CN1758728A - 用于接收卫星数字多媒体广播的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于跟踪卫星的位置并在终端上显示卫星位置的卫星数字多媒体广播(DMB)接收装置和方法。另外，当存在障碍物时，通知用户由障碍物引起的不可能接收的状态，以便使用户能够有效的接收卫星信号。用于接收数字广播的终端包括用于接收数字广播信号的接收机、用于确定终端位置的地磁传感器、用于使用卫星方位和终端位置来生成广播接收状态信息的控制器、和用于显示广播接收状态信息的显示器。

Description

用于接收卫星数字多媒体广播的装置和方法
技术领域
本发明一般涉及一种用于接收卫星数字多媒体广播(DMB)的装置和方法，并且，尤其是涉及一种用于跟踪卫星的位置和在终端上显示卫星位置的卫星DMB接收装置和方法，另外还涉及，在出现干扰时，通知用户接收由干扰引起的不可能接收的状态，以便使用户能够有效的接收卫星信号。
背景技术
与模拟广播业务相比，数字广播业务(也即通常所说的数字广播)提供具有高图像质量和更高声音质量的更好的业务。因此，数字广播业务可以被看作是模拟广播业务的替代品。数字广播技术和移动通信技术的发展近来已经引起了对允许用户在移动时浏览数字广播的数字广播业务的兴趣。这种移动数字广播业务被称作DMB业务。
DMB业务允许浏览者在移动时使用诸如个人便携式接收机和配有天线的车载接收机的具有数字广播功能的终端，欣赏各种多媒体广播内容。
在卫星DMB业务中，地面广播站将预期的数字广播数据发射给卫星，而卫星又直接或通过中继器(称作填空发射机(GF))将数字广播数据发射给地面上的终端。GF将接收自卫星的数字广播数据发送给处于某些区域内的终端，在这些区域内卫星信号是微弱的，或者由于衰落、衰减、屏蔽、噪声、抵消、遮蔽等原因而不适于接收。例如，GF可以用来在能够引起卫星数字广播数据盲区的高建筑物周围的区域，或者在卫星数字广播信号被屏蔽的地下区域发射数字广播数据。
在数字广播终端通过GF接收数字广播数据的情况下，数字广播终端甚至可以是在卫星数字广播部分地或完全衰减地、或者在其他不适于接收的区域(例如，地铁、隧道、或建筑物的地下室)内接收数字广播数据。
图1示出了说明典型DMB系统的框图。在压缩和调制后，DMB中心20发射DMB数据(例如，画面、声音、数据等)到DMB卫星10。在放大和频率转换后，DMB卫星10再将广播数据发送给各个小区。通常，每一个小区包括多个GF30。GF30将接收的广播数据提供给数字广播终端40。通过GF而不是直接来自DMB卫星10的数字广播确保足以通过GF30覆盖区域内的数字广播终端40来接收的广播质量。
然而，如果数字广播终端40移出GF覆盖的区域或者不属于一个专门的小区，那么它直接接收来自DMB卫星10的卫星信号来继续卫星DMB业务。也即，在例如山上或乡村地区、或被大片水域环绕的无GF区域，那里没有GF，数字广播终端40必须直接接收来自DMB卫星10的信号用于DMB业务。然而，由于当卫星信号靠近地球表面时，卫星信号变得很微弱，等于或低于-90dBm，对常规的AM/FM天线来说，在没有卫星天线的情况下接收卫星信号是不可能的。
即使具有卫星天线，但来自DMB卫星10的2.6GHz DMB信号具有高的直线性，这使得接收反射的DMB信号非常困难。因此，卫星天线必须适当的放置于DMB卫星10的视线范围内，也即，位于DMB的有效覆盖区域。
而且，即使数字广播终端40的用户成功地跟踪DMB卫星10的方向并因此一开始就获得卫星信号，用户在漫游时也必须监视卫星信号(卫星天线必须适当的放置)。并且，在诸如树木或楼房的障碍物位于卫星视线路径上阻挡了卫星信号时，用户必须监视卫星信号来重新建立接收，这使得功率消耗增加并使用户感到不方便。
发明内容
本发明的目的是为了至少基本上解决上述问题和/或缺点，并至少提供下面的优点。因此，本发明的目的是提供数字广播接收终端和方法，使得通过在终端屏幕上显示卫星的位置，可能正在移动的用户能够定位数字广播接收终端来容易地接收卫星信号而不被中断。
本发明的另一个目的是提供数字广播接收终端和方法，用于在尽管检测到卫星的方向、但有障碍物阻挡卫星信号时，通过屏幕通知用户存在障碍物并通过避开障碍物而使用户能够接收卫星信号。
本发明的又一个目的是提供数字广播接收终端和方法，用于在直接从卫星接收数字广播数据时，显示为了高的接收灵敏度而将移动天线的方向，并且显示数字广播数据的接收信号强度。
通过提供卫星数字媒体广播(DMB)接收装置和方法而实现上述的目的，该装置和方法用于跟踪卫星的位置并在终端上显示卫星位置，并且另外，在存在障碍物时，通知用户由障碍物引起的不可能接收的状态，使得用户能够有效地接收卫星信号。
根据本发明的一个方面，在用来接收数字广播的终端中，接收机接收数字广播信号，地磁传感器测量终端的位置，控制器使用卫星方位角和终端的位置生成广播接收状态信息，以及显示器显示广播接收状态信息。
广播接收信息指示终端中天线的移动方向、卫星的移动方向和有效的覆盖区域。显示器以图形或文本形式显示广播接收状态信息。
如果天线的移动方向落在有效覆盖区域内，并且当前的接收状态值等于或小于预定阈值，则通知用户存在障碍物的消息显示在显示器上。
根据本发明的另一个方面，在于数字广播终端上显示卫星移动方向的方法中，确定数字广播信号是接收自卫星还是填空发射机，终端的位置由地磁传感器来测量，使用卫星的方位角和终端位置来生成广播接收状态信息，并显示该广播接收状态信息。
根据本发明的又一个方面，在于数字广播终端上显示卫星移动方向的方法中，一旦从卫星接收到数字广播信号，就确定数字广播信号是否直接接收自卫星。如果数字广播信号直接接收自卫星，则确定和显示卫星的移动方向。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，本发明的上述和其它的目标、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1是说明典型DMB系统的框图；
图2是说明根据本发明的实施例的、用于接收卫星数字广播的终端的框图；
图3是说明根据本发明的实施例的导频信道的结构图；
图4是说明根据本发明的实施例的用于显示广播接收状态信息的操作的流程图；
图5是说明根据本发明的另一个实施例的用于处理广播接收状态信息的操作的流程图；
图6是说明根据本发明的一个实施例，为DMB接收而提供天线要指向的方向和数字广播数据的接收强度的屏幕显示的图；和
图7A、7B和7C是根据本发明的另一个实施例，说明提供广播接收状态信息的屏幕显示的图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，众所周知的功能和结构将不再详细描述，因为在不必要的细节上它们会使本发明模糊。
本发明想要提供一种跟踪DMB卫星并在终端上显示卫星位置的方法，该方法用于在卫星DMB系统中对卫星信号的有效接收。在此应当理解，本发明可适用于经由地球同步轨道上的卫星的所有通信，以及2.6GHz卫星DMB系统。
图2示出了根据本发明的实施例，说明用于接收卫星数字广播的终端的框图。终端200包括：DMB控制器202，DMB接收机204，DMB接收强度测量器206，地磁传感器208，存储器210，显示器212和扬声器214。
根据本发明的实施例，DMB控制器202为终端提供全面的控制。一旦接收到数字广播信号，DMB控制器202就把数字广播信号解压缩成原始数字广播数据。另外，DMB控制器202确定数字广播信号是直接接收自DMB卫星10还是通过GF30接收。在前一种情况下，DMB控制器202确定天线将被移动到在视线内指向DMB卫星10的卫星移动方向(heading)，并且测量数字广播信号的接收信号强度。
DMB接收机204接收来自DMB卫星10或GF30的数字广播信号。DMB接收强度测量器206测量数字广播信号的接收强度。
地磁传感器208通过测量地球磁场来感测终端的移动方向(heading)。换句话说，地磁传感器208通过使用地球磁场来测量对应于终端200的移动方向的绝对角度。
存储器210存储接收的数字广播数据。在DMB控制器202控制下，显示器212显示与数字广播数据、卫星移动方向和接收的信号强度相关的图像。卫星移动方向和所接收信号强度与数字广播数据分别或一起在显示器212上显示。扬声器214输出相应于数字广播数据的音频声音。
用于接收卫星数字广播的终端的上述结构是基于DMB控制器202处理所有数据的假设。具体地，DMB控制器202基于由地磁传感器208提供的终端位置计算终端的方位角，并确定终端200的当前位置是否落在有效覆盖区域。
图3示出了说明根据本发明实施例的导频信道的结构图。
根据本发明，根据在终端的广播接收状态信息，来优化广播接收。
广播接收状态信息包括终端的卫星DMB天线的移动方向、DMB卫星的移动方向和有效的覆盖区域。使用小区标识(ID)或接收自卫星的卫星方位角来计算卫星移动方向和有效的覆盖区域。根据卫星天线的移动方向是否落入有效的覆盖区域来确定卫星信号接收状态(例如，“好的”或“坏的”卫星信号接收状态)。
参照图3，小区ID或卫星方位角以保留在系统规范中的4字节的D51代码(数据子帧)301来传递。目前，D51被用来传递GFID(从卫星发射给GF)，而根据本发明，GFID能够用小区ID或卫星方位角来替代。根据本发明的小区ID或卫星方位角直接或通过GF从卫星发射给终端。
在本发明中，分配GFID的一些比特来描述小区ID或卫星方位角，而不是将当前D51代码全部专用于小区ID或卫星方位角。
DMB卫星是固定在赤道上方的对地同步卫星。卫星DMB信号以多个波束的形式到达地球表面或附近，覆盖多个小区。每一个单独波束的覆盖范围被限制在一个局部区域。因此，当从一个小区观察到卫星时，跨越整个小区，卫星的移动方向几乎是相同的，因此在同一个小区中所有的位置上，卫星几乎具有相同的方位角。
因此，用户有可能仅使用识别正在服务的小区的小区ID来确定卫星的方位角。例如，终端200在数据库中存储关于小区ID的移动方向。当从DMB卫星接收小区ID时，终端200读出相应于小区ID的卫星方位角。
如上所述，根据本发明，导频信道连同卫星ID或GFID一起传递小区ID或卫星方位角。
图4是根据本发明的实施例，说明显示广播接收状态信息操作的流程图，图6是根据本发明的实施例，说明为DMB接收提供卫星方向和数字广播数据的接收强度的屏幕显示的图。下面的描述是基于数字广播终端配备有用来直接从卫星或通过GF从卫星接收数字广播数据的卫星天线的假设而进行的。
参照图4和图6，在步骤400，终端200通过DMB接收机204接收数字广播信号，在步骤402，确定数字广播信号是直接从卫星10还是通过GF30发射。例如通过读取如图3所示的导频信道信号中设置的卫星ID或GFID来进行判断。
在后一种情况下，在步骤410，终端40输出数字广播信号。
在前一种情况下，在步骤404，终端200在当前位置确定卫星10的移动方向。具体地，终端200通过地磁传感器208测量它的位置，并且基于终端200的位置和卫星10的方位角，计算天线将被移到在视线内指向DMB卫星10的卫星移动方向。卫星10的方位角可以被预先保存在数据库中，或根据从卫星10接收的预定导频信道帧来确定。
在步骤406，终端200通过DMB接收强度测量器206测量数字广播信号的接收强度。
在步骤408，终端200在显示器212上显示卫星移动方向和接收信号强度。如上所述，卫星移动方向是希望使天线指向的移动方向，并且基于天线方向，显示接收信号强度来通知用户信号强度的改变。参照图6，附图标记601表示为了更好的接收，终端必须被移到DMB卫星10的视线内的卫星移动方向。附图标记603表示接收信号强度。尽管未示出，如果接收信号强度降低到等于或低于预定的阈值，那么卫星移动方向601和接收信号强度603可以被显示、覆盖在广播数据的显示之上。
在步骤410，终端200输出相应于数字广播信号的广播数据。具体地，终端200将数字广播信号解压缩成原始数字广播数据，并通过显示器212输出视频数据，通过扬声器214输出音频数据。
图5示出了根据本发明另一个实施例，处理广播接收状态信息的操作的流程图，图7A、7B和7C示出了根据本发明另一个实施例提供广播接收状态信息的屏幕显示。
在用户移出例如市区的GF覆盖区域的情况下实施该过程。这里假定终端装配有可拆卸的卫星天线。
参照图5、7A、7B和7C，在步骤500，当终端200移出GF30的覆盖区域时，它转换为卫星接收模式。该模式转换可以仅当卫星天线被安装(耦合)于终端200时发生。终端200使用例如中断(例如，控制器中断等)或轮询例程来检测天线的安装。
如图7A和7B所示，在步骤502，终端200使用包含在导频信道的D51代码中设置的小区ID或卫星方位角来计算卫星移动方向，并显示卫星移动方向和由地磁传感器208测量的终端移动方向，作为广播接收状态信息。在可替换的实施例中，终端的移动方向可以使用加速计、三角测量术、全球定位系统(gps)等来确定。
参照图7A，终端200通过感测接收卫星信号的方向来检测卫星移动方向705。终端200的移动方向701、卫星移动方向705、和有效覆盖区域703以图像形式显示。在图7B中，广播接收状态信息以文本形式显示。有效覆盖区域从西北30°(NW30°)延伸到东北30°(NE30°)，而当前的天线移动方向是东北15°(NW15°)。
在步骤504，终端200确定当前的天线移动方向是否落入有效覆盖范围内。如果不是，在步骤506，用户移动终端40以便终端200位于卫星10的视线内。
在步骤508，终端200确定卫星信号是否被障碍物所阻挡。如果天线移动方向落在有效覆盖范围内，并且当前的接收状态值(当前信道状态)等于或小于预定的阈值，终端200认为障碍物存在。使用比特出错率(BER)或接收信号强度指示符(RSSI)来确定该接收状态值。
在步骤510，如果确定卫星信号被障碍物所阻挡，那么终端200警告障碍物的存在。例如，由于障碍物，可以用消息来提示用户移动其终端。在障碍物暂时阻挡卫星信号的情况下，用户可以只是等待而不用做任何事情，直到障碍物不再阻挡卫星信号为止。
考虑到卫星信号的直线性，用户可能会自己阻挡卫星的信号接收。当靠近地球表面时，卫星信号的强度变得非常微弱，等于或低于-90dBm。并且，因为卫星信号是环型极化的，因此它需要螺旋状天线。然而，由于它的大尺寸，螺旋状天线是不可行的选择。
当需要外部卫星天线时，由于其高直线性，2.6-GHz卫星信号不能通过反射来接收。如果用户由于其自身的站立而阻挡了卫星信号，或障碍物阻挡了卫星信号，用户可能会试图漫无目的地检测适当的天线方向，或者完全放弃进行卫星接收。
在上述的实施例中，用户可以基于显示的广播接收状态信息来确定天线移动方向是否落入有效覆盖区域，并将天线指向一个方向，和/或在一个方向上移动天线，和/或移动天线以便卫星信号的接收能够被优化。
如上所述，本发明将卫星的方向通知给终端用户，以便通过在终端显示屏上显示卫星的位置，用户(可能正在移动)可以关于没有中断地、更快地接收卫星信号来定位终端。因此，用户能够方便的接收卫星数字广播信号。并且，在存在障碍物时，用户被通知存在障碍物以便用户可以等待、移动终端、或避开该障碍物。
此外，快速和有效的卫星接收导致了信号搜索时间和功率消耗的降低。
尽管已经参考其特定的优选实施例对本发明进行了说明和描述，本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种形式上和细节上的变化。
优先权
按照35U.S.C§119(a)，本申请要求2004年9月16日在韩国知识产权局提交的、标题为“用于接收卫星DMB(数字多媒体广播)的装置和方法”、申请号为No.2004-74066的申请，以及2004年9月22日在韩国知识产权局提交的、标题为“数字广播接收终端和用于显示数字广播数据的接收功率和数据流向的方法”、申请号为No.2004-75986的申请的优先权，两者的内容合并于此以资参考。

Claims (24)

1、一种用于接收数字广播的终端，包括：
接收机，用于从卫星接收数字广播信号；
地磁传感器，用于确定终端的位置；
控制器，用于使用卫星的方位和终端的位置来生成广播接收状态信息；和
显示器，用于显示广播接收状态信息。
2、如权利要求1所述的终端，其中广播接收状态信息包括指示终端中天线的移动方向、卫星移动方向和有效覆盖区域的信息。
3、如权利要求1所述的终端，其中当直接从卫星接收数字广播信号时，控制器生成广播接收状态信息。
4、如权利要求1所述的终端，其中显示器以图形或文本形式显示广播接收状态信息。
5、如权利要求1所述的终端，还包括信号强度测量器，用于测量数字广播信号的接收信号强度，其中显示器显示广播接收状态信息和接收信号强度。
6、如权利要求5所述的终端，其中，广播接收状态信息指示天线将被移动到在视线内指向卫星的移动方向。
7、如权利要求1所述的终端，其中如果确定天线的移动方向落在有效覆盖区域内，并且接收状态值小于或等于预定阈值，则控制器在显示器上显示通知存在障碍物的消息。
8、如权利要求7所述的终端，其中接收状态值基于比特出错率(BER)或接收信号强度指示符(RSSI)来确定。
9、一种用于在数字广播终端中显示卫星移动方向的方法，包括步骤：
确定是否从卫星或填空发射机的一个中接收了数字广播信号；
使用地磁传感器确定数字广播终端的位置；
使用卫星的方位和终端的位置生成广播接收状态信息；和
显示广播接收状态信息。
10、如权利要求9所述的方法，其中广播接收状态信息包括指示终端天线的移动方向、卫星的移动方向、和有效覆盖区域的信息。
11、如权利要求10所述的方法，其中有效覆盖区域使用在来自卫星的导频信道信号中设置的小区标识(ID)来确定。
12、如权利要求9所述的方法，其中显示步骤包括：当接收的数字广播信号来自卫星时，显示广播接收状态信息。
13、如权利要求9所述的方法，其中广播接收状态信息以图形或文本的方式被显示。
14、如权利要求9所述的方法，还包括步骤：
如果接收数字广播信号的方向落在有效的覆盖区域内，则比较数字广播信号的当前接收状态值和预定阈值；以及
如果当前接收状态值被确定为小于或等于预定阈值，则通过显示警告消息或输出可听到的告警，向用户发告警。
15、如权利要求14所述的方法，其中基于比特出错率(BER)或接收信号强度指示符(RSSI)来确定接收状态值。
16、一种用于在数字广播终端中显示卫星移动方向的方法，包括步骤：
一旦接收到数字广播信号，就确定数字广播信号是否直接接收自卫星；和
如果已经从卫星接收到数字广播信号，确定卫星移动方向并在显示器上显示该卫星移动方向。
17、如权利要求16所述的方法，还包括步骤：测量数字广播信号的接收强度和在显示器上显示接收信号强度。
18、如权利要求16所述的方法，其中确定数字广播信号是否直接接收自卫星的步骤是使用在接收自卫星的导频信道信号中设置的卫星标识(ID)或填空发射机(GF)ID来确定。
19、如权利要求16所述的方法，还包括步骤：如果数字广播信号接收自填空发射机，则输出相应于数字广播信号的数字广播。
20、如权利要求16所述的方法，其中确定卫星的移动方向和在显示器上显示卫星移动方向的步骤包括步骤：
测量数字广播终端的位置；
使用数字广播终端的位置和卫星的方位，确定天线将被移动到在视线内指向卫星的方向；和
在显示器上显示确定的方向。
21、一种用于接收数字广播的终端，包括：
接收机，用于接收来自卫星的数字广播信号；
地磁传感器，用于确定终端的位置；
控制器，用于使用卫星方位角和终端的位置生成有关卫星移动方向的信息；和
显示器，用于显示指示卫星移动方向的信息。
22、如权利要求21所述的方法，其中，当数字广播信号接收自卫星时，控制器生成有关卫星移动方向的信息。
23、一种在数字广播终端上显示卫星的移动方向的方法，包括步骤：
确定数字广播信号是否接收自卫星；
使用地磁传感器测量数字广播终端的位置；
使用卫星方位和数字广播终端的位置生成有关卫星移动方向的信息；和
显示有关卫星移动方向的信息。
24、如权利要求23所述的方法，其中显示步骤包括步骤：当数字广播信号接收自卫星时，显示有关卫星移动方向的信息。
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