JPH07503111A - 多重チャンネルテレビ信号のスクランブル化およびスクランブル解除装置と方法 - Google Patents

多重チャンネルテレビ信号のスクランブル化およびスクランブル解除装置と方法

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JPH07503111A JP5512586A JP51258693A JPH07503111A JP H07503111 A JPH07503111 A JP H07503111A JP 5512586 A JP5512586 A JP 5512586A JP 51258693 A JP51258693 A JP 51258693A JP H07503111 A JPH07503111 A JP H07503111A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多重チャンネルテレビ信号のスクランブル化およびスクランブル解除装置と方法 発明の技術分野 本願発明は一般的なテレビ送信および受信装置に関するものであり、特に、アク ティブビデオタイム(active video time)に通常の同期パル スを抑圧して複数の標準テレビ信号にスクランブルをかけたりあるいは変調し、 この後、放送が認可されている複数のチャンネルが加入者のテレビ装置でスクラ ンブル解除されるよう正規の加入者の所で選択的にスクランブルを解除するCA TVまたは無線放送多重チャンネル装置に関するものである。
発明の背景技術 一般に加入契約テレビ(subscription television)  、すなわち、有料テレビでは、正規に加入してない視聴者つまり特定番組の受信 料を支払っていない視聴者のテレビ受信器では送信信号を見ることができないよ う有料チャンネル(premium channel)のプログラム信号にスク ランブルをかけて送信している。正規加入者にはスクランブル化されたテレビ信 号のスクランブルを解除したりあるいはデコードする手段が設けられている。通 常、このようなスクランブル解除手段は特定のチャンネルのスクランブルを解除 するよう選択的にイネーブルできる。放送サービス業者またはCATVのオペレ ーターがスクランブル化したプログラムの受信料を支払った加入者の各スクラン ブル解除手段を選択的にアドレス指定して上記のイネーブル動作を遠隔的に行う ことができる。
テレビのスクランブル化で一般的に用いられている技術は同期抑圧技術というも ので、水平および垂直同期パルスのRFレベルを映像のRFレベルよりも低くな るよう抑圧して標準的なテレビ受信器では規則正しい同期をとれないようにし、 その代わりに受信中の映像のRFピークに間違ってロックさせるもので、これに よりテレビ受像器に作りだされる映像を読み取り不可能なものにする。また、テ レビ受信器の水平同期パルスに関連するカラー基準バーストの使用能力も著しく 劣化し、この結果、テレビ装置のカラー再生に歪か生じたり、あるいは、カラー 回路が機能しなくなってしまう。Court et al、の米国特許N0、3 ,184.537やRe1ter et al、のNo、3,478,166や No、3.530,232やThompsonのNo、4,222,068には 同期抑圧装置の従来例か開示されている。これらの装置では、水平同期レベルを グレーレベルまで抑圧または減少させ、さらにキー制御信号をスクランブル化テ レビ信号(5crambled television signal)と−緒 に送信して正規の加入者の所で正しい同期レベルの再構成または再生するのを制 御して受信器にスクランブルか解除された通常のテレビ信号を出力させる。例え ば、米国特許No、3,184,537では適当な同期挿入制御信号を用いて音 声副搬送波を振幅変調している。米国特許No、4,222,068では、テレ ビ信号の垂直帰線消去期間(VBI)に通常の同期信号を送信して受信器のタイ ミング回路をテレビ信号の水平成分にロックさせて正規加入者のスクランブル解 除装置で水平同期を再構成している。次にこのタイミング回路を用いて水平帰線 消去期間(HBI)をゲート制御すると複合ベースバンド映像信号中の水平同期 パルスの復元が簡略になる。
同期抑圧装置は通常は2通りある方法のうちいずれか1つの方法で動作する。つ まり、米国特許no、3. 184゜537にあるように第1の方法としては、 水平帰線消去期間(1−(BI)(場合によっては垂直帰線消去期間VBIでも )に変調RFテレビ信号を例えば6Dbのように周知な固定値たけ減衰させる方 法である。正規のスクランブル解除装置では、実際の映像部分て同じ値たけ受信 したRF倍信号減衰させて信号のスクランブルを解除する。送信器側での変調処 理の後と受信器側での復調処理の前のRFステーンでスクランブル化処理とスク ランブル解除処理か行われるためこの方法はrRF同期抑圧」方法として知られ ている。第2の同期抑圧方法は「ベースバンド同期抑圧」方法として知られてお り、この方法では水平帰線消去期間(HBI)に、ゲート制御された周知のオフ セットレベルをベースバンド映像信号に付加して水平同期信号を抑圧する。正規 のスクランブル解除装置では、水平帰線消去期間(HBI)に復調映像信号から 同じオフセットレベルを減算して水平同期信号レベルを正常値に復元する。ベー スバンド同期抑圧装置の例が米国特許No、4. 222. 068に開示され ている。
上記従来のRFとベースバンド同期抑圧スクランブル解除装置はいずれも、加入 契約テレビサービス業者(subscription television  5ervice provider)で使用しているCATV帯域あるは無線放 送チャンネル全体を網羅できるテレビチューナーや復調器(コンバーターと呼ぶ 場合もある)にタイミング回路とスクランブル解除回路を組込んだものである。
RF同期抑圧装置では、コンバーターのIF段やテレビチャンネル3または4な どの固定RF出力チャンネル周波数でゲート制御減衰を行うことでスクランブル が解除される。このように、いずれの場合も、1つのチャンネルのチューニング およびスクランブル解除を一度に行い、かつ、このチャンネルを地方放送局で使 用していない3または4のいずれかのチャンネル(出力チャンネル)に変換する ことが可能なコンバーター・スクランブル解除器が加入者側のテレビに装着され ている。加入者のテレビ装置を常にコンバーター・スクランブル解除器の出力チ ャンネルに同調したままにしてチャンネルの選択をコンバーター・スクランブル 解除器で行うようにしてもよい。
加入契約テレビサービスでは、スクランブルのかかったチャンネルを複数同時に 幾つものチャンネルで送信している。しかしながら、上述したように、従来のコ ンバーター・スクランブル解除器では一度に1つのチャンネルしか処理すること かできない。これはつまり、スクランブルのかかった有料チャンネルを複数受信 する資格のある契約家庭でこれら複数のチャンネルザービスを同時にスクランブ ル解除てきないということである。従って、例えば、父親はチャンピオン戦のよ うな「1回の番組視聴毎に料金を支払う(pay−per−view) Jイベ ントを観戦したく、一方、子供達は第2のテレビでディズニーチャンネルを観た いような場合は一家に2台のコンバーター・スクランブル解除器が必要になる。
さらに、同じ時に母親がHBOで放映している映画を録画したい場合には、ビデ オカセットレコーダー(V CR)と−緒に第3のコンバーター・スクランブル 解除器を使用しなくてはならない。このように従来の単一チャンネルスクランブ ル解除技術には明らかに問題がある。
アメリカでテレビのある家庭のほとんどは、「ケーブル対応(Cable re ady)Jテレビ装置かVCRテレビ装置を備えている。「ケーブル対応装置」 とは、加入者側で有線放送チャンネル周波数たけてなく全てのCATVチャンネ ル装置と理解するとよい。アメリカで販売されているケーブル対応装置の大半は 、ステレオテレビ番組を受信できる多重チャンネルテレビサウンド(MTS)、 チャンネルのチューニングたけでなく音量や消音も遠隔制御できる第2音声プロ グラミング(SAP)などの機能が付加されている。
この他に、ケーブル対応テレビ装置の中には、主画面で1つの番組を観ながら主 画面の中にはめ込み表示された別の番組も同時に観ることか可能な子画面(P  I F)表示能力も備えたものもある。このケーブル対応装置は家の中に引き込 まれたケーブルドロップ(cable drop)に直接接続すると、加入者は コンバーターかなくてもスクランブルがかかっていないチャンネルは全て受信お よび録画することができ、上述した装置の特別な機能を用いてこのようなスクラ ンブルのかかっていない信号を受信できる。有料チャンネルへのアクセスを制御 する手段としてCATV装置で信号にスクランブルをかける方法を用いると問題 がある。
このような状況、つまり、テレビ装置にはコンバーター・スクランブル解除器の 出力チャンネルが入力されている場合には、コンバーター・スクランブル解除器 は所望のチャンネルに合わせながらもテレビ装置は常にチャンネル3(または4 )に合わせたままである。このように、テレビ装置の購入時に付いていたリモー トコントロール装置は使用されず、コンバーター・スクランブル解除器用に別に リモートコントロールユニットを購入しなくてはならない。
また、従来のベースバンドコンバーター・スクランブル解除器の多くは複合MT S音声プログラムマテリアル(program material)を通過させ ることができず、従って、テレビ装置にはMTSを受信する能力があってもステ レオ信号やSAPが失われてしまう。近年、このような問題に対して様々な取り 組みがなされており、この中にはLongの米国特許No、4,630.113 に開示されているようにステレオバイパス動作モードが含まれている。これは、 音量制御を行うためコンバーターの遠隔音量制御を不能にするか、あるいは、コ ンバーター側でステレオ信号をデマトリックス処理および再処理するが、この結 果、ステレオ分離とコンパンダ−機能が劣化してしまう。従来のRF同期抑圧ス クランブル解除器は水平ライン速度で別途振幅変調しながら音声副搬送波を通過 させ、これによりテレビ装置でAMまたはFM効果を出しているため従来のRF 同期抑圧スクランブル解除器はMTS音声機能を劣化させる傾向がある。このよ うな音声の劣化作用は1984年6月3−6日にラスベガスで行われた第33回 NCTA年会の技術報告J、O,Farmerの「テレビ上に取付ける(set −top)タイプの最新型端末の操作特性」や、消費者用電子機器1.:[lt ルI E E E(7)会報Vo1.CE−30,1984年8月、489−5 02頁で論じられている。最後に、新型のテレビ装置のPIP機能では複数のチ ャンネルを同時にテレビで受信できな(ではならないが、このような要件を満た すことは現在の従来型コンバーター/スクランブル解除器には明らかに不可能で ある。当然のことながら、これら全ての課題も従来の単一チャンネルスクランブ ル解除技術の問題点になっている。
この業界では上述したような問題はひとまとめにしてrCATV消費者インター フェース」問題として知られている。これらの消費者インターフェース問題は消 費者と同様にCATVのオペレーターにも困難をもたらしていることを示した一 連の証拠があり、この証拠の数はまずまず増加している。この点に関し、大衆の 利益についての具体的な証拠としては、r1991年ケーブル対応装置法」と呼 ばれる法律がある。この法律はアメリカ合衆国上院法案8゜2063として上院 議員Patrick Leathyが近年提唱したもので、上院議会記録、19 91年、1.1月26日、18377−18380頁に掲載されている。Lea thyの法案は上記のCATV消費者インターフェース問題の解決を促すものと 考えられている。
すぐJこ分かることであるが上記の問題に対する最も望ましい解決策は、スクラ ンブル解除状態(つまり、クリアな状態)で視聴することを認められたチャンネ ル全てを搬送するチャンネルドロップを加入者側に設けておくことである。適切 な広帯域RF信号分離手段多重ケーブル対応テレビ装置や多重ケーブル対応VC Rを用いて加入者は接続を行うことができ、テレビ装置等を購入した時に付いて いる消費者用機能を全て自由に使用できる。CATV装置では加入者か受信料を 支払っていない別のチャンネルも流されているため、加入者に認められたチャン ネルと受信料を支払った特別企画だけを加入者がアクセスできるようにする有効 な手段が必要である。
従来の単一チャンネルスクランブル解除技術を用いて各加入者に同時に多重チャ ンネルのスクランブル解除を行おうとすれば、従来のスクランブル解除手段では スクランブルのかかった1つのチャンネルだけに同調されており、そのチャンネ ル専用になっているため、各加入者は複数台のスクランブル解除手段を設けてお かなくてはならない。このようなスクランブル解除器の出力を別のチャンネル周 波数に割当て、ダイプレクサー(diplexer)を用いて解除器の出力をス クランブルのかかつていない全てのチャンネルに結合しなければ加入者宅ではク リアな広帯域多重チャンネル信号サービスは得られない。このような構成では加 入者1人当たりの価格 = 処理するチャンネル数 X スクランブル解除器1 台当たりのコスト、となり大変高価なものになってしまうことは明かである。
このように、スクランブルのかかった複数のチャンネルの中で加入者か加入契約 をしているチャンネル、すなわち、任意のサブセットをスクランブル解除し、同 時に、加入契約で認められたチャンネルは全て「クリア」な状態で供給され、ま た、契約していないスクランブルチャンネルは全てスクランブルのかかった状態 で家庭内に送られたり、あるいは、好ましくは「海賊版」装置による不当なアク セスを防ぐよう別の保護手段を講じた状態で供給されるようスクランブルのかか っていない基本チャンネルと一緒に複数のスクランブルのかかった信号を家庭へ 供給する低価格の有効な装置が必要とされてきた。
発明の開示 本願発明は、複数のチャンネルに映像スクランブルをかけた加入テレビ装置に関 するものである。加入者の受信権限に従ってアドレス可能な複数の選択チャンネ ルのスクランブルを解除したり、また、これらのチャンネルに対して他のアクセ ス制御機能を実行する広帯域多重チャンネル同時処理装置が開示されている。
本願発明の第1の目的は、上記のようなタイプの多重チャンネル同時スクランブ ル解除装置を提供し、加入者のテレビ装置およびVCRに内蔵されているケーブ ル対応機能やその他の消費者用機能を加入者が完全に利用できるようにすること にある。
本願発明の第2の目的は、スクランブル解除したチャンネルやスクランブルのか かっていないチャンネルの音声または映像信号のいずれにも雑音成分や歪がほと んど入らない上記のタイプのスクランブル化およびスクランブル解除装置、つま り、映像品質が劣化せず、MTSステレオなどの機能が低下したり影響を受ける ことのない装置を提供することにある。
本願発明の第3の目的は、CATV装置のオペレーターが、現在使用中の従来型 装置から、安全性がさらに向上したヘッドエンドを起点とする(head en d originated)安全機構を備えた記号化を基本とする(encry ption based)新規な多重チャンネルビデオスクランブル方法へ移行 できるようにする加入テレビアクセス制御装置を提供することにある。この装置 では、本願発明の取付アクセス制御装置から正規加入者すべてに供給されるチャ ンネルについて上記の符号化を基本とする安全装置へ移行させることができる。
上記およびその他の目的を達成するため、複数の振幅変調テレビ信号からなる広 帯域信号の処理方法は、テレビ信号の少なくとも一部と同位相で同期した複数の 高周波(RF)信号を生成する段階であって、生成した前記複数のRF倍信号各 信号はフエーザー値(phasor value)を有しているところの高周波 信号生成段階と、前記広帯域信号を前記生成RF倍信号結合させ、また、前記テ レビ信号と前記高周波信号の関係が略一定に保たれるよう前記テレビ信号の対応 フェーサ−値に応じて前記複数の生成RF倍信号各フ工−ザー値を調整する段階 とからなることを特徴とする。
図面の簡単な説明 上記目的および下記の説明で述べるその他の目的を達成するため、本願発明は添 付の請求項に請求されており、かつ、以下の詳細な説明で説明されており、また 、添付図面から考えられるテレヒアクセス制御装置に関するものである。
第1a図はベースバンド同期抑圧波形を示しており、第1b図は本願発明に係る 第1a図の信号のスクランブルを解除するコヒーレントなRF注入信号を示して おり、第2a図は本願発明の多重チャンネルスクランブル解除器に入力されるテ レビ信号のスペクトルを示しており、第2b図は本願発明の広帯域発生器で生成 された注入信号のスペクトルを示しており、 第2c図は本願発明の多重チャンネルスクランブル解除器から加入者に供給され るスクランブルが解除された広帯域スペクトルを示しており、 第3図は本願発明の第1の好適態様を示しており、第4図は本願発明に係る多重 チャンネルスクランブル解除用注入信号のVSBスペクトル整形に必要な2つの 直角位相ベースバンド成分を示すグラフであり、第5図は第4図の直角位相成分 を生成するために使用する演算デジタルフィルターを示しており、第6a図は本 願発明の注入信号のチャンネルグループ時分割による広帯域範囲を示しており、 第6b図はチャンネルブロックをグループ化することにより周波数スペクトル分 割(frequency spectrum partioning) した様 子を示しており、 第6c図は周波数飛越しグループ化(frequency 1nterlace d grouping)による周波数スペクトル分割を示しており、第7図はコ ヒーレント注入グループと各グループのRAMアドレススケジュールのタイミン グ図であり、第8図は受信した信号と注入信号を説明したフエーザー図であり、 第9図は本願発明の好適態様の能動校正分析(actjve calibrat ion and analysis)タイミング図であり、第10図はRA M アドレススペース軌跡を含む別の能動校正分析タイミング図であり、 第11図はフエーザートラッキング機構を説明する分析測定タイミング図であり 、 第12図は本願発明で使用されている関連事象とプロセスを説明する映像タイミ ングの全体図であり、第13図は本願発明を実施する場合に望ましいCATVヘ ッドエンド構成の例を示しており、 第14図はヘッドエンドで利用している櫛形信号発生装置をさらに詳細に説明し た図であり、 第15a図は、RF同期抑圧波形のベースバンドを表しており、 第15b図は本願発明に係る第15a図の信号のスクランブルを解除するコヒー レントRF注入信号を示してオリ、第16図は本願発明の第2の好適態様のため のデジタルベースバンド発生器を示しており、 第17図は複数の住居ユニットでの使用を目的とする本願発明の第2の好適態様 を示しており、第18図は本願発明の注入方法を用いた安全性の高いビデオスク ランブル化用タイミングメモリー図を示している。
発明の好適実施例の詳細な説明 本願発明の目的は広帯域の形で加入者に全てのチャンネルサービスを提供するこ とにあり、また、特定のチャンネルだけをスクランブル解除および変調すること にあるため、本願発明では単一のチャンネルをフィルタ処理したり同調させる技 術ではなく、選択したチャンネルだけを変調(スクランブルを解除する)するよ う広帯域信号を付加する技術に着目してい・る。まず初めに、ベースバンド同期 抑圧とRF同期抑圧の両方のスクランブル化によりRF領領域線形変調プロセス が構成される。この線形プロセスは抑圧が行われるブランキングの期間だけ機能 する。これは、2つのスクランブル化プロセスの各プロセスに、適当なオンセッ ト時間、期間、振幅エンベロープを有する付加的RF信号パルスが存在しており 、このためスクランブル化されたRF倍信号付加するとRFテレビ信号は通常の 同期信号を有したものとなり、スクランブルが解除されることを意味している。
第1a図はベースバンド同期抑圧装置内の水平帰線期間(HBI)のベースバン ド映像信号を示している。図からも分かるように、HBI期間にスクランブラ− で振幅20のベースバンドオフセット信号を付加することにより通常の同期信号 10は抑圧され、これにより抑圧同期信号12が生成される。一方、有効映像信 号(active video signal)14は変調されていない。さら に、第1a図から分かるように、カラー基準バースト信号16は変調されてなく 、同図に示す大きさ20のオフセットレベルに重畳されているだけである。テレ ビ変調技術に精通した者には周知のことであるが、同期レベル10 (IRE単 位−40)はRF振幅のピークに相当しており、一方、レベル22 (IREレ ベル100)はRF振幅、すなわち、RF振幅のピークの12゜5%に相当する 。このように、RF領領域反転変調スケールでは、ベースバンドにおけるHBI ゲート処理オフセットレベル20は、スクランブルがかかっていない他のRFテ レビ信号から第1b図のRFパルスを引いた値に等しい。このRFパルスの周波 数と位相はテレビ信号の画像搬送波のものに等しい。従って、12に相当するベ ースバンド同期抑圧信号をスクランブル解除状態に復元するには、図1bのHB Iと時間的に一致した水平同期反復度を有し、かつ、適切な振幅30を有し、ま た、スクランブル解除信号が得られるよう映像搬送波と同相であるコヒーレント RFパルス列を付加することができ、スクランブルが解除された信号のベースバ ンドを10で示す。アクティブビデオタイム34には、RF倍信号ほとんど存在 しない。
当然のことながら、このようなRFての付加、以下、「コヒーレントRF注入と 称す」は、信号のスクランブルがほぼ解除されるよう振幅、位相、タイミングを かなり正確にして行わなくてはならない。例えば、アメリカのCATVマーケッ トで用いられて0る共通ベースバンド同期抑圧装置は米国特許No、4.222 .068にほぼ準じたものであり、この装置ではベースバンド同期レベルシフト は70IRE単位に設定されている。このように、この場合は標準的なテレビ変 調スケールを用いているが、スクランブルを解除するのに必要な同相コヒーレン トRF注入レベル30は、信号の中のスクランブルのかかっていない部分のピー クRFレベルの44.75%に相当する振幅を有していなくてはならない。この ような注入RFパルスのレベルに多少のエラーがあってもテレビ受信器の同期に は影響がなくスクランブル解除された番組は満足して見ることができる。しかし ながら、テレビ装置の黒レベルにエラーが発生する可能性がある。これは、はと んどのテレビ装置は、カラーバースト16の期間に0IREレベル24をサンプ リングすることによりテレビ装置の映像基準黒レベル(black、 vide  reference 1evel)を設定するためである。しかし、周知のR 8−170A規格に具体的に記載されている一般的な映像仕様では黒レベルの誤 差を最大±2IREまでの一定のエラーを考慮している。このエラーレベルは許 容できるもので、実用的な目的では検出されないレベルである。
同様に、RFパルスの注入位相は、画像搬送波位相の約±6°の範囲でなくては ならない。注入RF振幅は抑圧同期振幅の振幅にほぼ等しいため、注入位相エラ ーによりHBI期間の映像搬送波の全体疑似位相変調の誤差は±3゜以下となる 。位相誤差を±3°以内にしなくてはならないのは次の2つの別々の理由による 。すなわち、まず第1の理由としては、テレビ放送工業技術の実務では、はっき りと分かる程度のインターキャリヤー可聴バズあるいはMCSステレオ歪を発生 させないよう[寄生位相変調(incidental phase modul ation) J (I CPM)は3″を越えないようにしているためである 。第2の理由としては、位相エラーが発生するのはHBI期間、つまり、カラー 基準バースト信号16が受信される期間だけでアクティブビデオタイム14の期 間ではない。HBI期間のRF位相シフトは検出カラー基準信号に同等のベース バンドシフトを引き起こすため、アクティブビデオの期間の検出色信号にカラー エラーが発生してしまう。Hazeltine Corporationのり、 LoughlinはNTSCテレビ信号の許容カラー基準位相エラーを評価する 主観試験を行っており、Ted Rzeszewskiの「カラーテレヒンヨン J IEEE、1984年出版O83−91ページの「非線形振幅関係とガンマ 補正」の章にこの試験か報告されている。この章の図11−27には、(少なく とも約80%の観測者は)±3°の位相エラーを認めることができなかったこと か示されている。
上述の許容振幅および位相エラーの大きさに基づいて、必要な正確さを有し、か つ、コヒーレントに注入されたスクランブル解除用RF信号は、所望の注入R, F信号に比べて一20Dbを越えない大きさの注入RFフェーザーエラーを有す る理想的なエラーレス注入信号であることを特徴としている。後から分かるよう に、この許容エラーレベルにより複数のチャンネルの同時注入を行う本願発明の 低価格実施例の実現が容易になる。
次に第1a図を参照する。この図では、ベースバンドでの水平映像ラインごとに 同期抑圧の開始および終了をレベル変動26.27でそれぞれ示している。スク ランブラ側でのこのようなベースバンドの変動が起こる期間は200ナノ秒を越 えない程度であり、4.2MH2の標準的なテレビ映像帯域幅に許容されている 。このような信号のスクランブルが解除されると、第1b図のRFパルスをコヒ ーレントに注入して本願発明のスクランブル解除器で同期オフセットレベルが取 り除かれる時に前記変動時間を整合させるのか好ましい。ここで、注入RFパル スの開始および終了期間は32と33でそれぞれ示している。このように、これ らの期間はそれぞれ200ナノ秒を越えないのが好ましい。
ml b図の注入RFエンベロープのパルス整形を画像帯域幅を有した振幅パル ス変調器で行う場合は、高速立ち上がり時間(fast rise−times ) 32と33で映像搬送波周波数の上および下へ最大4.2MH2の幅の両側 波帯スペクトルが生成される。この注入信号の上側側波帯の内容は、残留側波帯 変調(VSB)で送信される所望の通常テレビ帯域幅内に納められている。しか し、この注入信号は広帯域結合器の受信信号と結合していると考えられているた め、注入信号の下側側波帯は下側の隣接テレビチャンネル、具体的には、スクラ ンブル解除したチャンネルの映像搬送波よりもわずかに1.5MHzだけ低い帯 域にある下側隣接テレビチャンネルの音声副搬送波に干渉している可能性がある 。代わりに、32と33の変動時間を長くして振幅変調パルスのスペクトルの幅 を1.5MHz以下にすると、スクランブル解除した映像信号にはマイクロ秒の レンジのフロントおよびバックポーチ変動部(front and back  porch transients)か含まれることになり、このフロントおよ びバックポーチ部分は水平同期信号12の先端部またはスクランブル解除した信 号のアクティブビデオタイム14をモルしてしまい、このため、加入者には低品 質の映像信号が出力されてテレビ装置での水平同期が狂ったり、あるいは、映像 クランピング動作が安定しないといった問題か起こる。
周波数傾城や時間領域でのこれら2つの相反する要求は、下側側波帯スペクトル の広かりを用いずにテレビ送信で高速で画像を遷移でさる、すなわち、スクラン ブルがかかった信号にRFが結合する前に遷移点32と33でVSB変調技術を 用いることができる方法へ切り換えることで解決できる。この方法により、高速 ベースバンド変動に関連した最大4.2MHzの広いエネルギーを含む上側側波 帯をテレビ受信器で処理することができ、下側隣接チャンネルに接することがな くなる。注入信号のVSBスペクトル整形を容易にするデジタル装置は以下の項 で詳細に説明する。
上記のゲート処理したコヒーレントRFの注入は、スクランブルの解除以外の目 的にも利用することができる。本願出願では、正規の加入者でない者に対してチ ャンネル単位で信号を拒絶する技術を実行する対策も講じている。スクランブル 解除の場合とは対照的に、信号を拒絶する場合は、第1b図に示すゲート処理し たコヒーレントRFの注入をテレビ信号の映像搬送波の位相とは逆の位相で行う ことができ、これにより同期信号は抑圧されたりあるいは無効になり、もしRF 注入が十分なレベルで行われる場合は、HB、1期間に受信したテレビ信号のR F位相は逆になる。
この方法では、「海賊版」デコーダーが同期信号を再構成するのを防ぎ、また、 テレビ装置のインターキャリヤー音声検出器の位相が不連続になるため、不正加 入者に対する安全性が向上する。これにより、テレビ装置によっては可聴バズや さらには可聴ノイズマスキングが流入する。上記のタイプの信号拒絶を行うため のコヒーレント注入注入も、もしかしたらスクランブルのないクリアな状態、あ るいは、スクランブルの解除が認められているかもしれない下側隣接チャンネル が干渉されないようV S B遷移変調(VSB transition mo dulation)を用いてHBf期間にゲート処理をしなくてはならない。
上記のように、コヒーレント注入によるRFでのテレビ信号の処理は、単一チャ ンネル環境(context)で論じてきた。R,F注入技術を使用する主な理 由は、この新規な同時処理を複数のチャンネルに対して行うことにある。これは 、スクランブル解除または同期拒絶(sync denj、al)のいずれかが 必要な周波数でコヒーレント注入を行うということである。
第2a図は、CATV装置上を搬送されて本願発明の多重チャンネルスクランブ ル解除器に入力される入力信号の広帯域スペクトルの一部を示している。各テレ ビチャンネルは、映像搬送波40と映像搬送波40から4.5MHz離れた音声 副搬送波42で構成されている。チャンネルの間隔48は6MHzである。図か ら分かるように、テレビ信号のスペクトルは、上側の側波帯VSBが変調されて るので映像搬送波周波数を中心にして非対象的になっている。
第2a図では、CATV配線を2種類のチャンネルか送信されているのが分かる 。第1の種類のチャンネルは、スクランブルのかかっていないチャンネル46で 、このチャンネルはどの加入者でも見ることができ、従って、処理は不要である ことが分かる。第2の種類のチャンネルは同期抑圧スクランブル化チャンネル4 4でSの文字か付与されている。この場合、有料チャンネル44の一部を加入者 が購入していると仮定する。この購入した部分のチャンネルは44゛で表す。従 って、第2b図にはこの加入構成(subscription configu ration)に相当する必要なRF注入スペクトルが概略的に示されている。
第2b図の各信号は本願発明の多重チャンネルスクランブル解除器で生成され、 また、第2a図と同じ周波数の各伝送映像搬送波に位相同期結合されているもの とする。第2b図の広帯域複合信号はコヒーレントに注入され、第2a図の広帯 域入力信号と線形に結合して第2c図に示す複合広帯域信号を生成する。この複 合広帯域信号は加入者に送られ、加入者はこのチャンネルを楽しむことになる。
注入信号50と52は、第1b図に示したタイプの時間領域プロフィール(ti me domain pr。
file)を有したVSB注入信号で構成されている。注入RF倍信号0は、対 応するスクランブルのかかった入力信号44゛ に同相で注入され、これにより 、スクランブルの解除が行われ、同時に第2c図のクリアなチャンネル60が生 成され加入者に出力される。これに対して、注入RF倍信号2は、異なる位相で 注入されるため、同期が無効になったり、あるいは、同期位相反転(sync  phase reversal)のような他の信号拒絶効果が生じる。このため 、テレビ信号62は目でみることができず、不正加入者には利用できなくなる。
しかし、この結合装置の広帯域特性のため、他のクリアな信号60は全て加入者 に供給される。
注入信号50と52は、第1b図に示すように、時間プロフィール(tempo ral profile)が全て同じであるため、もしこれらの信号全てが同時 に必要な場合、つまり、第2a図のチャンネルグループの全テレビ信号のHBI が時間的に何度も一致するような場合は、グループとして簡単に同時生成するこ とができる。映像チャンネルのグループ内で相対時間がこのように一致する現象 は「フレーム同期」映像ソース(frame 5ynchronous” vi deo 5ources)と言って当業者には良く知られているものである。こ の状態は、マスター映像同期ソースにゲンロックされた(genlocked) 映像を出力する映像フレーム同期化回路で各チャンネルを変調する前にCATV ヘッドエンドで得ることができる。
本願発明の好適実施例を以下に説明する。この例では、増分関連搬送波(I R C、incrementally related carrier)または調 和関連搬送波(HRCSharmonically related carr ier )チャンネル計画に従って映像搬送波周波数割当(picture c arrier frequency assignments)や制御を行うC ,ATV装置において、少なくとも本願発明により現在処理中の帯域のチャンネ ル部分内では他の加入者注入発生器(subscriber 1njectio n generator)をかなり簡略化できることが分かる。本願明細書では 、このような状況のもとで、グループ内で最も近接したいずれか2つのチャンネ ルを分割する増分周波数(incremental frequency) 4 8に等しい基本周期を有した周期信号から第2b図の複合RF倍信号生成するこ とについて説明する。本願発明者の米国特許No、5,125,100やこの中 で引用しているFinlay et al、の米国特許No、4. 099゜1 23に開示されているように、このような位相同期状態は、適切なIRCまたは HRC櫛形信号にチャンネルグループ内の全ての変調器を位相同期させることに よりCATVヘッドエンドで得ることができる。
本願発明の第1の好適な態様を第3図に示す。ヘッドエンド映像フレーム同期や IRCまたはHRC搬送波位相同期を上述したように行っているものと仮定する 。全ての送信チャンネルが含まれた広帯域入力信号がライン100に到達する。
広帯域信号のパワーの一部はパワースプリッター102を介して広帯域増幅器1 04に接続される。加入者に正当な権利がある場合は、RFスイッチ106は閉 になり、第2a図に相当する増幅広帯域信号が方向性結合器108に供給される 。第1b図に相当する時間プロフィールをそれぞれ有した第2b図に相当する注 入信号はライン114を介して方向性結合器108により増幅広帯域信号に結合 され、その結果、第2C図の複合信号がライン109に出力される。ライン10 9上の広帯域信号は指向性タップ110を経て加入者ボート112に出力される 。ライン114に注入される複合信号を構成している第2b図の注入信号50と 52はデジタル広帯域発生器136で生成されてRFスイッチ116に供給され る。注入が必要な期間は、RFスイッチ116は図に示すように117の位置に ある。
デンタル広帯域発生器136は、ライン146に出力される中心局部発振器周波 数(a center 1ocal oscillator frequenc y)を中心とする5 M Hzグリッド(grid)上の周波数点からなる任意 のサブセットにある信号50と52を生成することができる。これらの信号は、 直角位相変調器138で生成され、適切なベースバンド信号と共にライン161 と162へ出力される。また、これらの信号は、ローパスフィルター164と1 66の遮断周波数を越えない帯域幅を片側にだけ有している。このようにして生 成された信号は、広帯域増幅器1.24で増幅され、バンド、<スフイルター1 74の中の適切なSAWバンドパスフィルターを介して広帯域増幅器120とR Fスイ・ソチ116へ供給される。ライン161と162に供給されるベースノ (ンド信号は時間関数であり、以下Bl (t)とB2(t)で表す。
これらのベースバンド信号は、RAM171と172の内容に基ついてデジタル /アナログ変換器(DAC)1.68と170のそれぞれによりデジタル生成さ れる。ローノくスフイルター164と166は、ノくンド調和阻止(band  harmonic rejection)とエイリアジング防止フィルター処理 (antialiasing filtering)を行う。D 、A、 C1 68,170とRA M 171.172のクロックを駆動するクロック周波数 かライン148に供給される。このクロック信号によりRAMアドルス発生器1 50も進み、これにより適当なRAMデータ内容がDAC168と170にそれ ぞれ順次ロードされる。隣接する2つのチャンネル間の基本周波数増分(fun damental frequency increment) 48の十分な 大きさの整数倍となるようクロック周波数を設定する。6MHzのチャンネル間 隔の場合は、クロック周波数を72MHzになるよう選択する、これによりナイ キスト周波数36MHzに近いベースバンド信号のデジタル生成を行うことがで きる。実際のローパスフィルター設計では、第2図に示すような9チヤンネルグ ループ用の注入信号を簡単に生成することができる。
第1b図において、期間30では注入信号の振幅と位相は一定であり、追加処理 が必要な各搬送周波数にCW正弦信号を注入しなくてはならない。ライン146 上の直角位相変調器138へ出力している局部発振器は、サブシステム142に 内蔵されている注入同期発振器(I L O,1njetcion 1ocke d oscillator)または位相同期ループ(P L L。
phase 、1ocked 1oop)発振器によりライン140に到達する チャンネルグループセンター搬送波に位相同期されるものと仮定する。さらに、 ライン148上のクロック信号(この例では72MHz)も同様に、基本増分周 波数48(この例では6M Hz )の整数倍であるライン140上のノくイロ ット信号に位相同期されるものと仮定する。直角位相変調器138での直角位相 変調処理の線形性により、必要な信号B、(t)と82(t)は、それぞれ6M Hzの整数倍の周波数を有した正弦波を線形に組み合わせたものでなくてはなら ない。従って、この期間は、Bl (t)とB、(t)は6 M Hzの周期を 有した周期波形であり、このため、Mナンプル(本願の例ではM = 72 M  Hz / 6 M Hz工12)を有した各信号を離散時間で表示することか できる。従って、134に任意のCW周波数グリッドを生成するには、RAMア ドレス発生器150は期間30のあいたにRA Mアドレスを繰り返し走査する だけでよい。生成された注入搬送波の固有振幅と位相は、BIRALi内の12 の走査サンプルと82RAM内の12の走査サンプルの値に基づいている。
RF領領域は、ライン134の各生成搬送波出力は2つの直角位相成分(qua drature components) IとQに分解できる。グループ局部 発振器か同期している中央周波数搬送波から問題になっている特定の搬送波を引 いた値に等しい6 M Hzのオーダーのベースバンドを係数″に″を用いて示 す。このように、いずれの所定”k” (最大N値まで)の場合にも、2つの側 波帯成分を生成することができ、これらは2つの別々のチセ゛/ネルに相当する 。所望の直角位相成分(quadrature components) I  k″、Qk”、Ik−1Qk−を4項のカラムベクトル(4entry col umn vector)で表すものとすると、ベースバンド信号B、(t)とB 2(t)(各ザンプル時間tを2項のカラムベクトルで表す)は次のベクトル式 のようにめられる。
式1 式(1)の任意のRF位相基準座標を用いれば、Ik+、l!:。
k+はそれぞれ周波数係数”k”の上側側波帯RF注入信号の同相直角位相成分 に相当し、一方、Ik−とQk−は周波数計数”l(”の下側側波帯の同相直角 位相成分に相当する。
整数値を1−Mまでと仮定した場合、パラメーター“ ビは離散時間変数である 。k=0の場合、両側波帯は単一センター搬送波の1/2つつに劣化する。この 両側波帯について式(1)は2項ベクトノ喧2 entry vector)と 2X2マトリックスの式にまとめられる。
1k”、Qk“、Ik−1Qk−の必要な生成値に基ついて式(1)にほぼ準じ て演算を行うことにより、デジタル信号プロセッサーとマイクロコントローラー (DSP/uC)152は必要なサンプルBl (t)とB2(t)を評価し、 データバス154を介してRAM171.172へこれらを格納する。上述のよ うに、式(1)の一番右端側のカラムベクトルに等しい注入信号を、正しい位相 および振幅で供給しなくてはならない、そうすればライン109に着目した場合 に注入信号は同しライン109の人力信号のフェーサ−値に等しくなる。このた め、本願出願は、フエーザー測定分析手段を提供するものであり、この手段はコ ヒーlノント注入を行う装置と同し装置手段、すなわち、デジタル広帯域発生器 136で構成するのが好ましい。これにより、所定ビデオタイミングスケジュー ルに従ってこれら2つの機能は時分割される。スクランブル解除もRF注入も必 要ない期間に時分割や測定を行うことかできる。このような測定またはフエーザ ー分析は、有効なビデオ情報が存在しないVBIの期間内に行うのか好ましい。
この結果、映像搬送波のレベルと位相に対して固定受信基準が生成される。
次に、注入か必要とされないフエーザー分析期間になると、RFスイッチ116 は118の位置にセットされ、RFスイッチ126は128の位置になる。この ように、ライン109上の分析すべき信号サンプルは指向性タップ110を介し て供給され、広帯域増幅器132.124で増幅され、バンドパスフィルター1 74内の適したフィルターに供給される。フィルター処理されたこの信号は広帯 域増幅器120.130でさらに増幅され、ライン134上の直角位相変調器1 38に供給される。ついてではあるが、直角位相変調器138は可逆性のもの、 すなわち、内部パワー結合器(internal power combine r)をパワースプリッターとして機能することができる受動素子で構成されてお り、また、その平衡ミキサー(balanced m1xers)は両方向性で あると仮定していることに注意しなくてはならない。
このような仮定においては、装置138も直角位相変調器ということができ、直 角位相出力かライン161.162に出力される。本願発明において使用が可能 な可逆性直角位相変調器138の一例として、ニューヨーク州プルツクリンのM ini−Circuits coprorationて製造しているモデルQM C−170がある。所定周波数”k”の特定の正弦波対をローパスフィルター1 64と166の出力端に供給し、これらの正弦波対をライン161と162の直 角位相変調器138のミキサーへ供給すると、ミキシングが二重に行われ、その 結果、ベースバンドでの第2番目のミキシングに関連する直流成分がライン16 1と162に現れる。この二重ミキシングは、ライン146に第1局部発振器か ら出力が供給され、一方、第2「局部発振器」の出力は、DAC168と170 でデジタル生成された純粋な正弦波信号によりライン161と162を介して直 角位相で(in quadrature)供給される二重変換直角位相受信器( double conversion quadrature receive r)の処理に略等しい。同じラインの直流成分は、高インピーダンス176と1 78を介してゲート処理積分・ダンプ(1& D、 Integrate an d Dump)回路180.!=182へ接続された検出信号を構成しており、 この回路の出力は、ライン185を介してアナログ/デジタル(A/D)変換器 188に接続されているスイッチ184を順次用いてサンプル処理することがで きる。A/D変換器188でめられた値はデータバス190を経てDSP/uc 152へ送出される。ローパスフィルター164と166の出力インピーダンス は、138の平衡ミキサーで生成された直流成分を測定できるよう十分な大きさ になるよう注意する。
各周波数“k”毎にRAMの内容を設定して個別測定を2回行う。すると、DA C168と179は第1回目の測定では E、(r)=a cos(2rkr/kf) ; B7(l−a 5in(2f r/A4また、第2回目の測定では B、(Q−a 5in(2r&/A/) ; E、(t)=a cos(2yk I/M)の値をそれぞれ生成する。ここで、”a”はDACのダイナミックレン ジに適合した適当な振幅目盛係数である。
第1測定期間にI&D回路]、80と182でめた(スイッチ184の各状態で 順次求めた)測定スカラーはここではyk、ukでそれぞれ表す。第1の測定は 上側側波帯の分析に相当し、このステップは以下AN+で示す。これに対して第 2の測定は下側側波帯チャンネルの分析に相当し、以下、AN−で示す。従って 、各周波数”k”に対して4つのパラメーターがめられており、これにより入力 されてくる信号のフエーザー値を上側(+)と下側(−)側波帯チャンネルでめ ることができる。これらのパラメーターは、式(1)の逆数に関する式、すなわ ち、以下の式からめられる。
AN+とAN−の測定期間(以下分析期間と称す)に式(2)でめたフェーザー 値は、HBI期間に正確な位相と振幅を必要とする信号が生成されるよう、以下 に述べるような方法で、受領フエーザー値分析(received phaso r analysis)に基づいて、注入期間中にRAMI 71と172の内 容を演算および調整するようDSP/uc152で使用する。センター搬送波分 析(k = 0)の場合は、装置は、B+ (t)と82(t)の値が0となる 単一測定機能を有した単一変換受信器になってしまい、2つの直角位相成分の推 定値がI&D回路180と182の出力端で直接得られる。
グループビデオタイミングと共に注入と分析を行うには、グループ内のチャンネ ルのVBI期間全てまたは一部に垂直フレーム基準データシーケンス(vert cial frame reference data 5equence)を 挿入する。第3図の装置は、整合フィルター194と同期データ検出器196を 用いて垂直フレーム同期を生成するものであり、これにより同期検出ライン20 2を介してタイミング連鎖回路210がリセットされる。タイミング連鎖回路2 10はtlからtlまての全てのタイミング信号を出力しており、この信号がR Fスイッチ、I&D回路やA/D変換器のストローブを制御する。アドレス発生 器150には、必要な注入信号や分析信号の合成用の適当なデータレコードが納 められた正しいRAMメモリーの場所を走査するようタイミング連鎖回路210 からの適切なリセットおよびプリロード信号(rest and preloa d signals)が供給されている。以上のように、広帯域発生器136は 、その可逆性によって、選択チャンネルでのフエーザー値分析やデータおよび同 期の獲得(dataand 5ync acquisition)に使用する広 帯域直角位相同期受信器(broadband quadrature 5yn chronous receiver)としても機能する。従って、整合フィル ター194に接続された加算抵抗193と192を介してライン161と162 で直角位相信号をさらに組み合わせることにより特定のチャンネルを受信するこ とができる。受信中のチャンネルは、DAC対168と170で生成中の正弦成 分を正しく選択することで測定することかでき、この結果、受信中のものか上側 側波帯または下側側波帯チャンネルであるかによって、AN+またはAN−分析 測定で説明したようにライン161と162に適切な正弦波かそれぞれ直角位相 の状態で印加される。例えば、受信中のものか周波数係数”k”に相当する上側 側波帯チャンネルのVBI期間のデータの場合は、B+ (t)と82(t)の RAM値は次のように設定される。
ここで、θは、測定成分Alk+とAQk+に基づいて前記チャンネルを同相で 受信するのに必要な位相角である。受信モードで必要なRAM値用の上記三角法 等式(trigonometric expression)は、合計値(周波 数” k”に相当)の1つの項だけを用いて式(1)がらめられる値に相当する 。
ここで、■に−とQk−はゼロに設定されている。言い替えれば、選択チャンネ ルを受信するのに必要なRA Mの内容は、チャンネルの受信搬送波と同相かつ コヒーレントな単一搬送波を生成するのに必要なRAMの内容と同じである。
上記のような適切なRAM信号を用いれば、グループ内のどのチャンネルのVB Iに挿入されるデータも、整合フィルター194とデータ検出器196で選択的 に検出できる。この検出データストリームを用いて、アドレス可能な加入制御の 分野では周知な方法により加入者のユニットをアドレス指定する。スクランブル 解除が認められている特定のチャンネルと加入者に認められていないチャンネル の識別は、各加入者のマイクロコントローラ一部152に送信される。このよう な加入構成情報(subscription configuration i nformation)に基づいて、DSP/ucg152ては各周波数係数” k”に対して式(1)に従ってB+ (t)とB2(t)に必要な固有線形結合 (speciflc 1inear comb1nation)の演算を行う。
第2図の例では、周波数係数”k”に相当する下側側波帯チャンネルを”−K” とし、また、この周波数係数の上側側波帯を”十K”としている。従って、第2 図には−4、−3、−2、−1,0、+1、+2、+3、+4の符号の9つのチ ャンネルが示されている。このチャンネル表示方法か与えられたとすると、第2 b図には注入チャンネル50で示すチャンネル−3、−1、+3のスクランブル を解除しく同相注入)、注入信号52で示すチャンネル−2、+2を拒絶(位相 はずれ注入)し、54で示すチャンネル−4,0、+1、+4を処理しない(注 入を行わない)特定加入構成が示されている。注入が必要なチャンネルのAIk ”、AQk”、Alk−1AQk−の値は上述したAN+、AN−の分析測定期 間に式(2)に従ってめられているものとする。この加入構成に基づいて、第2 図の必要加入構成を生成するため式(1)の右辺の各”k”に対して次の類ベク トル(vector entries)を用いる。
ここで、dとgは、分析期間での測定搬送波の相対的な大きさと、スクランブル 解除および位相はずれ注入拒絶に必要な注入フエーザーの大きさのそれぞれに対 する適切な正の目盛係数である。
上記説明で覚えているように、注入信号はVSB変調されていな(ではならない 。VSBスペクトルと共に特に注入パルスの開始や終了を行う予めデジタル演算 したシーケンスに従って、D A C168と170へデジタルサンプルを出力 させることによりこのVSB変調を行うことができる。単一搬送波装置の場合は 、2つの直角位相成分を一定の関係にしてVSB変調信号を生成する周知の方法 がある。
このような方法はR,Lucky、J、 5alz and E、J、Weld onらによる「データ通信の基本」McGraw−H4ll、New York 、1968年出版0本の中で説明されている。所望のVSBパルス整形を行う搬 送波の直角位相変調に使用するこのような2つの信号を第4図ではc (t)と S (t)を用いて数学的に示す。ここで、c (t)は同相成分の変調関数で あり、5(1)は直角位相成分の変調関数である。第1b図のCW圧入30の場 合は、式(1)の右辺の時不変カラムフェーサ−ベクトル(a time 1n variant column phasor vector)を特徴としてい る。このように、VSB遷移32.33を含ませるには、式(1)の時不変フエ ーザー力ラムを時変ベクトルRk(t)で置換しなくてはならず、このRk(t )は次の通りである。
この式は周波数”l(”に対して式(1)で使用しており、また、C(t)とS  (t)は一般的な周期関数ではないため、Bl (t)と82(t)の値は1 2のサンプルでは周期的にはならず、むしろこれらスペクトル整形された信号の 合成にはもっと長いデータレコードが必要になる。従って、サンプル番号Mと、 DSP7’uC回路152の内部のROMに格納されている関数C(t)とS  (t)の数値を適当に増加させた状態では、RAMレコードの値Bl (t)と 82(t)は式(1−A)に従ってD S P / u C回路152で演算さ れる。
第2b図の信号と同しく増加方向に間隔のあいた複数のV S B信号をライン 134に生成することに注意しなくてはならない。例えば、N=4の時、式(1 −A)からは、k−0,1,2,3,4の場合に式(3)の選択フエーザー注入 値1に’、Qk+、Ik−、Qk−で測定した公称フエーザー値を有した9つの 個別VSB変調フェーザー値が得られる。これらのフエーザー値は、加入者の加 入状態に基づいて各チャンネルでの所望の処理動作に応じて設定される。
第1b図の遷移点32と34を表すのに必要なRAMレコード長とVSBスペク トルの等価チャンネル通過域周波数レスポンスと遷移帯域幅の間には相対関係が ある。本願発明の第1の好適実施例では、第4図の遷移期間402と403は、 それぞれレコード32と33の場合に72M5psで109のサンプルのレコー ド長に相当する。第5図には、第4図のベースバンド直角位相関数C(t)と5 (1)をめるもとになる矩形変調パルスへ計算により印加される等価デジタルフ ィルターの周波数レスポンス500が示されている。第5図から分かるように、 比較的短いサンプルンーケンスを有した映像搬送波の両側で許容可能なVSBス ペクトル整形を行うことができる。本願発明のデジタル信号処理能力から得られ るその他の特徴としては、第5図の正確な演算デジタルフィルターに基つく関数 C(1)とS (t)の設計能力かある。ここで、音声副搬送波周波数501の 近傍に特別にゼロスペクトルを設けて広帯域注入VSB信号がその音声部分を干 渉しないようにしている。結果的に発生するクロストーク作用は、隣接グループ のチャンネルの場合に映像フレーム同期しており(video frame 5 ynchronous) 、また、見ることができないHBI期間のエツジで極 めてわずかながら遷移雑音成分を発生させるため、隣接チャンネルの映像部分に だけ影響を及ぼす周波数には一般的にはこのような強力な減衰機能は必要ない。
再び第5図において、フレーム同期グループのチャンネルに接している下側隣接 チャンネルに対する色信号の干渉が最小限になるよう、下側隣接チャンネルの色 副搬送波周波数502にゼロスペクトルを特別に設ける。映像スタガ(vide o staggering)法に従ってゼロスペクトルのビデオタイミングを水 平方向に移動すべきかどうかを以下で説明する。
上記の説明をまとめると、はぼ映像同期した任意の振幅および位相を有し、入力 信号にRFコヒーレントな状態にある多重チャンネルを生成するといった特別な 能力であり、この能力により一群のチャンネルを同時に処理することが可能にな る。
実際には、DACクロック速度やDACダナミツクレンンや線形性といった制限 かあるため、第3図の広帯域発生器136で同時に正確に生成できるチャンネル 数は限られている。このため、広帯域発生器136を時分割モードで使用するの か望ましく、こうすると複数のチャンネルグループを順次処理することか可能に なり、これにより広帯域発生器136に信号を出力する局部発振器を各グループ の中心周波数チャンネルに切り替えることにより処理するチャンネルの全体数が 増加する。ライン単位の必要処理(および注入)時間は全体水平ライン時間の1 /4以下であるHBIに制限されているため、ビデオ分野ではこのような操作モ ードは可能である。このように、ヘッドエンド側では、チャンネルグループのH BIが重複しないようチャンネルグループをスタガ状に映像同期させている。第 6a図にはこの様子が概略的に示されている。期間600は注入の必要がない保 護期間であり、スイッチ122を用いて4つのチャンネルグループA−Dのうち の中央搬送波局部発振器とバンドパスフィルター174内の適切なグループバン ドパスフィルターを切り賛える(第3図のスイッチ144)。第6b、6c図に は、各チャンネルグループへのチャンネル割当に関して2つの可能な周波数構成 が示されている。第3図の第1の好適な実施例では、グループ当たりのチャンネ ル数が同じ場合はDAC速度を低くする必要があるため、第6b図の周波数ブロ ックグループ化を利用する。しかし、高速DACとRAMを犠牲にすれば、この 場合は単一(および幅の広い)調和フィルターしか必要でないため第6c図の周 波数飛越しグループ化によりバンドパスフィルターを節約できるかもしれない。
第6b図のチャンネル周波数のグループ化の好適例においては、周波数Fa60 2の局部発振器を第6a図のグループAの期間にスイッチ144で選択する。次 に、同様にスイッチ144を移動して周波数Fb604てはチャンネルグループ Bの中央チャンネルに相当する局部発振器を選択し、同様にチャンネルグループ CとDでも発振器が選択されて水平ビデオタイムの残りを埋められ、これにより HBIの期間に相当する等しい時間だけ順次周波数Fc606とFd608が引 き延ばされる。このように、各チャンネルのHBI期間にコヒーレント注入を行 うことで、4つのグループの各チャンネルに必要な処理を同じ広帯域発生器で実 行する。
第7図には、全てのチャンネルグループについて一本の水平映像ラインの期間に 注入波形をデジタル生成する方法が示されている。図から分かるように、各チャ ンネルグループの期間には、第1b図の時間セグメント32.30.33が必要 とするサンプルシーケンスにそれぞれ相当する3つのRAMセグメントがある。
アドレス発生器150で生成するアドレス値スケジュールを700で示す。各時 間のRAMアドレス値は垂直軸レンジ702に示されている。
このアドレス値はアドレス発生器150で生成され、RAN1アドレスバス15 6を経てB2RAM172とB2RAM172へ同時に供給される。ライン14 8のクロック信号がアドレス発生器150を進めており、このクロック信号周波 数は北米では6M Hzのチャンネル増加周波数(channel incre mental frequency)の整数倍であるのが好ましい。従って、本 願発明の場合は、クロック周波数は72MHzとなる。
B lRAMと82RAMに格納されて、DAC168と170へ供給される数 値は、各チャンネルグループにおいて式(1−A)で規定した演算値に基づいて D S P / u C152で作成し、こうしてチャンネルグループAのRA MvSBの「立上がり」部分732、CW部730、VSB「立下がり」部73 3の値が満たされ、同様に他の3つのチャンネルグループの値も満たされる。
本願発明の第1態様に戻る。第3図の装置の注入分析波形(injection  and analysis waveforms)の位相と振幅は、処理チャ ンネル毎にフエーザー制御ループ(phasor contr。
l 1oop)を閉じ、また、分析と補正を続けて行うことにより入力信号に対 して一定の関係に保たれている。これにより、CATV配線装置内の比較的遅い 位相または振幅ドリフトや、電源スプリッター102、方向性結合器108また は広帯域増幅器104などの加入者側ユニ・ント内の成分や、入力チャンネルの フェーザー値に比べて相対注入フ工−ザー値に影響を及ぼす可能性のある広帯域 発生器136内の成分が追跡される。
本願発明のフエーザー値のトラッキングおよび校正方法をよく理解するため第8 図を参照する。第8図のフエーザーダイアグラムは、制御自在なチャンネルグル ープ内の任意のチャンネルに対して上述の分析方法を使用しながらライン109 で観察したフエーザーに相当する。SI、すなわち、フェーザー300は、注入 が不要なVBIのライン部分の期間に0IREの黒レベル送信をしている入力搬 送波の画像搬送波フエーザーを表している。この時点で、分析期間が開始され、 フエーザーSの推定値が生成される。
同期信号が70IREのベースバンド等価シフトによって抑圧されていると仮定 すると、注入による再構成が不要なライン部分以外の場所で同一抑圧を行う信号 の一部を測定したくなり、これにより、広帯域発生器をフエーザー分析器として 利用可能になる。帰線消去レベルかOIREかもしれないVBIのライン部分が 701REグレーペデスタルとなるようヘッドエンドの映像信号を変調すること によりフエーザー分析器としての利用が可能になる。この状態が、振幅合計値3 03に相当する70IREペデスタルだけ抑圧されたB2(フエーザー302) として示されている。理論的には、広帯域発生器136でフエーザーの差を生成 および注入できるようSlと82の分析でフエーザーの差を十分に測定しなくて はならない。この方法の問題は、測定信号と注入信号の信号路が等しくなく、こ のため、ライン109に与えられている注入フエーザーを直接測定することかで きないといったことにその原因がある。そもそもこれは、フェーサ−分析または その逆に使用することができない複数の信号を発生器で生成しなくてはならない からである。つまり、一度に1つの機能しか得ることができないのである。Sl すなわち、入カフエーザー82と注入フェーサ−1,1,の組み合わせを測定す るのが好ましく、このSはさらにSlと比較される。これら2つの測定値を用い て、次のベクトル等式に基づいてエラーフエーザーΔSをめる。
ΔS = S、 −S (4) この式から、フエーザーの増加分をD S P / u C152で算出し、注 入用RAMレコードを変更するよう蓄積する。
この処理を繰り返し構成すると、フエーザーマッチングがなされるべく収れんさ れる。
Sの可測性について、注入ソースと分析ソースが同時に存在すると仮定する。バ ンドパスフィルター174の内部のSAWフィルターによる遅延を十分に利用す れば順次Sを測定することができる。この方法は、広帯域発生器が分析器として 機能している間に行われる、短いパルス期間での必要な複合RF倍信号注入とそ の後の遅延パルスの受取りによっている。この方法は、l\ラッドンドで70I REのペデスタルを挿入するVBIの実線期間にRFスイッチ116と126を 操作することにより行われる。第1の好適実施例において、ビデオライン17と 280の期間にこのような校正と分析が行われる。第9図にはRFスイッチ11 6と126の状態スケジュール(state 5chedule)の他にパルス 注入分析タイミングが示されている。第10図には、Rec A、B、Cで示し た注入部とAN+、AN−の分析部がアドレス発生器150の制御によって周期 的に変化する関連RAMアドレススケ−ジュールが示されている。こうしてめた フェーサ−推定値をさらに正確にするため、このプロセスにおいてA/D変換器 188で得たサンプルをDSP/uc152で平均する。上記の手続きは、注入 が必要な全てのチャンネルについて順次適用できる。
上のバラグラフは第8図の結合フエーザーSの測定についてのものである。式( 4)に従って調整を行うには、VBlの0IRE帰線消去期間レベルのほとんど の部分で81を自由に得ることができる。この場合、多重チャンネルとチャンネ ルグループは1つのVBIフレームの中で処理することができる。この処理は、 第11図の多重グループで示しているように、装置をCW分析期間AN+、AN −で順次処理することにより簡単に行える。
第12図には本願発明の第1実施例のビデオタイミングスケジュールの全体が示 されている。図から分かるように、注入、分析、同期、データ検出の期間は重複 しておらず、このため、広帯域発生器は効率よく使用されている。各ビデオフィ ールドまたはフレームが終了すると、全ての周波数に対して次の増分Bl (D  、B2 (t)を生成する増分ΔSに従って注入フェーサ−は全て接続される 。
式(5) 第13図は、本願発明に従って構成されたCATVヘッドエンドの概略図であり 、ここで、2つのチャンネルグループ(グループBとD)だけが第3図の加入者 側ユニットで処理すべきスクランブル化チャンネルを含んでいる。櫛形信号発生 器(comb generator)がらは、各チャンネルグループに櫛形信号 (comb signals)が個別に出力される。これにより、IRC動作を 部分的に行わせることが可能になる。
第14図には櫛形発生器がより詳細に示されている。グループBとDの櫛(co mb)に信号を出方している2台の広帯域櫛形信号発生器は、加入者側広帯域発 生器136と同じ構造をしている。しかしながら、ここで、搬送波は全てcw周 期モードで構成されている。このように、72MHzクロック周波数の場合、ア ドルス発生Xは6MHzの周期を生成するモジュール12カウンターである。加 入者側ユニット全てに同期クロックを供給するため、CATV装置へ72MHz パイロット信号も供給する。ゲンロック基準信号から供給されるマスタービデオ タイミングは72MHzクロックに同期されており、これにより、加入者側ユニ ットのビデオライン毎に行っていたRF RAMレコードの変化を不要にするラ イン速度(line rate)とRFクロック速度(RF clock ra te)の間の厳密な関係が保証される。櫛形信号の相対位相は、データバスW8 とWoを介して他のRAMレコードをダウンロードすることで変化させることが できる。これらの位相値は、本願発明の装置の動作には実際には無関係であるが 、本願発明者の前述の米国特許で説明しているように伝送歪を全体的に低減させ るにはこれらを調整するのが望ましい。
第15a図は、RF同期抑圧HBIのベースバンドを示したものである。また、 第15b図は、スクランブル解除に必要なコヒーレント注入信号を示している。
ここで、RFでの減衰によって、カラーバーストの部分を含む信号成分全てに注 入が必要となる。図からも分かるように、注入信号の映像搬送波の部分を生成す るには6つのRAMレコードが必要である。つまり、1032,1,040,1 038.1030,1036.1033である。映像搬送波を中心としてVSB 生成を行うことにより損失したバースト信号を生成することは可能であるが、色 副搬送波周波数と5MHzの適合性が乏しいためこの方法ではメモリーのコスト かけた外れに高くなってしまう。
これに代わる解決手段としては、フレーム同期映像ソース内の上側側波帯色副搬 送波は全て5 M Hzと増加方向に関係しているといった事実に基づく解決手 段がある。従って、第16と17図の本願発明の第2実施例の説明がら分かるよ うに、中央搬送波チャンネルのカラーバーストに3゜58MHzオフセット局部 発振器を同期させた状態で上側側波帯色副搬送波を別々に生成することができる 。第1実施例と同様に、注入フェーザーは全てVBIの期間に測定および追跡す るのが好ましい。第17図は多重住戸ユニット(MD U、 multiple  dwelling unit)用の構成が示されている。ここで、副搬送波A のデジタル広帯域発生器は、加入者Bの校正注入期間に分析機能を提供したりそ の逆を行ったりする。
最後に、映像ライン期間中に広帯域発生器を単一グループの専用とすれば、ラン ダム「映像折返しくvideo folding)」に基づく拒絶保証を追加し て行えるよう有効ビデオ時間(active video time)に可変レ ベルの固定注入信号をさらに生成することができる。この方法は、暗号キースト リーム制御で決まる幾つかの固定注入値を用いてヘッドエンドでコヒーレント注 入をゲート処理し、正確なフェーザー調整に基づいて加入者の場所でこれらを選 択的に無効に(従って、スクランブルが解除される)して実行することができる 。ヘッドエンドで注入した信号は位相が反対であるため、スクリーン部において のみ映像が反転する、このため、従来の「海賊版」スクランブル解除器にはます ます障害が多くなる。第18図は、映像折返しスクランブル解除および信号拒絶 技術を用いたスクランブル解除器用RAMタイミング図である。
FIG、7a べ−ス・′パン←” (司ll1i 2Cp凪FIG、 3 腎 FIG、 6a 、ff閏傾A 2eA スクヵ゛フ・し7°ノυFIG、6b Fd Fc Fb Fa FIG、 8 ΔS FIG、 12 FIG、13a FIG、13b FIG、74 FIG、15a 5払入RF 糊え■支 RFI絹’LQ仰ム FIG、76 FIG、17

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の振幅変調テレビ信号からなる広帯域信号の処理方法において、 前記テレビ信号の少なくとも一部と同相同期した複数の高周波信号を生成する段 階であって、生成された前記複数の高周波信号はそれぞれフェーザー値を有して いるところの高周波信号生成段階と、 生成された前記高周波信号に前記広帯域信号を結合させる段階と、 前記高周波信号と前記テレビ信号の関係が略一定になるよう前記テレビ信号の対 応フェーザー値に応じて、前記複数の高周波信号の前記各フェーザー値を調整す る段階とから構成されていることを特徴とする方法。
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