專利名稱：用于獲得數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)高速信號捕獲的調(diào)諧系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及衛(wèi)星通訊系統(tǒng)和，更具體地，本發(fā)明涉及衛(wèi)星電視接收機(jī)。
背景信息衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)通常包括一個(gè)“室外單元”和一個(gè)“室內(nèi)單元”，室外單元包括碟形接收天線和一個(gè)“塊”轉(zhuǎn)換器，室內(nèi)單元包括一個(gè)調(diào)諧器和一個(gè)信號處理部件(一般被稱為集成接收機(jī)譯碼器(IRD))。塊轉(zhuǎn)換器將衛(wèi)星發(fā)射的整個(gè)范圍(“塊”)的相對高頻率的RF信號轉(zhuǎn)換成一個(gè)更易處理的、較低范圍的頻率。
在一個(gè)傳統(tǒng)的衛(wèi)星電視發(fā)射系統(tǒng)中，電視信號被以模擬形式發(fā)射，衛(wèi)星發(fā)射的RF信號位于C(例如，3.7～4.2GHz)和Ku(例如，11.7～14.2GHz)波段。接收系統(tǒng)的天線從衛(wèi)星接收的RF信號被塊轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到L波段(例如，900～2000MHz)。室內(nèi)單元的調(diào)諧器的一個(gè)RF濾波器部件選擇一個(gè)從塊轉(zhuǎn)換器接收的、相應(yīng)于所選頻道的RF信號，接著，調(diào)諧器的一個(gè)混頻器/本地振蕩器部件將選擇的RF信號轉(zhuǎn)換到一個(gè)較低的、中頻(IF)范圍以供濾波和解調(diào)。
在較新的衛(wèi)星電視系統(tǒng)中，例如由California的休斯(Hughes)公司運(yùn)行的Direc TVTM系統(tǒng)，電視信號被以數(shù)字形式發(fā)射。RF信號被衛(wèi)星在Ku波段發(fā)射，接著被塊轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到L波段。衛(wèi)星發(fā)射的RF信號的頻率范圍比模擬衛(wèi)星電視系統(tǒng)的稍微小些(例如，在12.2和12.7GHz之間)，塊轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的RF信號的頻率范圍相應(yīng)地稍微小些(例如，在950和1450MHz之間)。
與在模擬衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)中，相應(yīng)于所選頻道的RF信號頻率必須被降低到一個(gè)IF頻率范圍以供濾波和解調(diào)一樣，在一個(gè)數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)中，除正常的用來選擇期望的RF信號和并濾去不想要的RF信號的IF濾波以外，IF濾波器進(jìn)行已知為“碼元整形”的操作以減小由于帶寬限制引起的“碼間干涉”的解碼誤差。
室外單元的塊轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換階段通常包括一個(gè)本地振蕩器，該振蕩器相對溫度和壽命的變化不是穩(wěn)定的。結(jié)果是塊轉(zhuǎn)換器的本地振蕩器信號的頻率改變，引起室內(nèi)單元的調(diào)諧器接收的RF信號的載頻信號的頻率發(fā)生相應(yīng)的改變或者偏移。結(jié)果，調(diào)諧器產(chǎn)生的IF信號的頻率也發(fā)生變化或者偏離它的標(biāo)稱值。如果IF信號的頻率變化得離它的標(biāo)稱值太遠(yuǎn)，那么，IF信號上調(diào)制的數(shù)字信號不能被正確地解調(diào)并且它們代表的信息不能被正確地重建。為了克服這個(gè)問題，偏移頻率被監(jiān)視并且加到標(biāo)稱頻率的一個(gè)偏移命令改變調(diào)諧器的本地振蕩器以使信號在IF濾波器中居中。
在標(biāo)題為“用于一個(gè)數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)獲得快捕獲時(shí)間的調(diào)諧系統(tǒng)”的、已于四月五日為John Curtis，III和John Bohach在US PCT美國專利與商標(biāo)局申請的、序號為09/155,025的美國專利申請中，認(rèn)識到從LNB(低噪聲塊)接收的RF信號和由調(diào)諧器產(chǎn)生的相應(yīng)的IF信號由于除LNB的振蕩器頻率偏移以外的原因可能產(chǎn)生頻率偏移。更具體地，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率校正可以被衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員進(jìn)行以減小載頻信號間干涉的可能性。例如，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率可以被改變+/-2MHz那么多。轉(zhuǎn)發(fā)器頻率校正使從LNB接收的RF信號和由調(diào)諧器產(chǎn)生的相應(yīng)的IF信號具有一個(gè)頻率偏移。
因此，在Curtis等人的申請中描述的方法和設(shè)備涉及為調(diào)節(jié)由于被衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員對各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率的調(diào)整產(chǎn)生的頻率偏移作準(zhǔn)備。這些準(zhǔn)備允許轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射頻率被衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)的操作員調(diào)整，而當(dāng)一個(gè)新頻道被選擇時(shí)不過度地增加室內(nèi)單元獲得數(shù)字信號的時(shí)間。簡短地，調(diào)諧系統(tǒng)測量和存儲各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)生的頻率偏移。任何由于LNB頻率偏移引起的偏移被加到轉(zhuǎn)發(fā)器頻率偏移中作為一個(gè)“總”偏移。如果調(diào)節(jié)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率是不可能的，或者如果成功的捕獲要求一個(gè)大于預(yù)定門限的頻率偏移，或者如果為捕獲信號要求進(jìn)行一個(gè)寬頻帶搜索，那么一個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)發(fā)器偏移被更新。
為從多顆衛(wèi)星接收信號，某些接收機(jī)系統(tǒng)利用與多個(gè)LNB結(jié)合的多個(gè)天線。多個(gè)LNB的不同頻率偏移和衛(wèi)星間的頻率偏移變化減慢了IRD的信號捕獲時(shí)間。施加到位于IRD和LNB之間的同軸電纜能載的功率數(shù)量的限制允許發(fā)送很小的功率。因而，在任一時(shí)刻只有一個(gè)或兩個(gè)LNB能夠被供電。因此，LNB必須被激活和被停用以限制LNB的功耗。由于各個(gè)激活接著停用，在IRD被調(diào)節(jié)之前LNB振蕩器被允許平靜下來。如此，大量時(shí)間流逝，每個(gè)時(shí)刻一個(gè)LNB被激活。此外，LNB電路的功率一般通過同軸電纜被從IRD傳送到LNB。由于安全原因能被傳送到LNB的功率的數(shù)量受到限制。
因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中需要一個(gè)快速捕獲從多顆衛(wèi)星接收的衛(wèi)星信號的衛(wèi)星接收機(jī)。
發(fā)明概述本發(fā)明通過為各個(gè)頻道的各個(gè)LNB存儲一個(gè)頻率偏移值(漂移補(bǔ)償)，為補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)低噪聲塊(LNB)的頻率偏移提供一個(gè)方法和設(shè)備。該發(fā)明在具有一個(gè)或多個(gè)天線，使用多個(gè)LNB的衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)中特別有用。當(dāng)一個(gè)特定的頻道被選擇時(shí)，一個(gè)特定的LNB被激活并且偏移值表被查閱。關(guān)于LNB和頻道的偏移值被用來將接收機(jī)調(diào)諧到一個(gè)適于接收所選頻道的頻率。因而，接收機(jī)不必搜索以鎖定到來自所選LNB的信號。
另外，在一個(gè)多LNB系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)LNB可能被停用和被要求激活以供使用。因而，當(dāng)一個(gè)被特定的停用的LNB操作的頻道被選擇時(shí)，該LNB被激活。激活的瞬間LNB內(nèi)的本地振蕩器是不穩(wěn)定的并通常將頻率“擺動”直到達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的標(biāo)稱頻率。為了減少衛(wèi)星信號捕獲時(shí)間，當(dāng)LNB振蕩器被穩(wěn)定時(shí)，LNB被與之連接的一個(gè)集成接收機(jī)解碼器(IRD)調(diào)諧器調(diào)節(jié)。因而，本地振蕩器信號一穩(wěn)定，調(diào)諧器就“頻率鎖定”到來自LNB的“擺動”信號并解碼衛(wèi)星信號。
附圖簡述通過考慮連同附圖的下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明能夠被容易地理解，其中

圖1是一個(gè)衛(wèi)星電視接收機(jī)的一個(gè)簡化框圖。
圖2是一個(gè)包含一個(gè)可以利用本發(fā)明的調(diào)諧系統(tǒng)的數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)的一個(gè)詳細(xì)框圖。
圖3是一個(gè)用在圖1所示的衛(wèi)星接收機(jī)中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解調(diào)器的一個(gè)框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面用來控制圖1所示的調(diào)諧系統(tǒng)的捕獲程序的一個(gè)流程圖。
圖5是使用多個(gè)LNB獲得快速信號捕獲的一種方法的一個(gè)流程圖。
圖6是當(dāng)LNB要求選擇性的激活和停用時(shí)，獲得快速信號捕獲的一種方法的一個(gè)流程圖。
為便于理解，在可能的地方，同一數(shù)字被用來表示多個(gè)圖公有的同一元件。
優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明將根據(jù)一個(gè)數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)被描述，在該系統(tǒng)中電視信息被根據(jù)一個(gè)預(yù)定的數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)，例如MPEG，以編碼和壓縮的形式發(fā)射。MPEG是一個(gè)由運(yùn)動圖象專家組開發(fā)的、關(guān)于運(yùn)動圖像和相聯(lián)系的聲音信息的編碼表示的國際標(biāo)準(zhǔn)。由California的Hughes公司運(yùn)行的Direc TVTM衛(wèi)星電視發(fā)射系統(tǒng)是這樣一個(gè)數(shù)字衛(wèi)星電視發(fā)射系統(tǒng)。
在發(fā)射機(jī)中，電視信息被數(shù)字化、壓縮和組成一連串相應(yīng)于電視信息的視頻、聲頻和數(shù)據(jù)部分的數(shù)據(jù)包。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以被稱為QPSK(四相移鍵控)調(diào)制的方式被調(diào)制到一個(gè)RF載波信號上，接著RF信號被發(fā)送到地球軌道上的一個(gè)衛(wèi)星，信號從該衛(wèi)星被中繼發(fā)送到地球。在QPSK調(diào)制中，響應(yīng)各個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的位，兩個(gè)正交相位信號I和Q的相位被控制。例如，響應(yīng)一個(gè)低邏輯電平(“0”)，相位被設(shè)置為0度(°)，而響應(yīng)一個(gè)高邏輯電平(“1”)，相位被設(shè)置為180°。相移調(diào)制的I和Q信號被組合，結(jié)果作為一個(gè)QPSK調(diào)制的RF載波信號被發(fā)射。從而，調(diào)制的QPSK載波的各個(gè)碼元表示四個(gè)邏輯狀態(tài)即00、01、10和11中的一個(gè)狀態(tài)。
一個(gè)衛(wèi)星典型地包括許多用來接收和中繼發(fā)送各個(gè)被調(diào)制的RF載波的轉(zhuǎn)發(fā)器。在一個(gè)傳統(tǒng)的地面電視系統(tǒng)中，各個(gè)RF載波或“頻道”在某時(shí)只包含一個(gè)電視節(jié)目的信息。從而，為看一個(gè)節(jié)目，只有相應(yīng)的RF信號需要被選擇。在一個(gè)衛(wèi)星電視系統(tǒng)中，各個(gè)被調(diào)制的RF載波同時(shí)載有多個(gè)節(jié)目的信息。各個(gè)節(jié)目對應(yīng)一組視頻和聲頻數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包被附加到數(shù)據(jù)包中的一個(gè)唯一的標(biāo)識該節(jié)目的標(biāo)頭標(biāo)識。從而，為了看一個(gè)節(jié)目，相應(yīng)的RF信號和相應(yīng)的數(shù)據(jù)包都需要被選擇。
圖1圖解一個(gè)衛(wèi)星電視接收機(jī)系統(tǒng)100，它包括一個(gè)典型的機(jī)頂盒(STB)102，多個(gè)低噪聲塊(LNB)104A-C和一個(gè)或多個(gè)天線114。STB 102包括一個(gè)集成接收機(jī)解碼器(IRD)106和一個(gè)處理器108。IRD 106包括一個(gè)PLL(鎖相環(huán))110和一個(gè)本地振蕩器(LO)112。處理器108控制IRD 106并控制要使用的LNB 104A-C的選擇。IRD106將根據(jù)接收一個(gè)選定頻道所需要的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在LNB 104A-C之間切換。各個(gè)LNB 104A-C包括一個(gè)被調(diào)諧到一個(gè)使IRD能夠接收和解碼所選頻道的特定頻率的本地振蕩器(LO)116A-C。STB 102被與用來再現(xiàn)從一個(gè)選定LNB 104A-C接收的聲頻和視頻信號的電視機(jī)118連接。頻道選擇一般被以眾所周知的方式通過一個(gè)紅外遙控器120提供。
一般地，LNB 104從一個(gè)由STB 102通過一個(gè)同軸電纜122提供的DC電壓接收功率。由于安全規(guī)則，能夠被供給LNB的功率的數(shù)量受到限制。因而，在任一時(shí)刻只有一個(gè)或兩個(gè)LNB能夠被激活(供電)。因此，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)LNB被使用時(shí)，LNB中的其中一個(gè)被停用，直到此LNB被使用。當(dāng)要求時(shí)，一個(gè)激活信號通過同軸電纜被發(fā)送到停用的LNB和其中一個(gè)活動LNB。響應(yīng)控制信號，一個(gè)LNB被激活而另一個(gè)被停用。如下面所描述的，當(dāng)LNB LO 116被設(shè)置時(shí)，本發(fā)明同時(shí)調(diào)節(jié)IRD LO 112和LNB LO 116。此外，本發(fā)明使用一個(gè)從一個(gè)頻率偏移值表檢索的頻率偏移值調(diào)節(jié)IRD LO 112。在先前使用LNB期間的頻率偏移和收發(fā)信機(jī)頻率偏移經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，頻率偏移值被加到標(biāo)稱LO頻率以提供一個(gè)期望的LO頻率。本發(fā)明的這些特點(diǎn)，使得系統(tǒng)100能夠使用最近激活的LNB 114快速捕獲一個(gè)衛(wèi)星信號。
圖2描繪一個(gè)LNB 104A和IRD 106的一個(gè)詳細(xì)框圖。一顆衛(wèi)星(未顯示)發(fā)射的、用描述視頻和音頻信息的數(shù)字信號調(diào)制過的RF信號被LNB 104A接收。接收的相對高頻率的RF信號(例如在12.2～12.7GHz的Ku波段)被一個(gè)LNB(例如LNB 104A，包括一個(gè)RF放大器200、一個(gè)混頻器202和一個(gè)振蕩器116A)轉(zhuǎn)換成一個(gè)相對較低頻率的RF信號(例如在950～1450MHz的L波段)，放大器200是一個(gè)“低噪聲”放大器，因此塊轉(zhuǎn)換器104A經(jīng)常根據(jù)“l(fā)ow noise blockconverter”的首字母被稱為“LNB”。天線114和LNB 104A被包括在接收系統(tǒng)100的所謂的“室外單元”中。接收機(jī)剩余的部分被包括在所謂的“室內(nèi)單元”中。
室內(nèi)單元包括調(diào)節(jié)、解調(diào)和解碼從端口204接收的信號的IRD106。IRD 106包括一個(gè)調(diào)諧器234，調(diào)諧器234用來從許多從LNB 104A接收的RF信號中選擇包含所期望節(jié)目的數(shù)據(jù)包的RF信號，和將選擇的RF信號轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)較低頻率的中頻(IF)信號。本發(fā)明關(guān)心調(diào)諧器234的控制并且在下面將被詳細(xì)描述。
IRD 106的剩余部分235解調(diào)、解碼和解壓縮由IF信號形成的在QPSK調(diào)制中載著的數(shù)字信息，以產(chǎn)生相應(yīng)所期望節(jié)目的數(shù)字視頻和音頻樣本流，和，此后，將數(shù)字樣本流轉(zhuǎn)換成適于再現(xiàn)或記錄的各個(gè)模擬視頻和音頻信號。更具體地，一個(gè)QPSK解調(diào)器220解調(diào)IF信號以產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號IP和QP，IP和QP包含相應(yīng)于在發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生的相移調(diào)制的I和Q信號表示的數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)位流。一個(gè)解碼器222將IP和QP信號的位組織成數(shù)據(jù)塊，基于在發(fā)射機(jī)中已經(jīng)被嵌入到發(fā)射數(shù)據(jù)中的誤差代碼校正數(shù)據(jù)塊中的傳輸差錯，并再現(xiàn)發(fā)射的MPEG視頻和音頻數(shù)據(jù)包。視頻和音頻數(shù)據(jù)包被傳送裝置224分別發(fā)送到一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置220的視頻和音頻部分，在那里它們被解壓縮并被轉(zhuǎn)換成各自的模擬信號。一個(gè)微處理器108控制IRD 106的不同部分的運(yùn)行。然而，只有被微處理器108產(chǎn)生和接收的控制信號被顯示在圖2中，這些信號是本發(fā)明直接關(guān)心的。
至此描述的數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)與市場上可買到的、來自印地安納州印第安納波利斯的湯姆森商用電子(Thomson ConsumerElectronics)公司的RCATM型數(shù)字衛(wèi)星電視接收機(jī)相似。
如前面所特別提到的那樣，本發(fā)明關(guān)心控制調(diào)諧器234。調(diào)諧器在一個(gè)輸入端口204處接收由LNB 104A-C提供的RF信號。RF信號被寬帶濾波器206濾波，被RF放大器208放大，接著被可調(diào)帶通濾波器210濾波?？烧{(diào)帶通濾波器(BPF)210選擇期望的RF信號并濾去不想要的RF信號。作為結(jié)果的RF信號被與混頻器212的第一個(gè)輸入端連接。由本地振蕩器(LO)228產(chǎn)生的一個(gè)本地振蕩器信號被與混頻器212的第二個(gè)輸入端連接?；祛l器212的輸出被放大器214放大并與包括一個(gè)SAW(聲表面波)器件的IF濾波器216的輸入端連接。IF濾波器216的輸出端與調(diào)諧器234的輸出端218連接。
LO 228的頻率受包括PLL集成電路(IC)232、外頻參考晶體236和外部濾波網(wǎng)絡(luò)230的PLL裝置110控制。LO信號的頻率由PLL 110根據(jù)微處理器108產(chǎn)生的指令進(jìn)行控制。
被衛(wèi)星發(fā)射并被天線114接收的RF信號的載波具有保持在“標(biāo)稱”值的非常穩(wěn)定的頻率。因此，只要LNB 104A的振蕩器116A的頻率是穩(wěn)定的并保持在它的標(biāo)稱值，被調(diào)諧器234接收的RF信號的載波的頻率將處于它們的標(biāo)稱值。不幸地，振蕩器104A的頻率會隨時(shí)間和溫度變化。振蕩器104A的相對它的標(biāo)稱頻率的頻率偏移引起調(diào)諧器234所接收的RF信號載波頻率的相應(yīng)偏移。為了補(bǔ)償這些頻率偏移，響應(yīng)從QPSK解調(diào)器220接收的頻率狀態(tài)信息，調(diào)諧器234的LO 228的頻率在微處理器108控制下被改變。如下面將要描述的那樣，微處理器108使用被存儲在存儲器中的漂移表240以導(dǎo)出頻率偏移。為每個(gè)LNB產(chǎn)生一個(gè)漂移表。
如圖3所示，被IF SAW濾波器216產(chǎn)生的IF信號被分別接到混頻器300I和300Q各自的第一輸入端。字母“I”和“Q”表示“同相位”和“正交相位”。相對穩(wěn)定頻率振蕩器302的輸出信號被直接接到混頻器300I并通過90度(90°)相移網(wǎng)絡(luò)304被間接接到混頻器300Q?；祛l器300I產(chǎn)生IF信號的一個(gè)“同相位”、“近”基帶(非常低的頻率)的版本(IA)，而混頻器300Q產(chǎn)生IF信號的一個(gè)“正交相位”、“近”基帶的版本(QA)，該信號相對“同相位”信號(IA)移相90度。字母A表示“模擬”。
IA和QA信號被分別連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)306I和306Q。模數(shù)轉(zhuǎn)換器306I和306Q也接收一個(gè)來自“碼元定時(shí)恢復(fù)回路”308的一個(gè)時(shí)鐘信號和分別產(chǎn)生數(shù)字樣本ID和QD序列。字母“D”表示“數(shù)字的”。碼元定時(shí)恢復(fù)(STR)回路308包括一個(gè)受控振蕩器(未顯示)，ADC 306I和306Q的時(shí)鐘信號被從該振蕩器導(dǎo)出。受控振蕩器被一個(gè)混合(部分?jǐn)?shù)字，部分模擬)鎖相環(huán)(未顯示)控制，從而數(shù)字樣本被與進(jìn)來的碼率和相位同步。模擬信號可以被看作一個(gè)脈沖流。STR回路308的功能是將時(shí)鐘鎖相，從而ADC在脈沖的峰值處對模擬信號采樣。換句話說，STR回路308將ADC 306I和306Q的采樣操作與各個(gè)接收碼元的到達(dá)同步。
ID和QD信號也被一個(gè)“載波跟蹤回路”(CTL)310處理。CTL310將數(shù)字采樣信號ID和QD解調(diào)以分別形成脈沖信號IP和QP。字母“P”表示“脈沖”。盡管信號已經(jīng)被解調(diào)(被分成IA和QA分量)，信號被用非同步載波解調(diào)。由于解調(diào)載波不與發(fā)射載波同步，星座仍將是旋轉(zhuǎn)的。在這一點(diǎn)上它典型地被稱為近基帶信號。一旦它被去旋轉(zhuǎn)，它被稱為“基帶信號”。這樣在去旋轉(zhuǎn)器312上的IBB和QBB命名?；鶐盘柲軌虮划嬙谝粋€(gè)I對Q曲線上，該曲線構(gòu)建了“星座”圖?；鶐盘柋惠斎胗糜诠烙?jì)四個(gè)星座點(diǎn)的哪一個(gè)被發(fā)射的限幅器314中。各個(gè)IP和QP脈沖信號包含相應(yīng)于數(shù)據(jù)位的一連串脈沖。分別相應(yīng)發(fā)射的QPSK RF載波的I和Q信號的0°和180°相移，數(shù)據(jù)位要么具有一個(gè)邏輯低(“0”)電平要么具有一個(gè)邏輯高(“1”)電平。IP和QP信號分量被接到解碼器222，在那里數(shù)據(jù)位被形成數(shù)據(jù)包并且正向誤差校正(FEC)被進(jìn)行。
CTL 310包括復(fù)數(shù)去旋轉(zhuǎn)器312、限幅器314、數(shù)控振蕩器(NCO)320、相位檢測器316和環(huán)路濾波器318。復(fù)數(shù)去旋轉(zhuǎn)器312是一個(gè)復(fù)數(shù)乘法器，它將旋轉(zhuǎn)星座去旋轉(zhuǎn)以輸出一個(gè)穩(wěn)定的星座。通過將數(shù)字輸入ID和QD信號乘以估計(jì)的頻率偏移和相位的估計(jì)的正弦和余弦而實(shí)現(xiàn)去旋轉(zhuǎn)。估計(jì)的頻率偏移是近基帶信號旋轉(zhuǎn)的速率。這個(gè)估計(jì)的偏移是如何產(chǎn)生的被在下面描述。
限幅器314取得去旋轉(zhuǎn)的星座并在輸入信號的象限的基礎(chǔ)上輸出判定。限幅器314的各一I、Q對輸出是對哪個(gè)碼元被發(fā)射的估計(jì)。相位檢測器316獲得限幅器314的輸入和輸出并為各個(gè)碼元產(chǎn)生一個(gè)相位誤差信號。這個(gè)相位誤差信號被供給環(huán)路濾波器318。環(huán)路濾波器318控制NCO 320并提供一個(gè)偏移頻率的估計(jì)。這個(gè)估計(jì)是微處理器108可以采用的。
一個(gè)頻率誤差，例如，由于一個(gè)LNB導(dǎo)出的所選RF信號的頻率偏移，引起QPSK信號的兩位解調(diào)數(shù)據(jù)的位置產(chǎn)生隨著時(shí)間的一個(gè)所謂的“旋轉(zhuǎn)”或“螺旋”。旋轉(zhuǎn)的方向取決于頻率偏移是正還是負(fù)。如圖3所示，QPSK調(diào)制的數(shù)據(jù)星座具有相應(yīng)于分別被I和Q信號的兩個(gè)可能的相移值描述的兩個(gè)可能的邏輯電平的四個(gè)可能邏輯組合(00、01、10和11)的四個(gè)點(diǎn)。相位檢測器316測量數(shù)據(jù)星座中解調(diào)數(shù)據(jù)的相對理想位置的位置。為了校正數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)和傾斜，響應(yīng)相位檢測器316的輸出信號，NCO 320的頻率和從而其相位被環(huán)路濾波器318改變，直到旋轉(zhuǎn)停止和傾斜被消除。
隨著該旋轉(zhuǎn)停止，星座被穩(wěn)定并且CTL 310被認(rèn)為“鎖住”。在這個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)條件下，環(huán)路濾波器318已經(jīng)正確地估計(jì)出頻率和相位的偏移，這是將數(shù)據(jù)去旋轉(zhuǎn)從而星座被成功地穩(wěn)定所需要的。環(huán)路濾波器318有一個(gè)比例路徑和積分路徑，它們被加在一起以形成NCO 320的控制。積分路徑(它積分相位誤差)的值代表引起“旋轉(zhuǎn)”的頻率偏移。該值作為圖1和圖2中所示的頻率是微處理器108可用的。微處理器108比較連續(xù)的頻率信號樣本以確定星座是否已經(jīng)被穩(wěn)定。如果連續(xù)樣本之間的差別小，解調(diào)器被認(rèn)為“鎖住”。在這個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)條件下，調(diào)制的數(shù)據(jù)IP和QP是可靠的并被傳遞給FEC解碼器222。在捕獲一個(gè)頻道期間，如果調(diào)諧器LO 228的當(dāng)前頻率不能使CTL 310的一個(gè)成功鎖定得以發(fā)生。那么，微處理器108將校準(zhǔn)頻率，直到要么一個(gè)鎖定條件被發(fā)現(xiàn)要么一個(gè)合適的頻率范圍已經(jīng)被覆蓋。整個(gè)信號捕獲過程將在圖4中的流程圖的描述中被更完全地詳述。
在一定范圍內(nèi)，甚至當(dāng)IF信號的頻率和從而IA和QA信號的頻率不正確或偏移時(shí)，CTL 310也能解調(diào)QPSK數(shù)據(jù)。然而，如果頻率偏移太大，由于IF信號相對SAW濾波器216的中心頻率的偏移，IF信號的一部分頻譜將落在SAW濾波器216的通帶之外。這將引起接收機(jī)信噪比的惡化。從而，如上面特別提到的，微處理器108監(jiān)視CTL 310產(chǎn)生的一個(gè)指示IF信號的頻率偏移的頻率信號。當(dāng)LNB偏移引起的頻率偏移變化時(shí)，CTL 310跟蹤該變化并且被微處理器108監(jiān)視的頻率信號被更新。在下一個(gè)頻道捕獲時(shí)，微處理器108將使用最近記錄的頻率偏移去提供LO 228的更準(zhǔn)確的定位。這將允許信號被快速捕獲而沒有必須再根據(jù)移動LO 228的頻率進(jìn)行搜索。如果頻率偏移變得大到引起解調(diào)數(shù)據(jù)的可靠性的下降，最終，F(xiàn)EC解碼器222將不能校正誤差并將結(jié)束鎖定。微處理器108將請求對同一頻道進(jìn)行一次再捕獲，并且為了快速捕獲，最近的頻率偏移將再一次被用來準(zhǔn)確地安置LO228的頻率。
如上面特別提到的，去旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)流，IP和QP被圖3中所示的FEC解碼器222處理。FEC解碼器222的功能是校正數(shù)據(jù)傳輸引起的誤差。為了解碼器能夠校正誤差，解調(diào)的信號必須被穩(wěn)定。此外，為了校正數(shù)據(jù)，F(xiàn)EC解碼器222必須被設(shè)置成和傳輸碼率相同的碼率并與數(shù)據(jù)包邊界同步。FEC解碼器222產(chǎn)生的、并被微處理器108監(jiān)視的FEC LOCK信號指示是否所有上述條件被滿足和FEC解碼器222是否成功地傳遞無誤差的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)FEC解碼器222不能校正數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)EC LOCK信號具有一個(gè)邏輯低電平，而當(dāng)FEC解碼器222能校正數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)EC LOCK信號具有一個(gè)邏輯高電平。
因?yàn)镃TL 310能夠在一個(gè)“假鎖定點(diǎn)”上假鎖定，F(xiàn)EC LOCK信號被用作調(diào)諧器234、QPSK解調(diào)器220和FEC解碼器222是否被成功鎖定的最終確定。在一個(gè)“假鎖定點(diǎn)”，星座看上去沒有旋轉(zhuǎn)。但是實(shí)際上星座每個(gè)碼元旋轉(zhuǎn)90度(或者90度的倍數(shù))。由于有另一個(gè)星座點(diǎn)90度離開，它看上去是穩(wěn)定的?！凹冁i定點(diǎn)”以四分之一碼率的倍數(shù)出現(xiàn)。當(dāng)CTL 310被穩(wěn)定在一個(gè)假鎖定點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)EC解碼器將不能解碼數(shù)據(jù)。因此，F(xiàn)EC LOCK信號將保持在一個(gè)低邏輯電平(未鎖定)。
至此已經(jīng)被描述過的信號的捕獲僅僅涉及由于LNB頻率偏移引起的頻率偏移。如上面特別提到的，頻率偏移也可能是由于其他原因。更具體地，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率校準(zhǔn)可以被衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員進(jìn)行以減小載頻信號間干涉的可能性。例如，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率可以被改變+/-2MHz那么多。轉(zhuǎn)發(fā)器頻率校準(zhǔn)使從LNB接收的RF信號和由調(diào)諧器產(chǎn)生的相應(yīng)的IF信號具有一個(gè)頻率偏移。本調(diào)諧系統(tǒng)的下一個(gè)方面關(guān)心為調(diào)諧由于衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員對各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率的校準(zhǔn)產(chǎn)生的頻率偏移作準(zhǔn)備。這些準(zhǔn)備允許轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射頻率被衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)的操作員校準(zhǔn)，而當(dāng)一個(gè)新頻道被選擇時(shí)不過度地增加室內(nèi)單元獲得數(shù)字信號的時(shí)間。
若沒有為調(diào)諧由于衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員對各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率的校準(zhǔn)產(chǎn)生的頻率偏移作準(zhǔn)備，當(dāng)一個(gè)新轉(zhuǎn)發(fā)器頻率被選擇時(shí)，調(diào)諧系統(tǒng)按以下方式運(yùn)行正被發(fā)射的信號的頻率通常是預(yù)先知道的并被保存在一個(gè)表中(被稱為“基線頻率”計(jì)劃)。于是在運(yùn)行期間，當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器被選擇調(diào)諧時(shí)，基線頻率從表中被取回并且一個(gè)頻率偏移被加上。這個(gè)偏移象前面所描述的那樣被從鎖上先前的轉(zhuǎn)發(fā)器所要求的偏移來確定。因?yàn)檫@個(gè)偏移全局性地適用于所有轉(zhuǎn)發(fā)器它被稱為“全局偏移”。全局偏移的原因是由于振蕩器中的任何頻率偏移對于通信路徑是共同的。例如，如果LNB中的下變頻器振蕩器(低噪聲塊下變頻器)由于寒冷的夜晚而偏移3MHz，那么所有轉(zhuǎn)發(fā)器將被改變成低于它們的基線頻率3MHz。這個(gè)全局偏移最初被一個(gè)搜索算法發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)法捕獲信號時(shí)，該搜索算法(被稱為“發(fā)現(xiàn)漂移”算法)使調(diào)諧器在一個(gè)特定頻率范圍內(nèi)步進(jìn)。一旦發(fā)現(xiàn)漂移算法發(fā)現(xiàn)一個(gè)信號，信號的準(zhǔn)確偏移可以被用來初始化用于進(jìn)一步調(diào)諧的全局漂移。一旦全局漂移被初始化，通過監(jiān)視CTL 310中的FREQUENCY信號來跟蹤該值。每當(dāng)請求一個(gè)新的轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，微處理器通過加FREQUENCY信號的最新值更新全局漂移。
對于上面描述的正常系統(tǒng)，如果一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器被從它的基線頻率計(jì)劃中移去，當(dāng)調(diào)諧那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器和任何隨后被調(diào)諧的轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，將導(dǎo)致慢頻道改變時(shí)間。這是由于上述系統(tǒng)假設(shè)偏移對所有轉(zhuǎn)發(fā)器是全局的事實(shí)。例如，就一個(gè)具有從1000MHz開始均勻間隔30MHz的10個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的系統(tǒng)而論，轉(zhuǎn)發(fā)器的基線頻率計(jì)劃可能是下面的表1中所示的其中一個(gè)。如果LNB偏移引起一個(gè)2MHz的頻率偏移，轉(zhuǎn)發(fā)器處于“具有LNB偏移”欄中所示的頻率。如果衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員將轉(zhuǎn)發(fā)器3從其他轉(zhuǎn)發(fā)器偏移1.5MHz，那么表1的最后一欄顯示各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器所在的頻率。
表1就前面表1中所示的示范性的情況而論，如果轉(zhuǎn)發(fā)器1被選擇，全局偏移應(yīng)被初始化為2MHz。由于除轉(zhuǎn)發(fā)器3以外的所有轉(zhuǎn)發(fā)器被正確地調(diào)諧，調(diào)諧器將被調(diào)到期望的信號。然而，如果轉(zhuǎn)發(fā)器3被選擇，調(diào)諧器將被調(diào)到比所要求的高1.5MHz的頻率，從而，信號將不被捕獲直到搜索算法開始通過步進(jìn)LO 911展寬它的搜索范圍。這將導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)信號，但是在一個(gè)0.5MHz的新偏移。這個(gè)新偏移將被假定為新全局偏移并且引起下一個(gè)被選擇的轉(zhuǎn)發(fā)器也被調(diào)不準(zhǔn)。作為結(jié)果，調(diào)諧器不得不再一次進(jìn)入展寬的搜索。因此，每當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器3被選擇，一個(gè)不期望的較慢的頻道改變發(fā)生。
使用多個(gè)被調(diào)諧以接收來自其它衛(wèi)星中轉(zhuǎn)發(fā)器的信號的LNB時(shí)這個(gè)問題被進(jìn)一步惡化。同樣地，由于在一個(gè)衛(wèi)星間的轉(zhuǎn)發(fā)器偏移，改變頻道可能引起一個(gè)頻率偏移。
本發(fā)明處理為獨(dú)立調(diào)諧由于衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)操作員進(jìn)行的個(gè)別轉(zhuǎn)發(fā)器的校正引起的頻率偏移作準(zhǔn)備和減少頻率捕獲時(shí)間。下面的描述參照圖4進(jìn)行。
圖4中的流程圖描繪一種方法400，該方法有6個(gè)主要情況需要被描述(1)維持方式(觀看一個(gè)頻道)；(2)一個(gè)正常的頻道變換；(3)轉(zhuǎn)發(fā)器已經(jīng)被輕微移動并且不要求一個(gè)寬搜索；(4)轉(zhuǎn)發(fā)器已經(jīng)被移動或者不在期望的偏移或速率并且要求一個(gè)寬搜索；(5)電視啟動時(shí)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的初始調(diào)諧；和(6)一個(gè)不成功的頻道變換。
如圖4所示，系統(tǒng)在步驟402加電，接著在步驟404初始化鏈路集成電路。
(1)維持方式。當(dāng)用戶正在觀看一個(gè)頻道并且沒有遭受或經(jīng)歷任何類型的雨衰落時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行發(fā)生。在這種情況下，下列路徑將被采用“新頻道被請求？”(步驟406)將被回答否(NO)。這將通向“FEC鎖定？”(步驟416)(FEC-正向誤差校正-鎖定意味著解碼器沒有誤差地成功解碼比特流)問題，由于一切被正確地鎖定，該問題將被回答是(YES)，在步驟418，F(xiàn)REQUENCY信號和載波跟蹤回路(CTL)被讀。這個(gè)值被保存在對于LNB的變量“最新漂移”中然后被使用和描述上一次調(diào)諧后(假設(shè)上一次調(diào)整將調(diào)諧器置在校準(zhǔn)頻率的一個(gè)調(diào)諧器步驟內(nèi))發(fā)生的頻率漂移。由于它是處于穩(wěn)定狀態(tài)，通告標(biāo)記在步驟420將不被設(shè)置(一個(gè)成功鎖定通告之后標(biāo)志被清除)，接著線程返回檢查一個(gè)頻道變換請求是否發(fā)生，然后循環(huán)在步驟406重復(fù)。
(2)正常頻道變換。在一個(gè)正常頻道變換情況下，要被捕獲的新轉(zhuǎn)發(fā)器是在期望頻率的一個(gè)調(diào)諧器步驟內(nèi)。期望頻率是基頻加一個(gè)存儲在一個(gè)對于LNB有用的漂移表中的偏移。漂移表包含能被一個(gè)特定LNB存取的關(guān)于各個(gè)可用衛(wèi)星中的各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的各個(gè)偏移頻率。方法400沿以下路徑而行在步驟406“新頻道被請求？”被回答是然后進(jìn)行到步驟412。變量“最近的漂移”(在上述維持方式下最后被更新的)被加到對應(yīng)正被使用的LNB的漂移表的各個(gè)元素。這作出了假設(shè)從最后調(diào)諧以來在前一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器上發(fā)生的漂移適用于全部轉(zhuǎn)發(fā)器并且典型地是由于溫度和LNB LO的老化漂移而發(fā)生的(類似于一個(gè)全局漂移的正常系統(tǒng)跟蹤)。
接下來，在步驟414，調(diào)諧器被命令到新轉(zhuǎn)發(fā)器頻率，該頻率是基頻和來自漂移表的新近被更新的偏移頻率的和。然后，在步驟410，狀態(tài)標(biāo)志被清除，包括通告標(biāo)志的捕獲標(biāo)志被設(shè)置。在步驟408的短延遲之后，在步驟416 FEC被詢問以鎖定。如果調(diào)諧器被正確地放置并且正確的碼率被選擇，該延遲給予FEC足夠的時(shí)間去鎖定。在一個(gè)正常頻道變換情況下，F(xiàn)EC將在這地方被鎖定并且路徑將沿著是(Yes)分支進(jìn)行到步驟418。頻率偏移再次被讀(在該情況下應(yīng)在調(diào)諧器LO的增量頻率階范圍內(nèi))并保存為現(xiàn)在使用的LNB的最近偏移?，F(xiàn)在通告標(biāo)志被檢查并且當(dāng)通告標(biāo)志為“1”時(shí)在步驟420將沿著是路徑進(jìn)行。方法400進(jìn)行到步驟422。由于在這種情況下IRD步驟已經(jīng)先前被鎖定，在步驟422第一_調(diào)諧_標(biāo)志被查詢并且將不被設(shè)置，因此方法400進(jìn)行到428。在428，最近_偏移的值被與一個(gè)頻率門限(近似為一個(gè)增量頻率階)比較。再一次，在這種情況下，假設(shè)偏移在門限內(nèi)，因此方法400沿著否路徑進(jìn)行。
在步驟430，鏈路被成功鎖定，例程通知請求頻道變換的軟件任務(wù)鏈路準(zhǔn)備好了。通告標(biāo)志被清除。于是路徑到406重新加入到維持路徑，并將沿著維持循環(huán)進(jìn)行直到另一個(gè)頻道變換被請求或者一個(gè)干擾引起FEC中斷鎖定。
注意在這個(gè)路徑(406、416、420、428、430回到406)中捕獲標(biāo)志從不被使用，因?yàn)椴东@是成功的，沒有再調(diào)整調(diào)諧器頻率。
(3)帶有較小轉(zhuǎn)發(fā)器頻率調(diào)整的頻道變換。在這種情況下，正被捕獲的轉(zhuǎn)發(fā)器接近但不是準(zhǔn)確地處于漂移表預(yù)測的頻率。頻率足夠接近以至于解調(diào)器和FEC仍然能鎖定，但是被認(rèn)為足夠遠(yuǎn)從而現(xiàn)在正被使用的LNB的漂移表中的各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器偏移將被校正。除了在步驟428最近漂移位于門限外之外，所沿路徑和上一情況(情況2)是相同的。因此，該例程執(zhí)行步驟434。
在步驟434，最近_漂移的值被加到正被使用的LNB的漂移表中的新轉(zhuǎn)發(fā)器條目。然后這個(gè)新偏移被用來將調(diào)諧器準(zhǔn)確地放置在信號上-將IF(SAW)中的信號居中。為了到達(dá)例程中的這個(gè)地方，F(xiàn)EC必須已經(jīng)被鎖定，并且因此碼率必須已經(jīng)被校正，并且從而嘗試_率(try-rate)標(biāo)志被設(shè)置為零。由于調(diào)諧器正被移動，解調(diào)可能具有困難，如果需要，在步驟434嘗試_解調(diào)(try-demod)標(biāo)志被設(shè)置以給調(diào)諧器一個(gè)額外的機(jī)會去獲得鎖定。方法400返回步驟406并將中止去檢查FEC鎖定。在這種情況下，F(xiàn)EC將鎖定并且主這次沿著一個(gè)正常頻道變換的路徑到步驟418，與在(2)中一樣，最近_漂移位于門限內(nèi)。
(4)帶有要求的寬范圍頻率搜索的頻道變換。在這種情況下，正被捕獲的轉(zhuǎn)發(fā)器離預(yù)測的頻率值足夠遠(yuǎn)從而方法400必須通過步進(jìn)調(diào)諧器搜索信號。然而，在頻率搜索開始之前，方法400檢查碼元定時(shí)恢復(fù)(STR)回路鎖定，在回路處于偽鎖定的情況下重置載波跟蹤回路(CTL)，并且該方法檢查FEC的各個(gè)碼率，并檢查AGC的穩(wěn)定性以確定是否有一個(gè)可用信號被捕獲。如果這些校正的動作沒有使FEC鎖定，那么頻率搜索被實(shí)施。因?yàn)樗阉魇窍鄬臅r(shí)的，這是一個(gè)最后手段。這也是跟蹤各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器偏移的原因，為的是避免正常頻道轉(zhuǎn)換條件下耗時(shí)間的搜索。
這種情況象一個(gè)正常頻道轉(zhuǎn)換一樣開始，當(dāng)前LNB的漂移表在步驟412被更新，調(diào)諧器被調(diào)諧到預(yù)測的頻率，標(biāo)志被重置，當(dāng)時(shí)在步驟408的延遲之后，在步驟416 FEC仍然沒有被鎖定。在步驟416，校正的操作開始。沿著步驟416處“FEC鎖定”的否(No)路徑輸出，狀態(tài)標(biāo)志是未鎖定(UNLOCKED)，因此方法400沿著否路徑到達(dá)步驟426。當(dāng)時(shí)“嘗試解調(diào)”標(biāo)志被設(shè)置，因此嘗試解調(diào)標(biāo)志不等于零，在步驟450例程清除嘗試_解調(diào)標(biāo)志并檢查碼元定時(shí)恢復(fù)(STR)鎖定。通過將STR回路濾波器的連續(xù)讀和一個(gè)容許增量相比較來評估STR鎖定。當(dāng)STR沒被鎖定時(shí)，濾波器將蔓延(ramping)并且未鎖定條件容易被檢測。如果STR被鎖定，那么CTL(載波跟蹤回路)被重置以提供另一個(gè)清除鎖定的機(jī)會。
如果STR沒有被鎖定，那么它將被周期性地檢查直到它已經(jīng)被給足夠的時(shí)間去蔓延通過所有可能值。如果STR在那段時(shí)間內(nèi)鎖定，那么僅僅如同上述，CTL被重新設(shè)置。如果STR沒有在該時(shí)間間隔內(nèi)鎖定，那么在步驟450嘗試_率被清除(如果碼元定時(shí)不能被鎖定嘗試其他碼率是沒有用的)。方法400返回步驟406去檢查一個(gè)新頻道變換請求，如果沒有，方法400查看校正的操作是否成功導(dǎo)致一個(gè)FEC鎖定。如果FEC仍然沒被鎖定，那么否路徑再一次被沿行，當(dāng)時(shí)這一次“嘗試_解調(diào)”標(biāo)志被清除，因而在步驟432它中止檢查“嘗試_解調(diào)”標(biāo)志。如果STR被鎖定，那么這個(gè)標(biāo)志將仍然被設(shè)置并且不等于零。因此在步驟432否路徑被沿行，然后方法400進(jìn)行到步驟452。在步驟452嘗試_率標(biāo)志被減小并且FEC碼率被變成下一個(gè)碼率。在該例子中，“嘗試_率”標(biāo)志被初始化為數(shù)3，在步驟440中斷AGC檢查之前三個(gè)碼率將被嘗試。在每個(gè)碼率被嘗試之后，例程返回步驟406去檢查一個(gè)新頻道請求或去看FEC是否被鎖定。
如果在步驟416，F(xiàn)EC鎖定沒被發(fā)現(xiàn)，426和432為否，在步驟440 AGC被檢查鎖定。再一次，通過比較AGC回路濾波器的連續(xù)樣本來確定鎖定。AGC被檢查鎖定以加速用戶的安裝。如果沒有信號存在，那么AGC將沒有鎖定，并且花費(fèi)時(shí)間搜索頻率是沒用的。對于這種情況，在步驟440，AGC將被鎖住并且“嘗試_偏移”變量將在步驟442被檢查。在步驟444，當(dāng)嘗試_偏移變量仍然為正值時(shí)，調(diào)諧器將被步進(jìn)通過一組位置以覆蓋一個(gè)預(yù)定的圖案。在每一步，嘗試_偏移將被減小并且該算法將在步驟446檢查STR和CTL鎖定(“發(fā)現(xiàn)信號？”)。
在步驟444，首先STR以類似于上面在嘗試_解調(diào)部分描述的方式被檢查。一旦STR被鎖定，CTL就被重新設(shè)置并被檢查鎖定。再一次通過將來自回路濾波器的頻率指示的差與一個(gè)固定門限比較CTL鎖定被確定。除非在步驟446在特定時(shí)間內(nèi)STR和CTL都被通告鎖定，否路徑被沿行并且下一個(gè)調(diào)諧器位置將被嘗試直到另一個(gè)信號被發(fā)現(xiàn)或者嘗試_偏移＝0。在步驟446，如果在允許的時(shí)間內(nèi)STR和CTL都被宣告鎖定，那么信號被認(rèn)為“發(fā)現(xiàn)”并且方法400沿著是路徑到步驟448。
在步驟448，CTL頻率被與調(diào)諧器步進(jìn)位置求和并且結(jié)果被保存在那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的漂移表中。調(diào)諧器被重新調(diào)諧到該新偏移并且捕獲標(biāo)志被設(shè)置以重復(fù)“嘗試_解調(diào)”和“嘗試_率”部分。隨后例程返回到步驟406去檢查新頻道請求和在步驟416看FEC是否被鎖定。一旦正確的頻率偏移和率被發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)EC將鎖定并且正常頻道變換的剩余路徑被運(yùn)行。
在步驟410，由于有10個(gè)被搜索的調(diào)諧器位置(波段)，變量“嘗試_偏移”被初始化成10。被搜索的頻率允許根據(jù)最大LNB溫度和老化規(guī)格和對于上行線路提供方的允許的各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器最大偏移定位一個(gè)偏移的信號。作為一個(gè)例子，LNB被規(guī)定在期望頻率的+/-5MHz范圍內(nèi)，并且上行線路提供方被允許移動各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻率多達(dá)+/-2MHz，從而算法搜索+/-7MHz。
(5)當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的初始化調(diào)諧時(shí)。該情況在轉(zhuǎn)發(fā)器的偏移頻率是未知的或不正確的方面與(4)的情況類似。僅又的差別是一旦FEC被鎖定，這次“第一_調(diào)諧_標(biāo)志”將被設(shè)置然后步驟424將被執(zhí)行。在步驟424，漂移表中的所有條目被初始化成關(guān)于第一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)現(xiàn)的偏移。這包括在步驟418中的最近_偏移讀和在步驟448中被確定的值當(dāng)前_偏移。然后“第一_調(diào)諧_標(biāo)志”被清除，所以這個(gè)初始化不再次被執(zhí)行。然后路徑向(2)中的一個(gè)正常頻道變換一樣繼續(xù)。
(6)不成功的捕獲。在一個(gè)不成功的捕獲期間，由于要么嘗試那個(gè)部分，要么它由于另一個(gè)先決條件而被清除了，所有嘗試_解調(diào)、嘗試_率和嘗試_偏移最后被調(diào)為零。一個(gè)例子在上面的(4)中被提到，當(dāng)在步驟426的嘗試_解調(diào)中時(shí)，如果STR在步驟450沒有鎖定那么嘗試_率被自動調(diào)為零。因此在步驟454中一旦例程將所有“嘗試”變量調(diào)為零并且如果通告標(biāo)志被設(shè)置，那么，在步驟456，調(diào)諧器被返回到那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的零偏移，通告標(biāo)志被清除，并且請求轉(zhuǎn)發(fā)器的軟件任務(wù)被通告為不成功的捕獲。方法400將通過檢查一個(gè)新頻道請求和FEC鎖定繼續(xù)循環(huán)。
至此，所描述的是具體涉及如果處理各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率偏移。在一個(gè)正常的系統(tǒng)中，只有單個(gè)頻率偏移被跟蹤或監(jiān)視，然后那個(gè)頻率偏移被相等地施加給所有的轉(zhuǎn)發(fā)器。在觀看期間，方法和設(shè)備相似地跟蹤頻率偏移，并將那個(gè)頻率偏移施加到所有的轉(zhuǎn)發(fā)器上。但是，保留各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的獨(dú)立的值，從而如果要求時(shí)，各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器可被獨(dú)立地記錄。上述情況3和4是一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器偏移被單獨(dú)校正的例子。關(guān)鍵因素是當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器在一個(gè)預(yù)測的偏移之外的位置被捕獲時(shí)，那么只有那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的偏移被更新。也應(yīng)該注意到，至此已經(jīng)被描述的方法和設(shè)備將僅僅在第一次捕獲那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)為一個(gè)偏離基本計(jì)劃的轉(zhuǎn)發(fā)器要求較長的調(diào)諧時(shí)間，因?yàn)樵撧D(zhuǎn)發(fā)器已經(jīng)被移動。之后，偏移應(yīng)該被記錄并且一個(gè)頻道變換之后的快速信號捕獲將發(fā)生。
在大多數(shù)情況下，從多顆衛(wèi)星接收信號要求有多個(gè)LNB 104A-C。每一個(gè)LNB104A-C有它自己的本地振蕩器(LO)116A-C，隨著戶外溫度的變化LO 116A-C將發(fā)生頻率漂移。當(dāng)LO 116A-C頻率漂移時(shí)，被IRD 106接收的信號也漂移。這個(gè)漂移需要被IRD 106跟蹤，以便確保頻道變換時(shí)間被最小化。在一個(gè)典型的衛(wèi)星接收機(jī)中的調(diào)諧控制系統(tǒng)能夠跟蹤振蕩器偏移的慢變化，但是不能捕獲具有一個(gè)初始大頻率偏移的信號。作為一個(gè)例子，考慮一個(gè)用戶，他調(diào)諧到一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，并在那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器上停留一段時(shí)間。在那段時(shí)間中，外部溫度熱起來，LNB的LO 104A-C的其中一個(gè)，頻率增加500kHz。典型地，通信硬件跟蹤慢移動的LO 104A-C將不會有問題。然而，如果用戶沒有考慮LO已經(jīng)移動的500kHz而改變轉(zhuǎn)發(fā)器，頻道變化時(shí)間將被加長，而IRD 106使用第二個(gè)LNB搜索新的轉(zhuǎn)發(fā)器頻率。IRD具有LO移動多少的信息，在調(diào)諧到那個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器之前，500kHz將被加到轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率偏移上。使用這種方法，IRD能夠立即鎖定信號并將頻道變換時(shí)間最小化。當(dāng)使用多個(gè)LNB時(shí)，期望使用同樣的思想。
當(dāng)調(diào)諧到位于不同衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，有多種方法可以被用來進(jìn)一步優(yōu)化捕獲時(shí)間，即，使用不同的LNB和在LNB之間切換。每一個(gè)方法具有優(yōu)點(diǎn)，將它們組合起來可以被用來獲得最好的信號捕獲結(jié)果。
1.如果在LNB A上并且頻率被偏移了一個(gè)量X，在切換到LNB B之前，將X加到LNB A的偏移上。這將確保LNB A的最后已知頻率偏移是準(zhǔn)確的。
2.如果在LNB A上并且頻率被偏移了X，在切換到LNB B之前，將X加到LNB B的偏移上。這將考慮以下事實(shí)任何移動LNB A的LO的溫度變化將以同樣的方式影響LNB B的頻率。
3.如果對于一個(gè)特定系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)LNB A的偏移獨(dú)立于LNB B(或C，或...)的偏移，不將LNB A的偏移加到LNB B的最后已知偏移上。當(dāng)所有LNB不是恒定供電時(shí)，這種情況是可適用的。
4.如果在LNB A上并且切換到LNB B，并初始捕獲失敗，在掃描整個(gè)允許頻率范圍之前，嘗試直接圍繞在由(2)或(3)決定的最佳猜測頻率周圍的頻率。
這些特點(diǎn)可以被用在有多個(gè)天線/多個(gè)接收點(diǎn)的任何系統(tǒng)中。
一個(gè)衛(wèi)星接收機(jī)能夠通過一個(gè)同軸電纜向多個(gè)LNB(例如，LNB104A-C)傳遞多大功率是有限制的。對于一個(gè)典型的衛(wèi)星接收機(jī)100，這意味著在每一時(shí)刻只有一個(gè)LNB被供電。當(dāng)從一顆衛(wèi)星上的一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器切換到另一顆衛(wèi)星上的一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，先前未被供電的LNB必須被給一定的時(shí)間使它的本地振蕩器設(shè)置在一個(gè)頻率，即，一個(gè)穩(wěn)定周期。這個(gè)穩(wěn)定周期增加了總的調(diào)諧時(shí)間。因?yàn)長NB的設(shè)置時(shí)間大于IRD獲得鎖定所要求的時(shí)間，接收機(jī)100首先激活選擇的LNB并同時(shí)將IRD的本地振蕩器的頻率鎖定到來自LNB的信號。
圖5是當(dāng)從一個(gè)LNB(例如，104A)切換到一個(gè)未被激活的LNB(例如，104B)時(shí)，獲得快速信號捕獲的一個(gè)方法的示意圖。當(dāng)在LNB104A和LNB 104B之間的一個(gè)切換被處理器108激活時(shí)，方法500進(jìn)入步驟505。例如，假設(shè)系統(tǒng)的初始條件包括如圖1所示的連接到LNB-A 104A的STB 100。處理器108啟動一個(gè)到LNB B 104B的一個(gè)變換并激活LNB-B 104B。在步驟510，LNB 104A和104B被用相應(yīng)的漂移數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢查當(dāng)能夠移動各自的LO 116A和LO 116B的溫度或其他全局異常發(fā)生時(shí)它們是否獨(dú)立移動。這一步可以被預(yù)先確定，從而查詢可以通過訪問一個(gè)標(biāo)志被回答。如果LNB漂移獨(dú)立，標(biāo)志應(yīng)當(dāng)被設(shè)置，而如果它們互相依賴地漂移，標(biāo)志應(yīng)被復(fù)位。如果LNB-A104A的漂移獨(dú)立于LNB-B 104B的漂移，那么方法500進(jìn)行到下面描述的步驟525。如果LNB-A 104和LNB-B 104B的漂移相似，那么方法500進(jìn)行到步驟515。
在步驟515，LNB-A 104A的漂移表被LNB-A 104A的當(dāng)前漂移量更新。在步驟520，LNB-A 104A的漂移量被加入LNB-B 104B的漂移表。一般地，在切換到另一個(gè)LNB之前，LNB-A的漂移量在LNB-A的漂移表中被更新。在步驟525，LNB-B被供電并被連接到調(diào)諧器234中。LNB一旦被供電，LNB-B LO 116B就可用了。PLL LO228被設(shè)置到正確的頻率以鎖住LNB-B 104B。在等待一個(gè)使LNB-BOSC 116B平靜的預(yù)定時(shí)間量之后，方法500進(jìn)行到步驟535。在步驟535，IRD LO被調(diào)諧。在步驟555，鎖定的建立被檢查。如果已經(jīng)建立鎖定，該方法由步驟595退出。如果鎖定沒有被建立，方法500進(jìn)行從LNB-A 104A的漂移量偏移起始的范圍掃描。在步驟555鎖定被檢查。如果鎖定被獲得，那么方法500在步驟595退出。如果沒有獲得鎖定，那么方法500進(jìn)行到步驟575以使用LNB-B 104B的偏移值開始一個(gè)捕獲掃描。鎖定在步驟555被檢查，如果鎖定被獲得，那么方法在步驟595退出。如果鎖定沒有被獲得，那么方法500進(jìn)行到590，以掃描整個(gè)允許的范圍去建立頻率鎖定，如參考圖4所討論的那樣。鎖定被在555檢查。如果鎖定沒有被獲得，方法500返回到步驟545，以重新建立鎖定過程。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)信號捕獲時(shí)間，IRD不等待LNB LO被穩(wěn)定。典型地，一個(gè)衛(wèi)星接收機(jī)系統(tǒng)由于功率限制，可能只將足夠的能量通過同軸電纜發(fā)送到LNB，以為一個(gè)或兩個(gè)LNB供電。如果多個(gè)LNB被使用，當(dāng)其他的工作時(shí)，其中一些必須被停用。因此，當(dāng)停用的LNB被激活時(shí)，LO要求大約100毫秒的時(shí)間去穩(wěn)定。這樣，當(dāng)LNB振蕩器激活后穩(wěn)定時(shí)，IRD PLL 110將鎖定在來自LNB的“旋轉(zhuǎn)”信號上。
圖6描述表現(xiàn)一個(gè)用來同時(shí)調(diào)諧IRD和LNB過程的一種方法600的一個(gè)流程圖。方法600從步驟602開始，然后進(jìn)行到步驟604。在步驟604，一個(gè)選擇的LNB被激活。當(dāng)LNB LO被穩(wěn)定化時(shí)，在步驟606，IRD PLL鎖定到“旋轉(zhuǎn)”LNB輸出信號并跟蹤那個(gè)信號。這樣，一旦LNB LO穩(wěn)定了，信號的解調(diào)可以在步驟608開始。該方法在步驟610結(jié)束。
盡管本發(fā)明依照一個(gè)具體的實(shí)施例被描述，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)可作調(diào)諧，這是可以理解的。
權(quán)利要求
1.使用多個(gè)低噪聲塊(LNB)捕獲衛(wèi)星信號的一種方法，包括a)接收一個(gè)從第一個(gè)LNB切換到第二個(gè)LNB的請求；b)從第一個(gè)LNB切換到第二個(gè)LNB；c)從內(nèi)存中取回一個(gè)與所述第二個(gè)LNB有關(guān)的頻率偏移值；d)使用頻率偏移值將一個(gè)調(diào)諧器頻率調(diào)諧到一個(gè)值；和e)將所述調(diào)諧器頻率鎖定到一個(gè)來自所述第二個(gè)LNB的信號。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，調(diào)諧器頻率值包括第二個(gè)LNB的基頻加上所述的頻率偏移值。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，調(diào)諧器頻率值補(bǔ)償?shù)诙€(gè)LNB的頻率漂移。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，該頻率偏移補(bǔ)償一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中的一個(gè)頻率校正。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，該頻率偏移補(bǔ)償一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中的一個(gè)頻率校正和第二個(gè)LNB中的頻率漂移。
6.權(quán)利要求1的方法還包括，在調(diào)諧所述調(diào)諧器頻率的同時(shí)，激活第二個(gè)LNB。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，第二個(gè)LNB的頻率偏移被從第一個(gè)LNB的頻率漂移導(dǎo)出。
8.使用多個(gè)低噪聲塊(LNB)捕獲衛(wèi)星信號的一個(gè)設(shè)備，包括一個(gè)第一LNB；一個(gè)第二LNB；一個(gè)被連接到所述第一LNB和第二LNB的調(diào)諧器；一個(gè)存儲器，連接到所述調(diào)諧器，用于保存所述第一LNB的第一頻率偏移值和第二LNB的第二頻率偏移值。
9.權(quán)利要求8中的設(shè)備，其中，所述的調(diào)諧器包括一個(gè)本地振蕩器，該振蕩器具有一個(gè)基本上等于一個(gè)基頻加上第一或第二頻率偏移值的頻率。
10.權(quán)利要求8中的設(shè)備，其中，第一和第二頻率偏移值描述第一和第二LNB的各自的頻率漂移。
11.權(quán)利要求8中的設(shè)備，其中，所述的第一頻率偏移值包括與所述第一LNB有關(guān)的各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率偏移值，所述的第二頻率偏移值包括與所述第二LNB有關(guān)的備個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率偏移值。
12.一種用來捕獲一個(gè)衛(wèi)星信號的方法，包括激活一個(gè)低噪聲塊；在激活所述LNB的同時(shí)，調(diào)諧一個(gè)調(diào)諧器相位鎖定回路，當(dāng)所述信號由于所述LNB中的一個(gè)不穩(wěn)定本地振蕩器而發(fā)生頻率變化時(shí)，以鎖定一個(gè)被所述LNB產(chǎn)生的信號。
全文摘要
一種通過保存關(guān)于各個(gè)頻道的各個(gè)LNB(104A－104C)的頻率偏移來補(bǔ)償LNB(104A－104C)中的頻率偏移的方法和設(shè)備。當(dāng)一個(gè)頻道被選擇時(shí),一個(gè)特定的LNB(104A－104C)被激活并且偏移值表被查閱。LNB和頻道的偏移值被用來將LNB(104A－104C)調(diào)諧到一個(gè)適于接收所選頻道的頻率。
文檔編號H04N5/50GK1361943SQ00810666
公開日2002年7月31日 申請日期2000年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月19日
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