专利名称：通信系统各组成部分之间的同步定时的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明背景本发明一般涉及通信系统，尤其涉及通信系统中信号发射的同步定时。
一些通信体制要求从一个远端站发射的信号和/或信息必须在一个预先规定的时隙范围内到达另一个站点。例如，一个采用时分多址(TDMA)的通信系统要求由发送设备发送的信息突发脉冲串必须在接收设备在一个预先规定的/已知的时隙内被接收。在一个基于TDMA的系统里，不同用户可以通过在一限定时间内被分配给一个或多个时隙来共享一个传输媒质。
以上讨论的时间同步的要求，提出了一个当在发送设备和接收设备之间存在一个未知的或未规定的传输延迟时的特殊问题。当传输延迟未知时，发送设备不知道何时发送信息突发脉冲串才能使突发脉冲串在要求的时隙范围内到达接收设备。
在发送和接收设备之间具有未知的传输延迟的系统的一个例子是一个典型的有线通信结构。有线通信结构典型地包括一个给不同结点提供服务的集线器，以使一个或多个结点是集线器的每一个支线的端点。支线典型地是光纤。光纤铺设到要进入单个用户，例如住房，办公室等等的同轴电缆的分配部分。在一特定支线的端点的分配部分经常被分成可管理的子集，例如20千米半径子集，这些子集是单个的结点。节点典型地包括一个或多个连接单个用户到有线通信系统的用户段。
有线通信网络的布局相应于不同的地理条件而变化，这就使得每个不同的住房或其它用户到集线器之间的传输延迟不同。而且，由于电缆的物理条件以及温度和其它天气条件的变化，传输延迟是动态变化的。然而，在集线器的控制单元负责接收和积极地沿某一路径发送从每一个不同用户来的信号和信息突发脉冲串，因而必须在预先规定的时隙内接收从用户来的信号。从用户送出的信号必须在合适的时间上发送，以使它们的时隙不相互重叠，否则，它们将会相互干扰而不能被控制单元读取。
由于有线通信结构传统地与电视传送联系起来，它们现在正越来越多地使用双向通信，这种通信采用的方案要求组成部分之间时间同步。因此，在系统的不同组成部分之间具有未知的传输延迟的通信系统中，需要一种用于信号发送定时同步的方法。而且，更加需要的是一个适用于有线通信结构情况下的同步方案。
附图简述
图1是一个用有线通信结构的通信系统的原理图；图2是图1中所示的通信系统的单个节点的原理图；图3是表示电缆控制单元和图2中所示的单个节点内的两个不同代表用户单元的初始相对定时的定时图；图4是表示用于决定和补偿一个特定节点的传输延迟的固定和可变部分的定时图；图5是一个推荐的电缆控制单元的原理框图；图6是表示被图5中的电缆控制单元执行的用来决定一个给定用户单元的传输延迟的处理的流程图。
图7是一个推荐的用户有线接入单元的原理框图。
图8是表示被图7中用户有线接入单元执行的用于定时校准和传输延迟补偿的处理的流程图。
附图的详细说明简单地说，本发明提供用于被一个通信系统发送的信号的定时同步的方法和装置。详细地说，本发明的方法和装置的范围尤其适用于采用有线通信结构的通信系统中的信号的定时同步。
本发明的一个推荐的实现方式，正如下面更详细说明的，决定了电缆控制单元(或集线器)和在一特定节点的单个用户之间的传输延迟的“固定部分”。另外，该方法和装置决定了传输延迟的不同的“可变部分”，该“可变部分”反映了从集线器到在一特定节点的不同用户(例如房屋)的空间的变化。因此，尽管在一特定节点上的每一单个用户具有相同的传输延迟的固定部分，而延时的可变部分很可能对每一不同的用户都不同。根据本发明的原理，一旦决定了固定部分，电缆控制单元用固定部分设置接收时隙偏置，并指示不同的用户单元用可变部分来设置它们发送的信号(即就是信息数据的突发脉冲串)的定时的偏置。
参考图以更详细地理解本发明的原理，图1是一个有线通信结构的原理概图，它被配置成用于双向通信，例如，完成电话呼叫或计算机数据的双向发送。参考图1，通信系统100由一个电缆控制单元102(CCU)组成。电缆控制单元102用来在整个系统100里接收和积极地按某一路由发送信号(即就是信息)，以及执行其它的系统管理功能。
从电缆控制单元102(即就是集线器)伸展出的是几条支线104，106，108和110，它们可以是光纤。支线根据特定的应用，拓补结构和系统要求，104-110可以是其它合适的发送媒质，例如低损耗同轴电缆，支线104-110对于通信系统100来说用作“干线”，这对于熟悉本技术的人员来说很明显。
每一根光纤支线104-110分别引向分配部分112，114，11 6和118的某一个。每一个分配部分112-118都位于相应的一个支线104-110的端点，每一根支线104-110都分别在一个分配点120，122，124和126处结束。通常，分配部分112-118由同轴电缆而不是光纤组成，同轴电缆分配信号到单个用户，以及从单个用户接收信号，正如图2中详细表示的。
分配部分112-118用不同的具有代表性的结构表示出，以表明可以采用这些种类。例如，分配部分112以一个环表示的，而分配部分114和116是以不同的残余环表示的。这样，为每个分配部分所选的特定的结构不是本发明的局限因素。
除了分配部分，电缆控制单元102也可以通过网关连到其它通信系统。例如，一根支线128从控制单元102伸展到公用电话交换网(PSTN)130。支线128可以象支线104-110一样是光纤，或者支线128是对该技术熟悉的人员所知道的其它合适媒质。因此，通信系统100可通过线128和各种网关而被用来接入到所有通常可用的通信网络中，例如PSTN130。
图2是通信系统100的一部分的原理图，它表示出本发明有关分配部分116的原理。熟悉该技术的人员会意识到这些原理同样可以应用到参考图1所表示和描述的每一个分配部分，以及未表示出的分配部分的其它结构。
分配部分116包括一根同轴干线电缆202，用作图2中所表示出的节点124的传输媒质。节点124包括从干线电缆202分出的两个不同的用户房屋206和208。在推荐的安排里，节点124由沿着从分配部分116的一段20千米的分支的所有用户例如房屋206和208组成。虽然，20千米是任意选出的，那个距离在分配部分提供了很好的可管理的分组。例如，如果在一个用户节点上的多个用户相互之间距离比约20千米远，基于电缆控制单元的传输延迟将变得使通信变得不方便的程度，甚至可能在给定的通信传送设备的当前状态下效率低下。
正如图2中所示，每一个用户房屋206和208分别通过有线接入单元210和212连到通信系统100。分别安装在用户房屋206和208的外面的有线接入单元210和212，也称作用户单元。每一个用户单元210和212可由一个接口盒组成，该接口盒包括软件和电子仪器以向用户提供接入到通信系统100多种形式。
由用户单元210和212提供的接入的灵活性通过耦合到用户单元210和212的在用户房屋206和208里的各种设备来证示。例如，房屋206有耦合到用户单元210，并由此到通信系统100的一部电话214和一台电视机216(或安装顶盒)。
类似地，用户房屋208表示出一台耦合到用户单元212的个人计算机218。
用户单元提供在每一个家庭或公司与电缆控制单元102之间的双向数据传送能力。因此，电话214，电视216和计算机218都被提供到电缆控制单元102的双向数据通信路径。熟悉该技术的人员可以理解，为用户单元210和212提供功能的软件和电子仪器可在单个设备214，216和218里根据选择留下全部或部分，在这种情况下，那些设备，或者设备和有线接入单元的组合，将被认为是用户设备或用户单元。
图2表示由本发明的方法和装置所要解决的未定传输问题。详细地说，图2表示在用户设备和控制单元之间的传输延迟的“固定部分”沿着支线108存在。为了便于说明，支线108被认为在分配点124结束，分配点124代表第一个用户分支220。
固定部分，正如箭头222所指的，之所以被认为是固定的，是因为由干线，光纤连接等等产生的延迟对每一个用户单元都是公共的，每一个单元都将至少经受这些延迟。因此，固定延迟对于在给定结点的所有单个用户单元(例如，在结点204的用户单元210和212)实质上是相同的。
应该注意，为了简单而清楚，假设连接房屋206和208到分配线202的分支220和224不产生效果显著的延迟。否则，根据本发明的原理，分支220的延迟被加到固定部分，以使固定部分仍然是任何一个用户所要经受的最小延迟，因为它是基于离电缆控制单元102最近的用户。
另外，传输延迟的“可变部分”在图2中表示出，正如箭头226所指的，它代表信号在单个用户分支220和224之间传输的时间。这个部分之所以被认为是可变的，是因为对沿着线202的每一个用户它是不同的。随着从电缆控制单元102伸展出的同轴电缆的延伸，电缆对上面背景部分讨论的动态变化变得更加敏感。根据本发明的原理，传输延迟的固定部分222和可变部分226都得到规定和补偿，以使从用户单元210和212发出的信号在适当的预先规定的时隙内到达控制单元102。
图3是一个定时图，它表示控制单元102和图2的节点204的两个用户单元210和212的初始相对定时。更详细地说，时隙序列302表示在控制单元102里连续时隙304、306和308同步状态下的定时。当控制单元102发送信号时，它在特定的预先规定的时隙范围内如此工作，正如举例中垂直线310和312分别标示时隙306的开始和结束所指的。类似地，当控制单元102从用户单元接收用户信号时，它们必须在一特定的时隙内被接收(例如，时隙306)。这些定时要求与通常使用的同步通信协议一致，包括TDMA。
时隙序列314表示在通过通信系统100的本发明的定时补偿原理操作之前相应于用户单元210的连续时隙316，318和320的相对定时，(即就是，被用户单元210接收到的信号/信息突发脉冲串，以及更重要地产生的，是同步的，以使时隙序列302和时隙序列314之间的差异得到补偿)。时隙序列322表示在如上所述的定时补偿操作实现之前，相应于用户单元212的连续时隙326，328和330的相对定时。
应该注意到，图3表示出不同的时隙序列302，314，322的相对位置关系，正如它们在控制单元102处被观察到的。即就是说，时隙序列302和时隙序列314之间的时延324是由图2中所示的路径长度222所导到的传输延迟产生的，即就是，分配点124(到用户单元210的分支220所在的地方)和控制单元102之间的路径。也应该注意到，时延324只代表一个时隙剩余的/小数部分，路径222上的实际的传输延迟可能是几个时隙加上该小数部分324。
类似地，时隙序列314和序列322之间的时延334，是由图2中表示的路径长度226(在分支220和分支224之间的沿着干线202的路径)所导致的附加传输延迟产生的。时延334代表传输延迟的固定部分，因为没有别的用户处在房屋206和集线器102之间，而时延334代表可变部分。可以理解，如果还有别的房屋(未画出)位于干线202的沿线，那些房屋的每一个将都有必须得到补偿的延迟的唯一的可变部分。
图4是一个定时图，它根据本发明的原理，表示出固定延迟324和可变延迟334是怎样被决定和被补偿的。控制单元102在时隙402内发送一个全局探测信号到在节点204的所有用户单元(包括单元210和212)。相应地，所有的用户单元通过发送一个响应信号来响应，这些响应信号组合形成单个接收信号404。
电缆控制单元102包括用多种同样地有效的方法之中的任何一种来测试接收信号强度的能力。在最简单情况下，控制单元102直等到出现一个如虚线406所指的信号强度的门限值，在这一点处，假定从最近的节点204的用户单元(此时是单元210)接收到一个响应信号。或者，以一种需要附加处理的在一定程度上更复杂的方式，控制单元202将通过合成在一定时间内的信号以及从平均值里检测一个大的增加，来检测接收信号404的存在。这个坡度信息可在不需要预先定义门限406的情况下使用。
在认定接收到一个响应信息以后，参考时隙410的开始408(时隙410代表信号被接收到的当前时隙)，控制单元102接着决定达到门限值406的时间点。控制单元102将图4中用箭头412表示的差别和自从全局探测信号被发出后已经发出的时隙的个数的时间组合(正如图4中箭头414所表示的)。
时段412和414的总和对应于从最近的用户单元210(即就是由于图2中所示的路径222的延迟)到控制单元102的传输延迟416。因此，它被看作有关节点204的传输延迟的固定部分。显然，时段414代表时隙间隔的整数个数，而时段412代表单个时隙的小数部分。
控制单元102通过调整它的接收窗口来抵消固定延迟的方式来补偿延迟的固定部分。这是通过将处理窗口从时间位置T1推迟到时间位置T2来完成的，正如箭头420所指的(实际上，正如熟悉该技术的人所理解的，提前量只是观察到的时间移位412的一半，因为观察到的时移代表的是环路传输时延，而不是单方向延迟)。
传输延迟可变部分的决定是由控制单元102如下完成的。需要特别注意的是根据本发明的原理，节点地理布局的设计规划要求在某一特点的节点最远的用户的可变延迟不超过一个时隙的
。即就是，从最近用户单元到最远用户单元的距离不超过一个时隙的
，通过同轴电缆上的传输延迟测得。这个限制的原因从以下对延迟的可变部分的测试和补偿的讨论而变得明显。
一旦控制单元102已经建立起传输延迟的固定部分，一个接收窗口将被建立，以使从用户单元来的所有的定时调整要求在接收窗口内被接收(图4中，接收窗口相应于时隙410)。用户单元定时调整要求是通过发送一个“短突发脉冲串”实行的，“短突发脉冲串”的持续时间小于或者等于，最好等于，一个时隙的一半。这个缩短的突发脉冲串长度，和网络布局一起，要求最远的节点引入的单程可变延迟不超过一个时隙的
，确保该缩短的突发脉冲串即使是从最远的用户单元送出的，也可以在接收窗口内到达控制单元102。
有关用户单元212的传输延迟的可变部分在图中用箭头418表示。以连续的TDM时隙形式的同步信号被控制单元102发送，其时隙边界校准到时间T0。用户单元210发送一个响应短突发脉冲串，该短突发脉冲串在时间T1到达控制单元102，正如箭头420所指的(之所以不在时间T2，是因为由传输延迟的固定部分引起的补偿)。观察到短突发脉冲串在时间T1到达(在接收窗口的起始处)，很显然，用户单元210没有传输延迟的可变部分(正如以上所述，这是因为用户单元210是在节点204的到控制单元102最接近的用户)。
然而，将同样的原理用于用户单元212，产生不同的结果。考虑到固定部分补偿，用户单元212发送它的相应短突发脉冲串，以使它在时间T3到达控制单元102，正如箭头422所指(之所以不是在时间T4，是因为由于传输延迟的固定部分引起的补偿)。
时间T3和取样窗口408(也就是，时间T1)的开始处之间的差异对应于传输延迟的可变部分。因此，用户单元212被指令提前其发送，以使其信号在时间T1被控制单元102接收(正如以上所述，实际的被单元212提前的时间是箭头418所指的时间的一半)。其它的位于干线202沿线上的用户单元根据它们离最近的用户单元210的距离，提前不同的可变延迟量。
图5提供了一个推荐的电缆控制单元102的详细的原理框图，该电缆控制单元102包括一个处理器502(推荐地是一个数字信号处理器(DSP))，一个处理器存贮器504(推荐地是在处理器502里的内部存贮器)，一个外部缓冲存贮器506和一个信号转换电路508。转换电路508，推荐地是一个RF收发信机，将从支线510接收的或发送到支线510(支线510通常代表图1中所表示的从电缆控制单元102伸展出的支线)的模拟信号转换为存贮在缓冲存贮器506里的数字信号。缓冲存贮器506的应用并不是必需，而是推荐使用以避免在处理器502操作时的等待状态。
控制单元102如何认定已经接收到一个响应信号的更详细的描述，参考图6中所示的流程图进行。熟悉该技术的人员将会理解用于执行图6中所示的步骤的指令推荐地存贮在连接到处理器502的程序存贮器516里。程序存贮器516可以是任何非可变存贮器，例如只读存贮器(ROM)，或者可以是可变存贮器，例如随机存取存贮器(RAM)，它在控制单元102上电时加载。
在本发明的推荐的实施方式中，从用户单元到控制单元102的通常的信息突发脉冲串由112个符号(即就是224比特)组成。然而，为了定时校准操作，一个48个符号的缩短的突发脉冲串是推荐的(正如以上所述的，该缩短的突发脉冲串将小于或等于一个时隙的一半，在推荐的实施方式中，它等于120个符号)。另外，在短突发脉冲串的前面提供两个比特，以为转换电路508建立一个参考相位。
图6是电缆控制单元决定一给定用户单元传输延迟执行的处理流程图。控制单元102通过在步骤602中从缓冲存贮器506加载一个完整时隙的信息(即就是120个符号)。步骤602可利用处理器502完成，或利用如图5中由虚箭头512所指的直接加载存贮器504的电路(未表示出)完成。每一个符号推荐地由从支线510接收来的模拟信号的4个抽样表示，4个抽样提供处理器需求和估计的突发脉冲串能量之间的足够平衡(例如，每个符号的更多抽样将以增加处理需求为代价来提供对突发脉冲串能量估计的更加精确)。
在步骤604中，处理器502计算每一个奇数号码的抽样能量(再一次大量地减少不需的处理)，保持计算能量的总数并且每计算4次就将总数存贮在位于存贮器504的数组514中。这样，对于一给定的时隙，数组514有总供60个能量计算。数组中的数据在处理以后，以升序代表整个时隙的能量轮廓(因为每一个以前的总数都被加到随后的计算中)。如果想要增加被估计的突发脉冲串位置的概率，数组514将有240个元素，而不是以上描述的60个元素。通过计算所有240个抽样而不是60个抽样的总能量，可以获得对突发脉冲串位置估计增加大约±1个符号的精度(以大量地增加处理要求为代价)。
处理器502在步骤606中将总数除以2(推荐地，通过仅将总数向右移一位)。当在步骤606中已经计算半数时，处理器502在步骤608中执行在数组514中搜索2叉树，以寻找总数最接近该半数的数组元素。可以理解，虽然2叉树可能是寻找该半数值的最有效的搜索，也可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下采用其它的著名的搜索方法。例如，在以大量地增加处理时间为代价，执行每一个数组元素的简单顺序搜索。二叉树搜索对顺序搜索的优点在于，将只用6个而不是60个比较操作来找到该半数。最接近于半数的数组元素被看成是突发脉冲串的估计的中心(即就是半数位置)。
处理器502在步骤610中，通过从半数位置减去一个预先规定的抽样数X来估计突发脉冲串的起始位置。这个减法操作是参考在步骤602中加载进存贮器504的整个帧而执行的。假定突发脉冲串包含48个字符，X可以简单地选择为24。然而，假如在一个突发脉冲串过程中能量分布一致，载噪比(CNR)为10db，离突发脉冲串的真正中心的最坏情况的偏差是大约±3.3个字符。为了在CNR级别等于或大于10db时对突发脉冲串检测优化处理，以及为了补偿从真正中心的可能偏离，突发脉冲串窗口推荐地缩短8个字符(即就是每端4个)而得到一个40个字符的窗口，在这种情况下X是20而不是24。
处理器502在步骤612中，在估计的开始位置处开始，在加载到存贮器504的整个时隙的2X个符号(如上所述，推荐地为40)期间内，运行一个符号定时检测程序，以决定在随后的处理中应用的最佳抽样(数组514的估计的开始位置与加载到存贮器504的整个时隙的相当相似的位置相关)。步骤612的符号定时检测器决定4个抽样中哪一个抽样被用来在随后的处理中从接收来的信号中检测信息。
一旦最佳抽样被选择，处理器502在步骤614中，在步骤612中处理的符号的相同的时期内，运行一个微分检测器。微分检测器从接收到的信号中提取信息，大大地从信号中消除了噪声。熟悉该技术的人员很容易理解信号检测技术是公知的，在不离开本发明的原理的情况下，在执行处理步骤614时可以实行不同的检测程序。
在步骤614中信息从接收到的信号中抽取出来以后，处理器512在步骤616执行对该信息的搜索以检测一个或多个SYNC(同步)字的存在。在本发明的推荐的实施方式中，使用三个24比特的SYNC字。另外，尽管可以用不同的SYNC字，有相同的三个SYNC字是值得推荐的，每一个有对应于“1F53A0”的比特方式。这个比特方式被发现具有高的自动相关，它可以减少搜索需要的处理时间。
在不离开本发明原理的情况下，虽然可以用多种搜索技术，处理器502在步骤616运行一个二叉相关器程序是值得推荐的，该二叉相关器程序将相关窗口移动通过存贮器504，而不是将存贮器504移动通过相关窗口。外理器502继续运行二叉相关器直到所有的三个SYNC字都被定位。第三个SYNC字的第一个比特的比特位置标明突发脉冲串的中心位置。一旦这个位置被标明，步骤616的处理通过从跟在第三个SYNC字的字抽取ID码来完成。
一旦步骤616中的处理完成，突发脉冲串位置就已经被估计并接着精确地决定，信号的ID码也已经被识别。而且，由相关的ID码标明的用户单元的传输延迟也已经被决定。本发明的另一个优点由步骤618所示，其中处理器502用实际的突发脉冲串位置信息来执行另一个积分(相似于步骤604的积分)，该积分决定突发脉冲串的平均功率。如果步骤618的积分在32个符号期间执行，得到的功率计算对应于从一个普通突发脉冲串获得的平均功率，该普通突发脉冲串是可能被通信系统100用来在通常发送期间处理信号的突发脉冲串(即就是，当全部突发脉冲串长度，而不是缩短的突发脉冲串被使用)。
因此，图6中表示的电缆控制单元102和相应的处理步骤决定整个通信系统100里的固有传输延迟。然而，在支线510的另一端，是用户单元，用户单元先是发送缩短的突发脉冲串以用于定时校准，接着抵消传输延迟所需的补偿。这些功能参考图7和8详细描述如下。
一个普通的用户有线接入单元700(CAU)如图7所示。以上讨论的有关有线通信系统100的包括单元210和212的任何一个用户单元，都可以利用有线接入单元700实现。有线接入单元700典型地通过一根相应的支线510连接到电缆控制单元102，如图5和7所示。
CAU700包括包含有一个有线接口704的RF收发信机702，一个上变频器706，一个调制器708和一个下变频器710。有线接口704提供一个到同轴电缆或光纤的接口，由此RF信号从上变频器706传输到支线510，以及RF信号从支线510下载到下变频器710。调制器708将数字信号处理成为模拟信号，该模拟信号被上变频器706转换到它们合适的频率以用于传送。
CAU700也包括一个处理器电路712，考虑到处理器需求的广泛性，处理器电路702推荐地是应用一个专用集成处理器(ASIC)而不是一个通用微处理器。ASIC712推荐地包括寄存器714以提供性能的进一步提高。寄存器714包括如下标记的7个寄存器Tx帧设置，Tx帧长度，Tx偏置，斜坡设置，斜坡复位，上电设置，和上电复位。这些寄存器通过地址总线720和数据总线722连接到微处理器716和存贮器718。寄存器714的功能，以及CAU700怎样操作的解释，参考图8如下所示。
图8表示出一个流程图，它表明被图7中CAU700在定时校准和传输延迟补偿期间执行的处理。熟悉该技术的人员可以理解执行图8中所示步骤的指令，推荐地在ASIC712和/或存贮在连接到微处理器716的程序存贮器724里实现。程序存贮器724可以是任何非可变存贮器，例如只读存贮器(ROM)，或者它可以是可变存贮器，例如随机存取存贮器(RAM)RAM在CAU700上电时加载。
当CAU700最初开机时，在寄存器714里的Tx偏置寄存器用一个随机值初始化，该随机值代表电缆控制单元102和CAU700之间的最坏情况的偏差，CAU700被设置成只发送短突发脉冲串。CAU700的处理是在一经收到从控制单元102来时隙的第一个比特开始的，正如步骤802所示的。第一个比特的接收(也指下行触发)使得在步骤804中将Tx偏置的值加载到Tx偏置计数器，并用于开始计数(计数是被这个单个下行比特时钟驱动的)。
Tx偏置计数器到达终点计数后，产生一个同步到上行比特时钟的TC信号，接着该同步了的信号使得脉冲设置计数器在步骤806中开始计数。上行比特时钟提供一个所有随后信号都与之同步的额外的参考帧。Tx脉冲设置计数器有效地产生三个负责从CAU700发送信息的信号。当脉冲设置计数器等于分别地存贮在上电设置，斜坡设置和Tx帧设置寄存器里的值时，这三个信号在步骤808、810和812中设置。上电设置信号有效地打开RF收发信机，而斜坡设置信号有效地从一个开始的低功率设置增加发送功率到全功率。当达到全功率设置时，Tx帧设置信号有效地将数据送入上行。
用从Tx帧长度寄存器来值加载Tx帧长度计数器，以及用Tx帧长度计数器初始化计数的步骤814出现在步骤812中发生Tx帧设置后。步骤814发生在步骤808-812已经发生之后，以使步骤814有效地将数据加载到上行，并发送它直到Tx帧长度计数器到达它的终端计数，正如步骤816中产生一个Tx帧复位信号所示，这样，CAU700根据存贮在Tx帧长度寄存器里的值来发送比特的个数。这个值在定时校准过程对应于一个短突发脉冲串，而此后则对应普通突发脉冲串。另外，短突发脉冲串信息由三个相同的连续的SYNC字，随后是一个识别字组成是值得推荐的。SYNC字推荐地对应于比特方式“1F53A0”，正如以上所述的。
Tx帧复位脉冲的产生，为CAU700准备下一个下行发送而开始功率下降循环。在步骤818，当Tx帧复位脉冲已经产生时，脉冲复位计数器开始计数。当脉冲复位计数器的值等于斜坡复位寄存器的值时，在步骤820中，产生一个斜坡复位脉冲，该脉冲有效地将发送的功率降回到一个极小的设置。同样地，当脉冲复位计数器的值到达上电复位寄存器的值时，在步骤814产生一个上电复位脉冲，它有效地关闭发射机直到下一个发送循环。
步骤814期间的数据发送使控制单元102如上所述决定控制单元102和CAU700之间的传输延迟。控制单元102随后发送一个定时补偿值到CAU700，该补偿值加载到Tx偏置寄存器来替代在步骤824中定时校准期间使用的最坏情况值。
一旦接收到新的偏置值，CAU700在步骤826中修改存贮在Tx帧长度寄存器中的值到相应于通常的突发脉冲串长度，而不是缩短的长度。控制单元102和CAU700之间的附加发送因此同步，以抵消两设备之间的传输延迟。这个同步过程推荐地在每一个双向发送序列的开始时执行，并且每当系统发现过多的错误出现时也执行(实质上是要求定时同步功能被重新执行)。
可以理解，前述只是本发明的一个例子，熟悉该技术的人员可以在不离开本发明的精神和范围的情况下，进行多种修改。例如，图1中的有线通信系统利用PSTN来连接到一个本地电话系统，而作为一种选择，也可以直接连接到其它的有线通信系统，或者直接到多种长途服务提供器。
权利要求
1.一种用于通信系统各组成部分之间的同步定时的方法，包括以下步骤在用户设备接收一个表示为用户设备提供的信息选择路由的控制单元的接收窗口的信号；响应从用户设备到控制单元的接收、发送控制单元在接收窗口期间抽样的信号突发脉冲串的步骤，用从用户设备到控制单元的传输延迟的固定部分在时间上调整接收窗口；在用户设备接收表示从用户设备到控制单元的传输延迟的可变部分的时间校准信息，该校准信息是从控制单元的信号突发脉冲串的到达定时计算得到；从用户设备发送一个位于根据时间校准信息的时间上的信息突发脉冲串。
2.在一个利用同轴电缆作为传输媒质的通信系统中用于同步从用户设备来的信号的接收定时的方法，通信系统中用户设备和控制单元之间存在未定的传输延迟，控制单元为从用户设备来的信号选择路由，以及其中从用户设备来的信号必须在控制单元中于一个预先规定的时隙期间内被接收，该预先规定的时隙具有一个第一个持续期间，该方法包括以下步骤将该预先规定的时隙在时间上设置一个偏置，偏置量与未定传输延迟的固定部分相关；从控制单元到用户设备发送一个时隙信号；在控制单元接收一个从用户设备发送来的传输延迟测试信号，具有一个第二个持续期间的传输延迟测试信号小于或者等于第一个持续期间的一半，该传输延迟测试信号跟着预先规定的时隙的开始而被接收；通过测试跟着预先规定的时隙的开始，即传输延迟测试信号被接收时的时间量决定未定传输延迟的可变部分，即向用户设备发送未定传输延迟的可变部分的校准信息指示。
3.在一个要求从用户设备来的信息的突发脉冲串在控制单元的具有第一个持续时间的定时窗口内被接收，以及要求在用户设备和控制单元之间存在未定的定时延迟的通信系统中，一种构造包括一个控制用户设备的程序存贮器，该程序存贮器包括在用户设备中控制用户设备从控制单元接收定时时隙信号的指令；控制用户设备发送一个用户设备定时突发脉冲串的指令，该突发脉冲串具有一个比第一个持续时间一半还少的第二个持续时间，用户设备定时突发脉冲串跟在定时时隙信号接收后的在一个预先定义的时间量上被发送；控制用户设备接收用户设备和控制单元之间的未定定时延迟的可变部分的时间校准信息指示的指令；控制用户设备发送多个信息突发脉冲串信号的指令，每个突发脉冲串信号在时间上的位置与时间校准信息一致，定时窗口在时间上被移位一个与用户设备和控制单元之间的未定定时延迟的固定部分相关的量。
4.在一个在用户设备和为从用户设备来的信号选择路由的控制单元之间存在一个未定的传输延迟，以及从用户设备来的信号必须在控制单元中在一个预先规定的时隙内被接收的通信系统中，一种构造包括一个控制单元的程序存贮器，该程序存贮器包括控制设备发送时隙信号到用户设备的指令，时隙信号表明预先规定的时隙的定时；控制设备从用户设备在预先规定的时隙期间接收传输延迟测试信号的指令，该预先规定的时隙在时间上的位置与未定传输延迟的固定部分相一致；控制单元决定在预先规定的时隙开始后的时间量的指令，该预先规定的时隙是指传输延迟测试信号被接收。
5.一种用于通信系统各组成部分之间的定时同步的方法，包含以下步骤从用户单元提供信号信息到控制单元，信号信息具有一个开始位置和一个结束位置；产生信号信息的能量轮廓，该轮廓包括一个代表信号信息总能量的值；决定总能量的大约半数值位于能量轮廓的何处；根据半数值的位置，在信号信息中设置一个开始位置；在信号信息中至少定位一个同步(SYNC)字；向用户单元发送一个偏置值，该偏置值大大地补偿了开始位置和起始位置之间的所有延迟。
6.用于一个同步通信系统中的控制单元，它连接多个用户单元到控制单元，该控制单元包括一个在控制单元和通信系统之间提供一个接口的RF收发信机，该RF收发信机提供数字信号到控制单元，一个预先规定数目的数字信号包括一个完整的时隙；主存贮器耦合到RF收发信机以接收整个时隙；处理电路耦合到主存贮器，以处理时隙来至少决定在控制单元和每一个用户单元之间的任何时延，它是通过在抽取信号信息之前先估计在时隙中信号信息位于何处，处理电路提供一个偏置值到每个用户单元，该偏置值补偿为每一个不同的用户单元决定的延迟。
7.一种用于通信系统中组成部分的定时同步的方法，通信系统包括从控制单元到至少一个用户单元的下行传送，和从至少一个用户单元到控制单元的上行发送，每一个发送都具有一个发送长度，该方法包括以下步骤从控制单元接收下行启动信号(trigger)；用一个代表在控制单元和至少一个用户单元中选择的一个之间的传输延迟的最坏情况的预先规定的值，来设置下一个上行发送的偏差；在所选的用户单元中打开一个RF收发信机到一个发送功率设置；将发送长度设置成对应于一个短突发脉冲串；在一个对应于下一个上行发送的信号中格式化至少一个SYNC字；对应于下一个上行发送来发送信号。
8.用于同步通信系统的多个用户接入单元，它连接一个控制单元到多个用户接入单元，基于控制单元在一个预先规定的接收窗口内从用户单元接收发送，至少有一个用户接入单元包括一个提供一个在用户接入单元与通信系统之间的接口的RF收发信机，该RF收发信机提供数字信号到用户接入单元，一个预先规定数目的数字信号包括一个完整的时隙；多个为至少一个延迟偏置值和一个发送帧长度存贮值的监时寄存器；耦合到RF收发信机的特殊的处理电路，该处理电路从RF收发信机接收数字信号并向RF收发信机提供数字信号；耦合到特殊处理电路的主存贮器；一个耦合到主存贮器和多个寄存器的处理器，该处理器通过提供一个短突发脉冲串上行信号到特殊的处理电路来响应接收一个下行触发，直到从控制单元接收到一个延迟偏置值，此时普通的上行突发脉冲串被提供，以使上行突发脉冲串被与接收窗口的定时校准了的控制单元接收。
9.一个用于同步双向发送的通信系统，包括多个初始化成发送短突发脉冲串的用户单元，相应于在接收到一个偏置延迟值之后，接收下行触发并发送普通突发脉冲串，该短突发脉冲串至少具有一个SYNC字；估计在接收窗口中短突发脉冲串的位置的控制单元，基于估计的位置处理短突发脉冲串，以从接收到的信号中抽取数据并在接收到的信号中搜寻至少一个SYNC字，这一搜寻提供了一个相当精确的在接收窗口中的短突发脉冲串的位置，该接收窗口被用于发送偏置延迟值到各个发送短突发脉冲串的用户单元。
10.一种用于在一个具有多个用户单元和一个控制单元的通信系统中提供同步发送的方法，该通信系统的通信是基于控制单元在一个预先规定的接收窗口中接收信息，该方法包括以下步骤系统初始化包括以下步骤建立一个传输延迟的固定部分；补偿该固定部分；单一双向通信初始化包括以下步骤接收一个信息的完整时隙，它代表在控制单元中从被选择的一个用户单元来的短突发脉冲串，该短突发脉冲串至少包括一个SYNC字；在控制单元中，估计信息的平均功率在整个时隙中的位置；基于在控制单元中的估计，从整个时隙中抽取数据；在控制单元中，从抽取的数据中搜索至少一个SYNC字；从控制单元到所选的用户单元提供一个偏置延迟值，以使从所选的用户单元来的随后的发送与合适的接收窗口进行定时校准；基于接收到的偏置延迟值调整所选的用户单元的发送定时；在所选的用户单元，从短突发脉冲串长度改变到普通突发脉冲串长度。
全文摘要
一种用于通信系统(100)中信号发送的定时同步的方法确定在中央单元(102)和在一特定节点(202)上的用户(206,208)之间的传输延迟的“固定部分”(222)。另外,该方法确定出传输延迟的“可变部分”,它计及在一个特定节点(202)上的不同用户的空间变化。本推荐的方法将控制单元(102)的接收窗口的偏差设置成与固定部分一致,并控制各个用户单元(206,208)设置被不同的部分发送的信号的定时偏置。
文档编号H04J3/14GK1169804SQ9619164
公开日1998年1月7日 申请日期1996年11月5日 优先权日1996年11月5日
发明者蒂莫西·M·伯克, 迈克尔·曼尼特, 罗伯·巴哈里 申请人:摩托罗拉公司