使用奇偶校驗位的通信信道監控方法

2023-05-07 00:51:36 1

專利名稱：使用奇偶校驗位的通信信道監控方法
技術領域：
本發明一般涉及通信系統領域，更具體說，本發明涉及通信信道的監控。
背景技術：
今天見於家用和商用的兩種信息業務包括電視、或視頻服務和電話業務。另一種信息業務包括數字數據傳輸，它最多的是通過使用一個與電話業務相連的數據機而實現。在這裡所有進一步與電話有關的業務將包括電話業務與數字數據傳輸業務。
電話與視頻信號的特徵不同，因而電話和視頻網也設計得不同。例如，當與視頻信號的帶寬相比電話信息佔有相對較窄的頻帶。另外，電話信號是低頻而NTSC標準視頻信號在大於50MHz的載波上發射。因此，電話傳輸網是工作在音頻的相對較窄帶寬的系統，它通常是通過從路邊接線箱引出的雙絞線向客戶提供服務。另一方面，有線電視業務是寬帶和使不同頻率載波混頻方式混合以實現與傳統的甚高頻電視接收機的信號兼容。有線電視系統與視頻業務典型地是由有線電視公司通過與每個個人家庭或商業公司的屏蔽電纜業務連接而提供。
在授給Balance的標題為「Qptical Communication Network(光通信網絡)」的NO.4,977,593 U.S.專利中描述了一種將電話與視頻業務合併到一個單一網絡中的嘗試。Balance描述了一種有安裝在中心站的光源的被動式光通信網絡。光源沿光纖發送時分復用光信號，隨後這些信號被在一些個人光纖業務外圍站之間的一系列分裂器分裂。網絡允許數字語音數據通過相同光路徑從外圍站傳送到中心站。另外，Balance指出另外的波長可以使用以增加業務，例如有線電視，它通過數字復用到網絡。
一篇1988 NCTA由Jannes A.Chiddix與David M.Pangrac所寫標題為「Fiber BackboneA Proposal Foran Evolutionary Cable TV.network Architecfare。(光纖幹線一個為發展的有線電視網絡結構的建議)」的技術論文描述了一種光纖/同軸電纜混合的有線電視(CATV)系統結構。這種體系結構建立在已存在的同軸CATV網絡上。該結構包括從首端到已經存在的CATV分布式系統的若干饋點的直接光纖路徑的使用。
授與Pidgeon的標題為「CATV Distribution Network Using LightWace Transmission Lines(使用光波傳輸線的CATV分布式網絡)」的NO.5,1513,763U.S。專利描述了一種用於從首端到許多用戶的寬帶。多信道CATV信號傳送的CATV網絡。首端的電-光發射機和光纖節點的光-電接收機發射並接收與寬帶CATV電信號相應的光信號。從光纖節點的分布通過沿同軸電纜傳輸線傳輸電信號而實現。系統通過將全部或部份CATV信號的寬帶塊轉換到一小於倍頻的頻率範圍而減少了發送的寬帶CATV信號的失真。相關的Pidgon的標題為「CATV DistributionNetworks Using Light Wave Transmission Lines」的NO.5,262.883 U.S.專利進一步描述了失真減少系統。
雖然上面所提的網絡敘述了在不同結構上發送寬帶視頻信號的不同概念，它們可能包含光纖/同軸電纜混合結構，沒有一種參考結構敘述了一種用於電話通信的經濟，靈活的通信系統。一些問題是這些系統中固有的。
一個這樣的問題是需要優化用於傳輸數據的帶寬以使得使用的帶寬不超過分配的帶寬。帶寬問題在多點到點通信中特別關鍵，這裡必須調節在遠程單元的多個發射機以使分配的帶寬不被超過。
第二個問題包括系統的功率消耗，通信系統應使在遠程單元用於數據傳輸的功率最小，因為在遠程單元用於發送和接收的設備可以是由分布在系統傳輸介質上的電源提供的電源的。
數據完整性也必須提到。內部的和外部的幹擾都可能降低通信質量。內部幹擾存在於經系統被傳輸的數據信號間。即，經一公共通信鏈路傳輸的數據信號可能受到在相互之間的幹擾。從外源來的侵入也可能影響數據傳輸的完整性。一個電話通信網對於由外源，例如HAM，所產生的噪聲很敏感。由於這種噪聲是斷斷續續的且強度是變化的，一種經系統傳輸數據的方法應該糾正或避免這種侵入的存在。
這些和其它問題將在接下來的描述中變得明顯，顯示了對一種增強的通信系統的需求。
發明概述描述了信道監控的應用，它提出了一些在多點到點通信系統中固有的問題。具體的說，是關於侵入的問題。本發明的監控方法用於監控-電話通信n-比特信道，其中有1比特是奇偶校驗比特。對n-bit信道的奇偶校驗比特進行抽樣並由奇偶校驗比特的抽樣導出可能的誤比特率。
在一個選用的實施例中，經過一時間周期的可能誤比特率與一代表最小誤比特率預定誤比特率相比較以確定該n-bit信道是否惡化。一個惡化的信道就可被重新分配，或者，在另一個實施例中，可以增加信道的傳輸功率以克服惡化。
在一個可選擇方法實施例中，該方法包括以下步驟，對n-bit信道的奇偶校驗比特在第一時間周期抽樣，由在第一時間周期的奇偶校驗比特的抽樣導出可能誤比特率，將第一時間周期的可能誤比特率與預定的誤比特率比較以確定是否n-bit信道惡化，如果信道沒有惡化，則將許多連續時間周期的可能誤比特率累加。
在另一可選擇方法實施例中，該方法包括以下步驟，對n-bit信道的奇偶校驗比特抽樣並且由第一時間周期的抽樣導出可能誤比特率。第一時間周期的可能誤比特率與第一預定誤比特率相比較以確定n-bit信道是否惡化。由第二時間周期的奇偶校驗比特的抽樣導出可能誤比特率。第二時間周期比第一時間周期長，並且同時進行。第二時間周期的可能誤比特率與第二預定誤比特率相比較以確定n-bit信道是否惡化。
在還可選擇的實施例中，一種監控至少一個未分配電話通信信道的方法包括周期性地監控至少一個未分配的電話通信信道。累加至少一個未分配電話通信信道的錯誤數據，並且基於該錯誤數據分配至少一個未分配電話通信信道。
附圖簡述

圖1顯示的是根據本發明的使用光纖/同軸混合分布式網絡通信系統的框圖；圖2是圖1所示系統的一個可選擇實施例；圖3是圖1所示系統的與發射機和接收機相連的主機數字終端(HDT)的詳細框圖；圖4是圖3所關聯的發射機與接收機的框圖；圖5是圖1所示系統的光分配節點的框圖；圖6是綜合業務單元(ISU)的一般框圖，例如圖1的本地綜合業務單元(HISU)或多路綜合業務單元(MISU)；圖7A，7B，7C顯示用在圖3的HDT中的數據幀結構與幀信令；圖8是圖3中的同軸主單元(CXMU)的同軸主卡片(CXMC)的一般框圖；圖9A顯示了用於圖1所示系統中電話傳輸的第一傳輸實施例的頻譜分配；圖9B顯示了QAM調製的映射圖；圖9C顯示了BPSK調製的映射圖；圖9D顯示了圖9A的頻譜分配的子帶圖；圖10是圖1所示系統第一傳輸實施例的CXMU的主同軸卡片(MCC)下行發送結構框圖；圖11是圖1所示系統第一傳輸實施例的MISU的同軸傳輸單元(CXTU)下行接收機結構框圖；圖12是圖1所示系統第一傳輸實施例的HISU的同軸本地模塊(CXHM)下行接收機結構框圖；圖13是與圖12中CXHM下行接收機結構相連的CXHM上行發送結構的框圖，圖14是與圖11中CXTU下行接收機結構相連的CXTU上行發送結構的框圖；圖15是與圖10中MCC下行發送結構相連的MCC上行接收機結構的框圖；圖16是用於圖1所示系統的採集分布式循環例程的流程圖；圖17是與圖1所示系統一同使用的跟蹤分布式循環結構例程的流程圖；圖18顯示了圖15中MCC上行接收結構的多相濾波器組的幅度響應；圖19是圖18的幅度響應的部份放大視圖；圖20是圖15中MCC上行接收機結構的入濾波器結構與FFT的框圖；圖21是圖20中入濾波器結構和FFT的多相濾波器結構的框圖；圖22A是第一傳輸實施例的下行接收機結構的載波，幅度，定時恢復塊的框圖22B是第一傳輸實施例的MCC上行接收機結構的載波，幅度，定時恢復塊的框圖；圖23是第一傳輸實施例接收機結構的內部均衡器操作的框圖；圖24是用於圖1所示系統傳輸的第二傳輸實施例的頻譜分配；圖25是用於圖1所示系統第二傳輸實施例中的CXMU的MCC數據機結構的框圖；圖26是用於圖1所示系統第二傳輸實施例的HISU的用戶數據機結構的框圖；圖27是圖26中用戶數據機結構的數據機的框圖；圖28是用在圖1所示系統中的信道監控的框圖；圖29A，29B，29C是圖28的信道監控例程的錯誤監控部份的流程圖；圖29D是圖29B的流程圖的另一可供選擇流程圖；圖30是圖28的信道監控例程的後臺監控部份流程圖；圖31是圖28的信道監控例程的備用部份的流程圖。
最佳實施例的詳述本發明的通信系統10，如圖1所示，是一個主要為了經光纖一同軸混合(HFC)分布式網絡11提供住宅和商業電信業務而設計的接入平臺。系統10是一種用於提供電話和視頻服務的經濟的平臺。電話業務包括標準電話，計算機數據與/或遙測。另外，本系統是用於為住宅用戶調節現有和緊急業務的靈活平臺。
光纖一同軸混合分布式網絡11用光纖饋線向由中心局或首端32遠程設置的分配節點18(指在下文中的光分配節點(ODN))提供電話和視頻業務。由ODNS18，通過同軸網向用戶提供業務。使用基於HFC的通信系統10有一些優點。通過使用安裝在饋線中的光纖，系統10通過數百個用戶分散了光電子成本。取代從分布點到每一用戶(星形分布)的獨立銅環路，系統10實現總線訪問，其中分布式同軸分支30通過每一家庭和用戶與用於服務的分布式同軸分支30相接。系統10也允許非視頻業務使用在RF(射頻)專用部份的更經濟的RF調製解調設備調製來傳輸。最後，系統10允許視頻業務在現有的同軸設備上而不需另外的用戶設備來傳遞，因為同軸分布線可以直接驅動現有的可以使用電纜的電視機。
對於一個本領域的技術人員應很清楚，這兒描述的數據機傳輸結構和這一結構的功能和圍繞這一結構的操作除了光纖同軸混合網絡還可用分布式網絡。例如，就無線系統而論可實現該功能。因此，本發明考慮了根據附屬權利要求的這些系統的使用。
系統10包括主機數字終端12(HDTs)，它實現了電話傳輸的全部公用設備功能，例如，網絡接口，同步，DSO grooming和操作管理維護與供給(OAMP)接口，它包括在交換網絡與傳輸系統之間的接口，傳輸系統傳遞信息到例如綜合業務單元的用戶接口設備100(ISUs)和從它傳遞信息。綜合業務單元100(ISUs)，例如本地綜合業務單元(HISUs)68或多路綜合業務單元(MISUs)66，它可以包括一個與多住宅綜合業務單元相對的商業綜合業務單元，實現所有用戶接口功能和到傳輸系統的接口，傳輸系統傳遞信息到交換網絡和從它傳遞信息。在本系統中，HDT12一般安置在中心局而ISU100遠程地安置在野外，並且分布在不同地點。HDT12與ISUs100通過光纖一同軸混合分布式網絡以一種多點到點的配置連接。在本系統中，經HFC分布式網絡傳輸信息所要求的數據機功能由在HDT12與ISUs100中的接口設備實現。這種數據機功能用正交頻分復用實現。
通信系統現在將參照圖1、3、6總體描述。系統10的主要部件有主機數字終端(HDTs)12，視頻主機分布式終端(VHDT)34，電話下行發射機14，電話上行接收機16，包含光分配節點18的混合光纖同軸HFC，分布式網絡11，和與遠程單元46相連的綜合業務單元66，68(通常如圖6中ISU100所示)。HDT12提供在交換網絡(一般由幹線20代表)與到傳輸電話信息的HFC分布式網絡的數據機接口之間的接口。電話下行發射機14完成-HDT12的同軸RF(射頻)下行電話信息輸出端22的電光轉換，如圖3所示，發射到冗餘下行光饋線24上去。電話上行接收機16完成在冗餘上行光饋線26的光信號的光電轉換並將電信號送至HDT12的同軸RF上行電話信息輸入端28。光分配節點(ODN)18提供在光饋線24和26與同軸分布式分支30之間的接口。ODN18將下行視頻和電話合併在同軸分布式分支30上。綜合業務單元提供到同軸分布式網絡的數據機接口與到用戶的業務接口。
HDT12與ISU100完成電話傳輸系統調製器-解調器(Modem)功能。HDT12包括至少一個RF MCC數據機82，如圖3所示而每一ISU100包括一個RF ISU數據機101，如圖6所示。MCC數據機82與ISU數據機101使用多載波RF傳輸技術以在HDT12與ISU100之間傳輸電話信息，例如DSO+信道。多載波技術是基於正交頻分復用(OFDM)的，其中系統帶寬被劃分為多個載波，其中每一載波代表一個信息信道。多載波調製可以被認為是這樣一種技術，獲取時分復用信息數據然後將它轉換到頻分復用數據。在多載波上的數據的產生與轉換通過在每一數據通道使用正交變換數位化地實現。接收機在抽樣波形段上進行反轉換以解調數據。多載波是頻譜重疊的。但是，由於正交變換的結果，在每一載波的數據可忽略其它載波的幹擾而被解調，如此減少了傳輸的數據信號之間的幹擾。多載波傳輸提高了傳輸頻帶的利用率，這在多點到點系統的上行通信中非常必要。多載波調製也提供了一種有效的方法以接入多個復用數據流和允許頻帶的任何部份被訪問以提取這種復用信息，由於有相對較長的碼元時間，提供了良好的抗脈衝噪聲的能力，並且通過識別載波提供了一種有效消除窄頻帶幹擾的方法，這些幹擾會降低和抑制用於數據傳輸的這些載波的使用(這種信道監視與防護將在後面詳細描述)。基本上，電話傳輸系統可使有幹擾，性能差的載波不被使用而只使用達到傳輸質量目標的載波。
此外，ODNs18將下行視頻與用於傳輸的電話信息合併到同軸分布式分支38上。由現有視頻業務來的視頻信號，通常如幹線20所示，由首端32接收並處理。首端32或中心局包含用於視頻數據接口的視頻主機分布式終端34(VHDT)。VHDT34有與此相連的用於通過分布式網絡11的ODNs18傳輸視頻信息到遠程單元(46)的光發射機。
HDTs12的電話發射機14，如圖3與4所示，包括兩個用於下行電話傳輸的發射機以保護髮射的電話數據。這些發射機是常規的，相對廉價的窄帶雷射發射機。如果其它發射機工作正常則一個發射機備用。當檢測到正工作的發射機有故障時，則傳輸被切換到備用發射機。相反地，VHDT34的發射機與HDT12的發射機相比較昂貴，因為它是一寬帶模擬DFB雷射發射機。因此，視頻信息的保護，一種不像電話數據的非基本業務，被忽略而不保護。通過將電話數據傳輸從視頻數據傳輸分離出來，就可實現電話數據的單獨保護。如果視頻數據信息和電話數據由一昂貴的寬帶模擬雷射器經一光纖線發射，從經濟上可能決定對電話業務的保護不可能。因此，這種傳輸的分離是重要的。
此外參照圖1，視頻信號是經光纖線40被光下行發射到分裂器38，它將光視頻信號分裂在許多光纖線42上傳輸到許多光分配節點18。與HDT12相連的電話發射機14經光纖饋線42發射光電話信號到光分配節點18。光分配節點18將用於傳輸的光視頻信號和光電話信號為電的輸出經混合光纖同軸(HFC)分布式網絡11的同軸分布式部份到多個遠程單元46。電的下行視頻和電話信號經HFC網絡11的同軸分布式部份的許多同軸分支30與同軸分接頭44發送到ISUs去。
遠程單元46與一ISUs100相連，通常如圖6所示，包括用於傳輸上行電數據信號(包括電話信息)的裝置，例如是從電話和數據終端來的，另外可能包括從在更後面要描述的頂置盒45發送頂置盒信息的裝置。上行電數據信號由許多ISUs100提供給經HFC分布式網絡11的同軸部份在那裡連接的一個光分配節點18。該光分配節點18將上行電數據信號轉換為上行光數據信號經一光纖饋線26傳輸到首端32。
圖2一般性地示出了另一可選擇的實施例，它提供從首端32到光分配節點18的光視頻與光電話信號的傳輸，在這一實施例中，HDT12和VHDT34使用相同的發射機和相同的光纖饋線36。由HDT12和VHDT34來的信號被合併並且由首端32用光傳輸到分裂器38。合併的信號被分裂器38分裂，四個分裂信號提供給光分配節點18並由同軸分布式分支30與同軸分接頭44分配給遠程單元。由ODNs18回來的光電話信號將在分裂器38處被合併以提供給首端。但是，如上所述，所用的光發射機由於它的寬帶性能將是相對昂貴的，這降低了提供基本電話業務的保護的可能性。
正如一個熟悉本技術領域人員將認識到，光纖饋線24，26，如圖1所示，可能包含四根光纖，二根用於傳輸由下行電話發射機14發射的下行流而二根用於傳輸到上行電話接收機16的上行流。由於使用定向耦合器，這種光纖數量可以減半。另外，正如一個熟悉本技術領域人員所知，所使用的保護髮射機和光纖的數量可能變化而如附屬權利要求中所描述的，任何列出來的數字不限於本發明。
本發明現在將在細節上進一步描述。第一部份的描述主要是處理視頻傳輸，其它部分的描述主要是關於電話傳輸。視頻傳輸通信系統10包括由視頻和電話業務提供者經幹線20接收視頻和電話信息的首端32。首端32包括許多HDTs12和一個VHDT34。HDT12包括一用於傳輸電話信息，例如T1，ISDN，或其它數據業務信息，到或出電話業務提供者的網絡接口，這種通信通常也由幹線20表示。VHDT34包括一用於傳輸視頻信息，例如有線電視視頻信息和用戶的交互式數據到和出視頻業務提供者，這種通信通常也由幹線20表示。
VHDT34通過視頻光纖饋線40發送下行光信號到一分裂器38。被動式光分裂器38有效地製做下行高帶寬光視頻信號的四份拷貝。複製的下行光視頻信號被分配給對應連接的光傳送節點18。一個熟悉本技術領域人員將容易認識到，雖然是產生四個下行視頻信號的拷貝，但可以是由適當的分裂器產生任意數量的拷貝而且本發明中也沒有限定任何特定數量。
該分裂器是一種用於分裂寬帶光信號的無源設備，它不需使用昂貴的寬帶光電轉換硬體。光信號分裂器對熟悉本技術領域人員是普遍知道的而且可由許多光纖器件生產廠商獲得，例如Gould，Inc。另外可選擇的方案中，也可以使用有源分裂器。另外，無源或有源分裂器的級聯鏈將進一步使複製的光信號數量倍增以應用於光分配節點數的增加的場合，因此進一步增加由單個首端可提供服務的遠程單元。這些選擇方案根據由附屬權利要求描述的本發明而被考慮。
VHDT34可被設置在中心局，有線電視首端或一遠程單元並可用多至112個NTSC信道廣播。VHDT34包括一個象可從美國光波系統公司買到的Lite AMpTM系統的傳輸系統的傳輸系統，(目前在本文中代理人的一家子公司)。視頻信號通過在信號接收相同頻率處的1300納米雷射源的幅度調製被光傳輸(即光傳輸是一被RF視頻信號調製的terahertz(＝1012Hz)光載波。下行視頻傳輸帶寬約為54-725MHz。對視頻信號的光傳輸使用與當接收視頻信號時相同的頻率的一個優點是提供了減少了轉換費用的高帶寬傳輸。相同一頻率轉換方法意味著調製下行流要求通過光電二極體的光電轉換或平衡轉換和可能要放大，但不需要頻率變換。另外，沒有抽樣數據帶寬減小並且幾乎沒有解析度的損失。
一個光分配節點18，如圖5更詳細地顯示的，接收由光纖饋線42上的分裂器38來的分裂的下行光視頻信號。下行光視頻信號被供給光分布節點18的下行視頻接收機400。所使用的光視頻接收機象可適用於可從美國光波系統公司買到的Lite AMpTM產品系列中的一樣。由視頻接收機400來的轉換信號，用光電二極體平衡地轉換，與來自下行電話接收機402的變換的電話信號一道給橋式放大器402。橋式放大器403同步地將四路下行電話和視頻電信號給雙工濾波器406，它在當兩種不同頻率帶寬信號用於上行和下行傳輸時通過分離發送和接收功能允許全雙工工作。對視頻或下行電話信號而言當信號在當它們在ODNs18被接收時相同頻率處通過HFC分布式網絡11的同軸部份經ODNs到遠程單元時在ODN18不進行頻率轉換。
在ODN18已接收到下行光視頻信號並將這些信號轉換為下行電的視頻信號後，ODN18的四個輸出提供給傳輸下行電的視頻信號到遠程單元46的HFC分布式網絡11的同軸部份的四個同軸分支30。這種電視頻信號的傳輸在約54-725MHz帶寬內進行。每一ODN18為在許多同軸分支30上的傳輸做準備而根據附屬權利要求中所描述的本發明，任何數量的輸出被考慮。
如圖1所示，每一同軸分支30可以通過許多同軸分接頭44提供下行電的視頻和電話信號給相當多數量的遠程單元46。同軸分接頭對熟悉本技術領域人員是普遍知道的，用作為信號的無源雙向揀拾器。每一同軸電纜分支30可以有許多串聯的同軸分接頭44。另外，HFC分布式網絡11的同軸部份可以用任意數量的放大器延長距離，數據可在這種分布式網絡11的同軸部份範圍傳遞。
下行視頻信號由同軸分接頭44供給遠程單元46。由同軸分接頭44來的視頻信號被提供通常如圖6中ISU100的框圖所示的HISU68。由分接頭44給ISU100提供下行電的視頻和電話信號，然後被送至雙工濾波器104。下行電的視頻和電話信號通過雙工濾波器104到幹擾濾波器105和ISU數據機101。下行視頻信號由幹擾濾波器105經過一光頂置盒45到視頻設備。由雙工濾波器104送到ISU數據機101的下行電的電話信號如下面進一步詳細描述的進行處理。
與提供給其它用戶設備如電話和計算機終端的相反，幹擾濾波器105使遠程單元45免受加到視頻設備的信號的幹擾。幹擾濾波器105通過視頻信號，然而它阻止那些視頻設備不用的頻率。通過阻止住視頻設備不用的頻率，可能由其它業務通過網絡幹擾至少同一遠程單元的雜散信號被消除了。
頂置盒45是在遠程單元46處的一種可選部件。由頂置盒45來的交互式視頻信號將由視頻業務提供商提供的附加的獨立RF數據機在一相對較低頻率的帶寬約為5到40MHz範圍發送。這個頻率不必是用於上行和下行的電話數據與下行視頻的傳輸。
對MISU66，用一根由同軸分接頭44出來的分離的同軸線提供由同軸分接頭44到頂置盒45的視頻信號的傳輸，於是提供下行視頻信號到視頻設備47。如圖6所示的幹擾濾波器105不是MISU66的一部份，如它的虛線代表部份所示。
VHDT34的另一可選擇實施例可使用其它調製和混合方案或技術以將視頻信號在頻譜中搬移，和使用其它編碼方法用編碼形式傳輸信息。除那些傳輸數字視頻數據的以外，這些傳輸模擬視頻數據的技術和方法都是本領域技術人員所知的並將根據如附屬權利要求中所描述的本發明的精神和範圍而考慮。電話傳輸參照圖3，由MCC數據機82調製到載波上的電話信息和ISU操作和控制數據(在下文中稱為控制數據)在HDT12和電話下行發射機14之間通過同軸線22傳輸。由ISUs100調製到載波上的電話信息和控制數據在電話上行接收機16處被接收並通過同軸電纜線28傳輸到MCC數據機82。電話下行發射機14和電話上行接收機16分別通過光纖饋線24和26發射和接收電話信息和控制數據到或出相應的光分配節點18。控制數據可以包括用於提供給系統11的電話業務的所有操作，管理，維護和提供(OAMP)和用於在HDT12與ISUs100之間提供電話信息傳輸必需的任何其它控制數據。
HDT12的框圖如圖三所示。HDT12包括以下模塊八個DSI單元(DSIU)(七個四重-DSI單元48加上一個保護單元50)，一個保護開關檢測轉換單元52(PSTU)，兩個時鐘時隙交換單元54(CTSUs)(一個工作和另一個備用/保護單元)，六個同軸主控單元56(CXMUs)(三個工作和三個後備/保護單元)，兩個架控制單元58(SCNUs)(一個工作和一個後備/保護單元)，和兩個電源單元60(PWRUs)(由中心局電源提供合適電壓的兩個共享負載單元)。
HDT12包括通信系統10的電話傳輸的所有普通設備功能。HDT12通常設置在中心局並直接與本地數字開關或數字網絡部件設備相接。HDT提供所有電話信息的網絡接口62。每個HDT在網絡接口62處2到28DSX-1輸入，代表672DSO信道的最大值。
HDT12也為系統11中的電話傳輸提供所有同步。HDT12可在三種同步模式中的任一模式下工作外部定時，線路定時或內部定時。外部定時指的是與由設置HDT12的中心局產生的建立綜合定時源基準的同步。線路定時是對由DSX-1信號來的恢復時鐘的同步，而DSX-1信號通常是由本地數字交換獲得。內部定時是一種自由運行或保持操作，其中HDT在沒有真正基準輸入情況下維持它自身的同步。
HDT12也提供四重-DSOs訓練(grooming)能力並實現4096×4096全接入，無阻塞四重-DSOs(16Kbps)交叉連接能力。這使得DSOs和四重-DSOs(ISDN「D」信息)能在DSX-1網絡接口62處由任何時隙送至由任何ISU100服務的任何客戶。
HDT12還進一步提供在包含MCC數據機82的HFC分布式網絡11內的電話傳輸所要求的RF調製解調功能。HDT12調節適應多至三個工作的CXMUs56以提供數據機接口給HFC分布式網絡11並且也為每一工作的CXMU56提供一對一保護。
HDT12協調包含多點到點通信系統11的許多ISUs的控制和通信的電話傳輸系統。每一HDT12模塊完成一種功能。DS1U組件48提供到到數字網絡和DSX-1終端的接口。PSTU52通過為出現故障的DS1U組件48開關保護DS1U50提供給DS1U設備保護。CTSUs54提供四重-DSO時隙整理能力和所有同步功能。CTSU54也可協調系統中的所有呼叫處理。CXMU56，在下面將更詳細描述，為在HFC分布式網絡11的OFDM電話傳輸提供數據機功能和接口而SCNU58監控為電話傳輸提供所有OAMP功能的整個系統的運行。下行電話發射機下行電話發射機14，如圖4所示，由傳遞電話信息和控制信息並將輸出22合併為下行電話傳輸信號的HDT12的工作的CXMUs56取出同軸射頻輸出22。光傳輸所要求的電光轉換邏輯不是在HDT12中而是在獨立的下行電話發射機14中實現以提供更經濟的傳輸解決辦法。通過將這一功能放在一獨立部件中，使這一功能的費用不需要在HDT12的每一CXMU56中重複。這降低了CXMU56功能的費用並使CXMU56可以在同軸而不用在光纖上發送和接收。下行電話發射機14也為在冗餘下行光纖饋線24上的到ODN18的傳輸做準備。
下行電話發射機14最好與HDT在100英尺或更小距離內一同安裝。下行電話發射機14從工作的CXMUs56接收同軸射頻輸出，每一輸出在6MHz頻帶內，並在合路器25處將它們合併為一單一RF信號。每個6MHz頻帶被保護帶隔開，這是本領域的技術人員所知道的。然後下行電話信息在約為725-800MHz頻帶內傳輸。電話發射機14傳遞合併的信號經過一個1到2分裂器(未顯示)，從而產生冗餘下行電信號。這兩個冗餘信號被各自送到冗餘雷射發射機501作電光轉換，然後冗餘信號調製光輸出使下行電話發射機14的輸出在兩根光纖饋線24上，每一路有一識別信號在其上。這為本系統的下行電話部份提供保護。在電話發射機中的兩個Fabry-Perot雷射器在全部時間都工作。所有的保護功能在光傳輸的接收端(設置在ODN18處)提供，這裡兩個接收機中的一個被選擇為「工作」，因此，電話發射機14不需要保護切換性能。上行電話接收機上行電話接收機16完成對在由ODN18來的上行光纖饋線26上的上行電話信號的光電轉換。上行電話接收機16通常與HDT12一同安裝在中心局，並提供一電的同軸輸出給HDT12，提供一同軸輸出23給視頻頂置控制器(未顯示)。上行電話信息通過同軸線28由上行電話接收機16傳遞給HDT12的工作的CXMUs56。在HDT12與上行電話接收機16之間的同軸線28優選地限制在100英尺或更小距離並且是局內鏈路。視頻頂置控制器信息，如本文的視頻傳輸部份中所描述的，被放置在上行電話傳輸不使用的5-40MHz的RF頻譜的頻帶中，以致它可隨上行電話信息一同發送。
上行電話接收機16有對應雙上行光纖饋線26的雙接收機502。這些饋線26傳遞由ODN18來的包含電話信息，控制數據和視頻頂置盒信息的冗餘信號。上行電話接收機16在由ODN來的上行饋線26上完成自動保護切換。由保護邏輯選擇為「工作」的接收機502被分離饋給驅動HDT12的同軸輸出28而輸出23被提供給頂置控制器(未顯示)。光分配節點參照圖5，ODN18提供在從HDT12來的光纖饋線24和26與HFC分布式網絡11的同軸部份之間的接口到遠程單元46。就此而言，ODN18基本上是一光電和電光的轉換器。由一個ODN18越過任何ISU100的同軸線的最大距離優選地約為6km而組合光饋線/同軸drop的最大長度優選地約為20km。在ODN18的光饋線一邊終結了六根光纖雖然這個數字是可變化的。它們包括一根下行視頻饋線42(由視頻分裂器38來的單光纖)，一根下行電話饋線24(由下行電話發射機14來)，一根下行電話保護饋線24(由下行電話發射機14來)，一根上行電話饋線26(到上行電話接收機16)，一根上行保護饋線26(到上行電話接收機16)和一根備用光纖(未顯示)。ODN18在由下行電話發射機來的接收光饋線24上提供保護切換功能。ODN在到上行電話接收機的上行光纖饋線26上提供冗餘傳輸。在上行電話接收機16處控制在上行光纖饋線上的保護。在ODN18的同軸分布一側，ODN18終結多至四個同軸分支30。
在下行方向中，ODN18包括用於將光下行電話信號轉換為電信號的下行電話接收機402和用來將電話信號與來自下行視頻接收機的由VHDT34來的，接於ODN18的轉換後的視頻信號相組合的橋式放大器403。然後這個組合的寬帶電話/視頻信號在為下行傳輸設定的頻譜內，例如，725-800MHz頻帶，在HFC分布式網絡11同軸部份的四個同軸分支的每一支上傳輸。就此而言，電的電話和視頻信號是通過同軸分支30被傳遞到ISUs100；橋式放大器403同時將四個下行電的電話和視頻信號給雙工放大器406。當在兩個不同頻率帶寬的信號用於上行和下行傳輸時雙工放大器通過分離發送和接收功能允許全雙工工作。當電話和視頻信號在當它們在ODN18被接收時的相同頻帶中經HFC分布式網絡11通過ODN18到遠程單元46時在ODN18沒有可用於下行傳輸的頻率轉換。如圖1中所示，每一同軸分支30可通過許多同軸分接頭44提供下行電的視頻和電話信號給相當多數量的遠程單元46。同軸分接頭44對熟悉本技術領域人員是普遍知道的，一般作為電信號的無源式雙向揀拾器。每一同軸分支30都可有許多串聯的同軸分接頭。另外，HFC分布式網絡11的同軸部份可以用任意數量的放大器延長經系統的同軸部份傳遞數據的距離。然後下行電的視頻與電話信號被提供給一個ISU100(圖6)，它，更特別，可以是如圖1中所示的HISU68或MISU66。
在上行方向，電話和頂置盒信息在5到40MHz的頻譜範圍通過四個同軸分支30在雙工濾波器406處被ODN18接收。ODN18可以包含安裝到四個同軸分支30中的多至三個上的可選移頻器64。如果使用這些移頻器64，它在將一個同軸分支與另三個同軸分支30合併前將這一個同軸分支上的上行頻譜混頻到更高頻率。移頻器64設計為在50MHz的數倍頻中移動頻譜。例如，移頻器64可提供來將在RF頻譜的5-40MHz中的上行信息混頻到任何下列範圍50到100MHz，100到150MHz，或150到200MHz。當上行信息在ODN18合併時，這使得任何同軸分支30使用與另一個同軸分支相同的上行射頻頻譜部份而沒有任何頻譜競爭。移頻器64的裝備在同軸分支30上是任選的。ODN18包括合路器408，它將來自所有同軸分支30的電的上行電話和頂置盒信息(它們可以是或可以不是被移頻的)合併為包含在四個同軸分支30的每一分支出現的所有上行信息的混合上行信號。混合上行信號無源地12分裂而每一路信號饋給驅動相應上行光纖饋線26的上行Fabry-Perot雷射發射機以傳輸給上行電話接收機16。
如果上行電話和頂置盒信號在ODN18處頻率被上移，則上行電話接收機16包含移頻器31以根據在ODN18處所作的上移而下移信號。然後合路器33將下移信號合併以將合併信號給HDT12。這種下移和合併只在信號在ODN18處上移時才使用。綜合業務單元(ISUs)參照圖1，ISUs100如HISU68和MISU66為遠程單元46提供在HFC分布式網絡11和用戶服務之間的接口。兩種基本形式的ISUs被顯示，它們為特定用戶提供業務。多用戶綜合業務單元66(MISUs)可以是多住宅綜合業務單元或者是商業綜合業務單元。多住宅綜合業務單元可以用在混合的居住和商業環境，例如多住戶建築，小型商業和許多群住所。這些用戶要求如普通老電話業務(POTS)，數據業務，DS1業務，和標準TR-57業務等業務。商業綜合業務單元是為商業環境提供業務設計的。它們要求更多的服務，例如，數據業務，ISDN，DS1業務，較高帶寬業務，如視頻會議等。家庭綜合業務單元68(HISUs)用於居住環境，例如單住所建築和雙住所的，在這兒指定的服務是POTS和基本速率的綜合數字業務網(ISDN)。由於在本發明所關心範圍內多住所和商業綜合業務單元有相似功能故ISUs的描述將限於HISUs和MISUs。
所有的ISUs100完成RF數據機功能而且可被圖6的ISU100分類地表示。ISU100包括ISU調製調節器101，同軸從控制單元(CXSU)102，用於提供用戶服務接口的信道單元103，和同向雙工濾波器/分接頭104。在下行方向，電的下行電話和視頻信號被送至同向雙工濾波/分接頭104，它在HISU的情況下經由一幹擾濾波器105將電話信息傳遞給ISU數據機101而將視頻信息傳遞給視頻設備。當ISU100是MISU66時，視頻信息被同向雙工濾波器濾除。ISU數據機101使用與MCC數據機82對應的數據機對下行電話信息進行解調，MCC數據機是用於在HDT12處在正交多載波上調製這些信息的。ESU100解調來自同軸分布式分支30的在可提供的6MHz帶寬的電話信息。ISU數據機101的定時信號發生器107為CXSU102提供時鐘，它提供處理和控制ISU數據機101的接收與發送。來自ISU數據機101的解調信號根據所提供的業務經由CXMU102傳遞給合適的信道單元103。例如，信道單元103可以包括用於POTS，DS1業務，ISDN，其它數據業務等的線性卡。每個ISU100提供到對應HDT12其中一個CXMUs可用於6MHz頻帶的所有信道的一個固定子集的訪問。這個信道的子集根據ISU100的類型而變化。一個MISU66可以提供到在6MHz頻帶的許多DSO信道的訪問，同時HISU68可以只提供到很少的DSO信道的訪問。
信道單元103提供電話信息和控制數據給CXSU102，它提供這種數據給數據機ISU101並控制ISU數據機101調製這種在可提供的6MHz頻帶內的電話數據和控制數據用於傳輸到與此相連的同軸分布式分支30上去。可提供用於ISU100到HDT12的傳輸的上行6MHz頻帶對應於用於HDT12的CXMUs56的傳輸的一個下行6MHz頻帶。
將來自ISU數據機101的解調信號送至合適的信道單元的CXSU102，完成在從ISU數據機101接收的下行10bit DSO+包上的數據完整性檢測。每個如下所述的10bit DSO+包包括一個奇偶校驗比特或數據完整性比特。CXSU102將檢測它接收的每個下行10bit DSO+信道的奇偶校驗比特。此外，每個由信道單元103接收的上行DSO+的奇偶校驗比特被計算而一個奇偶校驗比特被作為上行DSO+的第十位插入用於解碼和HDT12的在上行數據中一個誤碼的識別。如果當檢測CXSU102接收的下行10bit DSO+信道的奇偶校驗比特時有一個誤碼被CXSU102檢測到，則對應的上行信道的奇偶校驗比特將被有意地反轉以通知DHT12在下行方向有一奇偶校驗錯誤。因此，上行奇偶校驗比特表示在下行DSO+信道和對應的上行DSO+信道的錯誤。在標題為「點到多點性能監控和故障隔離系統」的指派給本文中的代理人的美國專利申請08/074 913中描述了這樣一個奇偶校驗比特產生過程的例子。這個上行奇偶校驗比特用於在下文中進一步描述的信道監控。正如本領域技術人員所清楚的，奇偶校驗和發生可以至少部份在ISU的或與例如信道單元相連的其它部件中完成。
每個ISU100恢復來自下行傳輸的同步，產生ISU數據傳輸所要求的所有時鐘並將這些時鐘鎖定到相連的HDT定時上。ISU100也提供檢測用戶線佔用和線空閒狀態所必需的呼叫處理功能並傳輸這些指示信號給HDT12。ISU100終止和接收來自HDT12的控制數據並處理由此接收的控制數據。包含在這個處理過程中的是協調在通信系統10中動態信道分配的信息。最後，由經HFC分布式網絡11接收的如取自同向雙工濾波器/分接頭104的能量信號109能量信號產生ISU工作電壓。HDT中數據路徑以下是對在主機數字終端(HDT)12中的數據路徑的詳細討論。參照圖3，在網絡接口62處的網絡設備與下行電話發射機14之間的數據路徑在下行方向分別地穿過HDT12的DS1U48，CTSU54，和CXMU56組件。在HDT12中的每一DS1U48由網絡取出DS1並將這一信息格式化為四個被稱為CSTU輸入76的修正的DSO信號的24-信道，2.56Mbps數據流。在CTSU輸入中的每一DSO已經通過添加一位能傳遞復幀定時信號，信令信息，控制/狀態信息(圖7A)的第九比特而被修正。這修正過的DSO被稱為「DSO+」。第九比特信號(NBS)傳遞一種模式，它每一幀都被更新而每24幀重複。它將來自網絡的每64Kbps DSO映射入72Kbs DSO+。於是，在每個DS1上可用的二十四DSO信道隨附加信息一起被格式化為在四個CTSU輸入流中每一個上的24DSO+。
第九比特信令(NBS)是發展用來傳遞在DS1U和信道單元之間與DSO相連的復幀定時信號，帶外信令位，混雜狀態和控制信息的一種機制。它的主要功能是傳遞信令比特到信道單元103和提供復幀時鐘給信道單元103使得它們可將上行比特信令在復幀中的正確幀內插入DSO。因為下行DSO可能來自不分享相同復幀相位的DS1s，每一DSO必須攜帶一個指示與起始DS1相連的信令幀的時鐘或標識。NBS提供這種能力。第九比特信令對通信系統11的OFDM數據機傳輸而言是透明的。
在每個單獨的HDT12中可以安裝最多8個DS1Us48包括七個工作的DS1Us48和一個保護DS1U模塊50。於是32CTSU輸入在DS1Us與CTSUs54之間被連接，但是可以使最大的28在任何同一時間傳遞話務。四個剩下的CTSUs輸入來自保護DS1U或者出故障的DS1U。PSTU包括用於為出故障的DS1U切換到保護DS1U50的切換控制。
每一CTSU輸入可以傳遞最多32，10bit信道，最先的24信道傳遞DSO+s而剩餘帶寬不使用。每個CTSU輸入76時鐘定在2.56Mbps並與8KHz內部幀信號同步(圖7C)。這對應於320bits per 125μs的幀周期。這320位如圖7A所示被排列成幀。在幀開始的前14間隔位72隻在第二位位置傳遞一有效脈衝而其它+3位都沒用。在隨後的288位中，前216位通常傳遞24個DSO+信道，其中每一DSO+對應加上附加8Kbps信令比特的標準64Kbps DSO信道。所以，每個DSO+有72Kbps的帶寬(每8KHz幀有9比特)。剩餘72比特被保留給附加的DSO+有效負載信道。幀的最後18比特74未有的間隔比特。
HDT12的時鐘和時隙交換單元54(CTSU)從多達28工作的CTSU輸入數據流中取出信息然後將它們與輸入HDT12的同軸主控單元(CXMUs)56的多達24個32-信道，2.56Mbps輸出數據流交叉連接。在CTSU54和CXMUs56之間的數據流格式被稱為CTSU輸出。前28個傳遞話務而剩餘帶寬沒有用。每一ETSU輸出時鐘鎖定在2.56Mbps，並與HDT12的8KHz內部幀信號同步(圖7C)。這對應每125μs幀周期的320比特。320bits的幀結構與上面為CTSU輸入結構所描述的一樣。
HDT12有對四重-DSO包(16Kbps)的時間與空間處理的能力。這種功能由是CTSU54的一部份的時隙交換邏輯實現。雖然不是全部時隙被使用，CTSC實現4096×4096四重-DSO交接功能。在通常處理中，CTSU54將排列如24DSO+s的每個的28CTSU輸入的多達672下行DSO+包(或多達2688四重-DSO包)合併並重新分配入排列如32DSO+s的每個的24CTSU輸出的720DSO+包(或2880四重-DSO包)。
系統在網絡接口有672DSO+包的信息吞吐量以至不是全部CTSU輸出都可用。如果有超過672的信道被指定在CTSU的「CTSU輸出」一邊。這意味著正使用集中。集中在下文進一步討論。
每一CXMU56被連接以接收來自工作的CTSU54的8個工作的CTSU輸出78。八個CTSU輸出由2.56MHz系統時鐘同步而每一輸出傳遞如上所述的多達32DSO+s。DSO+s被CXMU56進一步處理，第10位奇偶校驗比特被添加給每一DSO+而產生10bit DSO+。這些10bit數據包包含DSO，NBS(第9比特信號)和奇偶校驗或數據完整性比特。10bit數據包是在HFC分布式網絡11上傳輸到ISUs100的數據。被插入下行流信道中的第10比特或數據完整性比特在ISU處被解碼和校驗並用於計算和產生在如上所述的上行流中對應信道的奇偶校驗比特。可以代表在上行或下行信道中一個誤碼的上行奇偶比特被用於提供本文中將進一步描述的信道保護或監控。
在上行方向，通過HDT的反向路徑基本上是通過HDT12的前向路徑的鏡像。例如，第10奇偶比特在CXMU56處被處理而由CXMU56到CTSU54的信號格式是圖7A中的格式。
DSO的往返延時對每一條數據路徑都相同。在路徑上從下行CTSU輸出，穿過CXMU56，經由HFC分布式網絡11到ISU100然後從ISU100，返回經由HFC分布式網絡11，穿過CXMU56到CTSU54的時間延遲由下面將詳細描述的上行同步進行控制。一般地，為每一ISU測量路徑延時，如果它不是正確數量的幀長，則通過向在ISU100的路徑增加延遲而調整延遲長度。同軸主控單元(CXMU)同軸主控單元56(CXMU)，如圖3中所示，包括同軸主控卡邏輯80(CXMC)和主控同軸卡(MCC)數據機82。如前所述，在一個HDT12中可安裝多達6個CXMUs。這6個CXMU56包括三對CXMU，其中每對在6MHz帶寬中為傳輸提供條件。每對CXMU包括一個工作的CXMU和一個備用的CXMU。於是為每一CXMU提供了一對一保護。如圖3所示，每對的兩個CXMU都被提供來自上行電話接收機16的上行電話數據並能經由同軸線22發送到下行電話發射機14。這樣，只要求提供一個控制信號給一對一保護以指示是一對CXMU56中的那一個用於發送或接收。同軸主控卡邏輯(CXMC)CXMU56的同軸主控卡邏輯80(CXMC)提供了在HDT12的，具體是CTSU54的數據信號之間的接口，和用於經由HFC分布式網絡11的數據傳輸的數據機接口。CXMC80直接與MCC數據機82接口，CXMC80還實現了用於在HDT12和在6MHz帶寬提供業務的所有ISU100之間的多點對點處理的ISU處理信道收發器，CXMU56在其中控制其中的數據傳輸。參照圖8，CXMC包括控制器和邏輯電路84，下行數據轉換88，上行數據轉換90，數據完整性92，IOC收發器96，和定時信號發生器94。
下行數據轉換器88完成從來自CTSU54(圖7A)的9-bit信道格式到10-bit信道格式(圖7B)的轉換並在每個經由HFC分布式網絡11傳輸的下行信道中產生數據完整性比特。數據完整性比特代表奇校驗比特。下行數據轉換80包括至少一個用於取消存在於下行CTSU輸出中的32位間隔位72，74(圖7A)和將第十數據完整性比特插入到在控制器和邏輯電路84控制下的每一信道上的FIFO緩衝器。
上行數據轉換90包括至少一個FIFO緩衝器，它判斷添加到每個上行信道的第十比特(數據完整性)並把這種信息傳遞給數據完整性電路92。上行數據轉換90將10-bit信道的數據流(圖7B)轉換回9-bit信道格式(圖7A)用於送給CTSU54。這種轉換在控制器和邏輯電路84的控制下完成。
控制器和邏輯電路84也管理呼叫處理和用於經HFC網絡11的電話傳輸的信道分配以及維持經由HFC分布式網絡11在使用動態時隙分配的模式中的話務統計。例如用於提供那些熟悉本技術領域人員普遍了解的TR-303業務，集中業務。另外，控制器84為在CXMU在其中傳輸數據的6MHz帶寬內的信道維護誤碼統計，為所有ISU處理信道通信提供軟體協議，和為對應的MCC數據機82提供控制。
數據完整性92電路處理由上行轉換電路90作的每一上行信道的第十比特判斷的輸出。在本系統中，奇偶校驗位只保證在提供的在過程中有一呼叫的信道上有效。由於當ISU空閒時初始化的和啟動的ISU發射機可以關機，所以由CXMC完成的奇偶校驗的判決並非始終有效。檢測出的奇偶校驗誤碼指示了是在上行信道中的誤碼或是在對應上行信道的下行信道中的誤碼。
CXMC80的ISU處理信道(IOC)收發器96包含用於保持來於控制器和邏輯電路84的信息或控制數據並將這些在長度上是8bytes的固定總數的IOC控制信息加載入被提供給MCC數據機82的64Kbps信道用於在HFC分布式網絡11上的傳輸。在上行方向上，IOC收發器通過提供這些信息給控制器和邏輯器84的MCC數據機82接收64Kbps信道。
定時信號發生器電路94接收來自HDT12的工作和保護CTSU54的冗餘系統時鐘輸入。這種時鐘包括一2KHz HFC復幀信號，它是由CTSU54產生以使在所有HFC分布式網絡的同軸分支上的往返延遲同步。這個信號指示了在ISUI工作信號上的復幀對齊並被用來為傳輸系統將符號定時和數據重建同步。一8KHz幀信號被提供以指示由CTSU54到CXMU56的2.56MHz，32信道信號的第一間隔比特。由CTSU54為SCNU58和CXMU56產生一2.048MHz時鐘。CXMU56將這時鐘用於ISU操作信道和在CXMC80和MCC數據機82之間的數據機通信。一2.56MHz位時鐘用於在DS1Us48和CTSUs54與CTSUs54和CXMUs56之間數據信號的傳輸。一20.48MHz比特時鐘用於在CXMC和MCC之間的10-bit數據信道的傳輸。主同軸卡(MCC)數據機CXMU56的主同軸卡(MCC)數據機82在一邊連接到CXMC80而在另一邊連接到電話發射機14和接收機16用於發送到和接收自HFC分布式網絡11。MCC數據機82實現電話數據和控制數據的OFDM傳輸的數據機功能。圖3的框圖標識了相連的用於上行和下行通信的MCC數據機的互連。MCC數據機82在HDT12中不是一個獨立的模塊，因為它沒有不通過CXMU56的CXMC80而到HDT12的接口。MCC數據機82代表了HDT12的傳輸系統邏輯。這樣它有責任完成與在HFC分布式網絡11上的信息傳輸相關的所有要求。HDT12的CXMU56的每一MCC數據機82被分配了一在用於電話傳輸和控制數據傳輸的下行頻譜中6MHz的最大頻帶。6MHz帶寬的精確配置是由CXMC80通過在CXMC80與MCC數據機82之間的IOC收發器96經由通信接口提供的。電話和控制數據的下行傳輸是在約725到800MHz的RF頻譜中。
每一MCC數據機82被分配在上行頻譜中用於在約50到40MHz RF頻譜中由ISUs接收控制數據和電話數據的最大6MHz帶寬。同樣，這6MHz的精確配置是由CXMC80經由在CXMC80與MCC數據機82之間的通信接口而提供的。
MCC數據機82接收來自CXMC80在如前所述的20.48MHz信號的形式的256DSO+信道。MCC數據機82使用基於本文前面討論的OFDM的多載波調製技術將這些信息傳給所有的ISUs100。MCC數據機82還恢復在經HFC分布式網絡的上行傳輸中的256DSO+多載波信道並將這些信息轉化為到CXMC80的20.48Mbps流。如前所述，多載波調製技術包括將電話和控制數據，例如用正交調幅，解碼為符號，然後使用逆快速傅立葉變換技術將電話和控制數據調製到一系列正交多載波上。
符號對齊是對由在ISU100中的MCC數據機82和ISU數據機101實現的多載波調製所必需的要求。在傳輸的下行方向，所有在一個ISU100的信息都由單個CXMU56產生，所以在每一多載波調製的符號都是自動相位對齊的。然而，由於HFC分布式網絡的多點到點特性和ISU100的不等延遲的路徑，使在MCC數據機82的接收機處的上行符號對齊有所變化。為了使在MCC數據機82處的接收機效率最高，所有上行符號必須在一很窄相位界限內對齊。這通過在每1ISU100使用一可調延遲參數進行，使得所有信道接收的來自不同ISU100的上行流的符號周期在它們到達HDT12時對齊。這是上行同步過程的一部份並將在下面進一步描述。另外，為了維持多載波的正交性、用於由ISU100作為上行傳輸的載波頻率必須頻率鎖定到HDT12上。
由CXMC80到MCC數據機82的入下行信息幀對齊在提供給MCC數據機82的2KHz和8KHz時鐘上。MCC數據機使用2KHz多幀信號將下行符號定時信號傳遞到ISUs，這將在下文詳述。多幀時鐘傳遞信道通信和指示多載波幀結構，所以電話數據可在ISU100處正確地重組。2KHz代表了在10KHz(數據機符號速率)和8KUz(數據幀速率)之間的最大公因數。
所有ISU100將使用由相連的MCC數據機82插入的同步信息以恢復ISUs100所要求的所有下行定時信號。同步化允許ISUs100，以在HDT12接收的所有ISU100傳輸都同步到相同基準的方式，解調下行信息和調製上行傳輸。因此，用於所有ISU100上行傳輸的載波頻率都將頻率鎖定到HDT12上。
如下面將描述，除了提供路徑延遲調整，初始化和啟動並在初始化和啟動完成前在這種同步信道上實行這種同步外，MCC數據機還負責執行在上行和下行6MHz帶寬中的同步信道上的符號對齊。這些參數通過IOC信道的使用而被跟蹤。由於它們在系統中的重要性，IOC信道和同步信道可使用不同的調製方案用於在MCC數據機82和ISUs100之間的數據傳輸，這種方法比用於電話數據傳輸的調製方法更強壯或更少的階(少的bits/sec/Hz或bits/符號)。例如，電話數據可用正交調幅調製，同時IOC信道和同步信道可用BPSK調製技術調製。
MCC數據機82還解調由ISUs100調製到多載波的電話和控制數據。這種調製將在下面就電話傳輸系統的各種實施例而進一步描述。
關於MCC數據機82負責的OFDM傳輸系統的功能，包括至少是下列的將就各種實施例作更詳細描述的部份。MCC數據機82檢測在同步信道中從ISU100接收到的同步脈衝/波形的幅度/電平並將電平指示經在其間的通信接口傳給CXMC80。CXMC80還提供一條命令給MCC數據機82用於來將向ISU100的傳輸作電平調整。MCC數據機82還通過將在同步信道上的調製的上行波形與一已知符號邊界實行相關和將一要求的符號延遲校正經由其間的通信接口傳給CXMC80而提供了所有上行多載波的符號對齊。然後CXMC86還經MCC數據機82發送一信息下行到ISU100以調整ISU100的符號延遲。
同樣地，在關於用於所有路徑延遲調整的對ISU100的同步上，MCC數據機82將由ISU100在IOC信道調製在合適帶寬內的上行波形與一已知參考邊界相關，並將要求的路徑延遲修正經在其間的數據機接口傳給CXMC80。然後CXMC通過MCC數據機82經由IOC信道發送一信息下行以調整一ISU100的所有路徑延遲。雙向多點對點電話傳輸的概述下面概述經由HFC分布式網絡11的電話與控制信息的傳輸。就HDT12的每一CXMU56的特定上行和下行工作頻率給它提供措施。CXMU56的上行和下行傳輸的帶寬都是最大為6MHz，其中下行傳輸在約725-800MHz的RF頻譜的6MHz帶寬。
在下行方向，CXMU56的每一MCC數據機82在字的暫時的6MHz帶寬中經由同軸線22提供電的電話和控制信號給下行電話發射機14。來自HDT12的MCC數據機82的RF電的電話和控制信號被合併為一複合信號。然後下行電話發射機將合併的電信號傳送給冗餘電光轉換器用於調製到一對保護下行光纖饋線24上去。
下行光纖饋線24傳遞電話信息和控制數據到ODN18。在ODN18處，光信號被轉換回電信號並與下行視頻信息(來自視頻首端饋線42)合併為電的下行RF輸出信號。然後包括電話信息和控制數據的電的RF輸出信號被ODN18饋給四個同饋分布式分支30。所有電話信息和控制數據下行流在每個同軸分支30上廣播並經HFC分布式網絡11的同軸部傳遞。電的下行輸出RF信號由同軸電纜分接出並通過同向雙工濾波器終止在ISU100的接收機數據機101上，如圖6所示。
RF電的輸出信號包括由MCC數據機82用正交頻分復用技術調製到正交多載波上的電話信息和控制數據；電話信息和控制數據被映射為符號數據並且該符號用快速傅立葉變換技術調製到許多正交載波上。由於系統11中符號被調製到載波上從單獨一點被發送到多點，所以在正交多載波上的多載波的正交性和被調製符號的符號對齊是自動完成的以用於經HFC分布式網絡11傳輸而電話信息和控制數據在ISU100被數據機101解調。
ISU100接收由HFC網絡11的同軸部份的同軸分接出的RF信號。ISU100的RF數據機101解調這些信號並將提取出的電話信息和控制數據傳遞給CXSU控制器102用於供給合適的信道單元103。ISU100代表一接口，在這兒電話信息被用戶或客戶轉換而使用。
HDT12的CXMU56和ISU100實現通信系統10的雙向多點到點傳輸系統。因此，CXMU56和ISU完成數據機功能。根據本發明的傳輸系統可以使用三種不同數據機以實現傳輸系統的數據機功能。第一種數據機是設置在HDT12的每一CXMU56中的MCC數據機82。例如，HDT12包括三個工作的MCC數據機82(圖3)並能為許多ISU100提供服務和提供多點到點傳輸網絡。MCC數據機82協調HDT12的電話信息傳輸以及用於控制ISU100的控制數據傳輸。例如，控制數據可包括呼叫處理信息，動態分配和配置信息，ISU同步控制信息，ISU數據機控制信息，信道單元供應，和其它ISU 操作，管理，維持和供應(DAMP)信息。
第二種數據機是被優化為單住戶單元提供服務的單家庭用戶或HISU數據機。因此它必須是價格低而且功耗小，第三種數據機是多用戶或MISU數據機，它被要求一般地提供住戶和商業業務。
HISU數據機和MISU數據機可採用幾種形式。例如，HISU數據機和MISU數據機可以象下面就本發明的各種實施例詳細描述的一樣，只提取由HDT12發送的多載波的一小部份或由HDT12發送的多載波的較大部份。例如，HISU可提取由HDT12傳輸的電話信息的20個多載波或10個有效負載信道而MISU由HDT12傳輸的260個多載波或130有效負載信道提取信息。每一個這些數據機可用一分離的接收機部份由HDT12傳輸的信號中提取出控制數據和用一附加的HISU數據機的接收部件由HDT12傳輸的調製到多載波上的電話信息。這在下文中可被稱為帶外ISU數據機。與帶外ISU數據機一同使用的MCC數據機82將控制信息調製到正交載波波形中或調製到與這種正交載波稍微偏離的載波上。與帶外ISU數據機相反，HISU和MISU數據機可為ISU數據機使用單個接收機並使用數據機的單個接收機提取出電話信息與控制數據。這可在下文中稱為帶內ISU數據機。在這情況中，控制數據被調製到正交載波波形的載波上，但可用不同的載波調製技術。例如，與在有效負載載波上用QAM技術的電話數據調製相對的用於在載波上的控制數據的調製的BPSK。另外，不同的調製技術可用於為控制數據和電話數據的上行或下行傳輸。例如，下行電話數據可用256QAM調製到載波上而上行電話數據可用32QAM調製到載波上。不論哪一種調製技術用於傳輸都確定了哪一種接近的解調技術將用於傳輸系統的接收端。由HDT12傳輸的下行電話信息和控制數據的解調將在下面參照不同數據機實施例的框圖詳細解釋。
在上行方向，在ISU100的每一ISU數據機101發送上行流到至少一個在約5至40MHz RF頻譜中的6MHz帶寬對應接收傳輸的下行6MHz頻帶的上行6MHz頻帶內的正交多載波上；上行電的電話和控制數據信號被ISU數據機101經各個同軸分支30傳輸到如圖1所示的各自連接的光分布式節點18。在ODN18處，來自不同ISU的上行信號被合併並經光纖饋線26以光波形式傳輸到HDT12。如前所討論的，來自不同ISU的上行電信號在被合併為複合上行光信號前被移頻。在這種情況中，電話接收機16應包括對應的下移電路。
由於由多個ISU100到單個HDT12的經由HFC分布式網絡的傳輸的多點到點特性，為了使用正交頻分復用技術，由ISU100調製到每一載波上的符號必須在一確定的相位界限中對齊。另外，如下文中將更詳細討論的，在通信系統10中由HDT12的網絡接口62到所有ISU100與重由ISU100回到網絡接口62的往復路徑延遲必須相等，通過這樣要求使得在整個系統中保持了信令多幀完整性。另外必須在HDT12接收適當幅度的信號以實現關於ISU100的任何功能。同樣，對於來自ISU100的OFDM傳輸，也必須將ISU100頻率鎖定到HDT12上以使得經由HFC分布式網絡11傳輸的多載波是正交地對齊的。傳輸系統使用下面詳述的正交頻分復用技術實現多點到點傳輸的分布環。當HDT12接收到許多正交對齊的並有與對齊的符號一起被調製到其上的電話和控制數據的多載波時，CXMUs56的MCC數據機82對來自許多多載波的電話信息和控制數據在它們對應的6MHz頻帶內進行解調並將這種電話數據提供給CTSU54用於提供給網絡接口62和將控制數據提供給CXMC80以用於電話傳輸的控制。
正如一個熟悉本技術領域人員將認識到的，頻譜的分配，頻率的分配，數據速率，信道數量，所提供的服務的類型和可以成為設計的一種選擇的系統的任何其它參數或特性都只能作為例子。在從屬權利要求描述的發明中仔細考慮了這些設計選擇，因此它們落在這些權利要求的範圍中。另外，可通過軟體或硬體實現許多功能，雖然可以只通過一個或另一個給這種實現提供參考，但仍要根據這種權利要求的範圍仔細考慮每一種實現。
電話傳輸系統的第一實施例將參照包括有MCC數據機82，一般顯示為圖6中的ISU數據機101的HISU數據機和MISU數據機的框圖的圖9-23描述根據本發明的電話傳輸系統的第一實施例。這些數據機實現了上行和下行調製解調傳輸功能度。在這一描述之後是對使用這些數據機的操作原理的討論。
參照圖9A，顯示了對使用OFDM技術的電話信息和控制數據的上行和下行傳輸所做的一個6MHz帶寬的頻譜分配。波形優選地有240個有效負載信道或DSO+信道，它們包括用於提供19.2Mbps淨數據率的480個載波或載頻、含46個載波或載頻的24個IOC信道以及2個同步信道。每一個同步信道包括兩個載波或載頻並且每一個同步信道相對於24個IOC信道和240個有效負載信道偏移了10個未使用的載波或載頻，它們被用作保護載頻。總的載波或載頻為552個。將用於以下將進一步描述的同步功能的同步載頻放在6MHz頻譜的兩端並用在6MHz頻譜每一端的保護頻帶(516.0KHz)將在6MHz頻帶中的多個正交載波與相鄰的6MHz頻帶的載波分離開。在6MHz頻帶的每一端提供保護頻帶以提供系統的發射機和接收機處的濾波選擇性。將同步載波由電話數據或有效負載載波偏移以使得，如果用於同步的同步載波在初始化和激活過程中與在6MHz頻帶內的其它載頻或載波不正交，則可防止同步信號破壞正交排列波形的結構。因此，即使同步信道可被認為是特殊的IOC信道，但是同步載頻在頻帶的有效負載載頻的主體和交錯的IOC信道的外面。
令ISU處理帶寬最小以使ISU的能量要求最小。因此，將6MHz頻帶的有效負載信道和IOC信道交錯在電話有效負載信道中，其中每隔10個有效負載信道放置一個IOC信道。用這種分布技術，其中多於10的有效負載信帶的子帶包括一個IOC信道，限制ISU「看到」的帶寬以使得可將IOC信道用於HDT12以和ISU100通信。這種用於圖9A中所示的頻譜分配的子帶分布顯示在圖9D中。在6MHz帶寬中有24個子帶，其中每個子帶包括10個有效負載信道，而IOC信道在第五和第六有效負載信道之間。將IOC信道分布在整個6MHz頻帶的好處是防止窄帶幹擾。如果幹擾破壞了一個IOC信道，仍有其它IOC信道可用，HDT12可將ISO100重新調到6MHz頻帶的其它部份，在這裡有未經破壞的IOC信道。
優選地，MISU66訪問6MHz帶寬的約3MHz以接收多達130個的有效負載信道，此帶寬還包括許多用於由HDT12到MISU66的通信的IOC信道。HISU68訪問6MHz帶寬的約100KHz以接收包括至少一個用於與HDT12通信的IOC信道的11個信道。
在上行和下行路徑之間的主要區別是對下行同步和上行同步的支持在下行方向，所有ISU都被鎖定到來自HDT(點到多點)的信息，ISU的初始化和激活是根據在上行同步信道中所提供的信號。在操作中，ISU經由IOC信道跟蹤同步。在上行方向，上行同步處理包括幅度，頻率和定時信號的分布式(多點到點)控制；雖然可以只用如下進一步描述的下行同步信道提供頻率控制。上行同步過程在兩個上行同步信道中的一個中進行，主或次同步信道。
圖10顯示了MCC數據機82的下行傳輸結構。兩個串行數據輸入，每個約10Mbps，包括來自CXMU56的有效負載數據，它們由8KHz幀時鐘輸入提供時鐘。來自CXMU56的IOC控制數據輸入由IOC時鐘輸入提供時鐘，它優選為2.0KHz時鐘。電話有效負載數據和IOC控制數據通過串行埠132進入，如一個熟悉本技術領域人員所知的，用擾碼器134將數據擾碼以在經由HFC分布網絡11發送的波形中提供隨機性。若沒有擾碼，會在波形中產生很高的峰；而如果將波形擾碼，由MCC數據機82產生的符號會變得足夠地隨機而這種峰也被充分地限制。
擾碼信號被提供給符號映射功能塊136，符號映射功能塊136取出輸入比特並將它們映射入一個複數星座點。例如，將輸入比特映射入一個用於BPSK信號輸出的符號，如圖9C中的BPSK的映射圖一樣，每一比特將被映射為星座中的單個符號。這種映射將為數據引入同相和正交值(I/O值)。BPSK是一種優選地用於上行和下行IOC信道和同步信道的調製技術。將BPSK編碼優選地用於IOC控制數據以便象如上所述的一樣在系統中提供魯棒性。對於QPSK調製，每兩比特將映射入代表一個星座點的四個複數值中的一個。在一個優選實例中，32QAM被用於電話有效負載數據，如圖9B所示其中有效負載數據的每五比特被映射入32個星座點中的一個。這種映射亦引入I/O值。如果這樣，可用兩個符號代表一個DSO+信號(10bits)，用兩個載波可發送兩個符號。因此，可在6MHz頻譜的兩個載波或載頻上傳輸一個DSO+信道。
一個熟悉本技術領域人員將知道不同的映射或編碼技術可與不同載波一起使用。例如，傳輸ISDN的電話信道可用QPSK編碼，與之相對的是，傳遞POTS數據的電話信道採用32QAM編碼。因此，傳輸不同業務的不同電話信道可以不同地調製以為這些業務提供更魯棒的電話信道，這種質量是這些業務所要求的，根據本發明的構造提供了靈活性以由與用於不同信道的調製技術不同的技術對任何信道進行編碼和調製。
由I/O值所代表的每一個符號被映射入符號緩存器138的快速傅立葉變換(FFT)倉庫。例如，對於以8KHz幀速率傳輸的DSO+，五比特映射入一個FFT倉庫而另五比特映射入另一倉。符號緩存器138的每一個倉或存儲單元代表如I/O值的在頻域的有效負載數據和控制數據。如熟悉本技術領域人員所知的一組FFT倉庫通過逆傅立葉變換140映射入時域，逆FFT140將複數I/O值映射入對應FFT中點數的時域抽樣。用逆FFT140將有效負載數據和IOC數據映射入緩存器138並轉換入時域。在FFT140中點數可以不同，但在優選實施例中點數為256。對應於256點FFT，逆FFT的輸出是波形的256個時域抽樣。
逆FFT140對於同相和正交(I/Q)分量有分離的串行輸出FF1和FF0。數模轉換器取出基帶調製信號的數值表示的同相和正交分量並將它轉換為離散波形。信號經過重構濾波器以濾除諧波成分。這種重構必須避免由多種混頻方案帶來的問題和其它濾波時的問題。將信號合併入信號變頻發射機146用於將使用合成波形的I/O分量上變頻，該合成波形是用同相和正交分量數字可調的，用於混頻到適合的發射頻率。例如，合成器是在600MHz，則輸出頻率也將在600MHz。用信號變頻發射機146將各分量合併，然後在被電話發射機耦合到光纖上之前，用發射機放大器148放大包括多個正交載波的波形，再用發射機濾波器150進行濾波。這些功能可在通用的處理器149和實現這種調製所必需的塊147的其他處理電路的控制下實現。通用處理器也由載波、幅度、時鐘恢復塊222(圖15)接收ISU調整參數用於實施分布環路符號對準，頻率鎖定，幅度調節，和路徑延遲功能，這些將在下面進一步闡述。
在下行接收端，每一個MISU或HISU用於提取由一個6MHz帶寬內的下行傳輸來的電話信息和控制數據，對於MISU66，MISU下行接收機結構如圖11中所示。它包括一個用於減小接收的600至800MHz總頻帶廣播下行流的頻帶的100MHz帶通濾波器。然後被濾波後的信號通過電壓調諧濾波器以去掉頻帶幹擾和進一步減少帶寬。信號經正交和同相下變頻器158下變頻為基帶頻率，其中信號在使用合成器157的復混頻器158混頻，合成器157由串行埠178的輸出控制。下變頻的I/Q分量經過濾波器159並在模/數轉換器160處被轉換為數字形式。I/Q分量的時域抽樣被放在抽樣緩存器162中並將一組抽樣輸入到下變頻補償單元164。補償單元164試圖減輕例如來自混頻器的DC偏移和在下變頻產生的微分相位延遲的錯誤。
載波，幅度和定時恢復塊166通過在ISU的初始化和激活過程中由同步信道和在跟蹤過程中由IOC信道提取出控制數據而由補償信號中提取載波、幅度和定時信令，這將在下面參照圖22A進一步闡述。將並行形式的補償信號提供給快速傅立葉變換(FFT)170以將它轉換為頻域的矢量項，該矢量項實質是復星座點，其中I/O分量最初是在MCC數據機處82上行方向為MISU訪問的DSO+信道而產生的。由於在信道濾波中的不精確性，均衡器172消除在發送和接收過程中產生的動態誤差。將在下面參照圖23更詳細地解釋在上行接收機與下行接收機結構中的均衡。從均衡器172出來，復星座點被符號到比特轉換器174轉換為比特，並在解擾器176處被解擾，解擾器是擾碼器134的鏡像元件，然後有效負載電話信息和IOC控制信息被串行口178輸出到如圖6中所示的CXSU102。塊153包括了實施這裡所示各種功能的處理能力。
圖12中顯示了HISU68下行接收機的結構。HISU下行接收機結構(圖12)與MISU下行接收機結構(圖11)的主要差別在於處理的帶寬量。接收機的前端直至FFT處理基本上都是相同的，除了在下變頻時，模數轉換器160可在很低速率下工作。例如，被處理的信號帶寬為100KHz，則抽樣率可能約為200KHz。在MISU中處理一個3MHz信號，則抽樣率約為6MHz。由於HISU被限制接收最多10個DSO+，所以FFT180可以更小。優選地在HISU中使用32點FFT180，相對於在MISU中使用的128或256點FFT，可更有效地實現它。因此在這些結構中的主要區別是，HISU接收機結構基本上要求比MISU接收機更小的信號處理能力，由於這樣能量損耗也更小。因此，HISU訪問的更小頻帶允許這樣低的能量損耗以提供一個在遠程單元能量損耗最小的系統。允許HISU訪問載波的這樣小頻帶的一個原因是IOC信道被分散到整個6MHz頻譜中。
圖13中顯示了HISU68的上行傳輸結構。由於HISU只支持10個DSO+信道，將來自CXSU102(圖6)的IOC控制數據和電話有效負載數據以比在MISU或HDT傳輸結構中更低的速率提供給串行埠182。HISU上行傳輸結構完成三個重要操作。它調整了發送信號的幅度，發送信號的延時(包括符號和路徑延遲)，發送信號的載波頻率。電話數據和IOC控制數據在由HISU下行接收機結構的時鐘發生器173產生的時鐘信號控制下通過串行埠182進入，並為了前面關於MCC下行發射機結構的原因用擾碼器184擾碼。比特到符號轉換器186將輸入的比特映射入包括頻域I/Q分量符號或復星座點。將星座點放置在符號緩存器188中。在緩存器188以後，提供逆FFT190給符號以產生時域抽樣；對應32點FFT的32個抽樣。象HDT12控制的上行同步處理的功能一樣，將延遲緩存器192放置在逆FFT190的輸出以在MCC數據機上行接收機結構處提供多幀對準。因此，在逆FFT190輸出的同相和正交分量的數模轉換器194進行的數模轉換之前，延遲緩存器192提供了路徑延遲調整。時鐘延遲196在IOC控制數據輸出的要求下為符號對準提供了一個好的調諧調整，其中IOC控制數據輸出是通過由被擾碼前的數據的串行流提取出控制數據而獲得的。在由數模轉換器194進行的到模擬成分的轉換後，通過重建濾波器198將模擬成分重建為光滑的模擬波形。直接變頻器197在合成塊195的控制下將上行信號直接上變頻到合適的發射頻率。合成塊195在來自IOC控制信道的命令的控制下工作，IOC控制信道為其提供象在HISU下行接收機結構中提取的一樣的載波頻率調整命令。然後，上變頻信號被發射機放大器200放大，被發射機濾波器202濾波並被上行發送以和其它ISU100發送的其它信號一起被合併。塊181包括用於實施這兒所述功能的處理電路。
圖14顯示了MISU66的上行發射機結構，它基本上與HISU68的上行發射機結構相同。但是，MISU66處理更多信道，而且不能在單個處理器上完成操作，而HISU68則可以。因此，提供包括逆FFT191的塊181功能的塊181的處理器和支持該結構的通用處理器206都須處理增加的信道容量。
圖15顯示了在HDT12處的每一個CXMU56的MCC上行接收機結構。5到40MHz帶通濾波器208將上行信號濾波，該信號又被混頻器和合成電路211直接下變頻到基帶。下變頻的輸出被提供給防混疊濾波器210用於它的調整，而輸出信號被模數轉換器212轉換為數字形式以提供信號的同相和正交分量的時域抽樣到窄帶幹擾濾波器和FFT112。如下所述，窄帶幹擾濾波器和FFT112提供了防止可影響上行傳輸的窄帶幹擾的保護。
在同一時間幹擾濾波器和FFT112保護10個信道，因此，如果幹擾影響在由MCC調整解調器82接收的6MHz頻譜中的可用的240DSO+之一，則最多有10個信道將由於幹擾而被破壞，幹擾濾波器和FFT112包括一個多相結構，這是一種熟悉本技術領域人員所知的。熟悉本技術領域人員將進一步知道由多相濾波器保護的信道數是可改變的。幹擾濾波器和FFT112的輸出被耦合到均衡器214上，它為在信道中產生的不精確性，例如由於來自參考振蕩器或合成器的噪聲帶來的不精確性，提供了校正。合成器214的輸出符號被送至符號到比特轉換器216，在這裡符號被映射到比特。將比特提供給解擾器218，它是ISUs100的擾碼器的鏡像，而解碼器的輸出被送至串行埠220。串行埠的輸出分為兩個有效負載流，和一個IOC控制數據流，如被提供給在下行方向的MCC下行發射機結構一樣。塊217包括完成這裡所說功能的必要處理電路。
為了檢測下行信息，必須使用下行同未操作獲得到達信號的幅度，頻率和定時。由於與上行信號相反，下行信號構成點到多點的節點拓撲，因此與OFDM波形以固有的同步形式經由單獨路逕到達。最初在放置在6MHz頻譜兩端的下行同步頻帶中的下行同步信道上完成波形參數的捕獲。這些同步頻帶包括由2KHz幀時鐘BPSK調製的單個同步載波或載頻。用這個載頻得出最初的在ISU處的幅度，頻率和定時信號。可將同步載波放在接收頻率中心，可認為它是IOC的一個特殊例子。在接收了信號和將接收機結構調諧到一個典型的IOC信道以後，用相同電路使用IOC信道跟蹤同步參數。
用來獲得必要的信號參數的操作使用了ISU接收機結構的載波，幅度和定時信號恢復塊166，這些將在圖22A中以框圖形式更詳細地表示。載波，幅度和定時信號恢復塊166包括一個用於捕獲接收波形的頻率鎖定的考斯塔斯環330。在由補償單元164接收了信號後，給信號提供抽樣及保持334和模數轉換332，同時從轉換器得到的抽樣被送至考斯塔斯環330。在壓控振蕩器340控制之下完成抽樣，壓控振蕩器的頻率被接收結構中使用的FFT的點數，M，分頻。考斯塔斯環330的混頻器331用作環路相位探測器，由到達信號和反饋路徑所饋入。混頻器331的輸出被濾波和抽選以減少隨後的硬體的處理要求。若接收信號是限帶的，則要求更少的抽樣去表示同步信號。如果在接收機中沒有保持正交，則濾波器將消除由恢復過程中產生的不希望的信號成分。在正交化條件下，LPF337將完全消除來自相鄰OFDM載波的影響。當實現載波頻率鎖定時，過程將在環路的同相支路中展示所希望的BPSK波形。抽選器的輸出通過另一混頻器被饋入，然後經由有濾波函數H(S)的環路濾波器和數控振蕩器(NCO)處理，完成反饋路徑以校正頻率誤差。當誤差是「較小」水平時，環路被鎖定。為實現在跟蹤過程的快速捕獲和最小抖動，將必須使用雙環路帶寬。系統操作也要實現頻率的鎖定並維持在OFDM信道間隔(360Hz)的約+/-4％內。
在BPSK能量檢測器336處的頻率恢復環的輸出處測量信號幅度。將測量總的信號能量，並可將它用於調整數控模擬增益電路(未顯示)打算用增益電路將信號歸一化以使得模數轉換器可用於一個優化處理範圍。
用超前-滯後門相位檢測器338的超前-滯後門類型算法得出定時信號誤差，並根據誤差信號來調整抽樣時鐘或振蕩器340來實現定時信號恢復。在一個更新間隔中超前-滯後門檢測器產生一個超前/滯後命令。這個命令將通過濾波器341送至抽樣時鐘或振蕩器340。這個環被拖延直至實現頻率鎖定和幅度鎖定。當定時信號環被鎖定，它產生一個鎖定指定信號。相同的時鐘也用於上行傳輸。載波，定時信號和幅度恢復塊166為時鐘發生器168提供了一個參考。時鐘發生器168提供了MISU所需的所有時鐘，例如，8KHz幀時鐘和抽樣時鐘。
圖228的同步環路圖顯示了MCC調整解調器上行接收結構(圖15)的載波，幅度和定時信號恢復塊222。它實現了上行同步信道上信號的上行同步檢測。為了ISU的初始化和激活，由HDT經由下行IOC控制信道命令一個ISU在同步信道上上行送一個參考信號而實現上行同步。載波，幅度和定時恢復塊222測量來自ISU100的數據的參數，該參數在同步信道上響應並估計了與在HDT12處的參考值相比較的頻率誤差，幅度誤差和定時信號誤差。載波，幅度和定時信號恢復塊222的輸出被HDT12轉化為調整命令並被發給ISU，而ISU是由MCC下行發射機結構在IOC控制信道上的下行方向初始化和激活。
上行同步處理的目的是將ISUs初始化和激活以使來自不同ISUs的波形合併到在HDT12處的統一波形。由載波，幅度和定時信號恢復塊222在HDT12估計的並由ISU調整的參數是幅度，定時信號和頻率。將ISUs信號幅度歸一化以使DSO+被分配相同的能量並在HDT12處實現所希望的信噪比。另外，相鄰的ISUs中須在正確的相應電平被接收，否則較弱的DSO+信道將受到較強的DSO+信道的瞬時行為不利的影響。如果一個有效負載信道在另一個有足夠的頻率誤差的有效負載信道旁邊發射，則OFDM波形中的正交性惡化並影響誤碼率特性。因此，必須調整ISU的頻率使偏差接近於容許水平。恢復信號的定時信號也影響正交性。一個沒有與相鄰符號對準的符號可在送至FFT處理的符號部份中產生滑動。如果所有符號的滑動沒有落在HDT處的保護間隔中，則有相對於非正交信道的約±16載頻(8個DSO+)將不能恢復。
在上行同步過程中，將命令ISUs發一個信號，例如方波信號，以建立幅度和頻率準確性並對準符號。模式信號可以是任何允許載波，幅度和定時信號恢復塊222檢測參數的信號，這種信號對於檢測不同參數而言可以是不同的。例如，信號對於幅度和頻率的檢測與校正而言可以是連續正弦波，而對符號定時信號而言可以是方波。載波、幅度和定時信號恢復塊222估算了三個分布環參數。在所有三個環中，CXMC80將引入的誤差信號轉換為命令並經由MCC數據機82在IOC信道上發出，CXSU將接收命令並控制ISU所作的調整。
如圖22B中所示，從ISU起的上行同步過程是在壓控振蕩器440控制下抽樣保持434和模數轉換432。壓控振蕩器是本地參考振蕩器，它被除以M，即在接收和結構中FFT的點數，用於控制抽樣保持434和模數轉換器432和被除以K以提供一個8KHz信號到相位檢測器438。
可使用考斯塔斯環430估算頻率誤差。考斯塔斯環430試圖與本地產生的頻率參考一起建立相位鎖定。經過一段時間後，環路調整將禁止。將用與時間相關的相差來估算頻率誤差。頻率誤差是由濾波函數H(S)444產生的，它將被提供給CXMC82進行處理以經由IOC控制信道發送一個頻率調整命令給ISU。同樣也提供頻率誤差給數控振蕩器(NCO)以接通頻率環用於頻率誤差的校正。
根據在上行同步過程中載波幅值大小來計算幅度誤差，其中載波幅值是由能量檢測器436通過檢測考斯塔斯環430的同相支路的載波幅度而得到的。將幅度與在參考比較器443處的一個所希望的參考值相比較並將誤差送至CXMC82進行處理以經由IOC控制信道發送一個幅度調整命令給ISU。
當在HDT中的本地參考已實現相位鎖定時，由ISU經同步信道到達的BPSK信號可用於處理。在考斯塔斯環430的同相分支獲取方波並將它送至超前-滯後門相位檢測器438用於和來自除法器435的本地產生的8KHz定時信號進行比較。相位檢測器435產生一個相位或符號定時信號誤差，將它送環路濾波器441並經由線439輸出。然後將相位或符號定時信號誤差提供給CXMC82進行處理以經IOC控制信道發送一個符號定時信號調整命令到ISU。
在ISU中的為上行同步調整參數的機制包括用時域波形的標量積實現幅度改變，可由數模轉換器194(圖13)用數字處理算法，列出逆FFT190推出時域波形的標量積。同樣地，當一個複數乘法被加至數模轉換器194的輸入時，可以產生和實現一個復混頻信號。
通過將一個振蕩器相位鎖定到下行同步和IOC信息而建立在ISU中的下行抽樣時鐘和上行抽樣時鐘的頻率準確性。上行傳輸頻率被調整，例如，在合成塊195被HDT命令調整。
實現作為延遲功能的符號定時校正，ISU上行方向中的符號定時校準是這樣建立的通過取消一個抽樣間隔(兩個相同的抽樣同時輸出)或由時鐘延遲196加入一個額外的時鐘跳沿(一個抽樣按時鐘節拍移出並丟掉)來完成抽樣定時中的延遲。通過這種方式可以不要前面已描述的數據存儲器開銷而控制延遲功能。
在ISU在準備傳輸的系統中被初始化和激活後，ISU將用載波、幅度、頻率恢復塊222保存所要求的上行同步系統參數。將命令一個未用但被初始化和激活的ISU在IOC上發送，如上解釋地塊222將估算由此來的參數。
在用於MISU66(圖13)和HISU68(圖14)的上行發射機結構中，與在同步過程中，載波、幅度和定時信號恢復塊222(圖15)在HDT確定頻率偏移相反，可在ISU上確定頻率偏移或用於實現在HDT口處載波的正交性的校正，然後將頻率偏移調整命令發送給ISU用於分別經由HISU68和MISU66的合成塊195和199調整載波頻率。因此，頻率誤差將不再如上所述地被載波，幅度和定時信號恢復塊222所檢測，相反，在這種直接ISU實現中，ISU，不論HISU還是MISU，由下行信號數字地估算頻率誤差並提供給被發送的上行數據一個校正。
HDT12得到所有來自相同基頻振蕩器的發送和接收頻率。因此，所有混頻信號在HDT中被頻率鎖定。類似地，ISU，不論HISU68或MISU66，得到所有來自相同基頻振蕩器的發送和接收頻率；因此，所有在ISU上的混頻信號也都被頻率鎖定。但是，在ISU振蕩器中有相對於HDT振蕩器的頻率偏移。頻率誤差量(從ISU所看到的)是混頻的一個固定的百分比值。例如，如果ISU振蕩器與HDT振蕩器有百萬分之十的頻率偏移，而下行ISO接收機混頻為100MHz而ISU上行發射機混合頻率為10MHz)，則ISU必須在下行接收機上進行1KHz的校正而在上行發射機上產生有100Hz頻偏的信號。如果這樣，隨著ISU直接實現，可由下行信號估算頻率偏移。
用進行數值運算的數字電路，例如處理器完成這一估算。系統工作過程中在硬體中採集在同步信道和IOC信道的抽樣。一個跟蹤環驅動與接收信號被數字混頻的數字數值振蕩器。該過程在內部得到了一個實質被鎖定到HDT的信號。這內部數值混頻產生了頻率偏移。在鎖定到ISU中下行信號的過程中，得出頻率誤差的估算值並已知下行頻率，則可計算相對頻率誤差。根據在HDT處混合頻率的知識，其中將用HDT對上行接收信號下變頻，計算相對ISU發送頻率的偏移。在將信號轉換到模擬域之前，例如由圖13的轉換器194轉換，將頻率偏移數字地提供給ISU發送的信號。因此，可以直接在ISU上進行頻率校正。
參照圖20至21，將更詳細地描述包括多相濾波器結構的MCC上行接收機結構的窄帶幹擾濾波器和FFT112。通常，多相濾波器結構包括多相濾波器122和124並為防止幹擾提供保護。來自ISU100的上行OFDM載波的6MHz頻帶經過多相濾波器被分為一些子帶，多相濾波器為一小組載波或載頻提供濾波，如果幹擾影響了一小組載波中的載波，則只有這一組載波受影響而其他組載波將由於這種濾波特點而受到保護。
幹擾濾波結構有兩個多相濾波器的並行排122、124。一個排有大約17個不同的非重疊頻帶，頻帶之間存在間隔。圖18顯示了單個多相濾波器排的幅度響應。第二個排與第一個排偏移了一定量使得第一排未濾波的信道可由第二排濾波。因此，如圖19中的單個多相濾波器排的精細幅值響應中所示，被濾波的信道頻帶可包括頻率倉庫38-68中的那些頻率對應於倉庫45-61中心載波被濾波器通過。重疊濾波器為對在頻帶之間的載波和其他濾波器排沒有通過的載波提供濾波。例如，重疊濾波器可以通過28-44。兩個信道排偏移了16個頻率倉庫使得兩個濾波器排的合併接收544個信道中每一個。
參照圖20，幹擾濾波器結構由模數轉換器212接收抽樣後的波形X(K)，然後復混頻器118和120為應用於多相濾波器122，124提供了一交錯。混頻值118用一常數而混頻器120用一值實現了這種偏移。每一混頻器的輸出進入多相濾波器122，124其中之一。每個多相濾波器排的輸出包括18個頻帶，其中每一頻帶包括16個可用的FFT倉庫或每一頻帶支持在8KHz速率的16個載波，或8個DSO+。有一頻帶未用。
多相濾波器122，124的每一頻帶輸出每8KHz幀有包括4個保護抽樣的36個抽樣，然後進入快速傅立葉變換(FFT)塊126，128。FFT塊126，128進行的第一個操作是移除4個保護抽樣，因而只剩下32個時域點。塊中每個FFT的輸出是32個頻率倉庫，其中16個與其他庫一起用於提供濾波。將FFTS的輸出交錯以提供重疊。如圖20中所示，載波0-15由頂部排的FFT#1輸出，載波16-31由底部排的FFT#1輸出，載波32-48由頂部排的FFT#2輸出，等等。
多相濾波器122，124都是熟悉本技術領域人員所知的標準多相濾波器結構，可由圖21中結構所示。以每秒5-184兆抽樣速率或每幀648抽樣對輸入信號抽樣。然後用因子18抽一採樣(18中的一個抽樣保持)以給出一個288KHz的有效的抽樣速率。將信號送至標記為H0，0(Z)到H0，16(Z)的有限脈衝響應(FIR)濾波器，該濾波器包括多個抽頭，最好為每一濾波器5個抽頭。如熟悉本技術領域人員認識到的，抽頭數目是可變的，並不被用來限制本發明的範圍。濾波器的輸出進入18個點的逆FFT130。轉換的輸出是每一8KHz幀36個包括4個保護抽樣的抽樣。並被提供給FFT塊126和128用於如上所述的處理。FFT優選地將FFT載頻間隔9KHz處，信息速率為每秒8千符號，其中每個符號分配有4個保護抽樣。將來自每個多相濾波器的17個頻帶送至FFT塊126，128進行處理和如上所示的544個載波的輸出，如上所述，第18個頻帶未用。
提供在上行和下行接收機結構中的均衡器214(圖15)和172(圖11)用以計及穿過同軸設備時群時延中的改變，均衡器跟蹤由於環境變化而引起的相位和增益或幅度變化，因此在維持足夠精確的跟蹤同時可以緩慢地調節。均衡器172，124的係數360，其中圖23中為它一般地顯示了內部均衡器操作，代表了相應於FFT112，170的分解力的信道頻率的倒數。與上行係數不同，由於每一信道都要通過相同的信號路徑，下行係數將有很強相關性，而上行係數由於在多點到點拓撲中單個DSO+會遇到不同信道而可能不相關。當信道特性不同時，均衡器將為上行或下行接收機同樣地工作。
由於IOC信道總在發送，下行均衡器只在IOC信道上跟蹤，因此如下所述的減少了在ISU處的計算上的要求，去除了對在有效負載信道中前綴的要求。但是，上行流將在每個DSO+和IOC信道基礎上要求均衡。
用於更新均衡器係數的算法當在32QAM星座上進行處理時包括幾個平地最小值並受到4倍相位模糊的影響。此外，每一個在上行流中的DSO+能由一個單獨ISU發出，因此可以有一個獨立的相移。為了消除這一問題，將要求每一通信開始都要在數據傳輸前指派一個固定的符號前綴。應注意的是由於IOC信道沒有被均衡而且前綴不能被擾碼，所以IOC信道不包括在此要求中。我們知道，在傳輸時，HDT12將仍有與ISU的初始化和激活過程中建立的一樣的精確時鐘鎖定和符號定時，並將在連續可用下行IOC信道上保持同步。
前綴的引入要求均衡器有它的處理狀態的資料。引入的三個狀態包括搜索、捕獲、跟蹤模式。搜索模式是基於信道上的能量大小。發射器算法將在未用的FFT倉庫中放置一個零值，使在那一特定頻率處沒有能量被發射。在接收機處，均衡器將根據在FFT倉庫中沒有能量而確定它在搜索模式。
當傳輸為一個被初始化和被激活的ISU而開始時，均衡器檢測信號的存在，然後進入捕獲模式。前綴的長度可為大約15個符號。均衡器將根據前綴而改變均衡過程。初始相位和幅度校正將很大而其後的係數更新則較不明顯。
在捕獲以後，均衡器將進入跟蹤模式，同時更新速率降至一最低水平，跟蹤模式將持續下去直至在信道上檢測到一定時間的能量丟失。然後信道處於一種未用但被初始化和被激活的狀態。當接收機被調諧時，均衡器將不被訓練或跟蹤，係數也將不被更新。係數可被訪問並被例如信噪檢測器305(圖15)的儀器用於如下所述的信道監測。
對於均衡過程，將I/Q分量裝載在例如FFT112，180的FFT的輸出處的緩存器中。對一個熟悉本技術領域人員將會明顯的是，隨後對均衡器的結構的描述是關於上行接收機均衡器214的，但同樣適用於下行接收機均衡器172。均衡器214由緩衝器中提取時域抽樣並同時地處理一個復抽樣。然後處理後的信息由其中輸出。圖23顯示了均衡器算法的基本結構，但去掉了對熟悉本技術領域人員而言很清楚的狀態控制算法。基本的均衡路徑與來自選擇的FFT倉庫的值在乘法器370進行複數相乘。然後在符號量化塊366將輸出量化為存儲表中最為接近的符號值。量化值(硬判決)出來後被符號-比特轉換器216解碼為比特。電路的餘下部份用於更新均衡器係數。在加法器364處在量化符號值和均衡後的抽樣之間計算誤差。將這復誤差與接收的抽樣在乘法器363相乘並在乘法器362處用自適應係數將結果按比例縮放以形成更新值。將更新值與初始係數在加法器368處相加而產生新的係數值。
第一實施例的實施在優選實施例中，如圖9A所示地分配HDT12的每個MCC數據機82的6MHz帶寬。雖然MCC數據機82發送和接收整個6MHz頻帶，ISU數據機100(圖6)被優化用於它們所為之設計的特殊應用並可以比分布在6MHz帶寬內的載波或載頻的總數更少地終止或產生。上行和下行的頻帶分配最好是對稱的。來自MCC數據機82的上行6MHz頻帶位於5-40MHz頻譜中而下行6MHz頻帶位於725-760MHz頻譜中。
在每一個6MHz頻帶中有三個區域支持特殊的操作，例如電話有效負載數據的傳輸，ISU系統操作和控制數據的傳輸(IOC控制數據)，和上行和下行同步。在OFDM頻帶中的每一載波或載頻包括一個正弦波，該正弦波在幅度和相位中被調製而形成如上所述的復星座點。OFDM波形的基本符號速率是8KHz，而在6MHz頻帶中共有552個載頻。對於各種載頻類別，下表1匯集了優選的調製類和帶寬配置。
表1頻帶配置 載頻或載波數量 調製容量帶寬同步頻帶 24載頻(在每端2個同步BPSKn/a 216KHz載頻和每端10個保護載頻)有效負480(240DSO+信道) 32QAM 19.24.32MHz載數據MBPSIOC 48(每20個數據信道 BPSK384 432KHz2個或24個IOC信道) Kbps內部頻在每端的剩餘部份n/a n/a 1.032MHz帶保護(每端516KHz)複合信號 552n/a n/a 6.0MHz在頻譜的每一端提供保護頻帶以允許在傳輸後和在接收前的選擇性濾波。在整個頻帶中包括總共240電話數據信道，它能提供19.2Mbps的淨數據速率。這樣設計容量是考慮附加幹擾，因此有足夠的保證以實現用戶到中心局的集中。將IOC信道插入整個頻帶以為放置在HISU的窄帶接收機提供冗餘和通信保證。IOC數據速率為16Kbps(在每秒8KHz幀的符號速率的兩個Bbps載頻)。有效地為每10個有效負載數據信道提供一個IOC。如果IOC信道被破壞，一個只能訪問單個IOC信道的ISU，例如HISU將被迫重調諧。但是，一個能訪問多個IOC信道的ISU，例如MISU，在前一選擇被破壞時，可選擇另一個IOC信道。
同步信道在頻帶每端為了冗餘而被複製，並從可用載波主體作一偏移以保證同步信道不幹擾其它使用的信道。同步信道已在前面被描述而下面將進一步描述。同步信道在比電話有效負載信道低的功率電平工作以減少任何以這種信道的幹擾的影響。功率的減少也使得可在同步信道和有效負載電話信道之間使用更小的保護頻帶。
與從電話信道作偏移相反，也可在電話信道中實現一個同步或冗餘同步信道。為使它們不幹擾電話信道，可用較小符號速率實現同步信道。例如，如果在8KHz符號速率實現電話信道，則可在2KHz符號速率，也可在更低的功率電平實現同步信道。
ISU100被設計用於接收如圖90所示的，總的6MHz頻譜的一個子帶。作為一個例子，HISU68將優選地只檢測可用的522個信道中的22個。這種實現方式主要是一種節約成本/功率的技術。通過減少接收的信道數量，顯著地減少抽樣速率和伴隨的處理要求，可用今天的市場上普通的轉換部件來實現。
一個給定的HISU68被限制接收在HISU接收機頻率範圍內的有效負載數據信道中的最多10個DSO+。剩餘信道將被用作保護間隔。此外，為了減少功率/成本要求，將把合成頻率步長限制為198KHz，將HISU調諧範圍限制為8個信道段。如圖90所示提供一個IOC信道使得每個HISU68將總是訪問一個IOC信道用於經由HDT12控制HISU68。
MISU66被設計用於接收如圖90中所示的13個子帶，或240個可用DSO中的130個DSO。同樣，調諧步長被限制為128KHz以完成一個有效的合成的實現。這些是對於HISU68和MISU66的優選數據，而一個熟悉本技術領域人員應注意的是，這兒許多特定值可以改變而不改變由附屬權利要求所確定的發明的範圍和精神。
如熟悉本技術領域人員所知的，可能有在少於6MHz頻帶內在信道上支持操作的必要。隨著系統的硬體和軟體適當改進，這種重新配置是可能的，這對於熟悉本技術領域人員而言是很清楚的。例如，對於2MHz信道，在下行方向，HDT12將在總頻帶的子集上產生信道。HISU原為窄帶，它可被調諧到2MHz頻帶內。支持130個信道的MISU可在2MHz頻帶範圍外接收信號。利用硬體改進要求降低濾波器選擇性。一個80信道MISU將可在2MHz系統的限制下工作。在上行方向，HISU可在2MHz頻帶內產生信號而MISU發射部件將限制信息在窄帶內產生。在HDT處，幹擾濾波器可提供充分的選擇性以防頻帶外信號的能量。窄帶系統可在2MHz頻帶邊緣要求同步頻帶。
如上所述，通過使用下行同步信道獲得了用於將用於下行信息檢測的系統初始化的信號參數。ISU用載波，幅度，定時恢復塊166建立了用於這種下行信息檢測的頻率、幅度和定時信號的同步。下行信號構成點到多點拓撲，OFDM波形以固有的同步方式經由一單獨路逕到達ISU。
在上行方向，在HDT12激活ISU100用於發送之前，每一ISU100必須通過一上行同步過程被初始化和激活。使用對於ISU的上行同步過程以使來自不同ISUs的波形合併到在HDT處的統一波形。上行同步過程包括各種步驟，其中的部份前面已描述過。它們包括ISU傳輸電平調整，上行多載波符號對準，載波頻率調整。和往返路徑延遲調整。這種同步是在6MHz頻帶操作指令的獲得後實現的。
通常，就電平調整而言，HDT12校準由ISU100接收的上行傳輸的被測信號強度並調整ISU100發射電平使所有ISU都在可接受門限範圍內。在符號對準與路徑延遲調整前進行電平調整以使這些測量精確度最高。
通常，符號對準是對於由MCC數據機82和ISU數據機101所實現的多載波調製方法的必需要求。在傳輸的下行方向，所有在ISU100接收的信息都由單個CXMU56產生，使在每個多載波上的符號調製都是自動地被相位對準。但是，由於HFC分布式網絡11的多點到一點特性和ISU100的不等延遲路徑，在MCC數據機82接收機結構處的上行符號對準也不同。為了使接收機效率最高，必須將所有上行符號在一窄相位範圍內對準。這是通過提供一個可調整的延遲路徑參數而在每個ISU100中實現的，使得從不同ISUs上行接收的所有信道的符號周期對準在它們到達HDT12的那點處。
通常，進行往返路徑延遲調整使得在系統中由HDT網絡接口62到所有ISUs100和由所有ISUs100回到網絡接口62的往返路徑延遲必須相同。這樣要求是為了在整個系統中保持信令多幀完整性。用於電話傳輸部份的所有往返處理都有可預知的延遲，除了與經過HFC分布式網絡11自身的信號傳播相關的物理延遲。裝在HDT12附近的ISUs100有比裝在離HDT12最遠距離處的HDT12更小的往返延遲。進行路徑延遲調整以使所有ISU的傳輸系統都有相同的往返傳播延遲。這也為經系統傳輸的DSI信道維持多幀排序，以相同排序為與相同DSI相關的語音業務維持帶內信道信令或信令的對準。
通常，必須進行這樣的載波頻率調整使得在載波頻率之間的間隔是這樣的以維持載波的正交性。如果在MCC數據機82處沒有以正交排列的形式接收到多載波，則可能產生多載波間的幹擾。這種載波頻率調整可以以類似於符號定時信號或幅度調整的方式進行或如上所述的在ISU上進行。
在初始化過程中，當剛給ISU上電時，ISU100不知道應該接收哪個下行6MHz頻帶，因此提出了在初始化過程的操作步驟中要捕獲6MHz頻帶的要求。它使用「掃描」方法以找出它的下行頻帶直至ISU100成功地捕獲6MHz頻帶用於操作。ISUs100的CXSU控制器102的本地處理器從範圍為625到850MHz的默認6MHz接收頻帶開始。ISU100在每一6MHz頻帶等一段時間，例如100毫秒以尋找一個有效的6MHz獲取命令，它與對應於ISU的獨特的識別號相一致；這種獨特的標識符採用或根據ISU設備的序列號的形式。如果在那6MHz頻帶中沒有發現有效的6MHz獲得命令，則CXSU控制器102訪問下一6MHz頻帶，過程重複。用這種下面將進一步解釋的方式，HDT12可通知ISU100。它應將哪一個6MHz頻帶用於頻率接收而將哪一頻帶用於頻率上行發送。
如上一般所述的ISUs的初始化和激活過程，和跟蹤或跟蹤同步將在下面進一步描述。雖然用MISU66與CXSU控制器103一起進行描述，但也同樣適用於任何用等效的控制器邏輯實現的ISU100。同軸主控卡邏輯器(CXMC)80接受架式控制器單元(SCNU)58的指示去初始化和激活一個特定的ISU100。SCNU用一個ISU標誌號來尋址ISU。CXMC80用一個設備序列號或設備的特定標識符與ISU標誌號相關連。設有兩個從工廠運來的ISU設備擁有同一個特定標識符。如果ISU100從沒在當前系統資料庫中被初始化和激活，則CXMC80為正被初始化和激活的ISU100選取一個個人標識號(PIN)碼。這個PIN碼被存儲於CXMC80中並有效地表示了ISU100將能接收的所有與它通信的「地址」。CXMC80在每一ISU標誌號，ISU設備的獨特標識符，和PIN碼之間維護一個查找表。每一個與CXMU56相關連的ISU100都有一個獨特的PIN地址碼分配。將為對所有ISU的廣播特性保留一個PIN地址碼，它允許HDT可對所有被初始化和激活的ISUs100發送消息。
CXMC80發送一個允許初始化和激活消息給MCC數據機82，該命令通知MCC數據機82。操作過程開始並應啟動在MCC數據機82中的相關的檢測功能。這種功能至少部份地由在圖15中MCC上行接收機結構中所示的並且前面已討論的載波，幅度，定時恢復塊222實現。
CXMC80通過MCC數據機82經由它在其中發送的6MHz頻帶的所有IOC信道上發送一個標識消息。這種消息包括一個分配給被初始化和激活的ISU的PIN地址碼，一個指示在ISU100允許ISU初始化和激活的命令，一個ISU設備的獨特的標誌，例如設備序列號，和循環冗餘校驗和(CRC)。這種消息被周期性地發送一段確定時間。這段時間是一個ISU可掃描所有下行6MHz頻帶，偵聽一個有效的標識信息的最長時間。周期速率，例如50msec.(毫秒)，影響ISU多塊找到它的標識。CXMC將不試圖在同一時間使一個以上的ISU同步。如果超過最大時限ISU沒有響應則執行軟體超時。超時必須在為ISU要求的最大時限外以獲得同步功能。
在由CXMC80進行的周期性發送過程中，ISU使用掃描方法而找到它的下行頻帶。CXSU的本地處理器由範圍在625到850MHz的默認6MHz接收頻帶開始。ISU100選擇6MHz頻帶的主同步信道，然後檢測這段時間以後同步的丟失。如果同步的丟失仍然存在，則選擇次同步信道並檢測一段時間以後同步的丟失。如果同步的丟失仍然存在，則ISU在下一個6MHz頻帶重新開始同步信道的選擇。當在同步信道上不存在同步的丟失，則ISU選擇包括IOC的第一子帶並偵聽正確的標識消息。發現與它的獨特的標識符相一致的正確的標識信息，則將PIN地址碼鎖存於合適的寄存器中。如果在第一子帶中未發現正確的標識信息，則選擇一個中間子帶，例如第11個子帶，然後ISU重新偵聽正確標識消息。如果消息再一次不正確，則ISU在另一6MHz頻帶重新開始。ISU在一個子帶用至少等於兩倍CXMU傳輸時間的時間，例如當傳輸時間為上述的50msec時則用100msec來偵聽正確標識信息。初始化和激活命令在ISU100中是獨特的命令，因為ISU將不要求PIN地址碼匹配來響應於這種命令，而只要有效特殊標識符和CRC匹配。但是，來自CXMC80的經MCC數據機82發送的初始化和激活命令將只是一個ISU100不需有效PIN地址碼匹配而被允許接收的命令。如果一個未初始化和未激活的ISU100接收到一個在IOC信道上經由MCC數據機82的來自CXMC80的初始化和激活命令，與獨特標識符和有效CRC相匹配的數據。ISU100的CXSU102將存儲與命令和獨特標識符一同發送的PIN地址碼。從這點上而言，ISU100將只對用它的正確PIN地址碼作為它的地址的命令，或廣播地址碼響應；除非，當然，ISU再次被激活和被給予一個新的PIN地址碼。
在ISU已接收到一個與它的獨特標識符匹配的信息後，ISU將接收帶有有效PIN地址碼的上行頻帶命令，它告知ISU哪一個頻帶用於上行傳輸和用於被ISU100使用的上行IOC信道的載波或載頻標識。CXSU控制器102翻譯這一命令，並正確地激活ISU100的ISU數據機101，在正確的上行頻帶中響應。一旦ISU數據機101捕獲正確的6MHz頻帶，CXSU控制器就給ISU數據機101發送一個消息命令以允許上行同步。使用HDT12的MCC數據機上行接收機結構的載波，幅度和定時恢復塊222的分布環被用於為上行傳輸鎖定包括幅度，載波頻率，符號對準，和路徑延遲的各種ISU參數。
圖16一般地描述了這種分布環。當一個新設備被掛在電纜上時，HDT12命令掛在電纜上的ISU進入上行同步模式不包括其它任何ISU100。然後將在新ISU上的信息給HDT12，HDT12還為到用戶ISU單元的各種參數提供下行命令。ISU開始在上行方向的傳輸，而HDT12鎖定到上行信號上。HDT12關於被調整參數得到一個誤差指示器並命令用戶ISU去調整這一參數。在過程中重複誤差的調整直至ISU傳輸的參數被鎖定到HDT12。
更具體些，在ISU100捕獲了用於操作的6MHz頻帶後，CXSU102發送一個消息命令給ISU數據機101而ISU數據機101在圖9所示的頻譜分配中的主同步頻帶內的同步信道上發送一個同步波形。如圖9中分配的一樣與有效負載數據信道有一偏移的上行同步信道包括一主要的和一備份的同步信道，這使得如果其中一個信道被破壞，仍然可以完成上行同步。
MCC數據機82檢測一個有效信號並在來自ISU的被接收信號上進行幅度電平測量。同步波形向CXMC80說明ISU100已接收到激活和初始化和頻帶命令並準備由上行同步開始工作。CXMC80決定是否應調整ISU100的發送電平和調整量。如果要求電平調整，CXMC80在下行IOC信道上發送一個消息指示ISU100的CXSU102去調整ISU數據機101的發射機的功率電平。CXMC80繼續檢測來自ISU100的接收功率電平並提供調整命令給ISU100直至ISU100發送的電平可以接受。在ISU處如前所討論的調整幅度。如果重複一定次數的幅度調整沒有達到幅度平衡或如果用主同步信道沒有檢測到信號存在，則在備用同步信道上進行同樣的過程。如果重複一定次數的幅度調整沒有達到幅度平衡或如用主要或備用同步信道沒有檢測到信號存在，則ISU復位。
一旦完成ISU100的傳輸電平調整並且達到穩定，CXMC80和MCC數據機82就進行載波頻率鎖定。MCC數據機82檢測由ISU100發射的載波頻率，並在被接收的來自ISU的傳輸上進行一種相關以計算載波頻率誤差校正，這對於將所有來自ISUs的上行傳輸的多載波正交校準是必需的。MCC數據機82將消息返回給CXMC80用於給出載波頻率誤差調整量，這是為ISUs實現頻率對準所要求的。CXMC80在下行IOC信道上經由MCC數據機82發送消息以指示CXSU102調整ISU數據機101的發射頻率並重複這一過程直至在對於OFDM信道間隔的一定容限下確定這一頻率。將至少通過合成器塊195(圖13和14)進行這種調整。如果如前所述在ISU上完成頻率鎖定和調整，則不使用這一頻率調整方法。
為了建立正交性，CXMC80和MCC數據機82進行符號的對準。MCC數據機82檢測由ISU數據機101發射的以8KHz幀速率調製的同步信道，並在被接收的信號上進行硬體相關以計算延遲校正，這是對來自所有不同ISU100的上行ISU傳輸的符號對準所必需的。MCC數據機82將消息返回給CXMC80以指示ISU符號對準所要求的延遲調整量，這使得所有符號在HDT12處被同時接收。CXMC80通過MCC數據機82在下行IOC信道中發送一個消息以告知CXSU103去調整ISU數據機101傳輸的延遲。重複以上過程直至實現ISU符號的對準。將至少通過時鐘延遲196(圖13和14)調整這種符號對準。為達到符號對準平衡可能需要多次重複，如果在限定次數的重複中沒有達到，則可復位ISU。
在符號對準的同時，CXMC80發送一個消息給MCC數據機82去進行路徑延遲調整。CXMC80通過MCC數據機82在下行IOC信道上發送一個消息告知CXSU控制器102允許ISU數據機101能夠在同步信道上發送另一個指示ISU100的多幀(2KHz)對準的信號。MCC數據機82檢測到這個多幀對準波形並在這一波形上進行相關。由這種相關調製-解調器82計算為滿足通信系統的往返路徑延遲要求的附加符號周期，然後MCC數據機82返回一個消息給CXMC80以指示附加延遲量，這是為滿足所有的路徑延遲要求而必須增加的，然後CXMC通過MCC數據機82在下行IOC信道上發送一個消息指示CXSU控制器102傳遞一個包含有路徑延遲調整值的消息給ISU數據機101。為達到路徑延遲平衡可能需要多次重複，如果在預定次數重複中沒有達到，則可再次復位ISU。同在圖13和14的上行發射機結構的顯示延遲緩存器「n」抽樣192中能看到的一樣，在ISU發射機中進行這種調整。可分別地或一起用在同步信道上發送的相同的或不同信號在同一時間進行路徑延遲和符號校準。
在ISU被初始化和激活前，ISU100不能在480個載頻或載波的任何一個上發送電話數據信息。在完成初始化和激活後，ISUs在OFDM波形中的傳輸所要求的容限裡，ISU被告知傳輸是可能的而上行同步完成。
在為系統初始化和激活ISUs後，可以周期地進行跟蹤同步或跟蹤以使ISUs在OFDM傳輸規格的要求容限內予以校準。完成跟蹤同步以計算出溫度引起的元件值漂移。如果ISU100在最後仍未被激活，則可被調諧到同步信道，並根據前述的上行同步過程，要求ISU更新上行同步參數。另外，如果ISU剛被使用過，可在IOC信道上進行跟蹤同步或跟蹤。在如圖17中一般所示的方案下，要求ISU通過HDT12經由IOC信道提供一個信號，HDT12捕獲這一信號並確認它在為在OFDM波形中的信道要求的容限內。如果不是，則要求ISU調整這種有偏差的參數。另外，在長時間工作過程中，也可由HDT12要求ISUs為了更新上行同步參數的目的在IOC信道上或同步信道上發送一個信號。
在下行方向，IOC信道傳輸控制信息給ISUs100。雖然沒有要求差分方式的下行調製，但調製格式最好是差分編碼的BPSK。在上行方向，IOC信道傳輸控制信息給HDT12。IOC信道被差分BPSK調製以當在上行方向發送數據時減少與均衡器相關的渡越時間。將控制信息放在一個字節邊緣上(500μs幀)。來自任何ISU的數據可在IOC信道上異步地傳輸；因此，有潛在的衝突產生。
由於有潛在的衝突，因此應在數據協議層次完成在上行IOC信道上的衝突的檢測。用於處理這種衝突的協議可以包括，例如由ISU進行的指數退避。如果這樣，當HDT12檢測到在傳輸中的一個誤差，將重傳輸命令廣播給所有ISUs以使得ISUs在等候一特定時間後在IOC信道上再次傳輸上行信號，等候時間將根據一個指數函數。
熟悉本技術領域人員將認識到可以實現上行同步以允許只使用符號定時環的多點到點傳輸，這用於由HDT12要求的由ISU進行的符號定時調整。可以用ISUs中的沒有鎖定到HDT的高質量本地自由振蕩振蕩器取消用於上行同步的頻率環。另外，在ISUs處的本振可被鎖到一外部參考源上。幅度環對實現在HDT處的符號對準不是必需的。
在通信系統中的呼叫處理要求一種方法，其中分配給用戶以系統的信道用於由HDT12到ISUs100的電話傳輸。根據本發明的本通信系統可以支持不包括集中的呼叫處理技術，例如TR-8業務，和包括集中的呼叫處理技術，例如TR-303業務。當要求服務的ISU終端數目多於可為ISU提供服務的信道數目時，產生集中。例如，對於系統而言可有1000個用戶線終端，而只有240條有效負載信道可被分配用於為這種用戶提供服務。
在不要求集中處，例如對於TR-8操作，在6MHz頻譜中的信道被靜態分配。因此，下面關於信道監測將只進一步討論信道的再分配。
另一方面，動態分配信道以提供集中，例如為了提供TR-303業務，HDT12支持信道的按需分配用於經由HFC分布網絡11的電話數據的傳輸。使用用於在HDT12和ISUs100之間通信的IOC信道完成這種信道的動態分配。為由用戶在ISU100接收的呼叫或為由用戶在ISU100產生的呼叫動態地分配信道。如上討論的，HDT12的CXMU56實現在HDT12和ISUs100之間傳遞呼叫處理信息的IOC信道。具體的，隨後的呼叫處理消息在IOC信道上維持。它們至少包括由ISU到HDT的佔線和摘機消息；由ISU到HDT的空線和掛機消息；在HDT和ISU之間的允許和不允許空線檢測消息。
對於在HFC分布式網絡11的到用戶的一個呼叫，CTSU54發送一個消息給與用戶線終端相關聯的CXMU56並指示CXMU56分配一個信道用於經由HFC分布式網絡11的呼叫的傳輸。然後CXMU56在IOC信道上插入一條命令，這命令由呼叫被指定的ISU100接收；命令提供適當的信息給CXSU102以提示ISU100分配信道。
當用戶在ISU端產生一個呼叫，每一個ISU100負責監測信道單元的佔線情況。當檢測到佔線，ISU100必須使用上行IOC工作信道將這種變化與發端線的PIN地址碼一起傳給HDT12的CXMU56。一旦CXMU56正確地接收到佔線消息，CXMU56就將這一信號發送給CTSU54，它同樣也提供必要的信息給交換網絡以建立呼叫。CTSU54檢測信道的可用性並為在ISU100產生的呼叫分配一條信道。一旦鑑別出一條信道完成了來自ISU100的呼叫，CXMU56就將這一信道經由下行IOC信道分配給請求佔線的ISU100。當用戶掛機，將一個合適的空線消息上行發送給HDT12，它將這一信息提供給CTSU54以使得可重新分配信道以支持TR-303服務。
可在數據機中使用另一種技術進一步地進行空閒信道檢測。在ISU100處的用戶結束數據有效負載信道的使用後，MCC數據機82可以確定以前分配的信道空閒。可由均衡器214(圖15)用均衡過程來進行空閒檢測，均衡器檢測FFT的結果，而FFT輸出一複數(I和Q分量)符號值。如這兒關於均衡的前述，計算一個用於更新均衡係數的誤差。典型地，當均衡器獲得一個信號並檢測到有效數據，則誤差將是小的。在信號被終時，誤差信號將增加，這可用信噪監測器305監測以確定所使用的有效負載數據信道的終止或信道空閒狀態。當系統的這種操作支持集中時，可將這種信息用於分配空閒信道。
均衡過程也可用於確定未分配的或已分配的信道是否被幹擾破壞，這將在下面就信道監測更詳細地解釋。
電話傳輸系統可用多種方式提供信道保護以防止幹擾。窄帶幹擾是由外源被耦合進傳輸的窄帶信號。駐在OFDM波形中的幹擾信號可潛在地使整個頻帶脫線。一個幹擾信號(更可能)不是對於OFDM載波正交的，在更壞情況下，可以一足夠電平將幹擾加入每一個OFDM載波信號將幾乎每一個DSO+破壞到這種程度，即性能惡化到低於最低位誤碼率。
一種方法包括一個數字可調諧陷波濾波器，它包括一個用於鑑別在頻帶上的幹擾位置的幹擾檢測算法。一旦定位，則更新濾波以提供一個應將幹擾從OFDM波形中陷波濾除的任意濾波器響應。這種濾波器可以不是基本數據機操作的一部份，但要求鑑別惡化的信道以將它們「調諧」出去。作為濾波結果的信道損失量將根據頻譜內的誤碼率特性確定以確定幹擾真正被破壞的信道有多少。
如上所討論的關於幹擾濾波器和圖15的MCC上行接收機結構的FFT12的另一方法是多相濾波器結構。在HDT12處吸收與濾波器有關的成本和功率，同時為系統提供足夠的保護以防止幹擾。因而，在ISU100處的功率損耗沒有增加。選優的濾波器結構包括如前討論的根據圖20和21的兩個交錯多相濾波器，雖然一個濾波器的使用被明顯地與一些信道的損失一起考慮。濾波器/轉換對將濾波器和解調過程合併為一個單一步驟。由多相濾波器提供的一些特性包括保護接收頻帶防止窄帶幹擾的能力和允許在上行傳輸中的可伸縮帶寬的使用。如果幹擾使得一些信道不能使用，HDT12可用這些方法命令ISUs在不同的載波頻率上傳輸上行流以避免這種幹擾。
上面用於防止幹擾的至少包括數字可調陷波濾波器和多相濾波器的方法也同樣適用於使用多載波傳輸的點到點系統。例如，單獨一個MISU傳輸到單一HDT可使用這種技術。另外，單向多點到點傳輸也可使用這種技術以防止幹擾。
另外，基於上面所說的信道監測和分配或再分配可被用於避免幹擾。外部變化可以不利地影響所給信道的質量。這些變化是大量的，範圍可由電磁幹擾到在光纖中的物理斷裂。在光纖中的物理斷裂切斷了通信鏈路而且不能通過交換信道避免，但是被電幹擾的信道可以在幹擾消失前不使用。在幹擾消失後，可再使用這一信道。
參照圖28，使用信道監測方法以檢測和避免被破壞信道的使用。信道監測器296被用於從底層支持軟體298的接收事件和更新在本地資料庫中的信道質量表。監測器296也發送消息到默認隔離器302和用於分配或再分配的信道分配器304。到信道監測器的基本輸入是奇偶位誤碼，它可由每個DSO+信道的硬體提供；如前討論的，DSO+信道是10-位信道，其中一位是插入到信道的奇偶校驗位或數據完整位。在特定信道上的奇偶錯誤信號可被用作原始數據，將它抽樣並經過一段時間積分以獲得信道的質量狀況。
對於每一個包括POTS，ISDN，DDS，和DS1的不同業務類型用兩個時間幀對奇偶錯誤積分以確定信道狀況。第一積分過程是基於對所有業務類型的-秒的短積分時間。第二過程，長時積分，是與業務有關的，例如表3中可見的對不同的業務的誤碼率要求要求不同的積分時間和監測周期。
參照圖29A，29B和29C，描述了基本的短積分操作過程。當CXMU56檢測到信道的一個奇偶錯誤時，通過將中斷優先級設置為高於該奇偶中斷(圖29)使奇偶校驗中斷被禁止。如果接收到指示接收信號故障的數據機報警信號，則將忽略奇偶錯誤直至故障結束。因此，一些故障狀況將代替奇偶錯誤檢測。這種報警狀況可包括信號的丟失，數據機故障和同步的丟失。如果數據機報警沒有激活，則更新奇偶計數表並如圖29B所示，允許誤碼定時器事件。
當允許誤碼定時器事件，信道監測器296進入一種模式，其中每10毫秒讀取CXMU56的奇偶錯誤寄存器，在1秒的監測周期後將誤碼計數總計。通常，誤碼計數被用於更新信道質量資料庫和確定哪一條(如果存在)信道要求再分配。資料庫的信道質量表300包括每一信道的正在進行的記錄。這個表將信道的歷史數據歸類，例如指派給信道的當前ISU，監測的開始，監測的結束，總誤碼，昨天的誤碼，上周和上30天的誤碼，自上一個誤碼後的秒數，昨天，上周和上30天的嚴重錯誤，和指派給信道的當前業務類型，例如ISDN。
如圖29A所示，在不允許奇偶校驗中斷和不存在有效報警後，更新奇偶計數和允許定時器事件。如上所示的定時器事件(圖29B)包括一個一秒環路，誤碼在這兒被監測。如圖29B所示，如果一秒循環的時間未，則繼續更新誤碼計數。當一秒時間時，將誤碼總計。如下所述的如果經過一秒周期的總計誤碼數超過允許量說明這個被分配信道被破壞或惡化，則通知信道分配器304並將ISU傳輸再分配給不同的信道。如圖29C所示，當再分配結束時，中斷優級減少並低於奇偶校驗中斷，以使得信道監測繼續並關於所採取的操作更新信道質量資料庫。可將再分配任務作為與誤碼定時器任務相獨立或者與之相連的任務完成。例如，再分配器304可以是信道監測器296的一部份。
如圖290所示，在圖29B的誤碼定時器任務的另一實施例中，可在一秒時間結束前確定信道惡化。這使得可在一秒間隔的最初部份確定信道被破壞，使得可快速地鑑定並可以不用等候整個一秒時間結束而再分配。
不使用再分配，而可提高用於ISO的傳輸的功率電平以克服在信道上的幹擾。但是，如果提高在一個信道上的功率電平，由於總的功率電平必須保持基本穩定，則至少有一個其它信道的功率電平降低。
如果確定所有信道都惡化，則通知默認隔離器302指示有出現嚴重故障的可能性，例如光纖斷裂。如果經過一秒周期的總計誤碼沒有超過允許量，說明被分配的信道沒有被破壞，則中斷優先級被減少而低於奇偶校驗中斷，禁止誤碼定時器事件。於是結束這一事件而按圖29A再一次監測信道的奇偶錯誤。
必須讀到如上所述的由周期性奇偶位監測產生的兩個問題，這是為了估計對應於在一秒的監測周期中的觀測到的奇偶錯誤數的誤碼率。第一個是奇偶校驗自己的特性。即使錯誤實際可能代表大量的數據比特。但使用塊錯誤檢測的對數據格式的被認可的檢測假設了一個錯誤塊代表一比特誤碼。由於數據傳輸系統的特性，引入調製數據的錯誤將可預料地使數據隨機化。這意味著平均錯誤幀將包括四(4)個錯誤數據比特(除第9位)。由於奇偶校驗只檢測奇數位錯誤，有一半的錯誤幀不能用奇偶校驗檢測。因此，由傳輸幹擾引起的每個奇偶(幀)錯誤代表平均8位(數據)錯誤。第二，每個監測奇偶錯誤代表80幀數據(10ms/125μs)。因為奇偶錯誤被鎖存，則所有錯誤將被檢測，但是多個錯誤將作為一個錯誤而被檢測。
當再分配一個信道時將作為確定的基礎的誤碼率(BER)選為10-3。因此，必須確定在一秒間隔中不超過10-3的可接受的奇偶錯誤數。為確定可接受的奇偶錯誤數，必須預測由每個觀察(監測)的奇偶錯誤所代表的可能的幀錯誤數。如果給出監測的奇偶錯誤數，每個監測的奇偶錯誤的可能的幀錯誤數，和由幀(奇偶)錯誤代表的誤碼數，則可得出一個可能的誤碼率。
使用一種統計技術作出以下假設，
1.錯誤為泊松分布，和2.如果對於總的「抽樣」數(100)，被監測的奇偶錯誤數較小(＜10)，被監測的奇偶錯誤率(MPER)反映平均的誤幀率(FER)。
由於被監測的奇偶錯誤(MPE)代表80幀，假設2暗示了在每個奇偶錯誤「後」的幀錯誤數(FSs)等於80MPER。那即是，對於以每個抽樣10ms的100個奇偶抽樣，每個奇偶錯誤的平均幀錯誤數等於一秒內的MPEs計數的0.8倍。例如，如果在一秒周期中觀測到3個MPEs，則對於每個MPE的平均FEs數為2.4。所希望的誤碼率亦以抽樣量再被除以每個幀錯誤的位錯誤就得出在這抽樣中的等效幀錯誤數。FEs數也等於MPEs數和每個MPE的FE數的乘積。給出所希望的BER，可以確定根據下面方程的解集。(MPEFEMPE)=0.8MPE]]>如下的泊松分布被用於計算由MPE(x)代表的所給出的FEs數的概率。前面的假設2被用於得出每個MPE(μ)的平均FE數。p(x)=e-xX!]]>由於所希望的誤碼率是最大值，用x從0到最大數的值連續應用泊松方程。這些概率的總和就是對每個被監測的奇偶錯誤所產生的幀錯誤不超過x幀錯誤的概率。
在表2中顯示了對於10-3的誤碼率和每個1與8的幀錯誤的位誤碼的結果。
表2誤碼率概率最大幀錯誤/ 平均幀錯誤/每個幀錯被監測的 監測的奇偶 監測的奇偶BER＜10-3誤的位誤碼 奇偶錯誤錯誤(X) 錯誤(μ) 的概率2 4 1.6 98％
8 3 32.4 78％4 23.2 38％8 86.4 80％1 9 77.2 56％10 78.0 45％用這種技術，可將在一秒積分過程中檢測到的4個被監測奇偶錯誤值確定為一個閾值用於將ISU的業務指派給一條新的信道。通過假設一個最壞的情況來達此結果，即每個幀錯誤8位誤碼，但誤碼率好於10-3的概率只有38％。對於10-3的誤碼率(在64Kbit中有64個誤碼)，每幀的位誤碼，監測的奇偶錯誤和每個監測的奇偶錯誤的最大幀錯誤的乘積必須是64。因此，當在錯誤定時器事件中的奇偶錯誤的抽樣是4或更大時，信道分配器被告知有一個被破壞的信道。如果抽樣的監測的奇偶錯誤小於4時，使中斷優先級低於奇偶校驗中斷，禁止錯誤定時器事件，結束錯誤定時器事件，然後開始監測信道，如圖27A的流程圖所示。
下面描述的是由信道監測器296的後臺監控例行程序(圖30)進行的長積分操作。後臺監控是用於確保要求比短積分的10-3的誤碼率更高質量的信道的質量完整性。如圖30中的流程圖所示，對於每種業務類型的經由特定時間的後臺監控例行程序更新信道質量資料庫表300，清除後臺計數，確定如果積分的錯誤超過由每種業務類型所決定的允許限值，則按要求通知惡化的信道的信道分配器。
在操作過程中，在一秒間隔內，後臺監控器更新信道質量資料庫表。更新信道質量資料庫表有兩個目的。第一個目的是調整誤碼率和無錯信道的錯誤秒數據的數目以反映它們提高的質量。第二個目的是對在被監控信道上的間發錯誤積分，這種間發錯誤所經歷的錯誤級太低以至產生短積分時間再分配(小於4奇偶錯誤/秒)。此類信道使它們的BER和錯誤的秒數據的數目被調整，而根據數據，可能被再分配。我們知道這是長積分時間再分配，下面顯示了每種業務類型的長積分時間再分配的默認標準。
表3

由於POTS業務不要求比10-3更高的質量，所以使用短積分技術足以消除被破壞的信道，而不需要用長積分。
作為對一種業務類型的長積分的例子，可根據用於ISDN傳輸的信道來描述後臺監控器。這種信道的最大誤碼率可為10-6，用於積分時間的秒數為157。允許錯誤的最大秒數為157秒的8％，監控周期為1小時。因此，如果在一小時監控周期中經由157秒的總計錯誤秒數大於8％時，則將用於ISDN傳輸的惡化信道通知給信道監控器304。
未分配或未使用，但已被初始化和激活的信道，不論是否用於再分配給非集中業務。例如TR-8，或者用於再分配給集中業務，例如TR-303，都必須被監控以保證它們沒有惡化，因此減少了將惡化信道分配或再分配給ISU100的概率。為了監控未分配的信道，信道監控器304使用一個後備管理例行程序(圖31)以在一環路中建立未分配的信道，為了累積用於確定分配或再分配的錯誤數據。如果一條未分配的信道有錯誤，則一小時內它將不分配給ISU100。在信道已保持空閒狀況(未分配)1小時之後，信道監控器將這些信道放於環路回送模式以觀測它們是否已改善。在環路回送模式中，CXMU56命令被初始化和激活的ISU100在信道以足夠長的時間傳輸消息以進行適當的在奇偶錯誤上的短時或長時積分。在環路回送模式中，它能確定以前被破壞的信道經過一段時間是否已改善並由此更新信道質量資料庫表。當不在環路回送模式中，則可以關閉這種信道。
如上所述，信道質量資料庫包括信息以允許以這樣一種方式進行分配和再分配以使得用於分配或再分配的信道沒有被破壞。另外，信道質量資料庫的信息可被用於按質量排列未分配的信道以使得可以更有效地分配它們。例如，一個信道對於POTS而言足夠好，而對於ISDN不夠好。另一個信道可能對於這兩者而言都足夠好。則可將這另外的信道用於ISDN傳輸而不用於POTS。另外，質量非常好的特殊的備用信道可放在一旁以使得當幹擾相當嚴重時，總可以有一個信道可被轉換過去。
另外，也可對使用圖15中所示的MCC數據機82上行接收結構的均衡器214的未分配和已分配的信道進行信噪比估計的確定。如前所述，均衡器以前是被用於確定信道是否空閒以使它可以被分配。如前所述，在均衡器的操作過程中，產生一個誤差以更新均衡器係數。誤差的幅度被映射入由信噪比監測器305(圖15)所進行的信噪比(SNR)的估計。同樣，一個沒有使用的信道應沒有在頻帶中的信號。因此，通過觀測在未使用的FFT倉庫中所檢測的信號的變化，可確定信噪比的估計值。由於信噪比估計值直接與一個可能的誤碼率相關，因此這種可能的誤碼率可被用於信道監控以確定是好的或是壞的信道存在。
因此，為了對例如TR-8業務的非集中業務進行再分配，可與通過環路回送模式或者通過使用均衡器進行的SNR的估計值而監控的未分配信道一起進行對未分配信道的再分配。同樣，也可根據通過使用均衡器進行的SNR估計確定未分配信道的質量來為例如TR-303業務的集中業務進行對這種未分配信道的分配或再分配。
關於信道分配，信道分配器304的信道分配例行程序檢查信道質量資料庫表以確定將哪一條DSO+信道分配給ISU100用於所要求的業務。信道分配器也檢查ISU和信道單元的狀態以確定在一服務狀態和所要求服務的正確類型。信道分配器試圖維持在ISUs處的帶寬的最優分布以允許信道再分配的靈活性。由於優選是ISUs100，至少是HISUs，在任何給定時間只能訪問RF(射頻)頻帶的一部份，信道分配器必須在ISUs上進行信道使用的分布以使得使帶寬的任何一部份不超載並且避免在一服務信道的再分配而為另外的信道騰出地方。
由信道分配器304進行的過程是將相同數目的每種ISU類型分配給6MHz頻譜的每一頻帶的信道。如果需要，如果當前ISU頻帶已滿並且有新的業務分派給ISU，則在ISU上的信道在使用中可被移到一新的頻帶。同樣，如果在一個頻帶中由ISU使用的信道被破壞，ISU可被分配到在另一子帶中或在另一頻帶的信道中的信道。記住，一個HZSU總是訪問分布於整個頻譜的IOC信道中的一個，因此分配的IOC信道繼續允許在HDT12和HISUs之間的通信。通常，有最長的最低誤碼率史的信道將最先被使用。用這種方式，已被標記為惡化的和隨後被分配用於監測目的的信道將最後才被分配，因為它們的歷史將比已在低誤碼率條件下工作了更長時間的信道的歷史更短。
電話傳輸系統的第二實施例參照圖24-27將描述OFDM電話傳輸系統的第二實施例。圖24顯示了6MHz頻譜分配。6MHz帶寬被分為對應於9個單獨數據機226的9個信道頻帶。一個熟悉本技術領域人員將認識到可通過組分識別操作使用更少的數據機。每個信道頻帶包括用每個符號有五比特的正交32進位格式132-QAM(正交調幅1)調製的信道。分配一個單獨信道以為用於在HDT12和ISUs100之間的通信的操作和控制數據(IOC控制數據)的傳遞提供支持。這一信道使用BPSK(雙相移鍵控)調製。
首先應關於下行傳輸，其次關於上行傳輸描述傳輸結構。參照圖25，描述了HDT12的MCC數據機82的結構。在下行方向，串行電話信息和控制數據由CXMC80經過串行接口236引入。串行數據被解復接器238解復接為並行數據流。這些數據流被提交給一組32個信道數據機226，它們完成符號映射和快速傅立葉變換(FFT)功能。32信道數據機輸出時域抽樣，時域抽樣穿過由合成器230驅動的一系列混頻器240。混頻器240產生一系列相互正交的頻帶，而每個頻帶通過濾波器/合成器228被濾波。然後合成器242和混頻器241將濾波器/合成器228的集合輸出上變頻到最終發射頻率。然後這個信號被濾波器232濾波，被放大器234放大，再被濾波器232濾波以去除噪聲成分。然後這個信號通過電話發射機14耦合到HFC分布網絡上。
在HFC分布網絡11的下行端上，一個ISU100包括一個如圖26中所示的用戶數據機258。經由同軸分支30從ODN18接收下行信號並用為整個6MHz頻帶提供選擇性的濾波器260進行濾波。然後信號被分為兩部份。第一部份為系統的同步時鐘提供控制數據和定時信息。第二部份提供電話數據。由於控制數據與電話數據分離地被接收，因此如前所述這被稱為帶外ISU。這種被BPSK調製的帶外控制信道被分離出來並被混頻器262混頻到基帶。然後這個信號被濾波器263濾波並通過自動增益控制級264和考斯塔斯環266，其中載波相位在此被恢復。所產生的信號進入定時環268，這使得可為整個數據機恢復定時信號。作為考斯塔斯環的副產品的IOC控制數據進入ISU100的32信道OFDM數據機224。下行OFDM波形的第二部份被混頻器270和有關的合成器272混頻為基帶，混頻器270的輸出被濾波器273濾波，然後通過一個自動增益控制級270以準備被接收。它進入32信道OFDM數據機224。
參照圖27，通過功能塊276硬限幅IOC控制數據並將它提供給微處理器226。OFDM電話數據通過一個模數轉換器278，輸入到一個先進先出緩存器280，它被存儲在這裡。當存儲了足夠的信息量，它被微處理器226接收，在這裡進行解調過程的剩餘部份，包括FFT的運用。微處理器226通過接收數據和接收數據時鐘接口提供被接收的數據到系統的餘下部份。快速傅立葉變換(FFT)引擎282脫離微處理器而被實現。但是，一個熟悉本技術領域的人也將認識到可由微處理器226進行FFT282。
在上行方向，數據通過發送數據端進入32信道OFDM數據機224，並被微處理器226轉換為符號。這些信號經過FFT引擎282，產生的包括保護抽樣的時域波形穿過一個復混合器284。復混合器284將波形在頻域混頻，然後信號穿過一個隨機存取存儲器數模轉換器286(RAM DAC)。RAM DAC包含一些在將抽樣送到ISU上行發射機的模擬部分(圖26)之前存儲抽樣的RAM。參照圖26，用於上行傳輸的OFDM輸出被濾波器288濾波。然後波形通過混頻器290，在這裡它在合成器291的控制下被混頻直至發射頻率。然後這個信號通過處理器增益控制292，以使得可在上行路徑上進行幅度的調整。上行信號在同軸分支30上的到ODN18的上行傳輸之前最後通過作為最終選擇性的6MHz濾波器294。
在HDT12一邊的上行方向中，在同軸上從電話接收機16接收到的信號被濾波器244濾波。被放大器246放大。正交頻分復接的接收的信號被一組混頻器248和有關的合成器250混頻到基帶。然後混頻器248的每個輸出被基帶濾波器組252濾波而然後每個輸出的時域波形被發送到32信道OFDM數據機226的解調器。信號通過一FFT而符號被映射為比特。這些(比特)被復接器復接到一起並通過其它串行接口256被送至CXMU56。
如本實施例中所示，這個ISU是帶外ISU。由於用於控制數據和電話數據的分離接收機的使用如上面討論的所示。另外，進一步顯示了頻譜到信道頻帶的分割。傳輸系統的所附權利要求所考慮的其它各種實施例都可建立在這裡描述的實施例上。在一個實施例中，至少用於同步信息傳輸的IOC控制信道，和電話業務信道或路徑被提供到單一格式中。當4個BPSK調製載波以16Kbps速率工作，並產生總共為64Kbps的數據率時，實現在HDT12和ISUs100之間的IOC鏈路。每一個用戶將實現像在第二實施例中的一樣的簡單的分離的收發信機，它連續地監控在下行鏈路上與電話信道分離地分派給它的業務信道。收發信機將要求調諧式振蕩器以調諧到業務IOC信道，同樣，一個IOC信道也可為6MHz帶寬的信道頻帶提供服務，信道頻帶可包括用於電話數據和一個IOC信道的正交載波，它們被與正交載波的接收分離地被接收。
在另一個實施例中，沒有4個BPSK信道，而是提供了一個單一64Kps IOC信道。雖然這符號率與OFDM框架的電話符號率並不一致，但這個單一信道依賴於OFDM頻率結構。這個單一寬帶信號要求在ISU100處的更寬帶的接收機，這使得總可以在HDT12和ISUs之間實現IOC鏈路。由於單一信道的支持，可以使用一個固定參考振蕩器，它是在用戶單元中，不需調諧通過頻帶的所有部份。但是，不象在第一實施例中，IOC被分布在整個頻譜，允許窄帶接收機，本實施例中由於在ISU100處的寬帶接收機的使用，使得功率要求將提高。
而又在另一實施例中，IOC鏈路可包括在每個32OFDM信道組中的兩個IOC信道。這使在每一組中的32個OFDM載波增至34個。每個信道組可包括34個OFDM信道而信道頻帶可包括8至10個信道組。這種方法允許用於鎖定到由HDT12提供的參考參數上的窄帶接收器以使用OFDM波形，但是也增加了必須提供以OFDM數據路徑格式的控制和業務信息的複雜性。由於用戶可調諧到信道組的任何一個，放在附加載波中的信息必須被中心局跟蹤。由於系統需要支持定時信號捕獲要求，實施例也可要求將同步信號放在OFDM波形結尾之外。
但是，將理解到，即使在前面的描述中已列舉了本發明的許多特點，和結構的細節和發明的功能，揭示是說明性的並可在順序，形狀，大小和各部份的排列方面變化，該變化在本發明的原則中，並通過附加權利要求所表示的術語的最通用意思完全揭示了它們。
權利要求
1.一種用於至少監控一個電話通信n-bit信道的方法，其特徵在於一bit是奇偶校驗比特，這種方法包括以下步驟對n-bit信道的奇偶校驗比特進行抽樣；由奇偶校驗比特的抽樣得出一可能誤比特率。
2.根據權利要求1的方法，還包括以下步驟周期性監控，對至少一個未分配電話信道累積錯誤數據。
3.根據權利要求1的方法，進一步包括以下步驟將可能誤比特率與預定誤比特率相比較以確定是否至少一個電話通信n-bit信道被破壞；以及如果這至少一個電話通信n-bit信道被破壞，將這至少一個電話通信n-bit信道再分配給一個未被破壞且未被分配的電話通信nbit信道。
4.根據權利要求1的方法，進一步包括以下步驟將可能的誤比特率與預定的誤比特率相比較以確定是否至少一個電話通信n-bit信道被破壞；如果這n-bit信道被破壞，則提高這n-bit信道的傳輸功率，同時保持總的系統功率。
5.一種用於監控至少一個電話通信n-bit信道的方法，其特徵在於一位是奇偶校驗比特，這種方法包括以下步驟對n-bit信道奇偶校驗的比特進行抽樣從奇偶校驗比特的經由一段時間的抽樣獲取一個可能誤比特率；和將經由一段時間周期的可能誤比特率與預定的誤比特率值相比較以確定n-bit信道是否被破壞。
6.根據權利要求5的方法，進一步包括以下步驟根據比較從這一n-bit信道到另一n-bit信道的對通信的再分配。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於至少一條電話通信n-bit信道被包含在有許多電話通信n-bit信道的頻帶中，頻帶與至少一個控制信道相連，此外，其特徵在於不同的n-bit信道也被放置在頻帶中。
8.根據權利要求6的方法，其特徵在於至少有一條電話通信n-bit信道被包含於有許多電話通信n-bit信道的頻帶中，此外，其特徵在於另一n-bit信道被放置在其餘至少另外有一個控制信道與之相連的許多電話通信n-bit信道的第二頻帶中。
9.根據權利要求5的方法，進一步包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則提高n-bit信道的傳輸功率，並保持總的系統功率。
10.根據權利要求5的方法，進一步包括以下步驟將可能的誤比特率存儲於一個表中，其特徵在於這個表可用於將未來的通信分配到一個n-bit信道上。
11.根據權利要求5的方法，進一步包括以下步驟如果信道未被破壞，則從至少經過一個更長的時間周期的奇偶校驗比特的抽樣獲得至少一個附加的可能誤比特率；和將這至少一個附加的可能誤比特率與一個附加的預定誤比特率值相比較以確定這n-bit信道是否被破壞。
12.根據權利要求11的方法，其特徵在於預定的誤比特率值是對電話通信業務的，而附加的預定誤比特率值是對附加的電話通信業務的。
13.根據權利要求12的方法，其特徵在於一個電話通信業務是ISDN。
14.根據權利要求11的方法，進一步包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則提高n-bit信道的傳輸功率，同時保持總的系統功率。
15.根據權利要求11的方法，進一步包括以下步驟根據至少一個附加可能誤比特率與附加預定的誤比特率值的比較進行由n-bit信道到另一n-bit信道的通信的再分配。
16.用於監控至少一個電話通信n-bit信道的方法，其中一位是奇偶校驗比特，此方法包括以下步驟對n-bit信道的奇偶校驗比特經由第一時間周期進行抽樣；從經由第一時間周期的奇偶校驗比特抽樣獲得一可能誤比特率將經由第一時間周期的可能誤比特率與預定的誤比特率值相比較以確定n-bit信道是否被破壞；和如果n-bit未被破壞，則經由一些連續時間周期累積可能誤比特率。
17.根據權利要求16的方法，進一步包括以下步驟將經由連續時間周期累積的可能誤比特率與至少一個預定誤比特率值相比較以確定是否n-bit信道被破壞。
18.根據權利要求17的方法，進一步包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則將通信由此n-bit信道再分配到第二個n-bit信道。
19.根據權利要求17的方法，進一步包括以下步驟如果此n-bit信道被破壞，則提高這個n-bit信道的傳輸功率，同時保持系統的總功率。
20.根據權利要求19的方法，其特徵在於預定的誤比特率值取決於電話通信業務，而至少一個附加的預定誤比特率值取決於至少一個附加的電話通信業務。
21.根據權利要求20的方法，其特徵在於一種電話通信業務是ISDN。
22.根據權利要求16的方法，包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則將通信由此n-bit信道再分配到第二個n-bit信道。
23.根據權利要求16的方法，包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則提高此n-bit信道的傳輸功率，同時保持系統總的功率。
24.用於監控至少一個電話通信n-bit信道的方法，其特徵在於一位是奇偶校驗比特，此方法包括以下步驟對n-bit信道的奇偶校驗比特進行抽樣；從經過第一時間周期的奇偶校驗比特的抽樣獲得一個可能誤比特率；將此經由第一時間周期的可能誤比特率與第一預定誤比特率值相比較以確定n-bit信道是否被破壞；從經由第二時間周期的奇偶校驗比特的抽樣獲取一個可能誤比特率，第二時間周期比第一時間周期要長並與第一時間周期同時進行；將經由第二時間周期的可能誤比特率與第二預定誤比特率相比較以確定n-bit信道是否被破壞；
25.根據權利要求24的方法，進一步包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則將通信從此n-bit信道再分配到第二n-bit信道。
26.根據權利要求24的方法，進一步包括以下步驟如果n-bit信道被破壞，則提高此n-bit信道的傳輸功率，同時保持系統的總功率。
27.根據權利要求24的方法，進一步包括以下步驟將可能誤比特率存儲到一個表中，其特徵在於這個表可將未來的通信分配到一個n-bit信道上。
28.一種用於監控至少一個未分配的電話通信信道的方法，此方法包括以下步驟周期性地監控至少一個未分配的電話通信信道；為至少一個未分配的電話通信信道累積錯誤數據；和允許至少一個未分配的電話通信信道根據錯誤數據而被分配。
29.根據權利要求28的方法，進一步包括以下步驟將電話通信從一個被破壞的電話通信信道再分配給至少一個未分配的電話通信信道。
30.根據權利要求28的方法，其特徵在於周期性地監控至少一個未分配的電話通信信道步驟包括從遠程發射機發送一個n-bit信號，其特徵在於一比特是奇偶校驗比特對n-bit信道的奇偶校驗比特進行抽樣；和從抽樣的奇偶校驗比特獲取一個可能的誤比特率。
31.根據權利要求28的方法，其中未分配的信道是一個關閉的分配的信道，方法進一步包括以下步驟增加在未分配信道上的遠程位置的遠程發射機的功率，這使得可以監控此信道；和在信道被監控以後關閉遠程發射機。
32.根據權利要求28的方法，進一步包括以下步驟將可能的誤比特率與預定誤比特率值相比較以決定信道是否被破壞。
33.根據權利要求28的方法，其特徵在於至少一個未分配的電話通信信道是許多未分配通信信道中的一個，至少一定數目的未分配電話通信信道被監控；此方法包括步驟根據這種監控，排列至少一定數目的未分配信道的質量。
34.根據權利要求33的方法，其特徵在於排列步驟包括將一個質量最高的信道放在一旁作為後備信道。
全文摘要
一種用於監控至少一個電話通信n－bit信道的方法,其中一位是奇偶校驗位,包括對n－bit信道的奇偶位進行抽樣。從奇偶位的抽樣獲取可能的誤比特率。可將可能的誤比特率與預定的誤比特率相比較以確定是否至少一個電話通信n－bit信道被破壞。如果至少一個電話通信n－bit信道被破壞,將這至少一個電話通信n－bit信道再分配給一個未被破壞的並且未分配的電話通信n－bit信道。此外,可以周期性地監控至少一個未分配的電話通信信道,並由此累積錯誤數據以指示質量。
文檔編號H04N7/173GK1193433SQ96192830
公開日1998年9月16日 申請日期1996年2月6日 優先權日1995年2月6日
發明者B·D·安德爾森, H·A·羅伯特斯, J·布雷德, S·P·布斯卡 申請人:Adc長途電訊有限公司