JP5425966B2 - 周波数を変換する装置及び方法 - Google Patents

Description

本出願は、西暦２００５年５月４日付けで米国にて出願された米国特許仮出願第６０／６７７５６３号の、米国特許法第１１９条の下での利益を主張する。

本発明は一般に通信システムに関する。特に、本発明は、通信システム内のコンテンツの受信及び再送信に関する。

この部分は、本明細書及び／又は特許請求の範囲に記載する本発明の種々の局面に関し得る、当該技術分野の種々の局面を示すことを意図している。この記載は、本発明の種々の局面のより深い理解を容易にするための背景情報の提供に有用であると考える。したがって、前述の記載が、前述に照らして読まれ、従来技術であると認めるものとしてではなく読まれるものとする。

今日のデータ通信システム（衛星ＴＶにおいて使用されるものなど）では、各種データは多くの場合、仮想チャネルとして知られているものに存在している。前述の仮想チャネルからのデータは、データ・パケットに別々に分解され、別々のデータ・タイプ内及び別々のデータ・タイプにわたってビット・ストリームに集約され、パケット配信システムによって伝達される。消費者向データ機器（衛星受信器など）は、利用可能な物理チャネルから選択し、前述のチャネル上の信号をディジタル形式（パケット）に変換し、所望の仮想情報チャネル（例えば、オーディオ、ビデオ、番組ガイド、取引データ等）の再組み立てに必要なデータ・パケットを収集する。コンテンツ・プロバイダとコンテンツ消費者との間のデータ経路に沿った種々の点で、データ管理の機会が生じる。
データは、多くのソースのうちの１つから到着し、多くの衛星のうちの１つを介してルーティングされ、衛星に搭載された多くのトランスポンダのいくつかを通過し、消費者用アンテナによって受信され、消費場所に配信され得る。

消費者向受信器は多くの場合、表示するために一度に、衛星からの物理チャネルのうちの１つしか受信することができない。しかし、新たな受信器は、消費者が用いることが可能な高度な機能を含み得る。例えば、受信装置は、２ピクチャ同時表示システム又はコンテンツ記録に用いるために２つ以上のチューナを含み得る。更に、消費者の所帯は多くの場合、用いるために１つ又は複数のチャネルのチューニングをそれぞれの受信器が必要とする複数の受信器を含む。

配信するためのコンテンツの量の一層の増大によって、前述のコンテンツを全ての場所に常時配信することが非常に困難になっている。最大４つの別個の衛星からデータを受信して家庭にプログラミングを配信するシステムは、一同軸ケーブル接続上にコンテンツ全てを配信することはもう可能でない。複数のケーブル又は高度なスイッチング装置の使用を含む種々の手法が採用されている。前述の手法の多くは、家庭の設備の場合、費用又は複雑度が大きいことが理由で、ある意味で最適以下である。

別の解決策は、アナログ信号処理を用いてユーザによって要求された物理チャネルに基づいて着信コンテンツを予め選択し、合成し、再配信するシステムを用いることである。その結果、一所帯における受信器への配信に必要なチャネルのみが、利用可能な当初コンテンツから選択される。所望のチャネルを次いで、所帯じゅうに配信することが比較的簡単な単一のケーブル上で供給することができる。この解決策は、入力における周波数の元のスペクトル位置から出力における共通信号上の周波数の別のスペクトル位置に信号のチャネル又は周波数領域を移動させるために粗いアナログ信号チューニング及び再ミックスに依存する。更に、同じ周波数におけるものであるが別々の衛星上のチャネル又は信号領域は、元のチャネル又は領域の一方又は両方によって合成することができる。所望のチャネルを含む前述の再配置された信号は次いで、単一のケーブル上で供給され、更なるスイッチング及び複数のケーブル接続の必要性をなくす。

事前選択、合成及び再配信に関する前述のアナログの解決策は、アナログ領域における処理の実行に固有の欠点が理由で、チャネル数において限定される状態に留まっている。個々の物理チャネルを、他を阻止する一方で選択するために用いる狭帯域フィルタは、１ギガヘルツ（ＧＨｚ）を上回る周波数では実現可能でない。実現可能な帯域幅を有する利用可能なフィルタは、出力信号における望ましくない干渉を妨げるために更なるチャネル分離を必要とする。更に、より多くの要求チャネルを家庭に配信することに対する要求が増すにつれ、アナログ回路の複雑度における後の増加によって、アナログ・クロストークによる潜在的な問題を有する高価でかつ、非効率的なデザインがもたらされる。したがって、配信するためにチャネルの受信及び再合成をより最適に提供する解決策を有することに対する要求が存在している。

本発明は、周波数変換を行う装置及び方法に関する。上記装置は、チャネルを各信号が含む複数の第１の信号が受信し、ディジタル化し、選択されたチャネル組を複数の第１の信号から同時に回復する受信器を含む。装置は、選択されたチャネル組を合成して第２の信号を生成する送信器も含む。

本発明の方法は、複数の別々のチャネルを含む第１の信号を受信する工程と、複数の別々のチャネルから、選択されたチャネル組を選択する工程と、選択されたチャネル組を合成して第２の信号を形成し、第２の信号を送信する工程とを含む。

本発明を用いた例示的なシステムのブロック図である。 本発明の実施例のブロック図である。 本発明の別の実施例のブロック図である。 本発明の更に別の実施例のブロック図である。 本発明の別の実施例のブロック図である。 本発明の方法を示す流れ図である。

本発明の特徴及び利点は、例として表す以下の説明からより明らかになり得る。

本発明の１つ又は複数の特定の実施例を以下に説明する。前述の実施例の簡潔な説明を提供しようとして、実際の実現形態の特徴全てを本明細書に記載している訳でない。前述の何れの実際の実現形態の開発においても、何れのエンジニアリング・プロジェクトや設計プロジェクトとも同様に、実現形態特有の多くの決定を行って、実現形態間で異なり得る開発者の特定の目標（システム関連の制約及びビジネス関連の制約との準拠など）を達成しなければならない。前述の開発労力は、複雑で、時間がかかり得るが、しかし、本願の開示の恩恵を受ける当業者にとっては設計、組み立て及び製造の慣例的な作業になる。

テレビジョン放送及び受信器をよく知っていることを前提とし、本明細書では詳細に説明しない。例えば、本発明の概念以外では、ＴＶ標準（ＮＴＳＣ（米国テレビジョン方式委員会）、ＰＡＬ（位相反転走査線）、ＳＥＣＡＭ（順次式カラー・メモリ）及びＡＴＳＣ（高度テレビジョン方式委員会）（ＡＴＳＣ）の現在の勧告、及び提案されている勧告をよく知っていることを前提とする。同様に、本発明の概念以外では、伝送の概念（衛星トランスポンダ、ダウンリンク信号、８値残留側波帯（８−ＶＳＢ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）など）、及び、受信器構成部分（無線周波数（ＲＦ）フロントエンドなど）、又は受信器部（低雑音ブロック、チューナ及び復調器など）を前提とする。同様に、伝送ビット・ストリームを生成するフォーマッティング及び符号化の方法（動画像専門家グループ（ＭＰＥＧ）−２方式標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ（１３８１８−１））は周知であり、本明細書では説明しない。更に、本発明の概念は、そういうものとして本明細書では説明しない通常のプログラミング手法を用いて実現することができる。

以下に、衛星信号の処理に用いる回路について説明する。特定の他の手段によって信号入力を供給することができる他のタイプの信号の受信に利用される他のシステムは、非常に類似した構造を含み得る。本明細書記載の回路の実施例が潜在的な一実施例に過ぎないことを当業者は認識するであろう。そういうものとして、別の実施例では、回路の構成部分を再配置若しくは省略することができるか、又は他の構成部分を追加することができる。例えば、わずかな修正によって、前述の回路は、ケーブル・ネットワークから得られるものなどの非衛星ビデオ及びオーディオ・サービスに用いるよう構成することができる。更に、前述の本発明は、家庭内ネットワーキング・システムとともに用いることが可能である。上記装置は、入力を衛星又はケーブル・ネットワークから受信し、処理し、家庭内ネットワーク・システムに向けて出力として供給することができる。出力の形態は、有線伝送又は無線伝送であり得る。

次に図面に移り、図１を当初参照すれば、本発明を用いたシステムの全体ブロック図１００を示す。図１は、契約者の家庭における通常の衛星システム設備を表す。複数住戸アプリケーションに多くの場合組み入れられる更なる機器によってシステムが補強され得る団地又はホテルにおいても、同様な設備が存在し得る。衛星１０２ａ乃至１０２ｃ上にある衛星トランスポンダは衛星信号を衛星アンテナ１０４ａ乃至１０４ｃに送信する。各衛星アンテナは、反射鏡、給電ホーン、及び低雑音ブロック変換器（ＬＮＢ）を含む。

衛星信号それぞれは、１つ又は複数の個々の物理チャネルを表し得る。同様に、物理チャネルそれぞれは好ましくは、種々のアナログ及び／又はディジタル変調手法を用いて合成、符号化及び変調された１つ又は複数のディジタルデータ情報ストリームを表し得る。物理チャネルは多くの場合、制限された周波数範囲（５００乃至１０００ＭＨｚの帯域幅など）をカバーするようグループ化される。衛星信号は多くの場合、マイクロ波周波数範囲（例えば、１１乃至１３ギガヘルツ（ＧＨｚ））にある。衛星アンテナ１０４ａ乃至１０４ｃにおけるＬＮＢは、１１乃至１３ＧＨｚ範囲における衛星信号を１乃至２ＧＨｚ周波数範囲におけるＬバンド信号に増幅し、変換する。３つの衛星アンテナを示しているが、衛星１０２ａ乃至ｃの軌道位置は、１つの反射鏡、並びに３つの給電ホーン及びＬＮＢを含む１つの衛星アンテナを用いることを可能にし得る。更に、システムは、本明細書記載の３つの衛星信号を上回るか、又は下回る衛星信号を利用することができる。システムは、更に、偏波ダイバーシチなどの手法を用いて、各衛星から配信される衛星信号の数を増加させることができる。

衛星アンテナ１０４ａ乃至ｃからの３つのＬバンド信号それぞれは、別個の同軸ケーブルを介して周波数変換モジュール（ＦＴＭ）１１０に供給される。３つのＬバンド信号が全部、契約者の家庭内に配信するために単一の同軸ケーブルを介して供給されることが可能な訳でない。Ｌバンド信号が占める周波数帯域幅が大きすぎるからである。前述の通り、各Ｌバンド信号は１ＧＨｚの帯域幅を占め得るものであり、通常の契約者宅内ケーブル設備は、２ＧＨｚ未満の合計信号帯域幅しかサポートすることができない。ＦＴＭ１１０は、選択された物理チャネルを、提供される３つのＬバンド信号の一部分として含む周波数範囲を抽出する。ＦＴＭ１１０は更に、抽出された範囲を、必要に応じて周波数変換し、再合成して、選択された新たな単一のＬバンド信号として形成する。ＦＴＭ１１０によって用いられる処理は、特定の物理チャネルの事前選択として表すことができる。しかし、ＦＴＭ１１０によって用いられる処理は、前述の特定の物理チャネルの直接チューニングとは異なる。選択されたチャネル以外の他のエネルギが存在し得るからである。チャネルを次いで再合成して、更に配信するために、新たな信号を形成する。ＦＴＭ１１０は、図示したように、物理的に契約者の家庭の外に存在し得るか、又は、契約者の家庭への入口点に非常に近い所に存在し得る。

ＦＴＭ１１０が、使用するための物理チャネルを予め選択すると、選択された信号は、単一の同軸ケーブルを介して契約者宅内１２０に供給される。選択された信号は、信号スプリッタ組１２２ａ乃至ｃを必要に応じて通過して、宅内設備の場所それぞれに供給することができる。スプリッタ１２２ａ乃至ｃは、受動回路（変圧器や抵抗など）を含み得るか、又は、設備の場所における信号レベルを増加させるために増幅器を更に含み得る。

宅内１２０における設備場所それぞれでは、選択された信号が、スタンドアロン型端末１３０に、又は、セットトップ・ボックス１４０ａ及び表示装置１５０ａ乃至ｃのコンビネーションに供給される。端末１３０及びセットトップ・ボックス１４０ａ乃至ｃは同様に動作する。前述はそれぞれ、選択された信号を受信し、選択された信号内の所望の物理チャネルにチューニングし、物理チャネルを復調して伝送ストリームを生成し、所望のビット・ストリームを伝送ストリームから抽出する。端末１３０は、種々のビット・ストリームの局所記憶に、又は、別のネットワーク（無線ネットワークやイーサネット（登録商標）接続など）を介した、前述のビット・ストリームの配信に用いることができる。セットトップ・ボックス１４０ａ乃至ｃは、表示装置１５０ａ乃至ｃ上に表示するために、所望のビット・ストリームをビデオ信号及びオーディオ信号に変換する。

端末１３０及びセットトップ・ボックス１４０ａ乃至ｃは、１つ又は複数の制御信号をもう一度ケーブル上でＦＴＭ１１０に供給することができる。制御信号は、例えば契約者によって供給される入力に基づいて生成される。ＦＴＭ１１０に送出される制御信号は、Ｌバンド信号それぞれからの周波数範囲及び物理チャネルの事前選択を行うために必要な情報を含む。ＦＴＭ１１０への通信プロトコルは、周知であるような、配信に適切なやり方（周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）プロトコルなど）で行うことができる。あるいは、制御信号は無線リンクを介して供給することができる。電力は、同軸ケーブルを介してＦＴＭ１１０に転送し、更に衛星アンテナ１０４ａ乃至ｃに転送することもできる。

前述の通り、通常のＦＴＭは、Ｌバンド信号のフィルタリング、ミキシング及び再合成に用いるアナログ信号処理を含む。アナログ信号処理は１ＧＨｚ範囲における高周波で動作する場合、制約を有し、アナログ信号プロセッサの複雑度は、選択された物理チャネル数の増加に伴ってかなり増加する。ＦＴＭ構造内のディジタル信号処理の利用によって、より高い柔軟性が可能になり、アナログ信号処理の制約の一部が除去される。

次に図２に移れば、本発明の実施例のブロック図２００を示す。この図は、選択されたチャネルの性能及び利用可能な帯域幅を増加させるために、ディジタル信号処理を含むＦＴＭ１１０の実現形態を示す。本発明の更なる理解を容易にするために、単一のＬバンド信号のみを入力として用いてＦＴＭ１１０を本明細書において説明する。単一のＬバンド信号がアナログ入力としてＲＦ処理ブロック２１０を介して処理される。ＲＦ処理ブロック２１０は、信号周波数範囲外の望ましくないエネルギをフィルタリングする回路を含み得るものであり、もたらされる周波数応答誤差を補正し得るものであり、アなログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２２０への入力に必要なレベルに信号を増幅し得る。入力ＲＦ処理ブロック２１０は、Ａ／Ｄ変換器２２０の動作のために正しい周波数範囲にＬバンド信号を配置するために必要なミキシング回路も含み得る。

Ａ／Ｄ変換器２２０は、ビット群をそれぞれのサンプルが含む一連のサンプルに、処理済Ｌバンド信号をディジタル化する。例示的な実施例では、処理済衛星信号は、周波数９７５ＭＨｚと周波数１４２５ＭＨｚとの間にある。Ａ／Ｄ変換器２２０は、処理済Ｌバンド信号を毎秒９３３メガサンプル（９３３ＭＳＰＳ）のレートでサンプリングし、８ビットによってそれぞれのサンプルを表す一連のサンプルを含むディジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器２２０は、事実上、アナログ領域における当初周波数範囲から別の周波数範囲にサンプリング原理に基づいて信号を変換して、Ｌバンド信号の変換された周波数画像も生成することができる。図示しないクロック信号が、サンプリングを行うためにＡ／Ｄ変換器に供給される。クロック信号は、水晶によって、又は電圧制御発振器の一部として生成することができる。クロック信号は、ＦＴＭ１１０内の他のブロックに信号を直接、又は更なる乗算器及び除算器を介して供給することもできる。

ディジタル・チャネル・セレクタ２３０は、サンプリングされた信号を受信し、選択された個々の物理チャネルそれぞれの選択及びダウンコンバートに進む。処理後、選択された個々のチャネルそれぞれは、ベースバンドにおける、又はベースバンド近くの同じ周波数範囲にあるが、別個の信号線上の個々の信号として含まれている。選択された個々のチャネルそれぞれを表すビットの数は、用いられる処理方法に基づいた、サンプリングされた元の信号とは異なり得る。ディジタル信号処理と、前述の信号の処理とを並列に用いることによって、より狭いフィルタリング制約が可能になり、ＦＴＭ１１０内のより効率的なチャネル選択が可能になる。

個々に選択されたチャネルそれぞれがディジタル・チャネル再合成器２４０に供給される。ディジタル・チャネル再合成器２４０は、個々に選択されたチャネルそれぞれを別々の別個の周波数範囲に変換し、前述の信号を併せて合成して、選択された単一のディジタル信号を形成する。選択されたディジタル信号は、ディジタル・アナログ（Ａ／Ｄ）変換器２５０に供給される。Ｄ／Ａ変換器２５０は、選択されたディジタル信号を選択されたアナログ信号に変換する。好ましい実施例では、Ｄ／Ａ変換器２５０に供給される選択されたディジタル信号は、９５０ＭＳＰＳのレートでの一連の１０ビット・サンプルである。Ｄ／Ａ変換器２５０は、ＤＣ乃至４７５ＭＨＺの周波数範囲内の、選択されたアナログ信号を出力する。

選択されたアナログ信号はＲＦ処理ブロック２６０に転送される。ＲＦ処理ブロック２６０は、選択されたアナログ信号を同軸ケーブル上で契約者の家庭に適切に送出するために必要なアナログ信号処理を提供する。ＲＦ処理ブロック２６０は、信号周波数範囲外の望ましくない信号エネルギ（Ｄ／Ａ変換器２５０においてサンプリング処理によって生成された画像など）をフィルタリングする回路を含み得る。ＲＦ処理ブロック２６０は、もたらされる他の周波数応答誤差を補正し、信号を必要に応じて増幅して、信号を同軸ケーブル上で供給することができる。ＲＦ処理ブロック２６０は、正しいＬバンド周波数範囲（例えば、９７５乃至１４２５ＭＨｚ）に、選択されたアナログし信号を配置するために必要なミキシング回路も含み得る。

更なる特定の回路（ブロックを制御し、ユーザ入力を受信し、処理し、信号を更に処理する回路など）も含み得る（しかし、この回路はここでは示していない）。

次に図３に移れば、本発明の一部分の実施例の回路３００の例証的なブロック図を示す。回路３００は、ディジタル・チャネル変換器ブロック２３０に含まれた回路を表す。Ａ／Ｄ変換器２２０によってＬバンド信号から変換された、サンプリングされた信号をサンプル逆多重化器３１０に供給する。サンプル逆多重化器３１０は、逆多重化器のサンプリング・レート（Ｆ_Ｆ）（又は、デシメーション後のサンプリング・レート）において再サンプリングして、デシメートされたいくつかのサンプル・ストリームを並列に供給する。

デシメートされたサンプル・ストリームそれぞれは、元の信号をサンプリングし、時間シフトさせたバージョンを表し、デシメーションからの、フォールディングされたスペクトルそれぞれは、デシメートされた同じ周波数空間にエイリアシングされる。デシメートされたサンプル・ストリームの数Ｎは、元のチャネルにおける仮想チャネルの数に一体的に関係し得る。好ましい実施例では、物理チャネルの数は１６である。更に、サンプル逆多重化器３１０のサンプリング・レートは好ましくは、物理チャネルのうちの１つのデータ・レートの２倍である（すなわち、Ｆ_Ｆ＝２Ｆ_Ｓであり、Ｆ_Ｓは物理チャネルのデータ・レートである）。デシメートされたサンプル・ストリームそれぞれは、サンプリング・インタフェース・ブロック３２０を通過する。サンプリング・インタフェース・ブロック３２０は、サンプリング・インタフェース・ブロック３２０に接続されたフィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎに、Ａ／Ｄ変換器２２０及びサンプル逆多重化器３１０から信号を移動させるために必要なサンプリング領域調節を提供する。フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎは、デシメートされたサンプル・ストリーム内で、物理チャネルの分離の前に配信される物理チャネルをフィルタリングする工程を含むいくつかの処理工程を提供し得る。前述のフィルタリングによって、物理チャネル内にないエネルギが阻止される一方で、更なる下流処理において物理チャネルを選び出すために、再構成ベース信号組を生成する。フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎは、デシメートされたサンプル・ストリームそれぞれの時間再アラインメントも備えることができる。好ましい実施例では、フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎは、フィルタリングされた信号ベクトルを併せて生成する分岐フィルタのバンクを有する。分岐フィルタは全て、同様な構造を有するので、本明細書では一分岐フィルタのみを説明する。

分岐フィルタは通常、分岐それぞれにおける演算が別個に併せて合計される、係数の乗算及び遅延の演算の２つの並列分岐を有する。各分岐は、偶数出力信号又は奇数出力信号として指定される。各分岐における乗算及び遅延の演算の数は、設計の基準に基づいて変わり得る。例えば、１６の加重乗算、及びいくつかの係数乗算子を各分岐フィルタにおいて用いることができる。遅延素子は、周波数Ｆ_ｆにおける、デシメートされたサンプル・クロック信号（図示せず）によって制御される。合計モードは、奇数加重乗算子及び偶数加重乗算子それぞれからの値を併せて加算して、奇数出力信号及び偶数出力信号を形成する。フィルタ分岐の向き、及び分岐内の演算によって、特別な特性が存在することが可能になる。前述の特性は、分岐内の信号の振幅の反転、又は信号の時間反転を含む。前述の通り、同時チャネル受信手法の種々の手法とともに、当業者によって知られているような他のフィルタ構造を用いることができる。

フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎからの出力信号（２Ｎ個の信号ストリームを含むフィルタ信号ベクトル）は、合計ノード・バンク３４０ａ乃至Ｎに接続する。好ましい実施例を参照すれば、別々の分岐フィルタそれぞれからの偶数出力及び奇数出力を相互結合パターンに合成することができる。図示したように、フィルタ０の偶数出力はフィルタＮ−１の奇数出力と合計され、フィルタ１の偶数出力はフィルタＮ−２の奇数出力と合成される等である。合計ノード３４０ａ乃至Ｎは、フィルタリングされたサンプリング・ストリーム組を生成する。

合計ノード３４０ａ乃至ｎの出力におけるフィルタリングされたサンプリング・ストリームは、分配器ブロック３５０に接続する。分配器ブロック３５０の主な目的は、フィルタ・ブロック３３０ａ乃至Ｎ及び合計ノード３４０ａ乃至Ｎによって生成されたフィルタリングされたサンプル・ストリームを処理して、デシメートされ、フィルタリングされたサンプル・ストリームから、Ｌバンド信号において元々供給された物理チャネル組を再構成することである。前述の処理は、算術演算を用いてストリームを再合成する工程を含み得る。好ましい実施例では、分配器ブロック３５０は、フィルタリングされたサンプル・ストリームを処理するために、タイプＩＶの離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いる。前述の分岐フィルタ構造は、フィルタの振幅の反転、及び時間反転の特性を用いることによって、実現形態における小容量のＤＣＴ構造が更に可能になる。分岐フィルタ構造は、疎行列分解構造を用いるＤＣＴの使用も可能にし得る。

フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎ、合計ノード３４０ａ乃至Ｎ、及び分配器３５０の組み合わせによって、物理チャネルからの分離されたデータ・コンテンツをそれぞれが表す出力ストリームの組の生成がもたらされる。分配器３５０からの個々の物理チャネルの組は、サンプルがエイリアシングされる状態で物理チャネルそれぞれからのコンテンツを各ストリームが含むデシメートされたサンプル・ストリームの組から生成される。別個の物理チャネルを単一の信号から同時に回復することを達成するために他の手法を用いることができる。

分配器ブロック３５０の出力は、ベースバンド周波数における、又はベースバンド周波数近くにあるＮ個の個々の物理チャネルを表す。ディジタル信号形式における各物理チャネルは、分配器ブロック３５０の出力における別個の信号線上にあり得る。別個の信号線それぞれはチャネル・セレクタ・ブロック３６０に接続する。チャネル・セレクタ・ブロック３６０は、供給される元のＮ個の入力チャネルから物理チャネル組を選択することができる。最大値Ｎを最大とする何れかの数を選択することができる。例えば、４つのチャネルを選択することができる。チャネル・セレクタ・ブロック３６０における選択に許容されるチャネルの数は設計上の選択事項であり、選択に許容されるチャネルの最大数を一特定時点で選択しなくてよい。更に、前述の処理の結果として信号の複雑な形式が理由で存在しているエイリアシング成分の阻止などの何れかの更なる物理チャネル分離を行うことができる。

チャネル・セレクタ・ブロック３６０は、元々受信された物理チャネルのうち、契約者によって現在要求されているものはどれかに関する入力をコントローラ３７０から受信する。コントローラ３７０は、チャネル・セレクタ３６０への接続に加えて、サンプル逆多重化器３１０、インタフェース３２０、フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎ、及び分配器３５０に接続し得る。コントローラ３７０は、ユーザ入力のためのインタフェース、又は複数の場所からのユーザ要求チャネル情報を受信し、伝達するための通信入力も備えることができる。前述の通り、ユーザ入力は、信号ケーブルを介して、又は特定の他の通信手段を介して供給することができる。更に、前述の通り、家庭又は契約者宅内は、２つ以上の契約者入力を供給することができる。更に、コントローラ３７０は、逆多重化器３１０、インタフェース３２０、フィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎ、及びアセンブラ３５０の動作のための更なる機能（クロック機能など）を必要に応じて提供することができる。コントローラ３７０は、例えば、ＦＴＭ装置全体を制御し、管理する役割を果たすより大きなコントローラ機能の一部分として実施することもできる。

次に図４に移れば、本発明の更なる実施例のブロック図４００を示す。図４は、ディジタル・チャネル再合成器３４０の実現形態を示す。チャネル・セレクタ３６０のＭ個の出力（選択された物理チャネル組を表す）をアセンブラ４１０に供給する。前述の通り、チャネル・セレクタ３６０のＭ個の出力は、元のＬバンド信号に存在しているＮ個の物理チャネル以下であり得る。好ましい実施例では、アセンブラ４１０は最大Ｎ個の入力を受信することができる。チャネル・セレクタ３６０から供給される信号の数がＮ未満の場合、チャネル・アセンブラ４１０の残りの入力は、「ヌル」又は入力なしの状態におかれる。更に、アセンブラ４１０は、Ｍ個の入力信号を再配列する機能も提供することができる。例えば、アセンブラ４１０に供給されるＭ個の信号が、元のＮ個のチャネルの選択からの位置１、２、３及び４における物理チャネルの場合、アセンブラ４１０は、入力１、５、９及びＮ−１としてアドレス指定することによってＭ個の信号を再配置することができる。このようにして、内部フィルタリング又は外部フィルタリングを含む更なる処理を単純にすることができる。更に、再配置によって、Ｍ個の信号の再スペーシングが可能になる。

アセンブラ４１０は、並列データ・ストリームのベース組を形成する信号組に、選択されたチャネルを変換する処理を提供する。信号組はその場合、再多重化し、アナログ信号に変換する前にフィルタリングすることが可能である。チャネル再合成器４１０は、変換されたサンプル・ストリームの組として、逆フィルタ・バンク４２０ａ乃至ＮにＮ個の出力を供給する。逆フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎは、信号の再多重化を可能にするために必要なフィルタリング及び／又は時間遅延演算を提供する。逆フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎの出力は、逆フィルタリングされたサンプル・ストリームの組を供給する。

逆フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎの出力における逆フィルタリングされたサンプル・ストリームはサンプル多重化器４３０に供給される。サンプル多重化器４３０は、時間多重化的にサンプルを単一のサンプル・ストリームに再合成する。新たな単一のサンプル・ストリームのサンプリング・レートは好ましくは、２ＮＦ_ｓである（Ｆ_ｓは、一チャネルのデータ・レートである）。入力並列サンプル・ストリーム・レート、及び、サンプル多重化器４３０の出力における新たなサンプリング・レートも提供される。

好ましい実施例では、アセンブラ４１０はタイプＩＶの逆ＤＣＴとして実現され、フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎは、前述のフィルタ・バンク３３０ａ乃至Ｎに対して、効果的な逆分岐フィルタ・バンクとして実現される。前述及びその他の考えられる手法では、規定された疎逆数を含む疎行列因子分解段階、及びフィルタリング段階の相補形式による利点が存在する。例えば、タイプＩＶのＤＣＴはそれ自身の逆数である（すなわち、（ＤＣＴ ＩＶ）^２＝Ｉ（単位行列）である）。分岐フィルタは変換エレメントと連動して、別個の物理チャネルの帯域をシェーピングする。更に、分岐フィルタ構造として示す逆フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎは、個々のフィルタの偶数分岐及び奇数分岐に信号の相互結合を提供するためにその入力において信号分割を有する。個々のフィルタにおける各分岐が処理を完了した後、個々のフィルタそれぞれの偶数分岐及び奇数分岐を併せて合計して個々の出力信号を形成する。

あるいは、分配器３５０及びアセンブラ４１０におけるタイプＩＶのＤＣＴ機能が同じであり得るので、両方の演算に一ブロックのみを用いることができる。例えば、単一のブロックは、信号多重化器（図示せず）とともに、個々の物理チャネル組を表す出力信号、又は並列データ・ストリームのベース組を交互の演算において提供することができる。

コントローラ４７０は、アセンブラ４１０、フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎ、及びサンプル多重化器４３０に接続し得る。コントローラ４７０は、アセンブラ４１０における選択された物理チャネルの最後の選択処理及び配列を制御することができる。コントローラ４７０は、予めプログラムされた割り当て及び配列のアルゴリズムをたどり得るか、又は、ユーザ入力を処理して割り当て及び配列を判定し得る。コントローラ４７０は、ユーザ入力のためのインタフェース、又は複数の場所からのユーザ要求チャネル情報を受信し、伝達するための通信入力を備えることもできる。前述の通り、家庭又は契約者宅内は、２つ以上の契約者入力を供給することができる。更に、コントローラ４７０は、アセンブラ４１０、フィルタ・バンク４２０ａ乃至Ｎ、及び多重化器４３０の動作のための更なる機能（クロック機能など）を必要に応じて提供することができる。コントローラ４７０は、例えば、ＦＴＭ装置全体を制御し、管理する役割を果たすより大きなコントローラ機能の一部分として実施することもできる。

更に、アセンブラ４１０への入力におけるＭ個の信号が、元のＮ個のチャネルより少ない場合、チャネル再合成器は全体サンプリング・レートを変更することもできる。アセンブラ４１０は、Ｍ個の並列データ・ストリームを生成して、Ｍ点変換においてＭ個の信号を処理するよう再構成することができる。フィルタ・バンクは後に、Ｍ個の分岐のみを含み、サンプル多重化器はＭ個の入力のみを処理し得る。Ｄ／Ａ変換器、及び、参照番号４００の他のブロックに供給されるクロックは更に、ディジタル・チャネル・セレクタ２３０に用いるクロックのスケーリングされたバージョンでもあり得る。例えば、Ｍが数Ｎの１／２である場合、ディジタル・チャネル再合成器２４０のクロック信号は、ディジタル・チャネル・セレクタ２３０のクロック信号の周波数の１／２であり得る。並列データ・ストリームを処理する他のブロックに供給されるクロック信号は、影響されない状態に留まり得る。

更に、Ｍの値の選択は、何れかの時点で許容可能な最大数のチャネルを可能にするよう選ぶことができる。しかし、実際の動作では、Ｍ個のチャネルより少ない数を実際に用いていることがあり得る。

次に図５に移れば、本発明の別の実施例のブロック図を示す。図５は、本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の概念を利用する３つのＬバンド信号入力ＦＴＭを示す。各Ｌバンド入力信号は、ＲＦ入力処理（図示しない）によって処理される。各Ｌバンド信号は前述の通り、Ａ／Ｄ変換器５２０ａ乃至ｃ、及びディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃにおいて更に処理される。更に、Ｄ／Ａ変換器５５０及び出力ＲＦ処理ブロック５６０は前述の通り、動作する。

各ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃは、Ｍ個の物理チャネルを表すＭ個の出力を生成することができる。ここで、Ｍは、Ｌバンド信号からの元のＮ個の物理チャネル以下である。各Ｌバンド信号は、異なる数の物理チャネルを備え得る。

ディジタル・チャネル再合成器５４０は、前述の通り、そのアセンブラ・ブロックにおいて最大Ｎ個のチャネルを処理することができる。ディジタル・チャネル再合成器５４０におけるアセンブラは、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃそれぞれからのＭ個の入力のどれがディジタル・チャネル再合成器５４０において処理されるかを管理するためにスイッチング及び選択回路も含む。管理及びスイッチング機能は、コントローラ５７０によって制御される。

コントローラ５７０は、ディジタル・チャネル再合成器５４０における処理が可能な選択されたチャネルのＮ個の入力を、セレクタ５３０ａ乃至ｃからのＭ個の出力の選択された組み合わせが超えないことを確実にするための機能を提供する。コントローラ５７０は、１つ又は複数のユーザからの入力を受信し、この入力を処理して、入力の正しい組み合わせを判定する。好ましい実施例では、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃそれぞれは、最大６つの信号をディジタル・チャネル再合成器に供給することができる。ディジタル・チャネル再合成器５４０は、１６個の信号のみを受け付けることができる。コントローラ５７０は、例えば、ユーザからの入力に基づいて、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ及び５３０ｂからの５個の入力のみが用いられ、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ｃからの６個全てが用いられる。更なるユーザ入力はその場合、この分配に対する変更を必要とし得る。コントローラ５７０は、Ａ／Ｄ変換器５２０ａ乃至ｃ、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃ、及びＤ／Ａ変換器５５０に、制御又はその他の必要な信号（クロック信号など）を供給することもできる。

ディジタル・チャネル再合成器５４０は、選択されたチャネルそれぞれに施されるディジタル信号レベル調節などの信号処理も含み得る。レベル調節によって、ほぼ同じ信号レベルで、選択されたチャネル全てを配信し、セットトップ・ボックスなどの家庭用機器の動作を向上させることが可能になり得る。

ブロック図５００は、マルチ入力で単一出力のチャネル選択、変換、及び配信装置を構成する。上記装置は、３つの別個の信号において提示されるＮ個の考えられる入力チャネルの最大３倍を含む入力から単一の同軸ケーブルを介して配信される単一の信号における最大Ｎ個のチャネルの出力を供給する。３つの入力の使用は例証的なものであり、より多い数又はより少ない数の考えられる入力チャネルを含むより多い数又はより少ない数の入力を用いることができる。

次に図６を参照すれば、本発明の方法の実施例を示す流れ図６００を示す。工程６０２では、１つ又は複数の着信衛星信号が、装置（ブロック図５００において前述したＦＴＭ装置など）によって受信される。次に、工程６０４では、着信衛星信号がディジタル信号に変換される。変換は好ましくは、Ａ／Ｄ変換器５３０ａ乃至ｃによって行われ、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃにおいて前述したような、変換後に個々の物理チャネルを分離する処理手段を更に含み得る。

次に、工程６０６では、所望の物理チャネルを選択して、選択された物理ディジタル・チャネル群を並列に構成する。選択された物理チャネルは、契約者の宅内機器処理による要求に基づいて、ディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃにおいて選択され、例えば、コントローラ５７０によって管理される。コントローラ５７０は、複数の要求を受信し、管理し、適切な情報をディジタル・チャネル・セレクタ５３０ａ乃至ｃ、並びに、ディジタル・チャネル再合成器５４０に供給する役割を果たし得る。

工程６０８で、選択されたディジタル・チャネル群を周波数ダイバーシチで再合成され、一定範囲の周波数を占め、選択されたディジタル・チャネルを別個の周波数において含む信号を形成する。再合成は、選択されたディジタル・チャネル群を処理する手段（ディジタル・チャネル再合成器５４０について説明したものなど）を含み得る。工程６１０では、再合成された周波数ダイバーシチ信号は、選択されたチャネルを別個の周波数において含むアナログ信号にもう一度変換する。変換は、Ｄ／Ａ変換器５５０を用いて行うことができ、出力ＲＦ処理ブロック５６０について説明したような更なる処理も含み得る。最後に、工程６１２では、アナログ信号が、更なる装置（例えば、単一の同軸ケーブルによって接続された契約者宅内において見出される装置）に送出又は送信される。

本発明は、種々の修正及び代替的形態の対象となり得るが、特定の実施例を添付図面において例として示しており、本明細書において詳細に説明している。上記は、本発明の原理を例証しているに過ぎず、よって、当業者が、本明細書に明示していないが、本発明の原理を実施し、その趣旨及び範囲内に収まる数多くの別の構成を考え出すことができることが認識されよう。例えば、別個の機能的構成要素の意味合いで例証しているが、前述の機能的構成要素は、１つ又は複数の集積回路（ＩＣ）上で実施することができる。同様に、別個の構成要素として示しているが、前述の構成要素の何れか又は全てを、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせで実現することができる。よって、数多くの修正を例証的な実施例に対して行うことができ、特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱することなくその他の構成を考え出すことができる。

Claims (8)

1. 装置であって、
   複数のチャネルを含む第１の信号を受信し、ディジタル化し、選択された複数のチャネルを前記第１の信号から出力する受信器であって、前記受信器は、
   前記第１の信号をサンプリングするサンプラと、
   動作するよう前記サンプラに接続されたサンプル逆多重化器であって、前記サンプル逆多重化器は、複数のサンプル・ストリームを供給し、前記サンプル・ストリームそれぞれが、前記第１の信号のサンプリングされ、デシメートされ、時間シフトされたバージョンを表すサンプル逆多重化器であって、前記サンプル逆多重化器は、前記複数のサンプル・ストリームを時間シフトさせるための第１のフィルタの組を含むサンプル逆多重化器と、
   動作するよう前記サンプル逆多重化器に接続され、前記複数のサンプル・ストリームから、前記選択された複数のチャネルを表す出力信号を生成する分配器であって、前記分配器は、離散コサイン変換処理を用いて、前記複数のサンプル・ストリームを処理して前記出力信号を生成する分配器と
   を更に備える受信器と、
   前記選択された複数のチャネルを合成し、第２の信号を生成する送信器と
   を備え、前記送信器は更に、
   前記選択された複数のチャネルを表す前記出力信号を組み立てて、前記選択された複数のチャネルの組み合わせを表す並列データ・ストリーム組を供給するアセンブラであって、
   前記アセンブラは、同じ離散コサイン変換処理を用いて、前記選択された複数のチャネルを処理して、前記並列データ・ストリーム組を生成するアセンブラと、
   前記並列データ・ストリームを前記第２の信号に変換する変換器であって、前記変換器は、前記第１のフィルタの組に対する逆フィルタである第２のフィルタの組を更に含む変換器と
   を備える装置。
2. 請求項１記載の装置であって、前記第１のフィルタの組が、複数の分岐フィルタを含む装置。
3. 請求項１記載の装置であって、前記受信器は、動作するよう前記分配器に接続され、前記選択された複数のチャネルを選択するセレクタを更に備える装置。
4. 請求項１記載の装置であって、前記変換器は、
   前記複数のフィルタに接続され、複数の並列データ・ストリームを単一のサンプル・ストリームに多重化する多重化器
   を更に備える装置。
5. 請求項１記載の装置であって、前記第２のフィルタの組が、複数の分岐フィルタを含む装置。
6. 周波数変換をもたらす方法であって、
   複数の別々の周波数チャネルを有する第１の信号を受信する工程と、
   前記複数の別々の周波数チャネルから周波数チャネル組を選択する工程とを備え、前記選択する工程は、
   複数のサンプル・ストリームに前記信号を逆多重化する工程であって、前記サンプル・ストリームそれぞれは、前記信号のサンプリングされ、デシメートされたバージョンを表す工程を更に含む工程と、
   前記複数のサンプル・ストリームを複数の第１のフィルタによってフィルタリングする工程と、
   離散コサイン変換処理を用いて、前記フィルタリングされた複数のサンプル・ストリームを処理して、前記周波数チャネル組を供給する工程と、
   前記周波数チャネル組を合成して第２の信号を形成する工程と、
   前記第２の信号を送信する工程と
   を含み、前記送信する工程は更に、
   同じ離散コサイン変換処理を用いて、別々の周波数チャネル組を処理して、複数の並列データ・ストリームを供給する工程と、
   前記複数の並列データ・ストリームを複数の第２のフィルタによってフィルタリングする工程と、
   前記複数の並列データ・ストリームを処理して、送信するための信号を供給する工程と
   を含み、
   前記複数の第２のフィルタは、前記複数の第１のフィルタに対する逆フィルタである方法。
7. 請求項６記載の方法であって、前記選択する工程は、前記周波数チャネル組を再配列する工程を更に備える方法。
8. 周波数を変換する装置であって、
   複数の第１のチャネルを含む第１の信号を受信する手段と、
   前記第１の信号をサンプリングし、複数のサンプル・ストリームを供給する手段であって、前記サンプル・ストリームそれぞれが、対応する信号のサンプリングされ、デシメートされ、時間シフトされたバージョンを表し、該手段は、前記複数のサンプル・ストリームを時間シフトさせるための複数の第１のフィルタを使用してフィルタリングする手段と、
   前記複数の第１のチャネルを表す信号組に前記複数のサンプル・ストリームを変換する手段であって、前記変換する手段は、離散コサイン変換処理を用いて前記複数のサンプル・ストリームを処理して、前記信号組を生成する手段と、
   前記複数の第１のチャネルを表す前記信号組からチャネル組を選択する手段と、
   前記チャネル組を合成して複数の並列データ・ストリームを形成する手段であって、該手段が、変換エレメントを含む手段と、
   前記複数の並列データ・ストリームを複数の第２のフィルタによってフィルタリングして第２の信号を形成する手段であって、前記複数の第２のフィルタは、前記複数の第１のフィルタに対する逆フィルタである手段と、
   前記第２の信号を送信する手段とを備える装置。

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