通信网中带宽重复使用的方法和装置的制作方法

文档序号:7573856阅读:207来源:国知局
专利名称:通信网中带宽重复使用的方法和装置的制作方法
技术领域
本发明是关于宽带通信,更具体地说是关于在双向通信系统中节约带宽。
通常,在双向通信系统中的系统总带宽被分成两段(即就是频段)。进来和出去的信息每个都有一专用的带宽。因此,一个给定方向的总带宽只有系统总带宽的一半。
例如,如图I中所示的点对多点传输系统中,中心局或头端(CO/HE)10沿单根传输线102广播下行信息到远端非交换型分裂器19,非交换型分裂器19进一步将信息分别沿传输线130、140、150、160分配到多端用户30、40、50、60。端用户(EUs)也沿线路130、140、150、160发送上行信号到远端分裂器19,分裂器19进一步沿单根传输线104将那些信息转移到CO/HE 10。
由于分裂器19的消极的分裂,所有用户可通过调谐到合适的信道(频率、时隙等等)来接收所有的下行信息。因些,不能保证隐私。而且,由于每一个EU将同一根物理线路用于双向传输(线路130、140、150、160),上行和下行业务需要被分配到非交叠的频带上(频率,时隙,码,或者波长,等等)。由于在远端分裂器19里没有采用交换功能,每一个EU也需要跟从一定的算法以避免与其它的沿共享的上行传输线104传输的EU冲突(即就是频分多址FDMA;时分多址TDMA;波分多址WDMA;或者码分多址CDMA)。
对于一个在下行传输中采用频分复用,上行传输中采用FDMA的系统中,带宽的分配如图2所示。用于EUs30、40、50和60的下行信息AD、BD、CD和DD从CO/HE10沿单根传输线102广播到远端分裂器19。下行信息AD用于EU30,下行信息BD用于EU40,下行信息CD用于EU50,而下行信息DD用于EU60。远端分裂器19进一步将所有的下行信息分配到所有的EU。接着,每一个EU调谐到合适的频段以接收到达那个特定EU地址的信息。对于上行传输,每一个EU将在一个频段上发送信号,该频段既不同于其它EUs,也不与下行频带交叠,如图2所示。例如,通过使用一低通滤波器将下行信息分组成具有较低频率的多个带宽,而上行信息则通过使用一高通滤波器而被分组成且发送于具有较高频率的多个带宽。通常,每个上行和下行带宽占总频谱的一半。
基于相同的原理,在一个于下行传输采用时分复用(TDM),上行传输采用TDMA的系统中,下行信息将被广播到所有的EUs(TDM)。每一个EU将调谐到合适的时隙以接收它的信号。每一个EU将利用分配给该EU的时隙用于上行传输(TDMA)。由于单根线130、140、150、160既用于上行也用于下行传输(假定使用同一频率,同一光波波长,或者同一码),时分双工(TDD,也称作乒乓法)可被用来避免上行和下行业务之间的冲突。
以上系统的两个缺点是由于将上行和下行业务分配到两个不同的频带而浪费带宽资源,并缺乏私密性。
提供一种重复使用带宽的系统和方法,其中总传输带宽被分成多段。该系统和方法达到了整个信道的高效利用和维护终端使用者的隐私。
该方法包括以下步骤在第一个带宽段内发送第一个下行信息,在第二个带宽段内发送第二个下行信息。信息被分别引导到第一和第二个目的地。从第一个目的地发送的第一个上行信息是在用于下行传输的不同于第一个带宽段的一带宽段内发送,从第二个目的地发送的第二个上行信息是在用于下行传输的不同于第二带宽段的一带宽段内发送。即就是,从一给定目的地来的上行信息是在一个与下行信息接收所使用的带宽不同的带宽上发送的。优选地,第一个上行信息在第二个带宽段内发送,而第二个上行信息在第一个带宽段内发送。
在一个采用FDM技术的系统中,提供多个滤波器以用于从各目的地来或到各目的地去的信息的寻址。在TDM的条件下,提供时钟交换以用于将上行和下行信息寻址到它们的目的地。
本发明的其它目的,优点和重要的特征将通过结合附图的详细描述阐明。它也公开了本发明的一个推荐实施方式。
本发明将结合以下附图描述,其中同样的参考数字指同样的组成部份,其中

图1是表示一般系统结构的方框图;图2表示一个传统的FDM系统;图3表示本发明的一个FDM系统配置;图4表示用于本发明的一个FDM实施方式的远端分裂器;图5表示本发明的一个TDM结构;图6表示用于TDM实施方式的远端分裂器。
推荐实施方式的详细描述图3表示采用本发明的方法和装置的一个双向传输系统。图3中的组成部分相应于图1中它们的相同组成部份。然而,根据本发明,图I中的远端分裂器19被远端分裂器20代替,分裂器20将在后面结合图4描述。概括地说,远端分裂器20将每一个下行信息只发送到一个特定的EU,而远端分裂器19则发送下行信息到所有的EUs。当发送上行信号时,只有用于下行传输的带宽段为了那个特定的EU而被阻塞。因此,不象以前的技术那样,要求宽带带宽的一半来发送上行信息,本发明在整个宽带带宽上发送上行信息。每一个上行信息优选地在一个带宽段上发送,该段不同于用于那个特定EU的下行带宽段。
特别地,中心局(CO/HE)10沿单根传输媒质102发送一个下行信号到远端分裂器20。在远端分裂器20,每一个下行信号被引导到端用户30,40,50和60中的某一个,而不是结合图2所述的所有的终端用户。终端用户通过远端分裂器20和单根传输媒质104发送上行信号到中心局CO/HE10。
图3表示使用FDM/FDMA的根据本发明的原理的一般结构。用于EU30的第一个下行信息AD在第一个带宽1内沿传输媒质102发送。用于EU40的第二个下行信息BD在第二个带宽2内沿传输媒质102发送。用于EU50的第三个下行信息CD在第三个带宽3内发送,而用于EU60的第4个下行信息DD在第4个带宽4内发送。
远端分裂器20引导下行业务,使得第一个目的地30只接收在第一个带宽1内的第一个下行信息AD。第二个目的地40只接收在第二个带宽2内的第2个下行信息BD,第三个目的地50只接收在第三个带宽3内的第三个下行信息CD,以及第4个目的地60只接收在第4个带宽4内的第4个下行信息DD。换句话说,远端分裂器20引导各自的下行信息到各自的EUs,而阻止其它的信息发送到这个EU。因此维护了每个EUs的隐私。
由于远端分裂器20只允许各自的下行信号沿传输线130,140,150,160发送到各自的EU,沿传输线130,140,150,160的上行传输可以被安排,使得每一个EU在一个其它EU用于下行传输的带宽段内发送上行信息。
特别是,第一个目的地30推荐地在第3个带宽3内发送第一个上行信息Au。第二个目的地40在第4个带宽4内发送第二个上行信息Bu,第三个目的地在第一个带宽1内发送第三个上行信息Cu,以及第4个目的地60在第二个带宽2内发送第4个上行信息Du。或者,第一个目的地30在第4个带宽4或第二个带宽2内发送第一个上行信号Au,第二个目的地40在第一个带宽1或第三个带宽3内发送第二个上行信息Bu,第三个目的地50在第二个带宽2或第4个带宽4内发送第三个上行信息,以及第4个目的地60在第三个带宽3或第一个带宽1内发送第4个上行信息Du。对于熟悉此技术的人很明显,发送上行信息的其它实施方式也在本发明的范畴之内,包括采用多于或少于4个带宽。
这样安排以后,所有EU的上行信号将在远端分裂器20里被动地组合以后,按频率排列(A,B,C,D分别在带宽3,4,1,2里),并且从1到4的所有带宽在上行发送期间被复用。即就是,上行和下行业务每一个都利用整个频段。因此,与图2中所示的下行发送使用带宽段的一半和上行发送用带宽段的一半的现在技术的实现方式相比,每一个方向的带宽被加倍。
本发明的一个FDM实现方式的远端分裂器20如图4所示,它使用的滤波器可以是例如双带通滤波器或具有低通和高通滤波器的双工器。第一个下行信息AD的发送是从远端分裂器20a沿着路径14,通过双工器12和低通滤波器13,以及沿着路径34到第一个目的地30。双工器12和低通滤波器13被设计成在第一带宽1上只通过下行信息,而阻止在其它带宽发送的下行信息。第二个下行信息BD是通过远端分裂器20a沿着路径15,通过双工器22,和高通滤波器23,以及沿着路径35到第二个目的地40。双工器22和高通滤波器23被设计成在第二带宽2上只通过下行信息,而阻止在其它带宽上的其它下行信息。
第三个下行信息CD是通过远端分裂器20a,沿路径16,通过双工器32,低通滤波器33,到路径36,路径36与第三个目的地50联接。双工器32和低通滤波器33在第三个带宽3上只通过下行信息,而阻止其它下行信息。第4个下行信息DD是通过远端分裂器20a,沿路径17到双工器42,通过高通滤波器43,以及沿着路径37到第4个目的地60。同样地,双工器42和高通滤波器43在第4带宽4上只通过下行信息,而阻止在其它带宽上的其它下行信息。
另一方面,第一个目的地30沿着路径34,通过低通滤波器13,和通过双工器12,再沿着路径24发送上行信息。由于具有双工器12和低通滤波器13,只有第三带宽3上的信号可以通过。第二个目的地40沿路径35,通过高通滤波器23,通过双工器22,沿着路径25,发送第二个上行信息Bu。由于具有双工器22和高通滤波器23,只有第4带宽4上的信号可以通过。第三目的地50沿着路径36,通过低通滤波器33和通过双工器32,沿路径26发送第三个上行信号信息Cu。由于具有双工器32和低通滤波器33,只有位于第一带宽1内的信号可以通过。最后,第四目的地60沿着路径37,通过高通滤波器43和通过双工器42,沿着路径27发送第4个上行信息Du。由于具有双工器42和高通滤波器43,只有位于第二带宽2里的信号可以通过。因此,下行发送信道的整个频谱在上行发送期间被复用。然而,每一个用户只在选定的带宽上接收和发送。整个信道也被高效地应用于上行和下行发送。而且,这对于正如在相关技术中的隐私问题很合适。
图5中示出根据本发明的原理的一个TDM/TDMA实现方式。在这个TDM/TDMA实施方式中,方块1,2,3,4,5,6,7和8代表时隙。对于下行发送,使用TDM,使得下行信息以每一个EU的信息分配于一定的时隙里的方式,被广播到远端节点21。不象常规的TDM系统那样将所有的下行信号进一步广播到所有的EU,某些功能,正如以下将要讨论的,将被应用于远端节点21里,使得各自的下行信号(在特定的时隙里)被引到各自的EU。例如,第一个下行信息AD在第一个时隙I里从CO/HE10发送到远端节点21,节点21进一步将它只引导到第一个目的地30。第二个下行信息BD在第二个时隙2里被发送到远端节点21,节点21将它只引导到第二个目的地40。第三个下行信息CD在时隙3里被发送到远端节点21,节点21接着将它只引导到第三个目的地50,第四个下行信息DD在第四个时隙里只被引导到第4个目的地。这个过程在时隙5-8中进一步重复,等等。
通过使用这种分配方式,第一个下行信息只到达第一个目的地30,第二个下行信息只到达第二个目的地40,第三个下行信息只到达第三个目的地50,以及第四个下行信息只到达第四个目的地60。
对于上行传输,TDMA用于多个EU(30,40。50,60)以在远端节点21不使用缓冲区或其它复用方案的情况下,共享公共传输线104。由于远端节点21的引导功能,只允许各自的下行信号(在各自的时隙里)到达各自的EU,上行TDMA可以被用来使得一个EU可以在其它EU的下行时隙里发送它的上行信号。例如,不必等待直到每一个目的地发到它们各自的下行发送,第一个目的地30可以在寸隙3里开始发送第一个上行信息Au。第二个目的地40可以在时隙4里开始发送第二个上行信息Bu。第三个目的地50在第5个时隙里发送第三个上行信息Cu。第四个目的地50在第6个时隙里发送上行信息Du。第一个目的地30再在时隙7里发送上行信息EU。最后,第二个目的地40在第8个时隙里发送上行信息Fu。在远端节点21里,上行信号按时间排列,并可被直接地发送到CO/HE,而不要任何缓冲。以上描述的实施方式不限于为每一个目的地而特别讨论的时隙。沿传输线130,140,150,160传输的上行信号被安排使得每一个EU在一个另一个EU用于下行发送的时隙里发送上行信息。
图6表示TDM/TDMA实施方式中的一个远端节点21。时钟70要么基于下行信号而同步,要么预设,它控制开关54-57的操作,使得信息在适当的时隙期间被传递到EU30,40,50,和60。第一个下行信息从分裂器21a沿着路径44发送。开关54只在时隙1期间闭合到线路44,使得信息可以被发送到第一个目的地30。第二个下行信息从分裂器21a沿着路径45发送到开关55,开关55只在时隙2期间闭合到线路45,使得信息可以被发送到第二个目的地40。
第三个信息沿路径46使用开关56发送,开关56只在第3个时隙期间闭合到线路46,使得信息被发送到第三个目的地50。最后,第四个信息从分裂器21a沿路径47下行使用开关57发送,开关57只在时隙4期间闭合到线路47,使得信息被发送到第4个目的地60。
上行信号可以在参考图5所指示的时隙期间被发送。即就是,第一个上行信息Au通过开关54到线路48,再到分裂器21a,在时隙3里被发送。第二个上行信息Bu通过开关55,到线路49,再到分裂器21b,在时隙4里被发送。第三个上行信息Cu通过开关56,到线路51,再到分裂器21b,在时隙5里被发送。最后,第4个上行信息通过开关57,到线路52,再到分裂器21b,在时隙6里被发送。
因此,在TDM/TDMA实施方式中,每一个用户在接收到下行信息后直到发送上行信息,延迟相同的时间量(例如,一个时隙)。双向发送易于同步。这适合于对称双向发送。对于极端的不对称,在两个相邻的上行或下行时隙之间需要更多的间隙。
为了达到动态复用,时隙可根据用户要求,使用带内或带外信令来动态地分配。
在TDM/TDMA情况下,我们假定远端节点21和每一个EU之间的距离大约相同。如果有很大的不同,某些定时或定限(rang-ing)技术应被用来确保从每一个EU来的上行信号在合适的时间上到达远端节点21,使得没有交叠(冲突)。
在以上描述的实施方式中,每一个终端用户有一条专用传输路径到远端分裂器20或远端节点21。在共享媒质条件下,码分复用(CDM)可被用来与FDM/FDMA或TDM/TDMA方案组合,以分离上行和下行发送。
将CDM与FDM/FDMA方案组合,CO/HE用FDM在同一发送媒质上发送用一组码编码了的下行信号到多个EU。每个EU遵循如前所述的同一算法,用FDMA发送它的上行信号。所有EU的上行信号用与下行的组正交的同一组码编码。因此,在共享的媒质上可以实现如上所述的同一个操作方案,而上行和下行可以被CO/HE和EU根据完全不同的码,很容易地分离。同样的算法也用于TDM/TDMA情况。
虽然本发明结合相关的具体实施方式
说明,很明显,对于熟悉此项技术的人来说许多替代,修改和变化是很显然的。例如,图4的节点20中的20a和20b或图6的节点21中的21a和21b的分裂/组合功能,和12,13,22,23,32,33,42和43的滤波或34,55,56和57的开关,可在不同的物理位置上执行。因此,这里所述的本发明的推荐实施方式是用于说明的,而不是用于限制的。即就是,在不脱离以下权利要求书中所定义的本发明的范围的情况下,可作各种变化。
权利要求
1.在一个将总带宽分成多个段的系统中重复使用带宽的方法,该方法包括以下步骤在第一个带宽段内发送第一个下行信息;在第二个带宽段内发送第二个下行信息;将在第一个带宽段内发送的第一个下行信息寻址到第一个目的地;将在第二个带宽段内发送的第二个下行信息寻址到第二个目的地;在一个用于下行发送的不同于第一个带宽段的带宽段内,从第一个目的地发送第一个上行信息。
2.权利要求1的方法,进一步包括以下步骤在一个用于下行发送的不同于第二个带宽段的带宽段内,从第二个目的地发送第二个上行信息。
3.权利要求2的方法,其中第一个上行信息是在第二个带宽段内发送,第二个上行信息是在第一个带宽段内发送。
4.权利要求2的方法,还包括以下步骤在第三个带宽段内发送第三个下行信息;将在第三个带宽内发送的第三个下行信息寻址到第三个目的地;以及在一个用于下行发送的不同于第三个带宽段的带宽段内,从第三个目的地发送第三个上行信息。
5.权利要求4的方法,还包括以下步骤在第四个带宽段内发送第四个下行信息;将在第四个带宽段内发送的第四个下行信息寻址到第四个目的地;以及在一个用于下行发送的不同于第四个带宽段的带宽段内,从第四个目的地发送第四个上行信息。
6.权利要求2的方法,其中总带宽包括一个频率范围。
7.权利要求6的方法,还包括以下步骤通过第一个滤波器装置寻址第一个下行和上行信息;以及通过第二个滤波器装置寻址第二个下行和上行信息。
8.权利要求7的方法,其中第一和第二个滤波器装置包括双带通滤波器。
9.权利要求7的方法,其中第一和第二个滤波器装置包括双工器,低通滤波器和高通滤波器。
10.权利要求2的方法,其中第一个下行信息和第二个下行信息从一个头端沿着第一个传输媒质发送;以及第一个上行信息和第二个上行信息被该头端沿着第二个传输媒质接收。
11.权利要求10的方法,其中第一个下行信息的寻址步骤包括将第一个下行信息通过第三个传输媒质从第一个传输媒质寻址到第一个目的地,第一个上行信息的发送步骤包括将第一个上行信息通过第三个传输媒质从第一个目的地发送到第二个传输媒质。
12.权利要求11的方法,其中第二个下行信息的寻址步骤包括将第二个下行信息通过第四个传输媒质从第一个传输媒质寻址到第二个目的地,第二个上行信息的发送步骤包括将第二个上行信息通过第4个传输媒质从第二个目的地发送到第二个传输媒质。
13.权利要求2的方法,其中总带宽包括一个时间范围。
14.权利要求13的方法,进一步包括以下步骤通过第一个时钟控制的开关寻址第一个上行和下行信息;通过第二个时钟控制的开关寻址第二个上行和下行信息。
15.权利要求13的方法,其中第一个下行信息寻址步骤包括根据一个时钟控制的开关将在一个远端节点的第一个下行信息从第一个传输媒质寻址到第一个目的地,第二个下行信息的寻址步骤包括将在该远端节点的第二个下行信息根据时钟控制的开关从第一个传输媒质寻址到第二个目的地。
16.权利要求15的方法,其中第一个上行信息发送步骤包括根据时钟控制的开关将第一个上行信息从第一个目的地发送到第二个传输媒质,以及第二个上行信息发送步骤包括根据时钟控制的开关将第二个上行信息从第二个目的地发送到第二个传输媒质。
17.权利要求2的方法,其中第一个下行信息,第二个下行信息,第一个上行信息和第二个上行信息都是编码信息。
18.一个重复使用带宽的系统,该系统具有一个被分成多段的带宽,该系统包括一个头端,它在第一个带宽段内发送第一个下行信息,在第二个带宽段内发送第二个下行信息;以及一个路由器,它将在第一个带宽段内发送的第一个下行信息寻址到第一个目的地,将在第二个带宽段内发送的第二个下行信息寻址到第二个目的地,将起源于第一个目的地的第一个上行信息在一个用于下行传输的不同于第一个带宽段的带宽段内寻址到该头端。
19.权利要求18的系统,其中路由器将起源于第二个目的地的第二个上行信息在一个用于下行传输而不是第二个带宽段的带宽段内寻址到该头端。
20.权利要求19的系统,其中第一个上行信息在第二个带宽段内发送,第二个上行信息在第一个带宽段内发送。
21.权利要求19的系统,其中总带宽包括一个频率范围。
22.权利要求21的系统,其中路由器包括第一个滤波器装置,该装置将第一个下行信息寻址到第一个目的地,并将它的上行信息寻址到该头端;以及第二个滤波器装置,该装置将第二个下行信息寻址到第二个目的地,并将它的上行信息寻址到该头端。
23.权利要求22的系统,其中第一个和第二个滤波器装置包括双带通滤波器。
24.权利要求22的系统,其中第一个和第二个滤波器装置包括双工器,低通滤波器和高通滤波器。
25.权利要求19的系统,其中头端沿着第一个传输媒质从头端发送第一个下行信息和第二个下行信息;以及第一个上行信息和第二个上行信息被头端沿第二个传输媒质接收。
26.权利要求25的系统,其中所述的第一个下行信息从第一个传输媒质经由第三个传输媒质被寻址到第一个目的地;第一个上行信息从第一个目的地经由第三个传输媒质发送到第二个传输媒质。
27.权利要求26的系统,其中第二个下行信息通过第4个传输媒质从第一个传输媒质寻址到第二个目的地;以及所述的第二个上行信息通过所述的第4个传输媒质从第二个目的地发送到第二个传输媒质。
28.权利要求19的系统,其中总带宽包括一个时间范围。
29.权利要求18的系统,进一步包括第一个时钟控制的开关,它将第一个下行信息寻址到第一个目的地,以及第二个时钟控制的开关,它将第二个下行信息寻址到第二个目的地。
30.在一个通信系统中复用带宽的方法包括以下步骤在第一个带宽段内从一个节点发送下行信息到第一个目的地;在一个相应的至少一个其它的带宽段内,从所述的节点发送下行信息到至少一个其它的目的地;以及在所述的至少一个其它的带宽段中的一个内从所述的第一个目的地发送上行信息到所述的节点。
31.权利要求30的方法,其中所述的带宽段是频率段。
32.权利要求31的方法,其中所述的第一个带宽段和所述的所述的至少一个其它带宽段中的一个相隔一个频率段。
33.权利要求30的方法,其中所述的带宽段是时隙段。
34.权利要求33的方法,其中所述的第一个带宽段和所述的所述的至少一个其它带宽段中的一个相隔一个时隙。
35.权利要求30的方法,其中所述的下行信息至少部份地在一个共享的传输媒质上发送的。
36.权利要求30的方法,其中所述的上行信息至少部份地在一个共享的传输媒质上发送的。
全文摘要
在一个将总带宽分成多个段的系统中重复使用带宽的方法和装置,该方法包括以下步骤:在第一个带宽段内发送第一个下行信息;在第二个带宽段内发送第二个下行信息;将在第一个带宽段内发送的第一个下行信息寻址到第一个目的地;将在第二个带宽段内发送的第二个下行信息寻址到第二个目的地;在一个用于下行发送的不同于第一个带宽段的带宽段内,从第一个目的地发送第一个上行信息。
文档编号H04J1/10GK1190296SQ97125350
公开日1998年8月12日 申请日期1997年12月4日 优先权日1996年12月5日
发明者陆晓林(音译) 申请人:美国电报电话公司
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