供数字卫星接收器实现短获取时间的调谐系统的制作方法

专利名称：供数字卫星接收器实现短获取时间的调谐系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于卫星接收器，具体地说涉及能接收并处理以数字形式传输的电视信号接收器的调谐系统。
背景信息卫星电视接收系统通常包括有碟形接收天线及“块”转换器的“户外单元”，以及含有调谐器及信号处理部件的“户内单元”。块转换器将卫星传输的频率较高的整个范围(“块”)的RF信号转换成更易于监测的频率较低的范围。
在惯用的卫星电视传输系统中，电视信息以模拟形式被传输并且卫星所传输的RF信号处在C(例如，3.7至4.2GHz)和Ku(例如，11.7至14.2GHz)波段。由接收系统的天线从卫星接收到的RF信号被块转换器转换成L波段(例如，900至2000MHz)。户内单元调谐器的RF滤波部件从块转换器所接收的RF信号中选择符合于所选定信道的一个，并且调谐器的混频器/本地振荡器部件将所选择的RF信号转换成较低的中频(IF)范围供滤波及解调用。
在较新的卫星电视系统，例如由加利福尼亚州Hughes公司经营的DirecTvTM，中电视信息用数字形式传输。RF信号在Ku波段被卫星传输，并被块转换器转换成L波段。被卫星传输的RF信号的频率范围稍微低于(例如，在12.2与12.7GHz间)模拟卫星电视系统的频率范围，并且块转换器所产生的RF信号的频率范围从而也稍低(例如，在950与1450MHz间)。
如同在模拟卫星电视接受系统中那样，符合于所选定信道的RF信号在频率上已被降低到IF频率范围以供滤波和解调。在数字卫星接收器中，除了为选择所需的RF信号并剔除无用的RF信号的正常的IF滤波外，还希望IF滤波器完成所谓的“符号成形”，以减少由带宽限制引起的“符号间干涉”所造成的译码错误。
户外单元块转换器的转换级包含一本地振荡器，它对抵抗温度和使用期限的变化是不稳定的。其结果是块转换器的本地振荡器信号频率变化，造成户内单元调谐器所接收RF信号的载波信号频率的相应改变或偏移。因此，调谐器产生的IF信号的频率也改变或偏移其标称值。若IF信号的频率距其标称值变化太大，通过IF信号调制的数字信号不能被正常地解调，而它们所代表的信息不能被正确地再现。为了克服这个问题，偏移的频率被监测，并用对标称频率添加的补偿来改变调谐器的本地振荡器以使IF滤波器中的信号居中。
概述本发明的作用在于判明从LNB接收到的RF信号和调谐器产生的相应IF信号可能因为LNB振荡器的频率漂移以外的原因在频率上偏移。更明确地讲，卫星转发器频率的调节可由卫星传输系统操作人员作出，以减少载波信号间干扰的可能性。作为例子，转发器频率可能改变+/-2MHz那么多。转发器频率的调节造成从LNB接收到的RF信号及调谐器产生的相应的IF信号产生频率偏移。
本发明涉及对卫星传输系统操作人员调节单个转发器频率而造成的调谐频率偏移的预防措施。这些措施允许由卫星传输系统操作人员调节转发器传输频率，而不致过分增加当新的信道被选择时用于户内单元获取数字信号的时间。简单地讲，调谐系统测量并存储单个转发器引起的频率偏移。任何因LNB频率漂移造成的偏移都被添加到所有的转发器频率偏移而作为“全局”的偏移。个别转发器的偏移将被校正，如果不可能调谐转发器的频率，或者如果成功的获取所要求的频率偏移大于预定的阈值或者为获取信号需要宽频率搜索。对转发器频率偏移预防措施的这些及其他情况在下面被描述。
本发明的这些及其他情况将参照附图被详细描述。
附图简述在附图中

图1是数字卫星电视接收器的方框图，该接收器包含可应用本发明的调谐系统；图2是用于图1所示卫星接收器的数字数据解调的方框图，该图有益于理解来自图1所示调谐系统数字数据的复原；以及图3是用于依照本发明的一个方面去控制图1所示调谐系统的获取程序的流程图。
在各图中，相同或相似的参考符号被用于标志相同或相似的单元。
优选实施例的描述本发明将参照数字卫星电视系统被描述，在该系统中电视信息按照预定的数字压缩标准，如MPEG，以编码和压缩的形式被传输。MPEG是运动图象专家组开发的一种用于影片及伴生声频信息的编码表示法的国际标准。加利福尼亚州的Hughes公司所经营的DirecTvTM卫星电视传输系统就是这样一种数字卫星电视传输系统。
在发送器中，电视信息被数字化、被压缩并被编制成对应于电视信息有关的视频、声频和数据部分的数据包系列或数据包流。数字数据用所谓QPSK(四相移键控)调制方式被调制到RF载波信号，RF信号被传输到地球轨道上的卫星并从卫星被传输回地球。在QPSK调制中，两个90°相移的信号，I和Q，的相位根据相应的数字数据流的数位被控制。例如，对应于低逻辑级(“0”)，相位被设定为0°，而对应于高逻辑级(“1”)，相位被设定为180°。相移调制的信号I和Q被结合而其产物作为QPSK调制的RF载波信号被传输。因此，被调制的QPSK载波的各个符号象征四个逻辑状态，即00,01,10和11，中的一个。
卫星一般包括用于接收和转播各个被调制的RF载波的多个转发器。在通用的地球电视系统中，各个RF载波或“信道”每次只含有一个电视节目的信息。因而，看一个节目，只需选择相应的RF信号。在数字卫星电视系统中，各个被调制的RF载波同时运载几个节目的信息。各个节目对应于多组视频和音频数据包，该视频或音频数据包被附加在包上的独有的报头所标记。因而，看一个节目，相应的RF信号和相应的包二者都需要被选择。
在图1所示的数字卫星电视接收器中，调制成由卫星(未示出)传输的体现音象信息数字信号的RF信号被碟形天线1所接收。被接收RF信号中较高的频率成分(例如，在12.2至12.7GHz的Ku波段)被包括RF放大器3-1，混频器3-3和振荡器3-5的块转换器3转换成较低频率的RF信号(例如，在950至1450MHz的L波段)。放大器3-1是“低噪声”放大器而因此块转换器3作为“低噪声块转换器”经常用大写字母“LNB”表示。天线1和LNB3被计入接收系统的所谓的“户外单元”5内。接收器的其余部分被计入所谓的“户内单元”7内。
户内单元7包括调谐器9，它用于从户外单元5接收到的众多RF信号中选出含有所需节目视频和音频数据包的RF信号并用于将所选的RF信号转换成相应较低的中频(IF)信号。本发明涉及调谐器9的监测并将在下面被详细描述。
户内单元7的其余部分将IF信号以QPSK调制形式运载的数字信息解调、译码并解压以生成对应于所需节目的数字的音象抽样流，并且，此后，将数字抽样流转换成相应的适合于复制和记录的模拟视频和声频信号。更具体地讲，QPSK解调器11将IF信号解调以生成两个脉冲信号IP和QP，它们含有对应于在发送器中生成的相移调制的信号I和Q所表示数据的各自的数据位流。译码器13将信号IP和QP的二进制位编制成数据块，根据在发送器被嵌入所传输数据的错误代码改正数据块中的传输错误，并且再生被传输的MPEG视频和音频数据包。视频和音频数据包被运输装置15发送到数据处理装置17的相应的视频和声频部件，在那里它们被解压并被转换成相应的模拟信号。微处理器19控制户内单元7各部件的运行。然而，仅仅本发明直接涉及的由微处理器19生成及接收的控制信号在图1中示出。
至今所描述的数字卫星电视接收器与印地安那州印地安那波利斯市的Thomson Consumer Electronics股份有限公司大批供应的RCATM型DSSTM数字卫星系统电视接收器相似。
如前面指出，本发明涉及调谐器9的监测及解调。调谐器9在输入端901接收由LNB 3提供的RF信号。RF输入信号被宽带滤波器903滤波，被RF放大器905放大，并被可调带通滤波器907滤波。可调带通滤波器(BPF)907选取所需的RF信号，并排除无用的RF信号。作为结果的RF信号被连接到混频器909的第一个输入端。由本地振荡器(LO)911生成的本地振荡信号被连到混频器909的第二个输入端。混频器909的输出被放大器913放大并被连到含有声表面波(SAW)器件的IF滤波器915的输入端。IF滤波器915的输出与调谐器9的输出端917联接。
LO 911的频率被含有锁相回路(PLL)的集成电路(IC)921、外置的频率基准晶体923及外置的滤波网络925的PLL装置919所控制。LO信号的频率被PLL 919按微处理器19发出的指令控制。
被卫星传输并由天线1接收的RF信号的载波具有很稳定的频率，它们保持在“标称”值。因此，只要LNB 3的振荡器3-5的频率稳定并保持在其标称值，户内单元7的调谐器9接收到的RF信号的载波就将是它们的标称值。不幸的是，振荡器3-5的频率能随时间和温度变化。振荡器3-5的频率相对于其标称频率的偏移导致调谐器9接收到的RF信号的载波频率的相应偏移。为了补偿这些频率偏移，调谐器9的LO 911的频率在微处理器19的控制下随着从QPSK解调器11接收到的频率状况信息而被改变。
如图2所示，由IF SAW滤波器915生成的IF信号被连到混频器1101I和1101Q各自的第一个输入端。字母“I”和“Q”表示“同相”和“90 °”相位差。频率相对稳定的振荡器1103的输出信号被直接连到混频器1101I并通过90度(90°)相移网络1105被间接连到混频器1101Q。混频器1101I生成IF信号的“同相”的、“接近”于基带(非常低的频率)的型式(IA)，而混频器1101Q生成IF信号的“90°相位差”的、接近于基带的型式(QA)，后者相对于“同相”信号(IA)有90°相移。字母“A”表示“模拟”。
信号IA和QA被连到各自的模拟-数字转换器(ADCs)1107I和1107Q。模拟-数字转换器1107I和1107Q还从“符号计时恢复回路”1109接收到时钟信号并生成各自的数字抽样系列ID和QD。字母“D”表示“数字的”。符号计时恢复(SIR)回路1109包含一受控的振荡器(未示出)，从它得到供ADCs 1107I和1107Q用的时钟信号。受控的振荡器被混合(部分数字和部分模拟)锁相回路(未示出)控制以便数字抽样与输入符号速率和相位同步。模拟信号能被看作脉冲流。STR回路1109的作用是对时钟锁相以致ADC在脉冲峰处采取模拟信号。换句话说，STR回路使ADCs 1107I和1107Q的取样操作与各自接收到符号的到达同步。
信号ID和QD还被“载波跟踪回路”(CTL)1111处理。CTL 1111将数字抽样信号ID和QD解调以便形成各自的脉冲信号IP和QP。字母“P”表示“脉冲”。虽然信号被解调(被分解成IA和QA分量)，但它们借助于异步的载波被解调。因为解调的载波与被传输的载波不同步，所以星座(constellation)仍将旋转。在这一点上它一般被称为“近基带信号”。一旦解除旋转，它就被称为“基带信号”。因而在消旋器1111-4的输出端有术语IBB和QBB。基带信号能被画在形成“星座”图的I对Q的关系图上。基带信号被输入到限制器1111-2，它判断四个星座点中的哪个曾被传输。脉冲信号IP和QP各自包含一系列对应于数据位的脉冲。数据位具有低逻辑级(“0”)或高逻辑级(“1”)，它们分别对应于所传输的QPSK RF载波的信号I和Q间0°和180°的相移。信号分量IP和QP被连到译码器13，在那里数据位被格式化成数据包，并进行正向纠错(FEC)。
CTL 1111包括复合消旋器1111-4、限制器1111-2、数控振荡器(NCO)1111-1、相位检测器1111-3和回路滤波器1111-5。复合消旋器1111-4是一个复数乘法器，它解除自旋星座的旋转以输出稳定的星座。解除旋转通过将数字输入信号ID和QD乘以所估算的频率偏移和相位的被判断的正弦和余弦而完成。所估算的频率偏移是近基带信号自旋的速率。这个估算的偏移如何被制出在下面描述。
限制器1111-2采用被解除旋转的星座，并根据输入的象限输出判断。出自限制器1111-2的各个I、Q对都是对哪个符号曾被传输的预测。相位检测器1111-3采用限制器1111-2的输入和输出并对各个符号生成相位误差信号。这个相位误差信号被施加给回路滤波器1111-5。回路滤波器1111-5控制NCO 1111-1并提供对偏移频率的估计。这个估计是微处理器19可以采用的。
频率误差，例如，由于LNB衍生的所选择RF信号的频率偏移，引起QPSK信号的两位解调数据位置对时间的所谓“旋转”或“自旋”。旋转的方向由频率偏移是正或负决定。如图2所示，有关QPSK调制的数据星座具有四个点，它们对应于信号I和Q的两个可能的相移值所表示的相应的两个逻辑级的四种可能的逻辑组合(00,01,10和11)。相位检测器1111-3测定被解调的数据对数据星座中理想位置的相对位置。为了纠正数据旋转和倾斜，NCO 1111-1的频率，从而其相位被回路滤波器1111-5根据相位检测器1111-3的输出信号改变，直到旋转停止且倾斜消除。
随着这种旋转停止，星座被稳定而CTL 1111被认为“锁定”。在这种稳定状态条件下，回路滤波器1111-5正确地估计使数据解除旋转以使星座成功地被稳定所需要的频率和相移。回路滤波器1111-5具有比例和积分路径，它们被加在一起以形成对NCO 1111-1的控制。积分路径的值(它对相位误差求积分)代表引起“旋转”的频率偏移。这个值作为图1和图2所示的“频率”信号是微处理器19可以采用的。微处理器19比较“频率”信号的连续采样以确定星座是否已稳定。如果连续采样的差别小，则解调被认为“锁定”。在这种稳定状态条件下，被解调的数据IP和QP是可靠的并传给FEC译码器13。在获取信道的过程中，如果调谐器LO 911现在的频率不能使CTL 1111成功锁定，那时微处理器19将调节频率直到或者“锁定”的条件建立或者适当的频率范围被覆盖。完整的信号获取过程将在图3的流程图的描述中被更彻底地详述。
在一定范围内，甚至当IF信号的频率，并因此信号IA和QA的频率不正确或偏移时，CTL 1111也能将QPSK数据解调。然而，如果频率偏移太大，IF信号的一部分频谱将因IF信号相对于SAW滤波器915的中心频率的变动而落到SAW 915的通带之外。这将造成接收器信噪比的下降。相应地，如上面所指出，微处理器19监测CTL 1111所生成的“频率”信号以指示IF信号的频率偏移。当由LNB漂移造成的频率偏移改变，CTL 1111跟踪这个改变并且微处理器19所监测的“频率”信号被修正。在下一个信道的获取中，微处理器19将利用最近记录的频率偏移去提供LO 911的更准确的布置。这将允许信号被迅速获得而不必通过再次移动LO 911去搜索。如果频率偏移变得如此大以致造成被解调数据可靠性的下降，最后，FEC译码器13将不能纠正错误并中止锁定。微处理器19将需要对同一信道的重新获取并且为了迅速重新获取，最后的频率偏移将被再次用来准确地放置LO 911。
如上面指出，被解除旋转的数据流，IP和QP被示于图1的FEC译码器13处理。FEC译码器13的作用是纠正数据在传输中招致的误差。为了使译码器能够纠正误差，被解调的信号必须稳定。另外，为了改正数据，FEC译码器13必须被设置到与代码传输速率相同的编码率并且与包的边界同步。由FEC译码器13生成并被微处理器19监测的“FEC锁定”信号表明是否所有的上述条件被满足并且FEC译码器13成功通过无误差数据。例如，当FEC译码器13不能改正数据时，“FEC锁定”信号具有低逻辑级，而当FEC译码器13能改正数据时，“FEC锁定”信号具有高逻辑级。
“FEC锁定”信号被用作调谐器9、QPSK解调器11及FEC译码器13是否被成功地锁定的最后判定，因为CTL 1111可能错误地稳定在“误锁点”。在“误锁点”，星座不表现出自旋。但是星座实际上是每个符号旋转90°(或90°的倍数)。因为离开90°有另一个星座点，它显得是稳定的。“误锁点”出现在符号率的倍数除以4时，当CTL1111稳定在误锁点时，FEC译码器将不能对数据译码。因而，“FEC锁定”信号将保持在低逻辑级(未锁定)。
至今被描述的信号的获取仅涉及由于LNB频率漂移所造成的频率偏移。如上面指出，频率偏移也可能由其他原因造成。更具体地讲，卫星转发器频率的调节可能由卫星传输系统的操作人员完成以减小载波信号间干涉的可能性。作为例子，转发器的频率可能改变+/-2MHz那么多。转发器频率的调节引起从LNB接收到的RF信号及由调谐器产生的相应IF信号具有频率偏移。本调谐系统的下列方面涉及对由卫星传输系统操作人员调节单个转发器频率而造成调谐频率偏移的预防措施。这些预防措施允许当新信道被选择时，卫星传输系统操作人员所调节的转发器传输频率不致使户内单元获得数字信号的时间过度增长。
如果没有对由卫星传输系统操作人员调节单个转发器频率而造成调谐频率偏移的预防措施，当新的转发器频率被选择时调谐系统按下列方式运行被传输信号的频率通常是事先知道并被存储在一个表格(称为“基线频率”表)中的。然后在运行过程中，当一个转发器被选来调谐，基线频率从表中被取回并添加上频率偏移。这个偏移如前所述是从锁定先前的转发器所需要的偏移决定的。这个偏移被称为“全局偏移”，因为它普遍地适用于所有的转发器。全局偏移的起因是由于传播路径所共有的振荡器中的一些频率漂移。例如，如果LNB中的下变频振荡器(低噪音块下变频器)因寒冷夜晚引起的3MHz被断路，那么所有的转发器将向它们的基线频率以下变动3MHz。全局漂移最初由搜索算法建立，该算法在试图获得信号时使调谐器跨越一给定的频率范围(称为“寻找漂移”算法)。一旦寻找漂移算法找到信号，信号的精确偏移就能用来预置将来调谐的全局漂移。一旦全局漂移被设置，这个数值通过监测CTL 1111中“频率”信号被跟踪。每当需要一个新的转发器时，微处理器通过添加“频率”(FREQUENCY)信号最近的数值修正全局漂移。
借助以上描述的正常的系统，如果一转发器从其基线频率表移开，这在调谐该转发器及后来的被调谐转发器时将导致缓慢的信道改变时间。这可能是由于上述系统假定偏移对所有转发器是普遍的事实所造成的。例如，就具有在1000MHz起均匀隔开30MHz的10个转发器的系统而论，用于转发器的基线频率表将如表1所示。如果LNB偏移在频率上引起2MHz的变动，转发器被设置的频率示于“随同LNB漂移”栏内。如果卫星传输系统的操作人员将转发器3从其他转发器偏移1.5MHz，那么在表1中最后一栏示出各个转发器被设置之处。
转发器数基线频率随同LNB漂移频率随同#3移动及LNB偏移11000 MHz1002 MHz1002 MHz21030 MHz1032 MHz1032 MHz31060 MHz1062 MHz1060.5 MHz41090 MHz1092 MHz1092 MHz51120 MHz1122 MHz1122 MHz61150 MHz1152 MHz1152 MHz71180 MHz1182 MHz1182 MHz81210 MHz1212 MHz1212 MHz91240 MHz1242 MHz1242 MHz10 1270 MHz1272 MHz1272 MHz表1就以上的表1所示的示范性情况而论，如果转发器1被选择，则全局漂移将被预置到2MHz。因为除转发器3外所有的转发器都被正确地调谐，调谐器将被调谐到需要的信号。然而，如果转发器3被选择，调谐器将被调谐到高于所需频率1.5MHz的频率。因此，信号将不被获得直到搜索算法开始通过逐步改变LO 911拓宽其搜索。这将导致发现信号，但是在新的0.5MHz偏移处。这个新的偏移将被假定为新的全局偏移并将导致下一个被选择的转发器也被误调。结果，调谐器不得不再次进入被拓宽的搜索。因此，每当转发器3被选择时，就出现不合乎需要的较慢的信道改变。
本发明涉及对由卫星传输系统操作人员调节单个转发器频率所引起的独立的调谐频率偏移的预防措施。以下的描述是根据图3做出的。
图3中的流程图有五个方面主要情况需要被描述(1)维护模式(考察一个信道)；(2)正常的信道改变；(3)转发器仅有微小的移动而不需要宽阔的搜索；(4)转发器已经移动或者不在预期的偏移或速率附近移动，而需要宽阔的搜索；(5)在起动方框，转发器的初始调谐；以及(6)不成功的信道改变。
(1)维护模式。稳定状态的运行发生在当用户观察信道而不遭遇或感受到任何类型的一连串的衰减时，在这种情况下，以下的路线将被采用对“需要新信道吗？”将回答“否”。这将导向“FEC锁定了吗？”的问题(FEC-正向错误纠正，锁定表示译码器成功地对位流译码而无错误)，它将被回答“是”因为一切都被正确地锁定。在编号3的方框中，“频率”信号和“载波跟踪回路”(CTL)被读出。这个数值被存储在变量“最近的漂中”中并表示从最近的调谐以来出现的频率漂移(假定最近的调谐中使调谐器处在正确频率的一个调谐间隔内)。因为在稳定状态，“通告”标志将不被设立(在通告成功锁定后被清除，并且程序回到核查是否出现需要信道改变，而这个循环重复进行)。
(2)正常的信道改变。在正常的信道改变情况下，待获取的新转发器是在预期频率的调谐器的间隔之内。预期频率是基本频率加上存储在漂移表中的偏移。漂移表包含各个转发器的单个偏移频率。程序遵循以下路线“需要新信道吗”被回答“是”，然后就执行编号2的方框。这里变量的“最近漂移”(在上述运转方式中最近修正的)被添加到漂移表中每个组成部分。这作出了假设，即自最近的调谐以来出现在先前的转发器上的漂移可适用于所有的转发器，并且一般由LNB LO的温度和时效漂移所造成(类似于全局漂移的正常系统的跟踪)。
然后，调谐器被支配到新的转发器频率，它是基本频率加上从漂移表中新修正的偏移频率的总和。在调谐后，“状态”标志被清除，“获取”标志被设置包括“通告”标志。在短暂的延迟后，FEC关于锁定被质询。如果调谐器被正确地设置并且正确的编码率被选定，这个延迟为FEC提供足够的时间锁定。在正常信道改变下，FEC将被锁定在这一点而路线将沿“是”的支路进行。频率偏移重新被读(并且应在调谐器LO在这种情况下频率增加间隔内)并且作为最近的漂移被存储。现在“通告”的标志被核查并沿“是”的路线进行，因为它刚被设置。然后“第一次调谐”的标志被核查然而应不被设置，因为它先前被锁定在这种情况。最近的漂移值被相对于近似为调谐器增量间隔的阈值核对。在这种情况下，仍然假定偏移在阈值内并沿“否”的路线而行。
此时，链路被成功地锁定，而程序向需要信道改变的软件任务通告链路已准备好。“通告”的标志被清除。然后路线重新连接运行路线并将遵循运行循环直到另一个信道改变被请求或干扰导致FEC中止锁定。
应注意，在这条路线“获取”的标志从不被使用，因为获取已是成功的而不需尝试什么或重调什么。
(3)借助于转发器频率较小的调节改变信道。在这种情况下，被获取的转发器接近但并不正好在漂移表预计的地点(在频率方面)。频率足够接近以致解调和FEC能仍然锁定，但被认为足够远，而单个转发器偏移在漂移表中将被纠正。所遵循的路线与上述(情形2)相同，除最近的漂移在阈值之外。因此，程序执行编号5的方框。
这时，最近的漂移值被添加到漂移表中新转发器的表值。然后，这个新的偏移被用来使调谐器精确地设置在信号上(在IF SAW中使它对准中心)。要达到程序中的这一点，FEC必须被锁定，因而编码率必须是正确的而因此“试速率”(try-rate)的标志被设置到0。因为调谐器被移动了，解调可能有困难，于是如需要则“试解调”的标志被设置去给它一次额外的机会。路线回到顶端并将失败于核对FEC的锁定。在这种情况下，FEC应锁定并且这时将沿着借助在阈值内的最近的漂移的正常信道改变的路线而进行。
(4)借助所需的宽阔的频率搜索改变信道。在这种情况下，被获取的转发器距预计值足够远，以致算法必须通过逐步改变调谐器来寻找信号。然而，在频率搜索开始之前，算法检验符号计时恢复(STR)回路的锁定，在误锁的情况下，使载波跟踪回路(CTL)复位，并且它核查用于FEC的各个编码率，还检查AGC的稳定性以确定是否存在待获取的信号。如果这些校正行动不能为FEC的锁定创造条件，则就实施频率搜索。这是最后的手段，因为它比较费时间。为了避免这种在正常信道改变条件下费时间的搜索，这也是为转发器跟踪个别偏移的原因。
这种情况作为正常的信道改变出发，漂移表在方框2中被修正，调谐器被调谐到预计的频率，标志被复位，但在延迟之后，FEC仍未被锁定。此时校正行动开始。沿“否”的路线从“FEC被锁定”的判断中出来，状态标志是“未锁定”，所以程序遵循“否”的路线。但是“试解调”(try-demod)的标志被设置，所以它不等于0并且程序清除掉“试解调”的标志，在锁定方面检查符号计时恢复(STR)。STR的锁定借助于比较STR回路滤波器的相邻读数并与允许的增量相比而判断。当STR未被锁定时，滤波器将出现倾斜并容易地被检测。如果STR被锁定，则CTL(载波跟踪回路)被复位以允许另一次完全锁定的机会。
如果STR未被锁定，则它将周期性地被检验直到它有足够的时间去冲过所有可能的数值。如果它在那段时间内锁定，则正如上述，CTL被复位。如果STR在那段时间间隔内未锁定，则“试速率”标志被清除(如果符号计时不能锁定，尝试另外的编码率是无效的)。路线回到检验关于新信道改变的请求，并且如果没有，则它将核查校正行动是否成功导致FEC锁定。如果FEC仍未被锁定，则“否”的路线再次被遵循，但此时“试解调”的标志清除，所以它对“试速率”标志的核查成为泡影。如果STR已被锁定，则这个标志仍将被设置，并不等于0。因而，“否”的路线被遵循而“试速率”的标志被减小并且FEC的编码率被改变到下一个速率。在实例中，“试速率”标志被预置到3，所以在AGC核查失败之前三种速率将被尝试。在各个速率之后，程序回到核查对新信道的需要或查看FEC是否被锁定。
假设两者都不出现，AGC在锁定方面被核查。仍然是，锁定借助于比较邻近的AGC回路滤波器的抽样而被确定。AGC在锁定方面被检查以加快用户的设备。如果没有信号出现，则AGC将不锁定，并且消耗时间于频率上的搜索是无效的。对这种情况，AGC将被锁定，并且“试漂移”变量将被核查。当“试漂移”变量仍为正时，调谐器将被跨越过一组位置以覆盖预定的图谱。在每一步，“试漂移”将被减小，并且算法将检验STR和CTR的锁定(“信号被发现？”)。
首先STR用与上述“试解调？”部分相似的方法被核查。一旦STR被锁定，CTL被复位并在锁定方面被检验。仍然，CTL的锁定是通过将来自环路滤波器的频率读数的微分与一固定的阈值相比较而判定。除非STR和CTR两者都被认为在一定时间内被锁定，“否”的路线将被遵循并且下一个调谐器地点将被尝试直到或者信号被发现或者“试漂移”等于0。如果STR和CTL两者都被认为在允许的时间内锁定，则信号被认为“已发现”而“是”的路线将被遵循。
在编号4的方框内，CTL频率与调谐器分频位置相加并为该转发器存储在漂移表内。调谐器被重调到这个新的偏移并且“获取”的标志被设置以重复“试解调”及“试速率”部分。在方框4之后，程序重调到顶端以重新检验对新信道的需要并查看FEC是否被锁定。一旦正确的频率偏移和速率被发现，FEC应锁定并且正常信道改变的剩余部分被运行。
“试漂移”变量被预置到10，因为有10个调谐器位置(波段)被搜索。被搜索的频率可供设置与最大的LNB温度及时效两者规范偏移的信号及上行链路供应者所允许的最大的单个转发器偏移之用。例如，LNB被规定在所需频率的+/-5MHz以内而上行链路供应者被允许转移单个转发器频率最多到+/-2MHz，所以算法所搜索的为+/-7MHz。
(5)关于转发器的初始调谐，该情况与4中转发器偏移频率未知或不正确的情况相似。仅有的差别是一旦FEC被锁定，这时“第一次调谐标志”将被设置并且编号1的方框被执行。在这个阶段。漂移表中所有的项目都被预置到为第一个转发器建立的偏移。这包括方框3中最近的漂移读数及数值在方框4确定的现在的漂移。然后，“第一次调谐标志”被清除，所以这个设置不再进行。路线然后作为正常信道继续。
(6)不成功的获取。在不成功的获取中，所有的“试解调”、“试速率”和“试漂移”最终被调零，由于或者是尝试了那部分或者是它因另外的先决条件被清除。一个例子是上述(4)中提到的，当在“试解调”中，如果STR未锁定，则“试速率”被自动调零。因而一旦程序得出所有的“试”变量被调零，并且如果“通告”的标志被设置，则调谐器被回到对该转发器的零偏移，“通告”的标志被清除并且把不成功的获取通知给需要转发器的软件任务该程序将继续循环时检测一个新信道请求和FEC锁定。
本发明具体论及如何处理有关单个转发器的频率偏移。在正常系统中，仅仅单个的频率偏移被跟踪或监测，而该偏移同样地适用于所有的转发器。本发明在观察过程中同样地跟踪频率偏移并且将该偏移应用到所有的转发器，但是为各个转发器保持独立的数值以致如有需要各个转发器可能被分别记录。上述的情况3和4是何时转发器偏移被单独调节的例子。关键的因素是当转发器在不同于预计偏移的位置被获得时，那么仅仅该转发器的偏移被修正。还需指出本发明只要求与其第一次获取的基本方案有移动的转发器自被移动后，能有较长的调谐时间。此后，偏移将被记录并且快速的信道改变将出现。
尽管本发明通过具体实施方案被描述，应理解可做出属于本发明范围内的改进。
权利要求
1．控制调谐器(9)的方法，该调谐器接收多个RF信号并生成对应于该RF信号中被调谐的一个的信息的载波信号，该调谐器(9)包括具有按照用于调谐该RF信号的各个数字调谐代表字所控制的频率的本地振荡(911)；该方法含有步骤存储用于该RF信号中各个信号的数字标称频率代表字；存储用于该RF信号中各个信号的数字偏移代表字；确定在RF信号被调谐后该载波信号的频率偏移；按照该载波的该频率偏移修正所有的该数字偏移代表字；通过将用于被选定待调谐的RF信号的该标称频率代表字与用于该被选定待调谐的RF信号的先前被修正的偏移代表字结合而导出用于被选定待调谐的RF信号的调谐代表字；以及如果用先前被修正的偏移代表字来实现正确的调谐，则修正用于单个目前被调谐的RF信号的各个数字偏移代表字。
2．在权利要求1中所述的方法，其中如果该载波的该频率偏移超过预定值；则用于目前被调谐的RF信号的该数字偏移代表字被修正。
3．在权利要求1中所述的方法，其中全部该数字偏移代表字被修正，以响应用于调谐的新RF信号的选择。
4．在权利要求1中所述的方法，其中该RF信号与卫星的各个转发器相联系，由频率转换单元提供，并具有对应于各个标称代表字标称值的频率，但容许因与转换单元之一及调谐器相联系的漂移所造成的与标称值的偏移，以及转发器传输频率的转移。
5．在权利要求4中所述的方法，其中该载波带有由包含纠错单元的数据处理部件所处理的数字化编码信息；以及如果或者该载波的该频率偏移超过预定值或者适当的错误纠正是不可能的，则用于目前被调谐的单个RF信号的各个数字偏移代表字被修正。
6．控制调谐器的方法，该调谐器接收多个与卫星的各个转发器相联系的RF信号；并且由频率转换单元提供，而且它生成带有对应于该RF信号中被调谐的一个信息的载波信号，该RF信号具有取标称值的频率，但容许与标称值的偏移，该调谐器包含具有按照用于调谐RF信号中一个信号的数字调谐代表数字字控制的频率的本地振荡器(911)；该方法包含步骤存储对应于该RF信号中各个信号的标称频率值的数字标称频率代表字；存储对应于该RF信号中各个信号的数字偏移代表字；当一RF信号被选定用于调谐时，将用于该选定RF信号的标称频率代表字与偏移代表字结合，以为该选定的RF信号导出该调谐字；确定该载波信号的频率偏移；以及按照第一种模式修正用于所有该RF信号的该偏移代表字，并且按照第二种模式仅修正用于该选定的RF信号的该频率代表字。
7．在权利要求6中所述的方法，其中该RF信号的频率容许有与标称值的偏移，该偏移归因于(1)与频率转换单元中一个以及调谐器相联系的漂移及(2)转发器的传输频率的转移；该第一种模式从属于因与频率转换单元中的一个相联系的漂移而造成的偏移；以及该第二种模式从属于因转发器传输频率转移而造成的偏移。
8．一种装置，包括接收多个RF信号并生成带有对应于该RF信号中被调谐的一个信息的载波信号的调谐器(9)，该调谐器(9)包含具有根据用于调谐各个该RF信号的数字调谐代表字所控制的频率的本地振荡器(911)；以及用于控制该本地振荡器(911)频率的控制器(921,923,11,19,13)；该控制器存储用于各个该RF信号的数字标称频率代表字，存储用于各个该RF信号的数字偏移代表字，确定在一RF信号已调谐后该载波信号的频率偏移，根据该载波的该频率偏移修正全部该数字偏移代表字，通过将用于该被选定待调谐的RF信号的该标称频率代表字与用于该被选定待调谐的RF信号的该先前修正的偏移代表字相结合而导出用于选定待调谐的RF信号的调谐代表字，并且如果用先前修正的偏移代表字未实现正确调谐，则修正用于目前被调谐的单个RF信号的各个数字偏移代表字。
9．在权利要求8中所述的装置，其中如果该载波的该频率偏移超过预定值，则该控制器(921,923,11,19,13)修正用于目前被调谐的RF信号的偏移代表字。
10．在权利要求8中所述的装置，其中该控制器(921,923,11,19,13)修正所有的该数字偏移代表字，以响应用于调谐的新的RF信号的选择。
11．在权利要求8中所述的装置，其中该RF信号与卫星的各个转发器相联系，由频率转换单元提供，并具有取对应于各个标称频率代表字的标称值的频率，但容许由于与转发单元中一个单元及调谐器有关的漂移以及转发器传输频率转移所造成的与标称值的偏移。
12．权利要求11中所述的仪器，其中该滤波带有由包含错误纠正单元的数字处理部件处理的数字化编码信息；并且如果或者该载波的该频率偏移超过预定值或者正确的纠正是不可能的，则用于目前被调谐的单个RF信号的各个数字偏移代表字被修正。
13．在权利要求8中所述的装置，其中该本地振荡器(911)被包括在锁相回路(919)中，该回路包含具有根据用于控制该本地振荡器频率的该调谐代表数字设定的除法因子的可编程除法器。
全文摘要
从低噪音块转换器(LNB)接收到的射频(RF)信号和调谐器生成的相应中频(IF)信号可能在频率上被偏移,偏移是由于LNB的振荡器的频率漂移以外的原因,如由卫星传输系统作出的卫星转发器频率的调节所造成的。调谐器(9)包括由控制器控制的本地振荡器(911)。控制器:(a)控制本地振荡器(911)的频率;(b)存储用于所接收的各个RF信号的数字标称频率代表字;(c)存储用于各个RF信号的数字偏移代表字;(d)确定该载波信号在RF信号被调谐后的频率偏移;(e)按照载波的频率偏移修正所有的数字偏移代表字;(f)通过将用于所选定待调谐RF信号的该标称频率代表字与用于所选定待调谐的RF信号先前修正的代表字相结合而导出对选定待调谐的RF信号的调谐代表字;(g)修正用于目前被调谐的单个RF信号的各个数字偏移代表字,如果借助先前修正的偏移代表字未完成正确的调谐。
文档编号H03J7/02GK1220059SQ97194949
公开日1999年6月16日 申请日期1997年4月4日 优先权日1996年4月5日
发明者J·J·库尔蒂斯三世, J·Z·伯哈赫 申请人:汤姆森消费电子有限公司