DE102014014615A1

DE102014014615A1 - Spektrumabtastung

Info

Publication number: DE102014014615A1
Application number: DE102014014615.4A
Authority: DE
Inventors: Matt Gilbert; Adrian John Anderson; Christopher Owen
Original assignee: Imagination Technologies Ltd
Current assignee: Imagination Technologies Ltd
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: CN104683011A; GB2519652B; GB201317461D0; DE102014014615B4; CN104683011B; GB201415842D0; GB2519652A; US20150093995A1; US9161250B2

Abstract

Satellitenabtasten ist ein Beispiel des Abtastens eines Übertragungsspektrums, das das Identifizieren von Satellitenkanälen innerhalb eines Satellitensendespektrums betrifft. Statt das gesamte Übertragungsspektrum mit jeder möglichen Kombination von Frequenz und Symbolrate abzustasten, kann die Spektralanalyse über das Übertragungsspektrum erfolgen, um eine Schätzung der Signalstärke über das Übertragungsspektrum in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Die Schätzung der Signalstärke in dem Frequenzbereich kann verwendet werden, um Kandidatenübertragungskanäle zu identifizieren (zum Beispiel bei Frequenzen, bei welchen die Signalstärke hoch ist). Eine gezielte Abtastung des Übertragungsspektrums kann dann basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanälen ausgeführt werden, um die Übertragungskanäle zu identifizieren.

Description

Stand der Technik
Es gibt zahlreiche Signaltypen, die zu einem Empfänger übertragen (z. B. gesendet) werden können. Zum Beispiel können Satelliten verwendet werden, um Signale zu Satellitenempfängern zu übertragen. Die Signale können jeder beliebige Typ von Übertragungssignalen sein, wie zum Beispiel Sendesignale, die Fernseh- oder Radiosignale aufweisen. Es ist für Satelliten nützlich, dass sie sich auf geostationären Umlaufbahnen um die Erde befinden, so dass sie eine stationäre Position in Bezug auf Punkte auf der Oberfläche der Erde beibehalten. Es gibt viele unterschiedliche Satelliten auf Umlaufbahn um die Erde. Ein Satellit kann mehrere Signale auf mehreren Satellitenkanälen übertragen. Frequenzteilung kann verwendet werden, um zwischen unterschiedlichen Satellitenkanälen zu unterscheiden. Ein Satellitenkanal kann daher mit einem Frequenzbereich, in dem Signale auf diesem Kanal übertragen werden, verbunden sein, und es besteht typischerweise eine Frequenzlücke (das heißt ein Schutzintervall) zwischen verschiedenen Satellitenkanälen, so dass ein Satellitenempfänger leichter zwischen Signalen, die auf unterschiedlichen Satellitenkanälen übertragen werden, unterscheiden kann.
Satellitensendesignale sind eventuell für bestimmte geografische Regionen nicht gut definiert, zum Beispiel weil die Signale von einem Satelliten über einen weiten Bereich auf der Oberfläche der Erde empfangen werden können. Unterschiedliche Satelliten können Satellitensignale gemäß unterschiedlichen Formaten senden. Die Satellitenkanäle, die zum Beispiel von einem ersten Satelliten übertragen werden, können sich signifikant von den Satellitenkanälen, die von einem zweiten Satelliten übertragen werden, unterscheiden (zum Beispiel in Frequenz, Bandbreite und/oder Kodierungsprotokoll). Ferner kann ein Satellit mehrere Signale von verschiedenen Transpondern (das heißt auf unterschiedlichen Kanälen) übertragen. Ein Satellitenempfänger kann fähig sein, die vom Satelliten gesendeten Signale auf mehreren Kanälen von einem einzigen Satelliten zu empfangen. Ferner kann der Satellitenempfänger durch Ausrichten einer Schüssel des Satellitenempfängers zu unterschiedlichen Satelliten fähig sein, satellitengesendete Signale von unterschiedlichen Satelliten zu empfangen. Typischerweise sind die Frequenzen von Satellitensendesignalen gezwungen, innerhalb eines Satellitensendespektrums zu liegen. Das Satellitensendespektrum ist daher der Bereich von Frequenzen, in welchen Satellitensignale gesendet werden können. Das Satellitensendespektrum kann zum Beispiel das L-Band des elektromagnetischen Spektrums sein, das Frequenzen in dem ungefähren Bereich von 1 bis 2 GHz hat.
Damit ein Satellitenempfänger Satellitensignale richtig empfangen und dekodieren kann, bestimmt der Satellitenempfänger zuerst die Frequenzen und Symbolraten der Satellitenkanäle, die er empfängt. Ein Satellitenempfänger kann das tun, indem er eine zweidimensionale Abtastung über das gesamte Satellitensendespektrum bei allen Frequenzen und bei allen möglichen Symbolraten ausführt. Typischerweise hat das Satellitensendespektrum eine Breite von etwa 1 GHz, und die Symbolraten können den Kanalbandbreiten von etwa 330 kHz bis etwa 50 MHz entsprechen. Bei jeder Kombination von Frequenz und Symbolrate, kann der Satellitenempfänger das empfangene Signal testen, um zu sehen, ob er das Signal richtig dekodieren kann: Falls er das Signal richtig dekodieren kann, steht fest, dass ein Satellitenkanal an dieser Frequenz und Symbolrate besteht, aber wenn er das Signal nicht richtig dekodieren kann, steht fest, dass kein Satellitenkanal mit dieser Kombination von Frequenz und Symbolrate besteht. Eine Abtastung des gesamten Satellitensendespektrums, die derart durchgeführt wird, kann bis zur Vervollständigung etwa zwanzig Minuten in Anspruch nehmen.
Neben Satellitensendesignalen können auch andere Übertragungssignale zu Empfängern übertragen werden, wie zum Beispiel terrestrische Sendesignale (zum Beispiel für terrestrische Fernseh- und Radiosignale) oder Mobiltelefoniesignale zum Übertragen von Signalen innerhalb eines Mobiltelefonnetzes.
Kurzfassung
Diese Kurzfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die unten in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Kurzdarstellung ist nicht dazu bestimmt, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, und bezweckt auch nicht, dazu verwendet zu werden, den Schutzbereich des beanspruchten Gegenstands einzuschränken.
Das Übertragungsspektrumabtasten (zum Beispiel Satellitenabtasten) betrifft das Identifizieren von Übertragungskanälen innerhalb eines Übertragungsspektrums. Statt das gesamte Übertragungsspektrum an jeder möglichen Kombination von Frequenz und Symbolrate abzutasten, kann die Spektralanalyse über das Übertragungsspektrum erfolgen, um eine Schätzung der Signalstärke über das Übertragungsspektrum in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Die Schätzung der Signalstärke in dem Frequenzbereich kann verwendet werden, um Kandidatenübertragungskanäle zu identifizieren (zum Beispiel an Frequenzen, bei welchen die Signalstärke hoch ist). Eine gezielte Abtastung des Übertragungsspektrums kann dann basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanälen ausgeführt werden, um die Übertragungskanäle zu identifizieren. Die Übertragungskanäle können zum Beispiel Satellitenkanäle innerhalb eines Satellitensendespektrums sein. Bei anderen Beispielen können die Übertragungskanäle terrestrische Sendekanäle innerhalb eines terrestrischen Sendespektrums sein, oder die Übertragungskanäle können Kanäle eines Mobiltelefonnetzes sein.
Es wird insbesondere ein Verfahren zum Abtasten eines Übertragungsspektrums bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Analysieren von empfangenen Signalen über das Übertragungsspektrum, um eine Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Übertragungsspektrum zu bestimmen; Verwenden der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale, um Kandidatenübertragungskanalfrequenzen innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren, durch: (i) Ausführen von Flankendetektion auf der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich, und (ii) Verwenden der Flankendetektion, um nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich zu suchen, das auf einen Kandidatenübertragungskanal hinweist, wobei das Muster eine steigende Flanke, ein Frequenzintervall und eine fallende Flanke umfasst, wobei das Frequenzintervall zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke für einen Übertragungskanal geeignet ist, und Ausführen einer gezielten Abtastung über das Übertragungsspektrum basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanalfrequenzen, um dadurch einen oder mehrere Übertragungskanäle innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren.
Es wird auch eine Vorrichtung bereitgestellt, die ausgelegt ist, ein Übertragungsspektrum abzutasten, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Spektrum-Analysatormodul, das ausgelegt ist, empfangene Signale über das Übertragungsspektrum zu analysieren, um eine Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Übertragungsspektrum zu bestimmen; ein Kanalidentifikatormodul, das ausgelegt ist, Kandidatenübertragungskanalfrequenzen innerhalb des Übertragungsspektrums unter Verwendung der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale zu identifizieren, und ein Abtastmodul, das ausgelegt ist, eine gezielte Abtastung über das Übertragungsspektrum basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanalfrequenzen durchzuführen, um dadurch einen oder mehrere Übertragungskanäle innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren, wobei das Kanalidentifikatormodul umfasst: ein Flankendetektormodul, das ausgelegt ist, Flankendetektion auf der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich auszuführen, und ein Analysatormodul, das ausgelegt ist, die Resultate der Flankendetektion zu verwenden, um Kandidatenübertragungskanalfrequenzen innerhalb des Übertragungsspektrums durch Suchen nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich das auf einen Kandidatenübertragungskanal hinweist, zu identifizieren, wobei das Muster eine steigende Flanke, ein Frequenzintervall und eine fallende Flanke umfasst, wobei das Frequenzintervall zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke für einen Übertragungskanal geeignet ist.
Es wird auch ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das ausgelegt ist, ein Übertragungsspektrum abzutasten, wobei das Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Speicherträger verkörpert und derart ausgelegt ist, dass es, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, eines der hier beschriebenen Verfahren ausführt.
Die oben stehenden Merkmale können, wie für den Fachmann klar ist, nach Wunsch kombiniert werden, und können mit einem der Aspekte der hier beschriebenen Beispiele kombiniert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Unten sind Beispiele ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, auf welchen:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Satellitensendesystems ist,
2 ein schematisches Blockschaltbild eines Satellitenempfängers ist,
3 ein funktionales Blockschaltbild eines Prozessors eines Satellitenempfängers ist,
4 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Abtasten eines Satellitensendespektrums ist,
5 eine Grafik ist, die ein erstes Beispiel der Leistung empfangener Satellitensignale als eine Funktion von Frequenz zeigt,
6 eine Grafik ist, die ein zweites Beispiel der Leistung empfangener Satellitensignale als eine Funktion von Frequenz zeigt,
7 eine Grafik ist, die ein erstes Beispiel eines Abschnitts der Leistung empfangener Satellitensignale als eine Funktion von Frequenz zeigt, und
8 eine Grafik ist, die ein zweites Beispiel eines Abschnitts der Leistung empfangener Satellitensignale als eine Funktion von Frequenz zeigt.
Gemeinsame Bezugszeichen werden in allen Figuren entsprechend verwendet, um ähnliche Merkmale anzuzeigen.
Ausführliche Beschreibung
Nun werden Ausführungsformen nur beispielhaft beschrieben. Die hier beschriebenen Hauptbeispiele betreffen Satellitensendesignale innerhalb eines Satellitensendespektrums. Entsprechende Techniken können jedoch für andere Typen von Übertragungssignalen verwendet werden, zum Beispiel für terrestrische Sendesignale, die innerhalb eines terrestrischen Sendespektrums gesendet werden. Als ein anderes Beispiel könnten entsprechende Techniken in einem Mobiltelefonsystem verwendet werden, um es einem Empfänger (zum Beispiel einem Mobiltelefon) zu erlauben, schnell die Frequenzen und Symbolraten der Kanäle innerhalb eines Mobiltelefonsystems zu bestimmen, wodurch es dem Empfänger (zum Beispiel dem Mobiltelefon) erlaubt wird, Signale, die in dem Mobiltelefonsystem übertragen werden, korrekt zu empfangen und zu dekodieren. Das kann insbesondere nützlich sein, wenn ein Mobiltelefon eine Zelle des Mobiltelefonnetzes sucht, um einen Kanal zu identifizieren, auf dem es über das Mobiltelefonnetz kommunizieren kann.
1 zeigt ein Satellitensendesystem 100. In dem Satellitensendesystem 100, das in 1 gezeigt ist, sind zwei Satelliten 102 und 104 vorhanden, die ausgelegt sind, Satellitensignale zu der Oberfläche der Erde 106 hinunter zu senden. Die Satelliten 102 und 104 befinden sich auf geostationären Umlaufbahnen um die Erde 106. Zur Klarheit sind in 1 nur zwei Satelliten gezeigt, es können sich jedoch mehr als zwei Satelliten in dem Satellitensendesystem 100 befinden. Ein Satellitenempfänger 108 auf der Erde 106 ist ausgelegt, Satellitensendesignale von jeweils einem der Satelliten 102 und 104 auf einmal zu empfangen, zum Beispiel durch Ausrichten einer Empfängerschüssel zu einem der Satelliten 102 oder 104. Der Bereich, über den die Signale von dem Satelliten 102 gesendet werden, ist durch die Linien 1101 und 1102 gezeigt. Der Bereich, über den die Signale von dem Satelliten 104 gesendet werden, ist durch die Linien 1121 und 1122 gezeigt. Es ist in 1 klar, dass der Satellitenempfänger 108 innerhalb des Deckungsbereichs beider Satelliten 102 und 104 positioniert ist und daher Satellitensendesignale von beiden Satelliten 102 und 104 (aber nur von einem nach dem anderen) empfangen kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Satellitenempfängers 108. Der Satellitenempfänger 108 umfasst ein Empfängermodul 202, einen Prozessor 204, ein Display 206, Lautsprecher 208 und eine Frequenzreferenz 210. Wie für einen Fachmann klar ist, kann der Satellitenempfänger 108 weitere Bauteile zu den in 2 gezeigten aufweisen. Die Frequenzreferenz 210 stellt ein Signal mit einer besonderen Frequenz bereit, die verwendet werden kann, um das Timing der Vorgänge in dem Satellitenempfänger 108 zu steuern, zum Beispiel die Vorgänge, die von dem Empfängermodul 202 und von dem Prozessor 204 ausgeführt werden. Die Frequenzreferenz 210 kann ein digitales oder ein analoges Signal bereitstellen und kann zum Beispiel als ein lokaler Taktgeber in dem Satellitenempfänger 108 oder als ein anderer geeigneter Oszillator umgesetzt sein. Das Empfängermodul 202 umfasst eine Antenne, die ausgelegt ist, Satellitensignale zu empfangen, die innerhalb des Satellitensendespektrums gesendet wurden (zum Beispiel über das L-Band, das in etwa dem Frequenzbereich von 1 bis 2 GHz entspricht). Das Empfängermodul 202 umfasst auch ein Funkfrequenz-(HF)-Verarbeitungsmodul (in den Figuren nicht gezeigt), das ausgelegt ist, empfangene Satellitensignale von der Trägerfunkfrequenz zu einer Basisbandfrequenz des Satellitenempfängers 108 in Übereinstimmung mit den Signalen, die von der Frequenzreferenz 210 bereitgestellt werden, umzuwandeln.
Die empfangenen Satellitensignale werden zu dem Prozessor 204 gegeben, der ausgelegt ist, die Satellitensignale wie unten ausführlicher beschrieben zu verarbeiten. Dekodierte Signale können von dem Prozessor 204 zum Beispiel zu E/A-Vorrichtungen des Satellitenempfängers 108, wie zum Beispiel zu dem Display 206 und/oder zu den Lautsprechern 208 ausgegeben werden, um die dekodierten Signale auszugeben. Falls die empfangenen Satellitensignale zum Beispiel Funksignale sind, können die dekodierten Funksignale von den Lautsprechern 208 ausgegeben werden, zum Beispiel zu einem Benutzer des Satellitenempfängers 108. Falls die empfangenen Satellitensignale Fernsehsignale sind, können die dekodierten Signale von dem Display 206 und den Lautsprechern 208 ausgegeben werden, zum Beispiel zu einem Benutzer des Satellitenempfängers 108. Die dekodierten Signale können von dem Prozessor 204 zu anderen Bauteilen des Satellitenempfängers 108, die in 2 nicht gezeigt sind, geliefert werden, zum Beispiel zu einem Speicher zum Speichern darin oder zu einem Transmitter zur Weiterübertragung der Signale von dem Satellitenempfänger 108.
3 zeigt ein funktionales Blockschaltbild von Modulen, die von dem Prozessor 204 des Satellitenempfängers 108 umgesetzt werden können. Der Prozessor 204 setzt ein Spektrum-Analysatormodul 302, ein Kanalidentifikatormodul 304 und ein Abtastmodul 306 um. Das Kanalidentifikatormodul 304 umfasst ein Flankendetektormodul 314 und ein Analysemodul 316. Wie unten beschrieben, ist das Flankendetektormodul 314 ausgelegt, Flanken in dem Ausgang des Spektrum-Analysatormoduls 302 zu erfassen, und das Analysemodul 316 ist ausgelegt, einen Ausgang von dem Flankendetektormodul 314 zu verarbeiten, um zu bestimmen, welche Flanken Satellitenkanäle zu beschreiben scheinen (zum Beispiel welche Flanken geeignet mit geeigneten Gradienten zum Darstellen eines Satellitenkanals beabstandet sind). Das Abtastmodul 306 umfasst eine Mehrzahl von Satellitenempfängermodulen (zum Beispiel mit dem Bezugszeichen 308, 310 und 312 in 3), die ausgelegt sind, Satellitenkanäle zu identifizieren, die jeweilige Satellitensendestandards innerhalb des Satellitensendespektrums einhalten. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist das Satellitenempfängermodul 308 ausgelegt, Satellitenkanäle zu identifizieren, die den Standard Digital Video Broadcasting Satellite (DVB-S) einhalten; das Satellitenempfängermodul 310 ist ausgelegt, Satellitenkanäle zu identifizieren, die den Standard Digital Video Broadcasting Satellite der zweiten Generation (DVB-S2) einhalten, und das Satellitenempfängermodul 312 ist ausgelegt, Satellitenkanäle zu identifizieren, die den Standard Digital Video Broadcasting Satellite Services to Handhelds (DVB-SH) einhalten. Es können andere Satellitenempfängermodule in dem Abtastmodul 306 zum Identifizieren von Satellitenkanälen, die andere Satellitensendestandards einhalten, bestehen, zur Klarheit sind sie in 3 jedoch nicht gezeigt. Die Module des Prozessors 204, die in 3 gezeigt sind, können als Software, Hardware oder eine Kombination davon umgesetzt werden.
Der Betrieb des Satellitenempfängers 108 wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben. In Schritt S402 werden Satellitensendesignale an dem Empfängermodul 202 (zum Beispiel durch eine Antenne) von einem der Satelliten 102 oder 104 empfangen. Die Signale werden über das gesamte Satellitensendespektrum empfangen, das, wie oben beschrieben, in dem L-Band liegen kann, zum Beispiel in dem ungefähren Frequenzbereich von 1 bis 2 GHz. Das unten beschriebene Verfahren wird verwendet, um das Satellitensendespektrum abzutasten, um die Satellitenkanäle zu identifizieren, die für den Satellitenempfänger 108 verfügbar sind.
Die empfangenen Signale werden von dem Empfängermodul 202 zu dem Spektrum-Analysatormodul 302 des Prozessors 204 weitergegeben. Das Spektrum-Analysatormodul 302 kann als ein Modul umgesetzt werden, das die empfangenen Signale in dem Frequenzbereich wie hier beschrieben analysieren kann. In Schritt S404 analysiert das Spektrum-Analysatormodul 302 die empfangenen Signale über das Satellitensendespektrum, um eine Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Satellitensendespektrum zu bestimmen. Das kann auf eine geeignete Art ausgeführt werden, zum Beispiel kann das Spektrum-Analysatormodul 302 eine Fourier-Analyse (zum Beispiel durch Umsetzen einer schnellen Fourier-Transformierten (FFT)) auf den empfangenen Signalen ausführen, um die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Die Fourier-Analyse ist eine gut bekannte Technik, um eine Darstellung eines Zeitbereichssignals (zum Beispiel des empfangenen Signals) in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Die Fourier-Analyse kann getrennt über unterschiedliche Frequenzabschnitte des Satellitensendespektrums ausgeführt werden, und die Resultate der Fourier-Analyse über die verschiedenen Abschnitte können dann kombiniert werden, um die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Dazu stimmt das Empfangsmodul 202 auf einen bestimmten Abschnitt des Satellitensendespektrums ab, und das Spektrum-Analysatormodul 302 speichert eine Sequenz der empfangenen Signale und führt eine FFT auf dieser Sequenz der empfangenen Signale aus, um dadurch einen Vektor zu bilden, der die empfangene Signalstärke in dem besonderen Abschnitt des Satellitensendespektrums darstellt. Das Spektrum-Analysatormodul 302 weist das Empfängermodul 202 an, auf einen unterschiedlichen Abschnitt der Satellitensendung abzustimmen, und der Vorgang wird wiederholt, um einen Vektor zu bilden, der die empfangene Signalstärke in dem unterschiedlichen Abschnitt des Satellitensendespektrums darstellt. Dies wird wiederholt, bis mehrere Vektoren für die Abschnitte kombiniert werden können, um die empfangene Signalstärke über das gesamte (oder mindestens einen Großteil) des Satellitensendespektrums darzustellen. Es ist nützlich, die Fourier-Analyse getrennt über die verschiedenen Frequenzabschnitte des Satellitensendespektrums auszuführen, weil das Empfängermodul 202 eine maximale Bandbreite (zum Beispiel 60 MHz), auf die es abstimmen kann, haben kann. Um daher das komplette Spektrum bei solchen Beispielen zu erhalten, wird das Spektrum in Abschnitten abgetastet (zum Beispiel etwa 60 MHz auf einmal), und dann werden die Abschnitte kombiniert, um das gesamte Spektrum zu erhalten. Das erlaubt es dem Empfänger 108, mit einer Empfängerbandbreite zu arbeiten, zum Beispiel durch Neukonfigurieren der Größe der Spektrumfragmente, die erfasst werden. Ferner erlaubt es das Ausführen der Fourier-Analyse über Abschnitte des Spektrums dem Empfänger 108, für Tunercharakteristiken des Empfängermoduls 202 zu kompensieren. Falls das Empfängermodul 202 zum Beispiel einen nicht flachen Durchgangsbereich hat, könnte das Spektrum-Analysatormodul 302 nur den flachen Teil in einem Abschnitt verwenden und dann das Empfängermodul 202 auf einen unterschiedlichen Abschnitt des Spektrums abstimmen, so dass nur Fragmente von den flachen Teilen des Durchgangsbereichs kombiniert werden.
Bei anderen Beispielen wird die Fourier-Analyse über das vollständige Satellitensendespektrum auf einmal ausgeführt, das heißt nicht in Abschnitte aufgeteilt. Die „Stärke” der Signale kann durch irgendeinen geeigneten Parameter dargestellt werden, zum Beispiel durch die Leistung oder die Spitzenamplitude.
5 zeigt ein einfaches Beispiel einer Schätzung der Stärke (die in diesem Fall die Leistung ist) der empfangenen Signale (die als die Linie 502 gezeigt sind) als eine Funktion von Frequenz, die aus der Analyse resultiert, die von dem Spektrum-Analysatormodul 302 in Schritt S404 ausgeführt wird. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel befinden sich fünf klare Satellitenkanäle innerhalb des Satellitensendespektrums, die jeweils die Mittenfrequenzen an F₁, F₂, F₃, F₄ und F₅ haben. Die Leistung der empfangenen Signale an Frequenzen innerhalb der Satellitenkanäle ist signifikant höher als die Leistung der empfangenen Signale an Frequenzen zwischen den Satellitenkanälen. Bei dem einfachen, in 5 gezeigten Beispiel, erfahren die empfangenen Signale sehr wenig Rauschen, so dass die Spitzen der Satellitenkanäle in der Grafik, die in 5 gezeigt ist, klar und gut definiert sind. Die Bandbreiten der Satellitenkanäle (das heißt die Breiten in dem Frequenzbereich der Satellitenkanäle) sind bei diesem Beispiel zueinander dieselben und können zum Beispiel jeweils 45 MHz betragen. Die Bandbreite eines Satellitenkanals steht in Beziehung mit der Symbolrate der Signale, die auf dem Satellitenkanal übertragen werden. Je breiter zum Beispiel die Bandbreite eines Satellitenkanals ist, desto höher ist die Symbolrate der auf dem Satellitenkanal übertragenen Signale. Als ein Beispiel kann die Bandbreite eines Satellitenkanals zu der Symbolrate der Signale, die auf dem Satellitenkanal übertragen werden, proportional sein. Als ein einfaches Beispiel kann ein Satellitenkanal mit einer Bandbreite von 45 MHz Signale mit einer Symbolrate von 45 Millionen Symbolen pro Sekunde übertragen.
Sobald die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich bestimmt wurde, kann sie verwendet werden, um die Satellitenkanäle in dem Satellitensendespektrum zu identifizieren (zum Beispiel die Frequenz und Symbolrate der Satellitenkanäle identifizieren). Die Form und/oder die Größe der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich kann daher verwendet werden, um die Satellitenkanäle in dem Satellitensendespektrum zu identifizieren. Dazu wird die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich (zum Beispiel wie in 5 abgebildet) zu dem Flankendetektormodul 314 des Kanalidentifikatormoduls 304 gegeben. Bei Schritt S406 erfasst das Flankendetektormodul 314 Flanken in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich. Besondere Muster von Flanken in der Schätzung können auf Satellitenkanäle hinweisen. Das Analysemodul 316 analysiert die von dem Flankendetektormodul 314 erfassten Flanken, um Kanäle zu identifizieren, wie unten ausführlicher beschrieben. Derart identifiziert das Kanalidentifikatormodul 304 Kandidatensatellitenkanalfrequenzen innerhalb des Satellitensendespektrums und kann auch Kandidatensymbolraten der Kandidatensatellitenkanäle basierend auf der Bandbreite der Kandidatensatellitenkanäle identifizieren. Die Kandidatensatellitenkanäle werden später in dem Abtastmodul 306 verwendet, um die genauen Frequenzen und Symbolraten der Satellitenkanäle zu finden und dadurch die Satellitenkanäle in dem Satellitensendespektrum zu identifizieren.
Die Flankendetektion, die von dem Flankendetektormodul 314 umgesetzt wird, wird von dem Analysemodul 316 verwendet, um nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich, das auf einen Kandidatensatellitenkanal hinweist, zu suchen. Ein Kandidatensatellitenkanal ist in dem Frequenzbereich durch eine steigende Flanke, dann ein Frequenzintervall, gefolgt von einer fallenden Flanke charakterisiert. Das Analysemodul 316 kann daher einen Kanal identifizieren, indem es Flanken findet, die im Frequenzbereich geeignet beabstandet scheinen und angesichts der Beabstandung einen geeigneten Gradienten haben. Je schmaler ein Kanal ist, desto schärfer sollten die Flanken sein (das heißt desto größer sollte der Gradient der Flanken sein). Das Frequenzintervall zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke gibt einen Hinweis auf die Bandbreite des Kandidatensatellitenkanals, der einer Kandidatensymbolrate des Kandidatensatellitenkanals entspricht.
Bei dem einfachen Beispiel, bei dem die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale durch die Grafik der 5 gezeigt ist, identifiziert das Kanalidentifikatormodul 304 fünf Kandidatensatellitenkanäle, die Mittenfrequenzen an F₁, F₂, F₃, F₄ und F₅ haben. Das Kanalidentifikatormodul 304 identifiziert auch, dass jeder der Kandidatensatellitenkanäle dieselbe Kandidatensymbolrate hat, die zum Beispiel einer Kandidatensatellitenkanal-Bandbreite von 45 MHz entspricht.
Das Abtastmodul 306 empfängt die empfangenen Signale. Das Abtastmodul 306 empfängt auch die identifizierten Kandidatensatellitenkanalfrequenzen und Kandidatensymbolraten von dem Kanalidentifikatormodul 304. Bei Schritt S408, führt das Abtastmodul 306 eine gezielte Abtastung über das Satellitensendespektrum basierend auf den identifizierten Kandidatensatellitenkanalfrequenzen durch (und optional ferner basierend auf den Kandidatensymbolraten), um dadurch einen oder mehrere Satellitenkanäle innerhalb des Satellitensendespektrums zu identifizieren. Das Abtastmodul 306 kann daher die Kandidatenfrequenzen und Kandidatensymbolraten der Kandidatensatellitenkanäle verwenden, um den zweidimensionalen Suchraum, der von der Abtastvorrichtung gedeckt wird, zu verringern. Für jede Kandidatensatellitenkanalfrequenz kann das Abtastmodul 306 zuerst nach einem Satellitenkanal suchen, der eine hohe Symbolrate hat, und wenn kein Satellitenkanal gefunden wird, wird die Symbolrate verringert und eine andere Suche wird ausgeführt. Das Abtastmodul 306 beginnt das Suchen mit einer hohen Symbolrate, bevor es auf eine niedrigere Symbolrate zurückgeht, weil die Zeit, die das Abtasten für einen Kanal beansprucht, weitgehend von der Symbolrate dominiert wird. Der Algorithmus, der von dem Abtastmodul 306 umgesetzt wird, muss eine bestimmte Anzahl von Abtastungen verarbeiten, so dass das Abtastmodul 306 eine vollständige Suche umso schneller abschließen kann je höher die Symbolrate ist. Ferner kann die Suche nach einem Kanal mit einer besonderen Bandbreite einen Kanal finden, der eine Bandbreite innerhalb eines Prozentsatzes der besonderen Bandbreite hat. Je höher die besondere Bandbreite, die gesucht wird, ist, desto größer ist der Frequenzbereich des Satellitenspektrums, der mit einer einzelnen Suche gedeckt wird.
Bei einigen Beispielen wird die Symbolrate nicht verringert. Eine maximale und eine minimale Symbolrate, von denen man annimmt, dass sie ein Kandidat sein könnten, werden zum Beispiel verwendet. Anfänglich sucht das Abtastmodul 306 mit einer Rate, die die maximale Symbolrate deckt, und das kann auch die minimale Symbolrate decken, so dass nur eine einzige Suche an einer besonderen Frequenz erforderlich ist, um alle Symbolraten zu decken. In bestimmten Fällen deckt die anfängliche Suche jedoch die minimale Symbolrate nicht, so dass das Abtastmodul 306 die Symbolrate der Suche wie oben beschrieben verringert, bis die minimale Symbolrate gedeckt wurde.
Wie oben beschrieben, umfasst das Abtastmodul 306 eine Mehrzahl von Satellitenempfängermodulen, die ausgelegt ist, die gezielte Abtastung für eine jeweilige Mehrzahl von Satellitensendestandards auszuführen. Das DVB-S-Modul 308 führt zum Beispiel eine gezielte Abtastung aus, um einen oder mehrere Satellitenkanäle zu identifizieren, die den DVB-S-Standard innerhalb des Satellitensendespektrums einhalten; das DVB-S2-Modul 310 führt eine gezielte Abtastung aus, um einen oder mehrere Satellitenkanäle zu identifizieren, die den DVB-S2-Standard innerhalb des Satellitensendespektrums einhalten, und das DVB-SH-Modul 312 führt eine gezielte Abtastung aus, um einen oder mehrere Satellitenkanäle zu identifizieren, die den DVB-SH-Standard innerhalb des Satellitensendespektrums einhalten.
Um die gezielte Abtastung auszuführen, versucht ein Satellitenempfängermodul (zum Beispiel das DVB-S-Modul 308), die empfangenen Signale an einer bestimmten Frequenz und Symbolrate zu dekodieren. Falls die empfangenen Signale richtig mit der besonderen Frequenz und Symbolrate dekodiert werden können, hat das Satellitenempfängermodul einen Satellitenkanal an der besonderen Frequenz und Symbolrate identifiziert. In diesem Fall werden die empfangenen Signale von dem Abtastmodul 306 dekodiert (zum Beispiel durch eines der Satellitenempfängermodule 308, 310 oder 312), und in Schritt S410 werden Charakteristiken des identifizierten Satellitenkanals gespeichert, zum Beispiel in einem Speicher. Die Charakteristiken des identifizierten Satellitenkanals können anschließend verwendet werden, um rasch auf den identifizierten Kanal abzustimmen, um empfangene Satellitensignale auf den Kanälen zu dekodieren und die dekodierten Signale auszugeben, zum Beispiel zu dem Display 206 oder zu den Lautsprechern 208, wie oben beschrieben. Falls die empfangenen Signale jedoch nicht an der besonderen Frequenz und Symbolrate dekodiert werden können, hat das Satellitenempfängermodul bestimmt, dass kein Satellitenkanal des besonderen Standards (zum Beispiel DVB-S) an der besonderen Frequenz und Symbolrate besteht. Der Satellitenempfänger geht dann weiter zu einer unterschiedlichen Kombination von Frequenz und Symbolrate und wiederholt die Suche nach einem Satellitenkanal. Die Suche wird bei vielen unterschiedlichen Frequenzen und Symbolraten wiederholt.
Bei den hier beschriebenen Beispielen wird die Abtastung, die von dem Abtastmodul 306 ausgeführt wird, eine „gezielte Abtastung” (im Gegensatz zu einer „blinden Abtastung”) genannt, weil die Abtastung nicht für jede Kombination von Frequenz und Symbolrate in dem Satellitensendespektrum ausgeführt wird (wie beim Stand der Technik, der oben im Abschnitt Stand der Technik beschrieben wurde). Stattdessen wird die Abtastung auf einen Untersatz der möglichen Kombinationen von Frequenz und Symbolrate in dem Satellitensendespektrum basierend auf der Kenntnis der Kandidatensatellitenkanalfrequenzen und ferner optional basierend auf der Kenntnis der Kandidatensymbolraten, wie sie von dem Kanalidentifikatormodul 304 bestimmt werden, beschränkt. Derart wird die Abtastung, die von dem Abtastmodul 306 ausgeführt wird, so „gezielt”, dass sie an und/oder in der Nähe der Frequenzen ausgeführt wird, die von dem Kanalidentifikatormodul 304 als Kandidatensatellitenkanalfrequenzen identifiziert werden. Für Frequenzen und/oder Symbolraten, an welchen das Kanalidentifikatormodul 304 keinen Kandidatensatellitenkanal identifiziert hat, führt das Abtastmodul 306 eventuell keine Suche nach einem Satellitenkanal aus. Das verringert die Anzahl von Frequenz- und Symbolratenkombinationen, an welchen das Abtastmodul 306 nach Satellitenkanälen sucht (verglichen mit der blinden Abtastung, die von den Systemen, die oben im Stand der Technik beschrieben wurden, ausgeführt wird). Die Abtastung, die von dem Abtastmodul 306 ausgeführt wird, zielt auf diejenigen Frequenzen und/oder Symbolraten ab, bei welchen Satellitenkanäle wahrscheinlich basierend auf den Resultaten der Flankendetektion, die von dem Flankendetektormodul 314 des Kanalidentifikatormoduls 304 ausgeführt wird, vorhanden sind.
Die Analyse der empfangenen Signale über das Satellitensendespektrum zum Bestimmen der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz wird daher verwendet, um die Suche, die durch das Abtastmodul 306 ausgeführt werden, einzuschränken (das heißt „zu zielen”). Derart kann der Satellitenempfänger 108 die Satellitenkanäle ohne irgendeine Vorkenntnis der Satellitenkanäle, die vorhanden sind, identifizieren, zum Beispiel in etwa vierzig Sekunden, was viel schneller ist als beim Stand der Technik, der oben im Abschnitt Stand der Technik beschrieben wurde, der etwa zwanzig Minuten benötigt, um die Satellitenkanäle zu identifizieren, indem ein blindes Abtasten aller Frequenz- und Symbolratenkombinationen über das Satellitensendespektrum ausgeführt wird.
Wenn ein Satellitenempfängermodul (308, 310 oder 312) nach einem Satellitenkanal mit einer Frequenz f und einer Symbolrate s (die einer Bandbreite b entspricht) sucht, kann das Satellitenempfängermodul einen Satellitenkanal identifizieren, der eine Frequenz innerhalb eines Bereichs von (f – ε_f) bis (f + ε_f) hat und mit einer Symbolrate innerhalb eines Bereichs von (s – ε_s) bis (s + ε_s), die einer Bandbreite innerhalb eines Bereichs von (b – ε_b) bis (b + ε_b) entspricht. Die Werte von ε_f und ε_b können gleich sein oder auch nicht, und können in Abhängigkeit von der speziellen Umsetzung variieren, können aber in etwa 4 betragen. Falls ein Satellitenempfängermodul zum Beispiel nach einem Satellitenkanal mit einer Frequenz von 1,5 GHz (das heißt f = 1,5 GHz) an einer Symbolrate, die einer Bandbreite von 40 MHz (das heißt b = 40 MHz) entspricht, sucht, und falls ε_f = ε_b = b / 4 , kann das Satellitenempfängermodul einen Satellitenkanal finden, der eine Mittenfrequenz in einem Bereich von 1490 MHz bis 1510 MHz hat, mit einer Bandbreite in einem Bereich von 30 MHz bis 50 MHz. Man erkennt, dass bei diesem Beispiel der maximale Fehler in der Kandidatensatellitenkanalfrequenz, der toleriert werden kann (in dem Sinne, dass der Satellitenkanal immer noch identifiziert wird) durch ε_f, das gleich b / 4 ist, gegeben ist. Satellitenkanäle mit höheren Bandbreiten können daher mit einem größeren Fehler in der Kandidatensatellitenkanalfrequenz identifiziert werden.
Die unterschiedlichen Satellitenempfängermodule 308, 310 und 312 können parallel oder in Serie betrieben werden. Falls sie parallel betrieben werden, führt jedes der Satellitenempfängermodule 308, 310 und 312 eine gezielte Abtastung über alle identifizierten Kandidatenfrequenzen und Kandidatensymbolraten aus, um Satellitenkanäle gemäß den jeweiligen Satellitenstandards zu finden.
Falls die Satellitenempfängermodule 308, 310 und 312 in Serie betrieben werden, führt ein erstes der Satellitenempfängermodule (zum Beispiel das DVB-S-Modul 308) eine gezielte Abtastung über alle identifizierten Kandidatenfrequenzen und Kandidatensymbolraten aus, um Satellitenkanäle des jeweiligen Satellitenstandards (zum Beispiel der DVB-S-Standard) zu finden. Danach führt ein zweites der Satellitenempfängermodule (zum Beispiel das DVB-S2-Modul 310) eine gezielte Abtastung über irgendeine der identifizierten Kandidatenfrequenzen und Kandidatensymbolraten aus, die durch das erste Satellitenempfängermodul (zum Beispiel das DVB-S-Modul 308) nicht identifiziert wurden, um derart Satellitenkanäle des jeweiligen Satellitenstandards (zum Beispiel der DVB-S2-Standard) zu finden. Danach führt ein drittes der Satellitenempfängermodule (zum Beispiel das DVB-SH-Modul 312) eine gezielte Abtastung über eine der identifizierten Kandidatenfrequenzen und Kandidatensymbolraten aus, die von den vorhergehenden Satellitenempfängermodulen (zum Beispiel das DVB-S-Modul 308 und das DVB-S2-Modul 310) nicht identifiziert wurden, um dadurch Satellitenkanäle des jeweiligen Satellitenstandards (zum Beispiel der DVB-SH-Standard) zu finden. Das kann in Sequenz für andere Satellitenempfängermodule in dem Abtastmodul 306 wiederholt werden. Die Reihenfolge, in der die Satellitenempfängermodule der verschiedenen Standards angewandt werden, kann sich auf die Geschwindigkeit, mit der die Satellitenkanäle gefunden werden, auswirken. Die Algorithmen erfassen sehr schnell einen Kanal des relevanten Standards, wenn er vorhanden ist, aber langsam, wenn kein Kanal vorhanden ist, da sie alle Möglichkeiten durchsuchen müssen. Die am häufigsten verwendeten Standards werden daher zuerst durchsucht, bevor andere Standards durchsucht werden. DVB-S tendiert zum Beispiel dazu, der geläufigste Standard zu sein, so dass das DVB-S-Modul 308 nach einem Satellitenkanal suchen kann, der den DVB-S-Standard einhält, bevor andere Module nach Satellitenkanälen suchen, die andere Standards einhalten. Derart wird die Anzahl der restlichen Kandidaten, die nach Standards zu durchsuchen sind, nachdem die DVB-S-Suche abgeschlossen wurde, verringert.
Ferner können einige Gemeinsamkeiten zwischen unterschiedlichen Standards bestehen (zum Beispiel zwischen den Standards DVB-S und DVB-S2), was nutzbringend verwertet werden kann. Falls sich das DVB-S-Modul 308 auf einem gültigen Symbolstrom verriegelt und Timing und Trägerverriegelung holt, dann aber keinen Kanal identifizieren kann, ist es wahrscheinlich, dass es sich um einen Kanal eines unterschiedlichen Standards handelt. Diese Informationen könnten zu dem nächsten Modul (zum Beispiel zu dem DVB-S2-Modul 310) weitergegeben werden, um ihm die exakte Symbolrate und Frequenz, an der ein Kanal wahrscheinlich gefunden werden kann, zu geben. Das könnte die Zeit verringern, die das DVB-S2-Modul 310 benötigt, um den Kanal zu finden. Ferner könnten Kandidaten, die definitiv nichts an einer besonderen Frequenz und Symbolrate haben (wie durch das DVB-S-Modul 308 bestimmt), von dem DVB-S2-Modul 310 auf der Basis nicht durchsucht werden, dass, falls ein Kanal bei dieser besonderen Frequenz und Symbolrate zu finden wäre, das DVB-S-Modul 308 ihn gefunden hätte. Im Allgemeinen können Informationen, die durch die gezielte Abtastung, die von einem der Satellitenempfängermodule ausgeführt wurde (zum Beispiel das DVB-S-Modul 308), bestimmt wurde, von einem anderen der Satellitenempfängermodule, das in der Serie von Satellitenempfängermodulen später vorhanden ist (zum Beispiel das DVB-S2-Modul 310), verwendet werden, um die gezielte Abtastung des späteren der Satellitenempfängermodule (zum Beispiel DVB-S2-Modul 310) zu lenken. Derart kann die Zeit, die die gezielte Abtastung der späteren Satellitenempfängermodule (zum Beispiel das DVB-S2-Modul 310) benötigt, verringert werden.
6 ist eine Grafik, die ein zweites Beispiel der Leistung empfangener Satellitensignale 602 als eine Funktion von Frequenz zeigt. Die Satellitenkanäle in dem in 6 gezeigten Beispiel sind schwieriger zu identifizieren als die in 5 gezeigten. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel, gibt es sechs Satellitenkanäle mit jeweiligen Mittenfrequenzen an F₁, F₂, F₃, F₄, F₅ und F₆. In 6 sieht man, dass die Satellitenkanäle nicht alle dieselbe Bandbreite und daher nicht alle dieselbe Symbolrate haben. Die Satellitenkanäle mit Mittenfrequenzen F₁ und F₆ haben höhere Symbolraten als die Satellitenkanäle mit Mittenfrequenzen F₂, F₃, F₄ und F₅. Bei einem Beispiel beträgt die größte Bandbreite, die ein Satellitenkanal in dem Satellitensendespektrum haben kann, 50 MHz und die kleinste Bandbreite, die ein Satellitenkanal in dem Satellitensendespektrum haben kann, beträgt 330 kHz.
In 6 sieht man auch, dass etwas Rauschen in der Schätzung der Leistung in dem Frequenzbereich besteht. Bevor das Kanalidentifikatormodul 304 die Kandidatensatellitenkanäle identifiziert, kann die Schätzung der Leistung der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich gefiltert werden, um darin das Rauschen zu unterdrücken. Das Filtern der Leistungsschätzung kann in einem Filtermodul innerhalb des Flankendetektormoduls 314 umgesetzt werden. Ein Echo in dem empfangenen Signal bewirkt eine sinuswellenförmige Amplitudenvariation in dem Frequenzbereich. Da Satellitenempfänger oft eine Sichtlinie zu dem Satelliten haben, werden größere Echos in dem empfangenen Signal wahrscheinlich durch die Kabel in der Empfängerarchitektur verursacht.
Echos können in dem Empfänger 108 erfasst und kompensiert werden. Sobald ein Signal zum Beispiel erfolgreich identifiziert wurde, kann das Signal unter Verwendung eines Demodulators, der einen adaptiven Equalizer umfasst, demoduliert werden, um dadurch das Echo zu messen. Informationen über das Echo können dann an das Kanalidentifikatormodul 304 zurückgereicht werden, das Kompensation anwenden und dadurch die Auswirkungen des Echos entfernen (oder dämpfen) kann. Der Equalizer kann daher einen Satz von Filterkoeffizienten anpassen, der verwendet werden kann, um dem Echo in dem empfangenen Signal entgegenzuwirken. Ein Filtermodul (zum Beispiel mit dem Flankendetektormodul 314) filtert den Ausgang des Spektrum-Analysatormoduls 302, bevor der Flankendetektionsvorgang auf dem empfangenen Signal von dem Flankendetektormodul 314 ausgeführt wird. Die Filterkoeffizienten, wie sie vom Equalizer angepasst werden, werden von dem Filtermodul (zum Beispiel in dem Flankendetektormodul 314) verwendet, um den Ausgang des Spektrum-Analysatormoduls 302 nachzuverarbeiten, um die Wirkung des Echos aus dem empfangenen Signal zu entfernen (oder zu dämpfen).
Ferner sind zwei Rauschspitzen 6041 und 6042 in der Leistungsschätzung, die in 6 gezeigt ist, vorhanden, die jeweils an Frequenzen F_N1 und F_N2 auftreten. Rauschspitzen in dem Frequenzbereich entsprechen regelmäßig auftretendem Rauschen in dem Zeitbereich, wenn Satellitensignale empfangen werden. Falls das Kanalidentifikatormodul 304 Kandidatensatellitenkanäle allein durch Suchen nach steigenden und/oder fallenden Flanken identifiziert hat, würden die Frequenzen der Rauschspitzen (F_N1 und F_N2) irrtümlich als Kandidatensatellitenkanalfrequenzen identifiziert. Ferner sieht man in 6 auch, dass die Leistung des Satellitenkanals an Mittenfrequenz F₂ in etwa auf demselben Leistungspegel ist wie das Rauschen zwischen den Satellitenkanälen mit Mittenfrequenzen an F₃ und F₄. Die Verwendung eines Abschaltleistungspegels zum Identifizieren von Kandidatensatellitenkanälen könnte daher nicht ausreichen, um Kandidatensatellitenkanäle mit relativ niedrigen Leistungen zu identifizieren, wie zum Beispiel der Kandidatensatellitenkanal an Frequenz F₂.
Um diese Probleme zu überwinden, sucht das Analysemodul 316 wie oben beschrieben, wenn das Flankendetektormodul 314 Flanken in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale erfasst, nach einem Muster in dem Frequenzbereich, das eine steigende Flanke, ein Frequenzintervall und dann eine fallende Flanke umfasst. Das Analysemodul 316 kann eine steigende Flanke identifizieren, wenn die Leistungsschätzung einen Gradienten in dem Frequenzbereich hat, der größer ist als ein positiver Schwellengradient. Eine andere Bedingung zum Identifizieren einer steigenden Flanke kann sein, dass der Wert der Leistungsschätzung um mehr als eine Schwellenmenge zunimmt, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass kurze aber scharfe Steigerungen, die durch Rauschen verursacht werden, fälschlicherweise als steigende Flanken identifiziert werden. Das Analysemodul 316 kann auf eine ähnliche Art eine fallende Flanke identifizieren, wenn die Leistungsschätzung einen Gradienten in dem Frequenzbereich hat, der kleiner ist als ein negativer Schwellengradient. Eine andere Bedingung zum Identifizieren einer fallenden Flanke kann sein, dass der Wert der Leistungsschätzung um mehr als eine Schwellenmenge sinkt, um dadurch die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass kurze aber scharfe Verringerungen, die durch Rauschen verursacht werden, fälschlicherweise als fallende Flanken identifiziert werden. Die Gradienten der Flanken einer Satellitenkanalspitze vermitteln einen Hinweis auf die Bandbreite und daher auf die Symbolrate des Satellitenkanals. Typischerweise hat ein Satellitenkanal mit einer relativ kleinen Bandbreite und daher einer relativ niedrigen Symbolrate steilere Flanken in dem Frequenzbereich, das heißt, dass der Gradient der steigenden Flanke höher ist und der Gradient der fallenden Flanke niedriger ist, als ein Satellitenkanal mit einer relativ großen Bandbreite und daher einer relativ hohen Symbolrate. Der Gradient einer Flanke eines Kandidatensatellitenkanals kann daher verwendet werden, um einen Hinweis auf die wahrscheinliche Symbolrate des Kandidatensatellitenkanals zu liefern.
Die Flankendetektion kann mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Skalen ausgeführt werden, die mit jeweiligen Frequenzbereichen verbunden sind. Bei jeder der Skalen wird die Flankendetektion verwendet, um nach einem Muster mit einem Frequenzintervall innerhalb des jeweiligen Frequenzbereichs zu suchen. Die Flankendetektion kann zum Beispiel an drei unterschiedlichen Frequenzenskalen ausgeführt werden: eine breite Skala, eine mittlere Skala und eine schmale Skala. Das Kanalidentifikatormodul 304 kann zum Beispiel Flankendetektion auf der breiten Skala durch Suchen nach einem Muster in der Frequenzbereich-Leistungsschätzung ausführen, das eine steigende Flanke und eine fallende Flanke (mit Gradienten, die für breite Kanäle geeignet sind) mit einem Frequenzintervall zwischen der steigenden und fallenden Flanke in dem Bereich von 20 bis 60 MHz als ein Beispiel umfasst. Mit anderen Worten sucht das Kanalidentifikatormodul 304 nach einem Kandidatensatellitenkanal mit einer Bandbreite in dem Bereich von 20 MHz bis 60 MHz. Die breite Skala umfasst die maximale Bandbreite, die ein Satellitenkanal in dem Satellitensendespektrum haben kann, die beim vorliegenden Beispiel 50 MHz beträgt. Das Kanalidentifikatormodul 304 kann auch Flankendetektion auf der mittleren Skala durch Suchen nach einem Muster in der Frequenzbereich-Leistungsschätzung ausführen, das eine steigende Flanke und eine fallende Flanke (mit Gradienten, die für mittlere Bandbreitenkanäle geeignet sind) mit einem Frequenzintervall zwischen der steigenden und fallenden Flanke in dem Bereich von 5 bis 30 MHz als ein Beispiel umfasst. Mit anderen Worten sucht das Kanalidentifikatormodul 304 nach einem Kandidatensatellitenkanal mit einer Bandbreite in dem Bereich von 5 MHz bis 30 MHz. Das Kanalidentifikatormodul 304 kann auch Flankendetektion auf der schmalen Skala durch Suchen nach einem Muster in der Frequenzbereich-Leistungsschätzung ausführen, das eine steigende Flanke und eine fallende Flanke (mit Gradienten, die für schmale Kanäle geeignet sind) mit einem Frequenzintervall zwischen der steigenden und fallenden Flanke in dem Bereich von 330 kHz bis 8 MHz als ein Beispiel umfasst. Mit anderen Worten sucht das Kanalidentifikatormodul 304 nach einem Kandidatensatellitenkanal mit einer Bandbreite in dem Bereich von 330 kHz bis 8 MHz. Die schmale Skala umfasst die minimale Bandbreite, die ein Satellitenkanal in dem Satellitensendespektrum haben kann, die beim vorliegenden Beispiel 330 kHz beträgt. Man sieht daher, dass die Kombination der breiten, mittleren und schmalen Skala alle Bandbreiten deckt, die Satellitenkanäle in dem Satellitensendespektrum haben können. Bei dem oben gegebenen Beispiel decken daher der breite, mittlere und der schmale Kanal überlappende Frequenzbereiche, die von der minimalen zu der maximalen möglichen Bandbreite reichen, die ein Satellitenkanal in dem Satellitensendespektrum haben kann. Bei diesem Beispiel überlappen sich die Frequenzbereiche der verschiedenen Skalen, bei anderen Beispielen überlappen sich die Frequenzbereiche der verschiedenen Skalen eventuell aber nicht (zum Beispiel können sie nebeneinander liegen). Die oben gegebenen Frequenzbereiche sind nur Beispiele, und andere Frequenzbereiche können bei anderen Beispielen verwendet werden. Man erkennt, dass die Rauschspitzen 6041 und 6042 in dem Frequenzbereich zu schmal sind, um als Kandidatensatellitenkanäle identifiziert zu werden, auch wenn das Kanalidentifikatormodul 304 mit der schmalen Skala arbeitet. Auf diese Weise werden Rauschspitzen nicht fälschlicherweise als Kandidatensatellitenkanäle identifiziert.
Das Kanalidentifikatormodul 304 kann nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale an der breiten Skala, dann an der mittleren Skala und dann an der schmalen Skala suchen. Das Flankendetektormodul 314 meldet den Flankengradienten nicht, meldet stattdessen aber Flanken mit geeigneten Gradienten für die relevante Skala, die gerade durchsucht wird, die oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegen, weil das robuster ist. An jeder der Skalen umfasst die Flankendetektion die Detektion von Flanken, die einen Gradienten innerhalb eines besonderen Gradientenbereichs haben, der auf Kanäle mit einer Bandbreite innerhalb des Frequenzbereichs für die Skala hinweist. Da Satellitenkanalbreite und Gradient miteinander in Beziehung stehen, werden nur Paare von Flanken mit einem geeigneten Gradienten und geeigneter Breite als ein Kanal betrachtet. Bei einer besonderen Skala empfängt das Analysemodul 316 daher von dem Flankendetektormodul 314 eine Liste von Flankenlagen und Richtungen dieser Flanken (zum Beispiel steigend oder fallend) für die besondere Skala, und das Analysemodul 316 versucht, Paare von Flanken, die um eine geeignete Breite beabstandet sind, die einen Kanal darstellen könnten, zu identifizieren. Wie oben beschrieben, tastet das Analysemodul 316 die Resultate von dem Flankendetektormodul 314 in Skalenreihenfolge von der breiten Skala zu der schmalen Skala ab. Als ein Beispiel bedeutet das, dass, falls ein Kanal an der breiten Skala besteht, das Analysemodul 316 nicht nach Kandidaten an niedrigeren Bandbreiten (zum Beispiel an der mittleren oder schmalen Skala) innerhalb dieses Frequenzbereichs zu suchen braucht, weil bereits ein Kanal innerhalb des Frequenzbereichs gefunden wurde.
7 ist eine Grafik, die ein erstes Beispiel eines Abschnitts der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale (bezeichnet mit Linie 702) als eine Funktion von Frequenz zeigt. In dem Abschnitt der Stärkenschätzung, der in 7 gezeigt ist, besteht eine erste steigende Flanke, danach eine erste fallende Flanke, danach eine zweite steigende Flanke und danach eine zweite fallende Flanke. Das Frequenzintervall ΔF₁ zwischen der ersten steigenden Flanke und der ersten fallenden Flanke stellt einen schmalen Kanal dar, das heißt, dass es zu kurz ist, um von dem Kanalidentifikatormodul 304 als ein Kandidatensatellitenkanal bei der Suche mit der mittleren oder breiten Skala identifiziert zu werden. Das Frequenzintervall ΔF₂ zwischen der zweiten steigenden Flanke und der zweiten fallenden Flanke stellt einen mittleren Kanal dar, das heißt, dass es zu kurz ist, um von dem Kanalidentifikatormodul 304 als ein Kandidatensatellitenkanal bei der Suche mit der breiten Skala identifiziert zu werden, und zu lang, um von dem Kanalidentifikatormodul 304 als ein Kandidatensatellitenkanal bei der Suche mit der schmalen Skala identifiziert zu werden. Als ein Beispiel kann das Flankendetektormodul 314 Flankendetektion auf einer breiten Skala ausführen, eventuell jedoch keine steigende oder fallende Flanke finden, wenn es auf der breiten Skala arbeitet, weil alle der Flanken, die in 7 gezeigt sind, zu steil sind, um als Flanken breiter Kanäle erfasst zu werden. Unter Fortsetzung mit diesem Beispiel führt das Flankendetektormodul 314 dann Flankendetektion auf einer mittleren Skala aus und findet die zweite steigende Flanke, die in 7 gezeigt ist, die einen geeigneten Gradienten für eine Flanke eines Kanals an der mittleren Skala hat, aber das Flankendetektormodul 314 findet eventuell die erste steigende Flanke nicht, wenn es an einer mittleren Skala arbeitet, weil die erste steigende Flanke zu steil ist, um eine Flanke eines Kanals mit einer mittleren Bandbreite zu sein. Bei einem Frequenzintervall ΔF₂ oberhalb der Frequenz der zweiten steigenden Flanke, findet das Flankendetektormodul 314 die zweite fallende Flanke, die einen geeigneten Gradienten für eine Flanke eines Kanals bei der mittleren Skala hat, und auf dieser Basis kann das Analysemodul 316 bestimmen, dass ein Kandidatenkanal vorhanden ist, der eine Bandbreite ΔF₂ mit einer Mittenfrequenz F₂ hat. Unter Fortsetzung dieses Beispiels führt das Flankendetektormodul 314 dann Flankendetektion auf einer schmalen Skala aus und findet die erste steigende Flanke, die in 7 gezeigt ist, die einen geeigneten Gradienten für eine Flanke eines Kanals an der schmalen Skala hat. Bei einem Frequenzintervall ΔF₁ oberhalb der Frequenz der ersten steigenden Flanke, findet das Flankendetektormodul 314 die erste fallende Flanke, die einen geeigneten Gradienten für eine Flanke eines Kanals bei der schmalen Skala hat, und auf dieser Basis kann das Analysemodul 316 bestimmen, dass ein Kandidatenkanal mit einer Bandbreite ΔF₁ mit einer Mittenfrequenz F₁ besteht. Das Kanalidentifikatormodul 304 identifiziert daher zwei Kandidatensatellitenkanäle in dem Abschnitt, der in 7 gezeigt ist. Das Abtastmodul 306 kann dann die gezielte Abtastung für jeden der Kandidatensatellitenkanäle ausführen, um zu identifizieren, welcher der Kandidatensatellitenkanäle den aktuellen Satellitenkanälen in dem Satellitensendespektrum entspricht, basierend darauf, ob die empfangenen Signale richtig dekodiert werden können.
8 ist eine Grafik, die ein zweites Beispiel eines Abschnitts der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale (bezeichnet mit Linie 802) als eine Funktion von Frequenz zeigt. In dem Abschnitt der Stärkenschätzung, der in 8 gezeigt ist, bestehen eine steigende Flanke und dann eine fallende Flanke. Es besteht auch eine sinuswellenförmige Rauschkomponente in dem Frequenzbereich, die ein Echo in dem empfangenen Signal darstellen kann. Das Frequenzintervall ΔF₃ zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke stellt einen breiten Kanal dar, das heißt, dass es zu lang ist, um von dem Kanalidentifikatormodul 304 als ein Kandidatensatellitenkanal bei der Suche an der mittleren oder schmalen Skala identifiziert zu werden. Das Flankendetektormodul 314 führt Flankendetektion auf einer breiten Skala aus und findet die steigende Flanke, die in 8 gezeigt ist, die einen geeigneten Gradienten für eine Flanke eines Kanals an der breiten Skala hat. Bei einem Frequenzintervall ΔF₃ oberhalb der Frequenz der steigenden Flanke, findet das Flankendetektormodul 314 die fallende Flanke, die einen geeigneten Gradienten für eine Flanke eines Kanals an der breiten Skala hat, und auf dieser Basis kann das Analysemodul 316 bestimmen, dass ein Kandidatenkanal mit einer Bandbreite ΔF₃ mit einer Mittenfrequenz F₃ besteht. Die sinuswellenförmige Rauschkomponente bewirkt, dass die Stärke des empfangenen Signals in dem Frequenzbereich derart variiert, dass die Form des Spektrums in dem in 8 gezeigten Beispiel dem in 7 gezeigten Beispiel, bei dem zwei Kanäle bestehen, ähnlich ist. In 8 sind die steigende Flanke und die fallende Flanke jedoch nicht steil genug, um als Flanken der Kanäle erfasst zu werden, wenn das Flankendetektormodul 314 an der mittleren oder schmalen Skala arbeitet. Das Flankendetektormodul 314 identifiziert daher die Gegenwart von zwei schmäleren Kanälen in dem in 8 gezeigten Beispiel nicht falsch.
Es sind hier daher Verfahren und Vorrichtungen zum Satellitenabtasten beschrieben, die Satellitenkanäle innerhalb eines Satellitensendespektrums ohne irgendwelche Vorkenntnis der Satellitenkanäle identifizieren. Die „Vorrichtung” umfasst die Bauteile, die verwendet werden, um die hier beschriebenen Verfahren umzusetzen. Statt das gesamte Satellitensendespektrum mit jeder möglichen Kombination von Frequenz und Symbolrate abzutasten, wird die Spektralanalyse über das Satellitensendespektrum ausgeführt, um eine Schätzung der Signalstärke über das Satellitensendespektrum in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Die Schätzung der Signalstärke in dem Frequenzbereich wird verwendet, um Kandidatensatellitenkanäle zu identifizieren (zum Beispiel mit Frequenzen, bei welchen die Signalstärke hoch ist). Eine gezielte Abtastung des Satellitensendespektrums kann daher basierend auf den identifizierten Kandidatensatellitenkanälen ausgeführt werden, um die Satellitenkanäle zu identifizieren. Ein nützlicher Aspekt ist dabei, dass die Schätzung der Signalstärke in dem Frequenzbereich verwendet wird, um Frequenzen zu identifizieren, bei welchen Kandidatensatellitenkanäle nicht auftreten. Die gezielte Abtastung des Satellitensendespektrums braucht kein Suchen an Frequenzen zu enthalten, bei welchen Kandidatensatellitenkanäle nicht vorhanden sind. Unter Bezugnahme auf das in 6 gezeigte Beispiel, bestehen große Frequenzlücken zwischen den Kandidatensatellitenkanälen, die Mittenfrequenzen F₁ und F₂ haben, und zwischen den Satellitenkanälen, die Mittenfrequenzen F₅ und F₆ haben. Vorzugsweise enthält die gezielte Abtastung, die von dem Abtastmodul 306 ausgeführt wird, kein Abtasten an Frequenzen in diesen Lücken zwischen den Kandidatensatellitenkanälen. Das verringert die Anzahl von Frequenzen, an welchen die Satellitenempfängermodule des Abtastmoduls 306 die Abtastung ausführen, weitgehend. Mit anderen Worten ist der zweidimensionale Suchraum (über Frequenz und Symbolrate), der von der Abtastung, die von dem Abtastmodul 306 gedeckt wird, stark eingeschränkt. Wie oben beschrieben, kann das die Menge an Zeit, der es bedarf, um die Satellitenkanäle zu identifizieren, von etwa 20 Minuten in dem oben im Abschnitt Stand der Technik beschriebenen System, bei dem eine blinde Abtastung aller Frequenzen und Symbolraten innerhalb des Satellitensendespektrums abgetastet wird, auf etwa 40 Sekunden durch Zielen der Abtastung basierend auf der Analyse der Stärke der empfangenen Signale über das Satellitensendespektrum in dem Frequenzbereich verringern.
Bei einigen Systemen kann Vorkenntnis der Frequenzen und Symbolraten, bei welchen Satellitenkanäle gesendet werden, für einen Satellitenempfänger verfügbar sein, zum Beispiel in der Form einer Nachschlagetabelle. In diesem Fall kann der Satellitenempfänger fähig sein, eine gezielte Abtastung des Satellitensendespektrums basierend auf der Vorkenntnis von Frequenzen und Symbolraten, an welchen die Satellitenkanäle gesendet werden, auszuführen. Falls die Lage eines Satellitenempfängers zum Beispiel bekannt ist (zum Beispiel unter Verwendung einer Postleitzahl), kann das verwendet werden, um (zum Beispiel aus einer Nachschlagetabelle) zu bestimmen, welche Satelliten zu dem Ort des Satellitenempfängers senden, und um dadurch zu bestimmen, welche Satellitenkanäle an dem Satellitenempfänger verfügbar sein sollten. Der Satellitenempfänger kann dann eine gezielte Abtastung des Satellitensendespektrums basierend auf dieser Kenntnis der Satellitenkanäle, die an dem Ort des Satellitenempfängers verfügbar sein sollten, ausführen. In einigen Situationen kann der Satellitenempfänger jedoch nicht in der Lage sein zu bestimmen, welche Satelliten zu dem Satellitenempfänger senden, zum Beispiel, falls der Ort des Satellitenempfängers nicht bekannt ist. Ferner kann die Vorkenntnis der Satellitenkanäle, die gesendet werden, für den Satellitenempfänger nicht verfügbar sein. In dem Fall eines sich dynamisch verändernden Spektrums wäre eine aktualisierte Tabelle dessen, was auf dem Spektrum ist, erforderlich, so dass eventuell eine Internetverbindung erforderlich ist, um diese Information zu erhalten, die an dem Empfänger 108 verfügbar ist oder nicht. Der Gebrauch der Nachschlagtabelle beruht daher auf etwas Benutzereingabe. Die oben beschriebenen Verfahren überwinden einen Mangel an Vorkenntnis der Satellitenkanäle, die zu dem Satellitenempfänger gesendet werden, indem die empfangenen Signale analysiert werden, um die Stärke der Signale in dem Frequenzbereich zu bestimmen, um dadurch Kandidatensatellitenkanäle zu identifizieren, die von dem Satellitenempfänger empfangen werden.
Ferner verwenden Systeme, in welchen Vorkenntnis geholt wird (zum Beispiel von der Nachschlagtabelle basierend auf Lagen (zum Beispiel Postleitzahl) der Satellitenempfänger), um die Frequenzen und Symbolraten, mit welchen Satellitenkanäle gesendet werden, zu bestimmen, Informationen in Zusammenhang mit den Frequenzen und Symbolraten, mit welchen die Satellitenkanäle von Satelliten gesendet werden. Die Frequenzreferenz 210 des Satellitenempfängers 108 kann jedoch nicht vollständig mit dem Timing der gesendeten Signale synchronisiert werden. Die Frequenzreferenz 210 kann zum Beispiel nicht sehr präzise sein, weil es wünschenswert sein kann, die Kosten der Hardware in dem Satellitenempfänger niedrig zu halten. Es kann daher in der Frequenz und/oder der Symbolrate, die ein Satellitenkanal normalerweise hat, und in der Frequenz und/oder Symbolrate, mit der der Satellitenempfänger 108 den Satellitenkanal „sieht”, ein Fehler bestehen. Wie oben beschrieben, wenn ein Satellitenempfängermodul nach einem Satellitenkanal mit einer besonderen Mittenfrequenz f sucht, findet es Satellitenkanäle mit Mittenfrequenzen in einem Bereich zum Beispiel von f – b / 4 bis f + b / 4 , wobei b die Bandbreite des Satellitenkanals ist. Für breite Satellitenkanäle mit hohen Symbolraten (das heißt wobei b hoch ist, zum Beispiel 45 MHz), ist es eventuell nicht signifikant, falls sich die Frequenz gemäß der Frequenzreferenz 210 von der Frequenz, mit der der Satellitenkanal normalerweise sendet, um eine geringfügige Menge δF unterscheidet, wobei δF zum Beispiel 1 MHz betragen kann. Bei schmalen Satellitenkanälen (das heißt wobei b niedrig ist, zum Beispiel 330 kHz), ist es eventuell signifikant, falls sich die Frequenz gemäß der Frequenzreferenz 210 von der Frequenz, mit der der Satellitenkanal normalerweise sendet, um 1 MHz unterscheidet. In diesem Fall kann die Diskrepanz zwischen der Frequenzreferenz 210 und dem Timing der gesendeten Signale den Satellitenempfänger daran hindern, schmale Satellitenkanäle korrekt zu identifizieren.
Im Gegensatz dazu besteht bei den Verfahren, die hier beschrieben sind, bei welchen die Spektralanalyse der empfangenen Signale ausgeführt wird, um Kandidatensatellitenkanäle zu identifizieren, kein ähnliches Problem. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Frequenzreferenz 210 verwendet wird, um das Timing aller Module in dem Satellitenempfänger 108 zu steuern. Das Timing des Spektrum-Analysatormoduls 302 und des Kanalidentifikatormoduls 304 werden daher in Übereinstimmung mit der Frequenzreferenz 210 derart gesteuert, dass die Kandidatensatellitenkanalfrequenzen diejenigen Frequenzen sind, bei welchen der Satellitenempfänger 108 die Kandidatensatellitenkanäle „sieht”, die nicht unbedingt dieselben Frequenzen sind wie diejenigen, bei welchen diese Satellitenkanäle normalerweise senden. Daher beeinflussen irgendwelche Ungenauigkeiten in der Frequenzreferenz 210 das Spektrum-Analysatormodul 302, das Kanalidentifikatormodul 304 und das Abtastmodul 306 in demselben Ausmaß, so dass die Ungenauigkeiten den Satellitenempfänger 108 nicht daran hindern, die Satellitenkanäle in dem Satellitensendespektrum zu finden. Das hier beschriebene Verfahren zum Ausführen von Spektralanalyse und Flankendetektion erfordert daher nicht, dass Vorkenntnis über die Frequenzen, bei welchen die Satellitenkanäle normalerweise senden, verfügbar ist, und dass es eigentlich vorzuziehen sein kann, die Frequenzen, mit welchen Satellitenkanäle normalerweise senden, nachzuschlagen, weil damit Probleme in Zusammenhang mit Diskrepanzen zwischen dem Timing der Frequenzreferenz 210 und dem Timing der Sendesignale überwunden werden.
Herkömmliche Satellitenempfänger führen typischerweise keine Verarbeitung von Signalen in dem Frequenzbereich aus. Das ist gegenteilig zu dem Satellitenempfänger 108, der in den Beispielen beschrieben ist, bei dem empfangene Signale in dem Frequenzbereich verarbeitet werden, um Kandidatensatellitenkanäle derart zu identifizieren, dass eine gezielte Abtastung ausgeführt werden kann (an Stelle einer blinden Abtastung), sogar in dem Fall, in dem keine Vorkenntnis der Satellitenkanäle für den Satellitenempfänger verfügbar ist.
Das Verfahren des Abtastens des Satellitensendespektrums kann in Software ausgeführt werden. Es kann zum Beispiel ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden, das ausgelegt ist, das Satellitensendespektrum abzutasten, und das auf einem computerlesbaren Speicherträger verkörpert ist (zum Beispiel in einem Speicher des Satellitenempfängers 108, der in den Figuren nicht gezeigt ist, gespeichert) und so ausgelegt ist, dass, wenn es auf dem Prozessor 204 ausgeführt wird, die Abtastverfahren der hier beschriebenen Beispiele durchführt, zum Beispiel durch Umsetzen des Spektrum-Analysatormoduls 302, des Kanalidentifikatormoduls 304 und des Abtastmoduls 306 als Softwaremodule.
In den oben beschriebenen Beispielen wird die Flankendetektion an drei unterschiedlichen Skalen ausgeführt. Bei anderen Beispielen kann die Flankendetektion nur an einer Skala oder an einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Skalen ausgeführt werden.
Bei den oben beschriebenen Beispielen weist der Kanalidentifikator das Flankendetektormodul 314 auf. Das Flankendetektormodul 314 ist nur ein Beispiel für ein Modul, das in dem Kanalidentifikatormodul 304 verwendet werden kann, um Kandidatensatellitenkanäle aus der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich zu identifizieren. Bei anderen Beispielen kann ein unterschiedlicher Typ von Kanalidentifikatormodul verwendet werden, der kein Flankendetektormodul umfasst. Das Kanalidentifikatormodul würde ausgelegt, Kandidatensatellitenkanalfrequenzen innerhalb des Satellitensendespektrums unter Verwendung der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich zu identifizieren. Falls die Resultate der FFT von dem Spektrum-Analysatormodul 302 zum Beispiel signifikant gereinigt werden könnten, könnte das Kanalidentifikatormodul 304 die Kanäle durch Vergleichen der Formen der Kanäle mit idealen Kanälen identifizieren. Alternativ könnte das Kanalidentifikatormodul 304 flache Abschnitte des Spektrums mit einer geeigneten Breite, um eine Kanaloberseite zu sein, finden, und dann prüfen, ob das Rauschen um diese unterhalb eines geeigneten SNR-Schwellenwerts liegt, um anzuzeigen, dass es sich um einen Kanal handelt.
Ferner ist in den oben beschriebenen Beispielen, zum Beispiel wie in den 5 bis 8 gezeigt, die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale eine Schätzung der Leistung der empfangenen Signale. Bei anderen Beispielen können andere Parameter, die auf die Stärke der empfangenen Signale hinweisen, verwendet werden, wie zum Beispiel die Spitzenamplitude der empfangenen Signale.
Die oben ausführlich beschriebenen Beispiele betreffen das Identifizieren von Satellitenkanälen innerhalb eines Satellitensendespektrums. Wie oben erwähnt, könnten entsprechende Verfahren verwendet werden, um Übertragungskanäle innerhalb anderer Typen von Übertragungsspektren zu identifizieren (zum Beispiel, um Sendekanäle innerhalb anderer Typen von Sendespektren zu identifizieren). Die hier beschriebenen Verfahren könnten daher verwendet werden, um irgendein Übertragungsspektrum abzutasten, wobei Übertragungssignale an einem Empfänger empfangen werden, um dadurch Kandidatenübertragungskanalfrequenzen und/oder Symbolraten für den Gebrauch beim Zielen einer Abtastung über das Übertragungsspektrum zu identifizieren, um dadurch Übertragungskanäle innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren. Die Übertragungssignale können über einen drahtlosen oder einen verdrahteten Kanal empfangen werden. Die Übertragungssignale können zum Beispiel terrestrische Sendesignale sein, wie zum Beispiel terrestrische Fernseh- oder Rundfunksignale. Mit anderen Worten kann bei einigen Beispielen das Übertragungsspektrum ein terrestrisches Sendespektrum sein (an Stelle eines Satellitensendespektrums wie in den oben ausführlich beschriebenen Beispielen), und die Übertragungskanäle können terrestrische Sendekanäle sein (an Stelle von Satellitenkanälen, wie in den oben ausführlich beschriebenen Beispielen), so dass die Übertragungskanalfrequenzen terrestrische Sendekanalfrequenzen sein können (an Stelle von Satellitenkanalfrequenzen wie in den oben ausführlich beschriebenen Beispielen). Als ein anderes Beispiel kann das Übertragungsspektrum für den Gebrauch in Mobiltelefonie bestimmt sein, wobei die hier beschriebenen Techniken verwendet werden können, um rasch Kanäle eines Mobiltelefonnetzes zu identifizieren, indem der Umfang eines gezielten Abtastens basierend auf einer Analyse (in dem Frequenzbereich) empfangener Signale über das Übertragungsspektrum des Mobiltelefonnetzes eingeschränkt wird. Auf entsprechende Art wie die oben in Zusammenhang mit Satellitensignalen beschriebene, kann zum Identifizieren der Kanäle in einem Mobiltelefonnetz (oder in irgendeinem anderen Übertragungssystem) statt Abtasten des gesamten Übertragungsspektrums mit jeder möglichen Kombination aus Frequenz und Symbolrate, die Spektralanalyse über das Übertragungsspektrum ausgeführt werden, um eine Schätzung der Signalstärke über das Übertragungsspektrum in dem Frequenzbereich zu bestimmen. Die Schätzung der Signalstärke in dem Frequenzbereich kann verwendet werden, um Kandidatenübertragungskanäle des Mobiltelefonnetzes zu identifizieren (zum Beispiel an Frequenzen, bei welchen die Signalstärke hoch ist). Eine gezielte Abtastung des Übertragungsspektrums des Mobiltelefonnetzes kann dann basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanälen ausgeführt werden, um die Übertragungskanäle des Mobiltelefonnetzes zu identifizieren. Als ein Beispiel kann das zur Verringerung der Zeit nützlich sein, die eine Zellsuche erfordert, wenn ein Mobiltelefon nach einem Mobilkanal, auf dem es kommunizieren kann, sucht. Das kann für Mobiltelefonnetze verwendet werden, die den Standard Long-Term-Evolution (LTE) oder irgendeinen anderen geeigneten Mobiltelefonstandard verwenden, gemäß welchem Signale in dem Mobiltelefonnetz übertragen werden können.
Allgemein kann jede der Funktionen, Verfahren, Techniken oder Bauteile, die oben beschrieben sind, in Modulen umgesetzt werden, die Software, Firmware, Hardware (zum Beispiel Schaltungen mit fix verschalteter Logik) oder irgendeine Kombination dieser Umsetzungen verwenden. Die Begriffe „Modul”, „Funktionalität”, „Bauteil”, „Block” und „Logik” werden hier verwendet, um allgemein Software, Firmware, Hardware oder irgendeine Kombination davon darzustellen.
In dem Fall einer Softwareumsetzung stellen die Module, Funktionen, Bauteile oder Logik Programmcode dar, der spezifizierte Aufgaben ausführt, wenn er auf einem Prozessor ausgeführt wird (zum Beispiel eine oder mehrere CPUs). Bei einem Beispiel können die beschriebenen Verfahren von einem Computer ausgeführt werden, der mit Software in maschinenlesbarer Form ausgelegt ist, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist. Eine solche Konfiguration eines computerlesbaren Mediums ist ein Signalträger und ist daher ausgelegt, die Anweisungen (zum Beispiel als eine Trägerwelle) zu der Rechenvorrichtung zu übertragen, wie zum Beispiel über ein Netz. Das computerlesbare Medium kann auch als ein computerlesbares Speichermedium ausgelegt sein und ist daher kein Signalträger. Beispiele für ein computerlesbares Speichermedium umfassen einen Schreib-Lesespeicher (RAM), Nurlesespeicher (ROM), eine optische Festplatte, einen Flash-Speicher, einen Festplattenspeicher und andere Speichervorrichtungen, die magnetische, optische und andere Techniken zum Speichern von Anweisungen oder anderer Daten verwenden können, und auf die eine Maschine zugreifen kann.
Die Software kann die Form eines Computerprogramms aufweisen, das Computerprogrammcode zum Konfigurieren eines Computers umfasst, um die Bestandteile der beschriebenen Verfahren auszuführen, oder in der Form eines Computerprogramms, das Computerprogrammcodemittel umfasst, die angepasst sind, um alle Schritte irgendeines der Verfahren, die hier beschrieben sind, auszuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird, und wobei das Computerprogramm auf einem computerlesbaren Träger verkörpert sein kann. Der Programmcode kann in einem oder mehreren computerlesbaren Medien gespeichert sein. Die Merkmale der hier beschriebenen Techniken sind von der Plattform unabhängig, was bedeutet, dass die Techniken auf einer Vielfalt von Rechenplattformen, die eine Vielfalt von Prozessoren aufweisen, umgesetzt werden können.
Der Fachmann erkennt auch, dass alle oder ein Teil der Funktionalität, Techniken oder Verfahren durch eine dedizierte Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, eine programmierbare logische Anordnung, ein feldprogrammiertes Gate-Array oder dergleichen ausgeführt werden kann. Das Modul, die Funktionalität, das Bauteil oder die Logik kann zum Beispiel Hardware in der Form von Schaltungen umfassen. Derartige Schaltungen können Transistoren und/oder andere Hardwareelemente enthalten, die in einem Fertigungsvorgang verfügbar sind. Solche Transistoren und/oder andere Elemente können verwendet werden, um Schaltungen oder Strukturen zu bilden, die Speicher umsetzen und/oder enthalten, wie zum Beispiel Register, Flip-Flop-Schaltungen oder Latch-Speicher, logische Operatoren, wie zum Beispiel boolesche Operationen, mathematische Operatoren, wie zum Beispiel Addierwerke, Multiplizierer oder Schalter und Verbindungen. Solche Elemente können als speziell gefertigte Schaltungen oder Standard-Zellbibliotheken, Makros oder mit anderen Abstraktionsniveaus bereitgestellt werden. Solche Elemente können in einer speziellen Anordnung zusammengeschaltet sein. Das Modul, die Funktionalität, der Bauteil oder die Logik können Schaltungen enthalten, die feste Funktionen aufweisen, oder Schaltungen, die programmiert werden können, um eine Funktion oder Funktionen auszuführen, wobei solches Programmieren von einem Firmware- oder Softwareaktualisierungs- oder -steuermechanismus bereitgestellt werden kann. Bei einem Beispiel weist Hardware-Logik Schaltungen auf, die einen Betrieb mit fester Funktion, eine Zustandsmaschine oder einen Vorgang umsetzen.
Es soll auch Software umfassen, die die Konfiguration von Hardware „beschreibt” oder definiert, die ein Modul, eine Funktionalität, ein Bauteil oder eine Logik, die oben beschrieben ist, umsetzt, wie zum Beispiel HDL (Hardware Description Language) Software, wie sie zum Konzipieren integrierter Schaltungen verwendet wird, oder zum Konfigurieren programmierbarer Chips, um gewünschte Funktionen auszuführen. Es kann daher ein computerlesbares Speichermedium bereitgestellt werden, auf dem computerlesbarer Programmcode zum Erzeugen einer Verarbeitungseinheit kodiert ist, ausgelegt, irgendwelche der hier beschriebenen Verfahren auszuführen, oder um eine Verarbeitungseinheit zu erzeugen, die irgendeine hier beschriebene Vorrichtung umfasst.
Die Begriffe „Prozessor” und „Computer” werden hier verwendet, um auf irgendeine Vorrichtung oder einen Teil davon, mit Verarbeitungsfähigkeit zu verweisen, so dass sie Anweisungen ausführen kann, oder eine dedizierte Schaltung, die die vollständige oder einen Teil der Funktionalität oder Verfahren oder irgendeine Kombination dieser ausführen kann.
Obwohl der Gegenstand in einer Sprache beschrieben wurde, die für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifisch ist, heißt das nicht, dass der in den anliegenden Ansprüchen definierte Gegenstand unbedingt auf die speziellen Merkmale oder Handlungen, die oben beschrieben sind, beschränkt ist. Die speziellen Merkmale und Handlungen, die oben beschrieben sind, werden vielmehr als beispielhafte Formen der Umsetzung der Ansprüche offenbart. Es ist klar, dass sich die Vorteile und Nutzen, die oben beschrieben sind, auf ein oder auf mehrere Beispiele beziehen können.
Irgendein Bereich oder Wert, der hier gegeben wird, kann, wie für den Fachmann klar ist, erweitert oder geändert werden, ohne die angestrebte Wirkung zu verlieren. Die Schritte der Verfahren, die hier beschrieben sind, können in irgendeiner geeigneten Reihenfolge oder, wenn zutreffend, gleichzeitig ausgeführt werden. Aspekte irgendwelcher Beispiele, die oben beschrieben sind, können mit Aspekten irgendwelcher anderer beschriebener Beispiele kombiniert werden, um weitere Beispiele zu bilden, ohne die angestrebte Wirkung zu verlieren.

Claims

Verfahren zum Abtasten eines Übertragungsspektrums, wobei das Verfahren umfasst: Analysieren empfangener Signale über das Übertragungsspektrum, um eine Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Übertragungsspektrum zu bestimmen; Verwenden der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale, um Kandidatenübertragungskanalfrequenzen innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren durch: (i) Ausführen von Flankendetektion auf der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich, und (ii) Verwenden der Flankendetektion, um nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich zu suchen, das auf einen Kandidatenübertragungskanal hinweist, wobei das Muster eine steigende Flanke, ein Frequenzintervall und eine fallende Flanke umfasst, wobei das Frequenzintervall zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke für einen Übertragungskanal geeignet ist; und Ausführen einer gezielten Abtastung über das Übertragungsspektrum basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanalfrequenzen, um dadurch einen oder mehrere Übertragungskanäle innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: (i) das Übertragungsspektrum ein Satellitensendespektrum ist, wobei die Übertragungskanäle Satellitenkanäle sind, und wobei die Übertragungskanalfrequenzen Satellitenkanalfrequenzen sind, (ii) das Übertragungsspektrum ein terrestrisches Sendespektrum ist, wobei die Übertragungskanäle terrestrische Sendekanäle sind, und wobei die Übertragungskanalfrequenzen terrestrische Sendekanalfrequenzen sind, oder (iii) das Übertragungsspektrum für den Gebrauch in Mobiltelefonie bestimmt ist, wobei die Übertragungskanäle Kanäle eines Mobiltelefonnetzes sind, und wobei die Übertragungskanalfrequenzen Kanalfrequenzen des Mobiltelefonnetzes sind.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die steigende und fallende Flanke des Musters Gradienten haben, die für einen Übertragungskanal mit dem Frequenzintervall geeignet sind.
Vorrichtung, die ausgelegt ist, ein Übertragungsspektrum abzutasten, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Spektrum-Analysatormodul, das ausgelegt ist, empfangene Signale über das Übertragungsspektrum zu analysieren, um eine Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Übertragungsspektrum zu bestimmen; ein Kanalidentifikatormodul, das ausgelegt ist, Kandidatenübertragungskanalfrequenzen innerhalb des Übertragungsspektrums unter Verwendung der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale zu identifizieren; und ein Abtastmodul, das ausgelegt ist, eine gezielte Abtastung über das Übertragungsspektrum basierend auf den identifizierten Kandidatenübertragungskanalfrequenzen durchzuführen, um dadurch einen oder mehrere Übertragungskanäle innerhalb des Übertragungsspektrums zu identifizieren; wobei das Kanalidentifikatormodul umfasst: ein Flankendetektormodul, das ausgelegt ist, Flankendetektion an der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich auszuführen; und ein Analysemodul, das ausgelegt ist, die Resultate der Flankendetektion zu verwenden, um Kandidatenübertragungskanalfrequenzen innerhalb des Übertragungsspektrums durch Suchen nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich, das auf einen Kandidatenübertragungskanal hinweist, zu identifizieren, wobei das Muster eine steigende Flanke, ein Frequenzintervall und eine fallende Flanke umfasst, wobei das Frequenzintervall zwischen der steigenden Flanke und der fallenden Flanke für einen Übertragungskanal geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Übertragungsspektrum ein Satellitensendespektrum ist, wobei die Übertragungskanäle Satellitenkanäle sind, und wobei die Übertragungskanalfrequenzen Satellitenkanalfrequenzen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Übertragungsspektrum ein terrestrisches Sendespektrum ist, wobei die Übertragungskanäle terrestrische Sendekanäle sind, und wobei die Übertragungskanalfrequenzen terrestrische Sendekanalfrequenzen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Übertragungsspektrum für den Gebrauch in Mobiltelefonie bestimmt ist, wobei die Übertragungskanäle Kanäle eines Mobiltelefonnetzes sind, und wobei die Übertragungskanalfrequenzen Kanalfrequenzen des Mobiltelefonnetzes sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die steigende und fallende Flanke des Musters Gradienten haben, die für einen Übertragungskanal mit dem Frequenzintervall geeignet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei bei der Suche nach dem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale in dem Frequenzbereich das Analysemodul ausgelegt ist: eine steigende Flanke zu identifizieren, falls: (i) die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale einen Gradienten in dem Frequenzbereich hat, der innerhalb eines besonderen Gradientenbereichs für einen Übertragungskanal mit dem Frequenzintervall liegt, und (ii) der Wert der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale um mehr als eine Schwellenerhöhungsmenge steigt; und eine fallende Flanke zu identifizieren, falls: (i) die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale einen Gradienten in dem Frequenzbereich hat, der innerhalb eines besonderen Gradientenbereichs für einen Übertragungskanal mit dem Frequenzintervall liegt, und (ii) der Wert der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale um mehr als eine Schwellenverringerungsmenge sinkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Kanalidentifikatormodul ferner ausgelegt ist, die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale zu verwenden, um Kandidatensymbolraten für jeweilige Kandidatenübertragungskanäle an den identifizierten Kandidatenübertragungskanalfrequenzen zu identifizieren, wobei das Frequenzintervall des Musters einer Kandidatensymbolrate eines Kandidatenübertragungskanals entspricht, und wobei das Abtastmodul ausgelegt ist, die identifizierten Kandidatensymbolraten für die gezielte Abtastung zu verwenden, um den einen oder die mehreren Übertragungskanäle in dem Übertragungsspektrum zu identifizieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei das Flankendetektormodul ausgelegt ist, die Flankendetektion an einer Mehrzahl unterschiedlicher Skalen auszuführen, die mit jeweiligen Frequenzbereichen verbunden sind, wobei das Analysemodul ausgelegt ist, an jeder der Skalen nach einem Muster mit einem Frequenzintervall innerhalb des jeweiligen Frequenzbereichs zu suchen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Flankendetektormodul ausgelegt ist, an jeder der Skalen Flanken zu erfassen, die einen Gradienten innerhalb eines besonderen Gradientenbereichs haben, der auf Kanäle mit einer Bandbreite innerhalb des Frequenzbereichs der Skala hinweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei drei unterschiedliche Skalen bestehen: eine breite Skala, eine mittlere Skala und eine schmale Skala, wobei die breite Skala mit einem höheren Frequenzbereich verbunden ist als die mittlere Skala, und wobei die mittlere Skala mit einem höheren Frequenzbereich verbunden ist als die schmale Skala; und wobei das Analysemodul ausgelegt ist, Flankendetektion zum Suchen nach einem Muster in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale an der breiten Skala, dann an der mittleren Skala und dann an der schmalen Skala zu suchen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei das Spektrum-Analysatormodul ausgelegt ist, eine Fourier-Analyse an den empfangenen Signalen auszuführen, um die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Übertragungsspektrum zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Spektrum-Analysatormodul ausgelegt ist: die Fourier-Analyse getrennt über unterschiedliche Abschnitte des Übertragungsspektrums auszuführen; und die Resultate der Fourier-Analyse über die unterschiedlichen Abschnitte zu kombinieren, um die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale als eine Funktion von Frequenz über das Übertragungsspektrum zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, wobei das Abtastmodul eine Mehrzahl von Empfängermodulen für eine jeweilige Mehrzahl von Übertragungsstandards umfasst, wobei jedes der Empfängermodule ausgelegt ist, Übertragungskanäle zu identifizieren, die den jeweiligen Übertragungsstandard innerhalb des Übertragungsspektrums einhalten, wobei die Mehrzahl von Empfängermodulen ausgelegt ist, in Serie zu arbeiten, und wobei das Abtastmodul ausgelegt ist, Informationen, die aus der gezielten Abtastung, die von einem der Empfängermodule ausgeführt wurde, bestimmt wurden, zu einem späteren der Empfängermodule in der Serie für den Gebrauch beim Lenken der gezielten Abtastung, die von dem späteren Empfängermodul ausgeführt wird, weiterzugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, wobei das Kanalidentifikatormodul ein Filtermodul umfasst, das ausgelegt ist, die Schätzung der Stärke der empfangenen Signale zu filtern, um darin Rauschen zu eliminieren, und wobei das Gerät ausgelegt ist, ein Echo in dem empfangenen Signal zu identifizieren, wobei das Filtermodul ausgelegt ist, Kompensation anzuwenden, um das Echo in der Schätzung der Stärke der empfangenen Signale zu dämpfen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, die ausgelegt ist, Charakteristiken der identifizierten Übertragungskanäle zu speichern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, wobei die Vorrichtung in einem Empfänger umgesetzt ist, der ausgelegt ist, das empfangene Signal in dem identifizierten einen oder den identifizierten mehreren Übertragungskanälen zu dekodieren, und wobei das Gerät ferner ein Empfängermodul umfasst, das ausgelegt ist, die Signale zu empfangen.
Computerprogrammprodukt, das ausgelegt ist, ein Übertragungsspektrum abzutasten, wobei das Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Speicherträger verkörpert und derart ausgelegt ist, dass es, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, das Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 3 ausführt.