CN1008042B

CN1008042B - 数字信号发送系统

Info

Publication number: CN1008042B
Application number: CN 85104513
Authority: CN
Inventors: 石堂贵信; 近藤芳之
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1990-05-16
Also published as: CN85104513A

Abstract

一种数字信号发送系统包括一个用来产生数字信息信号的数字信号发生器和一个产生帧同步信号及服务位信号的控制信号发生器，数字信号信号代表音乐或数据，数字信号发生器例如是一个A/D(模拟至数字)变换器，帧同步信号及服务位信号都与数字信息信号经过时间割多路处理后产生出一个复合数字信号。此外，终端号码和搅乱关键码在复合数字信号的每一不同帧服务位上也进行时分多路处路，使这系统的终端单元或接受侧能够用到这个搅乱关键码。

Description

本发明一般涉及一个数字信号发送系统，这个系统是用于和诸如有许多电视机作为终端的有线或电缆电视系统一起使用的;更具体地说，本发明直接涉及到一个数字信号发送系统，其中恢复搅乱的控制数据是利用一服务位信号而发送到每个电视接收机。

已经提出过一种数字信号发送系统，该系统利用（CATV（电缆电视）传输线从所谓密纹盘之类的传输再生的数字信号。这种系统例如在下列专利中揭露过：如美国专利号No.4656629（“数字信号发送以及/或者接收系统”），申请日期1984年11月6日，且该发明已转让给了本发明的授让者。

上述的数字信号发送系统包括一个用于产生时分多路复用数字的声频信号和服务位信号的数字信号发生器，用于根据时多路信号来的调制一载波的调制器以及通过CATV传输线发送这调制载波的发射机，在接收机或终端处，服务信号经过译码，使它在有紧急广播信号传送时，能控制电视机信道转换或选择，使转换或选择到一个空信道上;还有一个噪声抑制控制电路，使D/A（数字至模拟）变换器出来的声频信号的噪声减弱。

然而，在这种以前提出过的数字信号发送系统中，虽然终端地址信号是在服务位信号上多路时分复用的，而后发送出去，但如果终端数目增多，寻址或访问的速率将会减慢。因此，至今还没有提出过一种系统，它能高速寻找大量的终端地址，譬如说，有一百个万个终端地址。

此外，在付费信道的CATV系统中，也把搅乱了的数据发送到接收机，但至今没有提出过与终端地址号码一起发送一个恢复搅乱的关键码给每一终端。

因此，本发明的一个目的提供一种以高速率有选择地对大量终端能寻址的数字信号发送系统。

本发明的另一目的是提供一种数字信号发送系统，其中能辨认终端号码、组号、等级水平等的控制信号是在第一或一个奇数帧的服务位上发送的，而搅乱关键码是在第二或一个偶数帧的服务位上发送的。

本发明另一目的是提供一种上面所说的数字信号发送系统，其中用来决定组号、信道号或数据的种类的控制信号是在第二或一个偶数帧的服务位上发送，以便高速地控制终端。

依照本发明的一个方面，这里提供出一种数字信号发送系统，它包括：一个数字信号发生器，用来产生例如代表音乐或数字数据的数字信息信号;一个能产生帧同步信号和服务位信号的控制信号发生器;一个时分多路复用装置，用来产生复合数字信号，这个复合数字信号包括帧同步信号、服务位信号以及数字信息信号，所说的服务位信号是如此排列，而使复合数字信号的每个不同帧内发送不同的第一和第二控制信号;以及在载波上调制所说复合数字信号的装置，以便在传输线上传输。

依照本发明的另一方面，可以提高出一种数字信号发送及接收系统，它包括：一个中央单元和许多通过传输线能与所说控制单元通信的终端单元，所说中央单元包括：一个数字信号发生器，用来产生代表音乐或数字数据的数字信息信号;一个能产生帧同步信号和服务位信号的控制信号发生器;一个时分多路复用装置，用来产生复合信号，这个复合信号包括帧同步信号、服务位信号以及数字信息信号，所说的服务位信号是如此排列，在复合数字信号的奇数及偶数帧中至少交替地发送有不同的第一及第二控制信号;以及为了便于在传输线上传输，还有在载波上调制所说复合数字信号的装置;而每一所说终端单元包括：一个解调器，它供有发送的调制信号，并由它来解调所说的复合数字信号;从解调的数字信号中能分离所说第一及第二控制信号的装置，以便控制该接收终端单元的动作;供有所说解调的复合数字信号的多路分配装置，以便提供所说的数字信息信号，后者又被D/A（数字至模拟）变换成相应的模拟信号。

本发明的以上及其它目的、特征和优点，将从下面的详细说明和附图中变得更加清楚。

附图的简单说明

图1表示按本发明的系统中使用的复合数字信号的字格式;

图2表示按本发明的系统中使用的复合数字信号的帧格式;

图3A至3E及图4表示在服务位上发送的各种控制信号的例子;

图5表示在顺序几帧中发送的控制信号例子;

图6A至6D表示在不同服务码位上发送的单独服务格式的例子;

图7A是依照本发明的发射机实施新型的电路框图;

图7B是图7A发射机中一个重要部件的详细电路;

图8是依照本发明的接收机或终端实施例的电路框图。

这里将首先对照图1至图6来详细说明本发明采用的信号或数据格式。

在图1A及1B的数据格式中，每个字由168位组成，其中包括例如8位的字同步信号“Word sync”（“字同步”），4位服务位信号“SB”，SB₁至SB₄，128位数据部分“DATA”（“数据”）（有4个信道数据，每信道有32位），以及28位纠错码“ECC”（4个信道均有纠错码，每信道7位）。由图1B看出，在每个字的128位数据部分及纠错码ECC部分，每一信道的数据DATA及纠错码ECC都在各码位上重新排列，即信道的数据和纠错码都经过了所谓交叉处理。

图2表明在本发明采用的一帧数字信号的数据格式中，每帧由256字组成，每字具有图1A及1B的数据格式。图2特别表明了在每一帧中，第一字是由帧同步信号“Frame Sync”（“帧同步”）、服务、位SB、数据DATA及纠错码ECC组成，第二字是由字同步信号“Word Sync（1）”、服务位SB、数据及纠错码ECC组成，同样，第三字由同步信号“Word Sync（2）”、服务位SB、数据及纠错码ECC组成，类似的，最后一字即第256字是由字同步信号“Word Sync（255）”、服务位SB、数据及纠错码ECC组成。

在这一点上，赋与每字的4位服务位，集合来在一帧中就有1024位。换言之，每帧有256个服务码位，每个服务码位包括SB₁至SB₄。因此，依照本发明，每个包括SB₁至SB₄的256个服务码位，可对每个电视机或终端用来发送控制数据，这在下面将有的进一步的说明。

图3A至3E表示有5种帧格式，其中服务位SB均用来发送控制数据。图3A是单独服务格式（USF）、图3B是组服务格式（GSF）、图3C是信道服务格式（CSF）、图3D是全服务格式（ASF）以及图3E是搅乱关键码格式（SKF）。

图3A至3E的每一图中，格式中的“Hedeer”（“标头”）用来区别这一帧属于何种格式，以及在图3A、3B、3D及其3E中，“Command”（“命令”）用来命令电视机进行动作。在图3A及3B中，“Group No.”（“组号码”）表示一组具有共同特性的接收机的组号码，例如电视机所处的地区或许多用户的占用或其它类似的号码。在图3A中，“Terminal No.”（“终端号码”）是指定某特定电视接收机的地址号码。在图3A及3C中，“Tier Level”（“等级水平”）表示各个用户或电视接收机的合同等级。例如，如果合同“等级”低于某一预定的水准，那么这种合同的电视接收机将被能接收一个广播或图3C中标有“Channel No.”（信道号码”）格式所规定的数据信道正在发送的信号，这个信道例如是一个音乐广播信道。最后，在图3E中，Scramble Key Code”（搅乱关键码”）部分将出现搅乱关键数据，例如代表下面将讲的恢复搅乱数据的M序列码的起始值数据。当然，在图3A至3E中，ECC都表示纠错码，图3A、3B、3D及3E中的“Command”（“命令”）可以是图4中的任一种命令，即开始紧急广播的命令“Emergency”（“紧急”），预告节目的命令“Announce”（“预告”），开始接收传真的命令“FAX”，或开始装入数据的命令“DATA”。

图5指出，在第一或一个奇数帧期间，交替发送格式ASF（图3D）、GSF（图3B）、CSF（图3C）及SKF（图3E），而在第二或一个偶数帧期间，只发送格式USF（图中3A）。对每个电视接收机在存储器中给定的图3A的单独服务格式（USF）如图6A至6D所示。例如，当识别一电视机的“终端号码”，用二进制表示时，其最低或最低有效两位为“00”时，对这台接收机在存储器中就在服务位SB₁上给定图6A的单独服务格式用作传输。同样，当“终端号码”最后两位为“01”时，对这台接收机在存储器中就在服务位SB₂上给定图6B的单独服务格式用作传输;当“终端号码”为“10”时，对存储器就在服务位SB₃上给定图6C的单独服务格式用作传输;而当“终端号码”为“11”时就在服务位SB₄上给定图6D的单独服务格式用作传输。当然要注意，图6A至6D这四个单独服务格式（USF），除标头外，它们的内容各不相同，而标头仅说明这个格式是属于USF型的。在图6A至6D每一图中，字母N表示存储器中的一个地址，字母L表示这单独服务格式的长度。

用于控制接收的控制数据被加到服务位上的方式将对发送机和接收机分别说明。

在发送机中，以后还要进一步说明，有5个存储器，例如，存储器17a、17b、17c（图7A）分别相当于全服务格式（ASF）、信道服务格式（CSF）及搅乱关键格式（SKF），组信息存储器18对应于组服务格式（GSF），以及单独信息存储器19对应于单独服务格式（USF），参看图5时已经讲过，几种格式的数据是在每帧内交替发送的。当接收机选择辅助位SB₁至SB₄中任意服务位时，为了能接收到服务存储器17a至17G和组服务存储器18任意存储器的数据，在服务位SB₁至SB₄上要发送同一类格式。当单独服务格式（USF）加在服务位上并被送出时，单个信息的存储形式即如图3A所示。上面说过，服务位SB₁上已经加入了图6A的单独服务格式（USF），服务位SB₂上已经加入了图6B的单独服务格式（USF），服务位SB₃上已经加入了图6C的单独服务格式（USF），以及服务位SB₄上已经加入了图6D的单独服务格式（USF）。当单独服务格式加到服务位以及这数据被高速寻址时，这个单独服务格式如图5所示是在偶数帧周期上发送的。因此，根据电视接收数目的多数，图3A单独服务格式可以很长。然而，当每个单独的接收机或终端也用一个组号码来辨别，相对地说明组号码是一较小的数目（例如：一组包括10，000个终端），组服务格式如图3B所示含有许多空位，所以组服务格式比单独服务格式要短得多，因此，高速传输就变成可能了。

另一方面，在接收机侧，对于服务位SB₁至SB₄只有相应于该接收机地址号码（终端号码）的一个服务位才输入到接收机。确定地说明，当接收机地址号码的最低两位为“00”时，只有服务位SB₁输入到该接收机。同样，当地址的最低两位为“01”时，只有服务位SB₂输入，当它们为“10”时，只有服务位SB₃输入，而当它们为“11”时，只有服务位SB₄输入到该接收机。

相应于该接收机地址号码的这个服务位就在与帧同步信号同步的一个帧周期内输入到接收机中。此时，由于服务位是以串行格式发送的，所以在接收机侧面，利用构成控制器的微计算机或微处理器的串行接口，很容易实现数据的采样及数据的纠错。

在一帧周期内采样出的服务位中，除了起始和停止位外，就产生出数据部分，并且它的数据格式就是图3A至3E中的一种格式，换言之，在一帧周期内所采样得的数据将与图3A至3E的一种格式相一致。在说明图5时已经讲过，单独服务格式（USF）及其它服务格式（GSF、CSF、ASF及SFF）是交替发送的，且这些格式彼此能用插在每个格式开始部分的标头辨认出来。

下面还需说明一下当收到每个格式后所进行的信号处理。在接收到图3A所示的单独服务格式（USF）情况下，具有与格式USF规定的地址号码（终端号码）相符的地址号码的接收机，就记住了由“组号码”规定的组号码和由“等级水平”规定的水平，并执行由“命令”所示规定的处理。

当收到图3B的组服务格式（GSF）时，所有属于这组号码的接收机都执行由“命令”规定的处理。换言之，已存有由单独服务格式（USF）所规定组号码的，且这个组号码又与组服务格式（GSF）规定的组号码相符的接收机，将执行由“命令”规定的信号处理。

当收到信道服务格式（CSF）时，在所有的接收机中，都规定了由本发明实施系统发送的数据信道（音乐广播等）的等级水平，所以只有当用户选择信道的等级水平与已经存在其中的单独服务格式（USF）规定的等级水平相符时，才能开始对用户服务。

在全服务格式（ASF）情况下，就不管终端号码，规定的命令全都执行。在搅乱关键格式（SKF）情况下，数据而被规定的搅乱关键码恢复。可以注意，上述的搅乱关键格式（SKF），可作为全服务格式（ASF）的一部分来发送。

现在在图7A中可以看到，在本发明系统的发送侧，例如立体声音乐信号的模拟信息或数据被送至输入端1及2。广播通信及节目预告的模拟信息或数据被送到输入端3及4。传真信号或数据被送到输入端5。而游戏软件之类的数据信息或数据则送至输入端6。来自输入端1至4的模拟数据分别送入各自的模拟至数字变换器7至10中（以下简称A/D）变换器）使之变成数字信号。这些数字信号都送入多路转换器12，来自输入端5的传真信号通过传真接口电路11也送入多路转换器12。从输入端6来的数字信号被输入到如多路转换器12中，在多路转换器12中，这些输入信号被分配到相应的单独信道中并作信号处理，例如加入纠错码位交叉等，然后由此输出。

从多路转换器12输出的信号送至乘法器13的一个输入端，然后乘法器13另一输入端的来自M序列码发生器14的M序列码信号相乘。

于是，从多路转换器12出来的输出信号就被搅乱了。如果M序列发生器14中移位寄存器的级数取为n，则M序列码最大序列的长度有2ⁿ-1位。在图7B中更明确地表示出M序列码发生器14，它包含一个移位寄存器14a和一逻辑电路，移位寄存器14a例如由三级的D型触发器组成，逻辑电路则把每一级状态的逻辑值反馈至移位寄存器14a的输入端S1。图示的逻辑电路包括一个异门（以后用EOR表示）14b，在图示的情况下，这个M序列码发生器14产生7位循环的m序列码，每一循环为“1110100”。在移位寄存器14a中使用的送至时标端子CK的时标信号的频率被适当调整，并且M序列码的起始相位由帧同步脉冲所决定，这个帧同步脉冲从端点LP送入移位寄存器14a的端点L。

更明确地说，在帧同步脉冲从端点LP送入移位寄存器14a的端点L的期间，如果将时标信号从端点CK送入移位寄存器14a的时标端点，并且帧同步脉冲与时标信号的边沿同步，例如与时标信号上升沿同步，则在移位寄存器14a的预置端A、B及C处置入了预先决定的预置信号，例如“111”。这样，帧同步脉冲就和M序列码发生器14的PN码（伪噪声码）在相位上彼此重合。

由M序列码发生器14产生的7位循环的输出脉冲，例如 “1110100”，与多路转换器12的输出相乘，结果乘法器13产生出被序列码搅乱了的数据。

如此搅乱了的数据和纠错码一起被送至Sunc/SB（同步/服务）发生器15，在Sync/SB发生器15中同步信号和服务位被加到搅乱了的数据和纠错码上。控制器16是一微计算机或微处理器，此时，在控制器16的控制下，从存储器17a、17b、17c、18及19来的输出各被输入到Sync/SB发生器15，并在那儿加至服务位上。此外，M序列码发生器14的起始值（搅乱的关键数据）由控制器16设置，使与帧同步信号同步。为了增加安全性的，这个起始值不时地被改变着。

从发生器15出来的输出信号，即数据内已插有同步信号及服务码位的信号，通过二进位横向滤波器20，被送入A/M调幅器21。滤波器20当作均衡使用，使整个发射、接收系统的频率特性有所匹配，从而消除符号间的干扰。在A/M调幅器21中，来自振荡器22的载波被滤波器20的输出信号所调制。因此，调幅器21在其输出端产生出中频信号，这个信号经过残留边带滤波器23被送至混频电路24。在混频电路24中，中频信号与本地振荡器25来的本地振荡频率信号混合，于是受到变频。在混频电路24的输出端，产生出本地振荡信号与中频信号之差的信号。本地振荡器25的本地振荡频率设置得比所需信道的发送频率高出一个中频率。因此，发送的信道就由所选的本地振荡频率来决定。

混频电路24出来的输出信号经过带通滤波器26被送至输出端27，输出端27处的信号被送到CATV（电缆电视）系统的所谓首端（图中未画）。首端信号经号经过CATV传输线（未画）就能送到接收端。

如图8所示，经过CATV传输线发送来的信号在接收端通过输入端送至前置32，信号在其中放大后被变换成有预定频率的中频信号。这个中频信号被加至AM检波器，例如加至PLL（锁相环）检波器33，解调成基带信号。虽然这滤波器可以是通常标准电视系统中常用的AM检波器，但这里推荐采用PLL滤波器33，因为可以避免任何的波形失真。

从PLL滤波器33出来的一部分输出信号，被送至AGC（自动增益控制）电路34，后者对前置端32供出一个自动增益控制信号。

PLL滤波器33出来的输出再加至数据恢复电路35，在由时标恢复电路36根据PLL滤波器33的输出而重新产生的时标信号的基础上，送至电路35输入信号的电平就被一目视图形的中心电平所辨认，于是产生出数字数据。在电路35中如此产生或恢复的数据再被送至Sync/SB（同步/服务位）分离37，在后者之中数据便分离出同步信号和服务位，并被送至控制器38，控制器38最好是一微处理器或计算机，它与同步信号同步而执行各种控制操作，加在服务码上的控制数据则通过控制器38存到存储器39内。

从Sync/SB分离器37输出的数据被送到乘法器40的一个输入端上，乘法器40的另一输入端加有M序列码发生器41产生的M序列码信号，M序列码发生器41可以与图7B的M序列码发生器14一样，于是Sync/SB分离器37的输出数据便与M序列码信号相乘。如同以上一样的理由，搅乱了的数据被恢复回来，并由乘法器40输出。在M序列码发生器41中，在控制器38的控制下，可以改变M序列码的起始值，这个起始值是发送侧设置在帧同步中的。

乘法器40输出的数据被送至多路分配器42，数据在其中要经过信号处理。例如数据重排（码位交叉的恢复）、纠错等等。从多路分配器42出来的数字信号通过开关43和44分别送至数字模拟（D/A）变换器45及46，在其中这两数字信号变换成模拟信号并分别送至输出端47及48。在来自多路分配器42以时分方式的地址信号作用下，当开关43，从其固定接点a切换到固定接点b时，与发送侧输入端1（图7A）来的数据相应的信号被切换成与输入端2（图7A）的数据相应的信号。当开关44被多路分配器42以时分方式的地址信号从固定接点a切换到固定接点b时，与输入端3（图7A）来的数据相应的信号就和与输入端4（图7A）来的数据相应的信号相互切换。

另一方面，如果从多路分配器42得出传真信号，这个传真信号便通过传真接口电路49送至输出端50。同样，游戏软件等数字数据就直接从多路分配器42输至输出端51。

在本发明的上述系统中，由于将被发送的数字数据经过了码位交叉和与M序列信号相乘而被搅乱，并且M序列码信号的起始值又不时地改变，所以数字信号发送系统在电路安排上是简单的，且只当接收侧与发送侧同步时才能把搅乱了的数据恢复出来，因此有可能得到安全程度非常高的数字信号传输。

由于服务位格式的内容在每帧循环上都在变化，所以可以在高速率下产生搅乱的效果。此外，由于利用服务位顺序地发送搅乱的关键数据（搅乱关键格式），所以在接收侧，搅乱了的数据很容易且很快被恢复出来。

另外，由于搅乱的关键数据总是比单个数据，例如单独服务格式等的循环还短的循环来发送，所以改变后的搅乱关键数据可以立即重新设置。

虽然以上说明了本发明推荐的实施例，但本发明显然不限于这些明确的实施例，对于熟悉这方面技术的人来说，在不离开由下面权利要求所定义的本发明的精神和范围条件下，还能做出许多修改和变化。

Claims

1、一种数字信号发送系统，它包括：产生数字信息信号的数字信号发生器；产生帧同步信号和服务位信号的控制信号发生器；多路时间分割装置，其特征在于该多路时间分割装置用来产生一个复合信号，这个复合信号包括所说的帧同步信号、服务位信号以及数字信息信号，所说服务位信号是如此排列，使在复合数字信号的每个不同帧内发送第一及第二控制信号，以及为了便于在传输线上传输，该系统还包括在载波上调制所说复合数字信号的装置。

2、依照权利要求1的数字信号发送系统，其中所说第一控制信号是在所说复合数字信号的每个偶数帧中发送，所说第二控制信号是在所说复合数字信号的每个奇数帧中发送。

3、依照权利要求2的数字信号发送系统，其中所说的第一控制信号至少等同于一个终端号码，所说第二控制信号等同于一个组号码。

4、依照权利要求2的数字信号发送系统，其中所说第一控制信号等同于一终端号码和一组号码，而所说第二控制信号等同于一个信道号码。

5、依照权利要求2的数字信号发送系统，其中所说第一控制信号等同于终端及号码，而所说第二控制信号等同于一个指令码，指令码能选择地指出节目预报、紧急节目或数据信号模式。

6、依照权利要求2的数字信号发送系统，其中所说的第一控制信号等同于终端及号码，所说第二控制信号等同于一个搅乱关键码。

7、依照权利6的数字信号发送系统，其中所说的搅乱关键码是在M序列码。

8、依照权利要求6的数字信号发送系统，其中还包括一个能不时地改变所说搅乱关键码的装置。

9、一种数字信号发送及接收系统，它包括一个中央单元和许多通过传输线能与所说中央单元通信的终端单元，所说的中央单元包括：产生数字信息信号的数字信号发生器;产生帧同步信号和服务位信号的控制信号发生器;多路时间分割装置;其特征在于该多路时间分割装置用来产生一个复合信号，这个复合信号包括所说的帧同步信号、服务位信号以及数字信息信号，所说的服务位信号是如此排列，使在复合数字信号的每个不同帧内发送第一及第二控制信号;以及为了便于在传输线上传输，该系统还包括载波上调制所说复合数字信号的装置;而每一所说终端单元包括：一个供有发送调制信号的解调器，由此来解调所说复合数字信号;从解调的数字信号中分离所说第一及第二控制信号的装置，用来控制该终端单元的动作，供有解调复合数字信号的多路分配装置;由此产生出所说的数字信息信号;以及数字至模拟变换装置，用来把所说的数字信息信号变换成模拟信号。

10、依照权利要求9的数字信号发送及接收系统，其中所说的第一控制信号代表一个终端号码，后者能使所说许多终端单元中的一个终端单元开始动作。

11、依照权利要求10的数字信号发送及接收系统，其中所说的第二控制信号代表一个与所说解调数字信号相乘的搅乱关键码。