在卫星广播系统中，一个或多个卫星从一个或多个基于地球的发 射机接收包括音频和/或视频信号在内的信号。经由以特定频率操作并 具有指定带宽的转发器，卫星将这些信号放大并重新广播至客户所在 地的信号接收装置。这种系统包括上行链路发射部分(即，地球至卫 星)、地球轨道卫星接收和发射部分、以及下行链路部分(即，卫星至 地球)。
在接收来自卫星广播系统的信号的所在地，可以将信号接收装置 用于对卫星的整个广播频谱进行频移，以及将所产生的输出频率堆叠 至单个同轴电缆上。然而，随着卫星广播系统内的卫星个数的增加， 将会达到容纳所有卫星所需的总带宽将会超过同轴电缆的传输能力的 情况。这里所描述的本发明致力于解决这个和/或其它问题。

根据本发明的一方面，公开了一种设备。根据示例性实施例，该 设备包括多个输入，用于接收多个频带的电视信号；多个调谐装置， 用于将电视信号频带转换为多个中间频率。控制装置从多个解码器中 接收对于电视信号频带的请求命令，其中，在独立时隙期间，每个解 码器将请求命令之一传输至该装置。
根据本发明的另一方面，公开了经由设备提供电视信号的方法。 根据示例性实施例，该方法包括以下步骤：从多个信号接收元件中接 收多个频带的电视信号，将电视信号频带转换为多个中间频率，并从 多个解码器中接收对于电视信号频带的请求命令，其中，在独立时隙 期间，每个解码器将请求命令之一传输至该装置。
根据本发明的另一方面，公开了一种电视信号接收机。根据示例 性实施例，该电视信号接收机包括多个输入，用于接收多个频带的电 视信号。多个调谐器与输入连接。每个调谐器均用于将电视信号频带 转换为多个中间频率。控制器用于从多个解码器中接收对于电视信号 频带的请求命令，其中，在独立时隙期间，每个解码器将请求命令之 一传输至该电视信号接收机。
附图说明
通过结合附图参照本发明实施例的以下描述，本发明的上述和其 它特征和优点以及实现它们的方式将会更加显而易见，并且将会更好 地理解本发明，其中：
图1是示出了用于实现本发明的示例性环境的图示；
图2是示出了根据本发明示例性实施例的图1的FTM的进一步 详情的结构框图；
图3是示出了根据本发明示例性实施例的“0”和“1”数据比特的图 示；
图4是示出了根据本发明示例性实施例的数据帧传输方案的图 示；
图5是示出了根据本发明示例性实施例的使用数据帧传输方案的 数据通信示例的图示；
图6是示出了根据本发明示例性实施例的数据帧格式的图示；以 及
图7是示出了根据本发明示例性实施例的地址字段格式的图示。
这里所提出的示例示出了本发明的优选实施例，以及无论如何， 这种示例并不作为限制本发明范围的限制。

现在参照附图，具体参照图1，示出了用于实现本发明的示例性 环境100的图示。图1的环境100包括诸如信号接收元件10的多个信 号接收装置、诸如FTM 20的频率转译装置、诸如信号分离器40的多 个信号分离装置、以及诸如IRD 60的多个信号接收和解码装置。根据 这里所描述的示例性实施例，环境100的上述元件经由诸如同轴电缆 之类的传输介质彼此连接，但是根据本发明，也可以使用其它类型的 传输介质。例如，环境100可以表示所给家庭和/或商业所在地内的信 号通信网络。
信号接收元件10的每个均操作用于接收来自一个或多个信号源 (如，卫星广播系统和/或其它类型的信号广播系统)的包括音频、视 频、和/或数据信号(例如，电视信号等)的信号。根据示例性实施例， 将信号接收元件10实现为诸如卫星接收碟形天线之类的天线，但是还 可以实现为任何类型的信号接收元件。
FTM 20操作用于接收来自信号接收元件10的包括音频、视频、 和/或数据信号(例如，电视信号等)的信号，并使用包括信号调谐的 功能和频率转换功能来处理所接收的信号，以生成相应的输出信号， 将这些输出信号经由同轴电缆和信号分离器40提供给IRD 60。根据 示例性实施例，FTM 20可以与单个所在地内的高达12个IRD 60进 行通信。然而，为了示例和解释，图1使用双路信号分离器40示出了 与8个IRD 60相连的FTM 20。将在之后对关于FTM 20的另一示例 性细节及其与IRD 60通信的能力进行描述。
信号分离器40的每个均操作用于执行信号分离和/或重复功能。 根据示例性实施例，每个信号分离器40均操作用于执行2路信号分离 功能，以便于FTM 20与IRD 60之间的信号通信。
每个IRD 60均操作用于执行各种信号接收和处理功能，包括信 号调谐、解调和解码功能。根据示例性实施例，每个IRD 60操作用于 对从FTM 20提供、经由信号分离器40的信号进行调谐、解调和解码， 并实现与所接收的信号相对应的听觉和/或视觉输出。如将在之后描述 的，响应来自IRD 60的请求命令，将这种信号从FTM 20提供至IRD 60，以及每个这种请求命令均可以表示对于电视信号期望频带的请求。 利用卫星广播系统，例如，每个请求命令可以指示所期望的卫星和/ 或所期望的转发器。可以响应用户输入(例如，经由远程控制设备等)， 由IRD 60生成请求命令。
根据示例性实施例，每个IRD 60还包括关联音频和/或视频输出 设备，如，标准清晰度(SD)和/或高清晰度(HD)显示设备。这种 显示设备可以是集成的或非集成的。因此，每个IRD 60可以实现为包 括集成显示设备的设备(如电视机、计算机或监视器)、或诸如机顶盒、 盒式录像机(VCR)、数字通用盘(DVD)播放器、视频游戏盒、个 人视频记录器(PVR)、计算机之类的设备、或可不包括集成显示设备 的其它设备。
参照图2，示出提供了根据本发明示例性实施例的图1 FTM 20 的进一步详情的结构框图。图2的FTM包括开关装置(如，跨接开 关22)、多个调谐装置(如，调谐器24)、多个频率转换装置(如，上 变频转换器(UC)26)、多个放大装置(如，可变增益放大器28)、 信号合成装置(如，信号合成器30)、收发装置(如，收发机32)以 及控制装置(如，控制器34)。可以使用集成电路(IC)来实现FTM 20的上述元件，以及可以将一个或多个元件包括在所给IC上。此外， 可以将所给元件包括在多于一个IC上。为了描述的清楚，在图2中未 示出与FTM 20关联的特定传统元件，如特定控制信号、功率信号和/ 或其它元件。
跨接开关22操作用于接收来自信号接收元件10的多个输入信 号。根据示例性实施例，这种输入信号表示各种频带的射频(RF)电 视信号。利用卫星广播系统，例如，这种输入信号可以表示L频带信 号，以及跨接开关22可以包括系统内使用的每个信号极化的输入。此 外，根据示例性实施例，跨接开关22响应来自控制器34的控制信号， 选择性地将RF信号从它的输入传递至特别指定的调谐器24。
每个调谐器24均操作用于响应来自控制器34的控制信号来执行 信号调谐功能。根据示例性实施例，每个调谐器24接收来自跨接开关 22的RF信号，并通过对RF信号进行滤波和下变频转换(即，信号 或多个降级转换)来执行信号调谐功能，从而生成中间频率(IF)信 号。RF和IF信号可以包括音频、视频和/或数据内容(例如，电视信 号等)，以及可以具有模拟信号标准(例如，NTSC、PAL、SECAM等) 和/或数字信号标准(例如，ATSC、QAM、QPSK等)。FTM 20中包 括的调谐器24的个数是设计选择的问题。  
每个上变频转换器(UC)26均操作用于执行频率转换功能。根 据示例性实施例，每个上变频转换器(UC)26包括混频元件和本地 振荡器(未在图中示出)，用于响应来自控制器34的控制信号，将从 相应的调谐器24提供的IF信号上变频至指定频带，从而生成上变频 转换后的信号。
每个可变增益放大器28均操作用于执行信号放大功能。根据示 例性实施例，每个可变增益放大器28操作用于对从相应的上变频转换 器(UC)26输出的频率转换后的信号进行放大，从而生成放大后的 信号。尽管未在图2中明确示出，但是可以经由来自控制器34的控制 信号，对每个可变增益放大器28的增益进行控制。
信号合成器30操作用于执行信号合成(即，求和)功能。根据 示例性实施例，信号合成器30将从可变增益放大器28提供的放大后 的信号合成，并将所得到的信号输出至传输介质(如，同轴电缆)，用 于经由信号分离器40传输至一个或多个IRD 60。
收发机32操作用于实现FTM 20与IRD 60之间的通信。根据示 例性实施例，收发机32接收来自IRD 60的各种信号，并将这些信号 中继至控制器34。反之，收发机32接收来自控制器34的信号，并将 这些信号经由信号分离器40中继至一个或多个IRD 60。例如，收发 机32可以操作用于接收和发射一个或多个预定频带内的信号。
控制器34操作用于执行各种控制功能。根据示例性实施例，控 制器34接收来自IRD 60的对于期望频带的电视信号的请求命令。如 将在之后所述的，在控制器34所分配的独立时隙内，每个IRD 60可 以将请求命令传输至FTM 20。利用卫星广播系统，请求命令可以指 示所期望的卫星和/或所期望的提供期望频带电视信号的转发器。控制 器34响应请求命令，使与期望频带的电视信号相对应的信号能够被传 输至相应的IRD 60。
根据示例性实施例，控制器34将各种控制信号提供给跨接开关 22、调谐器24、以及上变频转换器(UC)26，这使得与期望频带的 电视信号相对应的信号经由诸如同轴电缆之类的传输介质被传输至 IRD 60。控制器34还响应请求命令(用于指示频带，所述频带将会被 用于将与期望频带的电视信号相对应的信号传输至IRD 60)，向IRD 60提供肯定应答响应。以这种方式，控制器34可以分配传输介质(例 如，同轴电缆等)的可用频谱，从而所有IRD 60可以同时接收期望信 号。
以下，将对根据本发明示例性实施例的用于FTM 20与IRD 60之 间的通信协议进行描述。
根据示例性实施例，物理层可以基于数字卫星装置控制(DiSEqC) 2.0总线规范，但是，优选地，在1至8MHz而非22kHz处进行调制。 实际中使用的确切调制频率是基于多种因素的设计选择问题，包括通 过信号分离器40的典型衰减。为了示例和解释，该文献的剩余部分将 会参照1MHz的调制频率。
根据示例性实施例，FTM 20必须承受来自IRD 60的高达20伏 的电压(即，不经历突变故障)，从而保持与未注意的13/18伏信令电 平的兼容。标称1MHz信令幅值是650mV(±250mV)峰峰值。为了 容纳同轴电缆中的容限和压降，FTM 20应当响应降至大约300mV (±100mV)的幅值。应用于同轴电缆网络的最大推荐幅值是1伏的 峰峰值。
根据示例性实施例，FTM 20和IRD 60应当避免将“噪声”或伪 信号引入同轴电缆网络。然而，可以理解，在承载功率和数据信号的 电缆上会出现一些干扰。因此，推荐FTM 20的收发机32不应对具有 小于100mV峰峰值(周期性或“尖峰”)的幅值的信号进行检测。为 了便于1MHz信号的传输，优选地，在同轴电缆网络远端处的总负载 容量不超过250nF(0.25mF)。尽管优选更低的值，但是典型地，FTM 20和IRD 60不应对同轴电缆网络加载多于100nF。
根据示例性实施例，物理层对于标称1MHz(±10％)载波上的三 分之一比特脉宽调制(PWM)编码信号时段使用10μs(±1μs)的基 带计时。图3是示出了根据本发明示例性实施例的“0”和“1”数据 比特的图示。具体地，图3示出了所传输的每个比特的1MHz时间包 络，其中标称地，“0”数据比特20个周期，以及“1”数据比特10 个周期。
根据示例性实施例，FTM 20与IRD 60之间的通信使用时分多址 (TDMA)方案，其中，将FTM 20用作本地网络时钟。图4是示出 了根据本发明示例性实施例的数据帧传输方案的图示。如图4所示， FTM 20通过将新IRD 60的广播竞争周期之后的同步(“sync”)帧传 输加入网络来开始TDMA序列。在竞争周期期间，IRD 60必须在将 时隙分配请求帧传输至FTM 20之前检测另一传输的出现。如图4所 示，FTM 20响应在竞争周期之后的时隙分配时段内加入网络的新IRD 60。如果没有IRD 60选择在该时段内传输，则优选地，最小竞争周期 等于两比特的时间(例如，60μs)。
根据示例性实施例，竞争解决方案基于被截的二进制指数补偿 (back-off)方法，如，在IEEE 802.3的段落4.2.3.2.5中所定义。根 据该方法，IRD 60随机选择例如0至12次尝试的补偿窗口内的数字。 该随机值指示IRD 60在传输之前必须推迟的竞争传输机会次数。作为 示例，考虑补偿窗口是0至12的IRD 60，并随机选择数字5。在这种 情况下，IRD 60必须推迟总数为5的竞争传输机会。
如图4所示，在竞争传输之后，IRD 60等待来自FTM 20的时隙 分配。一旦接收到时隙分配，则竞争解决方案完成。根据示例性实施 例，在没有接收到来自FTM 20的时隙分配的情况下经过两个时隙分 配时段、或者在时隙分配时段包含指示帧冲突的冲突检测帧时，IRD 60 确定竞争传输丢失。在这种情况下，IRD 60随机选择补偿窗口内的数 字，并重复以上所述的推迟过程。该重试过程继续，直至达到了重试 的最大次数(例如，12)，此时必须丢弃有效载荷数据单元(PDU)。
如图4所示，根据示例性实施例，加入了网络的有效IRD 60必 须在所分配的时隙内将上行传输至FTM 20，以及FTM 20在接下来的 下游时隙内响应IRD 60。以这种方式，由于每个IRD 60在独立时隙 期间发射信号，所以可以避免同轴电缆网络上的帧冲突。优选地，所 有IRD 60监听网络上的所有传输。然而，如果IRD 60不能听到来自 另一IRD 60的传输，则通常将会检测FTM 20对该IRD 60的响应。 优选地，FTM 20在1μs内响应IRD 60的传输帧。然后，下一有效IRD 60在FTM 20对前一IRD 60的响应结尾的1μs内开始帧的传输。尽管 平均帧长可以更短(例如，16字节)，但是由FTM 20和IRD 60传输 的数据帧是上至70字节的最大帧长的可变长度。
根据示例性实施例，具有所分配时隙的IRD 60必须总在它的时 隙内传输帧。如果IRD 60没有有效载荷数据要发送，则传输无操作 (NOP)帧。FTM 20总是将响应传输至IRD 60。如果FTM 20不能 立即响应请求，则传输请等待帧；以及如果不需要响应，则传输NOP 帧。图5是示出了根据本发明示例性实施例的使用数据帧传输方案的 数据通信示例的图示。具体地，图5示出了具有3个有效IRD 60的示 例，其中，分配给上游时隙2的IRD 60将命令发送至FTM 20。在该 示例中，FTM 20不能在10μs内响应，所以传输请等待帧。在完成完 全传送(carousel)之后，FTM 20完成了所请求的功能，并在下游时 隙2中将肯定应答响应帧发送至适合的IRD 60。FTM 20还可以用作 网络的路由器/转发器。
根据示例性实施例，存在可以在FTM 20与IRD 60之间通信的各 种不同类型的命令。以下是一些可以根据本发明原理使用的示例类型 的命令。这些命令仅作为示例，还可以使用其它类型的数据帧。例如， 可以将以下的命令实现为固定长度消息。
1.时隙分配请求：该命令由IRD 60用于请求来自FTM 60的时 隙分配。
2.时隙分配响应：该命令由FTM 20用于响应时隙分配请求来向 IRD 60分配时隙。如先前所指出的，每个IRD 60具有自己的专用上 游和下游时隙(见图4和5)，在所述时隙内，IRD 60相应地将命令传 输至FTM 20，并从FTM 20接收命令。
3.肯定应答(Ack)响应：该命令由FTM 20用于确认命令的接 收。
4.冲突检测响应：该命令由FTM 20用于指示已在网络上检测到 了冲突。
5.否定应答(Nack)响应：该命令由FTM 20用于指示未识别/ 确认请求。
6.无操作(NOP)：该命令由FTM 20和IRD 60用于指示不需要 响应。
7.请等待响应：该命令由FTM 20用于指示不能立即响应请求。
8.信道请求：该命令由IRD 60用于请求特定频带内的信号(例 如，电视信号等)。利用卫星广播系统，例如，所请求的信号可以与特 定卫星和/或转发器相对应。FTM 20对该命令的肯定应答响应指示将 用于向作出请求的特定IRD 60提供请求信号的频带(例如，在同轴电 缆上等)。
根据示例性实施例，在IEEE 802.3帧之后对数据链路层帧进行建 模。图6是示出了根据本发明示例性实施例的数据帧格式的图示。如 图6所示，单独的数据帧包括7个字段，即：前同步码字段、起始帧 分界符(SFD)字段、目的地地址字段、源地址字段、长度/类型字段、 数据字段和帧校验序列字段。在这7个字段中，除了数据字段之外， 所有字段都是固定大小的，数据字段可以包含在最小值和最大值(依 设计选择进行选择)之间的八位组的整数数字。例如，对最小和最大 帧大小的限制可以参考数据帧从目的地地址字段至帧校验序列字段所 包含的数据帧部分。如图6所示，将数据帧的八位组从上至下传输， 以及将每个八位组的比特从左至右传输。
根据示例性实施例，将图6所示数据帧的上述字段定义如下：
1.前同步码字段：这是一个八位组字段，具有用于建立FTM 20 和IRD 60中的网络同步的“10101010”序列。
2.SFD字段：这是紧随前同步码字段的一个八位组字段，并具有 指示帧起始的“10101011”序列。
3.目的地地址字段：这是一个八位组字段，用于指示帧意欲到达 的目的地收信人。如将在之后所述，目的地地址字段可以包括单独或 多播(包括广播)地址。
4.源地址字段：这是一个八位组字段，用于指示发起帧的地址。
现在，将提供根据本发明示例性实施例的目的地和源地址的进一 步细节。图7是示出了根据本发明示例性实施例的地址字段格式的图 示。
目的地和源地址字段每个长为8比特，以及首先，每个地址字段 的每个八位组可以被传输最低有效比特(LSB)。第一比特(即，LSB) 用于目的地地址字段，作为用于将目的地地址识别为单独地址或群地 址的地址类型指定比特。单独地址是网络上与特定站点(即，FTM 20， IRD 60等)关联的地址。反之，群地址是与网络上一个或多个站点关 联的多目的地地址。根据示例性实施例，存在至少2种不同类型的群 地址，包括多播地址和广播地址。多播地址是通过高级会话与一群逻 辑相关站点关联的地址。广播地址是有区别的、预先定义的多播地址， 总是表示网络上所有站点的集合。
在目的地地址字段中，如果第一比特是“0”，则这表示单独的地 址。如果第一比特是“1”，则这表示目的地地址字段包含标识了与网 络连接的零个、一个或多个、或所有站点的群地址。在源地址字段中， 第一比特(即，LSB)被保留并设为“0”。目的地和源地址字段的第 二比特用于区分局部或全局管理地址。对于全局管理(或U，通用) 地址，将第二比特设为“0”。如果要局部分配地址，则将第二比特设 为“1”。应注意，对于广播地址，也将第二比特设为“1”。对于FTM 20与IRD 60之间的通信，将第二比特设为“1”。根据示例性实施例， 将目的地地址字段中的全“1”预先定义为广播地址。该群包括与网络 活跃连接的所有站点，并用于广播至网络上的所有活跃站点。所有站 点都能够识别广播地址，但是站点不必能够生成广播地址。
目的地和源地址字段的剩余六个比特用于表示分配给特定IRD 60的传输时隙。FTM 20是网络路由器/转发器，并分配了值“0x0”。 在每个IRD 60内，为服务提供商保留值1～12。服务提供商可以选择 合计来自所有IRD 60的调制解调信息。每个IRD 60可以将该信息(例 如，浏览付费账单信息)传输至单个IRD 60，该IRD 60将会将该调 制解调信息与它的调制解调信息合并，然后将该合并后的信息经由诸 如电话线之类的通信链路传输至服务提供商。可以在数据链路层处， 通过分配地址字段中的调制解调合计比特、并将6比特时隙地址字段 减小为5比特来实现这种能力。还可以在更高的网络层(如，应用层) 处实现这种能力，这被表示为数据链路层处的有效载荷数据。还可以 基于服务提供商的需要，来作出这种设计的变体。
参照图6，现在将对数据帧的剩余字段进行描述。
5.长度/类型字段：该一个八位组字段依据数值而采用两种含义 之一。对于数字评估，第一八位组是该字段的最高有效八位组。如果 该字段的值小于或等于值63，则长度/类型字段指示包含于帧的后续 数据字段中的数据八位组个数(即，长度解译)。如果该字段的值大于 或等于64十进制数(即，等于0020十六进制数)，则长度/类型字段 这是协议性质(即，类型解译)。该字段的长度和类型解译是相互排斥 的。首先，以最高阶八位组来传输和接收长度/类型字段。
6.数据字段：该字段包含“n”个八位组的序列(其中，“n”是 整数)。在任何八位组值的任意序列会出现于上至最大值63字节的数 据字段中的情况下，提供完全数据透明。
7.FCS字段：该字段提供了传输和接收算法所使用的循环冗余校 验(CRC)，用于为FCS字段生成CRC值。FCS字段包含2个八位组 (即，16比特)CRC值。以除了前同步码字段、SFD字段、FCS字 段以及任何扩展之外的数据帧的所有字段内容的函数来计算该值。通 过以下生成多项式来定义编码。
G(x)＝x16+x14+x13+x12+x10+x8+x6+x4+x2+x+1
＝(x3+x2+1)(x6+x5+x2+x+1)(x7+x3+1)
在数学上，由以下过程来定义与所给数据帧相对应的CRC值：
a.对帧的前16比特求反(complement)。
b.然后，考虑帧的n个比特作为n-1次多项式M(x)的系数(目的 地地址字段的第一比特与x(n-1)项相对应，以及数据字段的最后比特 与x0项相对应)。
c.M(x)乘以x16并除以G(x)，产生次数≤15的余数R(x)。
d.考虑R(x)的系数为16比特序列。
e.对比特序列求反，以及结果是CRC。
将16比特的CRC值放置在帧校验序列字段中，从而x15项是第 一八位组的最左比特，以及x0项是最后八位组的最右比特(因而CRC 的比特以x15，x14，…，x1，x0的顺序传输)。
此外，根据示例性实施例，应当将无效数据帧定义为满足以下条 件中至少一个的数据帧：
(i)帧长与长度/类型字段中指定的长度值不一致。如果长度/类 型字段包含由先前在此提供的长度/类型字段描述所定义的类型值，则 假设帧长与该字段一致，以及在此基础上不应将该帧认为是无效帧。
(ii)帧长在长度上不是八位组的整数个数。
(iii)输入帧的比特(除了FCS字段本身之外)不生成与所接收 的相同的CRC值。
如这里所述，本发明提供了用于实现FTM与所在地内的IRD之 间的信号通信的结构和协议。尽管已经按照优选设计对本发明进行了 描述，但是还可以在不偏离该公开的精神和范围的情况下对本发明进 行进一步修改。因此，该申请意欲使用一般原理覆盖本发明的任何变 体、使用或适应性。此外，该申请意欲覆盖对本公开的本发明所属于 的、并落入所附权利要求的限制内的技术领域中的公知或惯例实践的 这种偏离。
本申请要求在2004年12月14日提交于美国专利商标局的指定 序列号60/636,038的临时申请的优先权益。