JP2005160078A - ポインティング補助装置を含む受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度で低コストのポインティングを図る受信システムを提供する。
【解決手段】 受信手段（３０１）と受信信号強度を測定するための手段とが装備された屋内ユニット（３）と、少なくとも一本の同軸ケーブル（５、５’）によって前記屋内ユニット（３）にリンクされ、遠隔送信機にポイントするアンテナ（１）に確実に取り付けられた屋外ユニット（２）とを有する電波受信システムであって、前記アンテナの位置を調整するための機械的調整手段、及び操作者に操作者調整指示を提供し、前記操作者との対話が可能である補助手段（６、３０３）から構成される電波受信システム。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ポインティング補助装置を含む受信システムに関する。より詳しくは、本発明は、例えば、戻りチャンネルを装備した消費者衛星受信システムなどの高精度で低コストのポインティングが要求される受信システムに関する。

衛星通信システムは、リンクを構築するために、その衛星とのアンテナを正確に配列することを必要とする。Cバンド（4-6 GHz）及びKuバンド（11-12 GHz）の衛星テレビ受信システムは、およそ１度から２度のポインティング精度を必要とする。これらポインティング技術によって、衛星に対しておよそ0.4度の配列の調整が可能になる。この配列は手動で、専門のインストール者又は一般個人によって行われる。また、その種の調整を行うには、受信強度を表す情報が必要であることが知られている。

双方向システムでは、即ち、送信機によるときは、２つの主な理由により、ポインティングはより正確であることが要求される。第一の理由は、もしポインティングが不正確であると、ユーザ装置の送信チャンネルが隣接衛星における妨害を生成し、それらの通信システムを中断することになるからである。第二の理由は、アンテナサブシステムの送信の利得が受信の利得よりも高くなっていることから（送信電力を最小限に抑えるため）、メインビームがより細密であり、そのため、およそ0.1度のより正確なポインティングが要求されるからである。

よって、インストール者は、このような正確なポインティングを行うことが要求される。これに際して、衛星に対してアンテナを正確に配置するために、高価な機材が必要になることがある。また、このポインティング作業を行うには、長時間を要することがある。

本発明は、インストール者がアンテナをより早くポイントすることを補助するポインティング補助装置を提供する。このために、インストール者がより細密な調整を確保なさしめるように案内する補助手段が使用される。この補助手段は、インストール者に対して、追加の測定ポイントを取得し、なされるべき補正の判断の案内を行う。

本発明に係る電波受信システムは、受信手段と受信信号強度を測定するための手段とが装備された屋内ユニットと、少なくとも一本の同軸ケーブルによって前記屋内ユニットにリンクされ、遠隔送信機にポイントするアンテナに確実に取り付けられた屋外ユニットとを有する電波受信システムであって、前記アンテナの位置を調整するための機械的調整手段、及び操作者に操作者調整指示を提供し、前記操作者との対話が可能である補助手段、から構成される。

好ましくは、前記補助手段は、前記屋内ユニットに設置され、測定信号強度に従って前記操作者に指示を生成する処理手段と、操作者が前記指示を受信すること及び調整終了情報を前記屋内ユニットに送信することを可能にする屋外モジュールとを含むことが可能である。また、前記屋外モジュールは、押ボタンと、ヘッドセットと、前記屋内ユニットにリンクするために設計された結線とを含むことが可能である。また、前記結線は、衛星戻り回線にリンクするために設計されていることが可能である。また、前記結線は、前記屋外ユニットの音声出力にリンクするために設計されていることが可能である。また、前記指示は、前記測定信号強度に従って提供される事前記録メッセージを含むことが可能である。

更に、本発明に係る電波受信システムにおけるアンテナ位置補助の方法は、前記アンテナの概略的ポイントを取得するための一連の概略的調整を行う段階及び最適な設定を判断するために前記概略的ポイントから前記アンテナの回転に対応する測定ポイントを取得ように前記操作者を案内する一連の細密調整を行う段階から構成される方法である。

また、前記一連の概略的調整に際して、操作者は受信信号の強度を表す情報を受信しながら前記アンテナを自由に移動させることが可能である。また、前記受信信号の強度を表す情報は前記受信信号の強度に従って振幅及び／又は周波数の変調がなされた音であることが可能である。

また、前記一連の概略的調整が完了すると、前記測定受信信号強度が記憶され、また、前記一連の細密調整は、第一方向に前記概略的調整による位置に対して方位及び／又は高度において所定量に回転し、前記受信信号強度を記憶する段階と、前記第一方向に対して反対の第二方向に前記概略的調整による位置に対して方位及び／又は高度において所定量に回転し、前記受信信号強度を記憶する段階と、記憶された前記測定信号受信強度に従って最適位置を計算し、前記計算に従って前記操作者に調整情報を出力する段階とを含むことが可能である。

また、前記各々の回転段階の終了は前記受信信号強度の記憶を開始させる操作者の押ボタンの押下によって判断されることが可能である。

本発明は、高精度で低コストのポインティングを図る受信システムを提供することができる。

本発明の他の特徴及び効果は、次の説明を添付図面と照らし合わせて読むことによって、より理解することが可能になる。

図１は、衛星受信システムであって、屋外受信ユニット２を有するアンテナ１、受信信号をユーザ装置４のために有効な信号へと変換する屋内受信ユニット３、及び上記屋外ユニット２と上記屋内ユニット３とをリンクする少なくとも一つのリンクケーブル５、からなる衛星受信システムを示している。本発明の目的は、アンテナ、とりわけ、戻り回線を有する受信システム、即ち、双方向システムのためのアンテナのポインティングを改良することである。本発明は、単方向の受信システムに使用することも可能であるが、以下に説明するシステムは、双方向システムである。

図２は、本発明の一実施例を示すものであり、その中で、屋外ユニット２と屋内ユニット３との間のリンクは、受信用の同軸ケーブル５と送信用の同軸ケーブル５’とを介して、受信モードにある。同軸ケーブル５’は、さらに、使用されるケーブルの本数を減らすためにアンテナの位置を調整するためにも使用される。このように、本発明では、同軸ケーブル５’は、屋外ユニット２の戻り回線装置に接続されるのではなく（点線で表されているリンク）、屋外モジュール６に接続されているのである。

屋外ユニット２は、知られている型式の屋外ユニット、例えば、双方向LNB、であり、より詳細な説明は、省略する。屋内ユニット３は、例えば、対話式番組用の戻り回線を有する衛星デコーダである。屋内ユニット３は、主として、LNB給電手段３００、受信手段３０１、戻り回線手段３０２及びポインティング補助手段３０３を有するものである。給電手段３００及び受信手段３０１は、知られている技術に従って、受信ケーブル５にリンクされている。給電手段３００は、さらに、例えばDiSEqC規格に従ってLNBの制御に使用する制御手段を有する。戻り回線手段３０２及びポインティング補助手段３０３は、スィッチ３０４を介して、ケーブル５’にリンクされている。

屋外モジュール６には、ケーブル５’に短絡を与える押ボタン６００が設けられている。キャパシタ６０１は、ケーブル５’の軸心をヘッドホン６０２にリンクする。

図３は、屋内ユニット３の構造をより詳細に示すものであり、該屋内ユニット３は、マイクロコントローラ３１０（例えば、STマイクロエレクトロニクス社により製造されるSTI5516と称される回路）の周囲に設けられる。マイクロコントローラ３１０は、メモリとプロセッサを有し、これらは、マイクロコントローラ３１０を、屋内ユニット３を構成する一連の資源に対して、いくつかの制御や処理機能を実行せしめるものである。マイクロコントローラ３１０は、さらに、複数の入力／出力を有し、それらのうち、いくつかはバイナリ又はアナログであり、また、少なくとも屋内ユニット３を構成する他の要素に対するコマンド送信やデータ交換に使用される制御バス３１１（例えば、12Cバス）を含むものである。

受信手段３０１は、帯域フィルタ３１２を有し、ケーブル５からの衛星中間帯域の信号は、該帯域フィルタ３１２によって選択され、可変利得増幅器３１３に供給される。増幅器３１３によって増幅された信号は、互換回路３１４に供給され、該互換回路３１４は、中間周波数帯域から選択されたチャンネルを基底帯域のものに互換する。互換回路３１４は、バス３１１を介して、マイクロコントローラ３１０によって制御される周波数合成器を有している。復調回路３１５は、基底帯域チャンネルを復調された信号に対応したビットストリームに変換する。このビットストリームはマイクロコントローラ３１０のバイナリ入力に供給される。マイクロコントローラ３１０は、その受信データを処理し、フォーマット化した後、該データをユーザ装置４に供給する。復調回路３１５としては、例えば、STマイクロエレクトロニクス社により製造販売されるSTV299と称される回路がある。この復調回路３１５は、マイクロコントローラ３１０によって監視及び制御される。マイクロコントローラ３１０は、復調回路３１５のレジスタに対して、読み書きを行うことができる。復調回路３１５のレジスタのうち、一つのレジスタはAGC増幅設定ポイントに対応し、可変利得増幅器３１３するものであり、別のレジスタは互換回路３１４から受信した信号の測定強度に対応するものである。この二つのレジスタの内容の組み合わせによって、あるチャンネルに対する受信信号を比較的正確に測定することができる。

戻り回線手段３０２は、変調回路３１６を有し、該変調回路３１６は、マイクロコントローラ３１０から起因するビットストリームを受信し、これを基底帯域において変調する。変調された信号は、互換回路３１７によって互換され、フィルタ３１８によってフィルタされ、その後、スィッチ３０４を介してケーブル５’に供給される。

ポインティング補助手段３０３は、主としてマイクロコントローラ３１０を使用することにより実行され、該マイクロコントローラ３１０は、キャパシタ３１９を介して、音声信号をスイッチ３０４にリンクされたアナログ出力に供給する。押ボタン６００に与えられる短絡を検出するために、マイクロコントローラ３１０のバイナリ入力は、抵抗３２０を介して、スイッチ３０４にリンクされる。また、該バイナリ入力は、可聴音を除去するのに使用されるキャパシタ３２１を介して、接地にリンクされる。更に、該バイナリ入力は、高レベルのプルアップ手段を有する。

給電手段３００、受信手段３０１及び戻り回線手段３０２は既に知られているものであるため、ポインティング補助手段３０３の動作のみについて詳細に説明する。

まず、操作者は、後者がポインティング補助モードで操作していることを屋内ユニット３に示す。マイクロコントローラ３１０は補助手段３０３をケーブル５’にリンクしうるようにスイッチ３０４を配置する。この次に、操作者は、アンテナ１の近くに移動し、屋外モジュール６をケーブル５’に、ケーブル５を屋外ユニット２に、それぞれ接続することができる。

アンテナを設置するに際して、二つの可能性が想定される。一つ目の可能性は、アンテナには固定手段だけが設けられ、該アンテナが支持マストに応じてある位置に固定される場合である。操作者は、従来技術に知られているように、機械的設置装置を置く必要がある。この設置装置は、アンテナを固定するものであり、該設置装置には、アンテナの方位及び高度における位置を調整するためのネジが設けられている。設置が完了すると、固定手段が固定され、設置装置の取り外しが可能になる。二つ目の可能性は、アンテナ固定手段が方位及び高度の調整ネジを有している場合である。いずれの場合においても、操作者は、直接或いは調整ネジを介してアンテナの位置を設定することができる。

まず、操作者は、手動で移動させることにより、概略的に、およその程度に、アンテナを設置する。これを行う前に、操作者は、例えば、設置の開始を屋内ユニット３に合図するために、押ボタンを押す。マイクロコントローラ３１０は、予め知らされているポインティングされる衛星のチャンネルに受信手段を配置する。そして、該チャンネルの信号強度を測定するために、復調器３１５のレジスタは、マイクロコントローラによって、周期的に（例えば、１０分の１秒ごとに）読まれる。強度が測定される度に、マイクロコントローラは、その測定された強度に応じた周波数及び振幅の信号を生成し、その信号は、マイクロコントローラのアナログ出力から供給される。この例では、受信信号の強度が強いほど、生成される信号の周波数が高く、また、その振幅が大きくなるように、信号の生成が行われる。操作者は、その信号をヘッドホンで聴き、最も大きく、かつ、最も高音の音が聴こえるまでアンテナを移動する。この種の設置方法は既に知られており、0.4度より低い精度でアンテナを設置する場合に採用できる。このように概略的にアンテナが設置されると、操作者は、この概略的設置が終了したことを合図するために、押ボタンを押す。これにより、マイクロコントローラ３１０は、測定された信号強度（以下、「P_g」と表す）を記憶する。

次に、一連のアンテナの細密な位置調整ステップが行われるのである。西回りに方位0.4度にアンテナの回転を示すべく、マイクロコントローラ３１０のアナログ出力及びヘッドホン６０２を介して、マイクロコントローラのメモリの中に予め記録されたメッセージが操作者に送られる。この移動は、通常目盛り付けされている調整ネジを使用することにより、比較的正確に実現することが可能である。この移動がなされると、操作者は、押ボタンを押し、これにより、この回転に伴って受信された信号強度（「P_a」として表される）の記憶が行われる。次に、東回りに方位0.8度にアンテナの移動を示すべく、別のメッセージが操作者に送られる。一旦この移動がなされると、操作者は、押ボタンを押し、これにより、再び、受信された信号強度（「P_b」として表される）の記憶が行われる。

概略的設置方法によって得られるポインティング誤差は、以下の公式によって提供されるものであって：

E=arctan((Pa-Pb)/(Pa+Pb)*cotan(N*D))/N

但し、
「E」は決定されるべきポインティング誤差であり、
「arctan」は逆正接関数であり、
「cotan」は余接関数であり、
「/」は除算を表し、
「*」は乗算を表し、
「D」は角ポインティング誤差値（この例では、0.4度）であり、
「N」はアンテナの主ローブが
関数 P=P0*cos(N*a)
により近似されるところのアンテナのパラメータであり、
但し、
「P0」はアンテナ中心の最大放射力であり、
「P」はアンテナ中心から角度a離れて放射される放射力である。

この公式は、信号強度P_gに対応する角度位置と最小二乗法によって測られた３つの点を通過し、アンテナの主ローブを表す曲線の最大値に対応する角度との間で得られた位相から導かれるものである。アンテナの主ローブの他の近似も適用することも可能である。

この計算の最後において、マイクロコントローラは、その設定を概略的設定に対応する位置の方位にE度調整することを知らせるべく、操作者にメッセージを送る。一旦この調整が完了すると、操作者は押ボタンを押し、対応する信号強度を記憶し、新たな参照信号強度P_rとして用いる。

次に、上方に高度0.4度にアンテナの回転を示すべく、メッセージが操作者に送られる。そして、操作者は高度調整ネジを使用してその調整を行う。この移動がなされると、操作者は、押ボタンを押し、これにより、この回転に伴って受信された信号強度（新たに「P_a」として表される）の記憶が行われる。次に、下方に高度0.8度にアンテナの移動を示すべく、別のメッセージが操作者に送られる。一旦この移動がなされると、操作者は、押ボタンを押し、これにより、再び、受信された信号強度（新たに「P_b」として表される）の記憶が行われる。マイクロコントローラ３１０は、上述の公式をもって、行われるべき高度に対する誤差補正を計算し、なされるべき補正を示すメッセージを操作者に対して出力する。

これにより、操作者は確実にアンテナ位置を固定することができる。

かかる調整方法によって、0.05度以下のポインティング精度が提供される。

上記例に対して、いくつかの改良を行うことも可能である。操作者に送られるメッセージは様々な形式のものであってよい。第一のメッセージ形式としては、細密調整ネジのオフセット角度を操作者に示すものがある。そして、この場合、操作者は調整ネジの一回転に対応する角度移動を記憶する必要がある。

第二のメッセージ形式は、調整ネジになされるべき回転又は４分の１回転の回数を示すメッセージからなるものがある。このことから、数種の細密調整手段が屋内ユニット３に含まれており、各種の細密調整手段の一回転によって生じるオフセットに対応できるようになっている。屋内ユニット３をポインティング補助モードに設定する際に、操作者は使用する調整装置又はアンテナに関する情報を提示することによって、細密調整手段を指定するように求められる。 その提示がなされると、回転されるべきネジ、なされるべきネジの回転又は４分の１回転の回数若しくはネジが回転されるべき方向が、操作者に送られるメッセージに示される。

方位及び高度に対する誤差を同時に推定するために中間的再配置をすることなく、直接に４つの測定ポイントを取得することも可能である。

また、既に把握されている配置ずれに対しては、より精度の高い誤差を取得できるように、より多くのポイントをもって信号強度の測定を行うことも可能である。

概略的ポインティング方法が劣悪に行われ、配置ずれ角度がポインティング誤差を上回る場合には、第二の細密調整方法を行うことが好ましい。また、第二の系統的方法を実行することにより、最終的なポインティングは真に確実なものとなる。

本発明に対する変形も可能である。上記実施例は、二つの同軸ケーブルを使用して説明されて、そのうち、一方は受信用であり、他方は送信用であるものである。これに変えて、一つのケーブルを送信及び受信の両方に使用することも可能である。但し、この場合には、ポインティング補助情報を操作者に送ることが困難になる。しかし、衛星デコーダは、通常音響出力コネクタ（一般的には、RCAソケット）を有している。そして、音響出力を適切に利用することにより、メッセージを操作者に送ることが可能になる。この場合、一つ不利なことは、操作者が一時的にアンテナと屋内ユニットとの間に追加のケーブルを引く必要があることである。

衛星受信システムを示す図である。 本発明の実施例を機能的に示す図である。 図２の実施例をより詳細に示す図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ 屋外ユニット
３ 屋内ユニット
５、５’ 同軸ケーブル
６、３０３ 補助手段
３０１ 受信手段

Claims (12)

1. 受信手段と受信信号強度を測定するための手段とが装備された屋内ユニットと、少なくとも一本の同軸ケーブルによって前記屋内ユニットにリンクされ、遠隔送信機にポイントするアンテナに確実に取り付けられた屋外ユニットとを有する電波受信システムであって：
   前記アンテナの位置を調整するための機械的調整手段；及び
   操作者に操作者調整指示を提供し、前記操作者との対話が可能である補助手段；
   から構成される電波受信システム。
2. 請求項１記載の電波受信システムであって、前記補助手段は、前記屋内ユニットに設置され、測定信号強度に従って前記操作者に指示を生成する処理手段と、操作者が前記指示を受信すること及び調整終了情報を前記屋内ユニットに送信することを可能にする屋外モジュールとを含む、ところの電波受信システム。
3. 請求項２記載の電波受信システムであって、前記屋外モジュールは、押ボタンと、ヘッドセットと、前記屋内ユニットにリンクするために設計された結線とを含む、ところの電波受信システム。
4. 請求項３記載の電波受信システムであって、前記結線は、衛星戻り回線にリンクするために設計されている、ところの電波受信システム。
5. 請求項３記載の電波受信システムであって、前記結線は、前記屋外ユニットの音声出力にリンクするために設計されている、ところの電波受信システム。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の電波受信システムであって、前記指示は、前記測定信号強度に従って提供される事前記録メッセージを含む、ところの電波受信システム。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の電波受信システムにおけるアンテナ位置補助の方法であって：
   前記アンテナの概略的ポイントを取得するための一連の概略的調整を行う段階；及び
   最適な設定を判断するために前記概略的ポイントから前記アンテナの回転に対応する測定ポイントを取得するように前記操作者を案内する一連の細密調整を行う段階；
   から構成される方法。
8. 請求項７記載の方法であって、前記一連の概略的調整に際して、操作者は受信信号の強度を表す情報を受信しながら前記アンテナを自由に移動させる、ところの方法。
9. 請求項８記載の方法であって、前記受信信号の強度を表す情報は前記受信信号の強度に従って振幅及び／又は周波数の変調がなされた音である、ところの方法。
10. 請求項７から９のいずれかに記載の方法であって、前記一連の概略的調整が完了すると、前記測定受信信号強度が記憶され、また、
    前記一連の細密調整は、
    第一方向に前記概略的調整による位置に対して方位において所定量に回転し、前記受信信号強度を記憶する段階と、
    前記第一方向に対して反対の第二方向に前記概略的調整による位置に対して方位において所定量に回転し、前記受信信号強度を記憶する段階と、
    記憶された前記測定信号受信強度に従って最適位置を計算し、前記計算に従って前記操作者に調整情報を出力する段階とを含む、ところの方法。
11. 請求項７から１０のいずれかに記載の方法であって、前記一連の概略的調整が完了すると、前記測定受信信号強度が記憶され、また、
    前記一連の細密調整は、
    第一方向に前記概略的調整による位置に対して高度において所定量に回転し、前記受信信号強度を記憶する段階と、
    前記第一方向に対して反対の第二方向に前記概略的調整による位置に対して高度において所定量に回転し、前記受信信号強度を記憶する段階と、
    記憶された前記測定信号受信強度に従って最適位置を計算し、前記計算に従って前記操作者に調整情報を出力する段階とを含む、ところの方法。
12. 請求項１０又は１１のいずれか記載の方法であって、前記各々の回転段階の終了は前記受信信号強度の記憶を開始させる操作者の押ボタンの押下によって判断される、ところの方法。

Images