DE19737906A1 - Gerät, Verfahren und System zur Durchführung von Audio- und Videokonferenzen und Telefonie - Google Patents

Description

Querverweis auf die in Bezug genommene Anmeldung

Diese Anmeldung bezieht sich auf die US-Patentanmeldung, Seriennummer 08/658, 792, Newlin u. a., eingereicht am 05. Juni 1996, mit dem Titel "Audio/Bildübertragungssystem und Verfahren", Motorola Reg.-Nr. PD05634AM, die hier durch Inbe­ zugnahme eingeschlossen wird, mit einer Priorität, die für den offenbarten Gegenstand beansprucht wird.

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Audio- und Videoübertragungssysteme und insbesondere auf ein Gerät, ein Verfahren und ein System zum Durchführen von Audio- und Videokonferenzen und Telefonie.

Hintergrund der Erfindung

Gegenwärtige Audio- und Video- (Bild-) Konferenzfähigkeiten sind als computergestützte Systeme umgesetzt, wie z. B. in Personalcomputern ("PCs"), als selbständige, rundum ("roll about") Raumsysteme und als Bildtelefone. Diese Systeme erfordern typischerweise neue und signifikante Hardware, Software und Programmierung, und erfordern weiterhin bedeu­ tende Übertragungsnetzwerkverbindungen, z. B. eine Mehrkanal­ verbindung in einem digitalen Netzwerk mit integrierten Dien­ sten ("ISDN") oder eine T1/E1 Verbindung.

Zum Beispiel erfordern selbständige "roll about" Raumsysteme zum Durchführen von Audio- und Videokonferenzen typischer­ weise zweckbestimmte Hardware mit bedeutenden Kosten im Bereich von 10.000 Dollar, die zweckbestimmte Videokameras, Fernsehanzeigegeräte, Mikrofonsysteme und zusätzliche Video­ konferenzausrüstung verwenden. Solche Systeme können auch nicht weniger als 6 (oder mehr) aneinandergrenzende ISDN B-Kanäle (oder T1/E1 DS0s) erfordern, von denen jeder mit 64 kbps (Kilobits pro Sekunde) arbeitet. PC-gestützte Systeme erfordern typischerweise auch minimal einen ISDN Basisraten­ schnittstellendienst, der aus zwei ISDN B-Kanälen (von denen jeder mit 64 kbps arbeitet) und einem D-Kanal (der mit 16 kbps arbeitet) besteht. Diese Übertragungsnetzwerkfähigkeit ist auch teuer und potentiell unnötig, besonders wenn die zusätzlichen Kanäle nicht in ständiger Benutzung sind.

Gegenwärtige Audio/Bildtelefonie oder Konferenzsysteme sind auch dahingehend begrenzt, daß diese Audio/Bildfunktionalität nur an bestimmten Knoten, d. h. an dem spezifischen Systemort, bereitgestellt wird, und sind weder beweglich oder aufgeteilt (mit mehreren Orten). Selbständige "roll about" Raumsysteme gestatten solche Audio- und Videokonferenzen nur in oder an diesem besonderen physischen Ort. Bildtelefone sind gegenwär­ tig auch auf ihren Installationsort begrenzt. In ähnlicher Weise stellten PC-gestützte Systeme diese Funktionalität nur an dem gegebenen PC mit den nötigen Netzwerkverbindungen (wie z. B. ISDN) und mit der spezifischen Audio/Bildkonferenzaus­ rüstung, wie z. B. eine Videokamera, ein Mikrofon und zusätzliche Computerverarbeitungskarten, welche für die Audio/Bildverarbeitung sorgen. Damit andere PCs imstande sind, solche Audio/Bildkonferenzfunktionalität zu erhalten, müssen sie auch mit irgendeiner nötigen Hardware, Software, Programmierung und Netzwerkverbindungen ausgerüstet werden.

Diese herkömmlichen Audio/Bildkonferenzsysteme sind auch schwierig zusammenzustellen, zu installieren und zu benutz­ ten. Zum Beispiel erfordert das Hinzufügen von Audio/Bildfunktionalität zu einem PC das Hinzufügen einer neuen PC-Karte, einer Kamera, eines Mikrofons, die Installa­ tion von Audio/Bildsteuerungssoftware und die Installation von neuen Netzwerkverbindungen, wie z. B. ISDN. Zusätzlich kann diese Netzwerkverbindung eine zusätzliche Programmierung des PC mit nötigen ISDN spezifischen Konfigurationsinforma­ tionen erfordern, wie z. B. spezifischen Konfigurationsinfor­ mationen zum Typ der zentralen Amtsvermittlung des Dienstträ­ gers (service provider) und Informationen zur Identifizierung des ISDN Dienstprofils (SPID). Die Anrufprozeduren für Video­ konferenzen sind typischerweise auch schwierig und kompli­ ziert, welche diese gegenwärtigen Systeme verwenden.

Die herkömmliche Audio/Bildtelefonie- und Konferenzausrüstung ist auch auf eine Verbindung mit ähnlicher Ausrüstung an der Gegenstelle (entfernter Ort) begrenzt. Zum Beispiel senden Bildtelefonsysteme, welche typische Telefonsysteme ("POTS" - plain old telephone service - herkömmlicher drahtgebundener Telefondienst) benutzen, Informationen in analoger Form, z. B. als Gitterkode modulierte Daten mit V.34 und V.34 bis Raten (z. B. höchste Raten von ungefähr 28,8 bis 33 kbps). Solche POTS gestützten Bildtelefonsysteme würden nicht kompatibel mit ISDN Audio/Bildkonferenz- und Telefoniesystemen sein, welche Informationen in digitaler Form übertragen, wie z. B. durch Verwenden von Q.931 Nachrichtenzeichen, Q.921 LAPD Datenverbindung und Q.910 physische Schnittstellen, digitalen Protokollen, mit Datenraten von 128 kbps (zwei B-Kanäle) oder mehr mit zusätzlichen Kanälen oder DS0s.

Zusätzlich sind solche gegenwärtigen Audio/Bildtelefonie- und Konferenzausrüstungen relativ teuer und in den meisten Fällen so teuer, daß sie für Heimanwender oder andere Verbraucheran­ wendungen unerschwinglich sind. Zum Beispiel sind die Kosten eines "roll about" raumgestützten Systems typischerweise mehrere zehntausend Dollar. PC-gestützte Videokonferenz­ systeme mit ISDN Netzwerkverbindungen sind ebenfalls teuer, mit Kosten von mehreren Tausend Dollar.

Demgemäß ist ein Bedarf für Audio/Bildkonferenz- und Telefo­ niesysteme, Ausrüstungen und Verfahren entstanden, die an mehr als einem bestimmten Knoten oder Ort innerhalb der Räum­ lichkeiten des Benutzers arbeiten können, oder die mobil sein können, oder die so konfiguriert sein können, wie es für zusätzliche Orte benötigt wird. Zusätzlich sollte solch ein System kompatibel zum Benutzen mit anderen existierenden Videokonferenzsystemen sein, es sollte bedienerfreundlich sein, leicht zu installieren und zu benutzten sein, und es sollte relativ preiswert sein für den Kauf durch Heimanwender und die Benutzung durch Verbraucher.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Audio/Videonetzwerkkonfiguration für ein Videozu­ gangsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung dar­ stellt.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, auf hoher Ebene, welches eine erste Ausführungsform eines Videozugangsgeräts und eine erste Ausführungsform eines Videokonferenz­ systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 3 ist ein detailliertes Blockdiagramm, welches eine zweite Ausführungsform eines Videozugangsgeräts und eine zweite Ausführungsform eines Videokonferenz­ systems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches einen CATV RF-Sender-Empfänger der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Mikroprozessor­ teilsystem und ein Verbindungs-ASIC (Kundenschalt­ kreis) der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Audio/Videokompri­ mierungs- und Dekomprimierungsteilsystem der bevor­ zugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Benutzeraudio­ schnittstelle der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, welches einen RF-Modulator der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches einen RF-Demodulator der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegen­ den Erfindung darstellt.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Kameraschnitt­ stelle der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung darstellt.

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, welches die Telefonie- und Videokonferenzsteuerungsmethodik gemäß der bevorzug­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar­ stellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie oben erwähnt, besteht ein Bedarf für Audio/Bildkonferenz- und Telefoniesysteme, Geräte und Verfahren, die an mehr als einem bestimmten Knoten oder Ort in den Räumlichkeiten des Benutzers arbeiten können, oder mobil sein können, oder so konfiguriert sein können, wie es für zusätzliche Orte benö­ tigt wird. Wie es unten detaillierter besprochen wird, stellt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung solche Audio- und Bildkonferenz- und Telefoniefähigkeiten an einem oder mehreren Orten in den Räumlichkeiten des Benutzers bereit, die mobil sein können, und die so konfiguriert sein können, wie es für zusätzliche Orte benötigt wird. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwendet das Audio/Bildkonfe­ renz- und Telefoniesystem eine Ausrüstung, die typischerweise in Wohnungen oder Räumlichkeiten von Verbrauchern vorgefunden wird, wie z. B. existierende Fernsehgeräte, Videokameras oder Camcorder (Bildaufzeichnungsgerät) und Telefone. Zusätzlich ist solch ein System entworfen, um kompatibel für die Benutzung mit anderen existierenden Videokonferenzsystemen zu sein, um über eine Vielfalt von angeschlossenen Telekommuni­ kationsnetzwerken (wie z. B. ISDN oder POTS) benutzt werden zu können, welches bedienerfreundlich ist, leicht zu instal­ lieren und zu benutzen ist und relativ preiswert sein sollte für den Verkauf an Heimanwender und die Benutzung durch Verbraucher.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Audio/Videonetzwerkes 100 für ein Videozugangsgerät 110 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in Fig. 1 dargestellt, können Videozugangsgeräte 110₁ bis Videozugangs­ geräte 110 _n (einzeln und gemeinsam als Videozugangsgerät(e) 110 bezeichnet) eine außerhalb befindliche Position besitzen, z. B. in Teilnehmerräumlichkeiten 109₁ (Videozugangsgerät 110₁), oder sie können innerhalb befindliche Positionen besitzen, z. B. in Teilnehmerräumlichkeiten 109₂ und 109 _n (Videozugangsgerät 110₂ und Videozugangsgerät 110 _n). Das in Fig. 1 dargestellte Videozugangsgerät 110 kann eine in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsform besitzen oder eine zweite und bevorzugte Ausführungsform, wie das in Fig. 3 darge­ stellte Videozugangsgerät 150, und soweit hier verwendet, sollte der Bezug auf irgendeine Ausführungsform des Videozu­ gangsgeräts 110 oder 150 so verstanden werden, daß auch die andere Geräteausführung oder ihre Äquivalente gemeint und eingeschlossen sind. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 stellt gemäß der vorliegenden Erfindung das Videozugangsgerät 110 Audio- und Videotelefonie und Konferenzdienste über einen ersten Verbindungskanal 103 bereit, welcher in der bevorzugten Ausführungsform ein hybrides Koaxialfaserkabel ("HFC") ist, daß in dem Audio/Videonetzwerk 100 (welches vielfache Konfi­ gurationen haben kann) genutzt wird. Auch in der bevorzugten Ausführungsform, die HFC nutzt, wird das Videozugangsgerät 110 (oder 150) auch als eine Videokabelzugangseinheit bezeichnet. Der erste Verbindungskanal 103 ist weiter über eine Primärstation 105 zu einer Kabelfernsehnetzwerk- ("CATV")- Videodienstinfrastruktur 102 geschaltet, und über eine lokale digitale Vermittlung 135 zu einem Netzwerk 140. Das Netzwerk 140 kann z. B. ein öffentlich vermitteltes Fern­ sprechnetz ("PSTN") oder ein digitales Netzwerk mit inte­ grierten Diensten ("ISDN") oder jede Kombination solcher existierender oder zukünftiger Telekommunikationsnetzwerke sein.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 enthält eine Primärsta­ tion 105, auch bezeichnet als Empfangsstellenausrüstung, eine Steuereinheit, die in der bevorzugten Ausführungsform auch als eine Kabelsteuereinheit ("CCU") 115 bezeichnet ist, eine Netzwerkschnittstelle (oder Telekommunikationsnetzwerk­ schnittstelle) 130 einen Verbinder 104, und ist zu der CATV Videodiensteinfrastruktur 102 koppelbar. Die CCU 115 besteht aus einer Verbindungssteuereinheit 125 und aus einer Gruppe von Sender-Empfängereinheiten 120₁ bis 120 _n, die in der bevorzugten Ausführungsform auch als Kabelanschluß-Sender-Empfänger ("CPX")-Karten bezeichnet sind. Die Verbindungs­ steuereinheit 125 sendet und empfängt zeitgeteilte Multiplex­ signale ("TDM") nach dem Industriestandard, über die Netz­ werkschnittstelle 130, zu und von einer lokalen digitalen Vermittlung ("LDS"), welche zum Rest des Netzwerks 140 verbindet. In der bevorzugten Ausführungsform werden an der Verbindungssteuereinheit 125 ankommende (empfangene) Signale in ein internes Signalformat konvertiert, in welches auch TDM Zeitschlitze eingefügt sein können, und werden dann zu den Sender-Empfängereinheiten 120₁ bis 120 _n geleitet. Die Sender-Empfängereinheiten 120₁ bis 120 _n konvertieren die empfangenen Signale zu Frequenzen (z. B. Funkfrequenzen ("RF")), vorzugs­ weise Frequenzen, die mit Kabelfernseh-(CATV)-Netzwerken kompatibel sind. Die Primärstation 105 stellt eine Konzentra­ tion der Ressourcen des Netzwerk 140 bereit, über Zeitschlitz- und Frequenzmanagementtechniken. Das Audio/ Videonetzwerk 100 umfaßt die Primärstation 105 (mit der Netzwerkschnittstelle 130 zur Verbindung zu dem Netzwerk 140 und der Koppelbarkeit zu der CATV-Videodiensteinfrastruktur 102), gemeinsam mit einer Vielzahl von Videozugangsgeräten, wie z. B. Videozugangsgeräte 110₁ bis 110 _n (die über den ersten Verbindungskanal 103 mit der Primärstation 105 verbunden sind).

In der bevorzugten Ausführungsform verwendet die Signalabgabe über das Audio/Videonetzwerk 100 ein mit "CACS" (für Cable ACcess Signaling - Kabelzugangssignalabgabe) bezeichnetes Protokoll für die Sendung und den Empfang von Daten, wie z. B. Ton, Video, Computerdateien und Programme und andere Informa­ tionen (gemeinsam als Daten bezeichnet). CACS ist ein mehr­ schichtiges Protokoll, bestehend aus einer Vielzahl von 768 kbps π/4-DQPSK (differenzielle Kodierung durch Quadraturpha­ senverschiebung) modulierte RF-Träger, die TDM-Rahmensynchro­ nisation in dem stromabwärts gerichteten Pfad (von der Primärstation 105 zu einem Videozugangsgerät 110) und TDMA (zeitgeteilten mehrfachen Zugriff) in dem stromaufwärts gerichteten Pfad (zu der Primärstation 105 von einem Videozu­ gangsgerät 110) verwenden. In der bevorzugten Ausführungsform unterstützt jeder CACS-Träger nicht weniger als 8 Zeit­ schlitze von individuell adressierbaren Benutzerdatenpaketen, wobei jedes Paket 160 Bit von Benutzerdaten (die ,,Nutzlast") plus Adreß- und Fehlerkorrekturinformationen umfaßt. Die bevorzugte CACS-Rahmenrate ist 400 Rahmen pro Sekunde, was einen Netzbenutzer-Datendurchsatz von 64 kbps (Kilobits pro Sekunde) für jeden zugeteilten Zeitschlitz bereitstellt. Die Zeitschlitze können auch verkettet werden, um sogar größere Datenraten bereitzustellen, z. B. bis zu 512 kbps, wenn alle 8 Zeitschlitze einem einzigen Benutzer zugeteilt sind.

Als eine Konsequenz können N × 64 kbps Dienste mit dem CACS-Protokoll unterstützt werden, wobei N die Anzahl der zuge­ teilten Zeitschlitze ist. Im Fall der Verbindung für gewöhn­ liche Telefonie, herkömmlich bekannt als POTS (Plain Old Telephone Service - herkömmlicher drahtgebundener Telefon­ dienst), wird ein einzelner Zeitschlitz verwendet, in welchem digitale PGM (impulskodemodulierte) Audioabtastwerte in der Nutzlast des CACS-Zeitschlitzes transportiert werden. Im Fall der Verbindung für Dienste mit höherer Rate, wie z. B. Basis­ rate ISDN (zwei 64 kbps B-Kanäle plus ein 16 kbps D-Kanal), werden zwei oder mehr Zeitschlitze benutzt, um die Benutzer- (Inhaber)-Daten zu transportieren. Für Videokonfernenz-Tele­ foniedienst können komprimierte digitale Audio- und Videosig­ nale einen bis mehrere Zeitschlitze pro Träger (z. B. 8 Zeit­ schlitze pro Träger) einnehmen, abhängig von dem Verfahren der verwendeten Komprimierung und der gewünschten Qualität des Dienstes, und abhängig von der Anzahl von Videonetzwerk­ schnittstellen 210 (oder CATV RF-Sender-Empfängereinheiten 245), die in dem Videozugangsgerät 110 (oder 150) verwendet werden, welches unter erläutert wird.

Auch in der bevorzugten Ausführungsform nimmt der modulierte CACS RF-Träger eine RF-Bandbreite von 600 kHz ein und kann irgendwo innerhalb des stromabwärts und stromaufwärts verlau­ fenden CATV Frequenzbandes zugewiesen werden. In einheimi­ schen, nordamerikanischen CATV-Systemen ist das stromabwärts gerichtete Band typischerweise von 50 bis 750 MHz angegeben, mit einem stromaufwärts gerichteten Band, welches von 5 bis 40 MHz angegeben ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 empfangen die Sender-Empfängereinheiten 120₁ bis 120 _n für die Übertra­ gung zu den Räumlichkeiten der Benutzer 109₁ bis 109 _n einen TDM-Datenstrom von der Verbindungssteuereinheit 125 und erzeugen CACS-Rahmen von 8 Zeitschlitzen, aneinandergereiht mit beigeordneten Gemeinsignalinformationen (die Fehlerkon­ trolldaten enthalten), was in einem 768 kbps Datenstrom resultiert. Der Datenstrom wird dann in ein π/4-DQPSK Signal konvertiert, welches nachfolgend in Frequenzen aus dem Basis­ band auf einen RF-Träger innerhalb des CATV stromabwärts gerichteten Bands aufwärtskonvertiert wird. Dieses π/4-DQPSK Signal kann dann optional (in dem Verbinder 104 der Primär­ station 105) mit anderen Videodienstesignalen von der CATV Videodiensteinfrastruktur 102 kombiniert werden und über den ersten Verbindungskanal 103 gesendet werden.

Wie unten detaillierter erläutert wird, konvertiert an dem Empfängerende ein Videozugangsgerät 110 den CACS-Träger abwärts zum Basisband und demoduliert das π/4-DQPSK Signal, woraus empfangene CACS-Rahmen resultieren. Die Zeitschlitzin­ formation (d. h. die Daten in der Nutzlast) wird dann aus dem CACS-Rahmen extrahiert und im Fall von Telefonie (ein POTS-Anruf) zu einem Audio-Koder-Dekoder übertragen, oder im Fall eines Videokonferenzanrufes oder einer Sitzung zu einem Audio/Videokomrpimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem übertragen. Umgekehrt werden für die stromaufwärts gerichtete Sendung Ton- oder Videodaten, die von dem Audio-Koder-Dekoder bzw. einem Audio/Videokomrimierungs- und Dekomprimierungs­ teilsystem stammen, in nach den CACS-Protokoll formatierte TDM-Datenpakete eingebracht. Die TDM-Datenpakete werden dann in ein π/4-DQPSK Signal konvertiert, auf einen RF-Träger aufwärts konvertiert und in den stromaufwärts gerichteten Pfad des Audio/Videonetzwerks 100 auf dem ersten Verbindungskanal 103 eingespeist. Nachfolgend empfängt eine der Sender-Empfän­ gereinheiten 120₁ bis 120 _n das stromaufwärts gerichtete Signal von einem Videozugangsgerät 110 konvertiert das RF-Signal zum Basisband abwärts und demoduliert das π/4-DQPSK Signal, woraus ein empfangenes TDMA Datenpaket resultiert. Die Benut­ zerdaten werden dann aus dem Paket extrahiert und zu der Verbindungssteuereinheit 125 übertragen, welche die Benut­ zerdaten in ein geeignetes Netzwerksignal (analog oder digi­ tal) umformatiert und über die Netzwerkschnittstelle 130 das Netzwerksignal multiplext mit anderen Signalen zum Netzwerk 140 sendet (über die lokale digitale Vermittlung 135).

In der bevorzugten Ausführungsform besteht das CACS-Protokoll aus drei Typen von Signalkanälen, welche angegebene Zeit­ schlitze auf dem CACS-Träger nutzen. Ein erster Typ des Signalkanals, der auch als Rundfunkkanal bezeichnet wird, wird verwendet zum Senden allgemeiner Systeminformationen, nur in der stromabwärts gerichteten Richtung zu den verschie­ denen Videozugangsgeräten 110, und zum Senden von Informatio­ nen, wie z. B. Abschlußalarme zu einem Videozugangsgerät 110, wenn ein Anruf vom Netzwerk 140 empfangen wird. Eine Vielzahl eines zweiten Typs des Signalkanals, die auch als Zugriffska­ näle bezeichnet werden, werden von den verschiedenen Videozu­ gangsgeräten 110 verwendet, um den Zugriff auf das Audio/Videonetzwerk 100 oder das Netzwerk 140 zu gewinnen. Eine Vielzahl eines dritten Typs des Signalkanals, auch als Verkehrskanäle bezeichnet, sind voll duplexfähig und werden verwendet, um Benutzerdaten zu und von dem Netzwerk 140 zu transportieren.

In der bevorzugten Ausführungsform können Verkehrskanäle aus einem oder mehreren Zeitschlitzen bestehen und sind den Benutzern, basierend auf einer Anforderung (beschnitten) aus einer Gesamtmenge von verfügbaren Zeitschlitzen zugewiesen. Ein Verkehrskanal wird für die Dauer eines Anrufs (POTS oder Video) zugewiesen und nach der Anrufsbeendigung nachfolgend in die Gesamtmenge der verfügbaren Zeitschlitze entlassen. Wenn ein Videozugangsgerät 110 erstmals eingeschaltet wird, meldet es sich bei der CCU 115 an, durch eine erste Abtastung des stromabwärts gerichteten Spektrums für einen CACS-Rund­ funkkanal, durch Synchronisieren mit diesem Kanal und durch Erhalten von Informationen, die eine Position auf einem Zugangskanal betreffen. Auf dem Zugangskanal fordert das Videozugangsgerät 110 eine Zuteilung eines Verkehrskanals an und sendet dann eine Registrierungsnachricht über den zuge­ teilten Verkehrskanal von der Vielzahl der Verkehrskanäle. Nachdem die Registrierung beendet ist, kann das Videozugangs­ gerät 110 Anrufe tätigen oder empfangen über das Netzwerk 140.

Wenn eine Anruferzeugung benötigt wird, erzeugt das Videozu­ gangsgerät 110 eine Anforderung an die CCU 115 für die benö­ tigte Anzahl von Zeitschlitzen über den Zugangskanal. Die CCU 115 bewilligt dann die Anforderung und teilt einen Verkehrs­ kanal zu (Trägerfrequenz und zugeordnete Zeitschlitze). Wenn eine Anrufzustellung benötigt wird, alarmiert die CCU 115 das identifizierte, adressierte Videozugangsgerät 110 von einem einkommenden Anruf über den Rundfunkkanal. Über den Zugangs­ kanal fordert das Videozugangsgerät 110 dann einen Verkehrs­ kanal an. Die CCU 115 bewilligt die Anforderung und ein Verkehrskanal wird zugeteilt.

In der bevorzugten Ausführungsform stellt das CACS-Protokoll auch die Fähigkeit zum Übertragen von Anrufen zu anderen verfügbaren Trägerfrequenzen und Zeitschlitzen bereit, insbe­ sondere für den Fall von Bedingungen mit hohem Rauschen. Vorzugsweise wird die Qualität aller Benutzerverkehrskanäle kontinuierlich überwacht und wenn aufgrund von Rauschen die Qualität beginnt schlechter zu werden, so wird der Anruf auf einen anderen RF-Träger mit weniger Rauschen übertragen.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm hoher Ebene, welches eine erste Ausführungsform eines Videozugangsgerätes, nämlich des Video­ zugangsgerätes 110 darstellt, und welches ein Videokonferenz­ system 200 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Videokonferenzsystem 200 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Videozugangsgerät 110, ein Audiogerät 220, ein oder mehrere Videoanzeigen 225₁ bis 225 _n (einzeln und gemein­ sam als Videoanzeige(n) 225 bezeichnet), eine Kameraschnitt­ stelle 235 und eine Videokamera 230. Das Videozugangsgerät 110 ist zu einem ersten Verbindungskanal 103 koppelbar, für die Verbindung über eine Primärstation 105 mit einem Netzwerk 140 und mit einer CATV-Videodienstinfrastruktur 102, wie es oben erläutert wurde, und ist zu einem zweiten Verbindungska­ nal 227 gekoppelt, der typischerweise innerhalb oder über die Räumlichkeiten 109 des Benutzers (oder Teilnehmers) angeord­ net ist. Zum Beispiel kann der zweite Verbindungskanal 227 ein internes 75 Ohm Koaxialkabel sein, welches typischerweise für Kabelfernsehen benutzt wird. Das Audiogerät 220 ist zu dem Videozugangsgerät 110 gekoppelt und kann ein Mikrofon und einen Lautsprecher enthalten oder, wie unten in Bezug auf Fig. 3 erläutert wird, vorzugsweise als ein Telefon verkör­ pert sein. Ein oder mehrere Videoanzeigen 225 werden verwen­ det, um den einkommenden Videoanteil eines Audio- und Video­ konferenzanrufs oder einer Sitzung anzuzeigen (einkommend in dem Sinne, daß er von einem anderen Ort an das Videozugangs­ gerät 110 gesendet worden ist), sie können auch einen Laut­ sprecher zur Ausgabe des einkommenden Audioanteils eines Audio- und Videokonferenzanrufs oder einer Sitzung enthalten, und sie sind in der bevorzugten Ausführungsform unter Verwen­ dung eines oder mehrerer Fernsehgeräte umgesetzt. Die Video­ kamera 230 wird verwendet, um den ausgehenden Videoanteil eines Audio- und Videokonferenzanrufs oder einer Sitzung zu erzeugen (ausgehend in dem Sinne, daß er von dem Videozu­ gangsgerät 110 zu einem anderen Ort gesendet wird), sie kann auch ein Mikrofon zur Erzeugung des ausgehenden Audioanteils eines Audio- und Videokonferenzanrufs oder einer Sitzung enthalten, und sie ist unter Verwendung einer gewöhnlichen Videokamera oder eines Camcorders in der bevorzugten Ausfüh­ rungsform umgesetzt. Die Kameraschnittstelle 235 wird verwen­ det, um das Videoausgangssignal von der Videokamera 230 zu modulieren für die Sendung auf dem zweiten Verbindungskanal 227 zu dem Videozugangsgerät 110 und, wie unten detaillierter erläutert wird, die Kameraschnittstelle 235 kann auch direkt in der Videokamera 230 eingeschlossen sein.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 enthält das Videozu­ gangsgerät 110 eine Videonetzwerkschnittstelle 210 einen Radiofrequenz-(RF)-Modulator und -Demodulator 205 (auch als ein RF-Modulator/Demodulator 205 bezeichnet), eine Benutzer­ schnittstelle 215 und eine Prozessoranordnung 190. Die Video­ netzwerkschnittstelle 210 ist zu dem ersten Verbindungskanal 103 koppelbar, zum Empfang eines ersten Protokollsignals, wie z. B. ein π/4-DQPSK TDM-Signal, um ein empfangenes Protokoll­ signal zu bilden; und zum Senden eines zweiten Protokollsig­ nals, wie z. B. digitale Daten in einem TDMA-Format, um ein gesendetes Protokollsignal zu bilden, wie z. B. ein π/4-DQPSK TDM-Signal. Diese verschiedenen Protokollsignale können auch andere Protokolle und Modulationstypen verwenden, als die in dem CACS-Protokoll verwendeten, wie z. B. ganz allgemein PSK (Kodierung durch Phasenverschiebung) oder QPSK (Codierung durch Quadraturphasenverschiebung) Modulationsverfahren, OFDM (ortogonales Frequenzteilungsmultiplexen) oder QAM (Quadraturamplitudenmodulation). Wie hier verwendet, werden auch Eingangs- und Ausgangsrichtungen definiert, um Verwir­ rung zwischen einkommenden und ausgehenden Signalen zu vermeiden, da z. B. ein einkommendes Signal zu dem Videozu­ gangsgerät 110 vom Netzwerk 140 auch ein ausgehendes Signal von dem Videozugangsgerät 110 sein wird, wenn es zu einer Videoanzeige 225 auf dem zweiten Verbindungskanal 227 gesen­ det wird. Wie hier verwendet, werden als eine Konsequenz Eingangs- und Ausgangsrichtungen an der Schnittstelle zwischen dem Videozugangsgerät 110 auf der einen Seite defi­ niert, und dem zweiten Verbindungskanal 227 oder Audiogerät 220 auf der anderen Seite, wie folgt: ein Eingangssignal, wie z. B. ein Eingangsvideo- oder Audiosignal, wird in das Video­ zugangsgerät 110 von dem zweiten Verbindungskanal 227 einge­ geben (oder im Fall der Eingabe von Audiosignalen von dem Audiogerät 220) und kann z. B. von der Videokamera 230 stam­ men, und wird von dem Videozugangsgerät 110 zu dem Netzwerk 140 gesendet werden; umgekehrt wird ein Ausgangssignal, wie z. B. ein Ausgangsvideo- oder Audiosignal, von dem Videozu­ gangsgerät 110 zu dem zweiten Verbindungskanal 227 ausgegeben (oder im Fall der Ausgabe eines Audiosignals, zu dem Audioge­ rät 220), und kann z. B. von einem Empfangsort über das Netz­ werk 140 stammen, wird von dem Videozugangsgerät 110 über den ersten Verbindungskanal 103 empfangen, und wird durch das Videozugangsgerät 110 auf dem zweiten Verbindungskanal 227 zu einer Videoanzeige 225 gesendet oder ausgegeben werden oder zum Audiogerät 220 ausgegeben.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 wird der RF-Modulator und -Demodulator 205 verwendet, um ein Basisband-Ausgangsvi­ deosignal (von der Prozessoranordnung 190) in ein Funkfre­ quenz-Ausgangsvideosignal zu konvertieren, zur Sendung auf dem zweiten Verbindungskanal 227 und zum Empfang durch eine oder mehrere der Videoanzeigen 225, und um ein Funkfrequenz- Eingangsvideosignal (von der Kameraschnittstelle 235) in ein Basisband-Eingangsvideosignal zu konvertieren, zur Eingabe in die Prozessoranordnung 190. Die Benutzerschnittstelle 215 wird zum Empfang eines Steuersignals aus einer Vielzahl von Steuersignalen verwendet, wie z. B. eine Anforderung einen Telefonieanruf zu plazieren, eine Anforderung einen Audio- und Videokonferenzanruf zu plazieren, und andere Steuersig­ nale, wie z. B. Alarmsignale von einkommenden Telefonie- oder Audio- und Videokonferenzanrufen. Die Prozessoranordnung 190 ist zu der Videonetzwerkschnittstelle 110, zu dem Funkfre­ quenzmodulator/Demodulator 205 und zu der Benutzerschnitt­ stelle 215 gekoppelt. Wie unten detaillierter dargelegt wird, kann die Prozessoranordnung 190 aus einer einzigen integrier­ ten Schaltung ("IC") bestehen, oder sie kann eine Vielzahl von integrierten Schaltungen oder anderen Komponenten, die miteinander verbunden oder gruppiert sind, enthalten, wie z. B. Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, ASICs, zugeordneten Speicher (z. B. RAM und ROM) und andere ICs und Komponenten enthalten. Wie hier verwendet, sollte als eine Konsequenz der Begriff Prozessoranordnung als äquivalentes Mittel verstanden werden und einen einzelnen Prozessor oder eine Anordnung von Prozessoren, Mikroprozessoren, Steuerein­ heiten oder einige andere Gruppierungen von integrierten Schaltungen enthalten, welche die unten detaillierter darge­ stellten Funktionen ausführen. Zum Beispiel ist in der bevor­ zugten Ausführungsform die Prozessoranordnung 190 wie in Fig. 3 dargestellt umgesetzt und enthält einen Verbindungs-ASIC (application specific integrated circuit - Kundenschaltkreis) 250, ein Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteil­ system 265 und ein Mikroprozessorteilsystem 260. Wie unten detaillierter erläutert wird, kann die Methodik der vorlie­ genden Erfindung programmiert und gespeichert sein, als ein Satz von Programmbefehlen zur aufeinanderfolgenden Ausfüh­ rung, in der Prozessoranordnung 190 und in ihrem zugeordneten Speicher und anderen äquivalenten Komponenten. In der bevor­ zugten Ausführungsform wird die Prozessoranordnung 190 in Verbindung mit einem gespeicherten Satz von Programmbefehlen und in Reaktion auf beliebige Steuersignale verwendet, welche von dem Benutzer eingegeben werden oder von dem Netzwerk 140 empfangen werden, um als erstes das empfangene Protokollsig­ nal (von der Videonetzwerkschnittstelle 210) sowohl zu einem Basisband-Ausgangsvideosignal (welches durch den RF-Modula­ tor/Demodulator 205 moduliert wird und zu einer Videoanzeige 225 gesendet wird) als auch zu einem Ausgangsaudiosignal (welches zu dem Audiogerät 220 gesendet wird oder mit dem Basisband-Ausgangsvideosignal kombiniert wird, moduliert wird und zu der Videoanzeige 225 gesendet wird) zu konvertieren; und um zweitens sowohl ein Basisband-Eingangsvideosignal (das demodulierte Eingangsvideosignal, welches von der Kamera­ schnittstelle 235 stammt) als auch ein Eingangsaudiosignal (von dem Audiogerät 220 oder kombiniert mit dem Basisband-Eingangsvideosignal, welches von der Videokamera 230 und der Kameraschnittstelle 235 stammt) zu konvertieren, in das zweite Protokollsignal (welches moduliert wird und durch die Videonetzwerkschnittstelle 210 zum Netzwerk 140 gesendet wird). Die Funktionen von jeder der Komponenten des Videozugangsgeräts 110 werden unten in Bezug auf die Fig. 3 bis 10 detaillierter erläutert.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm auf hoher Ebene, welches eine zweite Ausführungsform eines Videozugangsgeräts darstellt, nämlich das Videozugangsgerät 150, und welches eine zweite Ausführungsform eines Videokonferenzsystems 300 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die zweite Geräteausfüh­ rungsform, nämlich das in Fig. 3 dargestellte Videozugangsge­ rät 150, ist die bevorzugte Geräteausführungsform der Erfin­ dung und ist in jeder anderen Hinsicht äquivalent zu der ersten Ausführungsform, dem in den Fig. 1 und 2 dargestell­ ten Videozugangsgerät 110, und kann in einer identischen Art benutzt werden. In ähnlicher Weise ist die zweite Ausfüh­ rungsform des Videokonferenzsystems, also das Videokonferenz­ system 300, auch die bevorzugte Systemausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist in jeder anderen Hinsicht äquivalent zu der ersten Ausführungsform, dem in Fig. 2 dargestellten Videokonferenzsystem 200, und kann in einer identischen Art benutzt werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält das Videozugangsgerät 150 ein Mikroprozessorteilsystem 260, ein Audio/Videokompri­ mierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 und einen Verbindungs-ASIC 250, welcher die oben in Bezug auf Fig. 2 erläuterte Prozessoranordnung 190 ausbildet. Das Video­ zugangsgerät 150 enthält auch eine CATV Funkfrequenz-(RF)- Sender-Empfängereinheit 245 (welche äquivalent zu der in Fig. 2 dargestellten Videonetzwerkschnittstelle 210 funktioniert), eine Benutzer/Audioschnittstelle 255 (welche äquivalent zu der in Fig. 2 dargestellten Benutzerschnittstelle 215 funktioniert); und einen RF-Modulator 270 und einen RF-Demo­ dulator 275 (welche gemeinsam äquivalent zu dem in Fig. 2 dargestellten RF-Modulator/Demodulator 205 funktionieren) Die in Fig. 3 dargestellte bevorzugte Ausführungsform des Videozugangsgeräts 150 enthält auch einen ersten Richtungs­ koppler 280, einen zweiten Richtungskoppler 290 und ein Filter 285. Wenn wie auch oben erwähnt eine Datenrate benötigt werden kann, welche höher als diejenige ist, welche in allen verfügbaren Zeitschlitzen pro Träger untergebracht werden kann, so können auch zusätzliche CATV RF-Sender-Empfängereinheiten 245 verwendet werden, um zusätzliche Zeit­ schlitze auf zusätzlichen Trägern bereitzustellen. Die Funk­ tionen von jeder dieser Komponenten sind unten detaillierter erläutert.

Die zweite Ausführungsform eines Videokonferenzsystems 300 enthält, wie es auch in Fig. 3 dargestellt ist, (als eine Audioschnittstelle) ein oder mehrere Telefone 295₁ bis 295 _n (einzeln und gemeinsam als Telefon(e) 295 bezeichnet, wobei die Telefone 295 äquivalent zu dem in Fig. 2 dargestellten Audiogerät 200 funktionieren); das Videozugangsgerät 150; eine Videokamera 230; eine Kameraschnittstelle 235 (welche auch mit der Videokamera 230 kombiniert oder in diese einge­ schlossen sein kann); ein oder mehrere Fernsehgeräte 240₁ bis 240 _n (welche einzeln und gemeinsam auf als Fernsehgerät(e) 240 bezeichnet werden, und welche äquivalent zu den in Fig. 2 dargestellten Videoanzeigen 225 funktionieren); und einen zweiten Verbindungskanal 227, welcher wie oben erwähnt vorzugsweise ein Koaxialkabel in den Räumlichkeiten des Benutzers (oder Teilnehmers) ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 stellt das Videozugangsgerät 150 sowohl Telefonie (POTS) als auch Audio/Videokonferenzdienst bereit, der gewöhnliche Haushaltsgeräte für das Zusammenwir­ ken mit dem Benutzer (oder Teilnehmer) in dem Videokonferenz­ system 300 benutzt, wie z. B. Telefone 295₁ bis 295 _n für die Eingabe von Steuersignalen und für die Audioeingabe und -ausgabe; eine Videokamera 230 für die Videoeingabe (wie z. B. ein Videocamcorder); und Fernsehgerät(e) 240 für die Video­ ausgabe (als oder anstelle der Videoanzeigen 255). Wenn POTS-Dienst bereitgestellt wird, bildet das Videozugangsgerät 150 die Schnittstelle zu der typischen, existierenden verdrillten Doppelleitung 294 in den Räumlichkeiten des Benutzer (oder Teilnehmers), so daß jedes Telefon in den Räumlichkeiten des Benutzers, wie z. B. Telefone 295₁ bis 295 _n, benutzt werden können. Das Videozugangsgerät 150 stellt auch den Leitungsstrom und traditionelle "BORSHT"-Funktionen für den typischen (POTS) Telefondienst bereit, wie es unten detail­ lierter erläutert wird.

Wenn Videokonferenzdienst bereitgestellt werden soll, kann jedes der Vielzahl der Telefone 295₁ bis 295 _n (einzeln und gemeinsam auch als Telefon(e) 295 bezeichnet) benutzt werden, für die Anruf-(Konferenz-)-errichtung oder den Aufbau und für die Audioeingabe und -ausgabe. Das Funkfrequenz-Ausgangsvi­ deosignal (von dem Videozugangsgerät 150) kann auf einem der Fernsehgeräte 240 angezeigt werden, welche zu dem zweiten Verbindungskanal 227 (z. B. ein CATV-Koaxialkabel) in den Räumlichkeiten des Benutzers geschaltet sind, unter Verwen­ dung eines freien Kanals in dem CATV stromabwärts gerichteten Frequenzband (z. B. Kanal 3 oder 4). Das Funkfrequenz- Ausgangsvideosignal wird ursprünglich von dem Netzwerk 140 in einer modulierten digitalen Form empfangen, z. B. als digitale Daten, die unter Verwendung eines Protokolls, wie dem CACS, moduliert und codiert sind, welches auch als ein empfangenes oder erstes Protokollsignal bezeichnet werden kann. Das erste Protokollsignal wird über das Audio/Videonetzwerk 100 empfan­ gen, welches z. B. über die Primärstation 105 und das Netzwerk 140 aus anderen, zweiten Benutzerräumlichkeiten gesendet wurde. Das typischerweise aus komprimierten digitalen Daten bestehende erste Protokollsignal wird von dem Videozugangsge­ rät 150 empfangen, welches die Daten dekomprimiert und sie zu einem Basisband-Ausgangsvideosignal konvertiert, wie z. B. ein NTSC/PAL zusammengesetztes Videosignal (NTSC ist ein typi­ scherweise in Nordamerika und Japan verwendetes Videoformat, wobei PAL ein typischerweise in Europa verwendetes Videofor­ mat ist). Dieses Basisband-Ausgangsvideosignal (auf Leitung 271) wird dann RF-moduliert (durch Verwenden des RF-Modula­ tors 270) auf einen verfügbaren Video-RF-Träger und in den zweiten Verbindungskanal 227 (z. B. Koaxialkabel) in den Benutzerräumlichkeiten eingespeist, unter Verwendung eines Richtungskopplers 290 (vorzugsweise vier Anschlüsse). Das Funkfrequenz-Ausgangsvideosignal wird dann zu allen Fernseh­ empfängern, wie z. B. Fernsehgeräten 240, innerhalb der Benut­ zerräumlichkeiten, wie z. B. eine Wohnung oder ein Büro, gesendet. Der Richtungskoppler 290 wird in der bevorzugten Ausführungsform benutzt, um Richtungssignaleinspeisung bereitzustellen, während die Isolation zu jedem angeschlosse­ nen CATV-Netzwerk bereitgestellt wird.

Das Videosignal, welches in den Benutzerräumlichkeiten entsteht und über die Primärstation 105 und das Netzwerk 140 zu anderen, zweiten Benutzerräumlichkeiten (oder anderen Orten) zu senden ist, stammt von einer Videokamera (oder Camcorder) 230, die ein Videosignal erzeugt, wie z. B. ein NTSC/PAL zusammengesetztes Videosignal, welches vorzugsweise auch auf Kanal 3 oder 4 (61,25 oder 67,25 MHz) moduliert ist. Dieses RF-Videosignal von der Videokamera 230 ist zu einer Kameraschnittstelle 235 geschaltet oder gekoppelt, welche einen Verschiebungsmischer verwendet, zum Verschieben des RF-Videosignals (typischerweise auf einem 61,25 oder 67,25 MHz-Träger) zu einem Spektrum, welches höher als die typischen CATV-Frequenzen liegt, wie z. B. die 1,2 GHz oder 900 MHz Bänder. Für diese Videokameras 230, welche keinen Modulator enthalten, um das NTSC/PAL zusammengesetzte Videosignal auf Kanal 3 oder 4 zu verschieben, kann diese Modulation in der Kameraschnittstelle 235 eingeschlossen sein; umgekehrt können die Funktionen der Kameraschnittstelle 235 auch direkt in der Videokamera 230 eingeschlossen sein. Das verschobene Video­ signal von der Kameraschnittstelle 235, welches auch als Funkfrequenz-Eingangsvideosignal bezeichnet wird, wird dann in den selben zweiten Verbindungskanal 227 (auch an die Fern­ sehgeräte 240 geschaltet) eingespeist, welcher das Funkfre­ quenz-Eingangsvideosignal zurück zu dem Videozugangsgerät 150 sendet. Das Videozugangsgerät 150 empfängt das Funkfrequenz- Eingangsvideosignal von dem Richtungskoppler (mit 1,2 GHz oder 900 MHz) und demoduliert das Signal zum Basisband, unter Verwendung des RF-Demodulators 275, um das Basisband- Eingangsvideosignal (auf Leitung 272) zu bilden. Das Basis­ band-Eingangsvideosignal wird dann in eine digitale Form konvertiert und komprimiert, um ein zweites Protokollsignal zu bilden, wie z. B. ein TDMA-Signal, und wird dann π/4-DQPSK moduliert (um ein gesendetes Protokollsignal zu bilden) und über das Audio/Videonetzwerk 100 gesendet. In der bevorzugten Ausführungsform können durch Verwenden eines freien Videoka­ nals bei 1,2 GHz und 900 MHz Interferenzen zwischen den stromaufwärts und den stromabwärts gerichteten CATV-Diensten tendenziell vermieden werden. Das 1,2 GHz oder 900 MHz Signal wird auch durch ein Tiefpaßfilter 285 aus dem Durchführungs­ kabel oder Verbindung 287 herausgefiltert, so daß das Signal stark gedämpft wird, bevor es das Videozugangsgerät 150 verlassen kann.

Während es die Hauptfunktion des Videozugangsgerät 110 (oder 150) und des Videokonferenzsystems 200 (oder 300) ist, voll duplexfähige Videoverbindungen bereitzustellen, sind andere sekundäre Funktionen in der bevorzugten Ausführungsform auch verfügbar. Zum Beispiel ist eine dieser sekundären Funktionen eine "Rückkopplungsfunktion", welches es dem Benutzer gestat­ tet, das Bild von der Videokamera 230 auf dem Bildschirm eines Fernsehgerätes 240 oder einer Videoanzeige 225 zu sehen, da das RF-Eingangsvideosignal demoduliert wird (von 1,2 GHz oder 900 MHz), wieder auf einen Video-RF-Träger modu­ liert wird und für das RF-Ausgangsvideosignal benutzt wird. Solch ein Rückkopplungsmerkmal ist besonders für eine Überwa­ chung wertvoll, wie z. B. für die Heimsicherheit oder für eine Babykontrolle. Auch kann eine Bild-in-Bild (oder Mehrfachfen­ ster) Funktion bereit gestellt werden, durch welche ein Benutzer ein kleines Fenster des Bildes von der Videokamera 230 gemeinsam mit dem empfangenen Bild von einem anderen Ort sehen kann, z. B. um die Babykontrolle in dem kleinen Fenster bereitzustellen, während des gleichzeitigen Ansehens eines Films oder Videos, welches von einem CATV-Netzwerk empfangen wird.

Zusätzlich kann das Videozugangsgerät 110 (oder 150) frequenzbeweglich sein, so daß die Videokonferenz auf jedem Kanal stattfinden kann. Während die Durchführung der Video­ konferenz auf typischerweise freien Kanälen, wie z. B. Kanälen 3 oder 4 bevorzugt sein kann, ist die Videokonferenz gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf zusätzlichen Kanälen durchführbar. Zum Beispiel kann ein existierender Videokanal abgedunkelt oder eliminiert werden durch Nutzen eines Sperr­ filters, für jede Zeitdauer, und die verschiedenen Eingangs- und Ausgangsvideosignale werden in den neuen freien (gefilterten oder stummgeschalteten) Kanal eingefügt oder überlagert. Diese Frequenzbeweglichkeit und die Einspeisung eines Audio/Videosignals in die Anwesenheit existierender Programme, ist eines der vielen wirklich einmaligen Merkmale der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches eine CATV RF-Sender-Empfängereinheit 245 der bevorzugten Geräteausführung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die CATV RF-Sender-Empfängereinheit 245 frequenzbeweglich, wobei die Aufwärtskonvertierung und die Abwärtskonvertierung des CACS-Signals zu und von jedem verfügbaren CACS-Träger bereitgestellt wird, mit einer durch das Mikroprozessorteilsystem 260 bereitgestellten Frequenz­ steuerung. In Bezug auf Fig. 4 wird ein erstes Protokollsig­ nal, wie z. B. ein CACS π/4-DQPSK modulierter stromabwärts gerichteter Träger in dem 50 - 750 MHz CATV-Band, von dem ersten Verbindungskanal 103 empfangen und in dem Filter 305 gefiltert (mit einer 50-750 MHz Bandbreite), und in einem Überlagerungsabwärtskonvertierer 310 zum Basisband überlage­ rungsabwärtskonvertiert, mit diesem Basisbandsignal mit Phasengleichen ("I") und Quadratur ("Q") Komponenten (oder Signalen). Der lokale Oszillator für den Überlagerungsab­ wärtskonvertierer wird von einem Frequenzsynthetisatorteil­ system 315 bereitgestellt. Die I- und Q-Komponenten werden dann durch Quadratwurzel und Doppelkosinus ("SRRC") in einem ersten "SRRC-Filter" 320 gefiltert, um Rauschen und andere Störungen zu entfernen. Die gefilterten I- und Q-Komponenten werden dann auf ein Zwischenfrequenz-(IF)-Signal bei 1,2 MHz hochgemischt, in dem Aufwärts-Mischer 325, für die Übertra­ gung zu dem Verbindungs-ASIC 250 auf einem Bus 261 (oder auf einer anderen Leitung, die den Aufwärts-Mischer 325 mit dem Verbindungs-ASIC 250 verbindet). In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform hat der CACS-Träger eine Zeichenrate von 384 Kilo­ zeichen/Sekunde und wird mit einem Überschußbandbreitenfaktor von 0,5 gesendet, und mit einer eingenommenen Kanalbreite von 600 kHz.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 4 wird ein zweites Proto­ kollsignal, wie z. B. ein 768 kb/s TDMA-Signalpaket, welches von dem Verbindungs-ASIC 250 stammt, an einen π/4-DQPSK Wellenformgenerator oder Modulator 330 angelegt, welcher Basisband-I- und -Q-Komponenten (Signale) ausgibt. Die I- und Q-Signale werden SRRC-gefiltert (im zweiten SRRC-Filter 335) und dann im RF-Aufwärtskonvertierer 340 zu dem 5-40 MHz CATV stromaufwärtsgerichteten Band aufwärts konvertiert, um ein Sende- (oder gesendetes) Protokollsignal auszubilden. Wie in dem Abwärtskonvertierer 310, werden lokale Oszillatoren für den RF-Aufwärtskonvertierer 340 durch das Frequenzsynthe­ tisatorteilsystem 315 bereitgestellt. Die Sendeleistung für das TDMA-Signalpaket ist durch den Mikroprozessor 350 des Mikroprozessorteilsystems 260 (unten in Bezug auf Fig. 5 erläutert) programmierbar, um eine Netzwerkverstärkungssteue­ rung durch das Audio/Videonetzwerk 100 bereitzustellen, über jedes einzelne Videozugangsgerät 110 oder 150, welches mit dem Audio/Videonetzwerk 100 verbunden ist.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, welches ein Mikroprozessorteil­ system 260 und den Verbindungs-ASIC 250 der bevorzugten Gerä­ teausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Verbindungs-ASIC 250 wird in der bevorzugten Geräteaus­ führungsform verwendet, um Basisbandfunktionen niedriger Ebene bereitzustellen, um ein Protokoll, wie z. B. CACS, zu unterstützen. Funktionell kann der Verbindungs-ASIC 250 in einen Empfangsbereich und einen Sendebereich getrennt werden (in Fig. 5 nicht getrennt dargestellt). In dem Empfangsbe­ reich umfaßt das IF-Signal bei 1,2 MHz (von dem Aufwärts-Mischer der CATV-Sender-Empfängereinheit 245) das π/4-DQPSK modulierte CACS-Signal. Dieses stromabwärts gerichtete CACS π/4-DQPSK TDM-Signal wird kohärent demoduliert, um binäre Basisbanddaten sowie die Wiedergewinnung von Zeichen- und Bittaktinformationen bereitzustellen. Ein TDM-Rahmen wird dann synchronisiert und decodiert, Zeitschlitzdaten werden extrahiert und die Fehlerkontrollüberprüfung wird ausgeführt. Solche Überwachungsdaten werden dann so wie die Benutzerdaten in der Nutzlast dem Mikroprozessorteilsystem 260 über den Bus 261 verfügbar gemacht, welcher ein Adreß/Datenbus sein kann. Die Benutzerdaten können auch direkt aus dem Verbindungs-ASIC 250 herausgeführt werden, zur Lieferung zu einem Audio-Koder-Dekoder 410 (Fig. 7) oder zu dem Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 (Fig. 6) . In dem Sendebe­ reich des Verbindungs-ASIC 250 werden von dem Mikroprozessor 350 stammende Steuerdaten und komprimierte Audio- und Video­ daten von dem Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimie­ rungsteilsystem 265 zu dem Verbindungs-ASIC 250 übertragen, um einen Audio/Videodatenstrom zu schaffen. Der Audio/Videodatenstrom wird dann mit Synchronisations- und Fehlerkontrollinformationen formatiert, woraus binäre TDMA- Signalpakete resultieren, die dann zu der CATV-Sender-Empfän­ gereinheit 245 übertragen werden, für die nachfolgende Modu­ lation und Sendung als ein gesendetes Protokollsignal über den ersten Verbindungskanal 103. In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform stellt der Verbindungs-ASIC 250 auch andere Funk­ tionen bereit, um das Videozugangsgerät 150 zu unterstützen, einschließlich TDMA-Zeitausrichtung, Schlafmodussteuerung für den Betrieb mit geringer Leistung, Datenpufferung für Raten­ steuerung und Interrupterzeugung für POTS-Schnittstellensteu­ ersignale.

Unter weiterem Bezug auf Fig. 5 besteht das Mikroprozessor­ teilsystem 260 aus einem Mikroprozessor 350 oder einer ande­ ren Verarbeitungseinheit, wie z. B. der Motorola MC68LC302, und einem Speicher 360, welcher Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und Nur-Lese-Speicher (ROM) enthält, mit einer Verbindung zu dem Verbindungs-ASIC 250 und dem Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265, die über den Bus 261 bereitgestellt wird. Der Nur-Lese-Speicher-Abschnitt des Speichers 360 benutzt auch flash­ programmierbaren Speicher so daß der Speicherinhalt über das Audio/Videonetzwerk 100 unter Verwendung eines Protokolls wie CACS heruntergeladen werden kann. Als eine Konsequenz können unterschiedliche Versionen der Betriebssoftware (Programmbefehle), wie höhere Versionen (upgrades), ohne Modifikationen des Videozugangsgerätes 150 und ohne Eingrei­ fen des Benutzers umgesetzt werden.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 5 stellt das Mikroprozes­ sorteilsystem 260 die Gerätesteuerung und Konfiguration bereit, sowie CACS-Funktionen höherer Ebene, wie z. B. Anruf­ verarbeitung, und wird auch dazu verwendet, einen ISDN Proto­ kollstapelspeicher zu implementieren, wenn dieser für Video­ anrufe benötigt wird. Da das Mikroprozessorteilsystem eine direkte Schnittstelle zu dem Verbindungs-ASIC 250 besitzt, mit Zugriff auf die CACS Kanalbenutzerdaten, kann eine Hoch­ geschwindigkeitsdatenverbindung zwischen dem Verbindungs-ASIC 250 und dem Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungs­ teilsystem 265 aufgebaut werden, wobei das Mikroprozessor­ teilsystem 260 als Datenaustausch- und Protokollkonvertie­ rungsgerät benutzt wird. Benutzeraudiodaten in Form eines pulskodemodulierten (PCM) Datenstroms können auch über den Mikroprozessor 350 zu dem Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 von dem DSP 415 der Benut­ zer/Audioschnittstelle 155 geführt werden.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches ein Audio/Videokompri­ mierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 der bevorzugten Geräteausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimie­ rungsteilsystem 265 führt aus, die Videokomprimierung des Basisband-Eingangsvideosignals (welches von der Videokamera 230 und der Kameraschnittstelle 235 stammt) und die Dekomprimierung der Videodaten, die in der Nutzlast des empfangenen, demodulierten ersten Protokollsignals (wie ein CACS-Signal) enthalten sind, für die nachfolgende Anzeige auf dem/den Fernsehgerät(en) 240. Das Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 enthält einen digitalen Signalprozessor (DSP) zur Videoverarbeitung 365 einen Rot- Grün-Blau digital/analog-Konverter 370, einen Rot-Grün-Blau Analog/Digital-Konverter 390, einen Kodierer 375 und einen Audio/Videoeingangsprozessor 380. Der Videoverarbeitungs-DSP (oder Videoverarbeitungs-DSP-Teilsystem) 365 ist ein program­ mierbarer Hochgeschwindigkeits-DSP (oder DSP Anordnung oder Teilsystem, wie z. B. ein Motorola MC56303 mit zugeordneten Unterstützungskomponenten, einschließlich Speicher und einem Hardwarebeschleunigungs-ASIC (unten erläutert)), der verwen­ det wird, um unterschiedliche Video- und Audiokomprimierungs- und Dekomprimierungsalgorithmen umzusetzen, abhängig von der Senderate und/oder dem Videokonferenzstandard an dem Empfangsende (d. h. die anderen Räumlichkeiten, mit welchen das Videozugangsgerät in Verbindung steht). Der Programmkode für den Videoverarbeitungs-DSP 365 kann auch von dem Speicher des Mikroprozessorteilsystems 260 heruntergeladen werden, welcher auch über das Audio/Videonetzwerk 100 unter Verwen­ dung eines Protokolls wie CACS heruntergeladen werden kann. Als eine Konsequenz kann die Videofunktionalität des Videozu­ gangsgeräts 150, einschließlich eines neuen Algorithmus, fliegend geändert oder auf eine höhere Version aufgerüstet werden, auch ohne Hardwareänderungen und ohne das Eingreifen des Benutzers.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 6 werden die von dem Netz­ werk 140 empfangenen (z. B. als ein π/4-DQPSK TDM CACS-Proto­ kollsignal) komprimierten Videodaten die vorher demoduliert, demultiplext und wieder in Videodaten formatiert worden sind, durch den Verbindungs-ASIC 250 und das Mikroprozessorteil­ system 260 zu dem Videoverarbeitungs-DSP 365 übertragen, wo sie dekomprimiert und in digitale Rot-Grün-Blau ("RGB") Videosignale konvertiert werden. Die digitalen RGB Videosig­ nale werden dann zu analogen RGB Signalen konvertiert, durch den RGB Digital/Analog ("D/A") Konverter 370, wie z. B. der Motorola MC44200. Die analogen RGB Signale werden dann gemeinsam mit einem zusammengesetzten Synchronisationssignal zu einem Kodierer 375 geliefert, vorzugsweise ein NTSC/PAL Kodierer, wie ein Motorola MC13077, woraus ein NTSC/PAL zusammengesetztes Videosignal resultiert, welches auch als ein Basisband-Ausgangsvideosignal bezeichnet werden kann. Das NTSC/PAL zusammengesetzte Videosignal wird dann für eine Aufwärtskonvertierung zu einer Funkfrequenz zu dem RF-Modula­ tor 275 übertragen (um das Funkfrequenz-Ausgangsvideosignal zu bilden), gefolgt von der Sendung auf dem zweiten Verbin­ dungskanal 227 und der Anzeige auf dem Fernsehgerät 240.

Für die nachfolgende Sendung über das Netzwerk 140 eines Eingangsvideosignals (welches von der Videokamera 230 und der Kameraschnittstelle 235 stammt), wird ein Basisband-Eingangs­ videosignal, wie ein NTSC/PAL zusammengesetztes Videokamera- oder Camcordersignal, von dem RF-Demodulator 270 empfangen. Das Basisband-Eingangsvideosignal wird zu einem Audio/Videoeingangsprozessor 380, wie ein Motorola MC44011, übertragen, welcher das Basisband-Eingangsvideosignal in ein analoges RGB Signal konvertiert, wobei also ein allgemein verriegelter (genlocked) Abtasttakt für die nachfolgende Digitalisierung der Videosignale bereitgestellt wird. Diese analogen RGB Eingangssignale werden dann durch einen RGB Analog/Digital-Konverter 390, wie der Motorola MC44250, zu digitalen RGB Signalen konvertiert und zu dem Videoverarbei­ tungs-DSP 365 übertragen. Der Videoverarbeitungs-DSP 365 komprimiert die digitalen RGB Signale und überträgt den resultierenden Datenstrom zu dem Verbindungs-ASIC 250 oder zum Mikroprozessorteilsystem 260 für die Protokollkodierung und Modulation, für eine nachfolgende Lieferung zu dem Netz­ werk 140. In der bevorzugten Ausführungsform kann das Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 auch einen zusätzlichen Speicher mit wahlfreiem Zugriff enthalten, für die Benutzung durch den Videoverarbeitungs-DSP 365 für teilweise oder vollständige Speicherung von Pixelda­ ten eines Eingangs/Ausgangsvideorahmens. Auch wird in der bevorzugten Ausführungsform ein Hardwarebeschleunigungs-ASIC benutzt, um den Videoverarbeitungs-DSP 365 bei den verarbei­ tungsgeschwindigkeitsintensiven Aufgaben, wie der diskreten Cosinustransformation in Verbindung mit den Komprimierungs- und Dekomprimierungsprozessen, zu unterstützen.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Benutzeraudio­ schnittstelle 255 der bevorzugten Geräteausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Benutzeraudio­ schnittstelle 255 ist entworfen, um die Schnittstelle zu einem normalen Haushaltstelefonapparat zu bilden, einschließ­ lich drahtloser Geräte und Lautsprechertelefone, wie Telefone 295₁ bis 295 _n. Mit der Benutzeraudioschnittstelle 255 ist es beabsichtigt, sowohl Audio/POTS-Anrufe als auch Videoanrufe zu unterstützen. In der bevorzugten Ausführungsform werden POTS-Anrufe in einem "transparenten" Modus verarbeitet, so daß das Setzen und Empfangen von Telefonanrufen eintritt, als ob keine Videoanrufsfunktionen vorhanden wären. Auch in der bevorzugten Ausführungsform werden Videoanrufe als eine Ausnahme verarbeitet, die eine designierte oder vorherbe­ stimmte Wahlsequenz erfordert, welche von dem Benutzer einge­ geben wird, um einen Videoanruf auszuführen.

In Bezug auf Fig. 7 stellt eine SLIC (Subscriber Loop Inter­ face Ciruit - Teilnehmerschleifen-Schnittstellenschaltung) 400 "BORSHT" Funktionen für den Telefondienst innerhalb der Räumlichkeiten des Benutzers bereit, die normalerweise von einer Netzwerkzentrale bereitgestellt werden, einschließlich DC-(Gleichstrom)-Leistung für das Telefon (Batterie); Über­ spannungsschutz (Overvoltage protection); Rufabschaltungser­ mittlung (Ring trip detection) und Erleichterung der Rufein­ fügung; Überwachungsmerkmale (Supervision), wie z. B. aufge­ legter Status und Wahlimpulse; hybride Merkmale, wie z. B. Konvertierung von zweidraht-differential auf vierdraht-unsym­ metrisch und Unterdrückung von Längssignalen an dem Zwei­ drahteingang; und Durchführung von Tests. Die SLIC 400 kommu­ niziert mit den Telefonen 295₁ bis 295 _n über eine gewöhnliche Telefonleitung, die verdrillte Zweidrahtleitung 294, welche Auslöser- und Rufleitungen besitzt. Der Rufgenerator 405 stellt Hochspannungs-AC-(Wechselstrom)-Signale bereit, um die Telefone 295₁ bis 295 _n zu rufen. Der zu dem SLIC 400 verbun­ dene Audio-Koder-Dekoder 410 stellt eine Analog/Digital- Konvertierung zur Tondigitalisierung des Eingangs- (Ton)-Audiosignals bereit, welches von dem Mikrofonabschnitt eines oder mehrerer der Telefone 295₁ bis 295 _n stammt, um einen digitalen Eingangs-(PCM)-Tondatenstrom oder ein Signal zu bilden und Digital/Analog-Konvertierung für die Tonrückgewin­ nung von einem digitalen Ausgangs-(PCM)-Tondatenstrom oder einem Signal (um das Ausgangsaudiosignal für den Lautspre­ cherabschnitt der Telefone 295₁ bis 295 _n zu schaffen), sowie Bandbegrenzung und Signalwiederherstellung für PCM-Systeme. Die digitalen Ausgangs- und Eingangs-(PCM)-Tondatenströme sind direkt zu dem Tonverarbeitungs-DSP 415 geschaltet. Der Tonverarbeitungs-DSP 415, wie ein Motorola MC56166, umfaßt einen Programmspeicher und einen Datenspeicher, um Signalver­ arbeitungsfunktionen, wie DTMF/Wahlimpulsbestimmung und -erzeugung, Anruffortschrittstonerzeugung (Wahlton, Besetztton), PCM/Linear und Linear/PCM Konvertierung und Sprachaufforderungswiedergabe. Der Tonverarbeitungs-DSP 415 kann auch V.34 und V.34 bis Modemfunktionen bereitstellen, um zusätzlich POTS oder andere analog basierende Videoanrufe zu unterstützen. Der Tonverarbeitungs-DSP 415 bildet die Schnittstelle zu dem Mikroprozessorteilsystem 260 und dem Verbindungs-ASIC 250 über den Bus 261. Der Speicher 420 (an den Tonverarbeitungs-DSP 415 geschaltet) enthält in der bevorzugten Ausführungsform Nur-Lese-Speicher mit hoher Dichte (auch bezeichnet als Sprach-ROM), der PCM-kodierte (oder komprimierte) Sprachsegmente enthält, die für ein Zusammenwirken mit dem Benutzer verwendet werden, wie die Aufforderung des Benutzers DTMF oder Wahlimpulse über den Tastaturblock einzugeben, wenn man sich im Videoanrufmodus befindet. Zusätzlich kann ein optionaler Sprach-Speicher mit wahlfreiem Zugriff für Benutzertonspeicherfunktionen verwen­ det werden, und ein elektrisch veränderlicher, programmierba­ rer nicht-flüchtiger (flash) Speicher für die Speicherung von Programmen (und Änderungsdateien) oder Algorithmen.

Die Benutzeraudioschnittstelle 255 arbeitet in der bevorzug­ ten Ausführungsform in einem von zwei Moden, erstens für Telefonie (POTS) und zweitens für Videokonferenz (Anrufen). Der Telefoniemodus (POTS) ist benutzertransparent, als ein vorgegebener Modus, der eingenommen wird, wann immer der Benutzer das Telefon abhebt. Wie unten detaillierter erläu­ tert wird, wird der Videokonferenzmodus als eine Ausnahme eingenommen, über die Eingabe (Wählen) einer spezifischen, vorherbestimmten Sequenz durch den Benutzer, welche in der bevorzugten Ausführungsform nicht als eine Telefoniesequenz erkannt wird. In dem Telefoniemodus (POTS) erzeugt der Tonverarbeitungs-DSP 415 den gebräuchlichen "Wählton", wenn das Benutzertelefon (von den Telefonen 295₁ bis 295 _n) abgeho­ ben wird. Der Benutzer gibt dann die Wahlsequenz ein, wie beim bekannten oder herkömmlichen Telefonwählen. Der Tonver­ arbeitungs-DSP 415 dekodiert die Wahlziffern und speichert sie in einem Anrufspeicherpuffer des Speichers 420. Über die Dekodierung der ersten zwei eingegebenen Ziffern (welche nicht die ersten zwei Ziffern der spezifischen vorherbestimm­ ten Videoanrufsequenz sind) erkennt der Tonverarbeitungs-DSP 415, daß der beantragte Anruf kein Videoanruf ist, und als eine Konsequenz signalisiert das Mikroprozessorteilsystem 260, einen POTS-Anruf über das Audio/Videonetzwerk 100 einzu­ leiten, unter Verwendung eines Protokolls wie CACS. Wenn der Anruf bewilligt wird (durch das Netzwerk 140) und die Audio­ verbindung mit der lokalen digitalen Vermittlung 135 aufge­ baut ist, leitet der Tonverarbeitungs-DSP 415 die gespeicher­ ten Ziffern zu der lokalen digitalen Vermittlung 135 weiter und verbindet die Audiopfade zwischen dem/den Telefon(en) des Benutzers und dem Netzwerk 140. Von diesem Punkt an wird der Tonverarbeitungs-DSP 415 keine gewählte Ziffer dekodieren und wird den digitalen Eingangs- und Ausgangs-PCM-Tondatenstrom einfach durchleiten, bis das Telefon des Benutzers aufgelegt wird und der Anruf beendet ist.

Alternativ kann für eine Telefoniesitzung die Audio/Benutzerschnittstelle 255 eine Verbindung zu einem Amt eines Netzwerks 140 schaffen oder aufrechterhalten, um Trans­ parenz für Telefonie bereitzustellen. Sofern die Eingabe der spezifischen vorherbestimmten Sequenz für Videomodus festge­ stellt wird, unterbricht oder beendet die Audio/Benutzerschnittstelle 255 die Amtsverbindung und nimmt den Videomodus ein, unter lokaler Steuerung des Videozugangs­ geräts 150 (oder 110).

Wie oben gezeigt wurde, indiziert der Benutzer den Videokon­ ferenzmodus als eine Ausnahme zum normalen Telefoniemodus, durch Eingabe einer spezifischen vorherbestimmten Sequenz, die von dem Tonverarbeitungs-DSP 415 als eine Nicht-Telefo­ nie-Sequenz erkannt wird und in der bevorzugten Ausführungs­ form zusätzlich als die vorherbestimmte Sequenz, die spezi­ fisch für den Videomodus ist. Diese Methodik wird auch unten mit Bezug auf das Flußbild von Fig. 12 erläutert. Für den Videokonferenzmodus der bevorzugten Ausführungsform sind die ersten zwei Zeichen der spezifischen, vorherbestimmten Sequenz einzigartig und in einem normalen POTS-Anruf ausdrücklich unbenutzt, wie z. B. "**", und können als eine Konsequenz dem Audio-Tonverarbeitungs-DSP 415 ausdrücklich signalisieren, in den Videoanrufmodus einzutreten. Alternativ könnten andere spezifische, vorherbestimmte Sequenzen durch den Benutzer programmiert werden, für die Anerkennung als ein Videokonferenzmodus durch den Tonverarbeitungs-DSP 415. Unmittelbar nach dem Dekodieren der zwei besonderen Zeichen oder einer anderen spezifischen vorherbestimmten Sequenz erzeugt der Tonverarbeitungs-DSP 415 eine Sprachaufforde­ rungssequenz, wie z. B. "Bitte wählen Sie eine Anrufoption oder drücken Sie "#"-Taste für Hilfe", welche in dem Sprach-ROM-Bereich des Speichers 420 gespeichert ist. Die Handlung, die von dem Tonverarbeitungs-DSP 415 vorgenommen wird, wird dann von der eingegebenen Sequenz oder der vom Benutzer gedrückten Taste, die der anfänglichen Aufforderung folgt, abhängen. Wenn z. B. die "#"-Taste gedrückt wird, kann der Benutzer ein Menü von Befehlen hören, wie z. B. die folgenden:

• - "Um einen Verzeichnisanruf zu setzen, drücke *"
• - "Um das Anrufverzeichnis zu aktualisieren, drücke 2"
• - "Um einen manuellen Videoanruf zu setzen, drücke 3"
• - "Um die Kamera stummzuschalten, drücke 4"
• - "Um die Kamera auf Ihrem Fernsehgerät zu zeigen, drücke 5"
• - "Um dieses Menü erneut zu hören, drücke #"

In der bevorzugten Ausführungsform wird eine automatisierte und bedienerfreundliche Aufforderungssequenz benutzt, um den Benutzer durch das Setzen eines Videokonferenzanrufs zu führen. Sobald der Zugang vollständig ist, werden dann die Informationen von dem Tonverarbeitungs-DSP 415 zu dem Mikro­ prozessorteilsystem 260 weitergeleitet, welches dann versu­ chen wird, den Anruf durch das Netzwerk 140 zu verbinden. Wenn dies erfolgreich ist, werden die Audiopfade (Eingangs- und Ausgangsaudiosignale) zu den Telefonen 295₁ bis 295 _n durchgeschaltet, der Ausgangsvideopfad wird zu dem Fernsehge­ rät 240 oder der anderen Videoanzeige 225 durchgeschaltet werden, und der Eingangsvideopfad wird von der Kameraschnitt­ stelle 235 (welches von der Videokamera 230 stammt) durchge­ schaltet werden. Alternativ kann der Ausgangsaudiopfad unter Steuerung durch den Benutzer auch zu einem Fernsehgerät 240 geschaltet werden, für die Wiedergabe über die Lautsprecher in dem/den Fernsehgerät(en) 240, und der Eingangsaudiopfad kann auch von einem Mikrofon in der Videokamera 230 stammen und über die Kameraschnittstelle 230 geschaltet werden. Dieser alternative Pfad kann besonders nützlich sein, wenn der Benutzer wünscht, die Videokonferenz aufzuzeichnen, z. B. unter Verwendung eines gewöhnlichen VCR, der an das Fernseh­ gerät 240 gekoppelt ist. Der Videoanruf endet, wenn das Tele­ fon aufgelegt wird oder ein anderes Steuersignal über die Benutzerschnittstelle 215 oder die Benut­ zer/Audioschnittstelle 255 eingegeben wird.

Es sollte beachtet werden, daß in der bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein einfaches Verzeichnismerkmal verwendet werden kann, um den Videoanrufprozeß zu vereinfachen. Zum Beispiel kann, nachdem der Benutzer abgenommen hat und die "*"-Taste 3mal gedrückt hat, gefolgt von einer einzigen Ziffer "1", "2" . . . "9" ein Anruf automatisch gesetzt werden, unter Verwendung einer Sequenz von Zahlen, die in dem Verzeichnis für diese Ziffer gespeichert sind. Dieses Merkmal kann nötig oder wünschenswert sein unter einer Vielzahl von Umständen, z. B. wenn ein ISDN-Anruf die Eingabe von zwei getrennten 10-Ziffern Nummern erfordern kann, um den Anruf durch das Netz­ werk 140 zu verbinden. Auch kann als eine Option in der bevorzugten Ausführungsform ein anspruchsvolleres System ein einfaches Namenskennzeichen oder einen anderen alphanumeri­ schen Eintrag speichern, der mit dem durch den Benutzer geschaffenen Verzeichniseintrag verbunden ist, und durch den Tonverarbeitungs-DSP 415 an den Benutzer wiedergegeben werden kann. Zum Beispiel kann eine Aufforderung in Reaktion auf die Ausführung eines Teilnehmeranrufs sein: "Um "Großmutter" anzurufen drücke 1"; "Um "Mutter" anzurufen drücke 2"; "Um "Arbeitsstelle" anzurufen drücke 3"; wobei die Sprachsegmente "Großmutter", "Mutter" und "Arbeitsstelle" von dem Benutzer gesprochen, aufgezeichnet und im Speicher 420 gespeichert werden. Anspruchsvollere Systeme können Sprecher/Stimmen­ erkennungstechniken enthalten, um die Auswahl des Benutzers zu erkennen, wobei der Bedarf irgendeine Taste an einem Telefontastenblock zu drücken oder anderer manueller Eingabe von Informationen in die Benutzerschnittstelle 215 oder die Benutzer/Audioschnittstelle 255 eliminiert wird. Es sollte auch bemerkt werden, daß Videoanrufsteuerungsfunktionen, wie z. B. Stummtastung der Kamera, Ausschalten der Stummtastung und lokale Wiedergabe (Rückkopplung) auch mit der selben Benutzerschnittstelle ausgewählt werden können. Andere anspruchsvolle Systeme können auch die Benutzung der Videoan­ zeige 225 oder des Fernsehgeräts 240 für die bildliche Anzeige eines Menüs von Optionen auf dem Bildschirm mit entsprechendem Zugang von Benutzersteuersignalen, wie Anruf­ steuer- und Plazierungsinformationen, die durch eine Vielzahl von Wegen auftreten, wie z. B. durch den Tastenblock des Tele­ fons 295, durch eine Infrarotfernbedienungsverbindung mit dem Videozugangsgerät 150 (oder 110) oder durch die Eingabe des Videopfads über den zweiten Verbindungskanal 220. Diese verschiedenen Verfahren der Benutzeraufforderung, Anzeige auf dem Bildschirm und Benutzerrückkopplung sind besonders nütz­ lich, um den Benutzer durch den Prozeß des Setzens eines Videoanrufs zu führen, und helfen, das Audio/Videokonferenz­ system 300 (oder 200) besonders bedienerfreundlich zu machen. Zusätzlich stellen diese Verfahren auch die "Dreifachheit" der Benutzung des Telefons 295 in der bevorzugten Ausfüh­ rungsform dar, für Telefonie, für Audioeingabe und -ausgabe und für Anrufsteuerung.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, welches einen RF-Modulator 270 der bevorzugten Geräteausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Der RF-Modulator 270 konvertiert das Basisband-Ausgangsvideosignal von dem Audio/Videokomprimie­ rungs- und Dekomprimierungsteilsystem, wie ein NTSC/PAL zusammengesetztes Videosignal zu einem Funkfrequenz-Ausgangs­ videosignal, wie ein amplitudenmoduliertes Restseitenband-RF-Signal, welches über den Empfänger des Fernsehgeräts 240 des Benutzers angezeigt werden kann, wenn auf Kanal 3 oder 4 abgestimmt ist. Der RF-Modulator 27 kann auf vielfältige Weise umgesetzt sein, einschließlich der Verwendung eines Videomodulators 425, wie ein Motorola MC1373, gefolgt von einer Verstärkungsstufe (Verstärker) 430, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, um die Verluste von dem Richtungskoppler 290 auszugleichen, welcher das RF-Ausgangsvideosignal dem zweiten Verbindungskanal 227 einspeist, wie das Koaxialkabelsystem in den Benutzerräum­ lichkeiten. Ein schaltbarer Sperrfilter kann auch verwendet werden, um ein laufendes Programm aus einem besonderen Kanal (RF-Videoträger) zu entfernen, während das Funkfrequenz- Ausgangsvideosignal in den zweiten Verbindungskanal 227 eingesetzt wird.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, welches einen RF-Demodulator 275 der bevorzugten Geräteausführungsform gemäß der vorlie­ genden Erfindung darstellt. In der bevorzugten Ausführungs­ form ist der RF-Demodulator 275 ein voll überlagerter Empfän­ ger, der auf einen bestimmten Kanal in dem 900 MHz Band oder 1,2 GHz Band abgestimmt ist, um das Funkfrequenz-Eingangsvi­ deosignal von der Kameraschnittstelle 235 (von der Videoka­ mera 230 stammend) zu empfangen. Das Funkfrequenz-Eingangsvi­ deosignal wird von dem Richtungskoppler 290 in den RF-Demodu­ lator 275 eingespeist, wird bandpaßgefiltert (bei entweder 900 MHz oder 1,2 GHz) in einem Vorfilter 435, dann auf eine Zwischenfrequenz (IF) von z. B. 45 MHz heruntergemischt, unter Verwendung des Mischglieds 440 und eines festen Referenzos­ zillators 445. Das Signal wird dann durch einen SAW-Filter 450 nach einer akustischen Oberflächenwelle (SAW) gefiltert oder anderweitig bandpaßgefiltert und zu einem (Farb-) TV-IF-Teilsystem 460, wie ein Motorola MC44301 übertragen, welches eine Verstärkung, AM-Bestimmung (Demodulation) und automatische Feinabstimmung bereitstellt, woraus ein Basis­ band-Eingangsvideosignal (zusammengesetztes Basisband- Eingangsvideosignal) resultiert. Dieses Basisband-Eingangsvi­ deosignal wird dann zu dem Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteilsystem 265 zur weiteren, oben erläuterten Verarbeitung übertragen.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Kameraschnitt­ stelle 235 der bevorzugten Geräteausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Kameraschnittstelle 235 wird in Verbindung mit einer Videokamera (oder Camcorder) 230 benutzt, die ihr Signal als ein RF-Videoträger auf Kanal 3 oder 4 (61,25 oder 67,25 MHz) ausgibt, und wird verwendet, um den Videoträger zu einem RF-Träger bei 900 MHz oder 1,2 GHz aufwärtszukonvertieren, ohne Demodulation und Modulation des Videosignals. Wie in Fig. 10 dargestellt ist, wird das Eingangsvideosignal von der Videokamera 230 auf die erforder­ liche Ausgangsfrequenz hochgemischt, unter Verwendung eines Verschiebungsmischglieds 465, eines festen Referenzoszilla­ tors 470 und eines Bandpaßfilters 475. In Fig. 10 ist nicht dargestellt, daß wenn zusätzliche Eingangsvideosignale von beispielsweise zusätzlichen Videokameras gewünscht sind, die Eingangsvideosignale auch multiplext sein können. Dieses Merkmal kann z. B. wünschenswert sein, wenn das System für die Überwachung mehrerer Punkte oder Orte benutzt wird oder wenn es der Benutzer wünscht, zusätzliche Fenster oder Bildschirme im Bildschirm zu senden.

Wie oben erwähnt kann die Kameraschnittstelle 235 alternativ direkt in der Videokamera 230 eingeschlossen sein. Zusätzlich kann für diese Videokameras, die ein zusammengesetztes NTSC/PAL Videosignal (eher als ein RF-Videoträger auf Kanal 3 oder 4) erzeugen, eine zusätzliche Stufe in der Kamera­ schnittstelle hinzugefügt sein, um das zusammengesetzte NTSC/PAL Videosignal auf einen RF-Videoträger zu modulieren, vor der Verschiebungsmischung durch das Verschiebungs­ mischglied 465, oder anstelle der Verschiebungsmischung das zusammengesetzte NTSC/PAL Videosignal auf 900 MHz oder 1,2 GHz zu modulieren, um das RF-Eingangsvideosignal zu bilden.

In den verschiedenen Gerätediagrammen ist nicht dargestellt, daß das Videozugangsgerät 110 (oder 150) zweifach angetrieben werden kann, wobei die Versorgungsspannungen sowohl von der durch das Audio/Videonetzwerk 100 bereitgestellten Leistung als auch von der durch die Benutzerräumlichkeiten bereitge­ stellten Leistung gewonnen werden können. Die von dem Audio/Videonetzwerk 100 bereitgestellte Leistung wird für die Schaltungen verwendet, die den Basistelefoniedienst (POTS) unterstützen. Die von den Benutzerräumlichkeiten bereitge­ stellten Leistung wird für die Schaltungen benutzt, die Video unterstützen. Alternativ kann das Videozugangsgerät 110 (oder 150) vollständig durch das Audio/Videonetzwerk 100 angetrie­ ben werden. Wenn in den Benutzerräumlichkeiten ein Leistungs­ versagen eintritt, kann als eine Konsequenz der Basistelefo­ niedienst weiter betriebsfähig sein, oder wenn es vollständig von dem Audio/Videonetzwerk angetrieben wird, kann die voll­ ständige Audio/Videokonferenz und Telefonie weiter betriebs­ fähig sein.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, welches das Verfahren der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in Fig. 11 dargestellt, beginnt das Verfahren nach dem Startschritt 500 mit dem Empfangen eines ersten Protokollsignals, wie ein CACS-Signal, um ein empfangenes Protokollsignal in Schritt 505 zu bilden. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt 505 in der Videonetzwerk­ schnittstelle 210 oder in der CATV RF-Sender-Empfängereinheit 245 ausgeführt. Als nächstes wird in Schritt 515 das empfan­ gene Protokollsignal in ein Basisband-Ausgangsvideosignal und ein Ausgangsaudiosignal konvertiert. In der bevorzugten Ausführungsform wird Schritt 515 durch die Videonetzwerk­ schnittstelle 210 und die Prozessoranordnung 190 ausgeführt oder durch die CATV RF-Sender Empfängereinheit 245, den Verbindungs-ASIC 250 und das Mikroprozessorteilsystem 250. In der bevorzugten Ausführungsform, die das Audiogerät 220 oder Telefone 295 für Audioausgabe und -eingabe benutzt, ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung die Unabhängig­ keit des Ausgangsaudiosignals von dem Ausgangsvideosignal. In dem Fall, daß ein Fernsehgerät 240 oder eine andere Videoan­ zeige 225 auch für die Audioausgabe benutzt wird, kann das Ausgangsaudiosignal mit dem Basisband-Ausgangsvideosignal kombiniert sein (besser als das Heraustrennen des Audiobe­ reichs und es getrennt zum Audiogerät 220 oder zu den Telefo­ nen 295₁ bis 295 _n zu führen). Als nächstes wird in Schritt 525 das Basisband-Ausgangsvideosignal (und möglicherweise das Ausgangsaudiosignal genauso) moduliert, um ein Funkfrequenz- Ausgangsvideo-(und -audio)-signal zu bilden, auch als zusam­ mengesetztes Ausgangsvideosignal bezeichnet, und im Schritt 535 wird das RF-Ausgangsvideo-(und -audio)-signal gesendet. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte 525 und 535 durch den RF-Modulator/Demodulator 205 oder den RF-Modulator 270 ausgeführt.

Gleichzeitig mit den Schritten 505, 515, 525 und 535 (die das Empfangen (an einem lokalen Ort) von Videokonferenzinforma­ tionen mit sich bringen, die von einem anderen Ort gesendet werden, wie einem entfernten Ort), werden in der bevorzugten Ausführungsform auch die Schritte 510, 520, 530, und 540 eintreten (die ein Senden (von einem lokalen Ort) von Video­ konferenzinformationen zu einem anderen Ort mit sich bringen, wie einem entfernten Ort). In Schritt 510 werden ein Funkfre­ quenz-Eingangsvideosignal und ein Eingangsaudiosignal empfan­ gen. Wie oben gezeigt sind in der bevorzugten Ausführungsform das Eingangsvideosignal und das Eingangsaudiosignal voneinan­ der unabhängig. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Funkfrequenz-Eingangsvideosignal durch den RF-Demodulator 275 oder den RF-Modulator/Demodulator 205 von der Kameraschnitt­ stelle 235 empfangen, und ein Eingangsaudiosignal wird entwe­ der durch das Audiogerät 220 und die Benutzerschnittstelle 215 oder durch die Telefone 295₁ bis 295 _n empfangen. Das Eingangsaudiosignal kann alternativ auch durch ein Mikrofon in der Videokamera 230 empfangen werden und als Teil des RF-Eingangsvideosignals von der Kameraschnittstelle 235 einge­ schlossen sein. Als nächstes wird vorzugsweise in dem RF-Demodulator 275 oder dem RF-Modulator/Demodulator 205 im Schritt 520 das RF-Eingangsvideo- (und möglicherweise -audio) -signal demoduliert, um ein Basisband-Eingangsvideo- (und möglicherweise -audio) -signal zu bilden. Im Schritt 530 werden das Basisband-Eingangsvideosignal und das Eingangsau­ diosignal zu einem zweiten Protokollsignal konvertiert, wie ein TDMA-Formatsignal, vorzugsweise durch die Prozessoranord­ nung 190 oder durch das Mikroprozessorteilsystem 260 und den Verbindungs-ASIC 250. Im Schritt 540 wird das zweite Proto­ kollsignal moduliert und gesendet, um ein gesendetes Proto­ kollsignal zu bilden, wie ein π/4-DQPSK TDMA-Signal (ein stromaufwärts gerichtetes CACS-Signal), vorzugsweise durch die Videonetzwerkschnittstelle 210 oder durch die CATV RF- Sender-Empfängereinheit 245. Nachfolgend auf die Schritte 535 und 540 kann, wenn die Videokonferenz beendet wurde, in Schritt 545, z. B. durch Auflegen, der Prozeß beendet werden so daß in Schritt 550 zurückgekehrt wird, und wenn die Video­ konferenz in Schritt 545 nicht beendet wurde, das Verfahren durch Rückkehr zu den Schritten 505 und 510 fortgesetzt wird.

Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, welches die Telefonie- und Videokonferenzsteuerungsmethodik gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Fig. 12 stellt auch die mehrfachen Rollen eines Telefons, wie die Telefone 295₁ bis 295 _n, in dem System der vorliegenden Erfin­ dung dar, einschließlich des Bereitstellens von Telefonie (POTS), des Bereitstellens von Videoanrufsteuerung und des Bereitstellens des Audiobereichs der Videokonferenz. In Bezug auf Fig. 12 wird beginnend mit dem Startschritt 600 in Schritt 605 eine Anforderung für einen Dienst bestimmt, wie z. B. Abheben und Empfangen eines einkommenden Alarmsignals. Als nächstes wird in Schritt 610 ein Benutzerhinweis oder ein Alarmsignal bereitgestellt, wie ein Wahlton oder ein einkom­ mendes Rufsignal, und die Signalinformationen werden gesam­ melt, wie die DTMF-Ziffern einer Telefonnummer oder "**". Wenn eine Videokonferenz in Schritt 615 beantragt wurde, wie durch die Eingabe von "**" oder den Empfang einer einkommen­ den Nachricht von dem Netzwerk 140, dann fährt das Verfahren in Schritt 635 fort. Wenn eine Videokonferenz in Schritt 615 nicht beantragt wurde, fährt das Verfahren fort, einen Tele­ fonanruf zu beantragen oder zu errichten, wie das Erzeugen von DTMF-Tönen und das Verbinden eines Audiopfads zwischen dem Benutzertelefon und dem Netzwerk 140, in Schritt 620, gefolgt vom Einnehmen des transparenten Telefoniemodus und vom Senden von Audio-(typischerweise PCM)-Daten zu dem Netz­ werk 140 in Schritt 625. Die Audiodaten werden typischerweise von dem Videozugangsgerät 110 (oder 150) CACS-kodiert sein, und von der Primärstation 105 für die Sendung zum Netzwerk 140 in ein geeignetes Format (z. B. ISDN, POTS, usw.) trans­ formiert sein. Wenn der Telefonieanruf beendet ist, kann das Verfahren in Schritt 630 enden und in Schritt 650 zurückkeh­ ren.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 12 setzt das Verfahren, wenn im Schritt 615 eine Videokonferenz beantragt wurde, im Schritt 635 fort und initialisiert das Videokonferenzsteue­ rungssystem, wie durch das Abspielen einer anfänglichen Sprachaufforderung, wie oben erläutert. Als nächstes wird in Schritt 640 der Videoeingangsantragstyp gesammelt und der entsprechend beantragte Dienst ausgeführt, wie das z. B. Hervorbringen eines Videokonferenzanrufs, unter Verwendung eines Verzeichnisses, das Aktualisieren eines Videokonferenz­ verzeichnisses, das manuelle Hervorbringen eines Videokonfe­ renzanrufs, das Stummschalten eines Eingangs (Audio oder Video), das Bereitstellen einer Rückkopplung (z. B. lokale Selbstansicht, wie Beaufsichtigen oder Überwachen), das Abspielen von Hilfs- oder Fehlernachrichten oder Menüoptio­ nen, oder das Verlassen des Videokonferenzsteuersystems. Im Schritt 645 wird ein Videokonferenzanruf angefordert oder errichtet (wie für einen einkommenden Videoanruf), und im Schritt 650 wird der Videokonferenzmodus eingenommen, mit protokollkodierten Audio- und Videodaten, die zum Netzwerk 140 gesendet werden. Wenn der Videokonferenzanruf im Schritt 655 beendet wird, wie z. B. durch Auflegen, kann das Verfahren enden und in Schritt 660 zurückkehren.

Zahlreiche Vorteile des Videozugangsgeräts 110 und des Video­ zugangsgeräts 150 und der verschiedenen Videokonferenzsysteme 200 und 300 sind ohne weiters offensichtlich. Da als erstes das Ausgangsvideosignal moduliert und über den zweiten Verbindungskanal 227 gesendet wird, wie über ein vollständi­ ges Koaxialkabel innerhalb der Benutzerräumlichkeiten, können das Audio/Bildkonferenz- und Telefoniesystem der bevorzugten Ausführungsform an mehr als einem bestimmten Knoten oder Ort innerhalb der Benutzerräumlichkeiten arbeiten, z. B. unter Verwendung jedes Telefons und Fernsehgeräts innerhalb der Benutzerräumlichkeiten, wobei mehrfache Ansichtspunkte und mehrfache Teilnahmepunkte bereitgestellt werden. Diese Rund­ funkfähigkeit der Videokonferenzfunktionalität ist wirklich einzigartig für die vorliegende Erfindung. Zusätzlich kann das Audio/Bildkonferenz- und Telefoniesystem der bevorzugten Ausführungsform beweglich sein, unter Verwendung der Videoka­ mera 230 und der Kameraschnittstelle 235 aus einer Vielzahl von Positionen innerhalb der Benutzerräumlichkeiten und tatsächlich von überall dort, wo der zweite Verbindungskanal 227 (wie ein Koaxialkabel) erreicht werden kann. Als eine Konsequenz ist der Benutzer nicht auf einen einzigen Ort begrenzt, wie an einem PC oder im gewidmeten Konferenzraum, für die Videokonferenzfähigkeit. Zusätzlich kann das System konfiguriert sein, wie es für zusätzliche Orte benötigt wird, z. B. einfach durch Hinzufügen oder Entfernung von Fernsehge­ räten und Videokameras.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform verwendet das Audio/Bildkonferenz- und Telefoniesystem außerdem eine Ausrü­ stung, die typischerweise in Wohnungen oder Räumlichkeiten von Verbrauchern gefunden wird, wie z. B. existierende Fern­ sehgeräte, Videokameras oder Camcorder und Telefone. Das System kann als eine Konsequenz mit relativ geringen Kosten umgesetzt werden, besonders im Vergleich zu den gegenwärtig verfügbaren PC-gestützten oder selbständigen Videokonferenz­ systemen. Zusätzlich und im Gegensatz zu Konferenzsystemen nach dem Stand der Technik ist das System nach der vorliegen­ den Erfindung so entworfen, daß es kompatibel zur Benutzung mit anderen existierenden Videokonferenzsystemen ist, z. B. denjenigen, welche ISDN-Netzwerke nutzen können. Die Benut­ zung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Kabelsysteme der gegenwärtigen CATV-Systeme beschränkt, sondern kann mit Verbindungen zu ISDN (H.320), POTS (H.324) und anderen Syste­ men, wie T1- und E1-Netzwerken benutzt werden. Weiterhin ist das System nach der vorliegenden Erfindung bedienerfreund­ lich, leicht zu installieren und zu benutzen und sollte rela­ tiv preiswert sein für Heim 02571 00070 552 001000280000000200012000285910246000040 0002019737906 00004 02452anwendung und Benutzung durch Verbraucher.

Ein anderes interessantes Merkmal der Geräte- und Systemaus­ führungen der vorliegenden Erfindung ist die mehrfache Funk­ tionalität der Benutzerschnittstelle, z. B. die doppelte Verwendung eines Telefons (als eine Benutzerschnittstelle) für die Steuerung des Videokonferenzanrufs und für den Audio­ bereich des Videokonferenzanrufs. Dieses Merkmal befindet sich auch im krassen Kontrast zu den Systemen nach dem Stand der Technik, welche typischerweise einen besonderen Schalt­ vorgang und besondere Netzwerkoperationen für die Errichtung eines Anrufs und die Anrufsteuerung erfordern. Diese Dualität existiert zusätzlich zu der begleitenden Benutzung der Tele­ fonie für POTS-Dienst. Noch ein weiteres bedeutendes Merkmal der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Transparenz des Telefoniebetriebs, so daß ein Benut­ zer sich nicht über die Videokonferenzfähigkeit bewußt sein muß, um einen Telefonieanruf zu tätigen oder zu empfangen.

Andere besondere Merkmale der bevorzugten Ausführungsform enthalten die duale Netzwerk- und Räumlichkeitenspeisung des Videozugangsgeräts oder die vollständige Netzwerkspeisung, die eine fortgesetzte Funktionalität sogar während Leistungs­ ausfällen gestattet. Noch ein weiteres bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der "Rückkopplungsbetrieb", so daß das selbe System auch für die Überwachung, wie z. B. die Babykontrolle, verwendet werden kann, zusätzlich zur Konfe­ renzfähigkeit. Ein weiteres bedeutendes Merkmal der Erfindung ist die Unabhängigkeit des Audiobereichs von dem Videobereich einer Audio/Videokonferenz. Schließlich ist die dargestellte Videokonferenzfähigkeit auch protokollunabhängig, so daß andere Verbindungsprotokolle anstelle oder zusätzlich zu dem CACS-Protokoll der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden können.

Aus dem Vorhergehenden wird bemerkt werden, daß vielzählige Variationen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne sich von dem Sinn und dem Schutzbereich des neuen Konzepts der Erfindung zu entfernen. Es ist verständlich, daß keine Begrenzung in Bezug auf die hier dargestellten besonde­ ren Verfahren und Geräte beabsichtigt ist oder erschlossen werden sollte. Es ist natürlich beabsichtigt, durch die ange­ fügten Ansprüche alle diejenigen Modifikationen zu umfassen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims (11)

1. Videozugangsgerät, gekennzeichnet durch:

• - eine Videonetzwerkschnittstelle, die zum Empfang eines ersten Protokollsignals an einen ersten Verbindungskanal koppelbar ist, um ein empfangenes Protokollsignal zu bilden, und zur Sendung eines zweiten Protokollsignals, um ein gesendetes Protokollsignal zu bilden;
• - einen Funkfrequenz-Modulator und -Demodulator, um ein Basisband-Ausgangsvideosignal in ein Funkfrequenz-Ausgangsvideosignal zu konvertieren und um ein Funkfre­ quenz-Eingangsvideosignal in ein Basisband-Eingangsvi­ deosignal zu konvertieren;
• - eine Benutzerschnittstelle zum Empfangen eines ersten Steuerungssignals von einer Vielzahl von Steuerungs­ signalen; und
• - eine Prozessoranordnung, wobei die Prozessoranordnung gekoppelt ist zu der Videonetzwerkschnittstelle, zu dem Funkfrequenz-Modulator und -Demodulator und zu der Benutzerschnittstelle, wobei die Prozessoranordnung über einen Satz von Programmbefehlen reagiert und in Reaktion aus das erste Steuerungssignal, um das empfangene Proto­ kollsignal in das Basisband-Ausgangsvideosignal und ein Ausgangsaudiosignal zu konvertieren, wobei die Prozes­ soranordnung weiter reagiert, um das Basisband-Eingangs­ videosignal und ein Eingangsaudiosignal in das zweite Protokollsignal zu konvertieren.

2. Videozugangsgerät nach Anspruch 1, wobei das Videozugangs­ gerät über einen zweiten Verbindungskanal zu einem Video­ monitor für die Anzeige des Funkfrequenz-Ausgangsvideosig­ nals gekoppelt ist.

3. Videozugangsgerät nach Anspruch 1, wobei das Videozugangs­ gerät über die Benutzerschnittstelle zu einem Telefon für die Eingabe des Eingangsaudiosignals gekoppelt ist.

4. Videozugangsgerät nach Anspruch 1, wobei das Videozugangs­ gerät über die Benutzerschnittstelle zu einem Telefon zur Ausgabe des Ausgangsaudiosignals gekoppelt ist.

5. Videozugangsgerät nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Kameraschnittstelle zum Empfangen eines Eingangsvideosignals und zum Konvertieren des Eingangsvi­ deosignals in das Funkfrequenz-Eingangsvideosignal.

6. Videozugangsgerät nach Anspruch 1, wobei das Videozugangs­ gerät über die Benutzerschnittstelle zu einem Telefon für die Eingabe der Vielzahl von Steuerungssignalen gekoppelt ist.

7. Videozugangsgerät nach Anspruch 1, wobei die Prozessoran­ ordnung weiter reagiert, um ein vorher existierendes Videosignal von einem Funkfrequenzträger zu entfernen und um über den Funkfrequenz-Modulator und -Demodulator gleichzeitig das Funkfrequenz-Ausgangsvideosignal auf den Funkfrequenzträger einzuspeisen.

8. Audio- und Videokonferenzsystem, wobei das Audio- und Videokonferenzsystem zu einem Verbindungskanal für Audio- und Videosendung und -empfang koppelbar ist, wobei das Audio- und Videokonferenzsystem gekennzeichnet ist durch:

• - eine Audioschnittstelle;
• - eine Videoanzeige;
• - eine Videokamera;
• - eine Kameraschnittstelle, die zu der Videokamera gekop­ pelt ist;
• - ein Videozugangsgerät, das zu der Audioschnittstelle gekoppelt ist,

und wobei das Videozugangsgerät zu der Videoanzeige und zu der Kameraschnittstelle über den Verbindungskanal gekop­ pelt ist.

9. Verfahren zur Durchführung einer Audio/Videokonferenz, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

• (a) Empfangen eines ersten Protokollsignals, um ein empfangenes Protokollsignal zu bilden;
• (b) Konvertieren des empfangenen Protokollsignals in ein Basisband-Ausgangsvideosignal und ein Ausgangsaudio-
• (c) Modulieren des Basisband-Ausgangsvideosignals, um ein Funkfrequenz-Ausgangsvideosignal zu bilden;
• (d) Senden des Funkfrequenz-Ausgangsvideosignals und des Ausgangsaudiosignals;
• (e) Empfangen eines Funkfrequenz-Eingangsvideosignals und eines Eingangsaudiosignals;
• (f) Demodulieren des Funkfrequenz-Eingangsvideosignals, um ein Basisband-Eingangsvideosignal zu bilden;
• (g) Konvertieren des Basisband-Eingangsvideosignals und des Eingangsaudiosignals in ein zweites Protokollsig­ nal; und
• (h) Senden des zweiten Protokollsignals, um ein gesendetes Protokollsignal zu bilden.

10. Videozugangsgerät, gekennzeichnet durch:

• - eine Funkfrequenz-Sender-Empfängereinheit, die an einen ersten Verbindungskanal koppelbar ist, zum Empfang eines π/4-DQPSK modulierten zeitgeteilten multiplexten Signals und zur Sendung eines π/4-DQPSK modulierten zeitgeteilten Mehrfach-Zugriffsignals, wobei ein durch die Funkfrequenz-Sender-Empfängereinheit moduliertes binäres TDMA-Signalpacket das π/4-DQPSK modulierte zeitgeteilte mehrfach Zugriffssignal bildet;
• - einen Funkfrequenz-Modulator, um ein Basisband NTSC/PAL kodiertes zusammengesetztes Ausgangsvideosignal in ein amplitudenmoduliertes Funkfrequenz-Restseitenband- Ausgangsvideosignal zu konvertieren;
• - einen Funkfrequenz-Demodulator, um ein amplitudenmodu­ liertes Funkfrequenz-Restseitenband-Eingangsvideosignal in ein Basisband NTSC/PAL kodiertes zusammengesetztes Eingangsvideosignal zu konvertieren;
• - eine Audio/Benutzerschnittstelle zum Empfang eines ersten Steuerungssignals einer Vielzahl von Steuerungs­ signalen, zum Empfang eines analogen Eingangsaudiosig­ nals und zur Konvertierung des analogen Eingangsaudio­ signals in ein digitales Eingangsaudiosignal, und zur Konvertierung eines digitalen Ausgangsvideosignals in ein analoges Ausgangsaudiosignal und zur Ausgabe des analogen Ausgangsaudiosignals;
• - einen Verbindungs-ASIC und ein Mikroprozessorteil­ system, die zu der Funkfrequenz-Sender-Empfängereinheit und der Audio/Benutzerschnittstelle gekoppelt sind, wobei der Verbindungs-ASIC und das Mikroprozessorteil­ system über einen Satz von Programmbefehlen reagieren und in Reaktion auf das erste Steuerungssignal, um das π/4-DQPSK modulierte zeitgeteilte multiplexte Signal zusammenhängend zu demodulieren und zu dekodieren, um einen digitalen Ausgangsvideosignal-Datenstrom zu bilden, wobei der Verbindungs-ASIC und das Mikroprozes­ sorteilsystem weiter reagieren, um das digitale Eingangsaudiosignal und einen komprimierten Eingangsvi­ deosignal-Datenstrom in das binäre TDMA-Signalpacket zu konvertieren; und
• - ein Audio/Videokomprimierungs- und Dekomprimierungs­ teilsystem, welches zu dem Verbindungs-ASIC und dem Mikroprozessorteilsystem gekoppelt ist, und welches weiter zu dem Funkfrequenz-Modulator und zu dem Funk­ frequenz-Demodulator gekoppelt ist, wobei das Audio /Videokomprimierungs- und Dekomprimierungsteil­ system über einen Satz von Programmbefehlen reagiert, um das Basisband NTSC/PAL kodierte zusammengesetzte Eingangsvideosignal in den komprimierten Eingangsvideo­ signal-Datenstrom zu konvertieren und um den digitalen Ausgangsvideosignal-Datenstrom zu dekomprimieren und in das Basisband NTSC/PAL kodierte zusammengesetzte Ausgangsvideosignal zu konvertieren.