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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Empfänger zum
Empfangen von Daten in einem übertragenen
Signal und ein Verfahren zum Übertragen
von Daten.
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Viele
Systeme übertragen
Informationen auf FM Radiozwischenträgern, siehe zum Beispiel US-A-5,152,011.
US-A-4,852,086 offenbart ein Einzelseitenband-Kommunikationssystem
mit FM-Datenfähigkeit
zum Übertragen
von analogen Sprachsignalen.
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Auch
bekannt ist die FM Radioseitenband-Übertragung zu speziell angepassten
Computern zur Übertragung
von beispielsweise Nachrichten und Finanzinformationen. Kommerzielle
Produkte, die von Mainstream, Telemet und DeskTop Data erhältlich sind, übertragen
Daten über
FM Radio-Seitenbänder
zum Empfang durch Personal-Computer, die mit speziellen FM Radio-Empfängern und
spezieller Software ausgestattet sind. Typischerweise wird die Information
in digitaler Form übertragen,
Empfangen und in dem Computer-Speicher gespeichert, wobei der Benutzer
des Computers unter Verwendung einer menü-unterstützten Software Zugriff auf
die gespeicherten Daten hat. Die Daten werden auf dem Computer-Bildschirm
in herkömmlicher
alphanumerischer Form dargestellt. Ein Produkt in dieser Kategorie
ist News Edge, ein Nachrichtendienst, der von DeskTop Data, Inc.
aus Waltham, Massachusetts, erhältlich
ist und der eine Anzahl von Nachrichten- und Finanzinformations-Dienstleistungen
an einen Benutzer über
FM Radio-Seitenband liefert. Mit dem Produkt gelieferte Programme
tasten die eingehende Information ab, und wenn die eingehenden Informationen
durch den Benutzer gesetzte Parameter erfüllen, werden die Informationen
auf die Festplatte gespeichert und/oder auf dem Computer-Bildschirm
angezeigt.
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Diese
Systeme haben den Nachteil, dass sie einen Personal-Computer als Plattform
brauchen und dass sie die Informationen nur auf einem Computer-Bildschirm
liefern. Es werden die üblichen Computer-Kenntnisse
benötigt,
um ein solches System zu bedienen, das tendenziell auch recht teuer
ist.
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Es
können
auch Daten in der vertikalen Austastlücke einer Fernsehübertragung übertragen
werden. Die Federal Communications Commission hat mehrere Zeilen
der vertikalen Austastlükke
für die Punkt-zu-Mehrpunkt-Datenübertragung
reserviert, die an interessiere Anwender verkauft werden können.
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Zusätzlich zur
Nutzung der vertikalen Austastlücke
können über einen
Fernsehkanal Daten unter Verwendung eines 384 Kpbs-Übertragungssystems während des
aktiven Videoteils des Fernsehkanals unter Verwendung eines von
WavePhore, Inc. erhältlichen
Systems übertragen
werden. In diesem System werden digitale Daten per Huckepack im
aktiven Bereich eines existierenden Sendesignals transportiert,
ohne das gewöhnliche
Fernsehbild zu stören.
Die dekodierten Daten können
Text und Ton enthalten.
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Ein
zusätzlicher
Kommunikationskanal für Daten
oder Tonübertragung
ist der separate Audioprogrammkanal, der in Fernsehübertragungen
zur Verfügung
steht.
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FR-A-2
551 352 beschreibt ein RDS System, das die Übertragung von Daten zu einem
Empfänger zur
eingeschränkten
Anzeige ist. In der Beschreibung ist keine Speichereinrichtung erwähnt. Tatsächlich könnte eine
solche Speichereinrichtung verhindern, dass die Daten angezeigt
werden.
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EP-A-0
128 093 betrifft die Übertragung
von digitalen Daten, die Geräuschphänomene repräsentieren,
welche andere digitale Daten begleiten, die Daten repräsentieren,
die in der unbenutzten Region eines Fernsehsignals zur Darstellung
auf einer Kathodenstrahlröhre übertragen
wurden. Die hier verwendeten Techniken sind das französische Antiope-System
oder das britische Teletext-System.
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EP-A-0
552 051 ist ein Funkrufsystem. Es weist kein Benutzerschnittstellensystem
auf, das funktionsmäßig mit
einem Decrypter oder einem Speicher verbunden ist, um den Speicher
zur Auswahl von Informationen zu steuern.
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US-A-4
788 543 beschreibt ein Verfahren zur Handhabung der Priorität der Übertragung
von Sendenachrichten zu individuellen Benutzern unter Anwendung
eines 2-Wegeübertragungssystems.
Hier wird der Speicher dazu verwendet, um die Übertragung der Information
zu steuern.
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Diese
bekannten Systeme haben den Nachteil, dass der Zuhörer oder
Benutzer der Daten auf einen bestimmten Ort oder eine bestimmte
Zeit eingeschränkt
ist, um Zugang zu der Information zu erhalten. Ein bewegliches Radio,
sei es ein handgehaltenes oder eines in einem Automobil, beschränkt den Benutzer
ebenfalls darauf, nur auf die Informationen zugreifen zu können, die
gegenwärtig
gerade übertragen
werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, es einem Benutzer zu
ermöglichen,
einen spezifischen Informationsgegenstand zu hören, wenn dies erwünscht ist.
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WO
95/19668 beschreibt einen Empfänger, der
zum Empfang von Daten in einem übertragenen Signal
vorbereitet ist, mit einem Fernsehtuner zum Extrahieren der Daten
aus dem übertragenen
Signal, einem Speicher, der mit dem Tuner zum Speichern der extrahierten
Daten verbunden ist, wobei die gespeicherten Daten mehrere Stunden
Audioinformationen umfassen, die von Zeit zu Zeit aktualisiert werden,
einer Benutzerschnittstelle, um einen Satz von Menüs bereitzustellen,
die sich auf die gespeicherten Daten beziehen, und um einem Benutzer,
der eine Aus wahl aus dem Menüsatz
bezeichnet, Zugriff auf die gespeicherten Daten zu erlauben, einer
Steuereinheit, die mit dem Speicher und der Benutzerschnittstelle
verbunden ist, um Daten aus dem Speicher in Reaktion auf die bezeichnete
Auswahl zu selektieren und um die selektierten Daten bereitzustellen,
und einem Spracherzeugungsabschnitt zum Umwandeln der ausgewählten Daten
in ein Analogsignal, wodurch ein Benutzer auf spezifische Informationsgegenstände der
gespeicherten Daten auf Wunsch zugreifen kann. Dieses Dokument,
angemeldet am 12. 01.1995 mit einem Prioritätsdatum vom 12.01.1994, ist
am 20.07.1995, nach dem Anmeldedatum der vorliegenden Anmeldung,
veröffentlicht worden.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein wie oben definierter
Empfänger dadurch
gekennzeichnet, dass das Signal in einem aktiven Bildbereich eines
Fernsehkanals übertragen wird.
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Die
Daten enthalten zum Beispiel Nachrichten, Aktieninformationen und
Musik. Der Tuner kann zum Beispiel ein Tuner eines FM Radiostationszwischenträgers sein.
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Vorzugsweise
enthalten die in dem Speicher gespeicherten Daten eine ganze Datenbank.
Diese Daten können
Elemente zum Bestimmen einer Hierarchie für die Datenbank umfassen.
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Vorzugsweise
umfasst der Speicher einen flüchtigen
Speicher mit integrierten Schaltungen und einen nicht-flüchtigen
Speicher. Der nicht-flüchtige Speicher
kann ein Magnetband, eine magneto-optische Platte, eine magnetische
Platte, eine optische Platte und/oder eine nicht-flüchtiger
Speicher mit integrierten Schaltungen sein.
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In
einer Ausführungsform
sind die extrahierten Daten digitalisierte Audiodaten, die vorzugsweise komprimiert
und/oder ver schlüsselt
sind. Zusätzlich und/oder
alternativ sind die extrahierten Daten alphanumerische Daten.
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Vorzugsweise
umfasst der spracherzeugende Abschnitt einen Sprachgenerator zum
Umwandeln der alphanumerischen Daten in das Analogsignal.
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Der
Empfänger
umfasst vorzugsweise einen Decrypter, der mit der Steuereinheit
verbunden ist, wobei der Decrypter durch eine Schlüsseleinrichtung aktiviert
wird, die funktionsmäßig mit
dem Decrypter verbunden ist und/oder durch den Tuner empfangen wird.
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Vorzugsweise
wird die Benutzerschnittstelle mit der Stimme aktiviert und kann
eine Steuerung aufweisen, um eine Geschwindigkeit zu bestimmen, mit
der der Spracherzeugungsabschnitt das Analogsignal ausgibt.
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Der
Empfänger
kann zur Verbindung mit wenigstens einer Antenne eines Automobilradios
angepasst sein.
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Wenn
die extrahierten Daten Daten sind, die digitalisiert, verschlüsselt und
komprimiert worden sind, ist der Empfänger so angeschlossen, um das übertragende
Signal in einem Eingangsanschluss aufzunehmen und einen Ausgangsanschluss
zu haben, hat ein Decrypter einen Eingang, der mit dem Ausgangsanschluss
des Tuners verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, hat der Speicher
einen mit dem Ausgangsanschluss des Decrypters verbundenen Eingangsanschluss
und einen Ausgangsanschluss, hat eine Dekompressionsschaltung einen mit
dem Ausgangsanschluss des Speichers verbundenen Eingangsanschluss
und einen Ausgangsanschluss, und ein Umwandler hat einen mit dem
Ausgangsanschluss der Dekompressionsschaltung verbundenen Eingangsanschluss
und einen Ausgangsanschluss, um das Analogsi gnal bereitzustellen,
und ist die Benutzerschnittstelle mit dem Decrypter verbunden.
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In
einer Ausführungsform
ist der Ausgangsanschluss zum Bereitstellen eines Analogsignals eine
Anschlussverbindung für
einen Kopfhörer.
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Vorzugsweise
ist der Empfänger
als tragbarer Empfänger
zum Empfang von ausgewählter
Musik ausgestaltet.
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Die
Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Empfangen von übertragenen,
digitalen, komprimierten Daten, mit den Schritten: Abstimmen auf
ein Sendesignal, das von Zeit zu Zeit die digitalen Daten enthält, Extrahieren
der digitalen Daten aus dem Sendesignal, Entschlüsseln der extrahierten digitalen
Daten, Speichern der entschlüsselten
Daten, wobei die gespeicherten Daten mehrere Stunden Audioinformationen
umfassen, Ausgeben einer Menüauswahl,
die sich auf die gespeicherten Daten bezieht, Zugreifen auf Teile
der gespeicherten Daten in Reaktion auf Benutzerbefehle, die eine
gewählte Auswahl
bezeichnen, Dekomprimieren der aufgerufenen Teile der Daten und
Umwandeln der dekomprimierten Daten in ein Analogsignal, wobei der
Benutzer auf ausgewählte
Informationsgegenstände
der gespeicherten Daten zugreifen kann, wobei das Verfahren weiter
den Schritt enthält,
dass die Daten in einem aktiven Bildbereich eines Fernsehkanals übertragen
werden.
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Nach
einem alternativen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Übertragung von
Daten bereit, mit den Schritten: Umwandeln der Daten in digitalisierte
Daten, Komprimieren der digitalisierten Daten, Verschlüsseln der
komprimierten Daten, Übertragen
eines Signals, das die verschlüsselten
und komprimierten Daten enthält,
Extrahieren der Daten aus dem übertragenen
Signal durch einen Fernsehtuner, Speichern der extrahierten Daten,
wobei die gespeicherten Daten mehrere Stunden von Audioinformationen
umfassen, die von Zeit zu Zeit aktualisiert werden, Bereitstellen
eines Satzes von Menüs
zum Zugreifen auf die gespeicherten Daten, Auswählen von Gegenständen aus
dem Satz von Menüs
in Reaktion auf Benutzerbefehle, Bereitstellen von Teilen der gespeicherten
Daten in Reaktion auf die Gegenstandsauswahl, Entschlüsseln der
bereitgestellten Teile der gespeicherten Daten, Dekomprimieren der
entschlüsselten
Daten und Umwandeln der dekomprimierten Daten in ein Analogsignal,
wodurch ein Benutzer auf Wunsch auf einen spezifischen Informationsgegenstand
aus den gespeicherten Daten zugreifen kann, wobei das Verfahren
weiter den Schritt enthält,
dass die Daten in einem aktiven Bildbereich eines Fernsehkanals übertragen werden.
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Geräte und Verfahren
nach der Erfindung ermöglichen
es dem Benutzer, spezifische Nachrichten oder Informationsgegenstände zu hören, wann
und wo er oder sie das möchte.
Der Empfänger
ist in die Lage versetzt, Informationen über einen Tuner zu empfangen,
der digitalisierte alphanumerische Daten und/oder komprimierte Audiodaten
aus dem aktiven Fernsehbildbereich eines Fernsehkanals extrahiert, zum
Beispiel unter Verwendung des WavePhore-Systems. Zugangsberechtigungsschaltungen
in dem Empfänger
entschlüsseln
die zuvor verschlüsselten
digitalen alphanumerischen Daten oder die komprimierten Audiodaten,
die dann als Datenbank im Speicher gespeichert werden. Eine Benutzerschnittstelle
(zum Beispiel entweder ein einfacher manueller Schalter oder eine
stimmaktivierte Steuerung), die eine Hierarchie von Menüs betreibt,
erlaubt es dem Benutzer auf die Informationen zuzugreifen, indem
er sein Auswahl in den Menüs
bezeichnet. Das System extrahiert dann die Information aus der Datenbank.
Ein spracherzeugendes Gerät
einschließlich
eines Dekompressionssystems und eines Digital-Analog-Wandlers (D/A)
oder ein anderes spracherzeugendes Gerät wandelt die extrahierten
Daten dann in ein Audiosignal, um sie dem Benutzer über Lautsprecher
oder Kopfhörer
darzubieten.
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Das
System kann eigenständig
oder Teil eines vorhandenen Radioempfängers sein, das Komponenten
des Radioempfängers
mit benutzt. Eine Ausführungsform
der Benutzerschnittstelle ist ein 4-Wege-Schalter (Positionen entsprechend
beispielsweise den Cursor-Steuertasten an einem Computer) zum Durchblättern von
Menüs,
die verschiedene Kategorien von Informationen auflisten, und zum Auswählen daraus.
Typischerweise umfasst das System entweder flüchtige oder nicht-flüchtige RAM-Speicher
(random access memory) oder ein nicht flüchtiges Speichermedium, wie
ein digitales Audioband, eine magneto-optische Miniplatte, eine magnetische
Platte oder eine optische Platte, die ausreichend Kapazität hat, um
die Informationen für beispielsweise
einige Stunden Audiodaten zu speichern. Die Informationen sind zum
Beispiel Nachrichten, Sport-, Wetter-, Kultur- und anderweitige Informationen, Werbungen,
kommerzielle Listen oder Musik. Die Informationen werden in verschlüsselter
digitaler Form unter Verwendung von Datenkompressionstechniken übertragen.
Die Anwendung von Verschlüsselungstechniken
steuert den Zugang zu der Informationsdatenbank insgesamt oder zu
ausgewählten
Teilen, für
die der Benutzer einen Vertrag abgeschlossen hat.
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Das
spracherzeugende Gerät
kann entweder automatisch gesteuert oder benutzergesteuert sein,
um unterschiedliche Geschwindigkeiten für die Audioausgabe zu erzeugen.
Diese Steuerung der Geschwindigkeit der Audioausgabe kann die Tonhöhe ändern oder
den Abstand zwischen den Wörtern ändern. Auch
hat der Benutzer die Möglichkeit,
bestimmte Datenbankgegenstände
vorauszuwählen, um
so ein persönliches
Profil aufzubauen, um so bestimmte Informationen zu extrahieren,
ohne dass alle Menüs
durchgeblättert
werden müssen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beispielhaft unter
Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Empfängers der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm eines Übertragungssystems
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung
aus 1 zeigt; und
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4 ein
Blockdiagramm einer weiteren alternativen Ausführungsform der Vorrichtung
aus 1 zeigt.
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1 zeigt
einen Empfänger 10 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Ein Sendesignal wird von einer Antenne 11 (wie
sie in Automobilen oder für
tragbare Anwendungen verwendet wird) empfangen, die ein empfangenes
Radiosendesignal oder Fernsehsendesignal zu einem Tuner 12 leitet. Jeder
Audiodatengegenstand wird mit einer Bezeichnung "markiert", um den Abruf der gespeicherten verschlüsselten
Rudiodaten aus der Datenbank zu erlauben. Der Tuner 12 ist
entweder ein FM Zwischenträger-Tuner von der Art,
wie sie im Stand der Technik zum Extrahieren eines FM Sende-Zwischenträgersignals
wohlbekannt ist, ein Fernseh-Tuner zum Erzeugen der Ausgabe des
vertikalen Austastlückenintervalls
oder eines aktiven Bildbereichs oder eines separaten Audioprogrammkanals
aus einem Fernsehsendesignal, oder ein zugewiesener Radiokanal-Tuner.
Im Fall eines FM-Zwischenträger-Tuners sind
die Zwischenträgersignale,
wie wohlbekannt ist, typischerweise Übertragungen von digitalen
Daten auf Zwischenträgern,
die von kommerziellen FM Stationen vermietet werden. Das vertikale
Austastintervall ist bereits für
Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragungen
verfügbar.
Wie oben dis kutiert kann der aktive Bildbereich einer Fernsehübertragung
unter Verwendung des WavePhore-Systems genutzt werden. Der Tuner 12 liefert
auf der Leitung 14 die extrahierten, digitalisierten Audiodaten
(die typischerweise verschlüsselt
sind) an die Zugangsberechtigungsschaltungen 16 und auf
der Leitung 18 an den Microcontroller (controller) 20 (wie
weiter unten beschrieben).
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Die
Zugangsberechtigungsschaltung 16 stellt sicher, dass die
verschlüsselten
Daten auf der Leitung 14 nur dann entschlüsselt werden,
wenn der richtige Schlüssel
oder Befeht zur Verfügung
gestellt wird, wie weiter unten beschrieben. Die Zugangsberechtigungsschaltung 16 entschlüsselt die
empfangenen Daten (wie durch Micro-Controller 20 über die Leitung 22a autorisiert)
und liefert dieselben auf der Leitung 26 als reine (entschlüsselte)
Daten zur Speicherung in dem Speicher 28, der ein herkömmlicher Speicher
mit wahlfreiem Zugriff auf Basis von integrierten Schaltungen (RAM)
sein kann. Der Speicher 28 kann eine flüchtige oder nicht-flüchtige integrierte Schaltung
sein (random access memory). Der Speicher 28 kann ein nicht-flüchtiges
Speichermedium aufweisen, wie beispielsweise ein digitales Audioband,
eine magneto-optische Miniplatte, eine magnetische Platte oder eine
optische Platte, die ausreichend Kapazität haben, um die Informationen
für mehrere
Stunden von Audioausgabedaten zu speichern.
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Um
die benötigte
Menge von Audiodaten in einem minimalen Zeitrahmen bereitzustellen,
um die Bandbreitenanforderungen zu minimieren und die Speicheranforderungen
zu minimieren, werden die ursprünglichen
Audiodaten in einer Ausführungsform bei
dem Sender einem Datenkompressionsalgorithmus unterzogen, um die
Daten ausreichend zu komprimieren. (Diese Datenkompressionsschaltung
wie in 2 gezeigt wird später diskutiert.) Der Empfänger 10 enthält in der
Bildkompressionsschaltung 39 einen entsprechenden Dekompressionsalgorithmus, wobei
die Dekompres sionsschaltung mit dem Ausgang des Speichers 28 durch
die Leitung 43 verbunden ist, um so die dekomprimierten
Daten zu dem Digital-Analog-Wandler 30 zur Umwandlung der
digitalisierten Daten in analoge Audiosignale zu leiten.
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Die
Zugangsberechtigungsschaltung 16 und der Micro-Controller 20 werden
weiter unten beschrieben. Die aus dem Speicher 28 ausgegebenen entschlüsselten
komprimierten Daten werden unter Steuerung des Micro-Controllers
(Micro-Processors) 20 über
Steuersignale auf Leitung 22b aufgerufen, um festzustellen,
welche bestimmten Gegenstände von
in dem Speicher 28 gespeicherten Daten über die Ausgabeleitung 43 zu
der Dekompressionsschaltung 39 geliefert werden müssen.
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Einige
der Daten, die ein Benutzer in einem solchen System verwenden will,
können
in alphanumerischer Form sein, die einfach in dieser Form übertragen
werden können
und beim Empfänger
durch Spracherzeugung in Audiosignale umgewandelt werden können. Solche
Daten werden aus Gründen
der Bandbreite, Geschwindigkeit und Speicherbedarf in alphanumerischer
Form übertragen.
Um eine duale Übertragung
von sowohl alphanumerischen Daten als auch von Audiodaten zu unterstützen, bestimmt ein
durch den Micro-Controller 20 auf der Leitung 47 gesteuerter
Schalter 46, ob die gegenwärtig in Zugriff befindlichen
Daten in der Form von ursprünglich
alphanumerischen Daten oder komprimierten Audiodaten vorliegen.
Wenn auf ursprünglich
alphanumerische Daten zugegriffen wird, werden die alphanumerischen
Daten über
die Leitung 43 zu einem Sprachgenerator 45 geleitet,
dessen Audioausgang mit dem Schalter 46 verbunden ist,
um eine Verbindung zu einem herkömmlichen
Audioverstärker 36 und
Lautsprecher oder Kopfhörer 38 herzustellen.
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Die
Benutzerschnittstelle 40 gibt auf der Leitung 42 Befehle
an den Micro-Controller 20 weiter, um festzustellen, auf
welche Daten aus dem Speicher 28 zugegriffen werden soll.
Die In formationen werden kategorisiert, gespeichert und in Zugriff
genommen wie eine herkömmliche
hierarische Datenbank, die im Speicher 28 unter der Steuerung
des Micro-Controllers 20 gespeichert ist. Die Benutzerschnittstelle 40 (entweder
eine einfache manuelle oder eine sprachgesteuerte Steuerung), die
eine Hierarchie von Menüs
betreibt, erlaubt es einem Benutzer, auf Informationen zuzugreifen,
indem er seine Auswahl in den Menüs bezeichnet.
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In
einer Ausführungsform
ist die Benutzerschnittstelle 40 ein sprachaktiviertes
Befehlssystem. Zum Beispiel wird das Gerät durch einen vom Benutzer
ausgesprochenen "An" Befehl eingeschaltet
und initialisiert. Es antwortet dann, indem es akustisch über den
Lautsprecher 38 die Hauptdatenbankkategorien, die zur Verfügung stehen,
aufzählt,
zum Beispiel "Nachrichten", "Sport", "Unterhaltung", etc. Wenn die gewünschte Kategorie
angekündigt
worden ist, antwortet der Benutzer, indem er "Ja" sagt. Das
Gerät kündigt dann
wiederum die Unterkategorien der ausgewählten Hauptkategorie an und
der Benutzer wählt
wiederum die gewünschte
Unterkategorie mit einem gesprochenen "Ja" aus,
bis er Zugang zu dem spezifisch benötigten Gegenstand erhält. Zum
Beispiel könnte
der Pfad durch Kategorien und Unterkategorien zu den neuesten Nachrichten
bezüglich
der General Motors Corporation folgender sein "Nachrichten... Wirtschaft ... National
... Automobil ... GM." Der
Pfad zu einer Besprechung eines aktuellen "Aladin" Films könnte sein "Unterhaltung ... Hollywood ... Filmbesprechungen
... Aladin." Typische
Gegenstände
werden nach vier oder fünf "Ja" Antworten von dem
Benutzer erreicht. In einer Ausführungsform
genügen
drei zusätzliche
gesprochene Befehle durch den Benutzer, wie etwa "zurück", "stop" und "weiter", um dem Benutzer
eine effektive und schnelle Steuerung des Systems zu ermöglichen.
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In
einer andere Ausführungsform
ist eine manuelle Eingabeeinrichtung zur manuellen Bedienung durch
den Benutzer vorgese hen, zum Beispiel eine Tastenanordnung mit beispielsweise
vier Stellungen (aufwärts,
abwärts,
links, rechts) entsprechend der gewohnten Cursor-Steuerung an einem
Computer, wobei jede Position einen von vier Befehlen bezeichnet.
Dieser Schalter kann dazu angepasst sein, an einem Lenkrad eines
Automobils für
die Benutzung durch den Fahrer anbringbar zu sein. Die Steuerung ist
mit dem Rest des Empfängers 10 verbunden durch
Leitungen, durch Infrarot oder Ultraschall, wie es bei herkömmlichen
Fernseh-Fernsteuerungen üblich
ist.
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Eine
andere Version der Benutzerschnittstelle 40 umfasst einen
Schalter an einer Position. Der Benutzer drückt den Schalter kurz nieder,
um die angekündigte
Kategorie oder den angekündigten
Gegenstand auszuwählen,
oder um durch die Menüs
zu blättern.
Kurzes Niederdrücken
des Schalters, während
ein aktueller Datengegenstand vorgelesen wird, führt einen "Stop" Befehl
aus. Erneutes Niederdrücken
des Schalters wird dann als "Weiter" ausgeführt. Niederhalten
des Schalters für
zum Beispiel eine Sekunde oder zwei wird jederzeit als "Zurück" ausgeführt, um
zu einem vorgegebenen Punkt in der Datenbank zurückzukehren.
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Zur
vollen Effektivität
kann der Empfänger 10 wenigstens
teilweise für
24 Stunden am Tag mit Energie versorgt werden. Um Energie zu sparen,
können
die empfangenen Daten zunächst
in einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) gespeichert werden,
der Teil des Speichers 28 ist und der wenig Energie verbraucht,
und wenn der RAM voll ist, können die
Daten zu einem Speichermedium übertragen werden,
wie etwa einem digitalen Audioband, einer magneto-optischen Miniplatte,
einer magnetischen Platte oder einer optischen Platte. Der Tuner 12,
der Micro-Controller 20, die Zugangsberechtigungsschaltung 16 und
der Speicher 28 sind die Elemente, die typischerweise zu
allen Zeiten mit Energie versorgt werden (wenn nötig durch Batterieversorgung), um
eine kontinuierliche Aktualisierung der Sendeinformationen zu empfangen
und dadurch die aktuellen Daten im Speicher 28 zu speichern.
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Wenn
die vertikale Austastlücke
verwendet wird, um Daten zu übertragen,
ist es möglich,
mit einer Rate von 2 Megabit pro Sekunde auf 6 aufeinanderfolgenden
vertikalen Austastlückenzeilen
zu übertragen,
von denen jede eine Dauer von 50 Microsekunden hat, um einen Kanal
mit 24.000 Bit pro Sekunde mit einem 50% Fehlerkorrektur-Overhead
bereitzustellen.
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In
einer Version ist der Empfänger 10 aus 1 eine
tragbare Einheit (ähnlich
einem tragbaren Radio) und umfasst in dem Gehäuse die benutzersprachgesteuerte
oder manuell gesteuerte Benutzerschnittstelle 40. In einer
anderen Ausführungsform
ist der Empfänger
aus 1 in ein herkömmliches
tragbares Radio oder in ein Autoradio eingebaut, wobei mögliche gemeinsame
Komponenten mitbenutzt werden können,
und wo erforderlich eine separate Benutzerschnittstelle 40 vorhanden
sein kann.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Benutzerschnittstelle 40 ein Geschwindigkeitssteuerung, um
die Ausgabegeschwindigkeit der Sprachausgabe zu bestimmen. Der Digital-Analog-Wandler 30 oder der
Sprachgenerator 45 kann Daten mit einer höheren Geschwindigkeit
als der normalen Sprachgeschwindigkeit aufnehmen. Es ist wohlbekannt,
dass Menschen Sprache mit einer höheren als der normalen Sprachgeschwindigkeit
verstehen können.
Daher erhöht
die Benutzerschnittstelle 40 die Sprachgeschwindigkeit
wie oben beschrieben, um dadurch schneller Informationen darzubieten,
in analoger Weise zum Überfliegen
von gedrucktem Material. Diese Geschwindigkeitserhöhung kann
wohlbekannte Techniken anwenden, die die Tonhöhe ändern oder die Lücken zwischen
Wörtern
eliminieren. Ein ähnlicher
Ansatz mit Erniedrigung der Geschwindigkeit kann in Fällen angewandt
werden, in denen der Benutzer aufmerksam zur Kenntnis nehmen möchte, was
gesagt wird, zum Beispiel während
er Notizen macht.
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In
der Ausführungsform,
die ein sprachaktiviertes Benutzerinterface 40 verwendet,
ist die Anzahl von verfügbaren
Befehlen typischerweise begrenzt (zum Beispiel auf 5 bis 10) und
daher ist eine relativ einfache, kommerziell erhältliche Spracherkennungsschaltung
ausreichend.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die Benutzerschnittstelle für
ein automobilgestütztes
System einer Überkopfanzeige
zugeordnet, die erwartungsgemäß in verschiedene
Automobilen in näherer Zukunft
zur Verfügung
stehen wird. Dies ermöglicht eine
visuelle Anzeige von Datenbankmenüs in analoger Weise zu einem
Computer-Bildschirm, um einen schnelleren Zugriff auf die Datenbankmenüs zu erlauben.
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In
vorteilhafter Weise kann die erforderliche Bandbreite für den Übertragungskanal
in großem Umfang
reduziert werden wie auch die Anforderungen für den Speicher 28, indem die
Daten in komprimierter Form (obwohl verschlüsselt) übertragen und gespeichert werden,
wodurch die Komponentenkosten des Speichers 28 erheblich
reduziert werden können.
Bei Anwendung in einer FM Zwischenträgerübertragung beträgt die typische Übertragungsgeschwindigkeit 1 Kilobaud.
In einem SAP-Kanal beträgt
die typische Übertragungsgeschwindigkeit 15 Kilobaud.
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Nach
Erhalt des Empfängers 10 programmiert
ihn der Benutzer auf die Frequenzen lokaler Stationen, die Übertragungen
anbieten. Aufgrund der begrenzten Übertragungsreichweite von FM
Radio- und TV-Signalen können
mehrerer solcher Stationen in einem Gebiet vorhanden sein. Eine
Funktion zum Überspringen
von Kanälen
(wie sie nun bei verschiedenen Radios kommerziell zur Verfügung stehen)
ist in einer Ausführungsform
im Micro-Controller 20 enthalten
und sucht Stationen aus, die eine be stimmte Signatur oder Frequenz
haben, um den Empfang aufrecht zu erhalten, auch wenn sich der Empfänger von dem Übertragungsgebiet
einer Station, die den Service bietet, zu dem Übertragungsgebiet einer zweiten Station,
die den Service anbietet, bewegt. Es dauert weniger als eine Minute
für das
System, um das gesamte FM-Band oder TV-Band auf der Suche nach Signaturübertragungen
abzutasten.
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Der
Daten-Entschlüsselung/Zugriff
aus Block 16 wird in alternativen Weisen realisiert. In
einer Ausführungsform
wird ein einfach adressierter Ein/Aus-Befehl übertragen (ohne Datenverschlüsselung),
um individuelle Empfänger
zu sperren, die Benutzern gehören,
welche nicht die (zum Beispiel monatliche) Abonnementgebühr bezahlt
haben, um den Service zu empfangen. Die Verschlüsselung kann angewendet werden,
um Zugang zu der gesamten Datenbank oder zu individuellen Teilen
der Datenbank zu geben, abhängig
davon, wofür
der Benutzer bezahlt hat.
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In
einem alternativen, komplizierteren Entschlüsselungssystem, bei dem die
Annahme gemacht wird, dass es ein Problem mit der Herstellung und
dem Verkauf von unautorisierten Empfängereinheiten gibt, wird eine
geeignete Datenverschlüsselung
angewendet, die den Empfang eines Schlüssels und die Entschlüsselung
der empfangenen Daten mit der Entschlüsselungsschaltung in Block 16 erfordert. Daher
sind unautorisierte Empfängereinheiten
ohne eine solche bestimmte Entschlüsselungsschaltung überhaupt
nicht funktionsfähig.
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In
einer Ausführungsform
eines Entschlüsselungssystems
(analog zu der pay-per-view Kabelfernsehverschlüsselung) werden die Schlüssel über Funkübertragung
geliefert. Jede individuelle Empfängereinheit hat einen eindeutigen "verborgenen" Schlüssel mit
beispielsweise 40 bis 50 binären
Ziffern in einem Lesespeicher. Jede Einheit hat auch eine "öffentliche", nichtverborgene Seriennummer. Alle übertragenen
Daten werden her kömmlich
verschlüsselt
unter Verwendung eines Hauptschlüssels,
der periodisch geändert
wird, um die Sicherheit zu verbessern. Jede Empfängereinheit empfängt einen Hauptschlüssel, um
die Datenübertragung
zu entschlüsseln.
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Der
Hauptschlüssel
wird zu jeder Einheit in folgender Weise übertragen:
Die Sendeübertragung
der Daten wird periodisch unterbrochen, um Schlüsselinformationen zu übertragen.
Die Schlüsselinformationen
sind eine Folge von Paketen, je ein Paket für jede individuelle Empfängereinheit,
wobei jedes Paket (1) ein Adressfeld, das die öffentliche Seriennummer einer
bestimmten Empfängereinheit
ist, gefolgt von (2) einem zweiten Feld enthält, das der aktuelle Hauptschlüssel verschlüsselt mit
dem eindeutigen "verborgenen
Schlüssel" der Empfängereinheit
mit der bestimmten Seriennummer ist.
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Die
Empfängereinheiten
suchen nach diesen Paketen (die durch eine bestimmte Signatur bezeichnet
sind oder zu bestimmten Zeiten auftreten, um Verwechslungen mit
den Daten zu vermeiden). Wenn eine bestimmte Empfängereinheit
das Paket empfängt,
das seine eigene Adresse (öffentliche
Seriennummer) enthält,
speichert und entschlüsselt
sie das folgende verschlüsselte
Hauptschlüsselfeld,
wodurch der Hauptschlüssel
erhalten wird, um nachher die folgenden verschlüsselten Daten zu entschlüsseln.
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In
einer zweiten Entschüsselungssystemausführungsform
wird ein eindeutig verschlüsselter Hauptschlüssel für jede individuelle
Empfängereinheit
jedem Benutzer periodisch (wie etwa ein mal monatlich) in physischer
Form geliefert. Der Schlüssel wird
in jeder Empfängereinheit
durch eine Tastatur eingegeben oder der Schlüssel liegt in Form einer elektronisch
lesbaren Karte oder Einrichtung vor, die in einen geeigneten Anschluss
in der Empfängereinheit
eingeführt
werden kann.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird der Sprachgenerator 45 gesteuert, um eine Vielzahl
von bestimmten Stimmen bereitzustellen. Diese Stimmen werden durch
den Benutzer ausgewählt,
d.h. als männliche/weibliche
Stimmen oder nach anderen Stimmkriterien, oder das System ist durch
den Micro-Controller 20 programmiert, verschiedene Stimmen
für verschiedene
Typen oder Kategorien von Informationen auszuwählen.
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Wenn
das Gerät
aus 1 in einen herkömmlichen Radio- oder Fernsehempfänger eingebaut
ist, verwendet es die Antenne 11 des Radio- oder Fernsehempfängers. Der
Tuner 12 kann zusätzlich
zu dem herkömmlichen
Radio- oder Fernseh-Tuner vorhanden sein oder Teil des Radio- oder
Fernseh-Tuners sein. Die anderen Blöcke aus 1 (mit Ausnahme
des Verstärkers 35 und
des Lautsprechers 36) sind einzig diesem System zugehörig und sind
gegenüber
herkömmlichen
Radio- oder Fernseh-Empfängern
zusätzliche
Komponenten.
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Eine
andere Ausführungsform
kann alle Elemente der Empfängereinheit
außer
der Schnittstelle 40 und der Audioelemente 36, 38 in
einem Gerät
umfassen, das im Kofferraum eines Autos angeordnet ist, ähnlich einem
CD-Musiksystem, wobei ein miniaturisierter Ausgabefunksender abgestimmt
auf einen unbenutzten FM oder AM-Radiokanal vorhanden ist. Dieser
Radiosenderausgang wäre
mit der standardmäßigen Autoradioantenne
verbunden, um das Audiosignal für
den Benutzer auszugeben.
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Eine
andere Ausführungsform
des Empfängers
kann den Empfang und die Speicherung der Daten in einer im Haus
stehenden Einheit vorsehen, wobei die empfangenen Daten auf einem
Plattenspeicher (wie oben beschrieben) gespeichert werden und die
Platte auf der tragbaren (oder im Auto befindlichen) Einheit abgespielt
wird. Eine weitere Variante umfasst eine zu Haus aufzustellende
Einheit, die alle Merkmale einer Automobileinheit umfasst und die von
der Hausstation abgekoppelt werden kann und in eine Automobileinheit
eingesteckt werden kann, um die Anwendung fortzusetzen, während sich
der Benutzer im Auto befindet.
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Der Übertragungsteil
des Systems ist in 2 illustriert, das die folgenden
Schritte und Elemente darstellt. Der datengenerierende Teil 51 umfasst
die üblichen
von Menschen auszuführenden (nicht-elektronischen)
Schritte der Nachrichten- und Informationssammlung 55 und
der Nachrichten- und Informationsklassifizierung und -formatierung 56. Dies
sind die Datensammlungs- und Organisationsschritte, die typisch
für jeden
Nachrichtenservice sind, der eine Datenbank zur Verfügung stellt.
Für die Audio-Übertragung
werden diese Nachrichten- oder andere Audio-Informationen in die
elektronischen Teile eingegeben, indem in ein Mikrophon (nicht gezeigt)
gesprochen wird, dessen Ausgang einem Wandler 60 zugeleitet
wird, der die analogen Audiosignale in eine digitalisierte Audiodatenform
umwandelt. Die digitalisierten Audiodaten werden wegen Überlegungen
bezüglich
Speicherplatz und Bandbreite in der Kompressionsschaltung 57 komprimiert. Die
komprimierten, digitalisierten Audiodaten werden in der Datenverschlüsselungsschaltung 58 verschlüsselt gemäß Schlüsselverteilungsinstruktionen aus
einer Zahlung/Abonnenten-Einheit 59. Diese Zahlung/Abonnenten-Einheit ist eine
Eingabe durch einen Menschen in das System, die den Verschlüsselungsschlüssel für den individuellen
Abonnenten bestimmt. Die verschlüsselten,
digitalisierten Audiodaten bilden eine Datenbank.
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Wenn
es vorteilhaft ist, ursprünglich
alphanumerische Informationen zu verwenden, können solche ursprünglich alphanumerischen
Informationen aus Nachrichten- und Klassifizierungs- und Formatierungsschritt 56 in
herkömmlicher
Weise in eine Über tragungsform
gebracht und durch die Datenverschlüsselungsschaltung 64 verschlüsselt werden,
die der Datenverschlüsselungsschaltung 58 ähnelt. Der Schalter 61 wird
durch einen Betreiber gesteuert, um zu bestimmten, ob das System
komprimierte, digitalisierte Audio- oder alphanumerische Informationen überträgt. Die
Daten werden vom Schalter 61 über einen Übertragungsweg wie eine zugewiesene
Telefonleitung 63 zu einer Übertragungsstation übertragen,
wie etwa einer vorhandenen Radio- oder Fernsehstation 50.
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Um
die benötigte
Menge von Audiodaten in einem vernünftigen Zeitrahmen bereitzustellen,
um Bandbreite zu erhalten und Speicherplatz in dem Empfänger zu
sparen, werden die Audiodaten am Übertragungsende einem Datenkompressionsalgorithmus
unterzogen. Diese Datenkompression ist in 2 in Block 57 enthalten.
Zusätzlich
zur Datenkompression kann die Übertragungseinrichtung,
da die Übertragungseinrichtung
die Informationen nicht "live" wie die meisten
anderen Sendeeinrichtungen überträgt, die
Nutzung der verfügbaren Übertragungsbandbreite
oder des verfügbaren
Speichers maximieren, indem nicht nur die oben erwähnten Datenkompressionstechniken
verwendet werden, sondern die Daten mit einer Geschwindigkeit übertragen werden
können,
die nicht in Beziehung zur Sprachgeschwindigkeit steht. Die Übertragungsgeschwindigkeit
der Daten kann höher
als die Geschwindigkeit der "Echtzeit"-Sprache sein, wenn
Sendebandbreitenüberlegungen
das erlauben. Außerdem
kann die Übertragungsgeschwindigkeit
auch niedriger als die Geschwindigkeit der "Echtzeit"-Sprache sein, wenn nur eine geringere
Sendebandbreite verwendet werden soll. Diese Variation der Übertragungsgeschwindigkeit
hat Einfluss auf die Zeit, die dazu benötigt wird, um eine gegebene
Menge von Informationen zu übertragen.
Die Variation in der Geschwindigkeit und der Grad der Sprachkompression
kann dynamisch sein und kann eine Funktion der Art der übertragenen Informationen
sein.
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Die
fertiggestellten Daten auf der Leitung 63 werden in den
FM-Zwischenträger,
den separaten Audioprogrammkanal, den aktiven Bildbereich oder die
vertikale Austastlücke
des Fernsehens unter Verwendung herkömmlicher Dateneinführungseinrichtungen 62 zur Übertragung
durch herkömmliche Fernseh-
oder Radiosender 53 über
die Antenne 54 eingeführt,
zusätzlich
zu der herkömmlichen
Audio- und Videoprogrammerzeugung von Material aus Element 52.
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In
den Ausführungsformen
von 1 und 2 kann die Anordnung der Elemente
nach den besonderen Notwendigkeiten eines Systems variiert werden.
In einer alternativen Ausführungsform
in 3, die viele zu 1 identische
Elemente enthält,
empfängt
der Speicher 28 verschlüsselte
Daten auf der Leitung 14 und speichert sie vor der Prozessierung
durch die Zugangsberechtigungsschaltung 16.
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In
einer alternativen Ausführungsform
in 4 führt
die Dekompressionsschaltung 39 ihre Funktion vor der Speicherung
der digitalen Daten im Speicher 28 aus. Diese Ausführungsform
unterstellt, dass keine Notwendigkeit dazu besteht, die Nutzung von
Speicher 28 zu begrenzen.
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Ein
System für
die Verteilung von Audioinformationen wie oben beschrieben eröffnet Anwendungsmöglichkeiten über Informationen
hinaus, die durch Sprache oder alphanumerische Daten übertragen
werden. Indem die Kompression und die Datenübertragungsrate des Systems
selektiv gesteuert werden, ist die Übertragung von Musik möglich. Die Übertragung
von Musik ermöglicht
eine tragbare Empfangseinrichtung vom "WalkmanTM"-Typ, um nur Musik
zu empfangen. Diese Sendeübertragungen können zum
Beispiel eine Top-Ten-Liste von Rock-Musik für Teenager umfassen oder andere Kombinationen,
die von der Sendeeinrichtung programmiert werden. Dieser spezielle
tragbare Empfänger
hat alle Elemente des oben beschriebenen Systems mit Ausnahme des Sprachgenerators 45 und
des Schalters 46. Der Lautsprecher 38 ist durch einen
Kopfhörer
ersetzt. Die Benutzerschnittstelle 40 weist einen Druckknopf
auf, um eine spezifische Musikauswahl zu wählen. Die Zugangsberechtigungsschaltung 16 ist
dazu programmiert, nur den Typ von Musikauswahl zu empfangen, die
der Benutzer abonniert hat. Um Energie- und Raumbedarf zu sparen, enthält der Speicher 28 nur
Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), der ausreichend ist, um die
Länge der abzuspielenden
Musik zu speichern. Eine separate Energiequelle mit hoher Lebensdauer
ist eingebaut, um den Tuner 12, die Zugangsberechtigungsschaltung 16,
den Micro-Controller 20 und den Speicher 28 in
aktivem Zustand zu halten, um die gesendete Musik zu empfangen,
wenn der Benutzer den tragbaren Empfänger nicht benutzt. Die Dekompressionsschaltung 39,
der Digital-Analog-Wandler 30 der
Audioverstärker 36 werden
zusätzlich
zu den oben erwähnten
Elementen (12, 16, 28 und 20)
nur dann mit Energie versorgt, wenn der Benutzer Musik hört. Der Tuner 12 ist
auf einen der oben beschriebenen Übertragungskanäle angepasst,
SAP, vertikale Austastlücke
eines Fernsehkanals, aktiven Fernsehbildkanal oder eine FM-Zwischenträgerübertragung.
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Für ein Sendemedium,
zusätzlich
zu dem FM-Zwischenträger,
dem separaten Audioprogrammkanal, dem aktiven Fernsehbildbereich
oder vertikalen Austastlücke
des Fernsehens als Mittel der Datenübertragung, kann ein dazu vorgesehener Funkkanal
gemäß der Erfindung
verwendet werden. Ein Beispiel für
einen solchen bestimmten Funkkanal ist ein dazu vorgesehener Mobiltelefonkanal.
Mobiltelefonsysteme haben einen zentralen Sender in jeder Zelle,
der Tausende von Telefonanrufen innerhalb seiner Zelle handhabt.
Einer der Kanäle
in jeder Zelle eines solchen Systems kann für die Übertragung von Daten an vorher
bestimmte Empfänger
bestimmt sein. Ein zusätzlicher
vorbestimmter Kanal kann eine Satellitentransmission der Daten einschließen.
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Da
einige Abonnenten ihre Empfängereinheiten
nicht eingeschaltet haben, wenn bestimmte Daten übertragen werden, ist es offensichtlich,
dass die Sendeeinrichtung 50, 51 die Datenbank
von Zeit zu Zeit aktualisieren wird, auch wenn vor kurzem keine
neuen Informationen bei Schritt 55 erzeugt worden sind.
Die Daten für
einen bestimmten Nachrichtengegenstand können einen Datums-Zeit-Code
enthalten, um dem Benutzer die Aktualität der Informationen anzuzeigen.
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Während bevorzugte
Ausführungsformen der
Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und beschrieben worden
sind und da Variationen in der bevorzugten Ausführungsform Fachleuten offensichtlich
sein werden, soll die Erfindung nicht als begrenzt auf die dargestellte
und beschriebene Form ausgelegt werden, sondern statt dessen wie
in den folgenden Patentansprüchen
definiert.