サブスクライバのセット・トップ・ターミナル５８によって用いられるための信号を必要に応じて扱う。もっとも簡単な実施例において、信号処理システム３００が必要とする処理量は、デマルチプレキシング及び周波数の割り当てに制限される。しかしながら、好適な実施例において、信号処理システム３００は、信号をデマルチプレキシングし、コンバイナ１０４を通じてその信号を処理し、周波数を割り当て、そして次に、信号をサブスクライバに分配する前に、異なるマルチプレキシング・スキームを用いて信号を再びマルチプレキシングする。更に、ケーブル・ヘッドエンド４２においてローカルの使用可能時間の制御が所望される実施例に対しては、信号処理システム３００は、衛星４１の信号を圧縮しかつ更なる信号を付加する能力を備えねばならない。
【０１４２】
ローカルのプログラミングを組み入れるために、信号処理システム３００は、衛星４１の信号をデマルチプレキシングし、ローカルのプログラミングを圧縮し、圧縮されたローカルのプログラムと衛星４１の信号とを組み合わせ、そして次に、サブスクライバのターミナル５８に送る前に、信号をマルチプレキシングする。アナログ・フォーマットのローカルのプログラミングもまた、以前に説明したように、コンバイナ１０４によって組み合わされ得る。ローカルのプログラミングを組み入れるために必要な殆どの活動は、信号処理システム３００によって自動的に行われる。好適な実施例において、信号処理システム３００は、多くのサブスクライバ及び図２に示すような複数の連結されたケーブル・システム５０にサービスを行うための、すべての必要なデジタル・スイッチング能力を備える。
【０１４３】
可能ではあるが、ケーブル・ヘッドエンド４２がいずれのビデオの復元（decompression）も行わないのが、好適である。ケーブル・ヘッドエンド４２によって受信された信号は、ケーブル・システムに対して用いられる圧縮アルゴリズムが衛星送信４１に対して用いられるものと異なるときのみ、ヘッドエンド４２からサブスクライバの位置に送信する前に復元されねばならない。個別の圧縮アルゴリズムが、両方の送信媒体にわたって所望される信号品質及びスループットを維持するために、用いられ得る。また、ケーブル・ヘッドエンド４２のオペレータが、ローカルのアナログ信号をデジタル形式で視聴者に送信することを望むのであれば、デジタル圧縮が必要とされる。ケーブル・ヘッドエンド４２によって受信されたこれらのアナログ信号は、視聴者の家庭への送信の前にコード化を必要とする（図４及び図５ｂにおいて上記で説明）。
【０１４４】
好適な実施例において、ネットワーク・コントローラ３０４とセット・トップ・ターミナル５８との間で、ケーブル・ラインを経て２ウエイ（two-way）の通信が、行われる。インタラクティブ（interactive）のテレビジョン・プログラミングが、ネットワーク・コントローラ３０４を通じて適合され得る。更に、ネットワーク・コントローラ３０４は、問題解決、特別のフィーチャ、又は高度な再プログラミングのために、電話線を経由でセット・トップ・ターミナル５８にアクセスすることができる。
【０１４５】
この機能を行うために、ネットワーク・コントローラ３０４は、信号プロセッシング・システム３００と緊密に働かねばならならい。多くの場合において、オペレーション・センタ５６から受信されたデータ信号（プログラム制御情報信号とも呼ばれる）は、セット・トップ・ターミナルに送られる前に変更されねばならない。プログラム制御情報に対するこれらの変更は、セット・トップ・ターミナル５８制御情報ストリーム（ＳＴＴＣＩＳ）を送るために信号処理システム３００と共に動作するネットワーク・コントローラ３０４によって行われる。信号処理システム３００から、ネットワーク・コントローラ３０４は、オペレーション・センタ５６によって付加されたケーブル使用権特定情報（cable franchise specific information）を含むプログラム制御情報信号を受信する。ネットワーク・コントローラ３０４は、必要であれば、プログラム制御情報信号を変更し、新しい情報を信号処理システム３００に通信する。次に、信号処理システム３００は、その情報をセット・トップ・ターミナル５８にＳＴＴＣＩＳの形式で送る。ほとんどの場合、ネットワーク・コントローラ３０４は、更に情報を付加することによって、そのプログラム制御情報信号を変更する。簡単な実施例において、プログラム制御情報信号は、変更されずに、ケーブル・ヘッドエンド４２を経てセット・トップ・ターミナル５８に渡され得る。
【０１４６】
信号処理システム３００は、簡単なローカルのアベラビリティ（availability）（例えばローカルの広告）を、セット・トップ・ターミナル５８に送られた信号に付加する処理は行うが、ネットワーク・コントローラ３０４は、インタラクティブのプログラミングや特定のデータ・サービスのような、より高度なローカルのプログラミングの要求のいずれをも処理する。ネットワーク・コントローラ３０４は、インタラクティブのサービスの要求に対して応答する信号及び幾つかのデータサービス要求を含む、セット・トップ・ターミナル５８によって送られるいずれの電気的信号も受信する。ネットワーク・コントローラ３０４は、サブスクライバがこれらのサービスを受けることを可能にするために必要なスイッチング及びアクセスを調整する。
【０１４７】
ネットワーク・コントローラ３０４は、「オン・ザ・フライのプログラミング」の変更を行う、サブスクライバのテレビジョンのスクリーンの一部をマスキングする（スクリーンのビデオを分割（split））ための補助をする、同じビデオに対して異なるオーディオ信号（外国語）を選択するための補助をする、インタラクティブ・フィーチャを補助する、段になったプログラミング（tiered programming）を作成する補助をする、などの能力を有する。プログラミングに対しての寸前の変更に対して（例えば、ローカルの非常事態や地域的な重要事件に対して）、ネットワーク・コントローラ３０４を用いるオペレータは、プログラム制御情報信号を「オン・ザ・フライ」で変更することが可能であり、変更メニューがサブスクライバに対して使用可能である。これは、前以てオペレーション・センタ５６に与えられ得ないプログラム・パッケージングに対しての短い通知の変更を、適応させる。プロモ（promo）及びデモ（demo）のビデオに対して分割スクリーン技術を適応させるためには、スクリーンのビデオの所望されない部分がマスクされなければならない。ネットワーク・コントローラ３０４は、セット・トップ・ターミナル５８に特定のチャンネルのビデオの部分をマスクするように知らせるための、必要な制御情報を送ることができる。例えば、４つの別のビデオを示す分割スクリーンを伴うビデオ・チャンネルは、視聴者がフィーチャーされたビデオ・クリップに焦点を合わすために３／４のマスクを必要とする。ネットワーク・コントローラは、ケーブル・テレビジョン・システムのためのネットワーク・コントローラ（NETWORK CONTROLLER FOR CABLE TELEVISION SYSTEM）と題さた、１９９３年１２月 日に同じ譲受人によって出願された特許出願第 号に詳細に説明されており、ここにこれを援用する。
【０１４８】
複数のデジタルのケーブル・ヘッドエンド４２の実施例を示した。当業者は、ここに示された設計に対して多くの変形が可能であることを、理解するであろう。また、ここに示された実施例を基にして、当業者は、ヘッドエンド４２が、コンバイナ１０４をコンポーネントとして用いて多種の方法で構成され得ることを、理解するであろう。
【０１４９】
ここで用いられた用語及び記述は実施例を説明するためのみのものであり、本発明を制限するためのものではない。当業者は、請求項に規定された本発明の精神及び範囲内において、多種の変形が可能であることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】現存するアナログのケーブル・テレビジョン配給システムを示す図である。
【図２】将来のデジタル及びアナログ・ケーブル・テレビジョン配給システムを示す図である。
【図３−ａ】それぞれが異なる使用可能な帯域幅をもつ３つの異なる連結されたケーブル・システムに対して働く、１つのケーブル・ヘッドエンドを示す図である。
【図３−ｂ】２つの連結されたケーブル・システムに対して働く、モジュラーのデジタルのケーブル・ヘッドエンド・システムを示す図である。
【図４】デジタルのケーブル・テレビジョン配給システムのための基本的なデジタルのケーブル・ヘッドエンドの主なコンポーネントを示す図である。
【図５−ａ】デジタルのケーブル・テレビジョン配給システムのための、コンバイナを備えるデジタルのケーブル・ヘッドエンドの主なコンポーネントを示す図である。
【図５−ｂ】デジタル及びアナログの組み合わされたケーブル・テレビジョン配給システムのための、デジタル及びアナログのケーブル・ヘッドエンドの主なコンポーネントを示す図である。
【図６−ａ】コンバイナ及び遠隔制御アクセスを備えるデジタルのケーブル・ヘッドエンドのための、別の実施例の主なコンポーネントを示す図である。
【図６−ｂ】デジタルのケーブル・ヘッドエンドのための別の実施例のコンポーネントを示す図である。
【図６−ｃ】デジタルのケーブル・ヘッドエンドのための別の実施例のコンポーネントを示す図である。
【図７】コンバイナを備えるデジタルのケーブル・ヘッドエンドを詳細に示す図である。
【図８】コンバイナのコンポーネントを示す図である。
【図９−ａ】コンバイナの好適な実施例のコンポーネントを詳細に示す図である。
【図９−ｂ】コンバイナのための出力制御ロジックを示す図である。
【図１０−ａ】コンバイナを制御する制御ＣＰＵのソフトウエアのための高レベルのソフトウエアのフローチャートである。
【図１０−ｂ】図１０ａに示す制御ＣＰＵのソフトウエアの出力ゲート制御のサブルーチンのソフトウエアのフローチャートである。
【図１０−ｃ】図１０ａに示す制御ＣＰＵのソフトウエアのパケット除去のサブルーチンのソフトウエアのフローチャートである。
【図１１】セット・トップ・ターミナル制御情報ストリームを用いるデジタルのケーブル・ヘッドエンドのための複合プログラム配給システムを示す図である。
【図１２】図１１に示す複合プログラム配給システムのためのデジタルのケーブル・ヘッドエンド（コンバイナ及びネットワーク・コントローラを含む）の一実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３−ａ】
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【図３−ｂ】
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【図４】
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【図５−ａ】
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【図５−ｂ】
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【図６−ａ】
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【図６−ｂ】
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【図６−ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９−ａ】
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【図９−ｂ】
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【図１０−ａ】
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【図１０−ｂ】
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【図１０−ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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