【発明の詳細な説明】
衛星受信機コンピュータのアダプタカード
発明の背景 発明の分野
本発明はコンピュータネットワークに関し、特に、衛星から送信された情報を
受信するパーソナルコンピュータ用のアダプタカードのための方法および装置に
関する。従来技術の説明
通常の衛星通信ネットワークにおいて、ハブステーションは信号を衛星に送信
し、その後、地上の受信機に送信する。受信機はアンテナを含んでいる。アンテ
ナは、受信された伝送信号全体を増幅し、それをLバンド(典型的に950MH
z乃至1450MHz)に下方変換し、結果的に生じた信号をインターフェイス
リンク(IFL)に送る低雑音ブロック(LNB)を含んでいる。IFLは、典
型的にパワーをLNBに伝送し、また、Lバンド信号をインドア装置(IDU)
に伝送する同軸ケーブルである。Lバンド同軸ケーブルは、衛星通信産業におい
て標準的なインターフェイスであり、通常、実際の衛星伝送バンド(Cバンド、
Kuバンド等)に関係なく使用される。
IDUは、LNBおよびIDUのための電源を含む別個の装置である。IDU
はまた、チューナ、復調器および制御装置を含んでいる。制御装置はチューナの
周波数および復調器のビット速度を選択し、受信機の動作に必要な様々な別の機
能を実行する。IDUチューナは衛星からの全ての信号を受信し、受信のための
単一の信号を選択する。選択された信号は復調器に送られる。IDU復調器は、
チューナからのアナログ信号をデジタルデータ流に変換し、それをIDUの出力
ラインに送る。
IDUの出力ラインは、典型的にパーソナルコンピュータにおける直列アダプ
タカードに入力される。直列アダプタカードによって、デジタルデータ流はコン
ピュータによって処理されることが可能になり、それによって、コンピュータは
衛星受信機の動作を制御するために制御装置と通信することができる。
そのような通常のシステムの欠点は、IDUがパーソナルコンピュータから遠
隔の別個の装置であるという事実に基づいている。すなわち、典型的に受信装置
に組込まれたIDUは、付加的な素子を衛星通信ネットワークに加える。そのよ
うな付加的な素子によって、システムのパッケージングの要求が増加する。さら
に、IDUをコンピュータの直列アダプタに接続するための別個のケーブルが要
求される。
発明の概要
本発明は、パーソナルコンピュータ内に印刷回路板を配置し、復調および同調
機能のためのパーソナルコンピュータと受信アンテナとの間の別々の装置を一体
化せずにパーソナルコンピュータが衛星から直接情報を受信できるようにするこ
とによって従来技術の問題および欠点を克服する。この情報は、デジタルビデオ
信号、デジタル音声信号、放送ファイル転送、あるいは任意の別の所望された情
報の転送を含む。
本発明によって、通常のIDUに含まれた制御装置のような別個の制御装置の
必要性が排除されるが、それはパーソナルコンピュータが制御機能を行うことが
できるからである。さらに、本出願人の発明によって回路の減少が達成され、そ
れによってシステムの信頼性が増加する。
本発明は、パーソナルコンピュータの電源からアンテナのLNBに電力を伝送
するDC−DC変換器を含んでいる。さらに、本出願人によるパーソナルコンピ
ュータのアダプタカードの回路は、パーソナルコンピュータの電源によって電力
を供給されることができる。
本発明の目的によれば、本明細書において実施され、広範囲に説明されている
ように、本発明はパーソナルコンピュータを衛星通信ネットワークに接続するた
めのCPUを有するパーソナルコンピュータにおけるアダプタカードであり、衛
星通信ネットワークから複数のアナログ信号を受信するためのコネクタと、コネ
クタに接続され、コネクタからの複数のアナログ信号を受信し、受信のために単
一のアナログ信号を選択するチューナと、チューナに接続され、チューナからの
アナログ信号をデジタルデータ流に変換する復調器と、復調器およびCPUに接
続され、CPUが復調器からデジタルデータ流を要求できるようにするバスイン
ターフェイスとを具備している。
さらに別の本発明の目的によれば、本明細書において実施され、広範囲に説明
されているように、本発明はパーソナルコンピュータを衛星通信ネットワークに
接続するためのCPUを有するパーソナルコンピュータにおけるアダプタカード
であり、衛星通信ネットワークからの複数のアナログ信号を受信する受信機のた
めのコネクタと、コネクタに接続され、コネクタから複数のアナログ信号を受信
し、受信のために単一のアナログ信号を選択するチューナと、チューナに接続さ
れ、チューナからのアナログ信号をデジタルデータ流に変換する復調器と、チュ
ーナ、復調器およびCPUに接続され、チューナおよび復調器の動作を制御する
ようにCPUがチューナおよび復調器に指令を送ることを可能にするバスインタ
ーフェイスとを具備している。
さらに別の本発明の目的によれば、本明細書において実施され、広範囲に説明
されているように、本発明はパーソナルコンピュータを衛星通信ネットワークに
接続するためのCPUおよび電源を有するパーソナルコンピュータにおけるアダ
プタカードであり、衛星通信ネットワークから複数のアナログ信号を受信する受
信機のためのコネクタと、コネクタに接続され、コネクタから複数のアナログ信
号を受信し、受信のために単一のアナログ信号を選択するチューナと、チューナ
に接続され、チューナからのアナログ信号をデジタルデータ流に変換する復調器
と、DC−DC変換器と、復調器、チューナ、CPUおよび電源に接続され、C
PUがアダプタカード間でデータを送受するようにし、また、電源からの電圧が
DC−DC変換器に送られるようにするバスインターフェイスとを具備している
。
さらに別の本発明の目的によれば、本明細書において実施され、広範囲に説明
されているように、本発明はパーソナルコンピュータを衛星通信ネットワークに
接続するためのCPUを有するパーソナルコンピュータにおけるアダプタカード
を制御するための方法であり、アダプタカードによって衛星通信ネットワークか
ら複数のアナログ信号を受信し、アダプタカードによって受信のために単一のア
ナログ信号を選択し、アダプタカードによってアナログ信号をデジタルデータ流
に変換し、状態情報に従ってチューナおよび復調器の動作を制御するためにCP
Uによってバスインターフェイスを介してアダプタカードのチューナおよびアダ
プタカードの復調器への指令を受信するステップを具備している。
前述の全体的な記載および後述の詳細な説明の両方は、本発明の例示および説
明であることが理解されるべきであり、請求の範囲に記載された本発明をさらに
説明することを意図するものである。
図面の簡単な説明
本明細書に添付され、その一部を構成する添付図面は、本発明の幾つかの実施
形態を表し、説明と共に本発明の原理の説明に役立つ。
図1は、本発明の好ましい実施形態のハードウェアのブロック図である。
図2は、図1の衛星受信機コンピュータアダプタカードの付加的な詳細を示す
概略図である。
図3は、図2の衛星受信機コンピュータアダプタカードの付加的な詳細を示す
ブロック図である。
図4は、図1のCPUによって実行されたステップの概略図である。
図5(a)乃至5(f)は、同調および復調中の図1のCPUによって実行さ
れたステップの詳細図である。
実施形態の詳細な説明
以下、本発明の好ましい実施形態が詳細に参照され、その例が添付図面に示さ
れている。可能である限り、同一の部分を表すために図面全体を通して同じ参照
番号が使用される。
図1は、衛星通信ネットワークに接続された本発明の好ましい実施形態のハー
ドウェアのブロック図100である。図1は、パーソナルコンピュータ102と、キー
ボード104と、ディスプレイスクリーン106と、IFLリンク108と、アンテナ110
と、LNB112と、衛星114と、ハブ116とを含んでいる。パーソナルコンピュー
タ102は、CPU120と、メモリ122と、衛星受信機コンピュータアダプタカード1
24と、バス135と、電源126とを含んでいる。パーソナルコンピュータはまた、ア
ダプタカード124のようなアダプタカードを差し込むことができる1以上の拡張
スロット(図示されていない)を含んでいる。アダプタカード124は、復調器130
、チューナ132、バスインターフェイス134およびDC−DC
変換器136を含んでいる。
IFL108、アンテナ110、LNB112、衛星114およびハブ116は全て既知のタ
イプである。ハブ116は、約500MHzの周波数範囲を有するKuバンドで信
号を衛星114に送信することが好ましい。信号は、2相変位変調(BPSK)を
使用して符号化されることが好ましいが、別の方法を使用して符号化されること
もできる。衛星114は、アンテナ110を含んでいる受信機に信号を送信する。ハブ
からの信号は、例えばMPEG-1あるいはINDEO3.2等のデジタルビデオ信
号であるか、あるいは例えばADPCM等のデジタル音声信号、あるいは放送フ
ァイル転送等の任意の所望された信号である。アンテナ110は、受信された伝送
信号全体を増幅し、それを好ましくはLバンド(典型的に950MHz乃至14
50MHz)に下方変換し、結果として生じた信号をインターフェイスリンク(
IFL)108に送る低雑音ブロック(LNB)112を含んでいる。IFL108は、
DC−DC変換器136からLNB112に電力を伝送し、LNB112からチューナ132
にデータを伝送する同軸ケーブルであることが好ましい。
アダプタカード124は、バス135を介してCPU120に接続される。バス135は、
バスインターフェイス134を介してアダプタカード124に接続される。バス135は
、技術において良く知られている例えばIS、EISA、あるいはマイクロチャ
ンネルバス、あるいは任意の別のバスであってもよい。バスインターフェイス13
4は、バス135のタイプに対応するタイプの適切なバスインターフェイスである。
バス135およびバスインターフェイス134はまた、本発明との使用に適した別のタ
イプのバスあるいはバスインターフェイスであってもよい。
メモリ122はデータおよびソフトウェアプログラムを含んでいる。CPU120は
通常の方法でステップを実行するようにソフトウェアプログラムの指令を実行す
る。CPU120は、インテル(Intel)社によって製造されたマイクロプロセッサの
X86ファミリーに属する33MHzあるいはそれ以上に迅速なIntel 486マイク
ロプロセッサであることが好ましいが、パーソナルコンピュータの性質に依存し
て任意の類似した可能なCPUであってもよい。
アダプタカード124は、パーソナルコンピュータ120におけるカードスロットに
適合する単一の印刷回路板であることが好ましい。アダプタカード124内で、
チューナ132はIFL108を介して複数のアナログ信号を受信する。チューナ132
は、CPU120によってチューナ132に先に送信された同調周波数に従ってアナロ
グ信号の1つを選択する。チューナ132は選択された信号を復調器130に送り、そ
こにおいてそれは復調され、バスインターフェイス134を介してコンピュータ102
のCPU120に送られる。コネクタ、チューナ132、復調器130およびバスインタ
ーフェイス134を含んでいるアダプタカード124は、電源126によって電力を供給
される。電源126はまた、コンピュータ102における全ての素子およびLNB112
に電力供給する。電圧信号はまた、DC−DC変換器136からIFL108を介して
LNB112に送られる。
図2は、アダプタカード124の好ましい実施形態の付加的な詳細を示す概略図
である。アダプタカード124はまた、フォワード誤信号訂正(FEC)レベル2
の素子140と、FECレベル1の素子142と、バスインターフェイス134と、受信
機(Rx)制御装置146と、マイクロプロセッサ148とを含んでいる。FEC素子
140,142,およびマイクロプロセッサ148は選択的なものであり、本発明のある種
の構成の装置においては省略されることもある。
Rx制御装置146は、パケットフレーミング機能およびアドレスフィルタリン
グを提供し、それによって、約100個のアドレスの同時受信と、データ暗号化
標準(DES)解読とを行うことができる。図2のアダプタカード124の付加的
な詳細は、図3と関連して以下に説明されている。
図3は、アダプタカード124の付加的な詳細を示すブロック図である。マイク
ロプロセッサ148は、図3の実施形態から省略されている。図3において、受信
された信号は、IFL108を介してチューナ132において受信され、復調のために
復調器130に送られる。データは、FEC素子140および142においてフォワード
誤信号訂正され、バスインターフェイス134を介してCPU120に送られる。図3
において、バス135はISAバスであることが好ましいが、任意の適切なバスで
あってもよい。図3に図示されたアダプタカード124のISA構成は、“スレー
ブモード”で動作することが好ましい。すなわち、受信されたデータは、CPU
120がバス135を介してアダプタカード124に対してデータの要求を送信するまで
64KのRAM160においてバッファされる。マイクロチャンネルバスを
使用する構成において、RAM160は64KバイトのFIFOバッファによって
置換される。受信されたデータは、BPSKフォーマットを使用して符号化され
ることが好ましい。
チューナ132は、シャープ社あるいはパナソニック社によって製造されたタイ
プの既知のタイプのチューナである。復調器130は、任意の既知のタイプの復調
器である。復調器130は、ディレクTvの製品に見られるタイプであるか、ある
いは、Thomson Consumer Electronics社によって販売されているRCA DSS
衛星受信機において見られるタイプの復調器であることが好ましい。復調器130
は、電圧制御発振器(VCO)162、低域通過フィルタ(LPF)163、A/D変
換器164、増幅器166、自動利得制御(AGC)素子168、自動周波数制御(AF
C)素子170、D/A変換器172、アプリケーション特定集積回路(ASIC)17
4およびデパンクチュア論理素子176を含んでいる。
FEC素子140および142は、既知の方法を使用して1ビットのエラーを訂正す
るように機能する。例えば、FECは、スタンフォード・テレコム(STEL)
あるいはHNSビタビ復号により実行される。好ましい実施形態において、リー
ド・ソロモン(Reed-Solomon)デコーダ178はマルチビットエラーを訂正する。F
EC素子およびリード・ソロモンデコーダ178は両方とも任意であり、本発明の
幾つかの構成では除去されることもできる。
図3のRx制御装置146は、受信され、復調され、エラー訂正された信号に関
してフレーム検出を行う。フレーム検出は、アドレス認識、CRC検査、最大フ
レーム長の検査、フレームエラー検出等の機能を含む。
Rx制御装置146は、入来する信号が暗号化される本発明の実施形態において
DES解読を付加的に行う。さらに別の実施形態において、Rx制御装置146は
、図1に示されているように、関心のあるデータだけがCPU120に送られるよ
うにアドレスフィルタリングを行う。本発明の別の構成は、Rx制御装置146の
位置においてAdvanced Micro Device社によって製造されたZ85C30 HD
LC等の既知の高レベルデータリンク制御(HDLC)素子を使用する。
DC−DC変換器136は、2つの電圧調整器(VR)素子180および182を含ん
でいる。DC−DC変換器136は、バスインターフェイス134を介してバス13
5によって供給された図1に示された電源126から5Vの信号を受信し、15Vお
よび21Vの信号を出力することが好ましいが、代りに変換のために電源126か
ら12Vの信号を受信してもよい。15Vおよび21Vの信号は両方ともチュー
ナ132に入力される。好ましい実施形態において、21Vの信号は、電力をLN
B112に供給するためにチューナ132からLNB112へ送られる。LNBは15V
の信号を要求するが、チューナはIFL108における損失を考慮に入れるために
21Vの信号を送信する。
図4は、図1に示されたような、CPU120によって実行されるステップのフ
ロー図である。図4に示されたステップに加えて、CPU120は、パーソナルコ
ンピュータのCPUによって通常行われる機能を実行する。CPU120はまた、
アダプタカード124によって受信されたパケットを処理する。図4に示されてお
り、図1を参照すると、ステップ402においてCPU120はバス135およびバスイ
ンターフェイス134を介して信号をチューナに送信する。記載された実施形態に
おいて、図3に示されているように、信号は復調器ASIC174を通してチュー
ナ132に送信される。従って、例えばキーボード104あるいはディスプレイスクリ
ーン106におけるタッチディスプレイ等を介して同調周波数が示されるとき、C
PUはデータライン191上でチューナ132に送られるデータを送信する。特に、C
PU120はライン192上で1ビットのエネーブル信号をチューナ132に送る。その
後、(リアルタイムの割込み信号に応答して)約18ミリ秒毎にCPU120はク
ロックライン190を切換えて、1ビットの同調周波数をチューナ132に送信する。
クロックライン190は切換えられ、同調周波数が送信されるまで18ミリ秒毎に
1つのビットが送信される。1つの構成において、グラフィカル・ユーザ・イン
ターフェイス(GUI)によって同調周波数を入力することが容易になる。別の
構成において、CPU120は、復調器およびFEC素子がロックされたときにス
ピーカ(図示されていない)を通じて音を再生する。さらに別の構成において、
CPU120は人間の介入なしに同調周波数を決定することもできる。
ステップ404において、CPU120は復調器130から受信された信号の品質を検
査する。信号の品質は、信号品質係数(SQF)と1ビット当りのエネルギ対雑
音比(EBNR)によって測定されることが好ましい。これらの詳細は、アダ
プタカードのハードウェアおよびソフトウェアと動作コンピュータの動作システ
ムとによって決定される。ステップ406において、CPU120は、受信された信号
の品質に従ってアンテナを指向するために信号を送信する。ステップ408におい
て、復調器130およびFEC140/142がロックされていない場合、同調周波数は以
下に説明されるようにステップ410において調整され、ステップ402および408が
反復される。
好ましい実施形態において、チューナ132は±2MHzの補正信号周波数内で
同調することができる。受信、すなわち信号の捕捉あるいはロックを開始するた
めに、アダプタカード124はこの4MHzの範囲を通してサーチされなければな
らない。
図5(a)乃至図5(f)は、図1に示されているように、チューナおよび復
調器を制御するためにCPU120によって実行されるステップのフロー図である
。説明された実施形態において、リアルタイムクロック割込みは18ミリ秒毎に
生じる。ステップ502において割込みが生じたとき、CPU120はステップ504に
おいて種々の処理を行う。ステップ506において同調周波数が示されなかった場
合、同調周波数はオペレータから獲得され、ステップ508において初期状態がS0
に設定される。次に、現在の制御状態に依存して制御が分岐される。全てのブラ
ンチはステップ510に戻り、そこにおいて、現在のSQF値がコンピュータ102の
メモリに記憶される。
状態S0は、チャンネル捕捉の初期状態である。現在の状態がS0である場合、す
なわち、チューナ132が設定されていない場合、制御は図5(b)のステップ512
に移される。ステップ512において、CPU120は上述のようにチューナ132をプ
ログラムし、現在の状態をS1に設定する。
現在の状態がS1である場合、CPU120はデータ、アドレスおよび制御信号を
復調器130に送信することによって同調周波数で復調器130を構成する。復調器13
0は、4MHzのバンドにおいて100KHzで20ミリ秒間ステップをスイー
プすることが好ましい。スイープの最後に、復調器130はSQF値を決定する。
SQFが最良のSQFである場合、すなわち、それが最大数の値である場合、そ
れはステップ518において保存される。それが4MHzにわたってスイープを行
うことがCPU120によって決定された場合、CPU120は直ぐにステップ510に
進み、SQF値を記憶し、割込みを終わる。CPU120によって4MHzでのス
イープが完全でないと決定された場合、CPU120はステップ522においてまだ見
つけられていない最高のSQFをセーブする。ステップ524において、現在の状
態はS2に設定され、ステップ526において復調器130におけるSQFレジスタがク
リアにされる。
現在の状態がS2であるとき、CPU120はビットタイミング回復(BTR)ル
ープをエネーブルにするために復調器130に指令を送信する。BTRによって、
復調器は、どこで各ビットが始まり、終了するのかを決定し、それによって正確
にビットをサンプリングおよび復調する。指令はデータ、アドレスおよび制御ラ
インを通じて送信される。BTRがエネーブルにされた後、現在の状態はS3に設
定される。
現在の状態がS3であるとき、リード・ソロモンデコーダ178からのFECロッ
ク信号がステップ530において低い場合、それはFECがロック状態であること
を示しており、すなわち、リード・ソロモンデコーダ178が衛星からの送信にお
いてあまりに多数のエラーを検出したため、ステップ532においてCPU120が復
調器130の構成を変化させることを示している。変化した幾つかの要因には、周
波数のスイープの長さと、スイープの範囲と、どの位の頻度でサンプリングが行
われるかが含まれている。その後、現在の状態はステップ543においてS5に設定
される。FEC信号がステップ530において高い場合、それは衛星からの送信に
おいてそれ程エラーがないことを示しており、その後、制御は直ちにステップ51
0に送られ、SQF値を記憶し、割込みを終了する。
現在の状態がS4であるとき、CPU120はFECがロック状態にあるかどうか
、および復調器がロックされていないかどうかを決定する。好ましい実施形態に
おいて、CPU120は、復調器ASIC174においてレジスタ(図示されていない
)からのFECロック信号を読取り、FECロック信号が高いかどうか、すなわ
ち、それがロックされていないかどうかを決定することによってFECがロック
状態にあるかどうかを決定する。これは、リード・ソロモンデコーダ178が多数
のエラーを検出したときに生じる。レジスタにおけるFECロック信号は、FE
Cロ
ック信号が高い場合には高く、FECロック信号が低い場合には低いFECロッ
ク信号と平行する。好ましい実施形態において、CPU120は、変調器がロック
されていないかどうかを示す復調器中のレジスタからの情報を読取ることによっ
て復調器174がロックされていないかどうかを決定する。
FECがステップ550においてロックされていない場合、すなわち、リード・
ソロモンデコーダ178によってほとんどあるいは全くエラーが検出されなかった
場合、CPU120はステップ552においてSQFを読取り、ステップ556において
周波数オフセットを保存する。FECがロックされている場合、CPU120は、
復調器174がステップ558においてロックされていないかどうかを決定する。復調
器がロックされていない場合、現在の状態はS1に設定される。復調器がロックさ
れていない場合、現在の状態はS3に設定される。
要約すると、本発明によって、単にアダプタカードをパーソナルコンピュータ
に付加し、制御ソフトウェアをパーソナルコンピュータにロードすることによっ
てパーソナルコンピュータが衛星通信ネットワークに接続されることができるよ
うになる。パーソナルコンピュータのCPUは、アダプタカードと、コンピュー
タに接続されたアダプタカードおよびLNB素子の両方に電力を供給するコンピ
ュータの電源に対する制御機能を提供する。アダプタカードは、標準IFLを通
して衛星通信ネットワークをアクセスする。さらに、本発明によって達成される
回路の減少は、システムの信頼性を増加させる。
本明細書に開示された本発明の詳述および実行を考慮して当業者によって別の
実施形態が行われることは明らかである。詳述および例は、以下の請求の範囲に
よって示された本発明の真の技術的範囲内の例示として考えられることが意図さ
れる。
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U
G),AL,AM,AT,AU,AZ,BB,BG,B
R,BY,CA,CH,CN,CZ,DE,DK,EE
,ES,FI,GB,GE,HU,JP,KE,KG,
KP,KR,KZ,LK,LR,LT,LU,LV,M
D,MG,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT
,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,
TM,TT,UA,UZ,VN