CN102318245A

CN102318245A - 内容广播

Info

Publication number: CN102318245A
Application number: CN2009801565124A
Authority: CN
Inventors: 凯文·霍德森; 唐纳德·莱斯特; 伊恩·莱斯利·卡伦
Original assignee: ECONET WIRELESS IP HOLDINGS LT; ASTRIM AG
Current assignee: ECONET WIRELESS IP HOLDINGS LT; ASTRIM AG; Airbus Defence and Space Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2012-01-11
Also published as: EP2356765A1; CA2746255A1; WO2010066865A1; RU2011128439A; JP2012511853A; US20120017247A1; GB0822492D0

Abstract

本发明提供了一种内容广播系统，包括：通信卫星；以及卫星控制装置，用于控制通信卫星以发射卫星广播信号。所述卫星控制装置被配置为控制卫星，以在第一时间间隔期间向第一地理区域发射所述卫星广播信号，以及在第二时间间隔期间向第二地理区域发射所述卫星广播信号。广播信号在至少所述第二时间间隔期间不被发射至第一地理区域，广播信号在至少所述第一时间间隔期间不被发射至第二地理区域。这使得广播内容能够被提供给较大的地理区域，同时提高系统的射频频谱效率并最小化广播所需的卫星的持续功耗。

Description

内容广播

技术领域

本发明涉及内容广播，具体但不专门地涉及一种用于利用卫星在大陆区域上广播内容的系统和方法。

背景技术

传统地，已经从在VHF和UHF频带上工作的地面高功率发射机对电视内容和其他这样的内容进行广播。这种发射机通常可以达到一国人口的很大比例，例如80％到90％之间。其余人口大部分由低功率中继发射机提供服务，可能仅剩余大约1％，而没有足够强度的信号，尽管该情况在一些国家(如非洲国家)可能接近50％。在较小的发达国家(如英国)中，需要超过1000个地面发射机的网络。

模拟电视正在被数字所取代。一些国家已经完成了转换，许多国家正处于对地面网络进行升级的过程中，而其他国家处于规划阶段。向数字的升级可能是高成本的任务，在需要修改国家内的完整广播基础设施并且要覆盖较大地理区域的情况下尤其如此。

一些国家选择混合的方案，其中，仅升级对主要人口中心提供服务的发射机，并期望先前由中继发射机提供服务的人口从卫星接收信号，例如在射频频带，如在英国所分配的10.7至12.75GHz卫星通信频带。然而，尽管这种卫星电视广播是数字地面电视(DTT)的普遍备选方案，但是对广播信号的接收需要特定的、较小的高增益抛物面接收天线，例如具有大约30dBi的前向增益，这在制造上相对昂贵并且需要与输入信号的精确对准。此外，由于功率约束，使得当前卫星仅可以在相对较小的区域上对电视类型的服务进行广播，从而使卫星广播不适用于较大的地理区域，例如跨越多个国家的地理区域，如北美洲或者撒哈拉沙漠以南的非洲。

发明内容

本发明的目的是提供解决现有技术中存在的缺陷的改进的广播系统和方法。

根据本发明，提供了一种内容广播系统，包括：通信卫星；以及卫星控制装置，用于控制通信卫星以发射卫星广播信号，其中，所述卫星控制装置被配置为根据预定的广播调度来控制卫星，以在多个第一时间间隔期间向第一地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被第一地理区域中的接收设备在第一时间间隔期间接收到，以及在多个第二时间间隔期间向第二地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被第二地理区域中的接收设备在第二时间间隔期间接收到，其中，所述卫星广播信号在至少所述第二时间间隔期间不被发射至第一地理区域，所述卫星广播信号在至少所述第一时间间隔期间不被发射至第二地理区域。

相应地，本发明使得广播内容能够被提供给较大地理区域，同时，通过在不同时刻在不同地理区域上对信号进行广播来最小化广播所需的卫星的持续功耗。提供了地面传输网络的绿色备选方案，并在其寿命期间节约了数百万吨CO₂。

卫星控制装置可以被配置为控制卫星以在多个第一和第二时间间隔期间以相同频率发射卫星广播信号。通常，采用多个点波束的卫星在不同频率上操作这些波束，以避免相互干扰。本发明通过在任何特定时刻向第一和第二地理区域中的仅一个进行广播，在这些区域中针对广播实现频率重用。

卫星广播信号可以用于在所述第一时间间隔期间对第一内容进行广播，并在所述第二时间间隔期间对与所述第一内容不同的第二内容进行广播。

内容广播系统还可以包括位于第一地理区域内的第一接收设备和位于第二地理区域内的第二接收设备，其中，第一接收设备被配置为在第一时间间隔期间接收卫星广播信号，第二接收设备被配置为在第二时间间隔期间接收卫星广播信号，其中，第一接收设备被配置为记录与在第一时间间隔期间发射的卫星广播信号相关联的内容，以及第二接收设备被配置为记录与在第二时间间隔期间发射的卫星广播信号相关联的内容。

第一接收设备可以包括连接至可移除存储介质的连接器，并被配置为将与卫星广播信号相关联的内容记录在连接至连接器的可移除存储介质上。

第一接收设备可以包括：处理器配置，被配置为控制第一接收设备以在除第一时间间隔以外的时刻进入功率节约模式。

处理器配置可以被配置为检测广播信号向至少一个第一地理区域的发射，并响应于检测结果，控制第一接收设备以停止使用功率节约模式。

第一接收设备还可以包括时钟，其中，卫星广播信号包括指示所述第一时间间隔中的至少一个的信息，处理器配置可以被配置为根据所述信息以及时钟的输出，控制第一接收设备以在除第一时间间隔中的至少一个以外的时刻进入休眠模式。

卫星控制装置还可以被配置为控制卫星以在相应的多个其他时间间隔中的一个或多个期间将所述卫星广播信号导向至一个或多个其他地理区域。

多个第一、第二时间间隔和一个或多个其他时间间隔可以包括时间间隔的序列，其中，重复所述序列。

卫星广播信号可以用于以比再现时音频和/或视频信号的数据速率慢或快的数据速率对音频和/或视频信号进行广播。

卫星广播信号是可以以600MHz至40GHz之间且包括600MHz和40GHz的频率来发射的。

卫星广播信号是可以以UHF或SHF频率范围内的频率来发射的。

卫星广播信号是可以以600MHz至2.5GHz之间且包括600MHz和2.5GHz的频率来发射的。

卫星广播信号是可以使用Yagi-Uda天线来接收的。

卫星控制装置可以被配置为控制卫星，以在第一时间间隔期间向包括所述第一地理区域在内的多个第一地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被所述多个第一地理区域中的任一个中的接收设备在第一时间间隔期间接收到，以及在第二时间间隔期间向包括所述第二地理区域在内的多个第二地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被所述多个第二地理区域中的任一个中的接收设备在第二时间间隔期间接收到。

广播信号可以用于给多个第一地理区域中的第一个第一地理区域提供与提供给多个第一地理区域中的第二个第一地理区域的内容不同的内容。

根据本发明，还提供了一种对内容进行广播的方法，所述方法包括：根据预定的广播调度来发射卫星广播信号，其中，卫星广播信号在多个第一时间间隔期间被发射至第一地理区域，使得卫星广播信号能够被第一地理区域中的接收设备在第一时间间隔期间接收到，以及，卫星广播信号在多个第二时间间隔期间被发射至第二地理区域，使得卫星广播信号能够被第二地理区域中的接收设备在第二时间间隔期间接收到，其中，所述卫星广播信号在至少所述第二时间间隔期间不被发射至第一地理区域，所述卫星广播信号在至少所述第一时间间隔期间不被发射至第二地理区域。

根据广播调度，多个第一和第二时间间隔可以包括时间间隔的重复序列。

附图说明

现在，参照附图，作为示例，描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明实施例的内容广播系统的示意图；

图2是形成图1的内容广播系统的一部分的卫星的功能组件的示意图；

图3是示意了在图2的卫星处执行的步骤的流程图；

图4a和4b示意了根据本发明实施例的处于基于广播调度在不同的相应发射间隔期间发射广播信号和相关发射覆盖区域的轨道位置中的图2的卫星；

图5是根据本发明实施例的用于接收卫星广播的接收机的功能组件的示意图；以及

图6是示意了在图5的接收机处接收和处理广播内容时执行的步骤的流程图。

具体实施方式

参照图1，根据本发明实施例的内容广播系统1包括：通信卫星2，被配置为经由第一上行链路信道4从第一地面网关3接收广播内容，该广播内容是要从卫星2广播的内容。卫星2还被配置为经由第二上行链路信道6从第二地面网关5接收广播内容。第一和第二地面网关3、5均被配置为经由相应的第一和第二复用内容馈线8、9从一个或多个复用运营商7接收广播内容。卫星2被配置为经由下行链路波束10重新发射广播内容，下行链路波束10是在第一时间段内作为至包括位于第一地理区域中的第一用户接收机11在内的用户接收机的第一发射10a而提供的，以及在第二时间段内作为至包括位于第二地理区域中的第二用户接收机12在内的用户接收机的第二发射10b而提供的。

在使用中，复用运营商7负责经由复用内容馈线8、9给地面网关3、5提供复用内容。这包括：定义复用内容馈线8、9的贡献流的比特率和压缩格式。复用运营商7提供同步数字流作为内容馈线8、9。在图1所示的系统中，向地面网关3、5的内容馈线8、9是经由地面光纤链路而提供的。备选地或附加地，可以使用其他通信信道，例如地面RF传输或商用对商业卫星链路。可以实施合适的服务级协定(SLA)，以保证内容馈线8、9的服务质量和可用性。

第一和第二地面网关3、5位于站点分集装置中，分离大约30km的距离以针对可潜在地降级上行链路信道4、6或防止信道被发射的天气模式和/或其他地理相关因素(例如，失火、地震、恐怖行为等)提供充足的分集。备选地，根据情况，第一和第二地面网关3、5可以分离大于或小于30km的距离。

第一和第二地面网关3、5包括编码正交频分复用(COFDM)调制器，并均被配置为根据数字视频广播卫星-手持(DVB-SH)物理层标准，以大致14GHz的频率向通信卫星2发射COFDM调制的信号。备选地或附加地，可以使用其他调制方案、信号格式和频率。例如，可以将备选调制应用于内容馈线，如时分复用或码分复用调制方案。此外，可以使用另一种合适的标准，例如数字视频广播-地面(DVB-T)、数字视频广播-手持(DVB-H)或欧洲电信标准机构(ETSI)数字无线电标准(ESDR)。还可以以其他载频(例如，C频带中的频率(4至8GHz))、或Ku频带内的备选频率(例如，大于17GHz的频率)、或诸如Ka频带之类的其他频带中的频率(例如，大于29GHz的频率)提供向卫星2的上行链路。

在本示例中，将QPSK调制应用于COFDM信号，提供对4个标准清晰度TV频道来说足够的有用的8Mbit/s比特率。

在正常使用中，第一和第二地面网关3、5中的仅一个在任一时刻向卫星2进行发射。在第一和第二网关3、5之一处发生传输故障(例如，由于不利的天气模式而导致的上行链路衰落所引起的故障或者发射网关3、5处的设备故障)的情况下，切换协议确保了其他地面网关3、5在几毫秒内接管传输。位于地面网关3、5处的辐射仪(未示出)检测并预测上行链路衰落，以实现及时切换。在本示例中，在卫星2处和/或在接收机11、12处对COFDM DVB-SH信号进行缓冲，使得任何用户设备处得到的广播的到达时间完全落在COFDM保护间隔内。这确保了第一和第二地面网关3、5之间的任何传输切换对于用户接收设备来说都是无缝的。

图2是形成图1的广播系统1的一部分的卫星2的功能组件的示意图。

参照图2，在本示例中，将卫星2示意为从第一地面网关3接收第一上行链路信道4。卫星2(在本情况中是多波束、高功率全球通信卫星)包括连接至接收单元21的接收天线20。接收单元21连接至信号处理装置22，信号处理装置22提供输出至与发射天线24相连接的发射单元23。信号处理装置22包括下变频器25、模数转换器(ADC)26、信道化、变换和波束赋形单元27、数模(D/A)转换器28和上变频器29。

接收单元21包括各种前端信号接收和调节组件，如低噪声放大器(LNA)。这种组件的设计和实现是本领域公知的。发射单元23(也称作发射机)包括用于调节信号以经由下行链路波束10而发射的各种组件，在本示例中包括多端口放大器(MPA)装置。在本情况中，发射天线24是高增益抛物面反射器天线。

卫星2还包括控制数据接收天线30和控制数据存储单元31。控制数据存储单元31用于存储控制数据，该控制数据用于根据预定的广播调度来控制卫星下行链路10a、10b的发射。例如，控制数据可以包括用于调整信道化、变换和波束赋形单元27的波束赋形操作的系数。根据本发明的实施例，控制数据存储单元31和信道化、变换和波束赋形单元27提供了用于控制由卫星进行的广播的卫星控制装置。然而，本领域技术人员将认识到，可以使用其他控制装置。地面网关3包括：控制数据更新产生单元32，在使用中被配置为经由控制数据发射信道33和控制数据接收天线30将控制数据更新提供给控制数据存储单元31以进行存储。第二和任何其他地面网关5还可以被配置为包括：对应的控制数据更新产生单元，用于经由对应的控制数据发射信道来提供更新。

在本示例中，信道化、变换和波束赋形单元27能够处理最终经由发射单元23的MPA驱动32个天线馈线的32个分离信道。这种多个馈线的装置具有两个优点。第一，它使得有效载荷所需的高功率能够分布在MPA中的大量放大器上；第二，它使得信道化、变换和波束赋形单元27能够通过针对每个馈线改变复权重来应用频率选择性波束赋形。

在本示例中，发射单元23的MPA装置包括16个八路多端口放大器(MPA)，其中，在每个MPA上仅使用两个输入和输出，从而提供32个输出天线馈线。来自高增益抛物面反射器天线24的辐射功率在反射器的远场中有效地相加。

在本示例中，提供了极化能力以改进灵活性和频谱效率。使用极化使两个不同的信号流能够占据发射频谱的相同部分。发射天线24被配置为在任一个或全部两个极化中产生输出发射，其中，极化在本示例中是圆极化(左手或右手)。在这种情况下，发射天线24的辐射元件包括左手或右手螺旋。备选地，混合网络可以驱动具有90度相移的分离的辐射元件，以实现相同结果。混合网络(极化器，图中未示出)可以用于选择针对每个信号使用哪个极化。改变元件之间的相位关系(例如，通过驱动混合网络上的不同端口)可以确定输出信号是左手的还是右手的。

根据本发明，将用于选择哪些MPA可用于特定信号从而哪些输出端口可用于特定信号的功能结合到处理器22内，从而允许将适当极化的信号导向至混合网络的适当端口，这可以在MPA与天线馈线元件之间配置。

在线性(水平或垂直)极化的情况下，发射天线可以包括水平和垂直极化元件，混合网络(极化器，图中未示出)可以用于选择由哪个信号驱动哪些水平和垂直元件。备选地，发射天线的反射面可以包括杆状网格，使得仅可以反射匹配的极化。

图3是示意了在图2的卫星2处对内容进行广播时执行的步骤的流程图。

参照图3，在初始步骤中，经由接收天线20在卫星2的接收单元21处接收第一上行链路信号4(步骤101)，对接收信号执行信号调节(步骤102)，例如使用接收单元21的低噪声放大器执行低噪声放大。将接收单元21处接收的信号复用提供给信号处理单元22，其中，下变频器25将信号复用从上行链路频率(在本示例中是Ku频带中的大致14GHz)下变频至基带频率(步骤103)。在本示例中，在发射时，将卫星2要广播的DVB-SH信号配置为跨越UHF地面广播规划中的频道52至68，与718至854MHz相对应，其中，每个复用频道具有8MHz网格上的中心。为了允许在可用的空间受限的模数转换器的边界内利用采样频率对全体复用信号进行直接采样，下变频器25对信号进行下变频，使得最低复用频道的中心频率为140MHz，最高频道的中心频率为268MHz。

模数转换器26对下变频后的DVB-SH复用信号进行采样并将其从模拟域转换为数字域(步骤104)。优选地，以所需的136MHz带宽的宽度的至少6倍对频谱进行采样，使得存在足够的经过处理的频谱以容纳所需的带宽加上很可能被由非线性放大产生的3阶互调分量占据的带宽。方便地，这就以逐采样的方式提供了功率放大器预补偿的可能性。

信道化、变换和波束赋形单元27处理转换后的数字信号(步骤105)。具体地，信道化、变换和波束赋形单元27中的32个数字处理信道中的每一个经由查找表，根据发射单元23中的每个MPA的已知特性，修改时域中的数字采样。根据每个采样的驱动电平，修改每个采样的幅度。

然后，信道化、变换和波束赋形单元27将采样流转换至频域，其中，可以根据馈线号和所需UHF频道号来应用波束赋形权重。根据控制数据存储单元31中存储的控制数据来调整复用信号加权，以便在本示例中根据要进行广播的特定时间间隔，经由发射天线24，提供向第一地理区域的下行链路发射10a和向第二地理位置的下行链路发射10b。在本示例中，控制数据是在启动卫星2之前预先存储的，但是还可以在卫星2的操作期间更新(在需要这样做时)，例如经由第一地面网关3的控制数据更新产生单元32以及控制数据发射频道33。例如，更新可以是响应于确定将广播信号10a、10b提供给每个地理区域的时间间隔的广播调度的改变而需要的。

将实际采样流应用于数模转换器28，其中，将信号转换为模拟信号(步骤106)，而后由上变频器29上变频至正确的UHF频道频率(步骤107)。在本示例中，如上所述，将信号上变频至UHF频带V，也就是说，跨越UHF地面广播规划中的频道52至68，即，718至854MHz，其中，每个复用具有8MHz网格上的中心频率。在本示例中，每个下行链路信道频率由对应的上行链路频率来确定。

在上变频至UHF频道频率之后，对得到的复用信号进行调节以用于发射(步骤108)。具体地，在本示例中，每个复用信号馈送发射单元23中的16个八路MPA的输入之一，从而将两个馈线提供给每个MPA。本领域技术人员将认识到，在备选实施例中，可以使用其他MPA配置或备选功率放大器。

目前的技术一般将卫星(例如，图1的全球通信卫星2)上持续可用的功率量限制为小于大约20kW。该功率比地面网络用于对内容(如电视)进行广播的功率低多个量级，但是卫星相对于地球的几何位置和在卫星2处针对广播发射而对高增益抛物面反射器天线的使用意味着：与地面发射机组不同，卫星可以在特定的地理区域上提供更加均匀的信号强度。然而，即便如此，单个卫星也可能具有不足以在较大大陆区域上提供持续服务的功率。例如，为了在北美洲或撒哈拉沙漠以南的非洲大小的区域上实现广播服务(如数字电视服务)，目前的技术很可能导致卫星需要大约100kW的持续功率输出，这对目前的技术来说是不切实际的。

根据本发明的与陆地发射机网络相比具有相对较低功率的单个卫星2通过“跳跃”下行链路广播波束10，在大陆区域上提供广播服务，使得仅在部分时间内对各个地理区域(如国家)进行照射。这是通过以下操作来实现的：基于预定的广播调度，经由广播控制数据，控制卫星2以发射在多个地理区域之间时分复用的卫星广播信号。广播信号在每个相应地理区域上提供单频网(SFN)，同时照射该区域。

图4a和4b示意了根据本发明实施例的处于基于预定的广播调度在撒哈拉沙漠以南的非洲的区域上提供覆盖区的轨道中的卫星2。

参照图4a，卫星2处于沿着直接位于地球赤道41上方的轨迹40的对地静止轨道中。卫星2被配置为具有与地球的恒星旋转周期相匹配的轨道周期，并在平均海平面上方大致35,786km海拔处绕轨道运行。卫星2被配置为在第一时间段期间提供下行链路信道10作为第一发射10a。在本示例中，第一发射10a提供对直径为大致400英里的第一地理区域42(也称作第一小区)的覆盖。

图4b示意了处于与图4a的轨道相同的对地静止轨道中的卫星2，不同之处在于：此时，卫星2被配置为在第二时间段期间提供下行链路信道10作为第二发射10b。在本示例中，第二发射10b提供对直径为大致400英里的第二地理区域43(也称作第二小区)的覆盖。

在图4a和4b所示的实施例中，卫星2还被配置为经由第三至第六发射(未示出)来对下行链路信道10进行广播，第三至第六发射在相应的第三、第四、第五和第六时间段期间具有对相应的另外的第三至第六地理区域44、45、46、47(也称作第三至第六小区)的覆盖。第五和第六地理区域46、47直接相邻。

内容广播系统1被配置为根据预定的广播调度，在24小时时间段内将内容顺序地广播至第一至第六地理区域42至47中的每一个。波束在每个地理区域42至47上的每日“停留时间”是利用在该时间期间需要传送至该区域中的用户接收机的内容(如电视节目)小时数来预先确定的。例如，在一个示例中，内容广播系统1被配置为在每个发射的4小时停留时间内将每个发射广播至相应的第一至第六地理区域42至47中的每一个，从而在24小时内的相等时间段内发射至每个区域42至47，例如，卫星2在午夜和4am之间向第一地理区域进行发射，在4am和8am之间向第二地理区域进行发射，等等。

有利地，对相邻地理区域(如第五和第六地理区域46、47)的非持续照射避免了可能在工作于相同发射频率时对这些小区的同时照射期间出现的任何相互干扰问题。因此，与传统的卫星和地面发射手段相比，地理区域的非持续从而非同时的照射实现了对RF频谱的更高效使用。这在用于可用频谱稀缺的传统广播服务的较低频带中尤其重要。

下行链路波束10被设计为能够被额定12dBi Yagi-Uda天线和具有7dB噪声系数的数字陆地电视(DTT)接收机所接收。这些天线在制造方面是容易的且相对便宜的。针对天线与机顶盒之间的引线电缆，对噪声系数留有余量，即3dB，针对天线错定位有另外3dB，针对上行链路信道4、6有1dB。例如，天线具有大约30度或更多的半增益波束宽度，尽管也可以使用15度或更低的半增益波束宽度，需要更精确的对准。

图5示意性地示出了图1的系统的第一和第二用户接收机11、12的组件。

接收机11、12均包括接收天线50(在本情况中，具有30度半增益波束宽度的12dBi Yagi-Uda天线)，接收天线50连接至机顶盒51，机顶盒51进而连接至显示器52。机顶盒51被配置为接收和处理DVB-SH广播，并包括数字调谐器53、解调单元54、包括存储器56的处理和存储单元55、时钟57和输入/输出单元58。存储器56(也称作内部存储器)是闪存，然而备选地可以使用其他形式的非易失性存储器。

数字调谐器53连接至天线50的信号输出，并进而连接至解调单元54。解调单元54连接至处理和存储单元55，处理和存储单元55连接至时钟57和I/O单元58。

在本发明的一些实施例中，外部存储器59(在本示例中是USB闪存设备)可以连接至机顶盒51上的连接器(在本情况中是USB端口)。这样，外部存储器59可以连接至处理和存储单元55。备选地或附加地，可以使用其他形式的可移除非易失性存储器。

I/O单元58连接至一个或多个用户控制设备60，例如，在机顶盒51和/或遥控设备的外部提供的用户选择按钮。例如，这种设备可以用于控制机顶盒51的功能，例如，在“开启”状态与“待机模式”之间切换机顶盒51并控制内容的调谐和重放。

图6是示意了在图5所示的接收机11、12处接收和处理广播内容时执行的步骤的流程图。

在使用中，过程开始(步骤200)，并且在该地理区域的发射时间段内，在天线50处经由下行链路信道来接收卫星发射(步骤201)，该卫星发射对于第一接收机11是第一发射10a或者对于第二接收机12是第二发射10b。将信号提供给数字调谐器53，在数字调谐器53中，执行调谐至特定广播频道(步骤202)。在广播仅包括单个节目频道的情况下，调谐至该频道。备选地，在对多个节目频道进行广播的情况下，调谐至由用户选择(例如，经由一个或多个控制设备60)的频道。然后，解调单元54对调谐后的信号进行解调(步骤203)。

处理和存储单元55(也称作存储和播出单元)确定是否需要显示调谐后的内容(步骤204)；如果需要，则将调谐后的视频信号输出至显示器52以供用户观看(步骤205)。在本实施例中，机顶盒51的缺省状态是：在开启时，将调谐后的内容提供给显示器52。

不论是否要显示调谐后的内容，处理和存储单元55都确定是否需要记录调谐后的内容(步骤206)。用户可以经由在一个或多个用户控制设备60处输入的命令来选择将调谐后的内容记录到内部存储器56中。在本示例中，在调谐内容的同时以及在要进行记录或预先进行记录时，可以输入这种命令，从而用户输入对所需的记录起始时间、持续时间和(如果相关的话)节目频道的指示，并且处理和存储单元55将该指示存储在内部存储器56中并访问该指示，以基于由时钟57确定的当前时间来确定是否需要记录。如果需要记录，则数字调谐器53经由解调单元54将调谐后的内容提供给内部存储器56以供记录(步骤207)。

如果不需要记录，则处理和存储单元55确定是否需要从内部存储器56重放内容，例如是否经由用户经由一个或多个用户控制设备而输入的命令请求了这一点(步骤208)。如果是，则处理和存储单元55将所存储的内容从内部存储器56提供至显示器52(步骤209)。如果未输入重放命令，或者如果输入了重放命令而一旦所存储的内容已被提供给显示器52，则该过程返回(步骤210)至第一步骤(步骤200)。

因此，数字机顶盒51能够在将广播频道广播至接收机11、12所处的地理区域的时间间隔期间调谐至这些广播频道，并在需要时记录调谐后的内容以供后续观看。

在机顶盒51能够连接至外部存储设备59(在本示例中是USB闪存设备)的实施例中，处理和存储单元55被配置为将内容存储在内部和外部存储器56、59中的任一个或两个中，并重放这些设备56、59中的任一个处存储的内容。处理和存储单元55还可以被配置为基于经由一个或多个用户设备60而接收的用户命令，将内部存储器56中存储的内容转移至外部存储器59，反之亦然。相应地，用户能够使用第一机顶盒51将内容存储在外部存储设备59上，并使用另一机顶盒或者可接收和访问外部存储器59的其他设备(如计算机)来重放内容。

根据本发明实施例的机顶盒51的处理和存储单元55还被配置为控制机顶盒51在未被使用时(例如，在未将广播信号发射至接收机11、12所处的区域时)自动进入低功率“休眠模式”。处理和存储单元55被配置为在进行发射至机顶盒51所处的区域的时间间隔期间自动离开该模式并进入发射接收模式。在一个示例中，处理和存储单元55被配置为周期性地开启机顶盒51的组件，以检查时钟57的定时对准并确定是否将广播信号发射至接收机11、12所处的地理区域。这使得接收机11、12的功耗能够在不发射广播信号时最小化并能够在检测到信号时给机顶盒51的组件自动提供功率。例如，处理和存储单元55可以被配置为在有规律的间隔的较短时间段内(例如，在每5至10秒一次的几毫秒内)给数字调谐器53和解调单元54提供功率，以确定DVB-SH信号是否被天线50接收到。如果是，则处理和存储单元55通过自动提供持续功率来使机顶盒51“醒来”，以便可以观看和/或记录广播内容。

机顶盒51还可以被配置为以有规律的间隔(例如每小时一次)将其本地时钟57与从卫星2发射的时钟同步信号进行同步。

机顶盒51的处理和存储单元55还可以被配置为经由所接收的下行链路信道10来接收指示卫星发射10a、10b的广播调度的信息，具体地，将广播信号发射至接收机11、12所处的地理区域的时间间隔。该信息是在用于提供上行链路4、6的地面网关3、5中相应的一个地面网关处产生的，并被包括在相应上行链路4、6上提供给卫星2的复用内。该信息是作为DVB-SH信号的一部分在天线50处接收的，并经由数字调谐器53和解调单元54而被传递至处理和存储单元55。

处理和存储单元55提取该信息，并基于所接收的信息和时钟57的输出而被配置为在除进行发射的时间间隔以外的时刻自动进入“休眠”模式，从而可以观看和/或记录广播内容。这样，仅处理和存储单元55以及时钟57在除预定发射间隔以外的时刻需要功率。这降低了机顶盒51的总体功率要求，并且例如使机顶盒51能够被内部电池(未示出)在除该时间间隔以外的时刻(例如在处于待机模式时)供电。

在本示例中，以与可以重放内容的速率相同的速率来对广播内容(例如，可以是电视内容或其他形式的内容(如音频内容))进行广播，从而得到“线性”广播配置，以便可以在发射内容时观看该内容。然而，涉及非线性广播的广播配置也是可能的，例如，以比要重放内容的速率更大的速率进行广播，从而可以最大化广播内容量，或者以比要重放内容的速率更低的速率进行广播，从而可以确保广播质量。在使用非线性发射的实施例中，将内容缺省地记录在内部存储器56中，并且在被用户请求时经由显示器52执行从存储器56的重放。

机顶盒51的输入/输出单元58还可以连接至诸如公共交换电话网络(PSTN，图中未示出)之类的网络。例如，机顶盒51与诸如PSTN之类的网络的连接提供了一种供机顶盒与复用运营商直接通信的机制，从而使“点播”内容能够经由所接收的广播发射而被提供给机顶盒51。机顶盒51还可以包括：密钥卡(未示出)，提供允许机顶盒51对在机顶盒51处接收的解密内容(如点播内容)进行解密的用户安全密钥。作为与PSTN的连接的备选或附加方案，还可以使用诸如移动类型GSM连接之类的无线连接，或者适于在用户接收机与内容提供商之间提供通信的另一连接。在GSM的情况下，例如，可以在结合到机顶盒51内的或在分离单元中提供的用户接收机处提供包括分离调制器在内的分离GSM功能。

根据本发明的实施例，用户接收机11、12可以具有极化功能(图中未示出)，以与卫星发射机的极化能力相结合进行操作。例如，交叉Yagi天线或多贴片天线可以用作接收机天线53。接收机可以被配置为接收任一个或两个极化。例如，在圆极化的情况下，接收机可以被配置为挑取左手极化信号并拒绝右手信号(典型地，通过15dB)，反之亦然。例如，特定极化可以用于特定类型的广播内容或者用于针对发射广播信号的地理区域的具体部分的内容。接收机处实现的隔离度对QPSK调制足够，但是更高阶方案(如16QAM)可能需要更好的信噪比。可以在接收天线50与数字调谐器53之间配置用于选择所需接收极化的极化开关(未示出)。

尽管已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将认识到，本发明不限于这些实施例，还可以使用备选配置。

例如，尽管卫星2已被描述为包括抛物面反射器发射天线，但是其他天线配置也是可能的，例如相控阵类型天线或散焦天线。此外，广播信号对特定地理区域的方向已被描述为通过调整波束赋形系数而实现。然而，备选配置是可能的，例如，通过移动可操控的发射天线或使用多个天线而导向的卫星广播，均被预配置或操控为向特定地理区域进行发射。

卫星也不限于在任何时间间隔内向单个地理区域提供卫星广播，而是还可以被配置为同时向多于一个地理区域进行发射，例如使用用于在区域上提供多个点波束的多个发射天线或单个天线。点波束可以被空间分离为使得可以在点波束之间使用公共频率而不在波束之间发生干扰，这具有提高可用频谱的使用效率的优点。清楚地，需要将总功耗保持在卫星的限制之内。

关于信号标准和调制，尽管已经描述了QPSK调制，在功率灵活性允许的情况下，还可以使用更高阶的调制方案。例如，使用速率3/4编码的16QAM针对每个复用提供了有用比特率18.1Mbit/s。2/3速率编码的64QAM的地面等效物提供了24.13Mbit/s，但是代价是需要几乎4倍的功率。物理层格式也不限于DVB-SH。

尽管描述了COFDM信号，但是本发明也不限于此，而是可以使用备选复用方案。

卫星已被描述为包括控制数据接收天线，尽管这不是必需的。备选地，根据情况，可以提供控制数据更新作为上行链路信号的一部分或者可以完全省略控制数据更新。

尽管描述了单个卫星2，但是在本发明的另外的实施例中，图1的卫星2是协同定位于相同轨道位置处的两个或更多个卫星之一。第一卫星是主卫星，用于承载复用，而第二和任何其他卫星是备用卫星，关断直到第一卫星发生故障的情况下可能需要它们。备选地，可以开启备用卫星，以作为“热”待机进行操作，其中，备用卫星的功率放大器被减弱为使得备用卫星可以非常迅速地从主卫星接管。

此外，尽管描述了第一和第二地面网关3、5，但是根据情况需要，可以使用仅单个地面网关，或者可以使用3个或更多个地面网关。例如，在向多于一个国家提供服务的卫星系统的情况下，可以针对每个国家复制多个地面网关的配置，其中，每个配置能够独立操作，例如提供具体内容以广播至该国家中的用户。

此外，尽管将广播信号上变频至UHF频带V(即，跨越UHF地面广播规划中的频道52至68)并在UHF频带V处发射广播信号，但是也可以使用其他广播频率。具体地，在工作在其他广播频率范围(例如2.5GHz与40GHz之间的范围(如Ku和Ka范围))内时，本发明可以具有显著的优点。例如，使用在地理位置之间时分复用的广播使不同内容能够发射至相邻地理区域，同时避免了可能与向这些区域的持续广播一起出现的信号之间的任何干扰问题。还通过对广播区域的非持续照射来降低卫星处的峰值功率要求。此外，通过提供对各个区域而不是更大规模的覆盖，可以选择内容并逐区域地广播内容，其中，例如，该区域可以是各个国家的全部或部分。这使得能够逐区域地解决广播问题(如数字版权管理)，从而从内容提供商的角度改进广播系统的灵活性。

还可以在允许在接收机11、12处使用相对较低成本的天线(如Yagi-Uda天线)的其他频率范围内和/或功率电平处提供广播信号，例如，UHF频带内的任何频率或SHF频带的较低部分，具体地，600MHz和2.5GHz之间。

已经描述了具有单个调谐器的机顶盒51，然而本发明不限于此。根据本发明的备选机顶盒可以包括多个调谐器，使得能够在显示器上观看一次广播的节目频道，同时将另一频道记录在内部和/或外部存储器中。

尽管接收机11、12已被描述为机顶盒装置，但是本发明不限于此。有利地，本发明还可以用于向地理区域内的移动手机提供内容(如视频)，作为提供给每个地理区域的相对较高功率电平的结果。这在以DVB-SH格式提供卫星广播信号的实施例中尤其直接。

本发明可以应用于多种类型的内容，而不限于音频和视频内容或电视内容。可以广播其他数据，并且例如可以根据DVB-SH格式来配置其他数据以供接收机11、12接收。

Claims

1.一种内容广播系统，包括：

通信卫星；以及

卫星控制装置，用于控制通信卫星以发射卫星广播信号，其中，所述卫星控制装置被配置为根据预定的广播调度来控制卫星，以进行以下操作：

在多个第一时间间隔期间向第一地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被第一地理区域中的接收设备在第一时间间隔期间接收到；以及

在多个第二时间间隔期间向第二地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被第二地理区域中的接收设备在第二时间间隔期间接收到，其中，所述卫星广播信号在至少所述第二时间间隔期间不被发射至第一地理区域，所述卫星广播信号在至少所述第一时间间隔期间不被发射至第二地理区域。

2.根据权利要求1所述的内容广播系统，其中，卫星控制装置被配置为控制卫星以在多个第一和第二时间间隔期间以相同频率发射卫星广播信号。

3.根据权利要求1或2所述的内容广播系统，其中，卫星广播信号用于在所述第一时间间隔期间对第一内容进行广播，并在所述第二时间间隔期间对与所述第一内容不同的第二内容进行广播。

4.根据权利要求1、2或3所述的内容广播系统，还包括：

位于第一地理区域内的第一接收设备；以及

位于第二地理区域内的第二接收设备，

其中，第一接收设备被配置为在第一时间间隔期间接收卫星广播信号，第二接收设备被配置为在第二时间间隔期间接收卫星广播信号，其中，第一接收设备被配置为记录与在第一时间间隔期间发射的卫星广播信号相关联的内容，以及第二接收设备被配置为记录与在第二时间间隔期间发射的卫星广播信号相关联的内容。

5.根据权利要求4所述的内容广播系统，其中，第一接收设备包括连接至可移除存储介质的连接器，并被配置为将与卫星广播信号相关联的内容记录在连接至连接器的可移除存储介质上。

6.根据权利要求4或5所述的内容广播系统，其中，第一接收设备包括：

处理器配置，被配置为控制第一接收设备以在除第一时间间隔以外的时刻进入功率节约模式。

7.根据权利要求6所述的内容广播系统，其中，处理器配置被配置为检测广播信号向至少一个第一地理区域的发射，并响应于检测结果，控制第一接收设备以停止使用功率节约模式。

8.根据权利要求6所述的内容广播系统，其中，第一接收设备还包括时钟，其中，卫星广播信号包括指示所述第一时间间隔中的至少一个的信息，处理器配置被配置为根据所述信息以及时钟的输出，控制第一接收设备以在除第一时间间隔中的至少一个以外的时刻进入休眠模式。

9.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星控制装置还被配置为控制卫星以在相应的多个其他时间间隔中的一个或多个期间将所述卫星广播信号导向至一个或多个其他地理区域。

10.根据权利要求9所述的内容广播系统，其中，多个第一、第二时间间隔和一个或多个其他时间间隔包括时间间隔的序列，以及，重复所述序列。

11.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星广播信号用于以比再现时音频和/或视频信号的数据速率慢或快的数据速率对音频和/或视频信号进行广播。

12.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星广播信号是以600MHz至40GHz之间且包括600MHz和40GHz的频率来发射的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星广播信号是以UHF或SHF频率范围内的频率来发射的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星广播信号是以600MHz至2.5GHz之间且包括600MHz和2.5GHz的频率来发射的。

15.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星广播信号是使用Yagi-Uda天线来接收的。

16.根据前述权利要求中任一项所述的内容广播系统，其中，卫星控制装置被配置为控制卫星，以进行以下操作：

在第一时间间隔期间向包括所述第一地理区域在内的多个第一地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被所述多个第一地理区域中的任一个中的接收设备在第一时间间隔期间接收到；以及

在第二时间间隔期间向包括所述第二地理区域在内的多个第二地理区域发射所述卫星广播信号，使得所述卫星广播信号能够被所述多个第二地理区域中的任一个中的接收设备在第二时间间隔期间接收到。

17.根据权利要求16所述的内容广播系统，其中，广播信号用于给多个第一地理区域中的第一个第一地理区域提供内容，所提供的内容与提供给所述多个第一地理区域中的第二个第一地理区域的内容不同。

18.一种对内容进行广播的方法，所述方法包括：

根据预定的广播调度来发射卫星广播信号，其中：

卫星广播信号在多个第一时间间隔期间被发射至第一地理区域，使得卫星广播信号能够被第一地理区域中的接收设备在第一时间间隔期间接收到；以及

卫星广播信号在多个第二时间间隔期间被发射至第二地理区域，使得卫星广播信号能够被第二地理区域中的接收设备在第二时间间隔期间接收到，其中，所述卫星广播信号在至少所述第二时间间隔期间不被发射至第一地理区域，所述卫星广播信号在至少所述第一时间间隔期间不被发射至第二地理区域。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，根据广播调度，多个第一和第二时间间隔包括时间间隔的重复序列。

20.根据权利要求18或19所述方法，其中，卫星广播信号用于以比再现时音频和/或视频信号的数据速率慢或快的数据速率对音频和/或视频信号进行广播。