CN101248592A - 分集调谐移动机顶盒 - Google Patents

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Abstract

提供了一种移动分集调谐机顶盒。这里所描述的移动机顶盒包括外壳、具有多个调谐电路的解调器、以及具有天线元件的天线。每个天线元件以切换方式将调制信号输入多个调谐电路，并且天线元件可与外壳形成网状，移动到第一和第二位置。

Description

分集调谐移动机顶盒
技术领域
本发明涉及地面电视网络。更具体地，涉及一种用于在存在多个传输区域时获取数字地面电视节目的移动机顶盒。
背景技术
地面电视(也称为空中、OTA(over-the-air)或广播电视)是在有线和卫星电视出现之前的传统电视广播信号传递方法。尽管仍被广泛使用，但是在一些国家被逐渐废弃，而数字地面电视日益普及。数字地面电视经由通过开放空间传输的、通常是未加密的无线电波来工作(通常被称为“空中自由(free-to-air)”电视)。
地面电视广播追溯到电视本身作为媒介的早期，开始于1927年4月7日来自华盛顿的第一个远距离公共电视广播。除了使用威斯丁豪斯(Westinghouse)开发的系统(被称为同温层电视(Stratovision))来通过成环路移动的高飞平面(high-flying plane)进行传输之外，实际上不存在其他电视传递方法，直至20世纪50年代出现了有线电视、或者共用天线电视(CATV)。通过在，不依据源自传统地面源的信号而传递电视信号的第一个非地面方法开始于20世纪60和70年代通信卫星的使用。。
在美国和其他大多数北美国家中，地面电视随着在1953年针对彩色电视广播的NTSC标准的最终采纳而经历了革命性的变革。之后，欧洲和其他地区在稍后的PAL和SECAM彩色电视标准之间进行选择、或者采用NTSC。
除了来自CATV的威胁之外，模拟地面电视现在也遭受到来自卫星电视和通过因特网的视频和电影内容分发的竞争。作为对这些挑战的响应，数字地面电视技术应运而生。数字地面电视、尤其是HDTV的兴起标志着通过传统接收天线(可以接收空中HDTV信号)的广播电视接收的衰落。
在北美，地面广播电视在TV频道2至6(VHF低波段，在欧洲被称为波段I)、7至13(VHF-高波段，在其他地区也称作波段III)、以及14至69(UHF电视波段，在其他地区也称作波段IV和V)上操作。频道编号表示用于广播电视信号的实际频率。因此，电视转换器和增强器可以用于使用未使用的频道重新广播地面TV信号，以覆盖边际接收区。
在欧洲，在国际电信联盟的主办下，于1961年在斯德哥尔摩召开的规划会议(“ST61”)首次将频率(波段IV和V)分配给广播电视使用。这也取代了首次将波段II频率分配给FM无线电的和将III频率分配给电视的1951规划(也在斯德哥尔摩制定)。
在ST61会议之后，1964年，随着BBC2的提出，在英国首次使用UHF频率。在提出UHF波段上的四个模拟节目之后，波段III上的电视广播继续进行，直至在1985年1月6日关闭最后的VHF发射机。跨越欧洲的地面模拟电视的成功在每一个国家都发生改变。尽管每个国家依据ST61规划对特定数目的频率享有权利，但是并没有买入所有频率用于服务。
在20世纪90年代中期，遍及欧洲的对数字电视的兴趣日益浓厚，从而CEPT召开“切斯特’97”(Chester’97)会议，以就可以将数字电视插入ST61频率规划的手段达成一致。在20世纪90年代末期和21世纪初期，数字电视的引入促使ITU召集区域无线电通信会议，以废除ST61规划，并且仅为数字广播制定出新规划。
在2012年之前，EU将完全转变到数字地面电视广播。一些EU成员国(例如，瑞典)已经决定尽早在2008年之前完成该转变。这些数字地面电视广播网络是多频网络(MFN)。在这种配置中，整个覆盖区域内，每个给定的服务是在不同的频率上传输的。在每个多路复用中，通常存在8-12个服务。在英国，服务的示例是BBC One、ITV1、Sky Travel和BBC Radio1。
随着数字地面电视网络新时代的到来，移动电视设备不仅将更加普及，它们本身也将需要附加的功能，以向终端用户提供完整的信息流，而不存在由于行进经过多个传输区域而引起的掉落(drop out)或其他干扰。数字地面网络的新时代也将需要创造用于接收移动数字电视信号的移动机顶盒。过去，数字视频广播-地面(“DVB-T”)只能由非移动机顶盒接收，从而不能在要求移动性的环境下接收到DVB-T。过去，构造移动视频设备的尝试利用了传统的单个DVB-T解调器。其他尝试利用了内置车载移动视频设备，其中具有分集解调器的机顶盒处于车厢内，在车顶上有两根天线，并在车上置有大液晶显示(“LCD”)屏幕。因此，尽管分集调谐在尤其针对FM调谐的领域中是公知的，但是迄今为止还没有设计出分集调谐的移动机顶盒。
发明内容
上述长期的需求由根据本发明而提供的移动接收机来满足，并解决上述问题。优选地，移动接收机包括外壳、具有多个调谐电路的解调器、以及具有天线元件的天线。每个天线元件以切换方式将调制信号输入多个调谐电路，并且天线元件可与外壳形成网状(reticulatable)，移动到第一和第二位置。
本发明中用于在接收机处于运动中时调谐移动接收机的方法也解决了上述长期需求。所述方法包括以下步骤：扫描移动接收机的环境以确定在环境下信号的信号强度；确定信号强度；以及响应于所确定的信号强度，对信号进行分集调谐。
本原理的其他方面和特征将从以下结合附图的详细描述中显而易见。然而将会理解，附图仅设计用于示例目的，并不作为对本发明原理范围的限定，而本发明原理范围应当参考所附权利要求。还应理解，除非特别指出，否则附图不一定是按比例绘制的，附图仅旨在概念上示出这里所描述的结构和过程。
附图说明
在附图中，类似的参考数字表示类似的组件：
图1是英国的图形表示，其示出了用于可以实现本发明原理的数字地面电视网络的示例性发射机覆盖地图；以及
图2是根据本发明一方面的数字机顶盒的等比例视图。
图3是根据本发明另一方面的机顶盒的框图。
具体实施方式
应当理解，本发明原理可以采用各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或者其组合来实现。优选地，本发明原理实现为硬件和软件的组合。此外，软件优选地实现为在程序存储器件上有形地实现的应用程序。该应用程序可以上载到包括任何适合结构的机器中并由该机器执行。优选地，该机器实现在具有诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口等硬件的计算机平台上。
该计算机平台也包括操作系统和微指令代码。这里所描述的各种过程和功能可以是经由操作系统执行的微指令代码的一部分或应用程序的一部分(或者是二者的组合)。此外，多种其他外设(如附加的数据存储设备和打印设备)可以与计算机平台连接。
还应理解，由于附图中示出的一些构成系统组件和方法步骤以软件形式实现，所以系统组件(或者过程步骤)之间的实际连接可能依据对本发明原理进行编程的方式而不同。这里给出了示教，本领域技术人员能够设想本发明原理的这些和类似实施方式或配置。
本发明总体上涉及机顶盒。然而，本发明可以在任何手持或便携式设备中实现，例如计算机、PDA、个人媒体播放器和所有其他适于接收数字视频信号的移动设备。在整个说明中，这些术语可互换使用，并被统称为移动视频设备。
图1示出了英国(UK)的地图10。这里，UK地理区域的使用仅作为示例性目的。本领域技术人员将认识到，在不偏离其精神的前提下，这里所公开的概念和原理可以应用于任何地理区域中的任何数字地面网络。一般而言，由多个发射机12覆盖国家或地理区域，发射机12分布在整个地理区域上，从而一些覆盖区域彼此交叠，而另外一些不交叠。图1的拓扑图可以存储为静态拓扑小区数据库，在从一个传输区域转换至另一传输区域时，该数据库可以用作参考。
例如，每个发射机12具有额定功率，因而具有不同的覆盖区域。如可预想的，信号接收区域在中心14处最强，并从发射机处开始以同心环形式耗散，从而形成另外两个区域16和18，在这两个区域16和18中该特定发射机的信号强度较弱，并需要附加的天线强度。在这里所提供的UK示例中，每个发射机12包括6个多路复用(multiplex)(1、2、A、B、C和D)。每个多路复用以不同于同一发射机上的另外5个多路复用器以及相邻发射机的频率被发射。每个多路复用承载8-12个服务(例如，TV、无线电和交互服务)。
因此，当移动视频设备朝着特定传输小区/区域的外部区域(即，特定传输小区/区域的较弱信号强度部分)移动时，移动TV或其他视频设备必须能够识别相邻发射机站点中针对相同频道的频率改变，从而避免可能由于行进经过多个传输区域而导致的信号掉落或其他干扰。本发明原理的方法处理并解决了当存在多个传输区域时对数字地面TV节目的移动获取中的这种潜在问题。
DVB-T兼容数字电视传输信号包含服务信息(SI)，该服务信息将节目安排和内容映射到物理传输区域或网络内的频率上。调谐至各种频率并提取数字频道信息(被称为PIDS)，这样允许将电视节目的音频和视频显示在电视或其他视频设备(例如，移动视频设备)上。
节目是通过服务ID来标识的。因而，知道服务ID不仅允许对SI表(或映射)进行导航，而且能够确定播放服务所在频率的标识和数字频道信息，从而可以对节目进行解码和显示。
当存在多个传输小区(区域)时(如使用移动视频设备的情况)，可以在不同的传输小区中，利用不同的数字频道信息，在不同的频率上找到特定节目。通过使用流中的静态拓扑信息和动态SI信息的组合，本发明原理的方法和系统能够在从一个小区转移至下一小区时快速确定播放该节目所需的信息。
为了实现这一点，将包含在数字流中的服务信息分为两个类型：1)准静态网络和服务信息、以及2)动态节目服务信息(PSI)。准静态网络和服务信息描述了传输网络和服务至频率映射。由于第一类型的信息是相对静态的(即，与各个传输小区有关的地理信息)，所以可以编译目标电视市场内所有传输小区或区域的拓扑地图。该地图描述了所有传输小区、这些小区所提供的服务、这些小区的传输频率、以及最重要的，这些小区是如何交叠的。
当从一个传输小区转移至下一传输小区时，可以使用拓扑地图来探测与当前小区交叠的所有传输小区(例如，扫描电视广播波段(airwaves))，以快速确定该设备将移至哪个小区。这允许该设备确定在新的传输小区中可以在什么频率上找到节目。一旦知道了该频率，便可以快速探测动态PSI信息，以确定该节目的数字频道信息。此时，可以在新的传输小区中播放该节目。
现在参照图2，总体上以20示出了根据本发明的移动视频设备的优选实施例的等比例视图。设备20包括容纳了所有相关电路、硬件和其他必要元件的外壳22。如将在以下详细解释的，设备20还包括具有多个调谐电路的解调器。天线24与外壳22相接口，并进一步与设备20的内部电路相接口。该天线包括至少一个天线元件24、以及优选地是所示的多个天线元件26，天线元件26用于接收数字信号并将调制信号输入解调器，以便设备20的进一步处理，这也将在以下更加详细地描述。更优选地，天线元件26可与外壳20形成网状，这表示天线元件26相对于外壳20从伸出或第一位置26a移动到收回或第二位置26b。当收回至26b时，天线元件26可容纳到外壳20中，而伸出至26a成网状时，天线元件26处于最终位置，从该最终位置，天线元件能够最佳地将调制信号定向至解调器。甚至更优选的是，可选屏幕28可以在外壳22中与移动设备20相接口，在屏幕28上可以显示视频图像。优选地，屏幕28是LCD屏幕。如本领域技术人员将认识到的，扬声器(未示出)也可以与外壳22相接口，以播放在调制信号流中接收到的音频。
现在参照图3，在本发明的优选实施例中，提供了双分集(dualdiversity)解调器30，该解调器30将载波噪声比提高了6-9dB，并具有允许其高速工作的特殊多普勒补偿。这里所描述的双分集解调器允许提供这样的系统：其中两根天线用于接收，并连续地比较来自每根天线的信号，以确定哪一个给出最佳调谐器性能。本发明将机顶盒、两根天线26和LCD屏幕28的功能组合到尺寸大约为172mm×88mm×23mm、重量小于500克的小型移动设备中。
该设备包括电池寿命为2.5小时的小型轻量的电池、4.3”宽屏LCD28、灵敏度高于-90dB的双分集前端30、34、复合(composite)视频输出、内部扬声器36、立体声耳机38和双外部天线插口40。移动设备20设计为在车辆中以高达150MPH的速度进行操作，并具有隐式彩色LED 40、具有遥控器的隐式IR窗42、由板上(on-board)CPU 44操作的电源管理软件，还具有在移动环境下跟踪SI数据的能力。更优选地，图形呈现器(renderer)46与LCD屏幕28和CPU 44连接，并接收解调后的MPEG、MPEG-2、MPEG-4或其他类似MPEG的数字视频数据，这些数据已被解调并解码，以便显示在LCD屏幕28上。将VSync和HSync信号和像素时钟从CPU 44输入呈现器46，呈现器28向LCD屏幕28输出RGB信息。呈现器28也从CPU 44接收YUV数据和地址数据，并向CPU反馈IRQ数据。
天线元件26与天线阻抗和控制开关46相接口，控制开关46还与外部天线连接器和开关48相接口。由LCD功率控制块50来控制LCD屏幕28，并由亮度控制器(LPF)52来控制LCD屏幕28的亮度。
CPU 44向视频滤波器52输出复合信号信息和PIO数据，视频滤波器52还向音频/视频连接器和开关54输出复合视频。开关54将LCD开关信号反馈给CPU 44。CPU 44也向音频放大器和耳机驱动器电路56提供数据，耳机驱动器电路56驱动耳机连接器和开关电路38。可选地，CPU 44也通过USB 2.0端口58与USB设备相接口，但是其他可兼容的USB端口和其他数据I/O设备也适用于与本发明的移动设备一起使用。如图所示，USB EEPROM通过I2C总线与USB端口58相接口。在另一可选实施例中，CPU 44与临时存储节目或数据的闪存62进行通信，也与存储数据的SDRAM 64进行通信。在这里所示教和公开的移动设备的另一优选实施例中，可选地提供了RS-232接口66，并提供了SIM卡接口68。
LED控制电路70控制面板按钮和LED 40。RTC晶体72向CPU44提供时钟信号，以向移动设备中的电路提供主时钟参考。面板按钮和LED通过总线PIO X5进行双向通信。
类似地，由通过VCXO和复位电路块76与CPU 44进行通信的电源管理和电池充电电路块74来管理电池32。CPU也通过总线PIOX2与电源管理和电池充电电路块进行双向通信。电池32还与电池电平指示器、模数转换器(A/D)78相接口，以提供对电池寿命的视觉指示。电池电平指示器78也与CPU 44进行双向通信，还通过I2C总线与E2PROM 80相接口，以帮助进行电源管理。
如上所述，包括解调器30和调谐器34的调谐块向移动设备提供了双分集调谐能力。尽管图3的实施例示出了两个解调器30和两个调谐器34，但是应当认识到，调谐块的双调谐功能实际上可以通过单个解调器和单个调谐器、或者通过多个解调器和调谐器实现。优选地，这种其他实施例是软件控制的。
在根据本发明的移动设备的优选操作中，天线元件26对设备正在行进的移动环境进行扫描。CPU 44控制该过程，连续地比较两个天线元件26处的信号强度，以确定哪一个给出最佳调谐器性能。此外，由于如上所述天线元件是可成网状的，所以与现有的非移动机顶盒相比提供了更好的信号接收。振荡器82对解调器30进行切换，从而CPU44所运行的控制过程可以做出该确定。可选地，当需要时，CPU 44可以同时利用解调器和调谐电路30、34。例如，当至两个天线元件的信号太弱而无法单独提供来自每个天线元件26的接收时，需要使用来自这两个天线元件的信号，因而可以同时利用解调器和调谐电路30、34。
无论在移动设备进行操作的哪个实施例中，解调器30和调谐器30、34均沿I2C总线进行IF、RF AGC、IF AGC和数据的通信。按照对于典型数字复合数据而常规进行的方式来进行上述通信。以这种方式，可以接收、调谐并解调DVB-T信号，从而本发明的移动设备可以精确有效并清楚地向用户提供输出。
描述了根据本发明提供的移动设备的特定优选实施例。尽管已经描述和公开了优选实施例，但是应当理解修改是在本发明的真实精神和范围内的。所附权利要求旨在覆盖所有此类修改。

Claims (2)

1、一种移动接收机，包括
外壳；
具有多个调谐电路的解调器；以及
具有多个天线元件的天线，其中
每个天线元件以切换方式将调制信号输入所述多个调谐电路，并且
所述天线元件可与外壳形成网状，移动到第一和第二位置。
2、一种用于在接收机处于运动时对移动接收机进行调谐的方法，包括以下步骤：
扫描移动接收机的环境以确定在所述环境中信号的信号强度；
确定所述信号强度；以及
响应于所确定的信号强度，对所述信号进行分集调谐。
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