JP2010535457A

JP2010535457A - ケーブル、衛星および放送用チューナ

Info

Publication number: JP2010535457A
Application number: JP2010519257A
Authority: JP
Inventors: リング、カーチス; ティアニー、パトリック; エーケラ、ラマクリシュナ
Original assignee: マックスリニアー、インコーポレイテッド
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-11-18
Also published as: EP2183854A1; KR20100031779A; CN101855834A; US20090040391A1; TW200926801A; US8373804B2; WO2009035790A1

Abstract

チューナは、一部分において、１つ以上のミキサ、１つ以上のフィルタ、１つ以上の可変ゲインステージ、１つ以上のＡＤ変換器、およびベースバンドプロセッサを含む。各フィルタは、関連するミキサの出力信号に応じる。各可変ゲインステージは、関連するフィルタの出力に応じる。各ＡＤ変換器は関連する可変ゲインステージの出力信号をデジタル信号に変換する。ベースバンドプロセッサは、ＡＤ変換器によって供給されたデジタル信号に応じる。ベースバンドプロセッサは、さらに集積回路外部の処理ユニットによって復調される信号を提供する。ベースバンドプロセッサは、必要な復調機能の一部を実行するか、あるいは全く実行しない。処理ユニットは中央処理装置または画像処理装置であってよい。
【選択図】図３

Description

本出願は、２００７年８月２日に出願の「ケーブル、衛星および放送用途のためのチューナおよびソフトウェアアーキテクチャ（ＴｕｎｅｒＡｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓＦｏｒＣａｂｌｅ，ＳａｔｅｌｌｉｔｅＡｎｄＢｒｏａｄｃａｓｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」という名称の米国仮出願第６０／９５３，６４５号明細書による、米国特許法３５条１１９（ｅ）に基づく恩恵を主張するものであり、参照によりその内容の全体を本明細書に組み込む。

放送、ケーブルおよび衛星テレビ、およびラジオなどの用途では、チューニングおよび復調機能は、一般的に１つ以上の集積回路によって実行される。チューナは、アナログ／ＲＦモジュール、あるいは復調器へアナログ信号を供給する集積回路である場合が多い。復調器は、データコンバータを有し、また変換された信号を処理してデータトランスポートストリームを生成する専用のデジタル回路を有する場合が多い。一般的にデータストリームは、例えば、ＤＶＢ−Ｔ規格が用いられた場合にはＭＰＥＧ２形式の圧縮されたビデオストリームを含む。

図１は、復調器３０と通信する従来技術で公知のアナログチューナ１０のブロック図である。図のようにチューナ１０は、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１２、ローカル発振器（ＬＯ）１６によって生成されたクロック信号を受信するミキサ１４、中間周波数（ＩＦ）フィルタ１８および可変ゲインブロック２０を含む。図のように復調器３０は、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）３２、デジタルベースバンド変調器／復調器（ＭＯＤＥＭ）３４およびデジタルインターフェース３６を含む。デジタルインターフェース３６は、ホスト中央処理装置４０へトランスポートストリームを供給するＵＳＢ２．０またはＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓであってよい。ＭＯＤＥＭ３４は変調および復調動作を実行する。

図２は、これも従来技術で公知のアナログＲＦチューナおよび復調器５０のブロック図である。図２に示されたシステムではアナログチューナ１０および復調器３０が同じ集積回路またはモジュール５０にもうけられている点以外は、図２に示されたシステムは図１のシステムに類似である。図１および図２の両方のシステムにおいて、ホスト中央処理装置４０は、デジタルインターフェースからトランスポートデータストリームを受信し、一般的なソフトウェアアプリケーションを処理する。従来のシステムでは、ホスト中央処理装置４０はいかなる復調動作も実行しない。

本発明のある実施形態におけるチューナは、一部分において、１つ以上のミキサ、１つ以上のフィルタ、１つ以上の可変ゲインステージ、１つ以上のＡＤ変換器、およびベースバンドプロセッサを含む。各フィルタは、関連するミキサの出力信号に応じる。各可変ゲインステージは、関連するフィルタの出力に応じる。各ＡＤ変換器は関連する可変ゲインステージの出力信号をデジタル信号に変換する。ベースバンドプロセッサは、ＡＤ変換器に反応し、チューナ外部の処理ユニットによって完全または部分的に復調される処理済の信号を提供する。ある実施形態では、ベースバンドプロセッサはいかなる復調機能も実行せず、従って必要なすべての復調機能を実行するための外部処理ユニットを必要とする。別の実施形態では、ベースバンドプロセッサが復調機能の一部を実行し、残りの復調動作は外部処理ユニットによって実行される。

ある実施形態では、チューナは、ベースバンドプロセッサの出力に応じるデジタルインターフェースをさらに含む。ある実施形態では、処理ユニットは中央処理装置である。別の実施形態では、処理ユニットはグラフィックスプロセッシングユニットである。ある実施形態では、処理ユニットは夫々がプロセッサを有するコンピュータシステムのネットワークで形成される。

本発明のある実施形態における、受信したＲＦ信号の処理方法は、一部において、ＲＦ信号からアナログ中間周波数信号または複素ベースバンド信号を生成する段階と、アナログ中間周波数信号または複素ベースバンド信号をフィルタする段階と、フィルタ済のアナログ信号のゲインを制御する段階と、フィルタ済でゲインが制御されたアナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、デジタル信号にベースバンド信号処理を実行する段階とを含む。ある実施形態では、ベースバンド信号処理動作は復調動作を含まない。別の実施形態では、ベースバンド信号処理動作が必要な復調動作の一部を含む。

ある実施形態では、方法は、ホスト上に存在するプロセッサを用い、ベースバンド処理済信号に複数の復調動作を実行する段階をさらに含む。ある実施形態では、ホストのレジデントプロセッサは中央処理装置である。別の実施形態では、ホストのレジデントプロセッサは画像処理装置である。

復調器と通信する従来技術で公知のアナログチューナのブロック図である。

従来技術で公知のアナログチューナおよび復調器のブロック図である。

本発明のある実施形態によるチューナのブロック図である。

本発明のある実施形態では、チューナは、一部分において、ミキサ、ミキサの出力信号に応じるフィルタ、フィルタの出力信号に応じる可変ゲインステージ、可変ゲインステージの出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器、およびＡＤ変換器によって供給されたデジタル信号に応じるベースバンドプロセッサを含む。ホストコンピュータ上に存在する外部処理ユニットは、復調動作の全てあるいは多くを実行する。ある実施形態では、ベースバンドプロセッサはいかなる復調動作も実行せず、従って復調昨日の全てを実行するための外部処理ユニットを必要とする。別の実施形態では、ベースバンドプロセッサが復調機能の一部を実行し、残りの復調動作は外部処理ユニットによって実行される。以下の説明では中央処理装置を参照するが、画像処理装置などの他のあらゆる処理ユニットが使用されてもよい。本発明によるチューナは、費用効率が高く、またレシーバでの実装に効率的である。

プロセッサの強力化に伴って、復調動作の実行に必要な秒あたりの命令数は、例えばＰＣ（例、ラップトップ、デスクトップコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡなど）の中央処理装置で実行されるソフトウェアの実装によって、より影響されやすくなった。中央処理装置のスピードおよび性能が向上し続けるに従い、信号の復調に必要な処理能力量は、今日の中央処理装置の処理能力全体のごくわずか、例えば１０分の１となった。中央処理装置が次第により洗練される通信信号処理に影響するマルチメディア処理命令を含むように設計されていることから、この傾向は今後も続くと見られる。

図３は、本発明のある実施形態による、チューナ集積回路１００のブロック図である。図のように、チューナ１００は、一部において、低ノイズ増幅器１０２、一対のミキサ１０４および１０６、一対の中間周波数（ＩＦ）フィルタ１０８および１１０、一対の可変ゲインブロック１１２および１１４、一対のＡＤＣ１１６および１１８、直接変換ベースバンドプロセッサ１２０、およびデジタルインターフェース１２２を含む。デジタルインターフェース１２２はＵＳＢ２．０、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓインターフェースなどであってよい。

低ノイズ増幅器１０２は複数のステージを含んでよい。一部の実施形態では、低のイズ増幅器１０２は、１つ以上の制御ライン（図示せず）によってゲインが変更可能な可変ゲイン増幅器であってよい。このような可変ゲイン増幅器は、自動ゲイン制御ループ（図示なし）などのゲイン制御ループの一部であってよい。

図のように、増幅器１０２の出力信号は、第１ミキサ１０４および第２ミキサ１０６に結合している。ミキサ１０４および１０６に代えて、あらゆる種類の周波数変換モジュールが使用されてよい。ＲＦローカル発振器（ＬＯ）１２０は、ミキサ１０４および１０６へローカル発振信号を生成する。これに応じて、ミキサ１０４および１０６は、受信したＲＦ信号を実質的にベースバンド信号へと周波数変換する。例えば、ＬＯエラーまたはトランスミッタまたはレシーバでの差異、および指定された動作の周波数に対するＲＦ信号のエラーまたは差異に起因して、信号をダウンコンバートする周波数変換プロセスが理想的でない場合には、信号が実質的にベースバンド信号であってよい。例えば、トランスミッタにおけるＬＯ周波数シフトまたはドップラーシフトに起因して、ＲＦ信号が指定された動作チャンネルと異なってよい。一般的に、エラーまたは差異はベースバンド信号の帯域のごくわずかである。

ミキサ１０４の出力信号は、同相ベースバンド信号であってよく、同相フィルタ１０８へ供給される。同様に、直交ベースバンド信号などのミキサ１０６の出力信号は、直交位相フィルタ１１０へ供給される。フィルタ１０８および１１０の夫々は、可変帯域のプログラム可能なフィルタであってよい。フィルタ１０８および１１０の帯域は、１つ以上の制御信号（図示せず）を用い、通信規格あるいはチューナ１００がサポートするモードに従って選択されてよい。

ＡＤＣ１１６は、フィルタ１１２の出力信号を対応するデジタル信号に変換する。同様にＡＤＣ１１８は、フィルタ１１４の出力信号を対応するデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１１６および１１８の出力信号はベースバンドプロセッサ１２０に供給される。ある実施形態では、ベースバンドプロセッサ１２０はフィルタリング、スケーリング、イコライジング、キャリブレーションなどのベースバンド処理動作を実行する。別の実施形態では、直接変換ベースバンドプロセッサ１２０は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）または信号処理機能のその他の要素を実行してもよい。

ベースバンドプロセッサ１２０の出力信号Ｓ_１は、ベースバンドＩ／Ｑ信号、複素ＦＦＴ信号などであってよい中間周波数信号である。デジタルインターフェース１２２は信号Ｓ_１を信号Ｓ_２へと変換し、信号Ｓ_２をチューナ１００の外部にあるホスト１５０へ転送する。ホスト１５０上で起動するソフトウェアアプリケーションは信号Ｓ_２に対して、トランスポートストリームＴＳの生成に必要な復調動作を実行する。次にトランスポートストリームＴＳは、更なる処理のためにホスト１５０上で起動する第２のソフトウェアアプリケーションによって用いられて良い。信号Ｓ_１およびＳ_２は双方向信号であり、チューナ１１０およびホスト１５０間における処理情報のやりとりおよび制御を可能にする。復調動作は、ベースバンドプロセッサ１２０によって全く実行されないか、あるいは一部のみが実行されることから、ベースバンドプロセッサ１２０は設計が容易で領域が小さい。従って、チューナ１００のコスト効率はより向上することができる。ホスト１５０は、単一プロセッシングコアあるいは複数のプロセッシングコアを含んでもよいことが理解されるべきである。ホスト１５０は中央処理装置の集中型あるいは分散型ネットワークであってよい。一部の実施形態では、１つ以上の画像処理装置が中央処理装置の代わりに用いられてよい。

結果として、本発明によると、ＲＦ信号の効率的な直接変換がデジタルベースバンド処理に統合され、次のような利点を生じる。無線信号の直接変換は、デジタル形式でのベースバンド処理の実装を可能にしつつ、無線側での効率の良いデータ変換（ＡＤＣ）をすることに適している。本発明はまた、ＡＤＣ１１６および１１８から出る生の信号と比較して信号Ｓ_２の帯域を実質的に狭くすることを可能にする。従って、より狭い帯域およびＵＳＢ２．０などの低コストのインターフェースを中央処理装置（画像処理装置）へのデータ転送に用いることを可能にする。

本発明では、図３に示すように必要な動作を分離することで、ベースバンド復調動作に要する別個のハードウェアの必要性を省く。言い換えると、本発明は、集中型または分散型のシステムの利用可能なメモリおよびレジデント中央処理装置、画像処理装置などを用いてこれらの動作を実行する。この結果、システム設計におけるコスト、電力および領域の顕著な減少が生じる。本発明は、ケーブルテレビ、衛星テレビ、テレビ放送、衛星ラジオ、ラジオ放送などで用いられてよい。

本発明の上述の実施形態は、説明的であって限定的ではない。様々な代替物および等価物が可能である。本発明は、実行される変調、復調、イコライゼーション、フィルタリングなどの種類によって限定されない。本発明は、本開示が設けられてよい集積回路の種類によって限定されない。また本開示は、例えばＣＭＯＳ、バイポーラあるいはＢＩＣＭＯＳなど本会時の製造に用いられてよい、いかなる特定の種類の処理技術にも限定されない。本開示を考慮したその他の追加、削除または変更は明らかであり、これらは添付の請求の範囲の範疇にある。

Claims

少なくとも１つのミキサと、
前記少なくとも１つのミキサの出力信号に応じる少なくとも１つのフィルタと、
前記少なくとも１つのフィルタの出力に応じる少なくとも１つの可変ゲインステージと、
前記少なくとも１つの可変ゲインステージによって生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する少なくとも１つのＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器に応じるベースバンドプロセッサと
を備え、
前記ベースバンドプロセッサは、集積回路の外部の処理ユニットによって復調される信号を供給する、集積回路。
前記ベースバンドプロセッサの出力信号に応じるデジタルインターフェースをさらに備える請求項１に記載の集積回路。
前記処理ユニットが中央処理装置である請求項２に記載の集積回路。
前記処理ユニットが画像処理装置である請求項２に記載の集積回路。
前記処理ユニットが必要な復調動作のセットの全てを実行する請求項１に記載の集積回路。
少なくとも１つのミキサと、
前記少なくとも１つのミキサの出力信号に応じる少なくとも１つのフィルタと、
前記少なくとも１つのフィルタの出力に応じる少なくとも１つの可変ゲインステージと、
前記少なくとも１つの可変ゲインステージによって生成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する少なくとも１つのＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器に応じ、復調される信号を供給する少なくとも１つのベースバンドプロセッサと、
前記ベースバンドプロセッサの出力信号に応じるデジタルインターフェースと、
ホストシステム上に存在し、前記デジタルインターフェースによって供給された信号に対して第１の複数の復調動作を実行する処理ユニットと
を備える、システム。
前記処理ユニットが中央処理装置である請求項６に記載のチューナ。
前記処理ユニットが画像処理装置である請求項６に記載のチューナ。
前記処理ユニットがさらに第２の複数の復調動作をさらに実行する請求項６に記載のチューナ。
前記第１の複数の復調動作が一連の復調動作の全てを含む、請求項６に記載のチューナ。
受信したＲＦ信号を処理する方法であって、
前記ＲＦ信号から中間周波数のアナログ信号を生成する段階と、
前記アナログ信号をフィルタする段階と、
前記フィルタされたアナログ信号のゲインを制御する段階と、
前記フィルタされてゲインが制御されたアナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、
前記デジタル信号にベースバンド信号処理を実行する段階と
を備え、
前記ベースバンド信号処理は復調動作の一部を含むかあるいは復調動作を全く含まない、方法。
ホストプロセッサを用いて前記ベースバンド処理された信号に第１の複数の復調動作を実行する段階をさらに備える請求項１１に記載の方法。
前記ホストプロセッサを用いて前記ベースバンド処理された信号に第２の複数の復調動作を実行する段階をさらに備える請求項１２に記載の方法。
前記ベースバンド信号処理を実行する段階は復調動作を含まず、前記第１の複数の復調動作が復調動作のセットの全てを含む請求項１２に記載のチューナー復調システム。
前記プロセッサが中央処理装置である請求項１２に記載の方法。
前記プロセッサが画像処理装置である請求項１２に記載の方法。
ＵＳＢインターフェースを介して前記ベースバンド処理済の信号を前記ホストプロセッサに供給する段階をさらに備える請求項１２に記載の方法。
ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓインターフェースを介して前記ベースバンド処理済の信号を前記ホストプロセッサに供給する段階をさらに備える請求項１２に記載の方法。