JP2000503821A - 複数の衛星からのテレビジョン信号の暗号解読システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本システム及びその方法は、複数の同時に受信される暗号化された直接放送衛星(ＤＢＳ:direct broadcast satelite)信号の一つを、暗号解読及び視聴のために選択するべく設けられる。変換器ボックス又は暗号解読装置(7)には、複数の異なる暗号解読スマート・カード(41)が設けられ、それらは全て同時に変換器ボックス(43)に挿入される。ユーザー若しくは視聴者は、受信された信号を走査し、視聴するために１つを選択する。別々のスマート・カード(41)の別々の暗号解読アルゴリズムは、それぞれ別々の受信されたＤＢＳ信号の暗号に対応しているので、選択された暗号化信号は、適切かつ対応する暗号解読スマート・カード(41)により暗号解読され、その後解凍されて視聴される。

Description

【発明の詳細な説明】 複数の衛星からのテレビジョン信号の暗号解読システム 本発明は、複数の異なる暗号化信号を受信し、それらの信号の１つを選択し、 そして選択された信号を後に視聴するために暗号解読するシステム及びその方法 に関する。特に、本発明は、複数の取り外し可能な暗号解読スマート・カードを 同時に格納することができる暗号解読装置を含むシステムに関し、各カードが異 なる暗号解読アルゴリズムを記憶することにより、ユーザ若しくは視聴者は、異 なる衛星からの受信信号を走査し、その１つを視聴するために選択し、そしてそ の選択された信号を適切なカードを用いて暗号解読した後に視聴することができ る。 発明の背景 テレビジョン信号の配信のために静止軌道衛星を利用することは、放送産業に おいて知られており、革新的テレビジョン配信システムを支援してきた。周知の ように、いわゆる「静止軌道」を占める多くの通信衛星が地球を周回している。 「静止軌道」とは、その衛星が地球上の所定の地点に対して静止しているように 見えることを意味する。これらの衛星は、地上から発信されたテレビジョン信号 （アップリンク信号）を受信し、その信号を地上へと送り返す（返信信号は、ダ ウンリンク信号と呼ばれる）。このような衛星は、通常、ダウンリンク信号を送 信するために指向性アンテナを利用する。これらの衛星は高い高度にあるので地 上の広い地域においてダウンリンク信号を受信することができる。したがって、 １つの衛星が、大陸全体若しくは大陸の大部分にテレビジョン信号を配信するこ とができ、そしてこのような大陸上の受信アンテナは、複数のこのような衛星か ら信号を受信することができる。 家庭用テレビのユーザーすなわち視聴者は、そのユーザーの住居に設置された 衛星受信アンテナ／システム、又はケーブル・ヘッドエンドを含むケーブル放送 ネットワークを用いてこのような衛星信号を取得する。ケーブルが利用できない 又は望むことさえできない僻地及び遠隔地においては、上記の直接放送衛星(Ｄ ＢＳ:direct broadcast satelite)からの衛星テレビジョン送信を受信するため に視聴者が自分自身の衛星受信ステーション／変換ステーションを利用すること がよくある。このようなステーションは、通常、衛星受信用パラボラ・アンテナ すなわちディッシュ(dish)及び関連するモーター制御位置設定台と、微弱信号を 増幅するべくそのアンテナに設置された低雑音増幅器（ＬＮＡ:Low noise ampli fier）と、受信されたトランスポンダすなわちチャネルのブロックをダウン変換 するＬＮＡブロック変換器ステージと、チャネル選択及び周波数／モード変換を 行う汎用的衛星受信器と、標準テレビジョン／ビデオ・モニターとを具備する。 通常、周波数範囲約１２GHzの衛星放送信号は、視聴者の住居の屋外に立てら れたパラボラ・アンテナ等のＤＢＳアンテナにより受信される。衛星放送信号は 、周波数範囲約９５０〜１４５０MHzのＢＳ−ＩＦ信号へ変換された後、チュー ナへ与えられる。チューナでは、ＢＳ−ＩＦ信号から所望する衛星放送チャネル が選択されて画像と音声へ復調され、そしてテレビ受像器へと与えられる。 例えば、米国特許第4,796,032号は、パラボラ・アンテナ、アンテナを向ける アンテナ制御システム、信号処理選択装置、及び画像／音声表示システムを含む 衛星放送受信システムを開示する。パラボラ・アンテナは、それが向けられた衛 星からのテレビジョン波を受信し、受信した信号を信号処理選択装置へ送り、そ こでその信号を画像／音声表示システムが使用できるものに変換する。 問題点としては、米国特許第4,796,032号のシステムにより受信された信号の ユーザー／視聴者は、パラボラ・アンテナが向けられた特定の衛星により送られ た信号のみを視聴するように制限されることである。もしもユーザー／視聴者が 別の衛星からの信号を視聴したいならば、ユーザはアンテナ制御部モータを作動 させてその信号を受信するようにパラボラ・アンテナの位置を再設定しなければ ならない。これは、視聴者が衛星を変えたい場合に毎回行わなければならない時 間のかかる面倒な作業である。 米国特許第4,993,006号は、スクランブリングされた衛星テレビジョン信号を 受信し、それを逆スクランブリングした後に出力するシステムを開示する。この システムの逆スクランブリング回路はユーザーの交換可能なプラスチック製カー ドを含み、このカードは対応する逆スクランブリング回路用のキー(鍵)を与える 電子回路を格納する。１つのカードを取り外して別のカードに置き換えることに より、受信回路の復号化(デコード)特性を変更できる。米国特許第4,993,006号 のシステムの問題点は、受信回路が、同時に１つの逆スクランブリング・カード しか受容できないので、ユーザー／視聴者はそのカードにより逆スクランブリン グ可能なスクランブリング信号の視聴のみに限定されることである。 米国特許第5,426,701号は、スマート・カード接続端子付きのケーブル・テレ ビジョン変換器ボックスを開示する。スマート・カードは、所定の信号セキュリ ティ暗号解読アルゴリズムを記憶する。問題点としては、このシステムは、前述 のものと同様に１つのタイプの暗号化信号しか解読できないので、ユーザー／視 聴者はその特定のスマート・カードにより暗号解読できる信号のみ（例えば、１ つの衛星からの信号のみ）を視聴するように制限される。 以上のように、ユーザーがそのユーザーの住居において複数の別個の暗号化さ れた又はスクランブリングされた衛星テレビジョン放送信号を同時に受信し、視 聴するために特定の信号を選択し、その選択された信号を暗号解読した後に視聴 することができるようなシステム及び方法が技術的に要望されている。また、そ のようなシステムにおいて、異なる複数の同時に受容される取り外し可能な暗号 解読カードを設けた変換器ボックスにより、ユーザーが複数の衛星（例えば、各 衛星が異なる暗号化技術すなわちアルゴリズムを用いている）からの異なる暗号 化された信号を暗号解読することができ、ユーザーの所望によりその取り外し可 能なカードを別の暗号解読カードと交換できることも要望されている。 本発明の目的は、上記の要望を満足させると共に、本発明の後述の詳細な説明 から当業者であれば自明であるその他の要望も満足させることである。 発明の概要 広く云えば、本発明は、複数の異なる衛星から送信される信号を受信しかつ暗 号解読する家庭用衛星テレビジョン受信システム及びその方法を提供することに より上記の要望を満足する。本システムは、 異なる形式の暗号をそれぞれ有する第１及び第２の衛星からそれぞれ第１及び 第２の暗号化テレビジョン信号を同時に受信するアンテナ・システムと、 ユーザーすなわち視聴者が前記第１及び第２の信号のうち１つを視聴するため に選択できるスイッチと、 第１及び第２の取り外し可能なスマート・カードを同時に格納し、該第１のス マート・カードは前記受信される第１の暗号をもつ第１の信号を暗号解読するた めの第１の暗号解読アルゴリズムを記憶するメモリを含み、該第２のスマート・ カードは前記受信される第２の暗号をもつ第２の信号を暗号解読するための第２ の暗号解読アルゴリズムを記憶するメモリを含むことにより前記ユーザーすなわ ち視聴者が視聴するために選択した信号が、第１の信号であれ第２の信号であれ 、適切なスマート・カードを用いて暗号解読された後、視聴のために送られる暗 号解読装置とを有する。 本発明はさらに、異なる偏波信号を受信／送信するマルチビームアレイ・アン テナ・システムを設けることにより上記の要望を満足する。本システムは、 実質的に同じ周波数で直線偏波信号及び円偏波信号の双方を受信／送信する手 段と、 (i)右回り円偏波信号、(ii)左回り円偏波信号、及び(iii)直線偏波信号のうち １つを受信／送信する手段と、 受信信号を暗号解読するためのメモリを含む少なくとも１つのスマート・カー ドを同時に格納する暗号解読装置と関係して用いられるマルチビームアレイ・ア ンテナ・システムとを有する。 図面の説明 図１は、本発明の実施例によるシステム／方法を構成する所与の構成要素の構 成図である。 図２は、図１の入力信号インタフェースと組み合わされる複数のアンテナを含 むパラボラ・アンテナ・システムを示す構成図である。 図３は、図１のＲＦチューナー、復調器、及びエラー修正ブロックの構成図で ある。 図４は、図１のデジタル・データ暗号解読及び逆スクランブリングのブロック の構成図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図１及び図４の暗号解読／逆スクランブリング ・ブロックへ挿入される暗号解読スマート・カードの１つの平面図及び側面図で ある。 図６は、図１の解凍ブロックの構成図である。 図７は、図１の画像及び音声変調器の構成図である。 図８は、図１のコントローラの構成図である。 図９は、図１の通信ブロックの構成図である。 図１０は、遠隔制御装置を含む図１の制御及び状態装置の側面図である。 図１１は、本発明の所与の実施例による図１の入力信号インタフェースと通信 するマルチビームアレイ・アンテナの展開斜視図である。 図１２は、結合導波管へアレイ接続された図１の単一のアンテナ要素の側断面 図である。 図１３は、対応する結合サブアレイ導波管の隣に設置された図１２のサブアレ イの前側又は後側断面図である。 図１４は、上記のアレイ・アンテナの複数のサブアレイを構成する複数のアン テナ要素の平面図である。 図１５は、異なるサブアレイ、結合導波管、低雑音増幅器、電磁気レンズ、及 び衛星選択出力マトリクスブロックを示す図１１〜１４アンテナの概略図である 。 発明の実施例の詳細な説明 添付の図面によりさらに詳細に説明する。複数の図面における類似の部分につ いては同様の参照符号で示す。 図１は、本発明の実施例による、複数の異なる衛星１８から送信される信号を 受信し、選択し、暗号解読し、そして逆スクランブリングするための衛星テレビ ジョン受信システムの構成図である。このシステムは、入力信号インタフェース ３、高周波(ＲＦ:radio frequency)チューナー、復調器及びフォワード・エラー 修正システム５、デジタル・データ暗号解読及び逆スクランブリング装置７、コ ントローラ９、通信ブロック１１、遠隔制御装置１０５を含む制御及び状態装置 １３、ＭＰＥＧ２解凍システム１５、並びに、画像及び音声変調器１７を含む。 上記の構成要素は、所与の実施例ではハードウェアから構成されるが、所与の別 の実施例ではソフトウェアから構成することもできる。 図１及び図２を参照すると、入力信号インタフェース３へ入力される信号１９ は、アンテナ・システム２１から送られる複数のデジタル的に変調された高周波 (ＲＦ)搬送波である。アンテナ・システム２１は、複数のパラボラ・アンテナ（ 図２参照）か又はマルチビームアレイ・アンテナ(図１１参照)のいずれかでよい 。これらの双方は、それぞれ異なる暗号化システムを用いている場合が多い複数 の異なる衛星１８からの複数の異なる信号を同時に受信するべく設計されている 。例えば、マルチビームアレイ・アンテナ・システム２１（図１１参照）は、そ れぞれ異なる暗号をもつ第１、第２及び第３の衛星１８の各々からの右回り円偏 波、左回り円偏波及び直線偏波のダウンリンク信号を同時に受信可能である。 アンテナ・システム２１から出力された信号１９は、アンテナ・システム２１ 内の複数の低雑音ブロック・ダウン変換器(ＬＮＢ:Low noise block down conve rter)からの第１中間周波数(ＩＦ：intermediate freqency)をもつものである。 システム２１のマルチビームアレイ・アンテナ又はパラボラ・アンテナは、複数 のディレクトツーホーム(ＤＴＨ:direct-to-home)ＤＢＳ衛星又は他の任意の汎 用的衛星へ向けられている。ＬＮＢ・ＤＣ制御２３及び第１中間周波数(ＩＦ)入 力信号スイッチ２５は、入力信号インタフェース３に含まれる。第１ＩＦ入力信 号スイッチ２５は、アンテナ・システム２１から受信した複数のＩＦ信号の１つ を（命令に従って）選択するべく機能した後、暗号解読及び逆スクランブリング ・システムへ送る。第１ＩＦ入力信号スイッチ２５は、コントローラ９と制御及 び状態ステーション１３によりバス２７を介して制御され、それによりユーザー は、そのユーザのテレビ受像器（又は表示画面）での遠隔制御装置１０５を用い て受信した全てのＤＢＳ信号を走査し、視聴する所望の１つを選択することがで きる。 ＤＣ電力供給源２９は、ＬＮＢ・ＤＣ制御２３へ電力を供給するために機能し 、ＬＮＢ・ＤＣ制御２３は、第１ＩＦ入力信号スイッチ２５が操作可能であるよ うにする。アンテナ・システム２１から受信され選択されたＩＦ信号３１は、汎 用 的な高周波(ＲＦ)同調、復調、及びフォワード・エラー修正のために入力信号イ ンタフェース３からブロック５へ送られる。 図３に示すように、入力信号インタフェース３の出力３１は、ブロック５へ到 達し、先ずＲＦチューナー３３へ入る。チューナー３３は汎用的特性をもち、選 択された衛星放送チャネルのＩＦ信号を復調器３５へ送る。チューナー３３は、 ユーザー／視聴者が遠隔制御装置１０５によりどのチャネルを選択したかについ てバス２７を介して例えばステーション１３により命令される。チューナー３３ の出力は復調器３５へ送られ、復調器３５はその信号をサンプリングすることに より周知の方法で復調する。任意の汎用的かつ互換的な変調及び復調形式を使用 できる。 復調器３５の出力は、フォワード・エラー修正（ＦＥＣ）装置３７へ送られ、 ＦＥＣ装置は汎用的特性のものである。ＦＥＣ装置３７は、通信の送信末尾にお いてシステム的冗長性を追加することにより、送信媒体に起因するエラーを周知 のデコード・アルゴリズムを用いて修正できる。任意の汎用的形式の既知のＦＥ Ｃ装置を利用できる。フォワード・エラー修正された後、ブロック５のデータ及 びクロック出力３９が、暗号解読及び逆スクランブリング・ステーション７へ送 られる。 暗号解読及び逆スクランブリング・ステーション７は、ＦＥＣ装置３７からの 出力３９を受け取る。この出力は高速デジタル・ストリームであり、その後ブロ ック７において暗号解読されかつ逆スクランブリングされる。衛星ダウンリンク 信号は、暗号化アルゴリズムと選択キーを用いて特定の暗号化アルゴリズムに適 した可能キーのセットからデジタル的にフォーマットされているが、暗号化の逆 である暗号解読は、デジタル的にフォーマットされ公共的に送信される衛星ダウ ンリンク信号から情報を復元するプロセスである。このような方法においては、 暗号化アルゴリズムとキーの詳細についてのセキュリティが保持されることを前 提として、開放的チャネルを用いて逆スクランブリング・プロセスを制御する機 密の情報を渡すすなわち送信することができる。暗号化システムは、巧妙さと複 雑さを増すことにより幾らでも高レベルのセキュリティをもつ強固なものとでき る。一方、逆スクランブリングは、無認可の視聴者に対して役に立たない画像イ メージを与えるために用いられるプロセスである。これは、ビデオ情報の送信及 び再生における多くの汎用的方法により実現可能である。 ブロック７における信号の逆スクランブリングは、ＦＥＣ３７から受信した画 像データ・フレームに基づいて行われる連続的プロセスであり、元のイメージを 復元するものである。この逆スクランブリング・プロセスは、リセプタクルすな わち記憶スロット４３内に取り外し可能に設置される（所与の実施例における） スマート・カード４１内に記憶可能な情報の機能的制御の下に行われる。 スマート・カード４１内に記憶された暗号化（及び暗号解読）キー及びアルゴ リズム情報は、送信される暗号化データ・チャネルを通して周期的に更新可能で ある。スクランブリングされた画像データ・チャネル及び暗号化されたデータ・ チャネルは、双方とも、所与の実施例において送信される信号の衛星送信ＭＰＥ Ｇトランスポート層データ・ストリーム内に含まれる。暗号解読機能は、スマー ト・カード４１内に置かれるが、暗号解読機能エレメントは、スマート・カード ４１及び／又は外部エレメント内に置いてもよい。 ブロック７は、高速デジタル・データ・インタフェース４５及び通信リンク／ インタフェース４９を用いて接続された複数のスマート・カード・リセプタクル ４３を含む。各リセプタクル４３は汎用的なものであり、単一のスマート・カー ド４１を取り外し可能に受容するべく適応している。これにより複数の異なる暗 号解読・逆スクランブリング・アルゴリズムをブロック７内に記憶させることが できる。各カード４１は、衛星ダウンリンクにより送信された特定の暗号化され スクランブリングされた信号を暗号解読し逆スクランブリングする際に用いるた めの、それぞれ異なるアルゴリズムを記憶する。 ブロック５において視聴するために選択されたチャネルは、高速デジタル・デ ータ・インタフェース４５を用いることにより、適切な暗号解読・逆スクランブ リング・スマート・カードとインタフェースされる。これにより、選択された信 号の暗号化・スクランブリング技術は、アクセスされたスマート・カード４１上 に記憶された暗号解読・逆スクランブリング・アルゴリズム及び／又はキーに対 応する。このような方法により、暗号化されスクランブリングされた選択信号に 対して、正確な暗号解読・逆スクランブリング・アルゴリズムを適用することが できる。ブロック７の各リセプタクル４３に格納されるスマート・カード４１が 異なる暗号解読アルゴリズムを記憶することにより、ブロック７に記憶される暗 号解読・逆スクランブリング・アルゴリズムの数は、リセプタクル４３の数の関 数である。例えば、もし３個のリセプタクル４３が設けられているならば、３枚 のスマート・カード４１を用いてブロック７内に３つの異なる暗号解読・逆スク ランブリング・アルゴリズムを記憶しかつアクセスすることができる。これは、 各リセプタクル４３が取り外し可能に１枚のスマート・カード４１を受容すると いう事実に基づく。 選択された信号及びチャネルが、インタフェース４５を介して適切な暗号解読 ・逆スクランブリング・アルゴリズムに適合させられた後、ブロック７は、既知 の方法によりその選択されたデータを暗号解読しかつ逆スクランブリングするべ く機能する。インタフェース４５及びリセプタクル４３は、制御及び状態データ ・バス２７を介して制御される。インタフェース４５は、当業者には周知である ところのデジタル・データ・ストリーム及びクロック・データの配信を制御する スイッチ及びインタフェース回路を含む。通信リンクすなわち通信インタフェー ス４９により、インタフェース４５はリセプタクル４３と通信可能であるので、 リセプタクル４３への高速デジタル・データ及びクロック・ループ・インタフェ ースと、スマート・カード４１上に記憶された情報とをインタフェースすること ができる。これにより、選択された暗号化されスクランブリングされたデータを 暗号解読及び／又は逆スクランブリングするために、対応するスマート・カード ４１とリンクさせる。 逆スクランブリング及び暗号解読の後、ブロック７の（逆スクランブリングさ れ暗号解読された）出力５１は、汎用的なＭＰＥＧ２解凍ブロック１５へ送られ る。ＭＰＥＧ２解凍ステーション１５は、図６にさらに詳細に示されている。ブ ロック１５は、汎用的ＭＰＥＧ２回路５３、画像ＲＡＭ５５、音声ＲＡＭ５７、 ＭＰＥＧ音声ユニット５９、及びＭＰＥＧ画像ユニット６１を含み、これらは全 て汎用的なものである。ＭＰＥＧ２回路５３の出力６３は広帯域データ出力とし て送られる一方、ＭＰＥＧ画像及びＭＰＥＧ音声の各ユニットの出力６５及び６ ７は、画像及び音声変調器１７（図７参照）へ送られることにより、解凍された 信号を視聴するためにさらに処理することができる。 画像及び音声変調器ブロック１７は、図７に詳細に示されている。このブロッ クは、音声用デジタル・アナログ変換器６９、ＮＴＳＣ(National Television S ystems Committee)画像変調器７１及びＰＡＬ(phase alternation Iine)ブロッ ク７３を含む。デジタル・アナログ変換器６９、ＮＴＳＣ画像変調器７１及びＰ ＡＬ７３の出力は、視聴者のテレビ受像器若しくは表示装置へ送られ、視聴者／ ユーザーにより視聴される。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれスマート・カード４１の平面図及び側 面図である。取り外し可能な各スマート・カード４１は、実質的に平板状であり 、電子回路用の領域７５と接続端子用の領域７７を含む。汎用的なＰＣＭＣＩＡ 、例えばＩＳＯ７８１６は、リセプタクル４３及び通信リンク／インタフェース ４９を用いてインタフェース４５と通信するべく領域７７に配置することができ る。各カード４１上の電子回路領域７５は、必要な暗号解読アルゴリズム回路を 含むように既知の方法で形成できる。 図８は、コントローラ９の構成図である。図示の通り、コントローラ９は、通 常のマイクロプロセッサ８１、ＲＡＭ８３、ＥＰＲＯＭ８５、ＥＥＰＲＯＭ８７ 、及び、マイクロプロセッサ８１とメモリを通信可能とするインタフェース・シ ステム８９を含む。マイクロプロセッサ８１がバス２７と通信することにより、 コントローラ９は入力信号インタフェース３、ブロック５、暗号解読・逆スクラ ンブル・ブロック７、ＭＰＥＧ２解凍ブロック１５、制御及び状態ブロック１３ 、並びに通信ブロック１１と通信できる。入力信号インタフェース３におけるス イッチ２５による入力信号スイッチングは、所与の実施例では、コントローラ９ から発生される制御信号を用いて実行される。制御及び状態ステーション１３に おけるユーザーが特定のチャネルを視聴することを要望すると、コントローラ９ は、インタフェース３及びその中のスイッチ２５に対して特定の信号／衛星を視 聴のために選択するよう命令するべくインタフェース３へデータを出力し、続い てブロック５及びブロック７へも送る。図８に示したコントローラ９内の各メモ リ及びマイクロプロセッサは汎用的なものであり、製品として購入可能である（ あるいは、ソフトウェアを用いて実施可能である）。 図９は、モデム９３（汎用的なもの）及びＵＡＲＴ９５を含む通信ブロック１ １の構成図であり、これもまた汎用的なものである。モデム９３及びＵＡＲＴ９ ５は、バス２７と通信しまた出力９７を用いて外部の通信チャネル及び装置と通 信する。モデム９３及びＵＡＲＴ９５を用いる通信ブロック１１により、本発明 によるセット・トップ・ボックスは、出力９７を介して電話線等のシステム外部 の他の電気的要素と通信することができる。任意であるが、通信ブロック１１は 、ユーザーからの遠隔制御信号を受信するために利用することもできる。 図１０は、制御及び状態ユニット１３とバス２７の概略的側面図である。制御 及び状態ユニット１３は、汎用的ボックスハウジングを有し、前面パネル・コン トローラ９９、前面パネル状態標示器（例えば液晶表示装置）１０１、及び遠隔 制御ＩＲ若しくはＲＦ受信器１０３を含む。遠隔制御装置１０５は、無線リンク １０７を用いてユーザーからの命令をセット・トップ・ボックスに伝えるために 用いられる。遠隔制御装置１０５を用いてユーザーは、特定の衛星を選択し、視 聴するチャネルを選択することができる。遠隔制御装置１０５は、赤外線（ＩＲ ）又は高周波（ＲＦ）の無線形式とすることができる。標示器１０１は、例えば 、どのチャネルが現在視聴者により視聴されているか、どの衛星から視聴してい るかを示すことができる。前面パネル制御装置すなわち制御スイッチ９９は、ユ ーザーが、上記の遠隔制御装置１０５を用いる替わりに手動で別のチャネルや衛 星を選択できるように設けられている。 図１１は、異なる衛星からの信号（例えば、右回り円偏波、左回り円偏波、及 び直線偏波）を同時に受信するためのマルチビームアレイ・アンテナの展開斜視 図である。図１１に示すマルチビームアレイ・アンテナは、米国特許出願第08/2 99,376号にさらに詳細に記載されており、ここにその開示を参照する。このアレ イ・アンテナ・システムすなわち複数のパラボラ・アンテナ（図２参照）は、本 発明のセット・トップ・ボックスと通信するアンテナ・システム２１を構成でき る。 図示の通り、図１１は、周波数範囲約１０．７０〜１２．７５GHzの信号を受 信するべく適応されたマルチビームアレイ・アンテナ・システムを示す。アンテ ナ・アレイ部分は、アンテナ要素１、アンテナ要素装着プレート２０３、信号結 合導波管２０５（サブアレイ毎に１つの導波管２０５）、及び保護ハウジングす なわちレドーム８から形成される複数の螺旋状サブアレイを含む。保護ハウジン グ８は、アンテナ要素１に対する環境的保護の役割を果たし、アンテナ・アパー チャ（開口）の位置に存在する周波数フィールドに対して透明である。図１２は 、装着プレート２０３へ接続される１個のアンテナ要素１、及び、信号の合算す なわち結合用サブアレイ導波管２０５を示す。各アンテナ要素１は、テーパー状 の誘電体ロッドすなわち心棒２１３を具備し、この心棒２１３は、Ｄｅｌｒｉｎ 等の射出成形可能なプラスチックから形成される。１本の線又は箔の導電体２１ ５が誘電体心棒２１３の周囲に螺旋状に巻かれる。導電体２１５は、各アンテナ 要素の基本的な電気的受信／送信機能を行う。各アンテナ要素１は、プレート２ ０３に穿設されたカップ状開口２１１内に設置される。各アンテナ要素１の心棒 ２１３は、その底面から突出する円柱状延長部２２５を具備し、この延長部２２ ５により各心棒２１３は開口を介してプレート２０３に固定できる。そして、出 力プローブ２２１を直方体の信号合算導波管２０５の空洞内へと延ばしている。 図１４に示すように、所与の実施例における信号受信用アンテナ・アレイは、 複数のサブアレイから形成され、各サブアレイはそれ自身の導波管２０５を有す る。各サブアレイは、４個の同様に巻かれた螺旋状要素１（右回り円偏波又は左 回り円偏波のいずれか）から形成することができる。アンテナ・システムは、扇 形ビームを形成するために２４個の個別の非対称サブアレイを含む場合がある。 これら２４個のサブアレイは、交互に並んだ１２個の右回り円偏波サブアレイと １２個の左回り円偏波サブアレイから構成される。左右両方の円偏波サブアレイ を設けることにより、図示の位相アレイ・アンテナ・システムは、右回り若しく は左回りの円偏波又は直線偏波（水平若しくは垂直）のいずれかの信号を発信す る異なる衛星からの信号を受信することができる。カバープレート２３３は、導 波管２０５の背面すなわちレンズ側を密閉する。プレート２３３内の開口を通っ てプローブ２３１が延び、開口は誘電材料２３５で充填されている。 図１５は、所与の実施例におけるマルチビームアレイ・アンテナの概略図であ る。図示の通り、右回り若しくは左回りサブアレイ要素１のいずれか又は双方に より受信される。その後、サブアレイ要素により受信された信号は適切な導波管 ２０５内で合算され、各サブアレイの結合信号は低雑音増幅器２３９へ送られる 。増幅後、左回りサブアレイからの信号は電磁気的レンズ５５５へ送られ、一方 、右回りサブアレイからの信号は電磁気的レンズ５５３へ送られる。上記のセッ ト・トップ・ボックスと接続された衛星選択マトリクス出力ブロック６９により 、ユーザはいずれの衛星から信号を受信したいかを選択することができる。双方 のレンズ５５３及び５５５からの出力は、結果的に直線偏波を有する衛星からの 信号の受信となるように接続してもよい。レンズのポート６６３（入力）とポー ト６６５（出力）は、各レンズのビーム走査の角度増分が約４°となるように設 計してもよい。レンズ５５３及び５５５の利用を組み合わせることにより、ユー ザーは、いずれの偏波によるいずれのレンズのアンテナ走査範囲においても任意 の箇所からの衛星信号を受信できる。このシステムの走査能力は、レンズ及びア レイの能力に基づいている。レンズ５５３及び５５５は、光路長に基づいて走査 するべく設計された時間遅延素子であり、これらの素子により放射された又は走 査されたビームは、実質的に空間に固定されている。束縛されたレンズはさらに 、レンズ背面においてエネルギーを収集しかつ前面からエネルギーを再放射する ために複数のラジエーターを具備する。上記のレンズ設計においては、アンテナ ・システムと組み合わされるレンズにより、システムは、家庭用衛星テレビジョ ン視聴のために受信する１つのビーム又は一群のビームを選択することができる 。視野のうちの走査されるフィールドの中にある右回り円偏波衛星信号、左回り 円偏波衛星信号、及び直線偏波衛星信号は、個別でもグループとしてもアクセス することができる。したがって、実質的に同じ周波数であるこのような衛星信号 を単一でも複数でも同時に受信し、アクセスすることが可能である。以上のよう に、図１１〜図１５のアンテナ・アレイ・システムは、図１〜図１０のセット・ トップ・ボックスと連係して用いられる。 上記の本発明の開示により、当業者であれば様々な他の変形、特徴又は改良が 自明であろう。そのような他の変形、特徴又は改良は、本発明の一部とみなされ る。本発明の範囲は請求の範囲により決定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複数の異なる衛星〜送信される信号を受信しかつ暗号解読するための家庭 用衛星テレビジョン受信システムにおいて、 各々異なる暗号化形式を有する第１及び第２の衛星からそれぞれの暗号化形式 により暗号化された第１の暗号化テレビジョン信号及び第２の暗号化テレビジョ ン信号を同時に受信するアンテナ・システムと、 ユーザーすなわち視聴者が視聴するために前記第１の暗号化テレビジョン信号 及び前記第２の暗号化テレビジョン信号のうち１つを選択できるスイッチと、 取り外し可能な第１及び第２のスマート・カードを同時に格納し、前記第１の スマート・カードは、前記受信された第１の暗号化テレビジョン信号を暗号解読 するための第１の暗号解読アルゴリズムを記憶するメモリを含み、前記第２のス マート・カードは、前記受信された第２の暗号化テレビジョン信号を暗号解読す るための第２の暗号解読アルゴリズムを記憶するメモリを含むことにより、前記 ユーザーすなわち視聴者が視聴するために選択した信号が第１又は第２の暗号化 テレビジョン信号のいずれであっても適切なスマート・カードを用いて暗号解読 した後に視聴するために送出する暗号解読装置とを有する 家庭用衛星テレビジョン受信システム。 ２． 前記アンテナ・システムからの前記第１及び第２の暗号化テレビジョン信 号を受信して、前記選択された信号を前記暗号解読装置へ出力する入力信号イン タフェースを有し、前記入力信号インタフェースが前記スイッチを含む 請求項１のシステム。 ３． 前記入力信号インタフェースと前記暗号解読装置の間に配置されるＲＦ同 調し、復調し、かつフォワード・エラー修正（ＦＥＣ）を行う手段を有し、前記 ＲＦ同調し、復調し、かつフォワード・エラー修正を行う手段が、前記選択され た信号をデジタル・データ・ストリームの形で前記暗号解読装置へ送出する 請求項２のシステム。 ４． 暗号解読された前記選択されたテレビジョン信号を解凍した後、解凍され た該テレビジョン信号を視聴するために画像出力装置へと送出する手段を有し、 かつ、前記第１及び第２のスマート・カードがそれぞれ第１及び第２の暗号解読 キーを記憶する 請求項３のシステム。 ５． 前記入力信号インタフェース、前記暗号解読装置、前記ＲＦ同調し復調し かつＦＥＣを行う手段、及び、前記解凍する手段と通信するコントローラを有し 、前記コントローラが前記スイッチを操作することにより前記ユーザーが視聴す るための信号及び衛星を選択できる 請求項４のシステム。 ６． 前記第１及び第２の暗号化テレビジョン信号が直接放送衛星(ＤＢＳ)信号 である 請求項１のシステム。 ７． 前記暗号解読装置内に取り外し可能に受容できかつ第３の暗号解読アルゴ リズムを含む第３のスマート・カードを有することにより、前記アンテナ・シス テムが同時に３つの異なる暗号化テレビジョン信号を受信したとき、前記ユーザ ーすなわち視聴者が、暗号解読及び視聴のために前記３つの暗号化テレビジョン 信号のうちのいずれも選択できる 請求項１のシステム。 ８． 前記アンテナ・システムがマルチビームアレイ・アンテナを含み、該マル チビームアレイ・アンテナは、実質的に同じ周波数である前記第１及び第２のテ レビジョン信号を同時に受信しかつ送出し、前記第１のテレビジョン信号は右回 り偏波され、前記第２のテレビジョン信号は左回り偏波されている 請求項１のシステム。 ９． 前記アンテナ・システムが前記第１及び第２のテレビジョン信号をそれぞ れ受信する第１及び第２のパラボラ・アンテナすなわちディッシュを有する 請求項１のシステム。 １０． 複数の衛星信号を受信しかつ前記複数の衛星信号のうち１つを選択する 方法において、 異なる暗号化形式による第１及び第２の暗号化信号をそれぞれ第１及び第２の 衛星から同時に受信するステップと、 第１及び第２の信号のいずれかを選択するステップと、 前記選択された衛星信号を暗号解読するために、前記第１及び第２の信号にそ れぞれ対応する第１及び第２の異なる暗号解読アルゴリズムをそれぞれ含む第１ 及び第２の取り外し可能で同時にアクセス可能な暗号解読カードのうち１つを選 択するステップと、 前記選択された信号を前記選択された暗号解読カードを用いて暗号解読しかつ 逆スクランブリングするステップと、 前記暗号解読されかつ逆スクランブリングされた信号を使用するステップとを 有する方法。 １１． セット・トップ・ボックスと組み合わされるアレイ・アンテナ受信シス テムを含むテレビジョン受信システムにおいて、 各サブアレイが複数の右回り円偏波用アンテナ要素を有する右回り円偏波用の サブアレイからなる第１のサブアレイの群、及び、各サブアレイが複数の左回り 円偏波用アンテナ要素を有する左回り円偏波用のサブアレイからなる第２のサブ アレイの群を有し、 前記第１及び第２のサブアレイの群は、各サブアレイが交互になるように配列 され、かつ、実質的に同じ周波数を受信可能であり、 前記第１のサブアレイの群から信号を受信する第１の電磁気的レンズ、及び、 前記第２のサブアレイの群から信号を受信する第２の電磁気的レンズと、 前記システムが、該システムの走査フィールド内の右回り円偏波信号、左回り 円偏波信号、及び直線偏波信号を受信可能であるように前記第１及び第２の電磁 気的レンズを操作する手段と、 前記サブアレイ及び前記レンズと通信し、かつ前記レンズのうち少なくとも１ つから受信された信号を暗号解読する第１の暗号解読アルゴリズムを記憶する手 段、及び視聴者がテレビ受像器等により前記信号を視聴できるように前記受信さ れた信号を暗号解読する手段を含む暗号解読装置とを有する テレビジョン受信システム。 １２． 異なる偏波の信号を受信するために暗号解読装置と組み合わされるマル チビームアレイ・アンテナ・システムを有するテレビジョン受信システムにおい て、 実質的に同じ周波数の直線偏波信号及び円偏波信号の双方を受信する手段と、 (i)右回り円偏波信号、(ii)左回り円偏波信号、及び(iii)直線偏波信号のうち 少なくとも１つを受信する手段と、 暗号解読用データを記憶する手段、及び前記マルチビームアレイ・アンテナ・ システムから受信された信号を暗号解読することにより視聴者がテレビ受像器等 により該暗号解読された信号を視聴できるようにする手段を含む暗号解読装置と を有する テレビジョン受信システム。 １３． 円偏波及び直線偏波の複数の偏波をもつ実質的に同じ周波数の複数のビ ームを同時に受信する手段と、前記視聴者が複数の異なる衛星からの異なる偏波 の信号を同時に利用できるように該複数の異なる衛星に同時にアクセスする手段 とを有する請求項１２のシステム。