专利名称：用于音频和视频会议和电话的设备,方法及系统的制作方法
本申请涉及纽林(Newlin)等人于1996年6月5日申请的美国专利申请号No.08/658,792，其名称为“音频/视频通信系统及其方法”，Motorola文档No.PD 05634 AM，也在此一并被参考，并对所有相同的公开主题要求了优先权。
本发明总的说来涉及音频和视频通信系统，更具体地说，涉及用于音频和视频会议和电话的设备，方法及系统。
目前，音频和视频(可见的)会议能力已被实现，如基于比如在个人计算机(“PC”)，独立的“卷动(roll aboat)”房间系统和视频电话这些系统的计算机。这些系统通常需要新的和有效的硬件，软件和编程，加上要求有效的通信网络连接，例如综合业务数字网(“ISDN”)连接或T1/E1连接的多路信道。
例如，用于音频和视频会议的独立的“卷动”房间系统需要数万元的高费用的专用硬件，利用专用的摄像机，电视显示器，送话系统和附加的视频会议设备。这些系统还可能需要六条(或更多)之多的邻接的ISDN B信道(或T1/E1 DSO)，各条以64kbps(每秒千比特)工作。基于这些系统的PC还通常至少需要ISDN基本速率接口服务器，包括2条ISDN B信道(各以64kbps工作)加上一条D信道(以16kbps工作)。这种通信网络的能力也是昂贵的并且特别是在附加信道未连续使用时显得没必要。
目前的音频/可视电话或会议系统还被限制于仅仅在指定的节点，即特定系统位置提供这种音频/可视功能，并且既不能移动也不能被分散(具有多个位置)。独立的，“卷动”房间系统允许这种音频和视频会议只在特定的自然位置处或其中。视频电话当前还被限制于它们被安装的位置。同样，基于这些系统的PC只有在具备必要的网络连接(如ISDN)和具有特定音频/可视会议设备，如摄像机，送话器和提供音频/可视处理的附加计算机处理板的给定PC上才能提供这种功能。对于要想变成能有这种音频/可视会议功能的其它一些PC，它们必须装备所必须的硬件，软件，编程和网络连接。
这些传统的音频/可视会议系统对于装配，安装和使用也是困难的。例如，对于一台PC的附加音频/可视功能需要加上一个新的PC卡、摄像机，送话器，安装音频/可视控制软件，和安装新的网络连接，如ISDN。另外，这种网络的连通性可能需要具有必要的ISDN特定配置信息的PC附加编程，例如对于中心局交换型的业务提供者的特定配置信息和ISDN业务轮廓标识符(SPID)信息。视频会议呼叫的建立过程利用这些当前的系统一般也是困难和麻烦的。
传统的音频/可视电话和会议设备还限制了与类似的在远端(远程)设备的通信。例如，利用一般电话系统(“POTS”——普通老式电话业务)的视频电话系统以模拟形式发送信息，例如以V.34和V.34bis速率(即最高速率约28.8至33kbps)格子码调制的数据。这种基于视频系统的POTS不能与发送数字形式信息的ISDN音频/可视会议和电话系统兼容，例如利用Q.931消息信令，Q.921LAPD数据链路和Q.910物理接口数字协议，具有128kbps速度(两条B信道)或更多的具有附加信道或DSO。
另外，这种目前的音频/可视电话和会议设备相对地昂贵，并且在大多数情况下，昂贵的费用对于室内或其它用户使用价格过高。例如，“卷动”费用，基于这些系统的房间一般要数万美元。与ISDN网络连接的基于视频会议系统的PC也是昂贵的，要数千美元。
因此，对于音频/可视会议和电话系统，设备及方法还需要可以在一个以上的指定节点或用户所在地操作，或可以移动，或可以被按附加位置的需要配置。另外，这种系统应能与现存的其它视频会议系统兼容使用，应是用户友好的，易于安装和使用的，并且对于户内购置和用户的使用应相对的便宜。
图1是说明按照本发明用于视频接入设备的音频/视频网络配置的方框图。
图2是说明按照本发明的视频接入设备的第一实施例和视频会议系统的第一实施例的高级方框图。
图3是说明按照本发明的视频接入设备的第二实施例和视频会议系统的第二实施例的详细方框图。
图4是说明按照本发明的优选设备实施例的CATV射频收发信机的方框图。
图5是说明按照本发明的优选设备实施例的微处理器子系统和通信系统ASIC的方框图。
图6是说明按照本发明的优选设备实施例的音频/视频压缩和解压子系统的方框图。
图7是说明按照本发明的优选设备实施例的用户音频接口的方框图。
图8是说明按照本发明的优选设备实施例的射频调制器的方框图。
图9是说明按照本发明的优选设备实施例的射频解调器的方框图。
图10是说明按照本发明的优选设备实施例的摄象机接口的方框图。
图11是说明按照本发明优选实施例的方法的流程图。
图12是说明按照本发明优选实施例的电话和视频会议控制方法的流程图。
如上所述，对于音频/可视会议和电话系统，设备和方法还需要可以在一个以上的指定节点或用户所在地的位置操作，或可以移动，或可以按附加位置的需要配置。如在下面要更详细讨论的，本发明的优选实施例提供了在一个或多个用户所在地，可以移动的，并且可按附加位置的需要配置的这样一种音频和可视会议和电话能力。按照该优选实施例，该音频/可视会议和电话系统利用在用户家里或所在地的一般有的设备，如现有的电视机，摄像机或摄录机，以及电话机。另外，这种系统被设计为与其它现有的视频会议系统兼容使用，可以利用各种连接的电信网络(如ISDN或POTS)，用户友好，易于安装和使用，并且对于户内购置和用户的使用应相对的便宜。
图1是说明按照本发明的用于视频接入设备110的音频/视频网络配置的方框图。如图1所示，视频接入设备1101，至视频接入设备110n(单独地或整体地称为一个视频接入设备110)可以有一个户外位置，例如，在用户所在地的1091(视频接入设备1101)，或可以有一个户内位置，例如，在用户所在地的1092和109n(视频接入设备1102和视频接入设备110n)。在图1中示出的视频接入设备110可以具有如图2中说明的第一实施例或在图3中说明的如视频接入设备150的第二和优选实施例，并在此被使用，对于视频接入设备110或150实施例的任何一个应理解意味着和包括其它设备或其等同设备。参照图1，按照本发明，该视频接入设备110在第一通信信道103上提供音频和视频电话及会议业务，在这个优选实施例中，该信道是用于音频/视频网络100(它可以有多配置)的混合光纤同轴电缆(“HFC”)。还是在这个利用HFC的优选实施例中，视频接入设备110(或150)还被称作一个视频电缆接入单元。该第一通信信道103经一主站105被连接到一个有线电视网络(“CATV”)视频业务基本构架102，并经过本地数字交换机135到网络140。网络140，例如可以是一个公共交换电话网(“PSTN”)或一个综合业务数字网(“ISDN”)，或任何现有的或将有的通信网络的结合。
继续参见图1，主站105，也称为首端设备，包括一个在这个优选实施例中称为电缆控制单元(“CCU”)115的控制单元，一个网络接口(或电信网络接口)130，一个组合器104，并且可被连接到CATV视频业务基本构架102。CCU115包括一个通信控制器125和一组收发信机1201至120n，在这个优选实施例中也称作电缆端口收发信机(“CPX”)卡。通信控制器125经网络接口130发送和接收去和来自连接到网络140的其余部分的本地数字交换机(“LDS”)的工业标准时分复用(“TDM”)信号。在这个优选实施例中，到通信控制器125的输入(接收的)信号被转换成内部信令格式，也可以具有互换的TDM时隙，并且然后按规定路由发送到收发信机1201至120n。收发信机1201至120n转变收到的信号成为频率(即射频(“RF”))，最好这些频率可与有线电视(CATV)网络兼容。主站105经时隙和频率管理技术提供网络140资源的集中。音频/视频网络100包括主站105(具有连接到网络140和可连接到CATV视频业务基本构架102的网络接口130)，以及多个视频接入设备，例如视频接入设备1101至110n(该第一通信信道103被连接到主站105)。
在该优选实施例中，音频/视频网络100上的信令使用称为“CACS(电缆接入信令)”的协议，发送和接收例如话音，视频，计算机文件和程序的数据，以及其它信息(统称为数据)。CACS是一个多层协议，包括在下游路径(从主站105到视频接入设备110)中使用TDM成帧和在上游路径(从视频接入设备110到主站105)中使用TDMA(时分多址)的射频载波调制的多个768kbpsπ/4-DQPSK(差分正交相移键控)。在该优选实施例中，各CACS载波支持各可寻址用户八个时隙那么多的数据包，其中各数据包包括160比特的用户数据(“有效负载”)加地址和误码校正信息。优选的CACS帧速率是每秒400帧，对各分配时隙提供64kbps(每秒64千比特)的一个网络用户数据通过量(throughput)。这些时隙也可以被连起来提供更大的数据速率，例如在所有八个时隙都分配给一个单一用户时，高达512kbps。
结果，N×64kbps个业务可以由CACS协议支持，其中N是分配的时隙数。在对于一般称为POTS(普通老式电话业务)的普通电话连接的情况中；一个单个时隙被使用，其中数字PCM(脉冲编码调制)的音频采样值在CACS时隙的负载中传送。在对于较高速率业务的连接，如基本速率ISDN(两个64kbps B信道加上一个16kbps D信道)的情况中，两个或更多的时隙被用于传送用户(使用者)数据。对于视频会议和电话业务，压缩的数字音频和视频信号可以占据每个载波(即每载波8个时隙)的从一至多个时隙，这取决于所使用的压缩方法和所需的业务质量，以及取决于用于下面描述的视频接入设备110(或150)的视频网络210(或CATV射频收发信机245)的数量。
还是在该优选实施例中，已调CACS射频载波占600KHz的射频带宽，并可分配在下游和上游CATV频带中的任何地方。一般在国内，北美CATV系统，下游边带已被指定为从50至750MHz，与一个指定为从5至40MHz的上游边带一起。参见图1，对于传输到用户所在地1091至109n，收发信机1201至120n从通信控制器125接收一个TDM数据流，并产生八个时隙的CACS帧，及有关的开销信令信息(包括错误控制数据)，而导致768kbps的数据流。该数据流然后被转换成π/4-DQPSK信号，接着从基带频率向上变换(upconverted)到CATV下游边带中的一个射频载波。这个π/4-DQPSK信号然后可以与来自CATV视频业务基本构架102的其它视频业务信号组合(在主站105的组合器104中)，并在第一通信信道103上被发送。
在接收端，如下面更详细的描述，视频接入设备110向下变换(downconvert)该CACS载波到基带，并解调该π/4-DQPSK信号，而产生收到的诸CACS帧。时隙信息(即有效负载中的数据)然后被从CACS帧中提取出来，并发送给在电话情况下(一个POTS呼叫)的一个音频编译码器，或发送给在视频会议呼叫或会议情况中的音频/视频压缩和解压子系统。反之，对于上游传输，分别从音频编译码器或音频/视频压缩和解压子系统产生的话音或视频数据被变为CACS协议格式的TDMA数据包。这些TDMA数据包然后被转变为π/4-DQPSK信号，向上变换到一个RF载波，在第一通信信道103上发射入音频/视频网络100的上游路径。接着，收发信机1201至120n中的一个接收来自视频接入设备110的上游信号，射频向下变换该信号到基带信号，并解调该π/4-DQPSK信号，而产生接收的TDMA数据包。然后从该数据包中提取用户数据，并发送到通信控制器125，通信控制器125重新格式化该用户数据成为适当的网络信号(模拟或数字)，并经过网络接口130，与其它信号多路复用地发送该网络信号到网络140(该本地数字交换机135)。
在该优选实施例中，CACS协议包括在CACS载波中使用指定时隙的三种信令信道。第一种信令信道，称为广播信道，被用于发送一般系统信息，仅在下游方向给各视频接入设备110，并且在从网络140收到一个呼叫时发送如终端告警信息给视频接入设备110。多个第二种信令信道，称为接入信道，由各视频接入设备110使用去接入到音频/视频网络100或网络140。多个第三种信令信道，称为业务信道，是全双工的并被用于在网络140上往返传输用户数据。
在该优选实施例中，业务信道可包括一个或多个时隙，并根据可利用时隙库的需要(中继)分配给用户。对于呼叫期间(POTS或视频)的业务信道分配，并且一旦呼叫终止，就被放回到可利用时隙库。当一个视频接入设备110先加电时，由为CACS广播信道的先扫描下游频谱的方式用CCU115登记，与那个信道同步，并得到与一个接入信道位置有关的信息。在该接入信道，视频接入设备110要求分配一个业务信道，并且然后在多个业务信道中指定的一个业务信道上发送一个登记消息。登记完成之后，该视频接入设备可以经网络140进行或接收呼叫。
如果需要始发一个呼叫，该视频接入设备110请求CCU115要求经过该接入信道的时隙号。然后CCU15同意该请求并分配一条业务信道(载频和有关的时隙)。如果需要释放呼叫，CCU115告警该识别的，编址的在广播信道上输入呼叫的视频接入设备110。经过接入信道，该视频接入设备110然后请求一条业务信道。CCU115同意请求并分配一条业务信道。
在这个优选实施例中，CACS协议还提供转移呼叫到其它可利用频率和时隙的能力，特别是在高噪音的条件下，最好是所有用户业务信道的质量被连续地监视，并且如果由于噪音而使质量开始下降，该呼叫就被转移到噪音小的另一射频信道。
图2是说明按照本发明的视频接入设备，即视频接入设备100的第一实施例，和说明视频会议系统200的一个高级方框图。按照本发明，该视频会议系统200包括视频接入设备100，音频220，一个或多个视频显示器2251至225n(单独地和集中地称为视频显示器225)，摄像机接口235和摄像机230。该视频接入设备110可被连接到第一通信信道103，用于经过站105与网络140和CATV视频业务基本构架102按如上所述地通信，并被连接到第二通信信道227，典型地被置于用户(或使用者)所在地109。例如，第二通信信道227可以是一般用于有线电视的内阻75欧姆的同轴电缆。音频220被连接到该视频接入设备110，并可以包括一个话筒和扬声器，或如下面参照图3的描述，最好可以具体为一个电话。一个或多个视频显示器225被用于显示音频和视频会议呼叫或会议输入的视频部分(从其它地方传送给该视频接入设备110的输入)，还可以包括用于输出音频和视频会议呼叫或会议输入的音频部分一个场声器，并且在该优选实施例中利用一个或多个电视来实现。摄像机230被用于产生音频和视频会议呼叫或会议输出的视频部分(从该视频接入设备110发送给其它地方的输出)，还可以包括用于产生音频和视频会议呼叫或会议输出的音频部分的一个话筒，并且在该优选实施例中用一个普通的摄象机或摄录一体机来实现。摄象接口235被用于调制从摄象机230来的要在第二通信信道227上传送给视频接入设备110的视频输出信号，如下面要进一步详细的描述，摄象接口235也可以直接合并于摄象机230中。
继续参考图2，该视频接入设备110包括一个视频网络接口210，一个射频(RF)调制器和解调器205(也称作RF调制器/解调器205)，一个用户接口215，以及一个处理器装置190。视频网络接口210可被连接到第一通信信道103，用于接收第一协议信号，例如π/4-DQPSK TDM信号，而形成一个接收的协议信号；并且为发送第二协议信号，如TDMA格式的数字数据，而形成一个发送的协议信号，如π/4-DQPSK TDMA信号。这些各种协议信号还可以利用一些协议和调制类形，而不是在CACS协议中所用的那些，如更一般的PSK(相移键控)或QPSK(正交相移键控)调制方法，OFDM(正交频分复用)，或QAM(正交幅度调制)。而且作为这里所用的，输入和输出的方向被定义，以避免在输入的和输出的信号之间混淆，这是因为，例如从网络140到视频接入设备110的输入信号将也是在第二通信信道227上发送给视频显示器225时来自该视频接入设备110的输出信号。因此，如这里被使用的，输入和输出的方向在该视频接入设备110的一面与第二通信信道227或音频220的另一面之间的接口被定义为输入信号，如输入的视频或音频信号，是从第二通信信道227(或在输入音频时从音频220)输入到视频接入设备110，并且可以例如从摄象机230产生，并从该视频接入设备110发送给网络140；相反，输出信号，如输出的视频或音频信号，是从该视频接入设备110输出到第二通信信道227(或输出音频时到音频220)，并且可以产生，例如经网络140从远端，经第一通信信道103由视频接入设备110接收，并且将由该视频接入设备110在第二通信信道227上发送或输出给一个视频显示器或输出给音频220。
继续参考图2，RF调制器和解调器205被用于转变基带输出视频信号(来自处理器装置190)成为射频输出视频信号，以便在第二通信信道227上发送和由一个或多个显示器225接收，并且用于转变射频输入视频信号(来自摄象接口235)成为基带输入视频信号，用于输入给处理器装置190。用户接口215用于接收多个控制信号中的一个控制信号，例如发出电话呼叫的请求，发出音频和视频会议呼叫的请求和其它控制信号，如来电话或音频和视频会议呼叫的告警信号。处理器装置190被连接到视频网络接口210，到射频调制器/解调器205和到用户接口215。如下面更详细地解释，该处理器装置190可以包括一个单片集成电路(“IC”)，或可以包括多个集成电路或连接的其它部件或组合在一起，如微处理器，数字信号处理器，ASIC，有关的存储器(如RAM和ROM)，以及其它集成电路和部件。因此，如这里所使用的，术语处理器装置应被认为等同于意指并包括一个单处理器，或处理器的装置，微处理器，控制器，或执行下面更详细描述的功能的一些集成电路的组合。例如，在该优选实施例中，处理装置190被如图3所示地实现，并包括一个通信ASIC(专用集成电路)250，一个音频/视频压缩和解压子系统265，和一个微处理器子系统260。如下面更详细的描述，本发明的方法可以被编程并作为一组接着执行的程序指令被存在处理器装置190和其有关的存储器和其它等同部件中。在这个优选实施例中，处理器装置190和存储的程序指令集一起被利用，并且响应由用户输入或从网络140收到的任何控制信号，首先，转变收到的协议信号(来自视频网络接口210)成为基带输出视频信号(要由RF调制器/解调器205调制并发送到视频显示器225)和输出的音频信号(发送到音频220或与基带输出视频信号组合，被调制和发送到视频显示器225)；并且第二，转变基带输入的视频信号(具有从摄象机235产生的解调输入视频信号)和输入的音频信号(从音频220或与由摄象机230和摄象接口235产生的基带输入视频信号组合)成为第二协议信号(要由视频网络接口210调制和发送给网络140)。该视频接入设备110各部件的功能将参照图3-10在下面更详细地讨论。
图3是说明按照本发明的视频接入设备第二实施例，即视频接入设备150，和说明视频会议系统300的高级方框图。第二个设备实施例，即图3说明的视频接入设备150是本发明的优选设备实施例，并且是在其它方面等同于第一实施例，和可以以相同于图1所示的第一实施例中的方式被利用的视频接入设备110，如图1及图2所示。同样，视频会议系统的第二实施例，视频会议系统300也是本发明的优选的系统实施例，并且是在其它方面等同于第一实施例并可以以相同于图2所示的视频会议系统200的方式被利用。
如图3所示，该视频接入设备150包括一个微处理器子系统260，一个音频/视频压缩和解压子系统265，和一个通信ASIC250，它们构成了如上参照图2所述的处理器装置190。该视频接入设备150还包括一个CATV射频(RF)收发信机245(同样起图2中所示的视频网络接口210的作用)，一个用户/音频接口255(同样起图2中所示的用户接口215的作用)；和一个RF调制器270和解调器275(一起等同地起图2中所示的RF调制器/解调器205的作用)。图3中所示的视频接入设备150的优选实施例还包括一个第一定向连接器280，一个第二定向连接器290，和一个滤波器285。如上所述，当所需要的数据速率高于由所有每个载波可利用的时隙提供的速率时，附加的CATV RF收发信机245还可以被用于在附加载波上提供附加时隙。这些部件各个的功能在下面进行更详细地解释。
如图3所示，视频会议系统300的第二实施例包括(作为音频接口)一个或多个电话机2951至295n(单独地和集体地称为电话295，并且电话机295同样起图2中音频220的作用)；视频接入设备150；一个摄象机230；一个摄象接口235(也可组合或结合入该摄象机230)；一个或多个电视2401至240n(它们被单独地和集体地称为电视240，并且同样地起图2中视频显示器225的作用)；以及一条如上所述的最好在用户(使用者)所在地中为同轴电缆的第二通信信道227。
参照图3，该视频接入设备150使用普通家用电器提供电话(POTS)和音频/视频会议业务，用于与视频会议系统300中的用户交互作用，例如用于输入控制信号和用于音频输入和输出的电话机2951至295n；用于视频输入的摄象机230(如摄象机)；和用于视频输出的电视机240(如或代替视频显示器225)。当提供POTS业务时，视频接入设备150与普通的在用户(或使用者)所在地中的双绞线电缆294连接，以使用户所在地中的电话机，如电话机2951至295n可以被使用。该视频接入设备150还提供线路电流和普通(POTS)电话业务的“BORSHT”功能，如下面更详细地解释。
在提供视频会议业务时，多个电话2951至295n中的任何电话(单独地和整体地称为电话295)可以被用于呼叫(会议)建立或建立，并用于音频输入和输出。射频输出视频信号(来自视频接入设备150)利用CATV下游频带中的空闲信道(如信道3或4)可以被显示在连接于用户所在地中的第二通信信道227(如CATV同轴电缆)的任何电视240上。射频输出的视频信号以调制的数字形式从网络140中被最初接收，例如利用如CACS协议调制并编码的数字数据，它可被称为接收的或第一协议信号。第一协议信号在音频/视频网络100上被接收，例如经主站105和网络140已从另一边的第二用户所在地被发送。第一协议信号，一般包括压缩的数字数据，由视频接入设备150接收，它解压该数据并转变它为基带输出视频信号，如NTSC/PAL复合视频信号(NTSC是一种一般用于北美和日本的视频格式，PAL是一种一般用于欧洲的视频格式)。该基带输出视频信号(在线271上)然后被RF调制(利用RF调制器270)成为可利用的视频RF载波，并利用定向连接器290(最好4端口)发射到用户所在地的第二通信信道227(例如同轴电缆)。然后射频输出的视频信号被送给所有电视接收机，如在用户所在地，象家或办公室中的电视机240。定向连接器290在该优选实施例中被用于在提供与CATV网络任何连接的隔离时提供定向信号的入射。
在用户所在地中产生和要经主站105及网络140发送给其它第二用户所在地(或其它地方)的视频信号从产生视频信号，如NTSC/PAL复合视频信号的摄象机(或摄录机)230中产生，它最好也在信道3或4(61.25或67.25MHz)上被调制。这个来自摄象机230的RF视频信号被连接或连接到一个摄象接口235，它利用一个偏置混频器把RF视频信号(一般在61.25或67.25MHz载波上)上移到高于一般CATV频率(例如1.2GHz或900MHz频带)的频谱，。对于不能包括把NTSC/PAL复合视频信号移到信道3或4的那些摄象机230，这种调制可被组合到摄象接口235；相反，摄象接口235的功能也可以直接组合到该摄象机230中。由摄象接口235移动的视频信号，称为射频输入视频信号，然后被发送到将该射频输入视频信号发射返回到视频接入设备150的同一第二通信信道227(也被接到电视机240)。视频接入设备150接收来自定向连接器的射频输入视频信号(以1.2GHz或900MHz)并利用RF解调器275解调该信号成为基带信号，以形成基带输入视频信号(在线路272上)。然后该基带输入视频信号被转换成数字形式并被压缩，而形成第二协议信号，如TDMA信号，并且被π/4-DQPSK调制(形成发射协议信号)并在音频/视频网络100上被发送。在该优选实施例中，通过使用1.2GHz或900MHz的空闲视频信道，与下游和上游CATV业务的干扰能被避免。1.2GHz或900MHz信号还由低通滤波器285从馈送电缆或线路287中被滤出，以便在它可以离开视频接入设备150之前该信号被大大地衰减。
在视频接入设备110(或150)及视频会议系统200(或300)的主要功能是提供全双工视频通信的同时，其它次要功能在优选实施例中也可利用。例如，一个次要功能是“环路返回功能”，它允许用户在电视240或视频显示器225上观看来自摄象机230的视频，以使RF输入视频信号被解调(从1.2GHz或900MHz)，重新调制到一个视频射频载波上，并用于RF输出视频信号。这种环路返回特性对于监视特别有用，例如用于家庭安全或小孩监视。而且画中画(或多窗口)功能也可以被提供，用户可以与从其它地方收到的视频一起观看来自摄象机230的一个小窗口，例如在同时观看从CATV网络收到的电影或电视时，在小窗口中提供小孩的监视。
另外，该视频接入设备110(或150)可以是频率捷变的，以致视频会议可以在任何频道上出现。按照本发明，一般在空信道，虽然如信道3或4上的视频会议可以是优选的，在附加信道上的视频会议也是可行的。例如，一个现有的视频信道可以是关闭或取消，利用一个陷波滤波器，对于任意长的时间，并且各种输入和输出信号被插入或覆盖到新的空的(滤除或静音的)信道。在现有的程序中，这种频率捷变性和音频/视频信号的发射是本发明中许多真正独有特征之一。
图4是说明按照本发明优选设备实施例的CATV RF收发信机245的方框图。在这个优选实施例中，CATV RF收发信机245是频率捷变的，提供CACS信号与任何可利用CACS载波之间的向上变换和向下变换，由微处理器子系统260提供频率控制。参见图4，第一协议信号，如CACSπ/4-DQPSK调制的在50～750Mhz CATV频带中的下游载波，从第一通信信道103被接收，并在滤波器305中被滤波(具有50-750MHz带宽)，并且在外差向下变换器310中被外差向下变换为基带，具有同相(“I”)和正交(“Q”)分量(或信号)的这个输入基带信号。外差向下变换器的本机振荡器由频率合成器子系统315提供。I和Q分量然后在第一SRRC滤波器320中被平方根升余弦(“SRRC”)滤波以消除噪声和其它失真。滤波的I和Q分量然后被混频到1.2MHz的中频(IF)信号，在向上混频器325中，用于转移到总线261上的通信ASIC 250(或连接向上混频325到通信ASIC250的其它线路上)。在该优选实施例中，CACS载波具有每秒384千符号的符号速率，并且用剩余带宽因数0.5及600KHz的占用信道带宽被发送。
断续参见图4，第二协议信号，如768kb/s的TDMA脉冲串，从通信ASIC250产生，被加到π/4-DQPSK波形发生器或调制器330，它输出基带I和Q分量(信号)。I和Q信号被SRRC滤波(在第二SRRC滤波器335中)，并且然后在RF向上变换器340中被向上变换到5-40Mhz CATV上游频带，以形成发送(或被发送的)协议信号。象在向下变换器310中一样，RF向上变换器340的本机振荡器由频率合成器子系统315提供。TDMA脉冲串的发送功率由微处理器子系统260的微处理器350编程(下面参照图5讨论)，在任何连接于音频/视频网络100的各视频接入设备110或150上，由音频/视频网络100提供网络增益控制。
图5是说明按照本发明优选设备实施例的微处理器子系统260和通信ASIO250的方框图。通信ASIC250在该优选设备实施例中被用于提供支持一个协议，如CACS的低级基带功能。就其功能，通信ASIC250可被分为接收部分和发送部分(未分开示于图5)。在接收部分，1.2MHz的IF信号(来自CATV收发信机245的向上混频器325)包括π/4-DQPSK已调CACS信号。这个下游CACSπ/4-DQPSK信号被相干解调，以提供基带二进制数据及恢复符号和比特定时信息。然后TDM帧被同步和解码，时隙数据被提取，和进行错误控制检测。这些监视数据，也象有效负载中的用户数据，然后经总线261用于微处理器子系统260，该总线可以是地址/数据总线。该用户数据也可以直接按路由从通信ASIC250发送到音频编译码器410(图7)或到音频/视频压缩和解压子系统265(图6)。在通信ASIC250的发送部分中，从微处理器350产生的控制数据和来自音频/视频压缩和解压子系统265的压缩音频和视频数据被传送到通信ASIC250，以建立音频/视频数据流。然后该音频/视频数据流用同步和错误控制信息格式化，产生二进制TDMA脉冲串，然后被传输给CATV收发信机245，作为在第一通信信道103上的发送协议信号接着调制和发送。在这个优选实施例中，通信ASIC250还提供其它支持视频接入设备150的功能，包括TDMA时间校准，低功率工作的睡眠模式控制，控制速率的数据缓冲，以及POTS接口控制信号的中断产生。
继续参见图5，微处理器子系统260包括微处理器350或其它处理单元，如Motorola MC68L302，以及与在总线261上提供与通信ASIC250和音频/视频压缩和解压子系统265通信的存储器360，它包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。存储器360的只读存储器部分也利用闪速可编程存储器，以便存储器内容可以在使用如CACS协议的音频/视频网络100上被下载。因此，不同的操作软件版本，例如升级的，可以实现，而不需要改进该视频接入设备150及用户的介入。
继续参考图5，微处理器子系统260提供设备控制和配置，以及高层CACS功能，如呼叫处理，并且还用于在需要视频呼叫时实现ISDN协议栈。由于微处理器子系统直接与接入CACS信道用户数据的通信ASIC250接口，所以一条高速数据链路可以利用作为数据交换和协议改变装置的微处理器子系统260在通信ASIC250与音频/视频压缩和解压子系统265之间被建立。以脉冲编码调制(PCM)数据流形式的用户音频还可以按照规定路由经微处理器350从用户/音频接口255的DSP415发送到音频/视频压缩和解压子系统265。
图6是说明按照本发明优选设备实施例音频/视频压缩和解压子系统265的方框图。该音频和视频压缩和解压子系统265进行基带输入视频信号(由摄象机230和摄象接口235产生)的视频压缩，和解压包括在接收的解调的第一协议信号(如CACS信号)中的有效负载中的视频数据，用于随后在电视机240上显示。该音频/视频压缩和解压子系统265包括一个视频处理数字信号处理器(DSP)365，一个红—绿—蓝数字模拟变换器370，一个红—绿—蓝模拟数字变换器390，一个编码器375，和一个音频/视频输入处理器380。视频处理DSP(或视频处理DSP子系统)365是一个高速可编程DSP(或DSP装置或子系统，如具有有关支持部件的Motorola MC56303，包括存储器和硬件加速ASIC(下面讨论))，用于根据在远端(即与视频接入设备通信的其它场所)的传输速率和/或视频会议标准，用于实现不同视频和音频压缩和解压算法。对于视频处理DSP365的程序代码也可从微处理器子系统存储器360被下载，还可利用如CACS协议通过音频/视频网络100被下载。因此，含有新算法的视频接入设备150的视频功能度可以被正式地改变或升级，而不需要任何硬件改变和用户介入。
继续参考图6，已由通信ASIC250和微处理器子系统260被事先解调，去复用和重新格式化成视频数据的从网络140接收的压缩视频数据(例如π/4-DQPSKTDM CACS协议信号)，被传送给视频处理DSP 365，在那它被解压和转变为红—绿—蓝(“RGB”)数字视频信号。该RGB数字视频信号然后由RGB数字到模拟(“D/A”)变换器370，例Motorola MC44200转换为RGB模拟信号。模拟RGB信号及复合同步信号然后被加给编码器375，最好是如Motorola MC13077的NTSC/PAL编码器，产生一个NTSC/PAL复合视频信号，也可称为基带输出视频信号。然后该NTSC/PAL复合视频信号被传给RF调制器275，用于向上变换为射频(以形成射频输出视频信号)，接着在第二通信信道227上发送和在电视240上显示。
对于接着在输入视频信号(从摄象机230和摄象接口235产生)的网络140上的传输，基带输入视频信号，如NTSC/PAL复合摄象或摄录信号，被从RF解调器270接收。基带输入视频信号被传送给音频/视频输入处理器380，如Motorola MC44011，它转换该基带输入视频信号成为模拟RGB信号，同时也提供集中同步(genlock)取样时钟，用于随后的视频信号数字化。这些输入模拟RGB信号然后由RGB模拟到数字变换器390，如Motorola MC44250，变换成数字RGB信号，并传送到视频处理DSP365。视频处理DSP365压缩该数字RGB信号，并传送得到的数据流给通信ASIC250或微处理器子系统260，用于协议编码和调制，接着发送到网络140。在该优选实施例中，音频/视频压缩和解压子系统265还可以包括附加的随机存取存储器，由视频处理器DSP365供输入/输出视频帧部分或全部存储象素数据使用。还是在该优选实施例中，硬件加速ASIC被用于帮助在处理速度强化任务中的视频处理DSP365，例如与压缩和解压处理有关的离散余弦变换。
图7是说明按照本发明优选设备实施例的用户音频接口255的方框图。该用户音频接口255被设计为具有标准家用电话机的接口，包括无线装置和扬声电话，如电话2951至295n。该用户音频接口255能支持音频POTS呼叫和视频呼叫。在该优选实施例中，POTS呼叫以“透明”的模式被处理，以便发出和接收电话呼叫的发生象没有视频呼叫功能存在似的。还是在该优选实施例中，视频呼叫作为例外被处理，要求一个由用户输入的指定的或预定的拨号序列去引起一个视频呼叫。
参考图7，一个SLIC(用户环路接口电路)400为用户所在地内的电话业务提供“BORSHT”功能，如一般由网络中心局提供，包括对于电话(电池)的DC(直流)电；过压保护；截铃检测和振铃插入设备；监视特性，如又簧状态和拨号脉冲；混合特性，如二线不同于四线端的转换及在二线输入的纵向信号的抑制；和测试。SLIC400经原来的电话线与电话机2951至295n通信，如扭绞线对电缆294，它具有塞尖和塞环线。振铃发生器405提供高压AC(交流)信号去振铃电话2951至295n。连接到SLIC400的音频编译码器410提供模/数变换，用于把从一个或多个电话2951至295n的送话器部分产生的输入(话音)音频信号进行话音数字化，以形成输入(PCM)数字话音数据流或信号，并且为了从输出(PCM)数字话音数据流或信号的话音恢复进行数/模变换(产生到电话2951至295n扬声器部分的输出音频信号)，以及边带限制和对PCM系统的信号恢复。输出和输入(PCM)数字话音数据流直接连接到话音处理器DSP415。该话音处理器，如Motorola MC 56166，包括程序存储器和数据存储器去执行信号处理功能，例如DTMF/拨号脉冲检测和产生，呼叫进程音(拨号音，忙音)产生，PCM—至—线性及线性—至—PCM变换，以及语音提示播放。该话音处理器DSP415还可以提供V.34和V.3.4bis调制功能以另外地支持POTS或其它基于模拟的视频呼叫。该话音处理器DSP415与总线261上的微处理器子系统260和通信ASIC250接口。在优选实施例中，存储器420(连接于话音处理器DSP415)包括高密度只读存储器(称为语言ROM)，它含有用于与用户交互作用的PCM编码(或压缩)语言部分，例如在视频呼叫模式时提示用户键盘DTMF或拨号脉冲的输入。另外，选择的语音随机存取存储器可被用于用户的话音存储功能，和电可变，可编程非易失(闪速)存储器，用于存储程序(及更新)或算法。
在该优选实施例中，用户音频接口255工作于两种模式，第一模式用于电话(POTS)，第二模式用于视频会议(呼叫)。电话(POTS)模式是用户透明的，作为缺省模式它在用户摘机时被进入。如下面更详细的讨论，视频会议模式作为一种例外，经用户输入(呼叫)一指定的，预定序列被进入，在该优选实施例中不作为电话序列被识别。在电话(POTS)模式中，话音处理DSP415在用户电话(电话2951至295n)摘机时产生传统的“拨号”音。然后用户送入拨号序列，正如已知的或传统的电话拨号。话音处理DSP415解码拨号数字并在存储器420的呼叫存储器缓冲器中存储他们。一旦解码了送入的前两位(不是指定的预定视频呼叫序列的前两位)，话音处理DSP415就识别出请求的呼叫不是视频呼叫，并且接着发信号给微处理器子系统260，利用如CACS的协议经音频/视频网络100开始POTS呼叫。当该呼叫被允许(由网络140)并且通过本地数字交换机135的音频链路被建立时，话音处理DSP415发送所存数据给本地数字交换机135并在用户电话机与网络140之间连接音频通路。从这一点开始，话音处理DSP415将不解码任何拨号数字并仅通过输入和输出PCM数字话音数据流，直到用户电话挂机和通话终止。
替代电话部分，音频/用户接口255可以建立或维持到网络140的中心局的连接，以提供电话的透明性。一旦对于视频模式的指定预定序列的输入被检测到，该音频/用户接口255就中断或中止中心局的连接，并在视频接入设备150(或110)的本地控制下进入视频模式。
如上所述，用户开始视频会议模作为对于普通电话模式的一种例外，通过输入电话音处理DSP415作为非电话序列识别的一个指定的预定序列，并且另外在该优选实施例中，作为指定给视频模式的预定序列。这种方法在下面参考图12的流程被讨论。对于该优选实施例的视频会议模式，指定的预定序列的前两位是唯一的和特别不用于标准POTS呼叫的，如“**”，并且因此，可以专门发送给音频话音处理415以进入视频呼叫模式。替代地，另一指定的预定序列可以由用户编程，用于由话音处理DSP415识别为视频会议模式。在解码这两个指定位或其它指定预定序列之后，话音处理DSP415立即产生或播放一个语音提示序列，例如“请选择呼叫选项或按‘#’键要求帮助”，它被存储在存储器420的语音ROM部分中。然后话音处理DSP415根据用户接着开始的提示所按的键或送入的序列将作出反应。例如，如果‘#’键被按下，用户可以听到命令菜单如下——“发送电话号码本呼叫，按*”——“更新呼叫电话号码本，按2”——“发送人工视频呼叫，按3”——“关闭摄象机，按4”——“在自己的电视上看摄象，按5”——“重新听菜单，按#”因此，在该优选实施例中，一个自动的和用户友好提示的序列被用于指导用户发送视频会议呼叫。一旦输入完成，信息就从语音处理DSP415送到微处理器子系统260，然后将着手经网络140连接该呼叫。如果成功，该音频通路(输入和输出音频信号)将经电话2951至195n被连接，输出视频通路被接到电视240或其它视频显示器225，以及输入视频通路从摄象机接口235(从摄象机230产生的)被连接。替代地，在用户控制下，输出音频路径也可以被连接到电视240，用于在电视机240内的扬声器上广播，并且输入音频路径也可由摄象机230内的话筒产生和经摄象接口235被连接。这条替代的路径在用户需要录象带的视频会议时特别有用，例如利用连接到电视机240的普通VCR。当电话挂机或其它控制信号经用户接口215或用户/音频接口255被输入时，终止该视频呼叫。
在该优选实施例中应注意，简单的电话号码本特性可以用于简化视频呼叫处理。例如，在用户摘机和按‘*’键三次接着单个数字‘1’，‘2’，……‘9’之后，利用存储在电话号码本中对应那个数的一个序列就可自动地发出呼叫。这一特性在多种情况下是必要的或需要的，例如，当ISDN呼叫可以要求输入两个分别的10位数而经网络140连接呼叫时。作为在该优选实施例中的一种选择，进一步改进的系统可以存储简单的名片或其它与电话号码本输入有关的由用户建立的其它字母输入，并由话音处理DSP415播放给该用户。例如相应于进行电话号码本呼叫的提示可以是“呼叫‘奶奶’，按1”；“呼叫‘妈妈’，按2”；“呼叫工作(work)，按3”；其中语音段“奶奶”，“妈妈”，和“工作”是由用户说的，被记录和存储在存储器420中。进一步改进的系统可以包括扬声器/话音识别技术，以识别用户的选择，免去在电话键盘上需要按的键或进入用户接口215或用户/音频接口255的其它人工输入信息。应注意视频呼叫控制功能，如摄象机关闭(muting)，不关闭及返回播放(环路返回)，也可以用同一用户接口被选择。其它改进的系统还可以包括用于屏幕显示选项菜单的视频显示器225或电视240，它相应于输入的用户控制信号，例如从各种方式产生的呼叫控制和位置信息，如通过电话295的键盘，通过视频接入设备150(或110)的红外遥控链路，或通过经第二通信信道227的输入视频通路。各种用户提示，屏幕显示和用户反馈的方法是基本地用于引导用户处理发送一个视频呼叫，并帮助使音频视频会议系统300(或200)特别地用户友好。另外，这些各种方法还说明在该优先实施例中使用电话295的“三性”，用于电话，用于音频输入和输出，及用于呼叫控制。
图8是说明按照本发明优选设备实施例的RF调制器270的方框图。射频(RF)调制器270变换来自音频/视频压缩和解压子系统265的基带输出视频信号，例如NTSC/PAL复合电视信号，成为射频输出视频信号，例如调幅残留边带RF信号，它可以经用户的电视240的接收机被看到，例如当调谐到信道3或4时。RF调制器270可以以各种方式被实现，包括经使用视频调制器425，例如Motorola MC1373，后接一个增益级(放大器)430，用于在本优选实施例中克服把射频输出视频信号送入第二通信信道227(例如用户所在地的同轴电缆系统)的定向连接器290的损耗。可切换的陷波滤波器也可被用于在插射频输出视频信号到第二通信信道227时取消来自一特定信道(射频载波)的当前程序。
图9是说明本发明优选实施例的射频解调器275的方框图。在该优选实施例中，RF解调器275是调谐到900MHz频带或1.2GHz频带中一个指定信道的全外差接收机，以接收来自摄象接口235(从摄象机230产生的)的射频输入视频信号。从定向连接器290送给射频解调器275的射频输入视频信号在预滤波器435中被带通滤波(以900MHz或1.2GHz)，然后利用混频器440和固定参考振荡器445向下混频到一个中频(IF)，如45MHz。然后该信号由SAW滤波器450被表面声波(SAW)滤波，或用其它方法带通滤波，并传送给(彩色)电视中频子系统460，如Motorola MC44301，它提供放大，AM检波(解调)，自动细调，而产生基带输入视频信号(基带复合输入视频信号)。该基带视频输入信号然后被传输给音频/视频压缩和解压子系统265，用于做如上所述的进一步处理。
图10是说明本发明优选设备实施例的摄象接口235的方框图。该摄象接口235结合摄象机(或摄录机)230一起被使用，在信道3或4上(61.25或67.25MHz)作为射频视频载波输出其信号，并被用于向上变换视频载波到900MHz或1.2GHz的射频载波，而没有视频信号的解调和调制。如图10所示，来自摄象机230的输入视频信号利用偏移混频器465，固定参考振荡器470，和带通滤波器475向上变换到所需的输出频率。在图10中未说明，如果需要来自例如一些附属摄象机的附加输入视频信号时，输入视频信号也可以被复用。这一特征可以在例如系统用于多点或地方监视时，或在用户要求发送附加窗口或画中画时被使用。
替代地，如上所述，摄象接口235可直接组合在摄象机230中。另外，对于那些产生NTSC/PAL复合视频信号(而不是在信道3或4上的RF视频载波)的摄象机，一个附加级可以加在摄象接口235中，以调制该NTSC/PAL复合视频信号成为在通过偏移混频器465偏移混频之前的射频视频载波，或代替混频，直接调制该NTSC/PAL复合视频信号到900MHz或1.2GHz，形成射频输入视频信号。
在各设备图中未说明，视频接入设备110(或150)可以是双供电，从音频/视频网络100的供电及从用户所在地的供电二者获得供电电压。由音频/视频网络100提供的电力被用于支持基本电话(POTS)业务的那些电路。由用户所在地提供的电力被用于支持视频的那些电路。替代地，视频接入设备110(或150)可全部由音频/视频网络100供电。因此，如果在用户所在地中发生掉电，基本电话业务仍可操作，或者如果全由音频/视频网络100供电，全部音频/视频会议和电话仍可被操作。
图11是说明本发明优选实施例的方法的流程图。如图11所示，该方法始于步骤500，接收第一协议信号，如CACS信号，以便在步骤505形成接收的协议信号。在该优选实施例中，步骤505在视频网络接口210中或在CATV RF收发信机245中被执行。接着在步骤515，接收的协议信号被变换为基带输出视频信号和输出音频信号。在该优选实施例中，步骤515由视频网络接口210和处理器装置190，或由CATV RF收发信机245，通信ASIC250，和微处理器子系统260来执行。在利用音频220和音频输出和输入的电话295的优选实施例中，本发明的一个重要特征是来自输出视频信号的输出音频信号是独立的。在电视240或其它视频显示器225也被用作音频输出的情况下，该输出音频信号可以和基带输出视频信号组合(而不分开音频部分和分开地传送它到音频220或电话2951至295n)。接着在步骤525中，基带输出视频信号(和也可能输出的音频信号)被调制形成射频输出视频(和音频)信号，也被称为复合输出视频信号，以及在步骤535中，该射频输出视频(和音频)信号被发送，在该优选实施例中，步骤525和535由RF调制器/解调器205或射频调制器270执行。
在该优选实施例中，与步骤505，515，525和535同时(包括接收(在本地位置)来自其它地方，如远站，发送的视频会议信息)，步骤510，520，530和540也发生(包括发送(从本地位置)视频会议信息到其它地方，如远端)。在步骤510中，射频输入视频信号和输入音频信号被接收。如上所述，在本优选实施例中，输入视频信号和输入音频信号是相互独立的。在该优选实施例中，射频输入视频信号由射频解调器275或摄象接口235的调制器/解调器205来接收，并且输入音频信号由音频220和用户接口215，或电话机2951至295n来接收。替代地，输入音频信号也可由摄象机230中的话筒接收，作为来自摄象接口235的部分射频输入视频信号被包括。接着，最好是在射频解调器275或射频调制器/解调器205中，射频输入视频(及可能的音频)信号在步骤520中被解调成基带输入视频(及可能的音频)信号。在步骤530中，基带输入视频信号和输入音频信号被转变为第二协议信号，如TDMA格式信号，最好由处理器装置190或微处理器子系统260和通信ASIC 250来转换。在步骤540中，该第二协议信号被调制和发送为发送的协议信号，如π/4DQPSK TDMA信号(一个上游CACS信号)，最好由视频网络接口210或CATV RF收发信机245进行。接着步骤535和540，当视频会议已终止时，步骤545，如挂机，该处理可结束，返回步骤550，以及如果视频会议在步骤545未被终止，则该方法继续，返回到步骤505和510。
图12是说明按照本发明优选实施例的电话和视频会议控制方法的流程图。图12还说明了在本发明系统中电话，例如电话2951至295n的多种作用，包括提供电话(POTS)，提供视频呼叫控制，和提供视频会议的音频部分。参照图12，开始于开始步骤600，业务请求在步骤605被检测，如摘机或接收来的告警信号。接着在步骤610，用户指示或告警被提供，如拨号音或来话振铃信号，并且信令信息被采集，如电话号码的DTMF数字或“**”。当在步骤615需要视频会议时，例如通过送入“**”或收到来自网络140的来话消息时，该方法进行至步骤635。当视频会议未在步骤615中被要求时，该方法进行至请求和建立电话呼叫，如产生DTMF音和在用户电话机与网络140之间建立音频通路，步骤620，随后在步骤625中进入透明的电话模式并发送音频(典型地PCM)数据到网络140。该音频数据一般将由视频接入设备110(或150)CACS编码，并由主站105转变为一适当的格式(例如，TSDN POTS)以传输给网络140。当电话呼叫被终止时，在步骤630，该方法可以结束，返回步骤660。
继续参考图12，当在步骤615中已要求视频会议时，该方法进行至步骤635并启动视频会议控制系统，例如播放如上所述的开始话音提示。接着在步骤640，视频输入请求类型被采集并执行相应请求的业务，如使用电话号码本开始视频会议，更新视频会议呼叫电话号码本，人工产生视频会议呼叫，关闭一个输入(音频或视频)，提供环路返回(即本地自己观看，如监视或其它监督，播放帮助或错误消息或菜单选项，或退出视频会议控制系统。在步骤645中，一个视频会议呼叫被请求或被建立(如对于来的视频呼叫)，并且在步骤650中，视频会议模式被进入，具有传送给网络140的协议编码音频和视频数据。当该视频会议呼叫在步骤655被终止时，例如通过挂机，则该方法结束，返回步骤660。
从视频接入设备110和视频接入设备150来的，以及从各视频会议系统200和300来的优点是容易明白的。首先，由于输出视频信号被调制并在第二通信信道227上被发送，如用户所在地内的同轴电缆，所以该优选实施例的音频/视频会议和电话系统可以操作于多个指定节点或用户所在地内的位置，例如利用用户所在地内的任何电话和电视，提供多观看点和多参与点。这种视频会议功能的广播能力是本发明真正特有的。另外，该优选实施例的音频/视频会议和电话系统可以被移动，利用来自用户所在地中无数位置，实际上从第二通信信道227(如同轴电缆)可到达的任何地方的摄象机230和摄象接口235。因此，该用户未被限制在一个地方，如在一台PC，在一个专用会议室提供视频会议能力。另外，该系统可以按需要配置附加位置，例如简单地通过增加或取消电视和摄象机。
另外，按照该优选实施例，该音频/视频会议和电话系统利用在普通家庭或所在地能找到的设备，如现有的电视，摄象机或摄录机，和电话机。因此，该系统可以以相对低的成本实现，特别是与当前利用的基于PC的或单独地视频会议系统相比。另外，与现有的视频会议系统相反，本发明的系统被设计为与其它现有的视频会议系统，例如那些可使用ISDN网络的相兼容。本发明的使用并不限于当前CATV系统的电缆系统，还可被用于连接到ISDN(H.320)，POTS(H、324)，和其它系统，如T1和E1网络。进一步，本发明的系统是用户友好的，易于安装和使用，并且对于家庭购买和消费者使用相对的费用低。
本发明设备和系统实施例的其它感兴趣的特征是用户接口的多功能性，例如用于视频会议呼叫控制和用于视频会议呼叫音频部分的双用途电话机(作为用户接口)。这一特性也完全不同于现有技术的系统，它们一般需要特定的交换和特定的网络操作用于呼叫放置和呼叫控制。这种双重性是附加到POTS业务电话的相伴使用。本发明优选实施例其它有效特性是电话操作的透明性，以致用户不需要了解视频会议能力而去发送或接收电话呼叫。
该优选实施例的其它特有特性包括双重的网络和房屋的视频接入设备供电，或全部网络供电，即使在掉电时也能继续其功能。本发明还有其它特有的特征是“环路返回”操作，以便同一系统可以被用于监视，例如小孩监视，附加给会议。本发明再一个特有的特征是音频部分独立于来自音频/视频会议视频部分。最后所述的视频会议能力也是协议独立的，以便其它通信协议可以被用于取代或加给该优选实施例的CACS协议。
根据前述，可以知道各种改变和修改可以在不脱离本发明新概念的精神和范围的情况下实现。应当懂得不限于这里所述的指定方法和设备被指定或应被推论。当然，要用附带的权利要求书去覆盖落入权利要求范围内的所有这些修改。
权利要求
1.一种视频接入设备，包括一个视频网络接口，可连接到用于接收第一协议信号而形成接收协议信号，和用于发送第二协议信号而形成发送协议信号的一个第一通信信道；一个射频调制器和解调器，用于转变基带输出视频信号为射频输出视频信号和转变射频输入视频信号为基带输入视频信号；一个用户接口，用于接收多个控制信号的第一控制信号；一个处理器装置，该处理器装置被连接到该视频网络接口，到射频调制器和解调器，和到该用户接口，该处理器装置响应一组程序命令，并且响应第一控制信号，转变该接收的协议信号成为该基带输出视频信号和成为一个输出音频信号，该处理器装置进一步响应以转变该基带输入视频信号和一个输入音频信号成为该第二协议信号。
2.如权利要求1的视频接入设备，其中该视频接入设备经第二通信信道被连接到一个用于显示该射频输出视频信号的视频监视器。
3.如权利要求1的视频接入设备，其中该视频接入设备经该用户接口被连接到用于输入该输入音频信号的一个电话机。
4.如权利要求1的视频接入设备，其中该视频接入设备经该用户接口被连接到用于输出该输出音频信号的一个电话机。
5.如权利要求1的视频接入设备，进一步包括一个接收输入视频信号和把该输入视频信号转变为射频输入视频信号的摄象接口。
6.如权利要求1的视频接入设备，其中该视频接入设备经该用户接口被连接到用于送入多个控制信号的一个电话机。
7.如权利要求1的视频接入设备，其中该处理器装置进一步响应，从射频载波中除去预先存在的视频信号，并且经射频调制器和解调器同时在该射频载波上发射该射频输出视频信号。
8.一种音频和视频会议系统，该音频和视频会议系统可连接到用于音频和视频发送和接收的一条通信信道，该音频和视频会议系统包括一个音频接口；一个视频接口；一个摄象机；一个连接到该摄象机的摄象接口；一个连接到该音频接口的视频接入设备，并且该视频接入设备连接到该视频显示器和经该通信信道到该摄象接口。
9.一种音频/视频会议的方法，该方法包括(a)接收第一协议信号以形成一个接收协议信号；(b)转变该接收协议信号成为基带输出视频信号和输出音频信号；(c)调制该基带输出视频信号以形成射频输出视频信号；(d)发送该射频输出视频信号和该输出音频信号；(e)接收射频输入视频信号和输入音频信号；(f)解调该射频输入视频信号以形成一个基带输入视频信号；(g)转变该基带输入视频信号和该输入音频信号成为第二协议信号；和(h)发送该第二协议信号以形成发送的协议信号。
10.一种视频接入设备，包括一个可连接至第一通信信道的射频收发信机，用于接收π/4-DQPSK调制的时分复用信号，和用于发送π/4-DQPSK调制的时分多址信号，由射频收发信机调制形成π/4-DQPSK调制的时分多址信号的二进制TDMA脉冲串；一个射频调制器，转变基带NTSC/PAL编码复合输出视频信号成为射频调幅残留边带输出视频信号；一个射频解调器，用于转变射频调幅残留边带输入视频信号成为基带NTSC/PAL编码复合输入视频信号；一个音频/用户接口，用于接收多个控制信号的一个第一控制信号，用于接收输入模拟音频信号和转变该输入模拟音频信号成为输入数字音频信号，并用于转变输出数字音频信号成为输出模拟音频信号及用于输出该输出模拟音频信号；一个通信ASIC和一个微处理器子系统连接到射频收发信机和该音频/用户接口，该通信ASIC和该微处理器子系统响应一组程序命令，并响应第一控制信号，相干解调和解码该π/4-DQPSK调制时分复用信号以形成一个输出视频信号数字数据流，该通信ASIC和该微处理器子系统进一步响应去转变该输入数字音频信号和压缩的输入视频信号数据流成为该二进TDMA脉冲串；和一个音频/视频压缩和解压子系统，连接到该通信ASIC和该微处理器子系统，并进一步连接到该射频调制器和到射频解调器，该音频/视频压缩和解压子系统响应一组程序命令，去转变基带NTSC/PAL编码的复合输入视频信号成为压缩的输入视频信号数据流，并解压和转变该输出视频信号数字数据流成为基带NTSC/PAL编码复合输出视频信号。
全文摘要
一种视频接入设备(110,150),经过连接于具有与网络(140),如公共电话交换网或ISDN网通信的一个主站的第一通信信道(103)提供音频和视频远程会议和电话。该视频接入设备(110)包括一个视频网络接口(210),用于接收第一协议信号而形成一个接收协议信号和用于发送第二协议信号而形成一个发送协议信号;一个射频调制器/解调器(205),转变基带输出视频信号成为射频输出视频信号。
文档编号H04N7/14GK1183695SQ9712052
公开日1998年6月3日 申请日期1997年8月29日 优先权日1996年8月30日
发明者蒂默斯·M·布克, 多拉斯·J·那维林 申请人:摩托罗拉公司