CN1759606B - 通过下转换将信号分配到空信道的设备和方法 - Google Patents

Abstract

网关设备(20)能够利用现有同轴电缆基础结构在家庭和/或商业住所中分配音频、视频和/或数据信号。根据典型实施例，网关设备(20)包括：信号处理组件(21-32)，用于接收来自卫星源的信号并处理所述接收信号以产生与所需卫星转发机相对应的模拟信号。控制器(34)能够响应请求信号，产生所述模拟信号。将所述模拟信号经由连接所述网关设备(20)和所述客户机设备(40)的传输介质提供给客户机设备(40)。

Description

通过下转换将信号分配到空信道的设备和方法

本申请要求2003年3月11日向美国专利商标局提交的、被分配的序列号分别是60/453,491和60/453,763的两个临时申请的所有权益。

技术领域

本发明总体上涉及例如音频、视频和/或数据信号的记录内容的分配，更具体地，涉及一种设备和方法，能够利用已有的同轴电缆基础结构在家庭和/或商业住所中分配这种信号。

背景技术

在卫星广播系统中，卫星接收来自基于地球发射机的、表示音频、视频和/或数据信息的信号。卫星放大这些信号并将通过以特定频率操作并且具有给定带宽的转发机(transponder)，将这些信号重广播到位于消费者住所处的多个接收机。这种系统包括：上行发射部分(即，地球到卫星)、地球轨道卫星接收和发射单元以及下行部分(即，卫星到地球)，包括位于消费者住所处的一个或多个接收机。

对于通过例如卫星广播系统的系统来接收信号的住所，在住所内分配所接收的信号是一个难题。例如，许多已有的住所配备有同轴电缆，例如RG-59型同轴电缆，其不能容易地用于分配例如卫星广播信号等特定信号。例如RG-59的同轴电缆并未用于在住所内分配这种信号的一个原因在于：同轴电缆已经能用于分配电缆广播信号。因此，在给定其有限带宽的同轴电缆上，诸如卫星广播信号很难与电缆广播信号共存。例如RG-59的同轴电缆不能用于在住所内分配特定信号的另一个原因在于：同轴电缆可能使用与要分配的信号所占据的频率不同的一部分频谱。例如，例如卫星广播信号等信号可能占据了一部分(例如，大于1GHz)、高于能够容易地在例如RG-59的同轴电缆及其相关信号分路器和/或中继器上分配的信号频率的频谱(例如，小于860MHz)。

迄今为止，还没有利用已有的同轴电缆基础结构(例如，RG-59)来充分解决在住所内分配例如卫星广播信号等信号的问题。尽管特定技术(例如IEEE 1394)可以用于住所内的信号分配，典型地，这种技术需要对住所重新布线，这对于大多数消费者可能成本过高。此外，已有的无线技术可能不适于在住所内分配特定类型的信号，例如视频信号。

因此，需要一种能够避免上述问题设备和方法，从而能够利用已有的同轴电缆基础结构，能够在家庭和/或商用住所内分配例如音频、视频和/或数据信号等信号。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种网关设备。根据典型实施例，所述网关设备包括：处理装置，用于接收来自卫星源的信号并处理所述接收信号而无需对接收信号进行解调，以产生与所需卫星转发机相对应的模拟信号。控制装置能够响应请求信号，产生所述模拟信号。将所述模拟信号经由连接所述网关设备和所述客户机设备的电缆提供给客户机设备。

根据本发明的另一方面，公开了一种将信号从网关设备分配给客户机设备的方法。根据典型实施例，所述方法包括步骤：接收来自卫星源的信号；接收来自所述客户机设备的表示所需卫星转发机的请求信号；处理所述接收信号以便响应所述请求信号来产生与所需卫星转发机相对应的模拟信号；以及经由连接所述网关设备和所述客户机设备的同轴电缆，将所述模拟信号提供给所述客户机设备。

附图说明

通过参考结合附图的本发明实施例的以下说明，本发明的上述和其它特点和优点及其实现方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解本发明，其中：

图1是适于实现本发明的典型实施例的图；

图2是根据本发明典型实施例的图1的网关设备的方框图；

图3是示出了根据本发明典型实施例的频率转换操作的图；

图4是根据本发明典型实施例的图1的客户机设备之一的方框图；以及

图5是示出了根据本发明典型实施例的步骤的流程图。

这里所示的示例演示了本发明的优选实施例，并且不将任何形式的这种示例设想为本发明范围的限制。

具体实施方式

现在参考附图，更具体是参考图1，示出了适于实现本发明的典型环境100。在图1中，环境100包括：信号接收组件10、网关设备20、以及每一个均具有相关本地输出设备50的客户机设备40。根据典型实施例，信号接收组件10通过由RG-6型同轴电缆构成的同轴电缆连接，与网关设备20相连，并且网关设备20通过由RG-59型同轴电缆构成的同轴电缆连接，与每一个客户机设备40相连。根据本发明，还可以使用其它的传输介质，例如其它类型的同轴电缆、光纤和空气。尽管图1中没有明确示出，环境100还可以包括例如信号分路器和/或中继器等组件。例如，环境100表示了在给定家庭和/或商业住所中的信号分配网络。

信号接收组件10操作用于接收来自一个或多个信号源(诸如卫星广播系统)的、包括音频、视频和/或数据信号的信号。根据典型实施例，信号接收组件10具体实现为例如卫星接收碟的天线，也还可以实现为任意类型的信号接收组件，例如输入端子和/或其它组件。

网关设备20操作用于接收来自信号接收组件10的、包括音频、视频和/或数据信号的信号，处理所接收的信号以产生模拟信号而不对接收到的信号进行解调，并将该模拟信号通过同轴电缆分配到客户机设备40。根据典型实施例，每一个客户机设备40操作用于接收并处理从网关设备20提供的模拟信号，从而通过本地输出设备50来实现相应的可听和/或可视输出。每一个本地输出设备50可以具体实现为模拟和/或数字设备，例如标准清晰度(SD)和/或高清晰度(HD)电视信号接收机。随后将提供有关客户机设备40的其它典型细节。

参考图2，示出了根据本发明典型实施例的图1的网关设备20的方框图.在图2中，网关设备20包括：诸如信号混频器21到24和灵敏(agile)本地振荡器(LO)25到28等频率转换装置、诸如带通滤波器(BPF)29到32等滤波装置、诸如信号合成器33等信号合成装置、以及诸如控制器/返回信道解调器34等控制/解调装置.可以利用集成电路(IC)来实现图2的前述组件，例如，可以将任意给定组件包括在一个或多个IC中.为了描述的简明，图2中没有示出与网关设备20相关联的特定传统组件，例如特定控制信号、功率信号和/或其它组件.

信号混频器21到24操作用于对通过信号接收组件10(例如，信号分路器)从卫星广播源接收到的信号分别与从灵敏LO 25到28提供的LO频率信号进行混频，从而产生频率转换后的信号。根据一个典型实施例，每一个信号混频器21到24将接收到的信号从诸如L频带频率(例如大于1GHz)的第一频带转换到诸如适合于在RG-59型同轴电缆上分配的频带(例如，小于1GHz)的频带的第二频带。而且，每一个信号混频器21到24产生与特定卫星转发机相对应的频率转换后的信号。尽管图2中未明确示出，但是每一个信号混频器21到24可以包括输入滤波器来控制其信号产生。图3提供了示出根据本发明典型实施例的前述频率转换操作的图300。

灵敏LO 25到28操作用于产生分别用于信号混频器21到24的LO频率信号。根据典型实施例，每一个灵敏LO 25到28响应一个或多个来自控制器34的控制信号，产生唯一LO频率信号，使其相应的信号混频器21到24能够产生与特定卫星转发机相对应的频率转换后的信号。作为示例和说明，图2示出了四(4)组信号混频器21到24和相应的灵敏LO 25到28。实际上，信号混频器21到24和灵敏LO 25到28的相应组数可以是设计选择的内容。根据典型实施例，信号混频器21到24和灵敏LO 25到28的相应组数可以等于给定卫星广播系统中的卫星转发机的总数(假如可得到足够的频率带宽)，以便确保可以同时接收、处理来自所有转发机的广播信号并分配到客户机设备40。根据另一典型实施例，信号混频器21到24和灵敏LO 25到28的相应组数可以对应于客户机设备40的数量。

BPF 29到32操作用于对从信号混频器21到24提供的频率转换后的信号分别进行滤波，从而产生模拟信号。根据典型实施例，每一个BPF29到32执行带通滤波操作，从而产生与特定卫星转发机相对应的模拟信号，并且另外去除由可能弱化这些所需模拟信号的在先信号处理所产生的任何假相。

信号合成器33操作用于合成从BPF 29到32提供的模拟信号，并且利用连接网关设备20和客户机设备40的同轴电缆，将这些模拟信号输出到一个或多个客户机设备40。

控制器/返回信道解调器34操作用于执行网关设备20的各种功能，包括控制功能和返回信道解调功能。根据典型实施例，控制器34操作用于检测在同轴电缆上、可以用来将模拟信号从网关设备20提供到一个或多个客户机设备40的一个或多个可用频带。根据该检测，控制器34产生一个或多个控制信号，用于控制一个或多个灵敏LO 25到28，如先前所描述的。

根据典型实施例，控制器34动态地扫描同轴电缆上的多个频带，从而检测一个或多个可用频带.控制器34可以通过测量该频带中的信号功率来检测可用频带.如果某一频带的信号功率低于阈值，则控制器34确定该频带是可用的.根据另一典型实施例，控制器34可以根据用户输入来检测同轴电缆上的一个或多个可用频带.例如，用户可以通过经由一个或多个客户机设备40提供的屏幕上UI与网关设备20进行交互，使用户能够选择同轴电缆上的一个或多个频带，用于网关设备20和客户机设备40之间的信号传输.按照这种方式，用户可以使同轴电缆上的特定频带专用于(即，“开凹口(notched out)”)网关设备20和客户机设备40之间的信号传输。

此外，根据典型实施例，返回信道解调器34操作用于解调通过同轴电缆从客户机设备40提供的请求信号，所述同轴电缆可以用作返回信道。这种请求信号可以控制由信号混频器21到24和灵敏LO 25到28来产生与所需卫星转发机相对应的频率转换后的信号。例如，由返回信道解调器34产生的解调请求信号可以使控制器34产生相应的控制信号，用于控制由信号混频器21到24和灵敏LO 25到28来产生与所需卫星转发机相对应的频率转换后的信号。按照该方式，来自客户机设备40的请求信号可以使网关设备20通过连接网关设备20和客户机设备40的同轴电缆，将与所需卫星转发机相对应的模拟信号提供给客户机设备40。

参考图4，示出了根据本发明典型实施例的图1的客户机设备40之一的方框图。在图4中，客户机设备40包括：例如前端处理器41的前端处理装置、例如返回信道处理器42的返回信道处理装置、例如图形编辑器43的图形编辑装置、例如A/V处理器44的音频/视频(A/V)处理装置、以及例如A/V输出45的A/V输出装置。可以利用IC来实现图4的前述组件，例如，任意给定组件可以包括在一个或多个IC中。为了描述的简明，图4中没有示出与客户机设备40相关联的特定传统组件，例如特定控制信号、功率信号和/或其它组件。

前端处理器41操作用于执行客户机设备40的各种前端处理功能。根据典型实施例，前端处理器41操作用于执行以下处理功能，包括：信道调谐、模拟到数字(A/D)转换、解调、FEC解码和解复用功能。根据典型实施例，前端处理器41的信道调谐功能将通过同轴电缆从网关设备20提供的模拟信号转换为基带信号。如这里所涉及的，术语“基带”可以表示在基带级别处或附近的信号。将已调谐的基带信号转换为数字信号，并对所述数字信号进行解调，以产生解调数字信号。根据典型实施例，前端处理器41可以操作用于解调各种类型的信号，例如正交幅度调制(QAM)信号、相移键控(PSK，例如QPSK)调制信号、和/或具有其它调制类型的信号。将FEC解码功能应用到解调数字信号，从而产生纠错数字信号。根据典型的实施例，前端处理器41的FEC解码功能可以包括：R-S FEC、解交织、维特比和/或其它功能。纠错数字信号可用包括多个时分复用广播节目，并且将其解复用为一个或多个数字传输流。

返回信道处理器42操作用于执行客户机设备40的各种返回信道处理功能。根据典型实施例，返回信道处理器42操作用于产生响应到客户机设备40的用户输入的请求信号，并且这种请求信号可以用于控制网关设备20。例如，返回信道处理器42可以产生响应到客户机设备40的信道改变命令的请求信号，并且将该请求信号通过连接网关设备20和客户机设备40的同轴电缆提供到网关设备20。给定的请求信号可以包括各种类型的信息。根据典型实施例，该请求信号包括指示卫星广播系统的所需转发机的信息。如先前所指示的，该请求信号可以使网关设备20产生与所需卫星转发机相对应的模拟信号，并且将这些模拟信号通过连接网关设备20和客户机设备40的同轴电缆提供给客户机设备40。其他信息也可以包括在该请求信号内。

此外，根据典型实施例，返回信道处理器42操作用于检测同轴电缆上的一个或多个可用频带，所述同轴电缆可以用于将请求信号从客户机设备40提供到网关设备20.根据典型实施例，返回信道处理器42可以按照与网关设备20的控制器34相同的方式来检测同轴电缆上的一个或多个可用频带.具体地，返回信道处理器42可以动态地扫描同轴电缆上的多个频带，从而检测一个或多个可用的频带，和/或根据选择一个或多个可用频带的用户输入，来检测同轴电缆上的一个或多个可用频带.

根据第一典型实施例，返回信道处理器42还可以控制前端处理器41的信道调谐功能。例如，返回信道处理器42可以在到网关设备20和信号前端处理器41的请求中包括其已经动态检测到的可用频带之一或由用户选择的频带，以便调谐该可用频带或由用户选择的频带。

根据第二典型实施例，返回信道处理器42可以在请求中包括所有可用频带，并且网关设备20选择可用频带之一，以便从用户选择的信道提供广播信号。在第二典型实施例中，在向网关设备20提供请求信号之后，返回信道处理器42可以动态地扫描同轴电缆上的多个频带，以便检测从网关设备20提供的所需数字传输流。根据该第二实施例，返回信道处理器42可以处理来自多个频带的信号，从而检测所需数字传输流。例如，返回信道处理器42可以在来自多个频带的信号中检测节目标识信息，从而检测所需数字传输流。一旦检测到所需数字传输流，返回信道处理器42可以向前端处理器41提供控制信号，这使前端处理器41调谐同轴电缆上提供所需数字传输流的特定频带。

在第三典型实施例中，返回信道处理器42在请求中不包括频带，网关设备必须检测可用频带，以便从用户选择的信道提供广播信号。在该第三典型实施例中，如关于第二典型实施例所述，返回信道应当检测所需数字传输流，并使前端处理器41调谐同轴电缆上提供所需数字传输流的特定频带。

图形编辑器43操作用于执行客户机设备40的图形编辑功能，其通过本地输出设备50来实现图形显示。根据典型实施例，图形编辑器43产生模拟和/或数字信号，表示了例如用户界面(UI)的图形显示，使用户能够与客户机设备40和/或网关设备20进行交互。

A/V处理器44操作用于执行客户机设备40的各种A/V处理功能。根据典型的实施例，A/V处理器44操作用于执行包括运动图像专家组(MPEG)解码、国家电视标准委员会(NTSC)或其它类型的编码、以及数字到模拟(D/A)转换功能等功能。按照这种方式，对从前端处理器41提供的数字传输流进行MPEG解码，以产生解码后的数字信号。然后，将解码后的数字信号编码为NTSC信号或其它类型的信号(例如，PAL、SECAM、VSB、QAM等)，并将其转换为模拟信号。在这种情况下，本地输出设备50是例如数字电视信号接收机等数字设备，可以省略前述编码和/或D/A转换功能。

A/V输出45操作用于通过使从图形编辑器43和/或A/V处理器44提供的模拟和/或数字信号能够输出到本地输出设备50，来执行客户机设备40的A/V输出功能。根据典型实施例，可以将A/V输出45实现为任意类型的A/V输出装置，例如任意类型的有线和/或无线输出终端。

为了便于更好理解本发明的发明原理，现在将给出示例。参考图5，流程图500是示出了根据本发明典型实施例的步骤。出于示例和说明的目的，参考前述图1的环境100的组件来说明图5的步骤。图5的步骤仅作为示例，而并不意欲以任何方式限制本发明。

在步骤510，网关设备20接收从卫星广播源提供的信号.根据典型实施例，网关设备20通过信号接收组件10接收来自卫星广播源的、例如音频、视频和/或数据信号等信号.

在步骤520，网关设备20从客户机设备40接收表示要调谐的所需卫星转发机的请求信号。根据典型实施例，客户机设备40的返回信道处理器42响应到客户机设备的诸如信道改变命令等用户输入，产生请求信号，并且通过连接网关设备20和客户机设备40的同轴电缆，将该请求信号提供给网关设备20。

在步骤530，网关设备20在将其与客户机设备40相连的同轴电缆上检测一个或多个可用频带。如先前所示，控制器34可以动态地扫描在同轴电缆上的多个频带以便在步骤530处检测一个或多个可用频带，以及/或者可以根据选择可用频带的用户输入来检测一个或多个可用频带。

在步骤540，网关设备20处理所接收到的卫星广播信号，从而产生与所需卫星转发机相对应的模拟信号。根据典型实施例，返回信道解调器34解调在步骤520处接收到的请求信号，从而产生解调请求信号。解调请求信号使控制器34产生相应控制信号，用于控制灵敏LO 25到28和相应的信号混频器21到24，从而能够产生与所需卫星转发机相对应的频率转换后的信号。然后，由相应的BPF 29到32对与所需卫星转发机相对应的频率转换后的信号进行滤波，从而在步骤540处产生与所需卫星转发机相对应的模拟信号。

在步骤550，网关设备20利用在步骤530处检测到的同轴电缆上的可用频带，将步骤540处产生的模拟信号提供给客户机设备40。可以按照同时的方式将图5的步骤执行多次，从而同时将模拟信号提供给“N”个不同的客户机设备40。例如，按照该方式，网关设备20可以将“N”个不同广播节目按照同时的方式分配到“N”个不同的客户机设备40。

如上所述，本发明提供了一种设备和方法，能够利用已有的同轴电缆基础结构在家庭和/或商业住所中分配音频、视频和/或数据信号。本发明可以应用于具有或不具有显示设备的各种设备。因此，这里使用的短语“电视信号接收机”是指包括但不局限于以下设备的系统或设备：包括显示设备的电视机、计算机或监视器、以及不包括显示设备的诸如机顶盒、视频磁带录像机(VCR)、数字多功能盘(DVD)播放器、视频游戏盒、个人视频记录器(PVR)、计算机或其它设备等系统或设备。

尽管已经说明了具有优选设计的本发明，在本公开的精神和范围内，可以进一步修改本发明。因此，本申请意欲覆盖利用其一般原理的本发明的任何变型、使用或改变。此外，本发明意欲覆盖脱离了本公开但处于本领域技术人员的公知或传统范围并且落入所附权利要求的限制内的情况。

Claims (14)

1.一种设备(20)，包括：

处理装置(21-32)，用于接收卫星信号并将所述接收信号转换为模拟信号，而无需对接收信号进行解调；

控制装置(34)，用于响应来自与所述设备相连的客户机设备的请求信号，控制所述处理装置；

其中，将所述模拟信号经由连接所述设备(20)和所述客户机设备(40)的传输介质提供给客户机设备(40)；

所述控制装置(34)通过扫描所述传输介质上的多个频带、测量信号功率、以及根据所测量的信号功率来选择所述可用频带，来检测所述传输介质上的可用频带；以及

所述可用频带用来向所述客户机设备(40)提供所述模拟信号。

2.根据权利要求1所述的设备(20)，其特征在于所述传输介质包括RG-59电缆。

3.根据权利要求1所述的设备(20)，其特征在于所述处理装置(21-32)包括：

频率转换装置(21-28)，用于将所述接收信号从第一频带转换到第二频带，以产生频率转换后的信号；以及

滤波装置(29-32)，用于对所述频率转换后的信号进行滤波，以产生所述模拟信号。

4.根据权利要求3所述的设备(20)，其特征在于：

所述第一频带大于1GHz；以及

所述第二频带小于1GHz。

5.根据权利要求1所述的设备(20)，其特征在于所述处理装置(21-32)包括：

频率转换装置(21-28)，用于将所述接收信号从第一频带转换到所述可用频带，以产生频率转换后的信号；以及

滤波装置(29-32)，用于对所述频率转换后的信号进行滤波，以产生所述模拟信号。

6.根据权利要求5所述的设备(20)，其特征在于所述频率转换装置(21-38)包括信号混频器(21-24)。

7.根据权利要求1所述的设备(20)，其特征在于所述请求信号是经由所述传输介质提供给所述设备(20)的。

8.一种将信号从网关设备分配给一设备的方法(500)，包括步骤：

接收卫星信号(510)；

接收来自所述设备的、指示期望的卫星转发机的请求信号(520)；

处理所述接收信号以便响应所述请求信号来产生与所述期望的卫星转发机相对应的模拟信号(540)，而无需对所述接收信号进行解调；

通过扫描将所述网关与所述设备相连的传输介质上的多个频带、测量信号功率、以及根据所测量的信号功率来选择可用频带，来检测所述传输介质上的所述可用频带(530)；以及

经由所述传输介质，将所述模拟信号提供给所述可用频带上的所述设备。

9.根据权利要求8所述的方法(500)，其特征在于所述传输介质包括RG-59电缆。

10.根据权利要求8所述的方法(500)，其特征在于所述处理步骤(540)包括：

将所述接收信号从第一频带转换到第二频带，以产生频率转换后的信号；以及

对所述频率转换后的信号进行滤波，以产生所述模拟信号。

11.根据权利要求10所述的方法(500)，其特征在于：

所述第一频带大于1GHz；以及

所述第二频带小于1GHz。

12.根据权利要求8所述的方法(500)，其特征在于所述处理步骤(540)包括以下步骤：

将所述接收信号从第一频带转换到可用频带，以产生频率转换后的信号；以及

对所述频率转换后的信号进行滤波以产生所述模拟信号。

13.根据权利要求12所述的方法(500)，其特征在于所述转换步骤包括步骤：将第一频带中的所述接收信号与所产生的频率转换后的信号进行混频。

14.根据权利要求8所述的方法(500)，其特征在于所述请求信号是经由所述传输介质提供给所述网关设备的。

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