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Die
Erfindung betrifft eine LNB-Empfangseinrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, ein Verfahren zum Ausbilden eines DBS-Systems bzw.
Anschließen
eines Satellitenempfängers
an ein DBS-System und ein Verfahren zum Pairing bzw. Koppeln zwischen
einem LNB und einem Satellitenempfänger.
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Satellitenempfangsanlagen
weisen im Allgemeinen eine Satelliten-Antenne, z. B. eine symmetrische Parabolantenne
oder Offset-Parabolantenne,
zum Aufnehmen und Bündeln
von DBS-Signalen eines Satelliten auf, wobei die gebündelten
Signale auf ein als Empfangssystem dienendes LNB (Low Noise Block
Converter, rauscharme Untersetzerbaugruppe) gebündelt werden. Das LNB weist
hierbei im Allgemeinen eine Hornantenne bzw. Feed-Horn, ein SHF-Filter
(SHF = Super High Frequency, insbesondere im Bereich 3 bis 30 GHz), eine
Polarisationsweiche zur Trennung der Satellitensignale unterschiedlicher
Polarisationsrichtungen und eine LNB-Empfangseinrichtung auf. Die LNB-Empfangseinrichtung
weist Empfangsantennen bzw. "probes" auf, die die Satellitensignale
unterschiedlicher Polarisationsrichtung – z. B. vertikal/horizontal
polarisiert oder links/rechts-zirkular polarisiert – getrennt
empfangen, wobei die Satellitensignale unterschiedlicher Polarisationsrichtung
im Allgemeinen jeweils ein unteres Frequenzband von 10,7 bis 11,7
GHz und ein oberes Frequenzband von 11,7 bis 12,75 GHz aufweisen.
Durch die Unterteilung in unterschiedliche Polarisationen kann die Übertragungskapazität verdoppelt
werden.
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Die
von der Empfangsantenne ausgegebenen Signale werden über rauscharme
Verstärker
an einen Zwischenfrequenz-Umsetzerblock ausge geben, in dem zwei
Mischer zum Mischen mit einer unteren Oszillator-Frequenz von z. B. 9,75 GHz und zwei
Mischer zum Mischen mit einer oberen Oszillator-Frequenz von 10,6 GHz
vorgesehen sind, wozu in bekannter Weise zwei Oszillatoren mit den
unterschiedlichen Frequenzen vorgesehen sein können. Sowohl das horizontale
als auch das vertikale RF-Signal werden jeweils mit der unteren Oszillator-Frequenz
und der oberen Oszillator-Frequenz
gemischt, wodurch in an sich bekannter Weise eine Überlagerung
erreicht wird, deren Ausgangsfrequenzen sich als Differenz und Summe
der eingehenden Signale ergeben, von denen nachfolgend lediglich
die unteren Frequenzen durch Bandfilter durchgelassen werden. Es
ergeben sich am Ausgang des Zwischenfrequenz-Umsetzerblocks somit
vier Ausgangssignale, nämlich
ein unteres horizontales und unteres vertikales Band von 950 bis
1.950 MHz sowie ein oberes horizontales und oberes vertikales Band
von 1.100 bis 2.150 MHz, die an eine ZF-Matrix ausgegeben werden,
die wiederum an mehreren Ausgängen
den wahlweisen Zugriff auf jedes der vier eingehenden Frequenzbänder ermöglicht. An
diese mehreren Leitungen werden herkömmlichenrweise über mehrere
parallel geführte
Leitungen mehrere Satelliten-Empfänger bzw. Satelliten-Tuner
angeschlossen, die zur Auswahl des jeweiligen Frequenzbandes z.
B. eine Schaltgleichspannung zwischen 14V und 18V zur Auswahl der
Polarisationsebene und ein 22-kHz-Schaltsignal zur Auswahl des jeweiligen
unteren und oberen Zwischenfrequenzbandes ausgeben. Weiterhin können die
Empfänger
Standard-Steuerbefehle gemäß der DiSEqC
(Digital Satellite Equipment Control, Digitales Satelliten-Steuerverfahren)-
Norm, bei der das 22-kHz-Schaltsignal als Träger bzw. Carrier für digitale
Mitteilungen verwendet wird, an das LNB ausgeben zur Auswahl des
jeweiligen Frequenzbandes.
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Die
US 6,205,185 B1 beschreibt
einen Empfänger
für ein
DBS-System und ein Verfahren zur Implementierung verschiedener Empfangsmodi.
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Die
US 6,334,045 B1 beschreibt
ein Satellitensystem, das Signale zweier unterschiedlicher Frequenzen
und Polaritäten
simultan über
das gleiche Kabel übertragen
kann. Hierbei werden zwei unterschiedliche Polaritäts-Befehle von zwei
oder mehr verschiedenen Quellen gleichzeitig angenommen.
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Von
der außerhalb
des Hauses vorgesehenen Out Door-Einheit aus Satelliten-Antenne
und LNB müssen
somit im Allgemeinen mehrere Leitungen zu den einzelnen Satelliten-Empfängern geführt werden,
was jedoch insbesondere bei größeren Wegstrecken
aufwendig und kostspielig ist. Die Zahl der im in Haus-Bereich verwendeten
Empfänger
nimmt jedoch zu, da Multiple-Tuner bzw. Mehrfach-Empfänger betrieben
werden, insbesondere Videorecorder, z. B. DVR (Digital Video Recorder),
parallel zu den Fernsehgeräten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine LNB-Empfangseinrichtung und Verfahren zu
ihrer Verwendung zu schaffen, die einen geringen zusätzlichen
Nachrüstungsaufwand
bei Einsatz mehrerer Satelliten-Empfänger ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine LNB-Empfangseinrichtung nach Anspruch 1
gelöst.
Die Unteransprüche
beschreiben bevorzugte Weiterbildungen. Hierbei sind insbesondere
Verfahren zur Verwendung dieser LNB vorgesehen, z. B. ein Plug & Play-Verfahren
zum Anschluss eines weiteren Satelliten-Empfängers an ein DBS-System mit
einem derartigen LNB, sowie ein Verfahren zum Pairing eines LNB
mit einem Satelliten-Empfänger,
d.h. zum Koppeln bzw. zum Überprüfen, Authentisieren
oder Verifizieren, dass ein sich anschließender Satelliten-Empfänger zugelassen
ist. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin auch das LNB mit der
LNB-Empfangseinrichtung.
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Erfindungsgemäß werden
in der LNB-Empfangseinrichtung somit die von der ZF-Matrix zur Verfügung gestellten
ZF-Zwischenfrequenzen (intermediate frequencies, IF) von einem zweiten
ZF-Umsetzerblock aufgenommen, wobei an den Ausgängen der ZF-Matrix Frequenzumwandler,
vorzugsweise einstellbare Oszillatoren, insbesondere spannungsgesteuerte
Oszillatoren (VCOs), vorgesehen sind, die in Abhängigkeit eines Steuersignals
ein jeweiliges Frequenzband aus der ZF-Matrix anfordern (d.h. die
Matrix dahingehend steuern, dass diese das Frequenzband ausgibt)
und jeweils auf ein vorgegebenes, festes Frequenzband legen. Nachfolgend
werden diese festen Frequenzbänder
in einem Kombinerblock (Combiner, Verknüpfungsglied) überlagert
bzw. kombiniert (superponiert) und auf ein einziges Ausgangskabel
ausgegeben. Die vorgegebenen Frequenzbänder sind innerhalb des ZF-Frequenzbereiches
von 950 bis 2.150 MHz getrennt und weisen vorteilhafterweise eine
Bandbreite auf, die durch Bandpassfilter eingestellt wird. Die Bandbreite
entspricht vorteilhafterweise der Bandbreite der Transponder, die
z. B. bei kleiner/gleich 40 MHz liegt.
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Die
Ausgangssignale der VCOs können
gegebenenfalls über
Symmetrierglieder bzw. Baluns ausgegeben werden.
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Die
mehreren Satellitenempfänger
können
an das eine Ausgangskabel z. B. durch eine Kaskade-Schaltung bzw.
shared-bus-Schaltung angeschlossen werden; jedem der Satellitenempfänger ist
ein Frequenzband zugeordnet, so dass bei mehreren Frequenzbändern entsprechend
auch mehr als vier, z. B. acht Satellitenempfänger angeschlossen werden können. Die
Einstellung bzw. Auswahl des jeweiligen Frequenzbandes durch den
Satellitenempfänger
erfolgt wiederum – entsprechend
herkömmlichen
Satellitenempfängern bzw.
DBS-Systemen – über ein
Gleichspannungs-Umschaltsignal und 22-kHz-Signal, das über die
eine Ausgangsleitung zurückgegeben
wird und in der erfindungsgemäßen LNB-Empfangseinrichtung
von einer Steuer einrichtung aufgenommen und zur Ansteuerung der
VCOs herangezogen wird.
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Die
erfindungsgemäße LNB-Empangseinrichtung
kann insbesondere auf einer Leiterplatte realisiert werden, die
nachfolgend in das Gehäuse
des LNB eingesetzt wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen
an einer Ausführungsform
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes DBS-System
mit einer Satelliten-Antenne,
einem LNB, und vier Satellitenempfängern;
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2 ein
DBS-System mit einer Satelliten-Antenne, einem LNB gemäß einer
weiteren Ausführungsform
mit legacy output Port, drei in Kaskade angeschlossenen Satellitenempfängern und
einem an den legacy output port angeschlossenen herkömmlichen
Satellitenempfänger,
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3 ein
DBS-System mit einer Satelliten-Antenne, einer terrestrischen Antenne,
einem LNB gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
einem Splitter, kaskadierten Satellitenempfängern und einem terrestrischen Empfänger;
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4 ein
Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen LNB-Empfangseinrichtung zur Aufnahme von DBS-Signalen über eine
nicht gezeigte Hornantenne und Polarisationsweiche und zur Ausgabe
eines Zwischenfrequenz-Ausgabesignals auf einer Ausgangsleitung
an mehrere Satellitenempfänger,
zum Einsatz in 1;
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5 ein
Plug & Play-Verfahren
zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen DBS-System, mit a) einer
Tabelle der Zwischenfrequenz-Träger-Statuswerte,
b) einem Flussdiagramm der Abfrageroutine eines kaskadiert angeschlossenen
Satellitenempfängers;
c) einem Flussdiagramm der Abfrage der Status-Tabelle;
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6 ein
Flussdiagramm eines Pairing-Verfahrens zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen DBS-System
bei a) Booten bzw. in das System Eintreten des Satellitenempfängers und
b) das Verfahren des LNB;
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7 den
Aufbau eines Unterfunktions-Bytes gleich 3;
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8 den
Aufgabe eines Unterfunktions-Bytes gleich 4.
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Gemäß 1 weist
ein erfindungsgemäßes DBS-System 7 eine
Satelliten-Antenne 1 in konkaver Form bzw. Schüsselform – im Allgemeinen
eine symmetrische Parabolantenne oder Offset-Parabolantenne -, einen über einen
Halter 2 mit der Satelliten-Antenne 1 verbundenen
LNB (Low Noise Block Converter, rauscharme Untersetzer-Baugruppe) 3,
ein an den LNB 3 angeschlossenes Ausgangskabel 4,
im Allgemeinen ein Koaxial-Kabel, und vier Satellitenempfänger 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 auf.
Die Satelliten-Antenne 1 ist in bekannter Weise auf einen
Kommunikationssatelliten oder Rundfunksatelliten gerichtet und bündelt einfallende
elektromagnetische DBS-Signale im SHF-Frequenzbereich von 3 bis
30 12 GHz auf den starr an ihm befestigten LNB 3. Der LNB 3 weist
in an sich bekannter Weise eine Hornantenne (Feed-Horn), einen SHF
(Super High Frequency)-Filter, eine Polarisationsweiche und die
in 4 detaillierter erläuterte LNB-Empfangseinrichtung 6 auf,
die die nach Polarisation getrennten elektromagnetischen DBS-Signale
aufnimmt, in elektrische Signale umwandelt, eine Zwischenfrequenzumset zung
vornimmt und auf das Ausgangskabel 4 ein Zwischenfrequenz-Signal
im Zwischenfrequenz (IF, intermediate frequency)-Bereich von 950
bis 2.150 MHz ausgibt an die Satellitenempfänger 5.1 bis 5.4.
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Erfindungsgemäß ist hierbei
lediglich ein einziges Ausgangskabel 4 an das LNB 3 angeschlossen,
wobei mehrere Satellitenempfänger 5.1 bis 5.4 kaskadiert
an das eine Ausgangskabel 4 angeschlossen sind. Hierzu
können
die Satellitenempfänger 5.1 bis 5.4 z.
B. in einer shared-bus-Schaltung kaskadiert angeschlossen sein.
Von jedem der Satellitenempfänger 5.1, 5.2 und 5.3 geht
somit jeweils ein Verbindungskabel 8 zu dem nächstfolgenden
Satellitenempfänger 5.2, 5.3 bzw. 5.4 aus,
so dass eine Kaskade gebildet wird. Das ZF-Signal, das von dem LNB 3 auf
das Ausgangskabel 4 ausgegeben wird, weist in dem Frequenzbereich
von 950 bis 2.150 MHz vier Frequenzbänder mit einer Bandbreite von
z. B. 40 MHz auf. Erfindungsgemäß können hierbei
auch mehr als vier Satellitenempfänger, z. B. acht Satellitenempfänger angeschlossen
werden und entsprechend das von dem LNB 3 ausgegebene ZF-Signal
in acht Bänder
unterteilt werden, wobei die eingestellte Bandbreite mit 40 MHz
derartig gewählt
ist, dass die Bänder
sich nicht bzw. nicht in relevantem Ausmaße überschneiden.
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Die
Funktionsweise der Datenübermittlung
zwischen LNB 3 und den Satellitenempfängern 5.1 bis 5.4 wird
mit Bezug zu 4 weiter unten detaillierter
erläutert.
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Somit
wird ein DBS-System 7 gebildet, bei dem außerhalb
des Hauses in bekannter Weise die Satelliten-Antenne 1 mit
Halter 2 und dem LNB 3 angebracht ist, und in
das Haus ein einziges Ausgangskabel 4 bzw. RF-Kabel zu
den Satellitenempfängern 5.1 bis 5.4 geführt wird.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines DBS-Systems 7, bei dem außerhalb des Hauses wiederum
die Satelliten-Antenne 1 mit dem Hal ter 2 und
dem LNB 3 angebracht ist, wobei das LNB 3 zusätzlich zu
dem ersten Ausgang 8 für
das Ausgangskabel 4 bei dieser Ausführungsform einen legacy output
port 9 bzw. Legacy-Ausgangsanschluss 9 aufweist,
an den über
ein zweites Ausgangskabel 11 ein herkömmlicher Satellitenempfänger 12 angeschlossen
wird. Auf das zweite Ausgangskabel 11 wird hierbei ein
Frequenzspektrum gemäß dem Diagramm 14 ausgegeben
mit einem unteren Band zwischen 950 und 1.950 MHz und einem sich mit
diesem teilweise überlappenden
oberen Band zwischen 1.100 und 2.150 MHz. An dem legacy output port 9 können somit über das
zu dem ersten Ausgangskabel 4 parallele zweite Ausgangskabel 11 herkömmliche Satellitenempfänger 4 angeschlossen
werden; grundsätzlich
können
auch mehrere herkömmliche
Satellitenempfänger 4 über eine
entsprechende sternförmige
Verbindung und eine Umschaltmatrix an dem einen legacy output port 9 angeschlossen
werden.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines DBS-Systems 7, bei dem der LNB 3 einen zusätzlichen
Eingangsanschluss 14 für
eine terrestrische Antenne 15 aufweist. Im Ausgangskabel 4 ist
ein Splitter 16 vorgesehen, um einen terrestrischen Empfänger 18 anzuschließen.
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4 zeigt
das Schaltbild der LNB-Empfangseinrichtung 6, die in dem
LNB 3 die elektromagnetischen DBS-Signale im SHF-Bereich
von 3 bis 30 GHz, die über
die Hornantenne, den SHF-Filter und die Polarisationsweiche gelangen,
aufnimmt, verstärkt
und umsetzt. Hierzu weist die LNB-Empfangseinrichtung 6 einen
Antennenblock 1, einen ersten Zwischenfrequenz (ZF)-Umsetzerblock 22,
eine ZF-Matrix 23, einen zweiten ZF-Umsetzerblock 24, einen Kombinerblock
(Verknüpfungsglied) 25 und
eine Mikro-Steuereinheit (MCU) 26 auf. Eingehende elektromagnetische,
zueinander orthogonale DBS-Signale DBS1 und DBS2 werden von einer ersten
Empfangsantenne 30 und einer zweiten Empfangsantenne 31 empfangen.
Hierbei können
die zueinander orthogonalen DBS-Signale DBS1, DBS2 z. B. ein vertikal
polarisiertes DBS-Signal DBS1 und ein horizontal polarisiertes DBS-Signal
DBS2 sein; alternativ hierzu können
sie z. B. auch links-polarisiert
und rechts-polarisiert sein bzw. durch die Polarisationsweiche entsprechend
unterteilt werden. Die vertikale Empfangsantenne 30 gibt
das empfangene RF-Signal über
zwei rauscharme Verstärker
LNA1, LNA2 an zwei parallel geschaltete Bandpassfilter BPF1A, BPF1B
aus; entsprechend gibt die zweite Empfangsantenne 31 das
elektrische RF-Signal über
zwei rauscharme Verstärker
LNA3, LNA4 an zwei parallele Bandpassfilter BPF1C, BPF1D im ZF-Umsetzerblock 22 aus.
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Das
von den rauscharmen Verstärkern
LNA1, LNA2 ausgegebene vertikale RF-Signal wird über zwei parallele Bandpassfilter
BPF1A und BPF1B gefiltert und jeweils einem ersten Mischer MIX1
und einem zweiten Mischer MIX2 eingegeben; entsprechend wird das
von den rauscharmen Verstärken
LNA3 und LNA4 ausgegebene horizontale RF -Signal über zwei
parallele Bandpassfilter BPF1C und BPF1D in an sich bekannter Weise
einem dritten und vierten Mischer MIX3 und MIX4 zugeführt. In
dem ersten und vierten Mischer MIX1, MIX4 werden die eingegebenen
RF -Signale mit einer Frequenz von einem Oszillator O1 von 9.75
GHz gemischt, so dass in an sich bekannter Weise eine Summe und
Differenz der kombinierten Frequenzen gebildet wird, von denen nachfolgend
in dem Niederfrequenz-Bandpassfilter LBF1 die untere Zwischenfrequenz
in dem Band von 950 bis 1.950 MHz durchgelassen wird und entsprechend
das von dem Mischer MIX4 ausgegebene überlagerte bzw. gemischte Signal über den
Niederfrequenz-Bandpassfilter
LBF4 gefiltert und über
einen Verstärker
ausgegeben wird. In den Mischern MIX2 und MIX3 werden die Eingangssignale
mit einer zweiten Frequenz eines zweiten Oszillators O2 bei 10.6
GHz gemischt, so dass eine Zwischenfrequenz in dem Band von 1.100
bis 2.150 MHz ausgegeben und über
die Niederfrequenz-Bandpassfilter LBF2, LBF3 ausgegeben wird. Somit
werden sowohl das horizontale als auch das vertikale Signal in dem
ZF-Umsetzerblock
in zwei Frequenzbänder,
ein oberes Frequenzband von 1.100 bis 2.150 MHz und ein unteres
Frequenzband von 950 bis 1.950 MHz unter setzt, so dass insgesamt
vier Gruppen von Signalen ausgegeben werden, nämlich ein vertikales unteres
Band, vertikales oberes Band, horizontales unteres Band und horizontales
oberes Band, die nachfolgend an die m x n – ZF-Matrix 23, z.
B. eine 4 X 4-ZF-Matrix 23, ausgegeben werden.
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Die
ZF-Matrix 23 ermöglicht
es, dass jede der vier eingegebenen Signale bzw. Signalgruppen an
jedem ihrer vier Ausgänge
ausgegeben wird.
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In
dem nachfolgenden zweiten ZF-Umsetzerblock 24 sind vier
VCOs (spannungsgesteuerte Oszillatoren) 40, 41, 42, 43 vorgesehen,
die jeweils ein Ausgangssignal der ZF-Matrix 23 aufnehmen,
zu einer festen ZF-Frequenz
innerhalb des ZF-Frequenzbereichs von 950 bis 2.150 MHz verschieben
und jeweils mittels eines Bandpassfilters, z. B. SAW-Filters mit
einer Bandbreite von 40 MHz filtern. Die VCOs 40, 41, 42, 43 werden – in grundsätzlich bekannter
Weise – durch
eine Schaltgleichspannung 14V/18V zwischen den Signalen der vertikalen
Polarisationsebene und der horizontalen Polarisationsebene und mit
einem 22-kHz-Schaltsignal zwischen dem unteren ZF-Band und dem oberen
ZF-Band geschaltet. Diese Steuersignale werden über die Mikro-Steuereinrichtung
MCU 26 und die Spannungsversorgungseinrichtung LDO 27 eingegeben.
An die VCOs 40, 41, 42, 43 ist
gemäß der gezeigten
Ausführungsform
jeweils ein Symmetrierglied bzw. Balun 44, 45, 46, 47 angeschlossen,
so dass unbalancte zweite ZF-Signale IF2 ausgegeben werden.
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Die
von dem zweiten ZF-Umsetzerblock 24 ausgegebenen zweiten
ZF-Signale IF2 mit
jeweils fester ZF-Frequenz werden nachfolgend in dem Kombinerblock 25 jeweils über Bandpassfilter
BPF4A, BPF4B, BPF4C, BPF4D gefiltert, in einer Verknüpfungseinrichtung
(Combiner, Mischglied) 50 überlagert und über einen
Verstärker 52 als
ZF-Ausgangssignal IF3 über
das Ausgangskabel 4 ausgegeben. Die Satellitenempfänger 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 geben
wiederum – in
an sich bekannter Weise – über die
Schaltgleichspannung und das 22-kHz-Signal an die MCU 26 und
einen DC-DC-Wandler 55 Steuersignale, die erfindungsgemäß zur Einstellung
der VCOs 40, 41, 42, 43 herangezogen
werden. Der DC-DC-Wandler 55 dient somit als Spannungsversorgung
und stellt die Spannungspegel für
die verschiedenen ICs in dem LNB, d. h. das MCU 26 und
die VCOs 40, 41, 42, 43 bereit,
wobei die Versorgungsspannung über
das LDO 27 auch an den Schaltkreis 28 zur Steuerung
bzw. Bias-Einstellung der Blöcke 21, 22 ausgegeben
wird, der in an sich bekannter Weise die Spannungsversorgung und
Einstell-Signale bzw. Steuer-Signale
für den
Antennenblock 21 und den ersten ZF-Umsetzerblock 22 bereit
stellt.
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Das
von dem Kombinerblock 25 auf das Ausgangskabel 4 ausgegebene
dritte ZF-Signal IF3 weist somit in dem Frequenzbereich zwischen
950 und 2.150 MHz vier Frequenzbänder
mit einer Bandbreite von z. B. jeweils 40 MHz auf; es können entsprechend
auch z. B. acht Frequenzbänder
in diesem Frequenzbereich ausgegeben werden. Ihre Frequenzen bzw.
mittleren Frequenzen sind hierbei jeweils fest, da erfindungsgemäß die Satellitenempfänger 5.1 bis 5.4 über das
Gleichspannungs-Umschaltsignal und das 22-kHz-Signal die VCOs 40 bis 43 derartig
ansteuern, dass diese jeweils einen gewünschten Ausgang auf das jeweilige
ZF-Band legen.
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Nachfolgend
wird ein Plug & Play-Verfahren
bzw. Verfahren zum Anschließen
eines zusätzlichen
Satellitenempfängers
an das erfindungsgemäße DBS-System
bzw. Einkabel-Netzwerk beschrieben:
Erfindungsgemäß kann das
an sich bekannte digitale Schaltverfahren DiSEqC verwendet werden,
bei dem das 22-kHz-Schaltsignal als Träger bzw. Carrier für digitale
Mitteilungen verwendet wird. Hierbei besitzt das Satelliten-Empfangsgerät bzw. der
Satelliten-Tuner einen Master-IC, der ein Kommando-Telegramm an
das Slave-IC in der Umschaltmatrix und das Slave-IC im LNB sendet,
woraufhin die Slave-ICs zur Bestätigung
ein Antwortte legramm zurücksenden.
Die Kommando-Telegramme bestehen im Allgemeinen aus Kopfteil, Adressteil, Kommando-Teil
und Datenteilen; das Antworttelegramm weist ein Kopfteil und Datenteile
auf. Der Übertragungsablauf
wird durch die Mikro-Steuereinrichtung bzw. den Mikro-Prozessor
im Satelliten-Tuner
bzw. der Satellitenempfangseinrichtung gesteuert. Durch das Kommando-Telegramm
werden im Allgemeinen der LNB, die Polarisationsebene und das Frequenzband
ausgewählt.
Die Teile der Telegramme bestehen im Allgemeinen aus 8 Bits und
einem Paritätsbit,
wobei ein Bit mit dem Wert „0" aus 22 Schwingungen
des 22-kHz-Schaltsignals und einer Pause besteht, die dem Zeitaufwand
von 11 Schwingungen entspricht, und ein Bit mit dem Wert „1" aus 11 Schwingungen
des 22-kHz-Schaltsignals und einer Pause, die einem Zeitaufwand
von 22 Schwingungen entspricht, besteht.
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Erfindungsgemäß wird das
bestehende Protokoll durch neue Steuerbefehle bzw. Kommandos erweitert.
Hierbei kann eine eindirektionale Kommunikation von dem IRD bzw.
Satellitenempfänger
zu dem LNB, oder eine bidirektionale Kommunikation zwischen diesen
vorgenommen werden. Dieses Verfahren beruht auf einer dynamischen
und automatischen ZF-Kanal-Zuweisung.
Die ZF-Kanäle
werden von dem Mikro-Kontroller bei einer automatischen Konfiguration
dynamisch zugewiesen, wobei der Mikro-Kontroller eine Anzeige-Tabelle
mit dem Status der ZF-Kanäle
managt und aktualisiert bzw. updatet. Der Statuswert jedes ZF-Kanals
kann "frei" oder "besetzt" bzw. „verriegelt" sein. Die Statuswerte
werden auf Basis der Kommunikationsinformation, die von den IRDs 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zu
dem LNB 3 geschickt werden, aktualisiert. Hierbei wird
ein Belegungssignal (bzw. Life-Signal) von den IRDs zu dem LNB eine
feste Zeitdauer, z. B. alle z. B. 30 sec geschickt, um den jeweiligen
Statuswert in der Anzeigetabelle aufzufrischen bzw. zu aktualisieren.
Das IRD sendet einen spezifischen Steuerbefehl bzw. ein spezifisches
Kommando, um einen ZF-Kanal freizugeben, wobei der Statuswert von
besetzt auf frei geschaltet wird, wenn das IRD ausgeschaltet wird.
Sobald der Mikro-Kontroller nicht drei aufeinander folgende Life-Signale
von einem IRD erhält,
wird der jeweilige Statuswert in dem jeweiligen Eintrag der Anzeigetabelle
auf "frei" gesetzt. Die IRDs
können
durch ein Zuweisungs-Anfragesignal
nach einem freien ZF-Kanal fragen, wenn sie angeschlossen werden.
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Erfindungsgemäß ist somit
ein Plug & Play,
insbesondere auch ein „hot
Plug & Play" während des
Betriebes möglich.
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Erfindungsgemäß kann weiterhin
ein halb-automatisches Verfahren durchgeführt werden, bei dem ein manuelles
Setzen eines ZF-Kanals durch ein angeschlossenes IRD durchgeführt wird,
wobei eine spezifische Benutzer-Interface-Option durchgeführt wird,
die von den IRDs unterstützt
wird, wobei der Endbenutzer eine ZF-Frequenz manuell jedem IRD zuweisen
kann und das LNB einen Anfragebefehl von dem IRD unterstützt, um
alle verfügbaren
ZF-Kanäle
zusammen anzuzeigen, so dass der Endbenutzer eine Liste aller verfügbaren ZF-Kanäle erhält, um einen
ZF-Kanal für
sein IRD, das er anschließen
will, auszusuchen.
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Weiterhin
ist erfindungsgemäß ein Pairing-Verfahren
vorgesehen, bei dem eine Verbindung zwischen dem LNB und dem IRD
gesichert wird, wobei das Verfahren auf einem Pin-Code basiert,
den das IRD in das LNB entweder durch direkten Zugriff auf einen
internen Speicher des LNBs oder durch ein vorgegebenes Steuerkommando
eingibt. Dieses Verfahren wird durch IRDs verwendet, die eine Rücksendungs-Möglichkeit
bzw. bidirektionale Kommunikation ermöglichen, wobei das IRD den
PIN-Code von dem LNB entweder durch direkten Zugriff auf dessen
internen Speicher auslesen kann bzw. zurücklesen kann, oder bei dem
LNB über
ein vorgegebenes Steuerkommando anfragen kann, um die ZF-Träger zu nutzen,
damit der PIN-Code angegeben wird, wobei in diesem Falle der vorliegende
Träger
als binäre "1", und ein nicht vorhandener Träger als "0" gewertet wird. Unter einem derartigen
Verfahren, bei dem der PIN-Code zu dem LNB gegeben wird, arbeitende IRDs
können
dann verschiedenen Algorithmen verwenden, um den PIN-Code zu verifizieren,
bevor eine normale Verwendung des IRDs ermöglicht wird. Hierdurch kann
z. B. ein befugter Ausbau eines IRDs – z. B. mit einem speziellen
Decoder – und
nachträglicher
Einbau in ein anderes DBS-System verhindert werden, so dass z. B.
bei Bezahl-Fernsehen verwendete Decoder relevant sind, bei denen
ein Einsatz in einem vorhandenen DBS-System zu einem Tarif zugelassen
wird, jedoch nicht ein neuer Einsatz in einem weiteren DBS-System.
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5a zeigt eine Anzeigetafel, bei der zu
den verschiedenen, in der ersten Spalte aufgeführten ZF-Trägern ZF1, ZF2, ZF3 und ZF4
in der nachfolgenden Spalte der Status – d. h. eine 0 oder eine 1 – angezeigt
wird. Weiterhin wird in der rechten Spalte die Anzahl der eingegangenen
Life-Signale angezeigt, die in den letzten drei Perioden eingingen;
dementsprechend kann hier der Wert zwischen 0 (kein Eingang, so
dass auf Abwesenheit des betreffenden IRD geschlossen werden kann)
und 3 variieren.
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Gemäß 5b ist folgender Algorithmus zur Anfrage
des STB vorgesehen:
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Schritt
S1: Anfrage an LNB, alle freien Träger mit Leistung zu belegen;
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Schritt
S2: Scannen nach freien ZF-Trägern;
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Entscheidungsschritt
S3: Sind Träger
gefunden worden?;
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in
der Ja-Verzweigung Y folgt daraufhin Schritt S4: Anfrage an LNB,
einen der Träger
zu verriegeln bzw. zuzuweisen;
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Schritt
S5: Scannen nach ZF-Frequenz + einem festen Wert, z. B. 24 MHz,
zur Verifikation;
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Entscheidungsschritt
S6: Ist der Träger
zugewiesen?
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Falls
S6 nicht erfüllt
ist, wird gemäß Ausgang
N auf Schritt S1 zurückgeführt; falls
S6 erfüllt
ist, wird gemäß Zweig
Y ein Belegungs-Signal jeweils in dem Zeitintervall, z. B. alle
30 Sekunden ausgesendet;
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falls
in Entscheidungsschritt S3 die Bedingung nicht erfüllt ist,
wird gemäß Verzweigung
N der Benutzer in Schritt S8 informiert und das Verfahren in Schritt
S9 beendet.
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5c zeigt folgendes Verfahren, das von
der Steuereinrichtung MCU 26 im LNB durchgeführt wird:
Gemäß Schritt
T1 wird auf ein Satellitenempfänger
(STB)-Kommando von einem Satellitenempfänger (z. B. ein IRD) gewartet;
bei einer Anfrage eines Satellitenempfängers nach einem freien ZF-Träger wird
gemäß Schritt
T2 nach freien ZF-Trägern
in der Anzeigetabelle gemäß 5a gesucht. Im Entscheidungsschritt T3 wird
abhängig
davon, ob freie ZF-Träger
vorhanden sind, in der Verzweigung N wieder zu Schritt T1 zurückgeführt und
der Verzweigung Y, d. h. bei Vorliegen eines freien ZF-Trägers, dieser
mit Leistung belegt und wiederum zu Schritt T1 zurückgeleitet.
Weiterhin wird gemäß Schritt
T5 der jeweilige Eintrag in der Anzeigetabelle gemäß 5a aktualisiert und in Schritt T6 der
jeweilige ZF-Träger
+ 40 MHz mit Leistung belegt, woraufhin wiederum zu Schritt T1 zurückgeführt wird.
Gemäß T7 wird
fortlaufend der Zähler
durch das Signal des Satellitenempfängers (IRD) aktualisiert.
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Das
Pairing-Verfahren gemäß 6a zeigt die Routine bei der Empfangseinrichtung,
d.h. dem jeweiligen angeschlossenen Satellitenempfänger (STB
bzw. IRD), der hochgefahren wird: Zunächst wird in Schritt P1 eine
Anfrage nach einem PIN ausgegeben; im nachfolgenden Schritt P2 werden
ZF-Träger abgescannt, um
den PIN-Code zu detektieren; nachfolgend wird in dem Entscheidungsschritt
P3 überprüft, ob ein
PIN erfolgreich detektiert wurde. Falls dies nicht der Fall ist,
wird gemäß Verzweigung
N wiederum zu Schritt P1 zurückgeführt; im
Falle, dass ein PIN gefunden wurde, wird gemäß Verzweigung Y überprüft, ob der
PIN-Code korrekt ist; falls dies nicht der Fall ist, wird gemäß Verzweigung
N in Schritt P5 der Boot-Vorgang angehalten und der Benutzer informiert.
Falls die Bedingung in Schritt P4 erfüllt ist, wird gemäß Verzweigung
Y der Boot-Vorgang in Schritt P6 vollendet.
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Andere
Einheiten in dem Netzwerk können
hierbei, müssen
aber nicht im Stand-by-Modus.sein.
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Die
Routine beim LNB sieht gemäß 6b derartig aus, dass in Schritt U1 nach
STB-Anfragen gewartet wird, bei PIN-Anfragen gemäß Schritt U2 der PIN-Code in
dem internen Speicher aktualisiert bzw. upgedatet, und gemäß Schritt
U3 bei Erhalt einer PIN-Anfrage der ZF-Träger jeweils mit Leistung belegt
wird.
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Nachfolgend
sind einige Softwarebefehle aufgeführt:
Bekannte Befehle
nach DiSEqC sind
ODU_ChannelChange | E0
10 5A channel_byte1 channel_byte2 |
ODU_PowerOFF | E0
10 5A poweroff_byte 00 |
ODU_SCRxSignal_ON | E0
10 5B subfunction_byte XX |
ODU_Config | E0
10 5B subfunction_byte config_byte |
ODU_LOFREQ | E0
10 5B subfunction_byte lofreq_byte |
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Erfindungsgemäß werden
folgende weitere Softwarebefehle verwendet:
ODU_PowerFreeIF | E0
10 5B subfunction_byte = 7 |
ODU_AllocateIF | E0
10 5B subfunction_byte = 3 |
ODU_LiveSignal | E0
10 5B subfunction_byte = 4 |
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Sowie:
ODU_SetPIN | (E0
10 5B subfunction_byte = 5 PIN_byte) |
ODU_GetPIN | (E0
10 5B subfunction_byte = 6) |
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Für DiSEC
2.0 – Satellitenempfänger werden
die Befehle 0E und 0D für
einen direkten Zugriff auf das EEPROM verwendet. Alle Befehle existieren
auch in DiSEqC 2.0 – Format
und starten hier mit „E2" statt „Eo". Die Steuereinrichtung
MCU 26 antwortet mit einem „E4"-Rahmen auf jeden Befehl, der mit „E2" startet.
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A: Dynamische ZF-Kanal-Zuweisung:
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Durch
eine automatische ZF-Kanal-Zuweisung wird erfindungsgemäß der Anschluss
von mehr als vier Satellitenempfängern
an die eine Ausgangsleitung 4 ermöglicht, wobei eine dynamische
ZF-Kanal-Zuweisung für
jedes neue STB bzw. IRB erfolgt, das an die Kaskade von Satellitenempfängern 5.1,
... angeschlossen wird.
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Das
Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
Die MCU 26 führt eine
kleine Tabelle wie folgt:
IF-Channel #0 locked/free
IF-Channel
#1 locked/free
IF-Channel #2 locked/free
IF-Channel #3
locked/free
...
IF-Channel #n locked/free
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1. Für DiSEqC 1.0 STB:
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Das
Verfahren startet mit einer Anfrage, alle freien ZF-Frequenzen unter
Leistung zu setzen.
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Wenn
eine Satelliten-Empfangseinrichtung (STB) derartig konfiguriert
ist, dass sie mit dem erfindungsgemäßen Plug & Play-Verfahren hochgefahren wird
bzw. bootet, wird sie das LNB anfragen, alle freien ZF-Frequenzen
unter Leistung zu setzen.
ODU_PowerFreeIF (E0 10 5B subfunction_byte)
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Das
LNB wird dann die Träger
freier Kanäle
bei Mittel-Frequenz + 24 MHz unter Leistung setzen (um einen Interrupt
eines belegten Kanals zu vermeiden).
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Die
Satelliten-Empfangseinrichtung wird dann einen ZF-Scan durchführen. Sobald
sie einen Träger gefunden
hat, wird sie den LNB anfragen, diesen Träger für sie zu „verriegeln", unter Verwendung
folgendes Befehls:
ODU_ALLOCATE IF (E0 10 5B SUBFUNKTION_BYTE)
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Der
LNB wird dann die Anzeigetafel aktualisieren und den angfragten
Träger
in der Mittel-Frequenz unter Leistung setzen. Die Satelliten-Empfangseinrichtung
wird dann einen zweiten Scan durchführen und, wenn sie den Träger bei
der Mittelfrequenz identifiziert, kann sie daraus schließen, dass
der Kanal ihr zugewiesen wurde; siehe 7, wobei
hier als SatCR „VCO-Modul" anzusetzen ist.
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Von
jetzt an hat die Satelliten Empfangseinrichtung Belegungssignale,
z. B. N Belegungssignale pro Minute zu senden, um diesen ZF-Kanal
für ihre
Verwendung zu sichern, anderenfalls wird die Steuereinrichtung MCU 26 diesen
Kanal wieder „freigeben".
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Wenn
das STB in den Stand-by-Modus übergeht
oder ganz ausgeschaltet wird, wird der Befehl
ODU_POWER OFF
(E0 10 5A POWER OFF_BYTE 00)
zusätzlich zu seiner traditionellen
Funktionsweise der Steuereinrichtung MCU 26 anzeigen, dass
der betreffende Kanal in der Tabelle als "frei" vermerkt
werden kann.
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Zusätzlich wird
jede in Betrieb stehende Satellitenempfangseinrichtung ein Belegungs-Signal
alle z. B. 60 Sekunden an die Steuereinrichtung MCU 26 senden,
durch einen neuen Befehl
ODU_LIFESIGNAL (E0 10 5B SUBFUNKTION_BYTE).
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Wenn
die MCU 26 das Belegungs-Signal für einen bestimmten ZF-Kanal über N, z.
B. N = fünf,
konsequente Zeitdauern nicht erhält,
deutet es dies, als wenn es einen ODU_POWER OFF-Befehl für dieses VCO-Modul
erhalten hat und wird den jeweiligen Tabelleneintrag als "frei" vermerken und den
jeweiligen VCO-Modul-Chip in einen niedrigen Power-Modus (Betriebsmodus)
setzen; siehe 8.
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2. Für DiSEgq2.0 – Satellitenempfänger:
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Das
EEPROM -Byte wird die ZF-Kanäle-Status-Werte
(0 = frei, 1 = belegt) speichern. Der Default-Wert für dieses
Byte ist "00".
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Wenn
ein Satellitenempfänger
derartig konfiguriert ist, dass er mit dem erfindungsgemäßen Plug & Play-Verfahren
hochfährt,
wird aus dem EEPROM ausgelesen unter Verwendung des 0D-Befehls,
das Byte bei dem dedizierten Index des EEPROM.
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Wenn
der Satellitenempfänger
einen freien ZF-Kanal erkennt, wird es dieser als gesperrt markieren, indem
er das EEPROM unter Verwendung des 0E-Befehls aktualisiert bzw.
updated.
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Wenn
der Satellitenempfänger
in den Stand-by-Modus übergeht
oder ganz ausgeschaltet wird, wird er das EEPROM aktualisieren bzw.
updaten und den frei gewordene ZF-Kanal als frei (0) markieren.
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Das
Kommando ODU-POWER OFF (E0 10 5A POWER OFF_BYTE 00) wird zusätzlich zu
seiner sonstigen Funktionsweise an die MCU 26 anzeigen,
dass der jeweilige Kanal als "frei" in dem EEPROM markiert
werden kann.
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Zusätzlich wird
jeder laufende Satellitenempfänger
ein Belegungs-Signal
an die Steuereinrichtung MCU 26 z.B. alle 30 Sekunden senden,
durch einen neuen Befehl bzw. Kommando
ODU-Belegungs-Signal
(E0 10 5B SUBFUNKTION_BYTE).
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Wenn
die Steuereinrichtung MCU 26 kein Belegungssignal für einen
bestimmten ZF-Kanal über
N (z. B. N = fünf)
aufeinander folgende Zeiträume
erhält,
wird sie sich verhalten, als wenn sie ein ODU_POWER OFF-Signal für dieses
VCO-Modul erhalten hat und die EEPROM-Daten entsprechend aktualisieren
bzw. updaten und den entsprechenden VCO-Modul-Chip in einen niedrigen
Betriebszustand setzen.
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Alle
DiSEqC1.0 – Befehle
haben DiSEqC2.0 – Äquivalente;
wenn somit ein DiSEqC2.0 – Kommando von
einem Satellitenempfänger
zu dem LNB sendet wird wird der LNB mit einem Bestätigungs-Byte
(Acknowledgement Byte), normalerweise 0xE4 – Byte, antworten
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B: PIN-Code (PARY, ODU
und IDU):
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Die
Idee ist es, ein spezifisches System mit spezifischen Satellitenempfängern (STBs;
set top box) arbeiten zu lassen; hierdurch kann z. B. eine unberechtigte
Verwendung vermieden werden.
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Ein
dedizierter Index (d.h. allgemein zz, fester Wert) in dem EEPROM
kann wie folgt verwendet werden (der Default-Wert in dem Index ist „0"):
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(1) Für DiSEqC1.0 Satellitenempfänger:
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- ODU_SETPIN (E0 10 5B SUBFUNKTION-BYTE = 5 PIN_BYTE)
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Wenn
dieser Befehl empfangen wird, wird die Steuereinrichtung MCU 26 in
dem dedizierter Index des EEPROM den PIN-Code (Daten [0..7]) des
PIN-Byte speichern.
ODU_GET PIN (E0 10 5B SUBFUNKTION_BYTE
= 6)
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Bei
Empfang dieses Befehls wird das MCU auf dem VCO-Modul die jeweiligen
Träger
(carrier) unter Leistung setzen (d.h. aus (bzw. kein Träger) oder
Mitte).
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(2) Für DiSEqC2.0 Satellitenempfänger:
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Unter
Verwendung des Write-Befehls (Schreib-Befehls, 0E-Befehls) wird
der Satellitenempfänger
den PIN-Code in das EEPROM schreiben.
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Unter
Verwendung des Read-Befehls (Lese-Befehls, 0D-Befehls) wird der
Satellitenempfänger
den PIN-Code aus dem EEPROM auslesen.