DE3788372T2 - Gebührenfernsehverschlüsselung mittels Tonchiffrierung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fernseh-Tondecoder als Teil eines Fernseh-Teilnehmer-Verteilersystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Aus der US-A-4 410 911 ist ein Verfahren und ein System zum Verschlüsseln einer Vielzahl von Eingangssignalen zu deren sicherer Übertragung bekannt. Diese bekannte Verschlüsselungstechnik umfaßt das Modulieren einer gleichphasigen Komponente wenigstens eines Trägersignals im Ansprechen auf eines und danach eines anderen von einer Vielzahl von Eingangssignalen in einer Sequenz von Zeitintervallen derart, daß Teile, aber nicht alle des einen und des anderen Eingangssignals von der gleichphasigen Komponente getragen werden. Eine Quadraturkomponente wenigstens eines Trägersignals wird im Ansprechen auf das eine und das andere der Vielzahl von Eingangssignalen in der Sequenz von Zeitintervallen moduliert, derart, daß Teile, aber nicht alle des einen und des anderen Eingangssignals von der Quadraturkomponente getragen werden, so daß die gleichphasige und Quadraturkomponente zusammen das eine und andere der Eingangssignale in ihrer Gesamtheit tragen. Die modulierte gleichphasige und Quadraturkomponente werden für die Übertragung kombiniert.
• Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, ist es, einen Fernseh-Tondecoder als Teil eines Fernseh-Teilnehmerverteilersystems bereitzustellen, der eine effektive Decodierung der verschlüsselten Signale ermöglicht, die auf einem Kanalträger gemultiplext sind.
• Diese Aufgabe wird von einem Fernseh-Tondecodierer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung ist graphisch anhand der folgenden Zeichnungen dargestellt, welche zeigen:
• Fig. 1 ist eine graphische Darstellung eines Fernseh-Teilnehmerverteilersystems der beschriebenen Art, und
• Fig. 2 ist ein Schaubild, welches den Tondecoder illustriert, der in dem Verteilersystem der Fig. 1 verwendet wird.
• Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Arten von Fernseh-Teilnehmerverteilersystemen verwendet werden. Sie kann als Teil eines Kabelsystems verwendet werden mit oder ohne einem Satellitenverteilungssystems und in verschiedenen anderen Arten von Fernsehteilnehmerverteilersystemen, in denen die Ton- und/oder Videosignale codiert oder verschlüsselt sind, um so die Sicherheit für die übertragene Information bereitzustellen. Verschiedene Arten von Videoverschlüsselung und Toncodierung können verwendet werden und die Erfindung soll nicht auf die Verwendung eines bestimmten Codes beschränkt sein. Beispielsweise beziehen sich die amerikanischen Patente US-A-4 340 906, US-A-4 353 088, US-A-4 336 553 und US-S-4 424 532 alle auf eine Art und Weise der Videoverschlüsselung, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. In ähnlicher Weise offenbaren die amerikanischen Patente US-A-4 531 021 und US-A-4 531 020 Arten der Toncodierung, die bei der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann.
• In Fig. 1 sind eine Vielzahl von Quellen von Fernsehsignalen und damit verbundene Video- und Audiosignale mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet, wobei die Quellen mit Quelle 1 bis Quelle N bezeichnet sind. Daher kann die Sendestation eine beliebige Anzahl von Fernsehkanälen oder Fernsehprogrammquellen besitzen. Ein Hauptsteuercomputer 12 stellt die Steuerdaten für die Entschlüsselung und/oder Decodierung der Video- und Audiosignale entsprechend für den Fall bereit, daß das Videosignal verschlüsselt ist und stellt darüberhinaus Adressinformation bereit, die mit den Fernsehkanälen verknüpft werden muß für die Steuerung der Systemteilnehmer. Der Hauptsteuercomputer 12 ist mit einer Vielzahl von Adress-Steuereinheiten 14 verbunden, von denen jede mit Tonprozessoren 16 verbunden ist, welche wiederum mit den Fernsehkanalquellen 10 in Verbindung stehen. Die Daten von dem Hauptsteuercomputer 12 werden an die Adress-Steuereinheiten 14 und von dort an den Tonprozessor gespeist, wo das Audiosignal der Fernsehkanäle verschlüsselt wird, z. B. in der Art und Weise wie in einem der oben beschriebenen Patente, die sich auf die Tonverschlüsselung beziehen. Es wird nicht nur das Tonsignal verschlüsselt, sondern auf ähnliche Art und Weise wird die Steuerdaten- und Adressinformation codiert. Die Daten können ein QPSK-Format besitzen. Jede der Fernsehquellen, die mit 1 bis N bezeichnet sind, sind mit einem M · N Auswähler 18 verbunden, ebenso wie jeder der Tonprozessoren 16. Der Auswähler 18 ist wiederum mit einer Vielzahl von Sendern 20 verbunden, die mit 1 bis M bezeichnet sind, wobei die Videosignale von den Programmquellen und die zugehörigen verschlüsselten Daten über Antennen 22 zu einem Satelliten übertragen werden, der mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet ist. Der Satellit stellt die Nachrichtenverbindung zwischen der Sendestation und einer Vielzahl von Empfangsstationen bereit, von denen eine auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist.
• An jeder Empfangsstation, wobei die Station auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist, die typisches Kabel-Fernsehverteilersystem sein kann, befinden sich eine Vielzahl von Fernsehempfängereinheiten (TVRO), die mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet sind und empfangen die Fernsehkanäle der Sendestation empfangen. In jedem Fall stellt der Fernsehempfänger 26 ein Ausgangssignal eines Videosignals und ein QPSK codiertes Tonsignal bereit und diese Signale werden an eine Hauptschnittstelle 28 gespeist. An jeder Hauptschnittstelle wird zu jedem Videosignal ein Identifikationskennzeichen dazu addiert, welches ein In-Kanalkennzeichen sein kann und das Videosignal und sein Kennzeichen werden mit einem Modulator 30 verbunden. Es gibt einen Modulator für jeden der Fernsehkanäle, die vom Kopf ende übertragen werden. Der Modulator wird das Videosignal über das Kabelverteilersystem mit einer geeigneten Hochfrequenz für das Kabelsystem aussenden. Alle verschlüsselten Tonsignale werden in einem Multiplexer 32 gemultiplext und getrennt über das Kabel mit einer Nicht-Fernsehkanalträgerfrequenz übertragen, beispielsweise mit einer FM-Frequenz. Daher besitzt die Verteilung der Programminformation auf das Kabelsystem die Form von Videosignalen mit einem Identifikationskennzeichen einer Fernsehträgerfrequenz HF-Bereich und die kombinierte QPSK verschlüsselte Toninformation und Kontrolldaten auf dem Kabel mit einer Nicht-Fernsehkanalfrequenz.
• Jede Teilnehmerstation umfaßt ein Teilnehmergerät 34, ein Tonteil 36 und einen Fernsehempfänger 38. Das Videosignal wird dem Teilnehmergerät eingespeist, welches ein herkömmlicher Fernsehumwandler sein kann, wie beispielsweise in der US-A-3 333 198 beschrieben und für den Fall, daß das Videosignal verschlüsselt ist, kann es in dem Teilnehmergerät entschlüsselt werden. Das Ausgangssignal des Teilnehmergeräts ist ein Videosignal mit einer Frequenz im HF-Bereich, welches typischerweise ein lokal unbenutzter Kanal sein kann, das an das Tonteil gespeist wird. Das Tonteil, das anhand der Fig. 2 beschrieben wird, empfängt die gemultiplexten Tondaten und wählt ein geeignetes Tonsignal für das Videosignal aus, welches von dem Teilnehmergerät 34 ausgewählt wurde und kombiniert die ausgewählten Video- und Tonsignale für den Gebrauch im Fernsehempfänger 38.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer Ton-Teilnehmersteuereinheit. Ein digitaler Datenempfänger 40 empfängt die eingehenden gemultiplexten Tonsignale und ist mit einem Demultiplexer 42 verbunden. Der Eingang vom Teilnehmergerät 34 ist mit dem Bezugszeichen 44 gekennzeichnet und ist mit einem AGC-Verstärker 46 verbunden. Das Signal von dem Teilnehmergerät 34 beinhaltet sowohl das beschriebene Videosignal als auch das zugehörige damit verbundende Tonträgersignal, da die Toninformation darin enthalten kann. Der Ausgang des AGC (Automatic Gain Control)-Verstärkers 46 ist das Videosignal und der Tonträger mit oder ohne Toninformation und das Ausgangssignal wird an einen SAW-Filter 48 gespeist.
• Es gibt zwei Ausgangssignale von dem SAW-Filter 48. Ein Ausgangssignal, nämlich dasjenige auf der Leitung 50, umfaßt den video- und tonmodulierten Träger im HF-Bereich, jeweils mit Gleichtakt-Störabweichung wobei die Träger an einen Differenzträgerdetektor 52 gespeist werden. Der Detektor 52 multipliziert den Video- und Tonträger im HF-Bereich mit der Resultierenden, welche ein Zwischenfrequenz-Trägersignal ist, das mit der Toninformation moduliert wird, falls diese vorliegt und keine Gleichtakt-Störabweichnung besitzt, die von dem Differenzträgerdetektor entfernt worden ist. Ein Ausgang vom Detektor 52 ist mit einem Zwischenfrequenzfilter 54 verbunden. Da der Ausgang des Detektors andere Multiplikationsprodukte als die gewünschte Zwischenfrequenz von 4,5 MHz enthalten wird, ist der Zwischenfrequenzfilter erforderlich.
• Der andere Ausgang des Detektors 52 ist mit einem Kennzeichenempfänger 56 verbunden, der das Kennzeichen, das mit dem bestimmten Videosignal verbunden ist, identifizieren wird und ein Ausgangssignal dieses Kennzeichens dem Demultiplexer 42 zur Verfügung stellt, wobei das verschlüsselte Tonsignal, welches zu dem ausgewählten Videosignal gehört, an dem Ausgang des Demultiplexers auf der Leitung 58 bereitgestellt wird zusammen mit dem codierten Schlüssel für das Tonsignal unter der Annahme, daß ein solcher Schlüssel Teil der codierten Tondaten ist. Die codierten Tondaten und der Schlüssel für deren Entschlüsselung werden an einen digitalen Tondecodierschaltkreis 60 gespeist, wobei der Ausgang dieses Schaltkreises ein oder zwei Tonkanäle sind, die wiederum mit einem Auswähler 62 verbunden sind. Der Auswähler 62 ist mit einer Lautstärken-Fernsteuerung 64 verbunden, wobei das Tonsignal die gesteuerte Lautstärke besitzt bevor es mit der Videoinformation kombiniert wird.
• Mit dem Ausgang des Zwischenfrequenzfilters 64 ist eine Teilerschalter 66 verbunden, die das 4,5 MHz-Signal in eine geeignete Referenzfrequenz herunterteilt, wobei der Ausgang der Teilerschaltung mit einem Mischer 68 verbunden ist. Der Mischer 68 ist mit einem Filter 70 verbunden, wobei die resultierende Referenzfrequenz an einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO 72 gespeist wird, der an seinem anderen Eingang das Tonsignal von dem Lautstärke-Fernsteuerungsschaltkreis 64 empfängt. Die Abweichungssteuerung für den VCO 72 wird durch die Lautstärkesteuerung 64 besorgt, welche das Tonsignal mit einer Basisbandfrequenz ist. Um die nominale Frequenz des VCO 72 auf einem geeigneten Zwischenfrequenzpegel zu halten, ist der Ausgang des VCO mit einer zweiten Teilerschaltung 74 verbunden, welche den anderen Eingang für den Mischer 68 bereitstellt. Daher ist die Kombination der zwei Teilerschaltungen, des Mischers 68 und des Filters 70 geeignet, um den VCO 72 mit einem 4,5 MHz-Zwischenfrequenzsignal einrasten zu lassen.
• Der Ausgang des VCO 72 ist ein 4,5 MHz-Zwischenfrequenzsignal, tonmoduliert und ohne Gleichtaktstörabweichung und der Ausgang ist mit dem Mischer 76 verbunden.
• Ein zweiter Ausgang vom SAW-Filter 48 ist der videomodulierte Träger im HF-Bereich, der verschlüsselt oder nicht verschlüsselt sein kann, wobei der Tonträger 45-60 db gedämpften ist. Dieses Signal wird an einen geschlossenen Phasenregelkreis 78 gespeist, dessen einer Ausgang mit dem AGC-Verstärker 46 verbunden ist und dessen anderer Ausgang ein AFC-Steuersignal für den Teilnehmerumwandler 34 bereitstellt. Der dritte Ausgang des Phasenregelkreises 78 ist der Videoträger mit Gleichtakt-Störabweichung aber ohne Videomodulation. Dieses Signal wird an den Mischer 76 gespeist. Der Ausgang des Mischers 76 ist ein tonmoduliertes Trägersignal mit einer geeigneten Frequenz im HF-Bereich und mit Gleichtakt-Störabweichung, das nicht von der Lautstärkesteuerung beeinflußt wird, die auf das Tonsignal angewendet wird. Der Ausgang des Mischers 76 ist mit einer Kombinierschaltung 80 verbunden. Ein weiterer Ausgang der Phasenregelkreisschaltung 78 ist das Videosignal, in diesem Fall beispielsweise mit einer Videoverschlüsselung, und dieses Signal wird an den Basisbanddecodierer 82 gespeist. Der Decodierer ist mit einem Mischer 84 verbunden, welcher das unverschlüsselte Basisbandvideosignal mit dem hochfrequenten Videosignal des Phasenregelkreises 78 kombiniert, um ein unverschlüsseltes Videosignal im Hochfrequenzbereich der Kombinationsschaltung 80 zur Verfügung zu stellen. Der Ausgang dieser Kombinationsschaltung ist ein decodiertes, hochfrequentes hochfrequentes Tonsignal und ein entschlüsseltes, hochfrequentes Videosignal, die beide in dem Fernsehgerät 78 verwendet werden können.
• Wenn das Videosignal und das Tonsignal, die an den Ausgang des Teilnehmergeräts 34 bereitgestellt werden, auch Toninformation enthalten, wie beispielsweise in den Patenten US-A-4 340 906, US-A-4 353 088, US-A-4 336 553 und US-A-4 424 532 beschrieben, wird der Basisbanddecodierer Ausgangssignale der Toninformation mit der Tonbasisbandfrequenz bereitstellen und diese Tonsignale werden an einen Auswahlschaltkreis 86 gespeist, der wiederum mit einem Lautstärkefernsteuerschaltkreis 88 verbunden ist, wobei der Ausgang der Lautstärkeregelung 88 eine Alternative zu dem Ausgang des Lautstärkesteuerschaltkreises 64 ist. Daher können die verschlüsselten Tondaten und Tonkanäle, die mit dem verschlüsselten Video verbunden sind, alternative Toninformationen für den Teilnehmer sein.

Claims (8)

1. Fernseh-Tondecoder als Teil eines Fernseh-Teilnehmerverteilersystems, in dem eine Vielzahl von codierten Tonsignalen zusammen auf einem Nicht-Fernsehkanalträger gemultiplext sind und in dem eine entsprechende Vielzahl von Videosignalen getrennt übertragen werden, umfassend:

eine Empfangseinrichtung (40) zum Empfang der gemultiplexten codierten Tonsignale, einen damit verbundenen Demultiplexer (42), und

eine Videosignal-Empfangseinrichtung (44, 46), dadurch gekennzeichnet, daß

jedes Videosignal ein Identifikationskennzeichen für sein zugehöriges codiertes Tonsignal besitzt, und daß der Tondecoder weiterhin umfaßt:

einen Kennzeichenempfänger (56), der mit der Videosignal-Empfangseinrichtung (44, 46) verbunden ist, um das Videosignalidentifikationskennzeichen abzutrennen, wobei der Kennzeichenempfänger (56) mit dem Demultiplexer (42) verbunden ist, um das ausgewählte Tonsignal dafür bereitzustellen,

eine Decodereinrichtung (60), die mit dem Demultiplexer (42) verbunden ist, um das ausgewählte Tonsignal zu decodieren, und

eine Einrichtung (80) zum Kombinieren des decodierten Tonsignals und des Videosignals der Videosignal-Empfangseinrichtung.

2. Der Decoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Videosignale verschlüsselt ist und der Decoder weiterhin eine Einrichtung (82) umfaßt zum Entschlüsseln des Videosignals, wobei die Einrichtung mit der Einrichtung (80) zum Kombinieren des decodierten Ton- und des Videosignals verbunden ist.

3. Der Fernseh-Tondecoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Videosignale verschlüsselt ist und einen Videosignaldecoder (82) aufweist, der mit der Videosignalempfangseinrichtung (44, 46) und der genannten Einrichtung zum Kombinieren (80) verbunden ist, wobei das verschlüsselte Videosignal entschlüsselt ist, bevor es mit dem decodierten Tonsignal kombiniert wird.

4. Der Fernseh-Tondecoder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignale, die getrennt über das Fernseh-Teilnehmerverteilersystem übertragen werden Tonsignale umfassen, wobei die Videodecodiereinrichtung (82) einen Ausgang sowohl des entschlüsselten Videosignals und der es begleitenden Tonsignale bereitstellt, und

eine Einrichtung (76) zum Auswählen des decodierten Tonsignals oder des Tonsignals, welches das verschlüsselte Videosignal begleitet und zum Kombinieren mit dem entschlüsselten Videosignal.

5. Kombination eines Fernseh-Tondecoders nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Fernsehteilnehmer-Verteilersystems, wobei das Fernsehteilnehmer-Verteilersystem umfaßt:

eine Vielzahl von Quellen von Fernsehprogrammkanälen, von denen jeder ein Videosignal und ein verschlüsseltes Tonsignal umfaßt, wobei das verschlüsselte Tonsignal verschlüsselte Steuer- und Teilnehmeradressdaten beinhaltet,

eine Nachrichtenübertragungsverbindung (24), die die Vielzahl von Quellen mit wenigstens einer Empfangsstation (26) verbindet, welche Einrichtungen aufweist zum Empfang der Vielzahl von Fernsehkanälen, eine Einrichtung (28) an einer Empfangsstation zum Trennen des verschlüsselten Tonsignals in jedem Kanal von dem Videosignal, eine Einrichtung (32) an jeder Empfangsstation zum Multiplexen der getrennten verschlüsselten Tonsignale auf einen einzelnen Nicht-Fernsehkanalträger, eine Einrichtung (28) an jeder Empfangsstation zum Versehen jedes Videosignals mit einem Identitätskennzeichen zum Auswählen des entsprechenden Tonsignals aus der Vielzahl von gemultiplexten Tonsignalen, und

eine Vielzahl von Teilnehmern, die sich in Kommunikation mit der Empfangsstation befinden zum Empfang eines oder mehrere der Videosignale und der gemultiplexten Audiosignale, wobei jeder Teilnehmer eine Einrichtung (56) besitzt zum Abtrennen des Kennzeichens von seinem zugehörigen Videosignal und Verwenden des getrennten Kennzeichens um das verschlüsselte Tonsignal aus den gemultiplexten Tonsignalen auszuwählen, welches dem Kennzeichen und seinem zugehörigen Videosignal entspricht, und eine Einrichtung (60, 62) an jedem Teilnehmer zum Decodieren des Tonsignals und seiner enthaltenen Steuer- und Adressdaten.

6. Kombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Videosignale an der Quelle verschlüsselt ist, wobei jeder Teilnehmer eine Einrichtung (82) aufweist zum Entschlüsseln des Videosignals.

7. Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (82) zum Entschlüsseln des Videosignals an jeder Teilnehmerstelle von der Einrichtung (60, 62) zum Entschlüsseln der Videosignale getrennt und unabhängig ist.

8. Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (42) bei jedem Teilnehmer zum Gebrauch des abgetrennten Kennzeichens zum Auswählen eines Tonsignals und die Einrichtung (60) zum Entschlüsseln des Tonsignals mit der Einrichtung (82) zum Entschlüsseln des Videosignals verbunden ist.