多点到点通信系统的制作方法

专利名称：多点到点通信系统的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及通信系统领域。具体地说，本发明涉及多载波电话传送通信系统。
背景技术：
目前在家中和商业中应用的两种信息业务包括电视或视频业务和电话业务。另一种信息业务包括通常通过采用一个连接到电话业务的调制解调器来实现的数字数据传送。于此下面进一步提到的电话将包括电话业务和数字数据传送业务。
电话和视频信号的特征是不同的，因而对电话和视频网络的设计也不同。例如，与视频信号的带宽相比，电话信息占用的带宽相对较窄。另外，电话信号是低频，而NTSC标准的视频信号是以大于50MHz的载波频率发送的。所以电话传输网相对地是窄带系统，它工作在音频且典型地经路边的分线盒引出的双绞线连到用户。另一方面，有线电视业务是宽带的且引用各种载频混频方法以获得与传统的甚高频电视接收机兼容的信号。有线电视系统或视频业务典型地是由有线电视公司通过屏蔽电缆业务连接到各个家庭或商业用户而提供的。
在授予白朗斯(Balance)的、标题为＂光纤通信网(OpticalCommunications Network)＂的美国专利№4,977,593中描述了综合电话和视频业务于单一网络的一种尝试。白朗斯描述了一种具有一个位于中心局的光源的无源光纤通信网。光源沿光纤发送时分复用光信号，该信号在其后由位于多个单独的光纤支局之间的一系列分路器(splitter)分路。网络允许数字话音数据从支局经同一光纤路径发送到中心局。另外，白朗斯指出另外的波长可被用来通过数字复用，把如有线电视那样的业务引入到网络。
一篇标题为＂光纤骨干网演进的有线电视网结构构想(FiberBackboneA Proposal For an Evolutionary Cable TV networkAchitecture)＂，由詹姆斯A.奇迪克丝(James A.Chiddix)和大卫M.潘格拉克(David M.Pangrac)撰稿的1988年NCTA技术论文，描述了一种混合光纤/同轴有线电视(CATV)系统结构。该结构构筑在现有的CATV网上。该结构包括对于从头端到现有的CATV分配系统中的多个馈给点的直达光纤路径的使用。
在授予彼得钧(Pidgeon)的、标题为＂采用光波传输线的CATV分配网(CATV Distribution Networks Using Light Wave TransmissionLines)＂的美国专利№5,153,763中描述了一种宽带的、多频道CATV信号从头端到多个用户的分配的CATV网。在头端的电到光发送机和在光纤节点的光到电接收机发送和接收对应于CATV宽带电信号的光信号。自光纤节点的分配是通过沿同轴电缆传输线传送电信号来达到的。该系统通过把CATV信号的宽带的全部或一部分进行块变换到小于一个倍频程的频段上而降低了所传送的宽带CATV信号的失真。相关的授予彼得钧的、标题为＂采用光波传输线的CATV分配网＂的美国专利№5,262,883进一步描述了此降低失真的系统。
虽然上面提到的网络描述了在各种结构上(可能包括混合光纤/同轴结构)传送宽带视频信号的各种概念，但其中没有一个描述了一种高效的、灵活的、用于电话通信的通信系统。这样的通信系统中固有地存在着若干问题。
此类问题之一是需要优化用于传送数据的带宽使得所使用的带宽不超过所分配的带宽。在多点到点通信中带宽要求特别关键，其中，必须在若干远端单元配备多个发送机使得不会超过所分配的带宽。
第二个问题涉及系统的功率消耗。此通信系统应尽量使用于传送数据的远端单元所使用的功率最少，因为在远端单元用于传输和接收的设备可能由分布在系统的传输媒介上的电力来供电。
另一个问题是由系统中的故障引起的，它阻止多点到点系统的一个头端与多个远端单元之间进行通信。例如，从一个头端到多个远端单元间的传输线被切断，可能使许多用户中断业务。在故障清除后，尽可能快地让尽可能多的远端单元恢复业务是非常重要的。
数据完整性也必须强调。内部和外部干扰都可降低通信的质量。内部干扰存在于在系统上传送的数据信号之间。即在同一通信链路上传送的数据信号可能相互间存在干扰，这些干扰会降低数据的完整性。从外部源来的干扰也会影响数据传输的完整性。电话通信网易受外部源(如业余无线电台HAM radio)所产生的＂噪声＂的影响。因为这种噪声可为间歇性的且强度可变，在此系统上传送数据的方法应当纠正或避免这种外来噪声的出现。
这些问题以及其它的问题经下面的描述就更清楚了，它们提出了对增强的通信系统的需要。
发明概述本发明描述了一种包括多载波电话传送的多点到点通信系统。此多点到点通信系统包括一个混合光纤/同轴分配网。一个头端终端提供在混合光纤/同轴分配网上第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的下行发送，以及提供在混合光纤/同轴分配网上第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的接收。头端终端包括一个用于把至少下行电话信息调制在第一频带的多个正交载波上以及用于解调被调制在第二频带的多个正交载波上的至少上行电话信息的头端多载波调制解调器。头端终端还包括一个操作性地连接到头端多载波调制解调器的、用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送以及用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收的头端控制器。此系统还包括至少一个业务单元，每一业务单元至少与一个远端单元相关联且操作性地连接到混合光纤/同轴分配网，用于第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的上行发送和用于对第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的接收。每一业务单元包括一个用于把至少上行电话信息调制在与第二频带中的至少另一个载波在头端终端处正交的至少一个载波上以及用于解调被调制在第一频带内的多个正交载波的至少一个频段上的至少下行电话信息的业务单元多载波调制解调器。每一业务单元还包括一个操作性地连接到业务单元多载波调制解调器的、用于控制由业务单元多载波调制解调器所执行的调制和解调的业务单元控制器。
在另一种实施方案中，第一频带内的多个正交载波包括用于下行控制数据的发送的至少一个控制信道，以及包括用于下行电话信息的发送的多个电话信息信道。还有，第二频带内的多个正交载波包括用于上行控制数据的发送的至少一个控制信道，以及包括用于上行电话信息的发送的多个电话信息信道。
在其它实施方案中，多个控制信道被散置在第一频带内的电话信息信道间，以及多个控制信道被散置在第二频带内的电话信道间。
在另一种实施方案中，此至少一个业务单元包括一个业务调制解调器，用于在对应于第一频带的信道频段之一的第二频带的一个信道频段内上行发送上行电话信息和上行控制数据，业务调制解调器接收在该第一频带的信道频段内的下行电话信息和下行控制信息。一种替代方案中，此至少一个业务单元包括一个多业务调制解调器，用于在对应于第一频带的多个信道频段的第二频带的多个信道频段内上行发送上行电话信息和上行控制数据，在该第一频带的多个信道频段内多业务调制解调器接收下行电话信息和下行控制信息。
在再另一种实施方案中，第一频带的多个控制信道和第二频带的多个控制信道，每个都包括至少一个同步信道。
在其它实施方案中，对于不同的载波采用不同的调制技术。例如，对于不同的电话信道采用不同的调制技术。
还描述了一种强调系统中的固有问题，特别是外来干扰问题的通信系统。该通信系统包括在一个头端终端和至少一个远端单元之间的分配网。该头端终端接收在分配网上的一个频带内的上行电话信息和上行控制数据。该头端终端包括一个用于解调被调制在第一频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息的头端多载波解调器。该解调器包括至少一个用于对调制在此多个正交载波上的至少上行电话信息进行滤波以提供对已调制的正交载波免受外来干扰的保护的多相滤波器。该头端终端还包括一个操作性地连接到头端多载波解调器的、用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收的头端控制器。此系统还包括至少一个业务单元调制器，每一业务单元调制器与至少一个远端单元相关联且操作性连接到分配网，用于把至少上行电话信息调制在与此频带内的至少一个其它载波在头端终端处正交的至少一个载波上。此系统还包括一个操作性地连接到该业务单元多载波调制器的、用于控制由业务单元多载波调制器所执行的调制的业务单元控制器。
在另一种实施方案中，在此频带内的多个正交载波包括多个电话信息信道，用于在其上调制电话信息之后，发送上行电话信息，以及包括至少一个与多个电话信道相关联的、用于在其上发送上行控制数据的控制信道。
在另一种实施方案中，该至少一个多相滤波器包括一个第一和第二多相滤波器。该第一多相滤波器对第一的多个信道集进行滤波且让第一的多个信道集的每一信道集内的第一的多个至少电话信道通过。该第二多相滤波器对第二的多个信道集进行滤波且让第二的多个信道集的每一信道集内的第二的多个至少电话信道通过。第一和第二多相滤波器相互偏移使得第一的和第二的多个信道集的所有的至少电话信道都通过。在另一种实施方案中，该多相滤波器包括至少两个重迭的多相滤波器。
在另一种替代方案中，解调器包括一个用于对调制在多个正交载波上的至少上行电话信息进行滤波以防止损坏的已调制正交载波通过的可调陷波滤波器。
另外，还描述了在通信系统中进行多相滤波的一种方法。该方法包括接收具有在其上调制电话信息的多个正交载波。该多个正交载波包括第一的和第二的多个非连续的信道集。该第一的多个非连续信道集被滤波以使第一的多个非连续信道集的每一信道集的第一的多个信道通过。该第二的多个非连续信道集被滤波以使第二的多个非连续信道集的每一信道集的第二的多个信道通过。已通过的此第二的多个信道包括在对第一的多个非连续信道集进行滤波时未通过的第一的多个非连续信道集的信道。
还描述了一种接收具有多个已调制的正交载波的频带的接收机装置。至少一个多相滤波器通过对已调制正交载波的多个信道集的滤波来提供对频带免受外来干扰的保护。
还描述了一种采用分配环方法的多点到点通信系统。按照本发明的通信系统包括一个分配网和一个头端终端，用于在分配网上第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的下行传输。该头端终端接收在分配网上第二频带内的上行电话信息和上行控制数据。该头端终端还包括一个用于把至少下行电话信息调制在第一频带内的多个正交载波上以及用于解调被调制在第二频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息的头端多载波调制解调器。一个头端控制器操作性地连接到头端多载波调制解调器，用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送，以及用于控制对上行控制数据和上行电话信息的接收。该系统包括多个业务单元。每一业务单元与至少一个远端单元相关联，且操作性地连接到此分配网，用于第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的上行发送以及用于对第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的接收。每一业务单元包括一个用于把至少上行电话信息调制在与第二频带内的至少一个其它载波正交的至少一个载波上，以及用于解调被调制在第一频带内的多个正交载波的至少一个频段上的至少下行电话信息的业务单元多载波调制解调器。每一业务单元还包括一个操作性地连接到业务单元多载波调制解调器的、用于控制由业务单元多载波调制解调器所执行的调制和解调的业务单元控制器。该业务单元控制器响应于在下行控制数据中从该头端控制器发送到该至少一个远端单元的调节命令而调节至少一个本地传输特性。该头端控制器还包括一个检测器，用来检测与至少一个远端单元相关联的业务单元调制解调器的至少一个本地传输特性以及用于根据该检测到的至少一个传输特性产生调节命令，以便在下行控制数据中被传送到与此至少一个远端单元相关联的业务单元。
此外，还描述了一种在头端和多个远端单元间具有一个分配网的、采用一种扫描方法的通信系统。该系统包括从该头端发送在第一频带的多个频段上的多个已调制正交载波，此多个已调制正交载波具有调制在其上的电话信息。该频段的每一个具有至少一个与之相关联的、有调制在其上的控制信息的控制信道。在远端单元的一个扫描器，扫描第一频带内的多个频段的每一个频段，且锁定在与多个频段的每一个频段相关联的至少一个控制信道上以检测一个独特标识符来确定远端单元调谐到第一频带的哪一个频段上以及确定远端单元在第二频带的哪一个频段内发送。
在另一种实施方案中，该通信系统包括在一个头端和多个远端单元之间的分配网。该头端包括一个用于在分配网上的第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的下行发送以及用于在分配网上的第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的接收的头端终端。头端终端包括一个用于把至少下行电话信息调制在第一频带的多个频段内的多个正交载波上的头端多载波调制解调器。头端多载波调制解调器还解调被调制在第二频带内的多个频段的多个正交载波上的至少上行电话信息。在该频段的每一个内的多个正交载波包括用于电话信息在其上发送的多个电话信息信道，且该频段的每一个具有至少一个与之相关联的用于控制数据的传输的控制信道。该头端终端还包括一个操作性地连接到头端多载波调制解调器的、用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送以及用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收的头端控制器。此系统还包括多个业务单元调制解调器，每个业务单元调制解调器与至少一个远端单元相关联且操作性地连接到分配网，用于在第二频带的多个频段中的一个频段上的上行电话信息和上行控制数据的上行发送以及用于在第一频带的多个频段中的一个频段上的下行控制数据和下行电话信息的接收。每一业务单元调制解调器包括一个扫描器，用于扫描第一频带内的多个频段的每个频段以及用于锁定在多个频段的每个频段中的至少一个控制信道上以检测每一个业务单元调制解调器的一个独特标识符来确定该业务单元调制解调器调谐到第一频带的哪一频段上以及在第二频带的哪一频段内业务单元调制解调器进行发送。
本发明还描述了，例如当如上所述的故障使系统的许多用户中断业务时，在一个多点到点通信系统中在一个头端和多个远端单元间建立通信的方法。该方法包括在第一频带的多个频段内从头端发送信息到多个远端单元。该频段的每一个频段具有至少一个与之相关联的控制信道。所发送的信息包括对应于多个远端单元的n个远端单元的每一个的识别信息。对此n个远端单元，这种信息在第一预定时间段内在第一频带的多个频段的一个频段中的至少一个控制信道上从头端周期地发送。多个n个远端单元的每一个的识别信息与其它n个远端单元的识别信息是不同相地发送的。在n个远端单元的每一个上，对第一频带内的多个频段的每一个频段的至少一个控制信道进行扫描来检测对应于n个远端单元的每一个的识别信息以便识别n个远端单元的每一个用来接收来自头端的信息的多个频段中的某个特定频段。
在一种实施方案中，一个频段在第二频带内被识别，其中n个远端单元的每一个在其内传送。该方法还包括在第一预定时间段后的第二预定时间段内，对n个远端单元的每一个按顺序地执行同步，以便与头端通信。
在一个头端和多个远端单元间具有一个分配网的、用于实现上述方法的一个多点到点通信系统，包括用来在第一频带的多个频段内从头端发送信息到多个远端单元的装置。该频段的每一个有至少一个与之相关联的控制信道。该发送装置在一个识别和同步期间的第一预定时间段内，还周期地在第一频带的多个频段之一的至少一个控制信道上发送对应于多个远端单元的n个远端单元组的每一个的识别信息。多个n个远端单元的每一个的识别信息与n个远端单元的其它一个的识别信息是不同相地发送的。该系统在n个远端单元的每一个上，还包括用于扫描第一频带的多个频段之一的至少一个控制信道的装置以便在第一预定时间段内检测对应于n个远端单元的每一个的识别信息来识别n个远端单元用来接收来自头端的信息的在多个频段中的某个特定频段。此外，在n个远端单元的每一个上，该系统包括用于把至少上行电话信息调制在与第二频带内的至少一个其它载波在头端终端处正交的第二频带内的至少一个载波上以及用于响应于来自头端的调节命令而调节至少一个本地传输特性。本系统还包括一个在头端的装置，用于检测n个远端单元的每一个的至少一个本地传输特性以及用于根据所检测到的至少一个传输特性产生调节命令，以便传送到n个远端单元以在识别和同步期间的第二预定时间段内按顺序对n个远端单元的每一个执行同步。
还描述了使用信道监控来强调在多点到点通信系统中固有的一些问题，特别是关于外部干扰。本发明的监控方法监控一个电话通信n-比特信道，其中一个比特是奇偶校验位。对n-比特信道的奇偶校验位进行抽样，从奇偶校验位的样值中可得出一个概率的误码率。
在一种实施方案中，在一个时间段上的概率的误码率与表示最小误码率的一个预定的误码率值进行比较以确定该n-比特信道是否被损坏。然后损坏的信道可或被重新分配，或(在另一种实施方案中)增加信道的发送功率，来克服这一损坏。
在一种替代方法的实施方案中，该方法包括以下步骤，即在第一时间段上抽样n-比特信道的奇偶校验位，从第一时间段上的奇偶校验位的样值得出概率的误码率，把在第一时间段上的概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定该n-比特信道是否被损坏，以及如果该n-比特信道没有损坏则在多个连续的时间段上累计概率的误码率。
在另一种替代方法的实施方案中，该方法包括以下步骤，即抽样该n-比特信道的奇偶校验位以及从在第一时间段上的奇偶校验位的样值得出概率的误码率。把第一时间段内的概率的误码率与一个第一预定误码率值进行比较以确定该n-比特信道是否被损坏。从在第二时间段上的奇偶校验位的样值得出概率的误码率。此第二时间段比第一时间段要长且与之并存地运行。在第二时间段的此概率的误码率与一个第二预定误码率值进行比较以确定该n-比特信道是否被损坏。
在再另一种替代的实施方案中，用来监控至少一个未分配的电话通信信道的方法包括周期地监控该至少一个未分配的电话通信信道。该至少一个未分配电话通信信道的差错数据逐渐累计，且根据此差错数据对此至少一个未分配电话通信信道进行分配。
附图简述

图1示意了遵照本发明的采用混合光纤/同轴分配网的一种通信系统的方块图；图2是图1系统的一种替代实施方案；图3是带有图1系统的相关发送机和接收机的一个主数字终端(HDT)的详细方块图；图4是图3的相关发送机和接收机的方块图；图5是图1系统的一个光分配点的方块图；图6是一个综合业务单元(ISU)(如图1的家用综合业务单元(HISU)或多用户综合业务单元(MISU))的通用方块图；图7A，7B，7C显示了在图3的HDT中使用的数据帧结构和帧信令；图8是图3的一个同轴主单元(CXMU)的同轴主卡(CXMC)的通用方块图；图9A显示了在图1系统中用于电话传送的第一传送实施方案的一种频谱分配；图9B显示了QAM调制的映射图；图9C显示了BPSK调制的映射图；图9D显示了图9A的频谱分配的子频带图；图9E显示了一个识别和同步过程的时序图；图9F显示了一个突发识别和同步过程的时序图；图10是对于图1系统的第一传送实施方案，CXMU的一个主同轴卡(MCC)的下行传输结构的方块图；图11是对于图1系统的第一传送实施方案，一个MISU的一个同轴传送单元(CXTU)的下行接收机结构的方块图；图12是对于图1系统的第一传送实施方案，一个HISU的一个同轴主模块(CXHM)的下行接收机结构的方块图；图13是与图12的CXHM下行接收机结构相关的CXHM的上行传输结构的方块图；图14是与图11的CXTU的下行接收机结构相关的CXTU的上行传输结构的方块图；图15是与图10的MCC的下行传输结构相关的MCC的上行接收机结构的方块图；图16是与图1系统一起使用的捕获分配环程序的方块图；图17是与图1系统一起使用的跟踪分配环结构程序的方块图；图18显示了图15的MCC上行接收机结构的一个多相滤波器排的幅度响应；图19显示了图18的幅度响应的一部分的放大图；图20是图15的MCC上行接收机结构的入口滤波器结构和FFT的方块图；图21是图20的入口滤波器结构和FFT的一个多相滤波器结构的方块图；图22A是第一传送实施方案的下行接收机结构的载波、振幅、定时恢复方块的方块图；图22B是第一传送实施方案的MCC上行接收机结构的载波、振幅、定时恢复方块的方块图；图23是第一传送实施方案的接收机结构的内部均衡器操作的方块图；图24是在图1系统中的用于传送的第二传送实施方案的一种频谱分配；图25是图1系统的第二传送实施方案的CXMU的一个MCC调制解调器结构的方块图；图26是图1系统的第二传送实施方案的HISU的一个用户调制解调器结构的方块图；图27是图26的用户调制解调器结构的一个调制解调器的方块图；图28是在图1系统中采用的信道监控的方块图；图29A，29B，29C是图28的信道监控程序的差错监控部分的流程图；图29D是对于图29B的流程图的一个替代流程图；图30是图28的信道监控程序的背景监控部分的流程图；和图31是图28的信道监控程序的备份部分的流程图。
优选实施方案的详细描述如图1所示的本发明的通信系统10是主要设计来在混合光纤-同轴(HFC)分配网11上传送居民和商业电信业务的一个接入平台。系统10对传送电话和视频业务是一个高效的平台。电话业务可包括标准电话、计算机数据和/或遥测。另外，本系统对提供现有的和正在出现的居民用户业务是一个灵活的平台。
该混合光纤-同轴分配网11使用光纤馈线来把电话和视频业务传送到位于远离中心局或头端32处的一个分配点18(其后称为光分配点(ODN))。业务是从ODN18经一个同轴网分配到多个用户的。采用基于HFC的通信系统10有若干优点。通过采用安装在馈给点的光纤，系统10把光电器件的费用分摊给数百个用户。取代从分配点到每一用户(“星型”分配方法)的独立的铜线环路，系统10实现一种总线方法，每一家庭和用户接入业务不是直接从分配同轴分支线30上而是经分配同轴分支线30分接后接入业务。系统10还允许非视频业务可以采用更经济的RF调制解调器设备以RF的频谱的专用部分进行调制后传送。最后，因为同轴分配链路可直接驱动现有的已采用电缆的电视机，系统10允许视频业务在现有的同轴设施上无需附加的用户设备就可传送。
在此描述的调制解调器传送结构和此结构的功能性以及围绕此结构的操作可在分配网而不是混合光纤同轴网中使用，这一点对本领域的技术人员来说应是显而易见的。例如，对于无线系统可实行此功能性。因而，按照附加权利要求，本发明仔细考虑了这一系统的使用。
系统10包括主数字终端12(HDT)，HDT实现了所有的对电话传送共同的设备功能，如网络接口，同步，DS0修整，以及操作、管理、维护和指配(OAM&P)接口，HDT包括交换网络与传送信息至用户接口设备(如综合业务单元100(ISU))和从用户接口设备传送信息的传送系统间的接口。综合业务单元100(ISU)，如家用综合业务单元(HISU)68或多用户综合业务单元(MISU)66，MISU可包括一个不同于多住所综合业务单元的商业综合业务单元，它实现所有的用户接口功能以及接口到传送信息到交换网的和从交换网传送信息的传送系统。在本系统中，HDT12通常位于中心局而ISU100位于远端且分布在不同的地方。HDT12和ISU100在一个多点到点配置中经混合光纤同轴分配网11相连。在本系统中，HFC分配网11上传送信息所要求的调制解调器的功能由HDT12和ISU100两者中的接口设备实行。此调制解调器功能是采用正交频分复用来实行的。
现在参照图1、3和6来概略地描述此通信系统。系统10的主要部件有主数字终端(HDT)12，视频主分配终端(VHDT)34，电话下行发送机14，电话上行接收机16，混合光纤同轴(HFC)分配网11(包括光分配点18，与远端单元46相关联的综合业务单元66、68(在图6中通常所显示的ISU100))。HDT12在交换网(由中继线20标示)与至HFC分配网的调制解调器接口间提供用于电话信息传送的电话接口。电话下行发送机14对HDT12的同轴RF下行电话信息输出22执行电光变换，如图3所示，以及把它发送到冗余的下行光纤馈线24。电话上行接收机16对在冗余的上行光纤馈线26上的光信号执行光电变换，以及把电信号加到HDT12的同轴RF上行电话信息输入28上。光分配点(ODN)18提供在光馈线24和26与同轴分配分支线30间的接口。ODN18把下行的视频和电话合并到同轴分配分支线30。综合业务单元提供至同轴分配网的调制解调器接口以及至用户的业务接口。
HDT12和ISU100实现电话传送系统的调制器-解调器(调制解调器)功能。HDT12包括至少一个RF MCC调制解调器82，如图3所示，而每个ISU100包括一个RF ISU调制解调器101，如图6所示。MCC调制解调器82和ISU调制解调器101采用多载波RF传输技术来在HDT12和ISU100间传送电话信息，如DS0+信道。这一多载波技术是基于正交频分复用(OFDM)的，其中系统的带宽被分为多个载波，每一个代表一个信息信道。多载波调制可看作一种采用时分复用的信息数据并把它变换为频分复用信息数据的技术。在多载波上的数据的产生和调制是数字化地、通过在每一数据信道采用正交变换而实现的。接收机在抽样的波形的片段上执行相反的变换来解调数据。多载波在频谱上是重迭的。但是，作为变换的正交性的结果，每一载波中的数据可在没有其它载波的干扰下而被解调，因而，减低了所传送的数据信号的干扰。多载波传输获得了传输带宽的有效利用，这一点在多点到点系统的上行通信中特别需要。多载波调制还提供了接入多个复用的数据流的一个有效的方法，并允许接入该频段的任何部分以提取这种复用的信息，因具有比较长的码元时间而可提供优良的对脉冲噪声的噪声抗扰力，还通过识别降质的载波以及禁止使用这些载波用于数据传输(这种信道监控和保护在下面详细描述)而提供一个消除窄带干扰的有效方法。基本上，电话传送系统可禁止使用具有干扰和较差性能的载波，仅仅使用满足传输质量指标要求的那些载波。
还有，ODN18把下行的视频和电话信息组合，以便传输到同轴分配分支线30。来自现有视频业务的视频信息，通常由中继线20显示，由头端32接收和处理。头端32或中心局，包括用于视频数据接口的视频主分配终端34(VHDT)。VHDT34有与之相关联的光发送机用于经分配网11的ODN18把视频信息送到远端单元46。
HDT12的电话发送机14，如图3和4所示，包括两个用于下行电话发送的发送机以保护所传送的电话信息。这些发送机都是传统型的且是比较便宜的窄带激光发送机。如果一个发送机正常工作，则另一个发送机处于备用状态。一旦在正在工作的发送机上检测到故障，发送就切换到备用发送机。比较而言，因为VHDT34的发送机是宽带的模拟DFB激光发送机，所以与HDT12的发送机相比，它比较贵。因此，对视频信息的保护不象电话数据，非基本业务就不予以保护。通过把电话数据的发送从视频数据传输中分离出来，就能做到仅对电话数据进行保护。如果视频数据信息和电话数据是在一根光纤上由昂贵的宽带模拟激光器来发送的话，从经济上考虑对电话业务的保护也许就不可能。因此，这种发送上的分离是非常重要的。
进一步参照图1，视频信息是以光形式经光纤线路40下行发送至分路器38的，为在多条光纤线路42至多个光分配点18的传输，分路器38对光的视频信号进行分路。与HDT12相关联的电话发送机14经光纤馈线42发送光的电话信号到光分配点18。光分配点18把光的视频信号和光的电话信号变换为电的输出信号而经混合光纤同轴(HFC)分配网11的同轴分配部分传输到多个远端单元46。电的下行视频和电话信号经HFC网11的同轴分配部分的多个同轴分配分支线30和同轴分接头被分配到ISU。
远端单元46与一个ISU100相关联，一般如图6中所示，ISU100包括用于发送上行电的数据信号的装置，上行电的数据信号包括电话信息(例如来自电话机和数据终端的)，另外ISU100可能包括用于发送来自机顶盒45(下文将进一步描述)的机顶盒信息的装置。上行电的数据信号由多个ISU100经HFC分配网11的同轴部分提供给一个与该多个ISU100相连的光分配点18。光分配点18把上行电的数据信号变换为上行光的数据信号，用于在光纤馈线26上传输至头端32。
图2概略地显示了一种提供光的视频和光的电话信号从头端32至光分配点18的传输的替代实施方案，在此实施方案中的HDT12和VHDT34利用同一光发送机和同一光纤馈线36。来自HDT12和VHDT34的信号被组合且以光的形式从头端32发送到分路器38。组合后的信号然后由分路器38分路，且把四个经分路后的信号提供给光分配点18后再由同轴分配分支线30和同轴分接头44分配到远端单元。从ODN18返回的光的电话信号在分路器38处组合以提供给头端。但是，如上所述，所使用的光发送机因为它的宽带能力相对较贵，所以减少了能够对基本的电话业务提供保护的概率。
本领域的技术人员都熟知，在图1中所示的光纤馈线24、26可包括四根光纤，两根用于从下行电话发送机14的下行传输，两根用于至上行电话接收机16的上行传输。借助于使用定向耦合器，可把这些光纤的数量减掉一半。另外，本领域的技术人员都熟知，所使用的光纤和保护发送机的数量是可变的，且如在附加的权利要求中所描述的，本发明不局限于任何所列的数量值。
现在开始详细描述本发明。描述的第一部分主要涉及视频传送。描述的其余部分主要是有关电话传送。
视频传送通信系统10包括头端32，它经中继线20从视频和电话业务提供者接收视频和电话信息。该头端32包括多个HDT12和一个VHDT34。HDT12包括一个用于进行至和来自电话业务提供者的电话信息(如T1、ISDN、或其它数据业务信息)的通信的网络接口，这些通信通常用中继线20表示。VHDT34包括一个用于进行至和来自视频业务提供者的视频信息(如有线电视视频信息和用户的交互型数据)的通信的视频网络接口，这些通信也通常用中继线20表示。
VHDT34经视频光纤馈线40发送下行光的信号到分路器38。无源光分路器高效地对下行高带宽的光的视频信号作四个复制品。复制后的光的下行视频信号被分配给对应地相连的光分配点18。本领域的技术人员很容易发现，虽然产生了下行视频信号的四个复制品，通过合适的分路器可作出任意数量的复制品，本发明不局限于任何特定的数量。
分路器是一种用来分路宽带的光的信号而无需采用昂贵的宽带的光电变换硬件的无源装置。本领域的技术人员通常都熟悉光信号分路器，许多光纤元件生产厂家如Gould公司都有产品。在替代方案中，也可使用有源分路器。另外，无源或有源分路器的一个级联的串，可进一步扩大复制的光信号的数量，以应用到光分配点的附加的数量，因而进一步增加单个头端可服务的远端单元的数量。遵照本发明如附加权利要求中描述的那样，重点考虑了这一替代方案。
VHDT34可位于中心局、有线电视头端、或远端，且可在多到大约112个NTSC频道上广播。VHDT34包括一种类似于LiteAMpTM系统的传输系统，LiteAMpTM系统是美国光波系统有限公司(AmericanLightwave System Inc.)的产品，此公司现在是专利受让人的附属公司。视频信号经1300纳米激光源以与此信号的接收时相同的频率进行幅度调制后以光形式发送(即这一光传输是一个兆兆赫兹的、用RF视频信号调制的光载波)。下行视频传输带宽大约是54-725MHz。使用与接收时的视频信号的频率相同的频率来进行视频信号的光传输的一个好处是可提供降低了变换代价的高带宽传输。这一相同频率传输方法意味着下行调制将要求光电变换或用光电二极管进行成比例的变换以及可能的放大，但是，没有频率变换。另外，没有抽样数据的带宽的减少以及清晰度的丝毫降低。
光分配点18，如在图5中详细显示的，在光纤馈线42上从分路器38接收已分路的下行光的视频信号。下行光的视频信号被加至光分配点18的下行视频接收机400。所使用的光的视频接收机400类似于美国光波系统有限公司的LiteAMpTM产品系列中的产品。来自视频接收机400的变换后的信号，它是采用光电二极管成比例变换的，与来自下行电话接收机402的变换后的电话信号一起加到桥接放大器403。桥接放大器403同时加四个下行电的电话信号和视频信号到双工滤波器406，当两个不同频带的信号用于上行和下行传输时，双工滤波器406通过分离发送和接收功能可允许全双工工作。对于视频或下行电话信号，ODN18不用进行频率变换，这是因为这些信号是经HFC分配网11的同轴部分，在与它们在ODN18接收时的频带相同的频带内通过ODN到达远端单元的。
在ODN18接收到下行光的视频信号且这些信号被变换为下行电的视频信号以后，为把下行电的视频信号传送到远端单元46，ODN18的四个输出加到HFC分配网11的同轴部分的四个同轴分支线30上。电的视频信号的这种传输是在大约54-725MHz带宽上进行的。每一ODN18提供在多个同轴分支线30上的传输，且按照如附加权利要求中描述的本发明，还仔细考虑了任意数量的输出的情况。
如图1所示，每一同轴电缆分支线30可通过多个同轴分接头44把下行电的视频和电话信号提供给巨大数量的远端单元46。本领域的技术人员都熟悉同轴分接头，它起电的信号的无源双向截止器的作用。每一同轴电缆分支线30可有许多串联的同轴分接头44。另外，HFC分配网11的同轴部分可使用任意数量的放大器来拓展可在此分配网11的同轴部分上被发送的距离数据。
下行视频信号从同轴分接头44被提供到远端单元46。来自同轴分接头44的视频信号提供给一般在图6中ISU100的方块图中显示的HISU68。ISU100被提供以来自分接头44的下行电的视频和电话信号，且此信号被加到双工滤波器104。下行电的视频和电话信号通过双工滤波器104到达一个入口滤波器105和ISU调制解调器101。下行视频信号通过入口滤波器105并经一个任选的机顶盒45到达视频设备。对从双工滤波器104加到ISU调制解调器101的电的下行电话信号进行处理，下文将详细描述。
与提供给其它用户设备(如电话机或计算机终端)的那些信号相反，入口滤波器105提供给远端单元46对加到视频设备的信号的干扰的保护。入口滤波器105让视频信号通过；但它阻塞未被视频设备使用的那些频率。通过阻塞未被视频设备使用的那些频率，网络可清除那些可能对至少同一远端单元的其它业务造成干扰的寄生信号。
机顶盒45是一个在远端单元46的可任选的单元。来自机顶盒45的交互视频数据可由一个由视频业务提供者提供的附加的单独RF调制解调器在大约5-40MHz的带宽内相对较低的频率上发送。这一频率不能是用于传送上行和下行电话数据以及下行视频的频率。
对于一个MISU66，始于同轴分接头44的一条单独同轴线被利用来提供从同轴分接头44到机顶盒45的视频信号的传输，而后用于提供下行视频信号到视频设备47的传输。如图6所示的入口滤波器105不是MISU66的一部分，如点划线所显示的。
VHDT34的替代实施方案可采用其它调制以及混合的方案或技术在频率上移动视频信号，且可采用其它的编码方法以编码的格式发送信息。除了那些传送数字视频数据的技术和方案外，传送模拟视频数据的此类技术和方案，对本领域的技术人员也都是熟知的，且在按照如在附加的权利要求中所描述的本发明的构思和范围，对它们都予以了仔细的考虑。
电话传送参照图3，由MCC调制解调器82在载波上调制的电话信息和ISU操作和控制数据(在下文称为控制数据)，在HDT12与电话下行发送机14间经同轴线22发送。由ISU100在载波上调制的电话信息和控制数据在电话上行接收机16上被接收且经同轴线28被传送到MCC调制解调器28。电话下行发送机14和电话上行接收机16分别经光纤馈线24和26发送电话信息和控制数据至对应的光分配点18和从对应的光分配点18接收电话信息和控制数据。控制数据可能包括用于提供系统11的电话业务的所有的操作、管理、维护&指配(OAM&P)以及在HDT12和ISU100之间提供电话信息的传送时所需要的任何其它的控制数据。
HDT12的方块图在图3中示出。HDT12包括以下模块八个DS1单元(DS1U)(七个四重的DS1单元48加上一个保护单元50)，一个保护交换和测试变换单元52(PSTU)，两个时钟和时隙互换单元54(CTSU)(一个工作的和一个备用/保护单元)、六个同轴主单元56(CXMU)(三个工作和三个备用/保护单元)、两个机架控制单元58(SCNU)(一个工作的和一个备用/保护单元)、以及两个供电单元60(PWRU)(两个负荷分担单元，它们把取自中心局电源的合适电压提供给HDT)。
HDT12包括了通信系统10的电话传送的所有的通用设备功能。HDT12通常位于中心局且直接接口到本地数字交换机或数字网元设备。HDT提供用于所有电话信息的网络接口62。每一HDT在网络接口62上配备2至28个DSX-1入口，代表最多672个DS0信道。
HDT12还对系统11的电话传送提供所有的同步。HDT12可工作在三种同步方式的任何一种外同步，线同步，或内同步。外同步是指同步到楼内综合定时供给基准，它的时钟源取自HDT12所在的中心局。线同步是指同步到从DSX-1信号(它通常从本地数字交换机得到)中恢复的时钟。内同步是在失去任何有效的基准定时输入时，HDT维持它自己的同步的一种自激或保存操作。
HDT12还提供四分之一-DS0修整能力以及实现4096×4096全接入、无阻塞的四分之一-DS0(16kbps)交叉连接能力。这要求DS0和四分之一-DS0(ISDN“D”信道)可从DSX-1网络接口62上的任意时隙转到由任何ISU100所服务的任意用户。
HDT12还提供在HFC分配网11上电话传送所要求的RF调制解调器功能(包括MCC调制解调器82)。HDT12可配备最多达三个工作的CXMU56，用于提供至HFC分配网11的调制解调器接口，还提供对每一工作的CXMU56的一对一保护。
HDT12协调电话传送系统，包括对多点到点通信系统11的多个ISU的控制和通信。每一HDT12模块执行一种功能。DS1U模块48提供至数字网的接口以及DSX-1的终结。PTSU52通过把故障的DS1U模块48切换到保护DS1U50而提供DS1U设备保护。CTSU54提供四分之一-DS0时隙修整能力和所有的系统的同步功能。CTSU54也使系统中的所有呼叫处理协调。CTMU56，下文将详细描述，对在HFC分配网11上OFDM的电话传送提供调制解调器功能和接口，而SCNU58监督为电话传送提供所有OAM&P功能的整个通信系统的操作。大多数对于指配请求的处理是由SCNU58执行的。
下行电话发送机下行电话发送机14，如图4所示，从HDT12的工作的CXMU56上获取同轴的RF输出22，它携带电话信息和控制数据，且把输出22组合到一个下行电话传输信号中。在一个独立的下行电话发送机14中(而不是在HDT12中)实现光传输所要求的电光变换逻辑电路，以提供一个更有效的传送方案。通过把这一功能放置在一个独立的组件中，这一功能就不需在HDT12的每一CXMU56中重复。这就减低了CXMU56的功能的费用，且允许CXMU56可取代光纤而在同轴上发送和接收。下行电话发送机14还提供在冗余的下行光纤馈线24上的至ODN8的传输。
下行电话发送机14是与HDT12放置在一起的优选地是在100英尺或更短的距离内。下行电话发送机14从工作的CXMU56接收同轴RF输出(每个都在6MHz频带内)，且在组合器25中把它们组合为一个单个的RF信号。本领域的技术人员都熟知，每一个6MHz频带由防护频带隔开。然后下行电话信息是在大约725-800MHz频带内发送的。电话发送机14让组合后的信号通过一个1到2的分路器(未图示)，因而就产生了冗余的下行的电的信号。这两个冗余的信号每个被发送到冗余的激光发送机501进行电光变换，而备份信号调制一个光的输出使得下行电话发送机14的输出是在两根光纤馈线24上的，每一根具有一个在其上调制的相同的信号。这提供了对本系统的下行电话信号部分的保护。在电话发送机14中的两个法布里-珀罗(Fabry-Perot)激光器在所有时间都是工作的。所有的保护功能在光传输的接收端(位于ODN18)提供，在那里两个接收机中的一个被选择为“工作的”，因而电话发送机14不要求有保护切换能力。
上行电话接收机上行电话接收机16对在始于ODN18的上行光纤馈线26上的上行光的电话信号执行光电变换。上行电话接收机16通常是与HDT12一起放置在中心局的，且提供一个电的同轴输出给HDT12，一个同轴输出23被提供给一个视频机顶控制器(图中未示)。上行电话信息经同轴线28从上行电话接收机16被送往HDT12的工作的CXMU56。HDT12与上行电话接收机16间的同轴链路28优选地是限制在100英尺或更短的距离内，而且它是局间链路。视频机顶控制器信息，如在其视频传送部分描述的，位于5-40MHz的RF频谱的带宽内(这一带宽不用于上行电话信息的传送)使得它可和上行电话信息一起被发送。
对于双上行光纤馈线26，上行电话接收机16具有双接收机502。这些馈线26携带来自ODN18的包含电话信息和控制数据以及视频机顶盒信息的冗余信号。上行电话接收机16在自ODN的上行馈线26上执行自动保护切换。由保护逻辑电路选择为工作的接收机502进行分路以馈给驱动HDT12的同轴输出28，而输出23被提供给机顶控制器(图中未示)。
光分配点参考图5，ODN18提供了在始于HDT12的光纤馈线24和26与HFC分配网11的至远端单元46的同轴部分之间的接口。如此，ODN18实质上是一个光电和电光变换器。从一个ODN18到任何ISU100的同轴的最大距离优选地是大约6公里，而组合的光纤馈线/同轴引线的最大长度优选地是大约20公里。ODN18的光纤馈线侧终接六根光纤，尽管这一数值可能会变化。它们包括一根下行视频馈线42(始于视频分路器38的单一光纤)，一根下行电话馈线24(始于下行电话发送机14)，一根下行电话保护馈线24(始于下行电话发送机14)，一根上行电话馈线26(至上行电话接收机16)，一根上行电话保护馈线26(至下行电话接收机16)，以及一根备用光纤(图中未示出)。ODN18在始于该下行电话发送机的接收光纤馈线24上提供保护切换功能。ODN18在上行光纤馈线26上提供到上行电话接收机的冗余传输。对上行光纤馈线的保护在上行电话接收机16处被控制。在ODN18的同轴分配侧，ODN18终接最多可达四条同轴分支线30。
在下行方向，ODN18包括用于把光的下行电话信号变换为电的信号的下行电话接收机402和一个桥接放大器403，桥接放大器403把该下行电的电话信号与来自下行视频接收机400的(从VHDT34来终接于ODN18的)、已变换过的下行视频信号组合起来。然后这一组合后的宽带的电的电话/视频信号在HFC同轴分配网11的同轴部分的四条同轴分支线的每一条分支线上在分配给下行传输的频谱内被传送，例如，725-800MHz频段。如此，这一电的电话信号和视频信号就在同轴分支线30上传送到ISU100；桥接放大器403同时地加四个下行的电的电话和视频信号到双工滤波器406。双工滤波器406，当在两个不同频带内的信号被用于上行和下行传输时，通过分离发送和接收功能允许进行全双工操作。因为电话和视频信号是经HFC分配网11的同轴部分，在与它们在ODN18接收时的频带相同的频带内通过ODN18而到达远端单元46的，所以在ODN18对下行传送没有频率变换。如图1所示，每一同轴分支线30通过多个同轴分接头44可提供下行电的视频和电话信号给巨大数量的远端单元46。本领域的技术人员都熟悉同轴分接头44，它起电信号的无源双向截止器的作用。每一同轴分支线30可具有很多串联的同轴分接头。另外，HFC分配网11的同轴部分可使用任意数量的放大器来拓展数据可在系统10的同轴部分上被发送的距离。然后下行的电的视频和电话信号被提供给一个ISU100(图6)，ISU100，更具体地说，可以是一个HISU68或一个MISU66，如图1所示。
在上行方向，电话和机顶盒信息，在5至40MHz的RF频谱段内在该四条同轴分支线30上由ODN18在双工滤波器406上接收。ODN18可包括可任选的、装设在四条同轴分支线30中的最多三条分支线上的频移器64。若采用这些频移器64的话，在一同轴分支线与其它三条同轴分支线组合之前，这些频移器64把在该同轴分支线上的上行频谱混频到一个更高的频率上。频移器64是用来把上行频谱频移到若干倍的50MHz上。例如频移器64可配备来把在RF频谱的5-40MHz部分的上行信息混频到下列频段的任何一个上50-100MHz，100-150MHz，或150-200MHz。这就允许任何同轴分支线30，当上行信息在ODN18被组合时，可使用与其它分支线的相同的RF上行频谱部分而不会有任何频谱冲突。在一条同轴分支线30，频移器的配备是可任选的。ODN18包括组合器408，组合器408组合来自所有同轴分支线30的电的上行电话和机顶盒信息(可能频移过或没有频移过)而形成一个具有在四条同轴分支线30的每一条分支线上提供的所有上行信息的、组合的上行信号。组合的电的上行信号被1∶2分路，且每一信号馈给一个上行法布里-珀罗激光发送机，该激光发送机驱动一个对应的上行光纤馈线26，用于至上行电话接收机16的传输。
如果上行电话和机顶盒信号在ODN18被上移，上行电话接收机16就包括频移器31，它按照在ODN18所进行的上移来下移该信号。然后组合器33组合此下移过的信号以便供HDT12应用此组合的信号。这种下移和组合，仅仅当信号在ODN18被上移过时才使用。
综合业务单元(ISU)参照图1，ISU 100(如HISU 68和MISU 66)提供HFC分配网11与远端单元46的用户业务间的接口。显示了两个基本类型的ISU，它们向特定用户提供业务。多用户综合业务单元66(MISU)可以是一个多住所综合业务单元或一个商业综合业务单元。多住所综合业务单元可以用于混合的居民和商业环境，如多单位大楼、小商业用户和居民小区。这些用户要求的业务是象普通老式电话业务(POTS)、数据业务、DS1业务、以及标准的TR-57业务之类的业务。商业综合业务单元是设计来为商业环境服务的。它们可能要求更多的业务，例如数据业务、ISDN、DS1业务、象可视会议之类的更宽带的业务，等等。家用综合业务单元68(HISU)是用于如单个单位大楼和公寓之类的居民住宅环境，预计的业务是POTS和基本速率的综合业务数字网(ISDN)。就本发明而言，因为多住所和商业综合业务单元具有相似的功能性，为简略起见，对ISU的描述仅局限于HISU和MISU。
所有ISU100都实现RF调制解调器功能且可由图6的ISU100表示。ISU100包括ISU调制解调器101，同轴从属控制器单元(CXSU)102，用于提供用户业务接口的信道单元103，以及双工滤波器/分接头104。在下行方向，电的下行电话和视频信号被加到双工滤波器/分接头104，双工滤波器/分接头104使电话信息传到ISU调制解调器101，并且在HISU情形下使视频信息经入口滤波器105传到视频设备。当此ISU100是一个MISU66时，视频信息被该双工滤波器拒绝。ISU调制解调器101，利用一个对应于用来在HDT12上在正交多载波上调制这些信息的MCC调制解调器82的一个调制解调器，来解调下行电话信息。ISU100在一个临时的6MHz频带上解调来自一条同轴分配分支线30的下行电话信息。ISU调制解调器101的定时产生器107向CXSU102提供时钟，CXSU102提供对ISU调制解调器101的接收和传输的处理和控制。来自ISU调制解调器101的解调后的数据，取决于所提供的业务，经CXSU102到达合适的信道单元103。例如，信道单元103可包括用于POTS、DS1业务、ISDN、其它数据业务等的线路卡。每一ISU100提供对于在一个对应于HDT12的CXMU之一的6MHz频带内可用的所有信道的一个固定子集的接入。此信道的子集是根据ISU100的类型而变化的。一个MISU66在一个6MHz频带内可提供对于很多DS0信道的接入，而一个HISU68仅可提供对于几个DS0信道的接入。
信道单元103向CXSU102提供电话信息和控制数据，CXSU102向ISU调制解调器101提供这种数据，且控制ISU调制解调器101，用于把电话数据和控制数据调制在一个临时的6MHz频带内，以便传送到与其相连的同轴分配分支线30上。ISU100可提供给HDT12的传输的上行的6MHz频带对应于HDT12的CXMU56用于传输的下行6MHz频带之一。
每一ISU100从下行传输中恢复同步，产生为传送ISU数据所要求的所有时钟且锁定这些时钟于相关的HDT定时。ISU100还提供为进行检测用户线占用和用户线空闲状态以及向HDT12发送这些指示所需要的呼叫处理功能。ISU100终接和接收来自HDT12的控制数据，以及处理从那里接收到的控制数据。包括在这一处理中的消息有在通信系统10中协调动态信道分配的消息。最后，ISU100从在HFC分配网11上接收到的功率信号中产生ISU运行电压，如从双工滤波器/分接头104取得的功率信号109所表示的。
HDT中的数据路径下面是一个有关主数字终端(HDT)12中的数据路径的详细的讨论。参照图3，在网络接口62的网络设施与下行电话发送机14间的数据路径在下行方向分别路经HDT12的DS1U48、CTSU54和CXMU56模块。在HDT12中的每一DS1U48从网络获取四个DS1，且格式化这一信息为修改的DS0信号的四个24-信道的、2.56Mbps的数据流，称为CTSU输入76。CTSU输入中的每一DS0通过附加上第九比特位而被修改，此第九比特可携带复帧定时信息、信令信息和控制/状态消息(图7A)。这一修改过的DS0称为“DS0+”。第九比特信号(NBS)传送一种码型(pattern)，这种码型每帧都要更新且每24帧重复一次。这一处理把来自网络的每个64kbps的DS0变换为一个72kbps的DS0+。因而，在每一DS1上可得到的24个DS0信道与开销信息一起被格式化为在四个CTSU输入流的每一个上的24个DS0+信道。
第九比特信令(NBS)是一种开发来传送复帧定时信息、带外信令比特以及在DS1U和信道单元之间的与每一DS0相关联的各种各样的状态和控制信息的机制。它的主要功能是传送至信道单元103的信令比特以及向信道单元103提供一个复帧时钟使得它们可在复帧的正确帧上把上行比特信令插入到DS0中。因为下行DS0可来自不共享同一复帧相位的DS1，因此每一DS0必须携带复帧时钟或表示与始发DS1相关的信令帧的标记。NBS提供这一能力。第九比特信令对于通信系统11的OFDM调制解调器传送是透明的。
一个HDT12中最多可配备8个DS1U48，包括七个工作的DS1U48和一个DS1U保护模块50。因此，32个CTSU输入在DS1U和CTSU54间相连，但是在任何时间最多可使用28个来传送业务量。剩下四个CTSU输入来自该保护的DS1U或一个故障的DS1U。PSTU包括用于为故障的DS1U而切换保护DS1U50的切换控制。
每一CTSU输入能够传送最多可达32个10-比特信道，最先的24个信道传送DS0+而剩下的带宽不用。每一CTSU输入76被定时在2.56Mbps且同步于8kHz内部帧信号(图7C)。这对应于每125μs的帧周期的320个比特。此320比特如图7A所示地成帧。在帧开始处的十四位间隔比特72仅在第二比特位传送单个工作的脉冲，其余的13比特位不用。随后的288位比特中，最初的216位通常运载24个DS0+信道，这里每一DS0+对应于一个标准的64kbps DS0信道加上附加的8kbps信令比特。因此，每一DS0+具有72kbps的带宽(每8kHz帧9个比特)。剩下的72比特留给另外的DS0+有用负载信道使用。帧的最后的18位比特74为不用的间隔比特。
HDT12的时钟和时隙互换单元54(CTSU)，从最多可达28个工作的CTSU输入数据流76中提取信息且把它们交叉连接为最多可达24个32-信道、2.56Mbps输出数据流78，此输出数据流78输入到HDT12的同轴主单元(CXMU)56。在CTSU54和CXMU56之间的数据流的此格式称为CTSU输出。每一CTSU输出还可携带最多可达32个类似CTSU输入的10-比特信道。最初的28个携带业务量而剩下的带宽不用。每一CTSU输出被定时在2.56Mbps且同步于HDT12的8kHz内部成帧信号(图7C)。这对应于每125μs的帧周期的320个比特。此320比特的帧结构与如上所描述的CSTU输入结构相同。
HDT12具有对四分之一-DS0分组(16kbps)的时间和空间的操纵能力。这一功能与时隙互换逻辑电路一起实现，时隙互换逻辑电路是CTSU54的一部分。虽然并不是所有的时隙都使用，但CTSU实现一种4096×4096四分之一-DS0交叉连接功能。在正常操作下，CTSU54组合及重新定位最多可达672个下行DS0+分组(或最多可达2688个四分之一-DS0分组)(排成每个有24个DS0+的28个CTSU输入)为720个DS0+分组(或2880个四分之一-DS0分组)(排成每个有32个DS0+的24个CTSU输出)。
此系统在网络接口具有最大为672个DS0+分组的吞吐量，所以并不是所有的CTSU输出带宽都是可用的。如果有多于672个信道在该CTSU的“CTSU输出”侧被分配，这就意味着采用了集中。集中在下文还要进一步地讨论。
每一CXMU56被连接以便从工作的CTSU54接收8个工作的CTSU输出78。该8个CTSU输出由一个2.56MHz系统时钟定时，且每一个携带最多可达32个DS0+，如上所述。DS0+由CXMU56作进一步处理且在每一个DS0+中附加一个第十奇偶比特位，生成了一个10比特的DS0+。这些10比特分组包含DS0、NBS(第九比特信号)和奇偶位或数据完整性比特(图7B)。此10比特分组是在HFC分配网11上传送到ISU100的数据。利用第十比特或数据完整性比特来提供信道保护或监控，对此将作进一步描述。
在上行方向，路经HDT的反向路径基本上是路经HDT12的前向路径的一个镜象。例如，第十奇偶比特位是在CXMU56处理的且从CXMU56到CTSU54的信号的格式是图7A的格式。
对于每一数据路径，一个DS0的往返行程时延都是相同的。从下行CTSU输出，路经CXMU56，再经HFC分配网到ISU100，然后从ISU100，回到HFC分配网11，路经CXMU56到CTMU54的路径上的时延，由上行同步控制，这在下文将详细描述。一般地，对每一个ISU测量路径时延，且如果帧长不对，通过在ISU100中增加路径时延来调节时延长度。
同轴主单元(CXMU)同轴主单元56(CXMU)，如图3所示，包括同轴主卡逻辑电路80(CXMC)和主同轴卡(MCC)调制解调器82。如前文所描述的，在一个HDT12上最多可配备六个CXMU。此六个CXMU56包括三对CXMU56，每一对提供在6MHz带宽内的传输。每对CXMU56包括一个工作的CXMU和一个备用的CXMU。因此对每一个CXMU提供一对一的保护。如图3所示，一对中的两个CXMU都被提供有来自上行电话接收机16的上行电话数据，并都能够经同轴线22发送到下行电话发送机14。这样为提供1对1保护仅需要一个控制信号来指示该对中的哪一个CXMU56用于传送或接收。
同轴主卡逻辑电路(CXMC)CXMU56的同轴主卡逻辑电路80(CXMC)(图8)，提供在HDT12的(具体的是CTSU54的)数据信号间的接口，以及用于在HFC分配网11上的数据传送的调制解调器接口。CXMC80直接接口到MCC调制解调器82。对于在HDT12与在6MHz带宽内被服务的所有ISU100之间的多点到点操作，CXMC80还实现一个ISU操作信道收发机，在此6MHz带宽内CXMU56控制在其内的数据的传送。参照图8，CXMC包括控制器和逻辑电路84、下行数据变换电路88、上行数据变换电路90、数据完整性电路92、IOC收发机96、以及定时产生器94。
下行数据变换电路88执行从来自CTSU54的9比特信道格式(图7A)到10比特信道格式(图7B)的变换，以及在HFC分配网11上传送的每一下行信道上产生数据完整性比特位。数据完整性比特位代表奇数奇偶校验位。下行数据变换电路80包括至少一个FIFO缓存器用来去除在CTSU下行输出中提供的32位间隔比特72、74(图7A)并且在控制器和逻辑电路84的控制之下在每一信道上插入第十比特(数据完整性比特)。
上行数据变换电路90包括至少一个FIFO缓存器，它评估附加到每一上行信道的第十比特位(数据完整性)，以及把这一信息传到数据完整性电路92。上行数据变换电路90，把10比特信道的数据流变换回9比特信道格式(图7A)以便应用到CTSU54。这种变换是在控制器和逻辑电路84的控制之下执行的。
控制器和逻辑电路84还管理在HFC分配网11上电话传送的呼叫处理和信道分配以及保持在采用动态时隙分配模式的HFC分配网11上的业务量统计，例如提供在本领域的技术人员所熟知的TR-303业务、集中业务。另外，控制器84保持在CXMU传送数据的6MHz带宽内的信道上的差错统计，对所有的ISU操作信道通信提供软件协议，以及对相应的MCC调制解调器82提供控制。
数据完整性电路92处理由上行变换电路90进行的对每一上行信道的第十比特的评估的输出。在本系统中，奇偶校验仅在有呼叫正在进行中的指配信道上才保证是有效的。因为在ISU空闲时已经初始化和激活过的ISU发送机可能断电，所以CXMC所执行的奇偶校验评估并不总是有效的。
CXMC80的ISU操作信道(IOC)收发机96包含发送缓存器，发送缓存器的作用是保持来自控制器和逻辑电路84的消息或控制数据以及把总长度固定的为8字节的这些IOC控制消息装载到要被提供给MCC调制解调器82的一个64kbps信道中，以便在HFC分配网11上传送。在上行方向，IOC收发机经提供这些消息给控制器和逻辑电路84的MCC调制解调器82接收64kbps信道。
定时产生器电路94从HDT12的工作和保护的CTSU54两者接收冗余系统的时钟输入。这些时钟包括一个2kHz的HFC复帧信号，它是由CTSU54产生的，用来同步在HFC分配网的所有同轴分支线上的往返行程的时延。这一信号表示在ISU操作信道上的复帧对准，以及用来对传送系统的码元定时和数据重构的同步。一个8kHz的帧信号被提供来表示从CTSU54至CXMU56的、2.56MHz的、32个信道的信号的第一“间隔”比特。CTSU54产生一个2.048MHz时钟给SCNU58和CXMU56。CXMU56把这一时钟使用于ISU操作信道和在CXMC80与MCC调制解调器82之间的调制解调器通信。2.56MHz比特时钟被用于在DS1U48和CTSU54之间以及在CTSU54和CXMC56之间的数据信号的传送。20.48MHz比特时钟被用于在CXMC和MCC之间的10比特数据信道的传送。
主同轴卡(MCC)调制解调器CXMU56的主同轴卡(MCC)调制解调器82在一侧有与CXMC80的接口，而在另一侧有与电话发送机14和接收机16的接口，用于在HFC分配网11上的传送以及从HFC分配网11的接收。对于电话数据和控制数据的OFDM传送，MCC调制解调器82实现调制解调功能。图3的方块图标示了为进行上行和下行通信的MCC调制解调器82的相关的互连。MCC调制解调器82在HDT12中不是一个独立的模块，因为它没有至HDT12的接口而是通过CXMU56的CXMC80。MCC调制解调器82代表HDT12的传送系统逻辑电路。因此，它负责实现与在HFC分配网11上的信息传送有关的所有要求。HDT12的CXMU56的每一MCC调制解调器82在下行频谱中被分配给一个最大6MHz的带宽用于电话数据和控制数据传送。该6MHz频段的恰当位置是可由在CXMC80与MCC调制解调器82之间的经IOC收发机96的通信接口上的CXMC80提供的。电话和控制数据的下行传输是在大约725到800MHz的RF频谱之内。
每一MCC调制解调器82在上行频谱中被分配给一个最大6MHz的带宽用于在大约5到40MHz的RF频谱内对来自ISU的控制数据和电话数据的接收。该6MHz频段的恰当位置也是可由在CXMC80与MCC调制解调器82间的通信接口上的CXMC80提供的。
在前文已描述，MCC调制解调器82从CXMC80以20.48MHz信号的形式接收256个DS0+信道。MCC调制解调器82采用前面已讨论过的基于OFDM的多载波调制技术把这一信息发送到所有的ISU100。MCC调制解调器82还恢复在HFC分配网上在上行传输中的256个DS0+多载波信道，以及把这一信息变换为一个传送至CXMC80的20.48Mbps流。如前文所述，多载波调制技术涉及把电话和控制数据编码成码元，例如通过正交振幅调制，然后执行一个反向快速傅里叶变换技术来把电话和控制数据调制在一组正交的多载波上。
对由MCC调制解调器82和ISU100中的ISU调制解调器101实现的多载波调制技术，码元对准是一个必须的要求。在传输的下行方向，因为在一个ISU100的所有信息是由单个的CXMU56产生的，所以在每一个多载波上调制的码元是自动地相位对准的。但是，在MCC调制解调器82的接收机的上行码元对准，因HFC分配网11的多点到点特性以及ISU100的不相等时延路径特性而会变化。为了使在MCC调制解调器82的接收机的效率尽可能大，所有的上行码元必须在一个较窄的相位容限内对准。这可通过在每一个ISU100上采用一个可调节的时延参数来达到，使得从不同ISU100上行接收到的所有信道的码元周期在它们达到HDT12处对准。这是上行同步过程的一部分，将在下文进一步描述。另外，为维持多载波的正交性，由ISU100用于上行传输的载波频率必须被频率锁定到HDT12上。
从CXMC80进入到MCC调制解调器82的下行信息被帧对准到提供给MCC调制解调器82的2kHz和8kHz时钟上。2kHz复帧信号被MCC调制解调器82用来把下行码元定时信息传送到ISU，在下文将详细描述。这一复帧时钟传送信道的一致性以及指示多载波的帧结构使得电话数据可在ISU100上正确地重组。2kHz代表在10kHz(调制解调器码元速率)与8kHz(数据帧速率)间的最大公因子所有的ISU100将使用由相关MCC调制解调器82插入的同步信息来恢复ISU100所要求的所有下行定时信息。这一同步允许ISU100可以以这种方式，即在该HDT12所接收到的所有的ISU100的传输都同步到同一基准值，来解调下行信息以及调制上行传输。因此，用于所有的ISU100的上行传输的载波频率应被频率锁定到HDT12。
除了提供路径时延调节、初始化和激活，以及在此同步信道上的指配，直到初始化和激活完成为止以外，码元对准是在下行和上行的6MHz带宽内在同步信道上在MCC调制解调器82的负责下执行的，在下文将进一步描述。然后通过使用IOC信道对这些参数进行跟踪。因为IOC信道和同步信道在系统中的重要性，它们可采用一种不同的调制方案，用于在MCC调制解调器82与ISU100间的控制数据的传送，这种方案比用于电话数据传送的方案要更坚韧或更低数量(较少比特/秒/赫兹或比特/码元)。例如，电话数据可采用正交振幅调制技术进行调制，而IOC信道和同步信道可利用BPSK调制技术进行调制。
MCC调制解调器82还解调在多载波上由ISU100调制的电话和控制数据。这一解调在下文将针对电话传送系统的各种实施方案作进一步描述。
针对MCC调制解调器82所负责的有关OFDM传送系统的功能，至少包括以下方面，它们将在下文针对各种实施方案作进一步描述。MCC调制解调器82检测在一个同步信道内的从一个ISU100所接收到的同步脉冲/码型的振幅/电平，并且把这一电平的指示通过在它们间的通信接口传送给CXMC80。然后，CXMC80提供一个命令给MCC调制解调器82，以便传送到被调整电平的ISU100用来调整其幅度电平。MCC调制解调器82还通过把一个在同步信道上调制的上行码型与一个已知的码边界进行相关以及在它们间的通信接口上把所要求的码元时延矫正值送到CXMC80，提供对所有上行多载波的码元对准。然后CXMC80经MCC调制解调器82向ISU100下行发送一个消息来调节ISU100的码元时延。
同样地，关于以总的路径时延调节同步ISU100，MCC调制解调器82把在恰当的带宽上由ISU100调制在IOC信道上的一个上行的复帧码型与一个已知的基准边界进行相关，而且让一个所要求的路径时延矫正值经它们间的调制解调器接口传送到CXMC80。然后CXMC80经MCC调制解调器82在IOC信道上下行发送一个消息来调节ISU100的总的路径时延。
双向多点到点电话传送的概述以下小结了在HFC分配网11上的电话和控制信息的传送。HDT12的每一个CXMU56是针对它的特定的上行和下行操作频率而配备的。CXMU56的上行和下行发送两者的带宽最大值都为6MHz，下行发送在大约725-800MHz的RF频谱的一个6MHz频段内。
在下行方向，CXMU56的每一个MCC调制解调器82，经同轴线22在它的临时的6MHz带宽内向下行电话发送机14提供电的电话和控制数据信号。来自HDT12的MCC调制解调器82的RF的电的电话和控制数据信号被组合成一个合成信号。然后下行电话发送机把该组合的电的信号送到冗余的电光变换器，以便调制到一对保护的下行光纤馈线24上。
下行光纤馈线24把电话信息和控制数据传送到一个ODN18。在ODN18，光信号变换回电信号且与下行视频信息(它来自视频头端馈线42)组合成一个电的下行RF输出信号。包括电话信息和控制数据的该电的RF输出信号，然后由ODN18馈给四条同轴分配分支线30。所有的下行电话信息和控制数据在每一同轴分支线30上被广播且在HFC分配网络11的同轴部分被运送。电的下行输出RF信号取自同轴电缆且经过双工滤波器104终接在一个ISU100的接收机调制解调器101处，如图6所示。
RF电的输出信号包括电话信息和控制数据，它们被MCC调制解调器82通过采用正交频分复用技术被调制在正交多载波上；电话信息和控制数据被映射成码元数据，并通过采用快速傅立叶变换技术把码元调制在多个正交的载波上。因为所有码元都是在单一点上调制在载波上的且要发送到系统11的多个点，多载波的正交和在正交多载波上调制的码元的码元对准是自动地调节的用于在HFC分配网11上的传送，且电话信息和控制数据是在ISU100由调制解调器101解调的。
ISU100接收取自HFC分配网11的同轴部分的同轴电缆的RF信号。ISU100的RF调制解调器101解调此信号且把所提取的电话信息和控制数据以适当的形式传送到CXSU控制器102以提供给信道单元103。ISU100代表在电话信息被变换给用户或客户使用时的接口。
HDT12的CXMU56和ISU100实现了通信系统10的双向多点到点电话传送系统。因而，此CXMU56和ISU执行调制解调器功能。按照本发明的传送系统可以采用三种不同的调制解调器来实现传送系统的调制解调器功能。第一种调制解调器是MCC调制解调器82，它位于HDT12的每一个CXMU56中。例如，HDT12包括三个工作的MCC调制解调器82(图3)且可支持很多ISU100，它们表示一个多点到点传送网。MCC调制解调器82协调电话信息传送和控制数据传送以达到HDT12对ISU100的控制。例如，控制数据可包括呼叫处理消息、动态分配和指定消息、ISU同步控制消息、ISU调制解调器控制消息、信道单元指配、以及任何其它ISU操作，管理，维护和指配(OAM&P)信息。
第二种调制解调器是被最佳化以适合支持单个住所居民单元的单个家庭用户或HISU调制解调器。因而，它的价格和功率消耗必须很低。第三种调制解调器是多用户或MISU调制解调器，一般在支持居民和商业两种业务时要求提供。
HISU调制解调器和MISU调制解调器可有多种形式。例如，如下文针对本发明的各种实施方案将要进一步详细描述的那样，HISU调制解调器和MISU调制解调器可能提取从HDT12发送的多载波的仅仅很小的一部分或从HDT12发送的多载波的较大一部分。例如，HISU可能提取从HDT12发送的20个多载波或电话信息的10个有用负载信道，而MISU可能从HDT12发送的260个多载波或130个有用负载信道中提取信息。这些调制解调器中的每一个可能采用一个独立的接收机部分来从由HDT12传送的信号中提取控制数据，而采用HISU调制解调器的其它接收机部分来提取在从HDT12传送的多载波上调制的电话信息。在其后称它为带外ISU调制解调器。MCC调制解调器82和一个带外ISU调制解调器一起使用，可在正交载波波形内或在与此正交载波有稍些偏移的载波上调制控制信息。与带外ISU调制解调器相反，对于ISU调制解调器，HISU和MISU调制解调器可以采用一个单个接收机，且采用此调制解调器的该单个接收机来提取电话信息和控制数据。在其后称它为带内ISU调制解调器。在这种情况下，控制数据被调制在该正交载波波形内的载波上，但是可能采用不同的载波调制技术。例如，在载波上调制控制数据用BPSK而在有用负载的载波上调制电话数据用QAM技术。另外，对控制数据和电话数据两者，上行或下行传输都可采用不同的调制技术。例如，可采用256QAM在载波上调制下行电话数据，而采用32QAM在载波上调制上行电话数据。对传输采用什么调制技术决定了在传送系统的接收端要采用什么样的解调技术。对由HDT12所发送的下行电话信息和控制数据的解调，将参照调制解调器的不同实施方案的方块图在下文作进一步解释。
在上行方向，在一个ISU100的每一个ISU调制解调器101，在至少一个正交多载波上在大约5到40MHz的RF频谱的一个6MHz带宽内进行上行发送；上行6MHz带宽对应于在其内接收到传输的下行6MHz带宽。上行电的电话和控制数据信号由ISU调制解调器101经各个同轴电缆分支线30传送到各自相连的光分配点18，如图1所示。在ODN18，来自不同ISU的上行信号被组合且以光的形式经光纤馈线26被发送到HDT12。如前文所讨论的那样，来自不同ISU的上行电的信号，部分地，在被组合成合成的上行光的信号之前可能被移频。在这种情况中，电话接收机16将包括相应的频率下移电路。
由于在HFC分配网11上从多个ISU100到单个HDT12的传送的多点到点特性，为了利用正交频分复用技术，在每一载波上由ISU100调制的码元必须在某一相位容限范围内对准。另外，如在下文将进一步描述的那样，在通信系统10中，从HDT12的网络接口62到所有ISU100与从ISU100回到此网络接口62的往返行程路径时延应相等。这一点必须要求以便在整个系统中能保持信令复帧的完整性。另外，适当振幅的一个信号必须在HDT12被接收到以执行针对ISU100的任何控制功能。相似的，关于自ISU100的OFDM传送，此ISU100必须被频率锁定到HDT12，使得在HFC分配网11上传送的多载波被正交地对准。传送系统采用正交频分复用技术(下文将进一步描述)来实现一个分配环技术用于实现这种多点到点的传送。当HDT12接收到多个多载波时，(这多个多载波是正交地对准的且有电话和控制数据在其上与对准后的码元一起被调制)，CXMU56的MCC调制解调器82在它们对应的6MHz带宽内解调来自多个多载波的电话信息和控制数据，且把此电话数据提供给CTSU54以传送到网络接口62，以及把此控制数据提供给CXMC80以控制电话传送。
本领域的技术人员对此很清楚，系统的频谱分配、频率指定、数据速率、信道数量、所提供的业务类型以及任何其它参数或特征，可能是设计上的一种选择，仅仅被取作为例子。正如在附加权利要求中描述的，本发明强调了这类设计选择，因此它们都在这些权利要求的范围内。另外，即使仅仅一种或其它实施可能参考它，但许多功能可用软件或硬件实现且按照权利要求的范围的任何一种实现都被强调了。电话传送系统的第一实施方案按照本发明的电话传送系统的第一实施方案应具体参照图9-23进行描述，图9-23包括MCC调制解调器82以及在图6中总的显示为ISU调制解调器101的HISU调制解调器和MISU调制解调器的方块图。这些调制解调器实现上行和下行的调制解调器传送功能。下面的这一描述是关于使用这些调制解调器的操作理论的讨论。
参照图9A，它显示了对采用OFDM技术的电话信息和控制数据的上行和下行传送的一个6MHz频带的频谱分配。该波形优选地具有240个有用负载信道或DS0+信道(它包括适用于19.2Mbps的净数据速率的480个载波或音频)，24个IOC信道(包括46个载波或音频)和两个同步信道。每一同步信道包括两个载波或音频且每个通过10个未使用的载波或音频(它们用作保护音频)与24个IOC信道和240个有用负载信道相互偏移。总的载波或音频是552个。如下文所描述的，用于同步功能的同步音频位于6MHz频谱的两端，且在6MHz频段内的多个正交载波与相邻6MHz频段内的载波由在6MHz频谱的每一端的防护频带(516.0kHz)隔开。该防护频带在6MHz频段的每一端提供，这样就允许系统的发送机和接收机的滤波器具有选择性。同步载波与电话数据或有用负载的载波相互偏移使得如果在初始化和激活期间用于同步的同步载波在6MHz频段内与其它音频或载波不正交的话，同步信号就可防止损坏正交地对准的波形的结构。因此，虽然同步信道可考虑为一种特殊的IOC信道，但同步音频是在此频段和散置的IOC信道的有用负载的载波的主体之外的。
为了尽量减少ISU的功率要求，应尽量减少一个IOC处理的带宽量。如此，6MHz频段的电话有用负载信道和IOC信道散置在电话有用负载信道间，每10个有用负载信道有一个IOC信道。采用这一分布技术，其中有用负载信道数大于10的子频段包括一个IOC信道，一个ISU所“访问(see)”的带宽量可被限制使得该HDT12可得到一个用于与ISU100通信的IOC信道。对图9A所示的频谱分配的这种子频段分配被显示在图9D。在6MHz频带内有24个子频段，每一子频段包括10个有用负载信道，在其中的第5和第6有用负载信道间是一个IOC信道。在此6MHz频带内分配IOC信道的一个优点是防止了窄带的外来干扰。如果外来干扰损坏了IOC信道，则还有一个其它的IOC信道可用且HDT12可重新调节ISU100到此6MHz频带的一个不同的部分，在这里存在未损坏的IOC信道。
优选地，MISU66访问此6MHz带宽的大约3MHz，它可接收最多可达130个有用负载信道，其带宽也包括用于从HDT12到MISU66的通信的多个IOC信道。HISU68访问此6MHz带宽的大约100KHz，它可接收11个信道，包括至少一个用于与HDT12通信的IOC信道。
下行和上行路径间的主要区别体现在对下行同步和上行同步的支持方面。在下行方向，所有的ISU锁定到来自HDT的信息(点到多点)。ISU的初始化和激活是基于在上行同步信道中提供的信号。在操作中，ISU经IOC信道跟踪同步。在上行方向，上行同步处理涉及振幅、频率和定时的分布控制(多点到点)，虽然频率控制也可通过仅仅采用下行同步信道来提供，这在下文将作进一步描述。上行同步的处理发生在两个上行同步信道(即主或次同步信道)中的一个同步信道。
参照图10，它显示了MCC调制解调器82的下行传输结构。两个串行数据输入，每个大约10Mbps，包括由8kHz帧时钟输入进行定时的来自CXMC56的有用负载数据。从CXMC56输入的IOC控制数据由IOC时钟输入进行定时，此IOC时钟输入优选地是一个2.0kHz时钟。电话有用负载数据和IOC控制数据通过串口132进入且这些数据由一个扰频器134进行扰频以提供要在HFC分配网上传送的波形的随机性，这是本领域的技术人员所熟知的。不扰频的话，在波形中就可能发生非常高的峰值；但是如果对波形进行扰频，则由MCC调制解调器82产生的码元就变得足够随机并且峰值就变得足够有界。
扰频后的信号被加到一个码元映射功能块136。该码元映射功能块136获取输入的比特且把它们映射为一个复数构象点。例如，对于一个BPSK信号的输出，如果输入的比特被映射为一个码元，每一比特将被映射为如在图9C的BPSK映射图中的构象的一个单一的码元。这种映射导致了数据的同相的和正交的值(I/Q值)。BPSK是上行和下行IOC信道和同步信道所优选采用的一种调制技术。对IOC控制数据，如前文所讨论的，为提供此系统的坚韧性应优选BPSK编码。对于QPSK调制，每两个比特将映射为代表一个构象点的四个复数值中的一个。在该优选实施方案中，32QAM用于电话有用负载数据，其中有用负载数据的每五个比特被映射为32个构象点中的一个，如图9B所示。这种映射也导致了I/Q值。如此，一个DS0+信号(10比特)由两个码元表示而这两个码元采用两个载波传送。因此，一个DS0+信道是在6MHz频谱的两个载波或音频上传送的。
本领域的技术人员将知道各种映射或编码技术可和不同的载波一起使用。例如，传送ISDN的电话信道可采用QPSK进行编码而传送POTS数据的电话信道可采用32QAM进行编码。因而，传送不同业务的不同电话信道可进行不同的调制来对要求不同质量的业务提供更坚韧的电话信道。按照本发明的此结构提供了对不同信道采用不同的调制技术进行编码和调制的灵活性。
由I/Q值表示的每一码元被映射到码元缓存器138的一个快速傅立叶变换(FFT)组(bin)。例如，对一个运行在8kHz帧速率的DS0+，五个比特被映射到一个FFT组而五个比特到另一个组。码元缓存器138的每一组或内存位置象I/Q值一样表示在频域中的有用负载数据和控制数据。一集FFT组通过反向FFT140映射到时域，这对本领域的技术人员是熟知的。反向FFT140映射I/Q复数值到对应于FFT中的点数的时域样值。有用负载数据和IOC数据两者都映射到缓存器138且由反向FFT140被变换为时域样值。FFT140中的点的数量可以变化，但在优选的实施方案中点的数量是256。反向FFT140的输出，对于一个256点的FFT，是波形的256个时域样值。
对同相和正交(I/Q)分量，反向FFT140具有独立的串行输出(FFT1和FFT0)。数模变换器142获取该同相和正交分量(它是基带调制信号的数字表示)，且把它转换为一个离散的波形。然后此信号通过重构滤波器144以去除谐波含量。这一重构对于避免因多个混合的方案引发的问题和其它滤波问题来说，是需要的。该信号在一个信号转换发送机146中被相加，用于把采用可数字调谐的合成的波形的I/Q分量和用于混频的同相的和正交的分量进行上变频到可用的发送频率上。例如，若该合成器是在600MHz，则该输出频率将在600MHz。这些分量由信号转换发送机146相加，然后包括多个正交载波的波形在经由电话发送机14被耦合到光纤之前由发送机放大器148放大且由发送机滤波器150滤波。这些功能是在通用处理器149和执行这种调制所需要的方框147的其它处理电路的控制之下执行的。通用处理器还从载波、振幅、定时恢复方框222(图15)接收ISU调节参数，用于进行分配环码元对准、频率锁定、振幅调节、和路径时延功能，在下文将进一步描述。
在下行接收端，一个MISU或一个HISU提供从6MHz频带之一的下行传输中提取的电话信息和控制数据。对于MISU66，MISU下行接收机结构在图11被显示。它包括一个100MHz带通滤波器152用来减少所接收的下行广播的600至850MHz总频段的频带。已滤波的信号然后通过电压调谐滤波器154以去除带外干扰以及进一步减少带宽。该信号经过正交和同相的下变频器158被下变频到基带频率，其中该信号利用由串口178的一个输出所控制的合成器157在复数混频器156上被混频。被下变频的I/Q分量通过滤波器159且在模数转换器160被变换为数字分量。I/Q分量的时域样值放置在样值缓存器162中且一组样值输入到下变频器补偿单元164中。该补偿单元164用于减低差错，例如由混频器造成的DC偏移以及在下变频时产生的微分相位时延。
通过在ISU的初始化和激活期间从同步信道以及在跟踪期间从IOC信道提取控制数据，载波、振幅和定时信令由载波、振幅、和定时恢复方框166从补偿后的信号中提取，这在下面将参照图22A作进一步描述。补偿后的并行方式的信号提供给快速傅立叶变换器(FFT)170以转换成频域单元的矢量，它们实质上是具有最初在MCC调制解调器82上对MISU访问的DS0+信道在上行产生的I/Q分量的复数构象点。因信道滤波的不精确性，一个均衡器172去除在发送和接收期间的动态误差。在上行接收机和下行接收机结构中的均衡将在下面参照图23作进一步描述。从均衡器172，复数构象点被码元-比特转换器174转换成比特，在去扰频器176中被去扰频，去扰频器176是扰频器134的一个镜象单元，而有用负载电话信息和IOC控制数据由串口178输出到CXSU102，如图6所示。方框153包括如图所示的执行各种功能的处理能力。
参照图12，它显示了HISU68下行接收机结构。HISU下行接收机结构(图12)与MISU下行接收机结构(图11)的主要区别在于它们处理的带宽量。两个接收机直到FFT处理的前端，除了在下变频期间，基本上是相同的，模数变换器160可运行在一个很低的速率上。例如，若要处理的信号的带宽是100kHz，则抽样速率可以是大约200kHz。在一个处理3MHz信号的MISU中，抽样速率是大约6MHz。因为HISU被限制于最多接收10个DS0+，FFT180的规模可以较小。在HISU中优选地是采用一个32点的FFT180，对比在MISU中采用的一个128或256点的FFT，它在实现上要更有效。因而，这些结构间的主要区别在于HISU接收机结构基本上比MISU接收机结构要求更低的处理能力相应地具有更少的功率消耗。所以，为了提供一种其中远端单元处的功率消耗是最少的系统，HISU访问的更小频带允许这种低的功率消耗。允许HISU访问这样小的载波频带的一个理由是IOC信道是散置在6MHz频谱之间的。
参照图13，它显示了HISU68的上行传输结构。来自CXSU102(图6)的IOC控制数据和电话有用负载数据，在HISU以一个比在MISU或HDT传输结构中慢得多的速率提供给串口182，这是因为HISU支持仅10个DS0+信道。HISU上行传输结构实现三种重要的操作。它调节所发送的信号的振幅、所发送信号的定时时延(码元和路径时延两者)、以及所发送信号的载波频率。电话数据和IOC控制数据在由HISU下行接收机结构的时钟产生器173产生的时钟信号的控制之下进入串口182，且根据有关MCC下行传输结构在上面所述的理由，由扰频器184对其进行扰频。进来的比特由比特-码元变换器186被映射成码元，或复数构象点，包括频域中的I/Q分量。然后把构象点放置到码元缓存器188。紧随缓存器188，一个反向FTT190作用到码元来产生时域样值；32个样值对应于32点FFT。一个时延缓存器192被放置在反向FFT190的输出处来提供在MCC调制解调器上行接收机结构中作为由HDT12控制的上行同步过程的一项功能的复帧对准。因而，该时延缓存器192，在由数模转换器194对反向FFT19输出的同相和正交分量进行数模转换之前，提供路径时延调节。时钟时延电路196，在通过从串行数据流中在被扰频之前提取控制数据而获得的IOC控制数据输出的请求下，对码元对准提供微调。在由数模转换器194转换成模拟分量后，该模拟分量从此就由重构滤波器198重新构造为一个平滑的模拟波形。然后上行信号在合成器方框195的控制之下由直接变频器197直接上变频为合适的发送频率。合成器方框195是在来自一个IOC控制信道的命令的控制之下操作的，此IOC控制信道提供在HISU下行接收机结构中所提取的载波频率调节命令。上变频的信号然后由发送机放大器200放大，由发送机滤波器202滤波并且与由其它ISU100所发送的其它信号组合一起而上行发送。方框181包括用于执行这些功能的处理电路。
参照图14，它显示了MISU66上行发送机结构，它与HISU68的上行发送机结构基本上相同。但是，MISU66处理更多的信道且不能象HISU68一样在一个单一的处理器上执行操作。因而，需要有一个提供包括反向FFT191的方框181的功能的方框181的处理器，以及支持此结构的一个通用处理器206，以便处理增加的信道的能力。
参照图15，它显示了在HDT12的每一CXMU56的MCC上行接收机结构。一个5至40MHz带通滤波器208对上行信号进行滤波，这一信号然后由混频器和合成器电路211进行直接下变频到基带。该下变频的输出被加到用于对其进行改善的抗混淆滤波器210，且该输出信号由模数转换器212转换为数字格式而把一个信号的同相和正交分量的时域样值提供给窄带入口滤波器和FFT112。窄带入口滤波器和FFT112，在下面将要描述，提供对可能影响上行传输的窄带干扰的保护。
入口滤波器和FFT112一次保护10个信道，因而，如果外来干扰影响在MCC调制解调器82所接收的6MHz频谱内可用的240个DS0+信道中的一个的话，最多10个信道将被外来干扰损坏。入口滤波器和FFT112包括一个多相结构，本领域的技术人员都知道，这是一种通用的滤波技术。本领域的技术人员还知道，多相滤波器所保护的信道的数量可以变化。入口滤波器和FFT112的输出耦合到一个均衡器214，均衡器214提供对发生在信道中的不精确性(如来自基准振荡器或合成器的噪声引起的那些)的纠正。均衡器214的输出码元被加到一个码元-比特转换器216，在此码元被变换为比特。这些比特提供给去扰频器218，它们是ISU100的扰频器的一个镜象，且去扰频器的输出提供给串口220。串口220的输出分解为两个有用负载流和一个IOC控制数据流正如在下行方向提供给MCC下行发送机结构的。方框217包括用于执行这些功能的必要的处理电路。
为了检测下行信息，必须通过采用下行同步过程来获得该到达信号的振幅、频率、和定时。由于该下行信号包含一个点到多点节点拓扑，所以与上行信号相反，OFDM波形经一条单路径以一个固有的同步方式到达。对波形参数的捕获最初是在下行同步信道上在位于6MHz频谱的两端的下行同步频段内进行的。这些同步频带包括一个单个的同步载波或音频，它是由一个2kHz帧时钟进行BPSK调制的。这一音频用来在ISU提取起始的振幅、频率、和定时。该同步载波可能位于接收频段的中心，且可看作是IOC的一种特殊情形。在此信号已被接收和此接收机结构已调谐到一个典型的IOC信道以后，采用相同的电路使用IOC信道来追踪该同步参数。
用来捕获所需信号参数的过程采用了ISU接收机结构的载波、振幅和定时恢复方框166，它在图22A中以方框图的形式被详细地显示。该载波、振幅和定时恢复方框166包括一个用来对所接收的波形获得频率锁定的科斯塔(costas)环330。在信号从补偿单元164接收到以后，一个取样和保持电路334以及模数转换器332作用到该信号上，同时从变换器332得到的样值被加到科斯塔环330。该取样是在压控振荡器340的控制之下执行的，它被除法器333相除，除法器333除以在接收机结构中采用的FFT的点数M。科斯塔环330的混频器331由到达的信号和反馈路径馈给，且用作环路相位检测器。混频器331的输出被滤波和抽取以减少后续硬件的处理要求。假定所接收的信号是带宽受限的，那么只需要较少的样值来表示同步信号。如果在接收机正交性没有得到保持的话，那么滤波器将在恢复过程中消除不期望的信号分量。在正交性条件下，LPF337将完全地去除来自相邻OFDM载波的影响。当载波频率锁定达到时，该过程将在环路的同相支路显示所期望的BPSK波形。抽取器的输出馈给另一个混频器，然后送到具有滤波函数H(s)的环路滤波器和数控振荡器(NCO)，完成此反馈路径来纠正频率误差。当该误差是“轻微的”时，环路就被锁定。为了在跟踪期间达到快速的捕获和最小的抖动，必须使用双环路带宽。系统操作将要求。频率锁定被达到且被维持在OFDM信道间隔(360Hz)的大约+/-4％之内。
信号的振幅在BPSK功率检测器336的频率恢复环路的输出上被测定。总的信号功率将被测量，且可被用来调节一个数字可控的模拟增益电路(未图示)。该增益电路用来归一化信号以使得在一个最优的操作段上使用模数转换器。
采用超前-滞后门相位检测器338的一个超前-滞后门类型算法来执行定时恢复以提取定时误差，以及根据误差信号来调节取样时钟或振荡器340。超前-滞后门检测器在一个更新间隔内产生了一个超前/滞后命令。这一命令将通过滤波器341作用于取样时钟或振荡器340。这一环路一直释抑着直到频率锁定和振幅锁定达到。在定时环路锁定后，它产生一个锁定指示信号。此同一时钟还用于上行传输。载波、振幅、和定时恢复方框166提供给时钟产生器168一个基准值。时钟产生器168提供MISU所需要的所有时钟，例如，8kHz帧时钟和取样时钟。
MCC调制解调器上行接收机结构(图15)的载波、振幅、和定时恢复方框222由图22B的同步环方框图所显示。它对上行同步信道上的信号执行上行同步的检测。对于一个ISU的初始化和激活，上行同步是通过HDT经下行IOC控制信道命令ISU之一在一个同步信道上上行发送一个基准信号来执行的。载波、振幅、和定时恢复方框222测量来自该ISU100(它在同步信道上响应)的数据的参数，且与在HDT12处的基准值进行比较来评估频率误差、振幅误差、和定时误差。载波、振幅、和定时恢复方框222的输出由HDT12转成调节命令，且被送到在下行方向上在一个IOC控制信道上由MCC下行发送机结构初始化和激活的ISU。
上行同步过程的目的是初始化和激活ISU使得来自不同的ISU的波形在HDT12被组合为一个统一的波形。在HDT12由载波、振幅、和定时恢复方框222评估的，以及由ISU调节的这些参数是振幅、定时、和频率。归一化ISU信号的振幅使得各DS0+被分摊一个等量的功率，且在该HDT12达到一个理想的信噪比。另外，相邻的ISU必须在正确的相对电平上接收到，否则较强的DS0+信道的瞬时特性将对较弱的DS0+信道产生反面影响。如果一个有用负载信道在与另一个较多频率误差的有用负载信道相邻地发送的话，在OFDM波形的正交性将变坏且误差率性能将受到损害。因此，ISU的频率必须调节到接近容限值。已恢复信号的定时也影响正交性。一个在时间上未与相邻码元同步的码元在要进行FFT过程的码元部分会产生跃变。如果所有码元的跃变在HDT不是落在防护间隔之内，相对于非正交信道的大约+/-16个音频(8个DS0+)将不可恢复。
在上行同步期间，ISU被命令发送一个信号，例如一个方波信号，来确定振幅和频率的精度以及来同步码元。图案信号可以是便于由载波、振幅、和定时恢复方框222进行参数的检测的任何信号，且这一信号对检测不同的参数可能是不同的。例如，该信号对振幅和频率检测与纠正可能是一个连续的正弦信号，而对码元定时可能是一个方波信号。载波、振幅、和定时恢复方框222评估此三个分配环参数。在所有的三个环路中，结果的误差信号将由CXMC80变换成一个命令，且经MCC调制解调器82在一个IOC信道上发送，而CXSU将接收此命令且控制ISU所执行的调节。
如图22B所示，来自ISU的上行同步在压控振荡器440的控制之下被抽样和保持434以及模数转换432。压控振荡器是一个本机基准振荡器，它的输出被M(在接收机结构中的FFT的点数)分频，以便控制抽样和保持434和模数转换器432，以及被k分频，以便把8KHz信号加到相位检测器438。
频率误差可采用科斯塔环430来评估。科斯塔环430想建立具有本机产生的频率基准的相位锁定。在一定时间段后，环路适配被禁止使用，且对于此时间的相位差将用来评估频率误差。频率误差由滤波函数H(s)444产生且提供给CXMC82进行处理以经一个IOC控制信道向ISU发送一个频率调节命令。频率误差也送到数控振荡器(NCO)以结束频率环路而纠正频率误差。
振幅误差是在上行同步期间根据载波的幅度通过功率检测器436检测科斯塔环430的同相支路的载波振幅进行计算的。在基准比较器443处，振幅与一个希望的基准值进行比较，误差将被送往CXMC82进行处理以经一个IOC控制信道向ISU发送一个振幅调节命令。
当在HDT的本机基准已相位锁定后，在同步信道上从ISU来的BPSK信号可用于处理。在科斯塔环430的同相支路上获得方波，且把它加到超前-滞后门相位检测器438用于与来自分频器435的本机产生的8kHz信号进行比较。相位检测器435产生加到环路滤波器441的一个相位或码元定时误差，且经线路439输出。然后相位或码元定时误差被提供给CXMC82进行处理以经一个IOC控制信道向ISU发送一个码元定时调节命令。
在ISU中，调节由于上行同步的参数的机制包括由数模转换器194(图13)实施时域波形的标量乘法的幅度改变，因为它从数字处理算法(例如反向FFT190)被收集。相似地，一个复数混频信号可以被产生且作为一个加到数模变换器194的输入的复数乘法被实施。
在ISU中，下行取样时钟和上行取样时钟两者的频率精度是通过把一个振荡器相位锁定到下行同步和IOC信息来确定的。上行传输频率是，例如在合成器方框195，按照HDT12的命令进行调节的。
码元定时纠正被实施为一种延迟功能。因而在ISU上行方向的码元定时对准被确定为在经时钟时延电路196(图13)或通过消隐一个取样间隔(相同样值中的两个同时出现)或通过花费一个额外的时钟边缘(一个样值失去时钟且丢失)来完成的取样定时中的一种延迟。按照这一方式，一种延迟功能可不用除了已经要求的以外的附加的数据存储而被控制。
在ISU初始化和激活到系统，以及可用于发送以后，ISU将通过采用载波、振幅、和定时恢复方框222来维持所要求的上行同步系统参数。一个未用的但已初始化和激活的ISU将被命令在一个IOC信道上发送，且方框222将评估来自它们的那些参数(如上所述的)。
在MISU66(图13)和HISU68(图14)的上行接收机结构中，为达到在HDT12的载波的正交性所要求的频率偏移或纠正可在ISU被确定，与在同步期间在HDT由载波、振幅、和定时恢复方框222(图15)确定的频率偏移相反，然后调节载波频率的频率偏移调节命令分别经HISU68和MISU66的合成器方框195和199被发送到ISU。因此，频率误差将不再被载波、振幅、和定时恢复方框22检测到(如上所述)。当然，在这一直接的ISU实施中，该ISU(HISU68或MISU66)评估来自下行信号的数字的频率误差，且一个纠正被加到传送中的上行数据中去。
HDT12从同一基本振荡器提取所有的发送和接收频率。因此，所有的混频信号在该HDT都是频率锁定的。相似地，ISU(或HISU68或MISU66)从同一基本振荡器提取所有的发送和接收频率；因此，所有的混频信号在该ISU也都是频率锁定的。但是在ISU振荡器中，相对于HDT振荡器存在一个频率偏移。频率误差量(从ISU看)将为该混频频率的一个固定的百分比。例如，如果ISU振荡器与HDT振荡器有10PPM的频率偏差，以及ISU下行接收机混频频率是100MHz且ISU上行发送混频频率是10MHz的话，则ISU将在下行接收机纠正1kHz且在上行发送机产生一个100Hz偏移的信号。如此，采用ISU直接实施方案，频率偏移就从下行信号中评估。
该评估采用执行数值计算的数字电路(如一个处理器)来执行。同步信道或IOC信道的样值在系统的操作期间在硬件上收集。一个跟踪环路驱动一个对所接收信号进行数字混频的数字振荡器。这一过程在内部提取一个基本上锁定到HDT的信号。该内部数字混频计算出频率偏移。在锁定到在ISU中的下行信号的过程间，获得了频率误差的评估值，加上已知的下行频率，就可计算出相对频率误差。基于已知的在HDT的用于下变频上行接收信号的混频，相对ISU发送频率的一个频率偏移就可计算出来。这一频率偏移在转换信号到模拟域(例如通过图13的转换器194)之前数字地加到ISU所发送的信号。因此，频率纠正可直接在ISU上执行。
参照图20和21，将详细描述包括一个多相滤波器结构的MCC上行接收机结构的窄带入口滤波器和FFT112。通常一个多相滤波器结构包括多相滤波器122和124，它提供免受外来干扰的保护。来自ISU100的上行OFDM载波的6MHz频带通过该多相滤波器被分解成子频段，该多相滤波器提供对载波或音频的小群的滤波，而当一个外来干扰影响一群载波中的载波时，仅仅这一载波群受到影响而其它载波群因这种滤波特性得到保护。
入口滤波器结构具有两排并行的多相滤波器122、124。一排有大约17个不同的非重迭的频段，在频段间有信道间隔。一个单排多相滤波器的幅度响应在图18中被显示。第二排与第一排相互偏移一数量使得未被第一排滤波的信道可由第二排滤波。因此，如在图19的一个单排的多相滤波器的闭合幅度响应中所显示的，已滤波的信道的一个频段可包括在频率组38-68中的那些频段，其中心载波相应于通过该滤波器的组45-61。重迭的滤波器提供对处于这些频带的和未通过其它滤波器排的那些载波之间的载波的滤波。例如，重迭的滤波器可能让28-44通过。该两个信道排相互偏移16个频率组使得两个滤波器排的组合可接收该544个信道的每一个信道。
参照图20，入口滤波器结构从模数转换器212接收取样的波形x(k)，然后复数混频器118和120提供交错，以便应用到多相滤波器122和124。混频器118使用一个常数值而混频器120使用一个值来达到这一偏移。每一混频器的输出进到多相滤波器122、124中的一个。每个多相滤波器排的输出包括18个频段，每个频段包含16个可用的FFT的组或每一个频段支持以8kHz速率的16个载波，或8个DS0+。有一个频段不使用。
多相滤波器122、124的每一频段输出具有每一个8kHz帧的36个样值，包括4个防护样值，且这些频段输出进到快速傅立叶变换(FFT)方框126、128。由FFT方框126、128执行的第一个操作就是去除该四个防护样值，因而留下32个时域点。方框中的每一FFT的输出是32个频率组，其中的16个与提供滤波的其它组一起使用。对FFT的输出进行交错以提供重迭。如图20所示，载波0-15由顶排的FFT#1输出，载波16-31由底排的FFT#1输出，载波32-48由顶排的FFT#2输出，依次类推。
多相滤波器122、124每一个都是标准的多相滤波器结构，这是本领域的技术人员都熟知的，且每一个都由图21的结构所示意。输入信号是在每秒5.184兆个样值(或每帧648个样值)的速率上抽样的。该输入然后以一个18的因子(每18个样值保存一个)被抽取以给出一个有效的288kHz的抽样速率。这一信号送给有限冲激响应(FIR)滤波器，标记为H0，0(Z)至H0，16(Z)，它们包括多个抽头，优选地是每一个滤波器5个抽头。本领域的技术人员清楚抽头的数量是可变的且不希望限制本发明的范围。来自这些滤波器的输出送到一个18点反向FFT130。该变换的输出是对于8kHz帧的36个样值，包括4个防护样值，该变换的输出提供给FFT方框126和128进行处理，如上所述。FFT音频间的间隔优选地是9kHz，而信息速率是每秒8千个码元，每一个所分配的码元4个防护样值。来自每一多相滤波器的17个频段被加到FFT方框126、128进行处理，且输出554个载波，如上文所指出的。第18频段没有使用，如上文所指出的。
在上行和下行接收机结构两者中的均衡器214(图15)和172(图11)被提供来算出群时延的经过电缆线路设备的变化。均衡器跟踪因环境改变引起的相位和增益或振幅的变化，因而在充分地保持精确的跟踪的同时，它可缓慢地使之适应。均衡器172、214的系数360(内部的均衡器操作在图23中显示)表示对于FFT112、170的分辨率的信道频率响应的倒数。在多点到点拓扑中各个DS0+可能遇到不同信道，所以上行系数可能是不相关的，与上行系数相反，下行系数将是高度相关的，因为每一信道是路经同一信号路径的。虽然信道特性具有多样性，但对于上行或下行接收机，均衡器的操作都是相同的。
下行均衡器仅仅在IOC信道上进行跟踪，这样就减少了在ISU的计算需求且去除了在有用负载信道中的前置码需求，在下面将进一步描述，这是因为IOC信道总是要发送的。但是，上行将要求在每一个DS0+信道和IOC信道上进行均衡。
用来更新均衡器系数的算法，当工作在一个32QAM构象上时，包含若干个本地最小量，且经受四重的相位不定性。还有，上行的每一DS0+可从一个独立的ISU发出，因而可具有一个独立的相位偏移。为了减轻这一问题，每次开始通信都要求在数据发送之前发出一个固定的码元前置码。注意IOC信道是排除在这一要求之外的，这是因为不对它们均衡且前置码不会被扰频。我们知道在发送的时候，HDT12仍具有在ISU的初始化和激活期间所确定的精确的频率锁定和码元定时，且将在连续地可用的下行IOC信道上维持同步。
前置码的引入要求均衡器了解它自己的进程状态。引入了三种状态包括搜寻、捕获和跟踪模式。搜寻模式是基于出现在一个信道上的功率总量。发送机算法将在未用的FFT组中置一个零值，导致在此特定频率上发送的功率为零。在接收机处，均衡器将根据FFT组的功率的不存在，来确定它是处在寻找模式。
当一个已初始化和激活的ISU的传输开始时，均衡器检测到信号的存在后进入捕获模式。前置码的长度大约为15个码元。均衡器将根据前置码改变均衡过程。起始相位和振幅的纠正将较多而后续的系数更新将较不重要。
捕获之后，均衡器将进入跟踪模式，更新速率被减少到最小量级。跟踪模式一直继续直到在信道上在某一时间检测到一个功率丢失。该信道然后处于不用的但已初始化和激活的状态。均衡器将不跟踪正在调谐接收机的时间，且该系数将不进行更新。对于信道监控，该系数可以例如被信噪比监测器305(图15)访问和使用，下面将对此作进一步讨论。
对于均衡过程，I/Q分量在FFT(如FFT112、180)的输出处被装载到一个缓存器。对本领域的技术人员来说很明显的，下面的对均衡器结构的描述是针对上行接收机均衡器214的但它同样适用于下行接收机均衡器172。均衡器214从缓存器中提取时域样值且一次处理一个复数样值。处理过的信息然后从那里输出。图23显示了缺少状态控制算法的均衡器算法的基本结构，状态控制算法对本领域的技术人员来说是很明显的。主要的均衡路径在乘法器370中籍使用来自所挑选的FFT组的值执行一个复数乘法。然后在码无量化方框366对该输出进行量化，把它量化为一个存储表中的最接近的码元值。量化后的值(硬判决)传送出来以被码元-比特转换器216解码成比特。电路的其余部分用来更新均衡器的系数。在加法器364计算出一个量化过的码元值与均衡过的样值之间的误差。这一复数误差在乘法器363与所接收到的样值相乘，结果由乘法器362用适配系数缩放以形成一个更新值。该更新值在加法器368与起始系数相加得到一个新的系数值。
第一实施方案的操作在优选的实施方案中，对HDT12的每一MCC调制解调器82都分配给6MHz频段，如图9A所示。虽然MCC调制解调器82发送和接收整个6MHz频段，ISU调制解调器100(图6)被优化为它们被设计的特定应用，以及可终接/产生比在6MHz频段中所分配的载波或音频的总数少的载波或音频。上行和下行的频段分配优选地是对称的。来自MCC调制解调器82的上行6MHz频段位于5-40MHz频谱内而下行6MHz频段位于725-760MHz频谱内。本领域技术人员都知道如果上行和下行传输采用不同的传输媒介的话，传输频率可以是相同的或重迭但仍然无相互干扰。
在每一6MHz频段内有三个频段来支持特定的操作，例如电话有用负载数据的传送、ISU系统操作和控制数据(IOC控制数据)的传送、以及上行和下行同步。在OFDM频带内的每一载波或音频包括一个正弦波，它被振幅和相位调制以形成一个复数的构象点，这在前文已描述。OFDM波形的基本的码元率是8kHz，在6MHz频段内总共有552个音频。下面的表1总结了对各种音频类别的优选的调制类型和带宽分配。
表1频段分配 音频或载波的数量 调制容量 带宽同步频段 24个音频(在每一端BPSKn/a 216KHz2个同步音频以及在每一端10个防护音频)有用负载 480个(240个DS0+ 32QAM 19.2Mbps 4.32MHz数据 信道)IOC 48个(每20个数据信BPSK384kbps 432kHz道或每24个IOC信道2个)频段间防 在每一端的剩余者 n/a n/a 1.032MHz护 (在每一端516kHz)合成信号 552个n/a n/a 6.0MHz在频谱的每一端提供防护频段，使得可以在发送之后接收之前进行选择性滤波。整个频段包括总共240个电话数据信道，配备19.2Mbps的净数据速率。这一容量考虑到了加性外来干扰，因而保持了对集中用户到中心局的足够支持。IOC信道被散置在整个频段内来提供对位于HISU的窄带接收机的冗余和通信支持。IOC数据速率为16kbps(两个BPSK音频，码元速率为每秒8kHz帧)。高效地，每10个有用负载数据信道提供给一个IOC信道。对于一个仅可访问一个单个IOC信道的ISU(例如一个HISU)，如果该IOC信道损坏的话，可迫使它重新调节。但是一个可访问多个IOC信道的ISU(例如对于一个MISU)，在主要的选择损坏的情况下，可选择一个替代的IOC信道。
同步信道在频段的两端被复制用于冗余，且与可用载波的主体相偏离来保证同步信道不干扰其它的已使用信道。同步信道在前面已描述且在下面进一步描述。该同步信道工作在一个比电话有用负载信道更低的功率电平上以减少任何对这种信道干扰的影响。这一功率减少还允许在同步信道和有用负载电话信道间采用一个更窄的防护频段。
一个同步信道或冗余的同步信道，与相互偏差的情况相反，也可在电话信道中实现。为了使它们不受电话信道的干扰，同步信道可以采用一个较低的码元速率来实施。例如若电话信道在一个8kHz码元速率上实施，则同步信道可在一个2kHz码元速率上实施以及还可在一个更低的功率电平上实施。
ISU100被设计来接收总计为6MHz频谱的一个子频段，如图9D所示。作为一个例子，HISU68优选地检测552个可用信道的仅仅22个。这一实施方案主要地是一个费用/功率节省方法。通过减少被接收的信道的数量，抽样速率以及相关的处理要求将极大地降低而且在当今市场就可买到通用的转换部件。
从HISU接收机的频率角度来看，一个给定的HISU68受限于只能接收有用负载数据信道中的最多10个DS0。其余的信道将用作防护间隔。还有，为了降低功率/费用要求，合成频率的步进量被限制为198kHz。如图9D所示，提供一个IOC信道使得每一HISU68将总是访问一个IOC信道用于经HDT12来控制HISU68。
MISU66被设计来接收13子频段，如图9D所示，或240个可用DS0中的130个。再者调谐步进量将被限制为198kHz以实现一个高效的合成器实施方案。对于HISU68和MISU66，这些值是优选值，且本领域的技术人员知道，在此规定的许多值都是可变的但不改变如在附加权利要求中所规定的本发明的范围或精神。
本领域的技术人员都熟知，也许有需求对在一个小于6MHz带宽的信道上的操作的支持。通过对此系统的合适的软件和硬件修改，这一重新配置是可能的，这一点对本领域的技术人员来说是非常明显的。例如，对于一个2MHz系统，在下行方向，HDT12可在总的频段的一个子集上生成信道。HISU本质上是窄带的且可调谐到2MHz频段上。支持130个信道的MISU可接收2MHz频段之外的信号。它们要求通过硬件修改来减少滤波器的选择性。一个80个信道的MISU能够以2MHz系统的约束条件来操作。在上行方向，HISU可在2MHz频段内产生信号，且MISU发送部分可把所产生的信息限制至较窄的频段。在HDT，入口滤波器可提供足够的选择性来阻止带外信号的能量。窄带系统将需要位于2MHz频段的边缘的同步频段。
如前文所述的，用于对检测下行信息的系统进行初始化的信号参数的捕获是通过使用下行同步信道来执行的。ISU使用载波、振幅、和定时恢复方框166来建立频率、振幅、和定时的下行同步以便进行对下行信息的这种检测。下行信号构成一个点到多点拓扑且OFDM波形经一个单个的路径以一种固有的同步方式到达ISU。
在上行方向，每个ISU100在HDT12使该ISU100能传输之前必须在一个上行同步过程中被初始化和激活。ISU的上行同步过程被采用使得来自不同的ISU的波形在HDT组合成一个统一的波形。上行同步过程(它的一部分在前面描述过)涉及各个步骤。它们包括ISU传输电平调节、上行多载波码元对准、载波频率调节、以及往返行程路径时延调节。这种同步是在捕获到6MHz频段的工作后被执行的。
一般地，关于电平调节，HDT12校准从ISU100接收的上行传输的测量的信号强度且调节ISU100发送电平使得所有ISU都在可接受的门限值内。在码元对准和路径时延调节之前电平调节被执行以尽量提高这些测量的精度。
一般地，对于由MCC调制解调器82和ISU调制解调器101实现的多载波调制方法来说，码元对准是一个必须的要求。在传输的下行方向，在ISU100接收到的所有信息由一个单个CXMU56产生，所以在每个多载波上调制的码元是自动地相位对准的。但是，因HFC分配网11的多点到点特性以及ISU100的不等时延路径，在MCC调制解调器82接收机结构的上行码元对准是变化的。为了具有最大的接收机效率，所有上行码元必须在一个较窄的相位边界容限内对准。这通过在每个ISU100提供一个可调节时延路径参数来实现使得从不同ISU上行接收的所有信道的码元周期在它们到达HDT12的地方对准。
一般地，要执行往返行程路径时延调节以使得在一个系统中从HDT网络接口62到所有ISU100与从所有ISU100回到网络接口62的往返行程时延必须相等。这样要求以使得信令复帧完整性在此整个系统中被保持。除了与经HFC分配网11本身的信号传播有关的物理时延外，电话传送部分的所有的往返行程处理有一个可预测的时延。离HDT12物理距离较近的ISU100比离HDT12物理距离较远的ISU100将具有较少的往返行程时延。实施路径时延调节以迫使所有ISU的传送系统具有相等的往返行程传播时延。这对于经此系统传送的DS1信道也维持了DS1复帧对准，对与该同一DS1相关的话音业务，用相同的对准来维持带内信道信令或强夺(robbed)比特的信令。
一般地，载波频率调节必须被执行以使得载波频率间的间隔可维持载波的正交性。如果在MCC调制解调器82没有接收到正交对准的多载波，就可能发生多载波间的干扰。这种载波频率调节可以以类似于码元定时或振幅调节的方式执行，或如前文所述的，可在ISU上实施。
在初始化过程中，在ISU刚刚供上电时，ISU100并不知道它应该在哪一下行6MHz频段进行接收。这就导致了在初始化过程中对6MHz频段进行捕获的需要。它实施一个“扫描”方法来定位它的下行频段，直到一个ISU100成功地获得一个用于操作的6MHz频段为止。一般地，ISU100的CXSU控制器102的一个本机处理器在一个默认的从625至850MHz范围内的6MHz接收频段上启动。该ISU100在获得一个有效的同步信号之后在每一6MHz频段内等待一段时间，例如100毫秒，来寻找一个有效的6MHz捕获命令，此命令与该ISU100的一个独特标识号码匹配；此独特标识符可以以ISU设备的一个序列号的方式出现或基于ISU设备的一个序列号。如果一个有效的6MHz捕获命令或有效的同步命令在此6MHz频段中没有找到，则CXSU控制器102就在下一个6MHz频段上寻找并重复该过程。按这种方式，如在下面将进一步解释的，HDT12可告诉ISU100它应使用哪一6MHz频段用于频率接收以及其后哪一频段用于上行频率发送。
ISU的初始化和激活过程，如上面总的描述的，以及跟踪同步将在下面进行描述。这一描述是针对使用一个MISU66以及一个CXSU控制器103的但是同样适用于与一个相当的控制器逻辑电路一起实施的任何ISU100。同轴主卡逻辑电路(CXMC)80由机架控制器单元(SCNU)58命令来初始化和激活一个特定的ISU100。该SCNU使用一个ISU标识号码来寻址该ISU100。CXMC80把该ISU标识号码与一个设备序列号，或该设备的独特标识符相关。从工厂出品的任何两个ISU设备不能拥有相同的独特标识符。如果该ISU100从没有在当前的系统数据库中初始化和激活过，则该CXMC80对在初始化和激活中的该ISU100选择一个个人标识号码(PIN)。此PIN然后被存储在CXMC80且它有效地表示了所有与该ISU100通信所要遵从的“地址”。CXMC80维持一个在ISU设备的每一ISU标识号码、独特标识符与PIN码间的查阅表。与CXMU56相关的每一ISU100具有一个唯一的PIN地址码分配。一个PIN地址码将留给一个对所有ISU的广播特征所使用，它允许HDT可发送消息到所有的已初始化和激活的ISU100。
CXMC80发送一个初始化和激活起动消息到MCC调制解调器82，它通知此MCC调制解调器82该过程已开始而且在MCC调制解调器82中的相关的检测功能应开通。这一功能由载波、振幅、定时恢复方框222至少部分地执行，如在图15的MCC上行接收机结构中显示的以及在前文所描述的。
CXMC80由MCC调制解调器82在6MHz频段的所有IOC信道上发送一个识别消息。该消息包括分配给正在初始化和激活的ISU的一个PIN地址码、指示ISU初始化和激活应在ISU100上起动的一个命令、ISU设备的独特标识符(例如设备序列号)、以及循环冗余校验(CRC)。该消息周期地发送一段时间(TSCAN)，在图9F中显示为6.16秒且在图9E中也显示了。这一段时间是一个ISU可扫描所有下行6MHz频段、同步、以及监听一个有效的识别消息的最大时间。该周期率(例如50毫秒)影响了ISU获知自己的身份的快慢。CXMC80永远不会试图一次同步多于一个ISU，但是在突发识别期间会试图识别若干个ISU，如下面将要描述的。如果一个ISU在某最大时间极限超过之后都没响应，则要实施软件暂停。该暂停必定超出ISU为获得同步功能所要求的最大时间限制。
在CXMC80的周期的发送期间，ISU实施扫描方法来定位它的下行频段。CXSU的本机处理器以一个默认的在625至850MHz的范围内的6MHz接收频段起动。ISU100选择该6MHz频段的主同步信道，然后在一段时间后进行同步丢失的测试。如果同步丢失仍然存在的话，在一段时间后就选择次同步信道且进行同步丢失的测试。如果同步丢失仍然存在的话，然后ISU在下一个6MHz频段内重新开始同步信道的选择，该6MHz频段可能离开1MHz但它的带宽仍是6MHz。若在一个同步信道上没有同步丢失呈现，那么ISU选择包括IOC的第一子频段且监听一个正确的标识消息。如果找到了一个与它的独特标识符相一致的正确的识别消息，那么把PIN地址码锁存到一个合适的寄存器。如果在第一子频段在IOC上没找到一个正确的识别消息，那么就选择一个中间的子频段和IOC(如第11子频段)，且该ISU再监听正确的识别消息。如果还没正确地检测到此消息，那么该ISU在另一个6MHz频段上重新开始此过程。该ISU在一个子频段上监听正确的识别消息一段时间(至少等于两倍于CXMU传输时间，例如当传输时间是如上所述的50毫秒时则它是100毫秒)。识别命令在ISU100是一个独特的命令，因为ISU100不要求一个PIN地址码匹配来响应这种命令，仅仅要求一个有效的独特标识符和CRC匹配。如果一个未初始化和未激活的ISU接收到在IOC信道上从CXMC80经MCC调制解调器82传送来的标识符命令、匹配该独特标识符的数据和一个有效的CRC，则ISU100的CXSU102将存储随此命令和此独特标识符发送来的PIN地址码。从这一点看，该ISU100将仅仅对通过它的正确的PIN地址码或一个广播地址码来对其寻址的命令响应；当然除非该ISU再次重新激活并被给予一个新的PIN地址码。
在一个ISU100匹配它的独特标识符后，该ISU将接收具有一个有效的PIN地址码的上行频带命令，此命令告诉ISU100哪一6MHz频段用于上行传输以及哪些载波或音频用于ISU100要使用的上行IOC信道。CXSU控制器102解释该命令且正确地激活ISU100的该ISU调制解调器101以在正确的上行频带内响应。一旦ISU调制解调器101获得正确的6MHz频段，CXSU控制器103发送一个消息命令到该ISU调制解调器101以使能上行传输。采用HDT12的MCC调制解调器上行接收机结构的载波、振幅、和定时恢复方框222的分配环，被用来锁定上行传输的各种ISU参数，包括振幅、载波频率、码元对准、和路径时延。
图16概略地描述这一分配环。当一个新的单元被挂接到一根缆，HDT12指令被挂接到缆的ISU进入上行同步模式(不包括任何其它ISU100)。然后HDT被给予有关该新的ISU的信息，并且提供具有各种参数的下行命令给用户ISU单元。该ISU开始在上行方向的传输，而HDT12锁定到该上行信号。HDT12提取一个有关被调节的参数的误差指示符且命令用户ISU调节这些参数。误差的调节在该过程中一直重复直到用于ISU传输的参数被锁定到HDT12以后为止。
更具体地说，在ISU100捕获到用于操作的6MHz频段后，CXSU102发送一个消息命令给ISU调制解调器101，ISU调制解调器101在一个同步信道上在如图9所示的频谱分配的主同步信道中发送一个同步码型。与有用负载数据信道有偏差的上行同步信道(如图9所分配的)包括一个主同步信道和一个备用同步信道，使得即使同步信道中的一个损坏了，上行同步也仍然能够实现。
MCC调制解调器82检测一个有效的信号且对来自ISU的一个接收到的信号执行振幅电平测量。同步码型向CXMC80表示ISU100已经接收到了激活和初始化和频带命令，且已准备好进行上行同步。把振幅电平与一个期望的基准电平比较。CXMC80确定ISU100的发送电平是否应调节以及确定调节量。如果要求进行电平调节，则CXMC80在下行IOC信道上发送一个消息，指令ISU100的CXSU102对ISU调制解调器101的发送机的功率电平进行调节。CXMC80继续检测来自ISU100的接收功率电平，以及向该ISU100提供调节命令，直到由ISU100所发送的电平可以接受为止。如前所述，振幅在ISU中被调节。在采用主同步信道时，如果在对振幅调节的一定数量的重复次数内都没有达到振幅平衡，或如果一直没有检测到任何信号存在，那么就在备用同步信道上使用该相同过程。在采用主同步信道或备用同步信道时，如果在对振幅调节的一定数量的重复次数内都没有达到振幅平衡，或如果一直没有检测到任何信号存在，那么就复位该ISU。
一旦ISU100的传输电平调节完成且已稳定，CXMC80和MCC调制解调器82进行载波频率锁定。MCC调制解调器82检测由ISU100所发送的载波频率以及对所接收的来自ISU的传输进行相关以计算对于正交地对准来自ISU的所有上行传输的多载波所必须的一个载波频率误差纠正值。MCC调制解调器82回送一个消息到CXMC80，指示对ISU执行频率对准所要求的载波频率误差调节量。CXMC80在下行IOC信道上经MCC调制解调器82发送一个消息，指令CXSU102调节ISU调制解调器101的发送频率，且该过程一直重复直到该频率已被确定在OFDM信道间隔的某容限值之内为止。这种调节应通过至少合成器方框195(图13和14)来进行。如果频率锁定和调节如前所述的是对ISU实现的，那么这一频率调节方法就不采用。
为建立正交性，CXMC80和MCC调制解调器82执行码元对准。MCC调制解调器82检测在由ISU调制解调器101发送的以8kHz帧速率调制的同步信道，以及在接收信号上执行一个硬件相关来计算时延纠正值，它是对于码元对准来自所有不同ISU100的上行ISU传输所要求的。MCC调制解调器82回送一个消息到CXMC80，指示对于码元对准ISU所要求的时延调节量，使得所有的码元在HDT12可被同时接收。CXMC80在下行IOC信道上由MCC调制解调器82发送一个消息，指令CXSU103调节ISU调制解调器101传输的时延，且该过程一直重复直到ISU码元对准达到为止。这种码元对准应通过至少时钟时延电路196(图13和14)来进行调节。码元对准平衡必须重复数次才能达到，且如果在一个预定数量的重复次数内都没有达到码元对准平衡，那么可再次复位该ISU。
在码元对准的同时，CXMC80发送一个消息到MCC调制解调器82要执行路径时延调节。CXMC80在一个下行IOC信道上经MCC调制解调器82发送一个消息，指令CXSU控制器102使ISU调制解调器101能在一个同步信道上发送另一个信号，它指示ISU100的复帧(2kHz)对准。MCC调制解调器82检测这一复帧对准码型且对该码型进行硬件相关。从这样相关中，调制解调器82计算对于满足通信系统的往返行程路径时延所要求的附加的码元周期。MCC调制解调器82然后回送一个消息到CXMC80，指示该附加的时延量必须增加以满足全程路径时延要求，然后CXMC在下行IOC信道上经MCC调制解调器82发送一个消息，指令CXSU控制器102把这一消息(它包含路径时延调节值)传递给ISU调制解调器101。路径时延平衡必须重复数次才能达到，且如果在一个预定数量的重复次数内都没有达到路径时延平衡，那么可再复位该ISU。这种调节在ISU发送机上实现且在图13和14的上行发送机结构的显示时延缓存器“n”样值192中可以见到。路径时延和码元对准可以在同一时间执行，各自独立地或相互在一起地使用在同步信道上被发送的相同的或不同的信号。
在ISU初始化和激活之前，ISU100不具有在480个音频或载波的任何一个上发送电话数据信息的能力。在此初始化和激活完成以后，ISU都在OFDM波形内发送所要求的容限之内且ISU被告之能够发送了以及上行同步已实现。
在一个ISU100为系统被初始化和激活以后，紧随的同步和跟踪就可周期地进行以保持这些ISU在OFDM传送要求的所需容限之内被校准。紧随的过程被实行以算出分量值随温度的漂移。如果一个ISU100在时间段的两端是不工作的，则该ISU可被调谐到同步信道且被请求遵照前述的上行同步过程来更新上行同步参数。替代地，如果一个ISU最近被使用过，则该紧随的同步或跟踪可在一个IOC信道上进行。按照这种方案，如图17所示，ISU100被HDT12请求在一个IOC信道上提供一个信号。HDT12然后询问和核实该信号是否在OFDM波形内的一个信道所要求的容限之内。若不是，那么ISU被请求调节此误差参数。另外，在较长的使用时间内，为了更新上行同步参数，HDT12也可请求ISU在一个IOC信道或一个同步信道上发送一个信号。
在下行方向，IOC信道向ISU100传送控制信息。调制的格式优选地是差分编码的BPSK，虽然下行调制的差分部分并不需要。在上行方向，IOC信道向HDT12传送控制信息。当在上行方向发送数据时，IOC信道是差分BPSK调制的以减轻与均衡器有关的瞬变时间。控制数据被安置在一个字节边界(500微秒帧)。来自任何ISU的数据可在一个IOC信道上异步地传送；因此存在发生碰撞的可能性。
因为存在碰撞的可能性，在上行IOC信道上碰撞的检测是在数据协议级实现的。处理这种碰撞的协议，例如，可包括由ISU进行的指数补偿。如此当HDT12检测到一个传输的错误时，一个重传命令广播到所有的ISU以使得ISU等待一定时间后在IOC信道重传该上行信号；该等待时间基于一个指数函数。
本领域的技术人员都知道，可实现上行同步，以允许仅采用码元定时环路来在得到HDT命令时由ISU调节码元定时以进行多点到点的传输。借助于对在ISU的未锁定到HDT的高质量的自激本机振荡器的使用，可取消用于上行同步的频率环路。另外，在ISU的本机振荡器可锁定到一个外部基准。振幅环路对在HDT达到码元对准不是必要的。
前文已述的有关初始化和激活(包括上行同步)的过程，如果因某些原因在较大数量的ISU100和HDT12之间把通信丢失了，在一段时间后这些ISU100将要求再进行一次初始化和激活。当光纤切断和多个ISU100的用户中断业务时，会出现这种情况。如在前文所述的初始化和激活，一次仅仅一个ISU100可被初始化和激活。图9E中显示了多个ISU100的以这种方式初始化和激活的时帧。
在图9E，如前所述，每一ISU100通过对ISU的识别和由ISU对在一个扫描周期TSCAN期间的下行传输的6MHz频段的捕获而进行初始化，TSCAN是ISU扫描所有的下行频段监听一个匹配的识别消息所需要的时间周期。在某一种实施方案中，TSCAN等于6.16秒。当然这一时间周期将取决于所扫描的频段的数量、在下行同步信道上同步所需要的时间间隔、以及捕获在该频段内的一个IOC信道所需要的时间。
再如图9E所示，在每一ISU捕获到一个下行和上行6MHz频段后，然后在一个时间间隔TEQUAL内执行上行同步。TEQUAL可定义为实现如上所述的上行同步过程且在合理的重复次数内来实现这种同步时一个ISU应接收来自CXMC80的所有消息的时间间隔。在最少情况中，这一时间间隔是实现码元定时以使得从各个ISU100接收到的码元在HDT12都正交而需要的时间间隔。如果振幅、频率、和路径时延同步也如上所述地执行时，这一时间间隔将增加。因而，串行地初始化和激活12个ISU所需要的时间间隔TSERIAL，如图9E所示，将等于12TSCAN+12TEQUAL。
对于参照图9F将要描述的突发识别过程，初始化和激活12个ISU100的时间间隔可大大地减少。这就导致了要激活的ISU100可更多，激活可更快以及在一个更短的时间内可重新恢复服务的用户更多。在如图9F的时序图所示的突发识别的过程中，多个ISU100的识别和捕获是并行地执行的而不是上面所述的串行地执行的。
由CXMC80在初始化和捕获期间发送的识别消息的周期性，当在多个ISU100串行初始化的正常操作条件下执行时，是用来表示在IOC信道上业务量的一个轻度负荷但仍允许一个合理的识别持续时间。这一周期为(例如)50毫秒。对于能够处理两种情形(串行识别和突发识别)的系统，这一周期性保持相同。但是在突发识别中，因为经CXMC80之一采用IOC信道接收通信的所有ISU100的业务例如因光纤切断已经终结，所以IOC信道的业务量负荷不是很重要的。因而在突发识别期间，IOC信道可以装入更重的负荷且采用此IOC信道的对于多个ISU100的识别消息以与串行识别时相同的周期性在IOC信道上被传送，但识别消息的相位对于每一ISU是不同的。
由于周期性以及在突发识别期间对识别消息IOC信道的采用，在一个TSCAN周期内发送的识别消息的数量没有限制。如果该周期是50毫秒且对一个单个识别消息使用IOC信道的时间是4毫秒，则在突发识别期间在一个TSCAN周期内可以识别的ISU100仅仅为12个。如下文进一步参照图9F所描述的，如果想要突发识别的ISU100的数量大于12个，那么就串行地执行突发识别的多个群。
本领域的技术人员都知道时间间隔的具体数量仅仅作显示用以及本发明不局限于这样的特定时间间隔。例如间隔可以是100毫秒且在突发识别期间识别的ISU的数量可以为24。许多不同的时间间隔可以通过对所规定的其它时间间隔作相应的改变而规定。还有，在它的间隔与串行识别的间隔不同情况下也可实现突发识别。
如图9E的时序图所示，12个未工作的ISU100的单个突发初始化和激活可以在时间间隔TBURST(TBURST＝TSCAN+12TEQUAL)内完成。它与串行执行的过程相差11个TSCAN。在TSCAN周期内，对被初始化的所有的12个ISU100的识别消息在一个CXMC80的IOC信道上被发送。12个识别消息的每一个在每50毫秒期间内被发送一次。但是每一消息的相位是不同的。例如对ISU0的识别消息可能在时间0发送且又在50毫秒时发送一次，而对ISU1的识别消息可能在时间4毫秒时发送且又在54毫秒时发送一次等等。
在被初始化的ISU100已经识别以及对下行6MHz频段的捕获在TSCAN时间间隔内已经发生之后，那么对于在时间间隔TSCAN内被识别的每一个ISU以串行方式执行上行同步。对ISU的上行同步在时间间隔等于12个TEQUAL的期间内执行。对每个以串行方式识别的ISU，CXMC80将以与上述相同的方式开始下行同步过程。CXMC80向ISU发送上行传输频段，在其上同步的ISU要进行发送以及使上行同步过程开始进行。一个ISU的上行同步过程已经在上文作了详细描述。对于一个ISU在此12个TEQUAL的时间期间内，如果没有接收到一个上行传输频段以及没有开通上行同步的话，那么该ISU在此12个TEQUAL间隔的结尾处在一个等于TSCAN+12TEQUAL的期间之前复位以便在下一个12个TEQUAL的期间内有可能执行上行同步。一旦一个突发识别周期(TBURST)用完，而如果附加的ISU100要初始化和激活，那么在第二个TBURST周期内又开始该过程，如图9F所示的。
通信系统10中的呼叫处理需要这种方式，即为进行从HDT12到ISU100的电话传送，把系统的信道分配给用户。按照本发明的本通信系统能够既支持不涉及集中的呼叫处理技术(例如TR-8业务)，也支持涉及集中的呼叫处理技术(例如TR-303业务)。当要求得到业务的ISU终端比可用于向这些ISU提供业务的信道多时，就会发生集中。例如系统可能有1000个用户线路终端，而只有240个可被分配来向这些用户提供业务的有用负载信道。
当没有集中要求时，例如TR-8操作，6MHz频谱内的信道是统计地分配的。因而针对信道监控仅仅信道的重新分配在下面进一步讨论。
相反，为了动态地分配信道来提供集中，例如对于提供TR-303业务，对在HFC分配网11上的电话数据的传送，HDT12支持按需的信道分配。对于HDT12与ISU100间的通信，这种信道的动态分配是通过采用IOC信道来实现的。信道被动态地分配给一个用户在一个ISU100接收到的呼叫，或由一个用户在一个ISU100始发的呼叫。HDT12的CXMU56，如前所述，实施在HDT12和ISU100间传送呼叫处理信息的IOC信道。具体地，下面的呼叫处理消息存在于IOC信道上。它们包括至少从ISU到HDT的一个线路占用或摘机消息；从ISU到HDT的一个线路空闲或挂机消息；在HDT和ISU间的开通和禁止线路空闲检测消息。
对于一个至HFC分配网11的用户的呼叫，CTSU54发送一个消息到与该用户线路终端相关的CXMU56，以及指令CXMU56对在HFC分配网11上的呼叫的传送分配一个信道。然后CXMU56在IOC信道上插入一个要被该呼叫目的地的ISU100接收的命令；该命令提供正确的信息给CXSU102用来通知该ISU100有关所分配的信道的情况。
当一个呼叫由一个用户在ISU侧发起时，每一ISU100负责监控信道单元以获得线路占用情况。当检测到了线路占用，ISU100必须把这一改变连带始发线路的PIN地址码一起利用上行IOC操作信道传送给HDT12的CXMU56。一旦CXMU56正确地接收到线路占用消息，CXMU56向前发送这一指示给CTSU54，CTSU54又把建立呼叫所必须的信息提供给交换网。CTSU54检验信道的可用性且分配一个信道给在ISU100始发的呼叫。一旦一个信道被识别用来完成来自ISU100的呼叫，则CXMU56在下行IOC信道上分配信道给请求线路占用的ISU100。当一个用户回送以挂机状态时，一个合适的线路空闲消息就上行发送到提供这一信息给CTSU54的HDT12，使得该信道以后可被再次分配来支持TR-303业务。
空闲信道检测可进一步在采用另一种技术的调制解调器中实现。当在ISU100的一个用户不再使用数据有用负载信道以后，MCC调制解调器82可确定以前分配的信道是空闲的。空闲检测可通过由均衡器214(图15)使用均衡过程来实现，该均衡器检查输出一个复数(I和Q分量)码元值的FFT的结果。如前所述的，计算一个有关均衡的误差，它被用来更新均衡器系数。典型地，当均衡器已捕获到信号以及有效数据被检测时，该误差将很小。在信号被终结这种情况，误差信号将增加，且这可由信噪比监测器305监控以确定所使用的有用负载数据信道的终结或信道空闲状态。当系统的这种操作支持集中时，这一信息然后可被使用来分配空闲信道。
均衡过程也可被使用来确定一个未分配或已分配信道是否正在被外来干扰损坏，下面将针对信道监控作进一步的详细描述。
电话传送系统可以以若干种方式提供信道免受外来干扰的保护。窄带外来干扰是一种窄带信号，它从外部源耦合到传输中。位于OFDM波形内的外来干扰信号潜在地可使整个频段离线。外来信号(很可能)不与OFDM载波正交，且在最坏情形时可把干扰以较大的电平注入到每一OFDM载波信号中去而使几乎每一个DS0+被损坏到这种程度即性能降质到低于一个最小的误码率。
有一种方法提供一个数字的可调陷波滤波器，此陷波滤波器包括一种用来识别外来干扰在频段中的位置的干扰传感算法。一旦定位以后，更新滤波以提供一个任意的滤波器响应来掐掉来自OFDM波形的外来干扰。滤波不是调制解调器的基本操作的一部分，但是为了关掉这些已降质的信道，要求识别它们。根据在一个频段中的误码率特性确定因滤波作用而丢掉的信道的数量，以便确定外来干扰实际上损坏了多少信道。
另一种方法，如前文针对图15的MCC上行接收机结构的入口滤波器和FFT112而讨论的，是多相滤波器结构。与此滤波器相关的费用和功率在HDT12被吸收掉了，而同时对系统提供充分的外来干扰保护。因此，在ISU100的功率消耗没有增长。虽然对于一些信道的丢失，仔细考虑了一个滤波器的使用，优选的滤波器结构涉及两个交错多相滤波器，如前文针对图20和21所讨论的。滤波/变换对把滤波和解调过程组合为一个单个的步骤。藉多相滤波提供的某些特征包括保护接收频段不受窄带外来干扰的能力以及允许在上行传输中带宽的使用可伸缩。采用这些方法，如果外来干扰致使某些信道不可用的话，HDT12可命令ISU在一个不同的载波频率上上行发送以避免这种外来干扰。
包括至少使用数字可调陷波滤波器和多相滤波器的避免外来干扰的以上方法，同样地适用于采用多载波传送的点到点系统。例如传送到单个的HDT的单个的MISU可采用这种方法。另外单向多点到点传送也可采用这些方法来避免外来干扰。
另外，信道监控和基于此的分配或重新分配也可用来避免外来干扰。外部变量可反过来影响某给定信道的质量。这些变量很多，范围可从电磁干扰到一根光纤中的一个物理断线。一根光纤中的一个物理断线切断通信链路且它不能藉交换信道而被避免，但是被电干扰的信道在干扰消失后可得以避免。在干扰消失后又可重新使用该信道。
参照图28，一种信道监控方法被用来检测和避免使用已损坏的信道。采用一个信道监控器296来接收来自交换台支持软件298的事件且更新一个在本地数据库中的信道质量表300。监控器296还发送消息给一个故障隔离器302和进行分配和重新分配的信道分配器304。到信道监控器的基本输入是来自硬件的每个DS0+信道的可供使用的奇偶校验位差错；该DS0+信道是10-比特信道，其中一比特位是在信道中插入的奇偶比特或数据完整性比特，这在前文已讨论过的。在一个特定信道上的奇偶校验差错信息用作在一段时间上被抽样和集成以达到此信道的质量状态的原始数据。
奇偶校验差错通过对每一种不同的业务类型(包括POTS、ISDN、DDS、和DS1)采用两个时帧来集成以确定信道的状态。第一集成程序是基于对所有业务类型为一秒的一个短集成时间。第二程序，是与业务相关的长集成，这是因为各种不同业务的误码率要求需要不同的集成时间和监控周期，见表3。这两种方法在下面描述。
参照图29A、29B、和29C，描述了基本的短集成操作。当一个信道的奇偶校验差错被CXMU56检测出来时，通过把中断优先级设置得比奇偶校验中断的优先级高来禁止奇偶校验中断(图29A)。如果接收到一个指示一个所接收到的信号失效的调制解调器告警，奇偶校验差错将被忽略直到故障状态结束。因此某些故障状态将取代奇偶校验差错监控。这种告警状态可包括信号丢失、调制解调器失效、和同步丢失。如果一个调制解调器告警不工作，则更新一个奇偶校验计数表，且如图29B所示起动一个差错定时器事件。
在起动该差错定时器事件后，信道监控器296进入每10毫秒读一次CXMU56的奇偶校验差错寄存器以及在一秒监控周期后小结差错计数这种模式。一般地，差错计数是用来更新信道质量数据库并确定哪一(若有的话)信道要求重新分配。数据库的信道质量表300包含一个对每一信道的前向记录。该表把信道的历史数据按以下类别组织，如已分配给信道的当前ISU，监控的起始，监控的结束，总的差错，上一天、上一星期、前30天的差错，上一差错至今的秒数，上一天、上一星期、前30天的严重差错，以及分配给该信道的当前的业务类别(如ISDN)。
如图29A所示，在奇偶校验中断被禁止且不存在有效告警以后，更新奇偶校验计数以及起动定时器事件。定时器事件(图29B)，如上所指出的，包括一个在其上监控差错的一秒环路。如图29B所示，如果该一秒环路的历时没有完，差错计数继续更新。如果该一秒历时已完，对差错进行小结。如果在此一秒周期内的小结后的差错超过了一个指示该已分配信道是损坏的或坏的容许量，这在下文将描述，则通知信道分配器304且把ISU传输重新分配给一个不同的信道。如图29C所示的，当该重新分配完成后，中断优先级降低到奇偶中断的以下使得就采取的措施来说可继续进行信道监控且更新信道质量数据库。重新分配工作可当作一个与差错定时器工作分开的工作来完成或和该工作一起来执行。例如重新分配器304可以是信道监控器296的一部分。
如图29D所示，在图29B的差错定时器工作的一种替代实施方案中，信道可在该一秒历时未尽之前就可确定是好是坏。这就允许在一秒间隔的初始时期就被确定为已损坏的信道可被很快地识别出来，且无须等待整个一秒时间完之后就可被重新分配。
不同于重新分配，可增加ISU的传输的功率电平来克服此信道上的外来干扰。但是如果增加了在一个信道上的功率电平，那么至少一个其它信道上的功率电平必须减少，因为整个功率电平必须保持基本上恒定。
如果所有信道都被确定是损坏的，则通知故障隔离器302指示一个出现严重失效(例如光纤断线)的概率。如果在一秒期间小结后的差错没有超过一个指示该已分配的信道未损坏的容许量，那么中断优先级被设置为低于奇偶中断优先级且禁止该差错定时器事件。这一事件然后终结且再监控该信道的奇偶校验差错，如图29A。
为了评估对应于一个一秒监控周期内的奇偶校验差错的观察计数的误码率而确定信道是否损坏，如上所述的周期的奇偶监控产生的两个问题在此必须强调。第一个问题是奇偶校验本身的特性。采用块差错检测的数据格式的可接受的实施假定一个出差错的块表示一比特差错，即使该差错实际上表示很大数量的数据比特。因数据传送系统的特性，注入到调制数据中的差错对数据来说被认为是随机的。这意味着平均的出差错帧将包括4个出差错的数据比特(不包括第九比特)。因为奇偶校验仅仅检测奇比特差错，所有出差错帧的一半就不能被奇偶校验检测到。因而由传送干扰所招致的每一奇偶校验(帧)差错表示8个(数据)比特差错的一个平均值。第二，每一监控奇偶校验差错表示数据(10ms/125μs)的80个帧。因为奇偶校验差错被锁存，所有的差错将被检测到，但多个差错将被当作一个差错而检测到。
用作确定什么时候重新分配信道的依据的误码率(BER)被选择为10-3。因此必须确定在一秒间隔内不超过10-3的可接受的奇偶校验差错的数量。为了确定该可接受的奇偶校验差错，必须预测由每一所观察的(监控的)奇偶校验差错表示的帧差错的概率数。给定所监控的奇偶校验差错的数量，就可获取对每一所监控的奇偶校验差错的帧差错的概率数，以及由一个帧差错(奇偶校验差错)表示的误码的数量，以及一个概率的误码率。
采用了一种统计方法且作出了下列假设1.差错具有泊松分布，和2.若所监控的奇偶校验差错的数量相对于“样值”总数(100)是小的(＜10)，则该所监控的奇偶校验差错率(MPER)反映了平均帧差错率(FER)。
因为一个监控的奇偶校验差错(MPE)表示80个帧，假设2是指在每一奇偶校验差错“背后”的帧差错(FE)的数量等于80MPER。即对于在10ms的100个奇偶校验样值每样值，每个奇偶校验差错的帧差错的平均数量等于一秒内的MPE计数值的0.8倍。例如如果在一秒间隔内观测到3个MPE，则对于每一MPE的FE的平均数量为2.4。所期望的误码率乘以样值大小再除以每帧差错中的比特差错就得到了样值中的等量的帧差错。FE的数量也等于MPE的数量乘以每MPE的FE的数量。给定所期望的BER，就可确定下列方程的解集。(MPEFEMPE)=0.8MPE]]>泊松分布，如下，是用来计算一给定数量的FE的概率(由MPE(x)表示)，而假设2，如上，是用来得出每MPE(μ)的FE的平均数量。P(x)=e-μμxX!]]>因为所期望的误码率是一个最大值，该泊松方程式可连续地用0至最大数间的x值代入。这些概率的和就是对每个监控的奇偶校验差错出现不多于x帧差错的概率。
误码率为10-3的结果以及每帧差错的比特差错为1和8的结果在表2中显示。
表2误码率概率比特差 监控的 最大帧差错/监 平均帧差错/ BER＜10-3错/帧 奇偶校 控的奇偶校验 监控的奇偶 的概率差错验差错 差错(x)校验差错(μ)2 4 1.698％8 3 3 2.478％4 2 3.238％8 8 6.480％1 9 7 7.256％10 7 8.045％通过采用这一技术，在一个一秒的集成期间检测到的4个监控奇偶校验差错的值被确定为把一个ISU的业务重新分配给一个新的信道的门限值。这一结果是通过假设一个最坏情况(8比特差错每帧差错)得到的，但是误码率好于10-3仅仅有38％的概率。每帧比特差错乘以监控的奇偶校验差错和每监控的奇偶校验差错的最大帧差错，对于10-3的误码率，必须等于64(64000个比特64个差错)。因此当在差错定时器事件中的奇偶校验差错的取样为4或大于4，就通知信道分配器有一个损坏的信道。如果取样的监控的奇偶校验差错小于4，则中断优先级被设置为低于奇偶校验的优先级且禁止差错定时器事件，结束定时器差错事件，然后监控该信道如图27A的流程图所示。
下面是对由信道监控器296的背景监控程序(图30)所执行的长集成操作的一个描述。背景监控程序是用来保证要求比短集成10-3误码率质量要高的信道的质量完整性的。如在图30的流程图所显示的，背景监控程序对每一种业务类型操作一段指定的时间，更新信道质量数据库表300，清除背景计数，确定集成的差错是否超过对每一种业务类型确定的容许极限值，以及如果需要的话把损坏的信道通知给信道分配器304。
在操作中，在一个一秒的间隔内，背景监控器更新信道质量数据库表。更新信道质量数据表有两个目的。第一个目的是调节误码率和无错信道的差错秒数据的数量以反映它们的质量在增加。第二个目的是在一个被监控信道上集成间歇性的差错，该被监控信道经历差错级太低以致不能引发短集成时间重新分配(少于4个奇偶校验差错/秒)。在这一类中的信道要调节它们的误码率BER和差错秒数据的数量，以及根据这些数据对其重新分配。这就是熟知的长集成时间重新分配，而对每一种业务类型长集成时间重新分配的默认准则如下所示表3
因为POTS业务不要求比10-3更高的质量，采用短集成方法就足以消除损坏的信道而不需要长集成方法。
作为对一种业务类型的长集成的一个例子，参照用于ISDN传送的一个信道来描述背景监控。该信道的最大误码率可为10-6，集成时间所用的秒数为157，差错秒的最大容许数是157秒的8％，且监控周期是一个小时。因此如果差错秒的和在任何一个小时的监控周期内大于157秒的8％，就通知信道分配器304有一个用于ISDN传送的坏信道。
未分配或未使用但已初始化和激活的信道，不管是用于重新分配给非集中的业务如TR-8还是用于分配或重新分配给集中业务如TR-303，也必须被监控以保证它们不是坏的，因此减少了一个坏的信道被分配或重新分配给一个ISU100的机会。为了监控未分配的信道，信道监控器304使用一个备份的管理者程序(图31)来在一个环路中建立一个未分配的信道，这是为了累计用来对分配或重新分配作决定所需要的差错数据。当一个未分配的信道经历了差错，在一个小时内将不把它分配给一个ISU100。在该信道在一个小时内一直空闲(未分配)之后，信道监控器把该信道放置在一个环回模式看它是否已改进。在此环回模式，CXMU56命令一个已初始化和激活的ISU100在该信道上发送一个足够长的消息，以对奇偶校验差错以合适的方式执行短的或长的集成。在此环回模式，可确定以前损坏的信道在一段时间内是否已改进，且信道质量数据库是否已作相应的更新。当不在此环回模式，这类信道可被关断。
如上所述，信道质量数据库包括允许以这种方式进行重新分配或分配的信息，即用作分配或重新分配的信道是未损坏的信道。另外，信道质量数据库的信息可被使用来对未分配的信道按质量排列，使得可以有效地对它们进行分配。例如一个信道可能对POTS足够好但对ISDN却不够好。另一个别的信道可能对它们两者都足够好。此别的信道可留作ISDN传输用而不给POTS用。另外，一个特定的非常好质量的备用信道可能存起来使得当外来干扰相当厉害时，就总有一个信道可供切换过来。
另外，通过采用图15所示的MCC调制解调器82上行接收机结构的均衡器214，无论对未分配信道还是对已分配信道都可确定信噪比的一个评估值。如前面所述，均衡器以前是利用来确定一个信道是否是空闲以便分配它。在均衡器工作期间，如前面所述，产生一个差错来更新均衡器的系数。该差错的幅度可由信噪比监控器305(图15)变换为信噪比(SNR)的一个评估值。相似地，一个未使用的信道应在频段内没有信号存在。因而，通过查看在一个未使用FFT组中的所检测的信号的变化，就可确定一个信噪比的评估值。因为信噪比评估值是直接与概率的误码率有关的，所以为了确定一个信道是好是坏，就可利用此概率的误码率来进行信道监控。
因而，对非集中业务如TR-8业务的重新分配，可对未分配的信道实行重新分配，这些未分配的信道通过环回模式或藉采用均衡器得到的SNR评估值而被监视。相似地，为集中业务例如TR-303业务分配或重新分配那些未分配的信道，可根据通过使用均衡器得到的SNR评估值而确定的此未分配信道的质量来进行。
关于信道分配，信道分配器304的一个信道分配器程序查看信道质量数据库表来确定对所请求的业务分配哪些DS0+信道给一个ISU100。信道分配器还检验ISU和信道单元的状态以核实所请求业务的运行状态和正确类型。信道分配器想在ISU维持一个最优的带宽分配以容许信道重新分配的灵活性。因为优选地ISU100，至少HISU，在一个给定的时间能够访问RF频段的仅仅一部分，所以信道分配器必须在各个ISU上分配对信道的使用使得带宽的任何部分都不重叠且避免对在使用中的信道进行重新分配来腾出空间给其它信道。
信道分配器304所使用的过程是分配相等数量的每一ISU类型给6MHz频谱的信道的每一个频段。需要的话，如果当前的ISU频段满了且一个新的业务被分配给该ISU，那么在此ISU上在使用中的信道可以被移到一个新的频段上去。相似地，如果在一个频段内被一个ISU使用的一个信道损坏了，该ISU可被重新分配到在另一个子频段或信道频段的一个信道。记住已分配的IOC信道继续允许HDT12与HISU间的通信，因为一个HISU总是访问在整个频谱上分配的IOC信道中的一个。一般地，都是首先采用具有最长的低差错率的历史的信道。按这种方法，最后才采用已标记为坏且随后重新分配给监控使用的信道，因为它们的历史比已在一个低差错状态工作了较长时间的信道的要短。
电话传送系统的第二实施方案一个OFDM电话传送系统的第二实施方案，参照图24-27予以描述。6MHz频谱分配在图24中显示。6MHz带宽被分解成对应于九个独立调制解调器226(图25)的九个信道频段。本领域的技术人员知道，通过组合相同的操作可以使用较少的调制解调器。每一信道频段包括32个采用具有每码元5比特的正交32-进制格式(32-QAM)调制的信道。对于一个HDT12与多个ISU100间的通信，分配一个单个信道来支持操作和控制数据(IOC控制数据)的传送。这一信道采用BPSK调制。
此传送结构应首先参照下行传输然后参照上行传输进行描述。参照图25，描述HDT12的MCC调制解调器82结构。在下行方向，串行电话信息和控制数据从CXMC80经串行接口236被加进来。串行数据由多路分路器238分路为并行数据流。这些数据流被递交给一排的32信道调制解调器226，它执行码元变换和快速傅立叶变换(FFT)功能。该32信道调制解调器输出时域样值，这些样值通过一组由合成器230驱动的混频器240。混频器240产生一组正交的频段，且每一频段接着通过滤波器/组合器228进行滤波。滤波器/组合器228的综合输出然后由合成器242和混频器241进行上变频为最后的发送机频率。该信号然后由滤波器232进行滤波，由放大器234放大，再由滤波器232进行滤波以去掉任何噪声成分。该信号然后经电话发送机14耦合到HFC分配网。
在HFC分配网11的下行末端，一个ISU100包括一个用户调制解调器258，如图26所示。下行信号从ODN18来通过同轴分支线30接收，且由滤波器260进行滤波，滤波器260提供对整个6MHz频段的选择性。然后该信号被分路成两部分。第一部分提供控制数据和定时信息来同步系统的时钟。第二部分提供电话数据。把接收控制数据与电话数据分开，这就是前面描述过的称为一个带外ISU。采用BPSK调制的带外控制信道被分开和由混频器262混频到基带。该信号然后由滤波器263滤波，通过一个自动增益控制级264和一个科斯塔环266，在科斯塔环266恢复载波相位。结果的信号送到一个定时环268因而整个调制解调器的定时就可恢复了。IOC控制数据，它是科斯塔环的一个副产物，被送到ISU100的32信道OFDM调制解调器224。下行OFDM波形的第二部分由混频器270和相关的合成器272混频到基带。混频器270的输出由滤波器273进行滤波且通过一个增益控制级274以使它为接收作好准备。然后它被传送到32信道OFDM调制解调器224。
参照图27，IOC控制数据经功能块276进行硬限幅且提供给微处理器226。OFDM电话数据传送到一个模数转换器278且输入到存储它的先进先出缓存器280。当有足够量的信息存储后，它由微处理器226接收，解调过程的其余部分(包括FFT应用)在此微处理器里进行。微处理器226把接收到的数据通过接收数据和接收数据时钟接口提供给系统的其余部分。快速傅立叶变换(FFT)引擎282在微处理器之外实行。但是本领域的技术人员知道FFT282的功能可由微处理器226完成。
在上行方向，数据经发送数据端口进入32信道OFDM调制解调器224且由微处理器226转换成码元。这些码元通过FFT引擎282，而结果的时域波形(包括防护样值)经过一个复数混频器284。复数混频器284在频率上对波形进行混合，然后信号通过一个随机存取存储器数模变换器286(RAM DAC)。RAM DAC包含一些RAM，用于在抽样值被加到ISU上行发送机(图26)的模拟部分之前存储样值。参照图26，上行传送的OFDM输出由滤波器288进行滤波。该波形然后通过混频器290，它在合成器291的控制之下在混频器290被混频到发送频率。该信号然后通过一个处理器增益控制292以使得在上行路径进行幅度电平调整。上行信号最后通过一个6MHz滤波器294作为在同轴分支线30上上行传输到ODN18之前的最后的选择性。
在上行方向在HDT12侧，在同轴线上从电话接收机16接收的信号由滤波器244进行滤波，且由放大器246进行放大。所接收的信号，它是正交频分复用的，由混频器排248和相关的合成器250混频到基带。混频器248的每一输出然后由基带滤波器排252进行滤波，且每一输出时域波形然后发送到32信道OFDM调制解调器226的一个解调器。该信号通过一个FFT且这些码元被变换回比特。这些比特然后由复用器254复用在一起且通过其它的串行接口256被加到CXMC56。
如在这一实施方案中所显示的，ISU是一个带外ISU，因为控制数据和电话数据采用各自的接收机，如前文所讨论的。另外，还显示了把频谱分解成信道频段。由传送系统的附加权利要求所强调的各种其它的实施方案，通过构筑在此描述的实施方案上是可能的。在一种实施方案中，以单一格式提供用于至少同步信息传送的一个1OC控制信道，以及电话业务信道或路径。HDT12与ISU100间的IOC链路可实施为工作在16kbps的四个BPSK调制载波，产生总共为64kbps的数据速率。每一用户将实施一个简单的独立的收发机，类似第二实施方案中的，它连续地监控与电话信道分开的在下行链路上分配给它的业务信道。这一收发机将要求一个可调谐的振荡器来调谐到业务IOC信道。相似地，一个IOC信道可提供给6MHz带宽的信道频段，而信道频段可包括用于电话数据的正交载波和一个与这些正交载波的接收分开地被接收的IOC信道。
在另一种实施方案中，是提供一个单个的64kbps IOC信道，而不是4个BPSK信道。虽然码元速率与OFDM帧结构的电话码元速率不兼容，但此单个信道处于OFDM频率结构上。这一单个宽带信号要求在ISU100有一个更宽频带的接收机使得在HDT12和这些ISU之间的IOC链路总是可能的。使用单个信道支持就有可能采用一个固定基准的、不必调谐到用户单元中的频段的任何部分的振荡器。然而不象第一实施方案，其中IOC信道被分配在允许用于窄带接收机的频谱上，而对这第二种实施方案因为在ISU100采用了宽带接收机，功率需求增加了。
在再另一种实施方案中，该IOC链路可包括在每一32个OFDM信道群中两个IOC信道。这就增加了每一群中的OFDM载波的数量(从32增加到34)。每一信道群包括34个OFDM信道而一个信道频段可包含8到10个信道群。这一方法允许使用一个窄带接收机来锁定到HDT12所提供的基准参数上以利用OFDM波形，但增加了还必须以OFDM数据路径格式提供控制或业务信息的复杂性。因为用户可调谐到信道群的任何一个，所以嵌套在附加载波中的信息也必须由中心局跟踪。由于系统需要支持定时捕获要求，本实施方案也可要求同步信号不放置在OFDM波形的结尾。
但是要强调，即使本发明的很多特征以及本发明的详细结构和功能都已在前面的描述中被解释，但所公开的也仅仅是示意性的，且各部分的次序、外型、尺寸、和配置，以及操作的各种性能可在本发明的原理范围内以及表述附加的权利要求所用的术语的丰富的一般的含义所表示的全部范围内作出变化。
权利要求
1.一种双向多点到点通信系统，包括一个具有光纤部分和同轴电缆部分的混合光纤/同轴分配网；一个用于在混合光纤/同轴分配网上下行发送第一频带内的下行控制数据和下行电话信息以及用于在混合光纤/同轴分配网上接收第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的头端终端，此头端终端包括头端多载波调制解调器装置，用于把至少下行电话信息调制在第一频带内的多个正交载波上以及用于解调被调制在第二频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息；头端控制器装置，它操作性地连接到头端多载波调制解调器装置，用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送以及用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收；至少一个业务单元，用于第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的上行发送以及第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的接收，每一业务单元至少与一个远端单元相关联且操作性地连接到混合光纤/同轴分配网，每一业务单元包括业务单元多载波调制解调器装置，用于把至少上行电话信息调制在与第二频带中的至少另一个载波在头端终端处正交的至少一个载波上，以及用于解调被调制在第一频带内的多个正交载波的至少一个频段上的至少下行电话信息；业务单元控制器装置，它操作性地连接到业务单元多载波调制解调器装置，用于控制由业务单元多载波调制解调器所执行的调制和解调。
2.遵照权利要求1的系统，其特征在于，其中在第一频带内的多个正交载波包括至少一个用于在其上的下行控制数据被调制之后发送下行控制数据的控制信道，以及包括用于在其上的下行电话信息在被调制之后发送下行电话信息的多个电话信息信道；还有其中在第二频带内的多个正交载波包括至少一个用于在其上的上行控制数据被调制之后发送上行控制数据的控制信道，以及包括用于在其上的上行电话信息被调制之后发送上行电话信息的多个电话信息信道。
3.遵照权利要求2的系统，其特征在于，其中在第一频带内的至少一个控制信道包括多个控制信道，该多个控制信道被散置在第一频带内的多个电话信道间。
4.遵照权利要求3的系统，其特征在于，其中在第二频带内的至少一个控制信道包括多个控制信道，该多个控制信道被散置在第一频带内的多个电话信道间。
5.遵照权利要求4的系统，其特征在于，其中多个控制信道包括至少三个控制信道，同等地分布在第一频带内的电话信道之间，使得一个相等数量的电话信道把至少三个控制信道的一个与此至少三个控制信道的另一个隔开。
6.遵照权利要求3的系统，其特征在于，其中多个控制信道包括至少三个控制信道，同等地分布在第一频带内的电话信道之间，使得一个相等数量的电话信道把至少三个控制信道的一个与此至少三个控制信道的另一个隔开。
7.遵照权利要求3的系统，其特征在于，其中业务单元多载波调制解调器装置包括一个业务调制解调器装置，用于在其中至少有一个控制信道的第二频带的一个信道频段内的上行电话信息和上行控制数据的上行发送，该第二频带的一个信道频段对应于在其中至少有一个控制信道的第一频带的信道频段之一，业务调制解调器装置接收在该第一频带的信道频段内的下行电话信息和下行控制信息。
8.遵照权利要求3的系统，其特征在于，其中业务单元多载波调制解调器装置包括一个多业务调制解调器装置，它用于在具有散置在其中的多个控制信道的第二频带的多个信道频段内的上行电话信息和上行控制数据的上行发送，该第二频带的多个信道频段对应于具有散置在其中的多个控制信道的第一频带的多个信道频段，多业务调制解调器装置接收在该第一频带的多个信道频段内的下行电话信息和下行控制信息。
9.遵照权利要求3的系统，其特征在于，其中第一频带的至少一个控制信道和第二频带的至少一个控制信道，每一个在各自频带内都包括至少一个同步信道。
10.遵照权利要求9的系统，其特征在于，其中每个至少一个同步信道与各自频带内的电话信道相互偏移。
11.遵照权利要求9的系统，其特征在于，其中第一频带的至少一个控制信道和第二频带的至少一个控制信道，每一个在各自频带内都包括冗余的同步信道。
12.遵照权利要求2的系统，其特征在于，其中多种调制技术中的一种第一调制技术被用来对第一频带内的多个正交载波和第二频带内的多个正交载波的至少一个载波的调制，以及其中多种调制技术中的至少一种其它调制技术被用来对第一频带内的多个正交载波和第二频带内的多个正交载波的至少一个其它载波的调制。
13.遵照权利要求12的系统，其特征在于，其中第一调制技术被用来把电话信息调制在至少一个电话信息信道上，以及至少一种其它调制技术被用来把电话信息调制在至少一个不同的电话信息信道上。
14.遵照权利要求12的系统，其特征在于，其中第一调制技术被用来把控制数据调制在至少一个控制信道上，以及至少一种其它调制技术被用来把电话信息调制在电话信息信道上。
15.遵照权利要求14的系统，其特征在于，其中第一调制技术包括一种相对于至少一种其它调制技术的较低级的调制技术。
16.遵照权利要求12的系统，其特征在于，其中第一调制技术被用来把至少下行电话信息调制在第一频带内的至少一个电话信道上，以及至少一种其它调制技术被用来把至少上行电话信息调制在第二频带内的至少一个电话信息信道上，该第一调制技术相对于该至少一种其它调制技术是一种较高级的调制技术。
17.遵照权利要求2的系统，其特征在于，其中业务单元多载波调制解调器装置，把上行电话信息和上行控制数据调制在第二频带内的多个正交载波上，以及解调被调制在第一频带内的多个正交载波上的下行电话信息和下行控制数据；和还有其中头端多载波调制解调器装置，把下行电话信息和下行控制数据调制在第一频带内的多个正交载波上，以及解调被调制在第二频带内的多个正交载波上的上行电话信息和上行控制数据。
18.遵照权利要求1的系统，其特征在于，其中第一频带包括至少一个与该第一频带的多个正交载波相互偏移的控制信道，用于在其上的下行控制数据被调制之后发送下行控制数据；和还有其中第二频带包括至少一个与该第二频带的多个正交载波相互偏移的控制信道，用于在其上的上行控制数据被调制之后发送上行控制数据。
19.遵照权利要求18的系统，其特征在于，其中第一频带内的多个正交载波分组成多个信道频段。
20.遵照权利要求19的系统，其特征在于，其中在第一频带内的每一信道频段具有至少一个与之关联的控制信道。
21.遵照权利要求19的系统，其特征在于，其中业务单元多载波调制解调器装置包括业务调制解调器装置，用于在第二频带的至少一个信道频段中的上行电话信息的上行发送；以及用于在第一频带的至少一个信道频段中的下行电话信息的接收；和还有其中该业务调制解调器装置包括用于接收且解调在至少一个控制信道上所发送的控制数据的装置。
22.遵照权利要求1的系统，其特征在于，还包括一个视频传送装置用于在一个第三频带内从头端终端到至少一个远端单元散布视频信号。
23.遵照权利要求22的系统，其特征在于，其中视频传送装置还包括用于在第四频带内从至少一个远端单元到头端终端发送用于其它业务的附加数据信号的调制解调器装置，该附加数据信号的发送采用了与在混合光纤/同轴分配网上所传送的电话信息或控制数据的调制所采用的调制技术相同或不同的一种调制技术。
24.一种通信系统，包括一个头端终端和至少一个远端单元之间的分配网，该头端终端用于接收在分配网上的一个频带内的上行电话信息和上行控制数据，该头端终端包括头端多载波装置，用于解调被调制在此频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息，该头端终端多载波装置包括多相滤波器装置用于对调制在多个正交载波上的至少上行电话信息进行滤波，以提供对已调制正交载波的免受外来干扰的保护；和头端控制器装置，它操作性地连接到头端多载波装置，用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收；至少一个业务单元多载波装置，每一个装置与至少一个远端单元相关联且操作性地连接到分配网，用于把至少上行电话信息调制在与此频带内的至少一个其它载波在头端终端处正交的至少一个载波上；和业务单元控制器装置，它操作性地连接到业务单元多载波装置，用于控制由业务单元多载波装置所执行的调制。
25.遵照权利要求24的系统，其特征在于，其中在此频带内的多个正交载波包括用于在其上的上行电话信息被调制之后发送上行电话信息的多个电话信息信道，以及包括至少一个与多个电话信息信道相关联的用于在其上的上行控制数据被调制之后发送上行控制数据的控制信道。
26.遵照权利要求25的系统，其特征在于，其中多相滤波器装置包括一个多相滤波器，用于对已调制的正交载波的多个信道集进行滤波。
27.遵照权利要求25的系统，其特征在于，其中多相滤波器装置包括一个第一和第二多相滤波器，此第一多相滤波器用于对第一的多个信道集进行滤波且让在第一的多个信道集的每一信道集内的第一的多个至少电话信道通过，此第二多相滤波器用于对第二的多个信道集进行滤波且让在第二的多个信道集的每一信道集内的第二的多个至少电话信道通过，该第一和第二多相滤波器相互偏移使得第一的和第二的多个信道集的至少所有的电话信道都通过。
28.遵照权利要求24的系统，其特征在于，其中多相滤波器装置包括至少两个重迭的多相滤波器。
29.遵照权利要求24的系统，其特征在于，其中头端终端还包括下行多载波装置用于在分配网上把至少下行控制信息调制在一个附加频带内的一个载波上，头端控制器装置还操作性地连接到下行多载波装置，用于控制此至少下行控制数据的发送，以及用于产生一个由头端终端发送的，作为下行控制信息的命令，以使远端单元利用频带中的至少一个不同载波进行上行发送，至少一个业务单元多载波装置还操作性地连接到分配网用于解调作为下行控制信息被调制在附加频带内的至少一个载波上的所发送的命令，和业务单元控制器装置操作性地连接到业务单元多载波装置，用于控制由业务单元多载波调制解调器所执行的解调以及用于接收该命令和按照头端控制器的指令控制该至少一个业务单元利用不同的载波进行发送。
30.在通信系统中的一种多相滤波方法，包括以下步骤接收在一个频带内的在其上具有已调制的至少电话信息的多个已调制的正交载波；以及对多个已调制的正交载波集进行滤波以便提供对已调制的正交载波的免受外来干扰的保护。
31.在通信系统中的一种多相滤波方法，包括以下步骤接收在其上具有已调制的电话信息的多个正交载波，该多个正交载波包括第一的和第二的多个非邻接的信道集；对此第一的多个非邻接的信道集进行滤波，且让此第一的多个非邻接的信道集的每一信道集的第一的多个信道通过；和对此第二的多个非邻接的信道集进行滤波且让此第二的多个非邻接的信道集的每一信道集的第二的多个信道通过，其中已通过的此第二的多个信道包括在滤波第一的多个非邻接信道集时未通过的第一的多个非邻接信道集的那些信道。
32.一个接收机装置，包括用于接收一个包括多个已调制的正交载波的频带的装置；和至少一个多相滤波器，通过对此已调制的正交载波的多个信道集的滤波来提供对频带免受外来干扰的保护。
33.遵照权利要求32的接收机装置，其特征在于，其中该至少一个多相滤波器包括一个第一和第二多相滤波器，此第一多相滤波器用于对已调制的正交载波的第一的多个信道集进行滤波且让第一的多个信道集的每一信道集的第一的多个信道通过，此第二多相滤波器用于对已调制的正交载波的第二的多个信道集进行滤波且让第二的多个信道集的每一信道集的第二的多个信道通过，其中已通过的此第二的多个信道包括在滤波第一的多个信道集时未通过的第一的多个信道集的那些信道。
34.遵照权利要求32的接收机装置，其特征在于，其中至少一个多相滤波器包括第一和第二重迭多相滤波器。
35.一种通信系统，包括一个头端终端与至少一个远端单元之间的一个分配网，该头端终端用于接收在分配网上一个频带内的上行电话信息和上行控制数据，该头端终端包括头端多载波装置，用于解调被调制在此频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息，该头端终端多载波装置包括可调陷波滤波器装置用于对调制在多个正交载波上的至少上行电话信息进行滤波，以阻止被破坏的已调制的正交载波的通过；和头端控制器装置，它操作性地连接到头端多载波装置，用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收；至少一个业务单元多载波装置，每一个装置与至少一个远端单元相关联且操作性地连接到分配网，用于把至少上行电话信息调制在与此频带内的至少一个其它载波在头端终端处正交的至少一个载波上；和业务单元控制器装置，它操作性连接到业务单元多载波装置，用于控制由业务单元多载波装置所执行的调制。
36.一种用于监控至少一个电话通信n-比特信道的方法，其中一比特是奇偶比特位，该方法包括以下步骤对n-比特信道的奇偶比特位进行取样；和从奇偶比特位的取样获得一个概率的误码率。
37.权利要求36的方法，其特征在于，还包括以下步骤均衡该至少一个电话通信n-比特信道；和监控此均衡过程以便基于此产生一个概率的误码率。
38.权利要求37的方法，其特征在于，其中均衡步骤利用了纠错，以及监控步骤根据纠错产生一个信噪比估计值，根据此信噪比估计值确定概率的误码率。
39.权利要求36的方法，其特征在于，还包括以下步骤对至少一个未分配的电话通信信道，周期地监控和累积差错数据。
40.权利要求36的方法，其特征在于，还包括以下步骤把概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定至少一个电话通信n-比特信道是否被破坏；和若此至少一个电话通信n-比特信道被破坏，则重新分配此至少一个电话通信n-比特信道到一个未破坏且未分配的电话通信n-比特信道。
41.权利要求36的方法，其特征在于，还包括以下步骤把概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定至少一个电话通信n-比特信道是否被破坏；和若此n-比特信道被破坏，增加此n-比特信道的发送功率，而同时保持总的系统的功率。
42.一种用于监控至少一个电话通信n-比特信道的方法，其中一比特是奇偶比特位，该方法包括以下步骤对n-比特信道的奇偶比特位进行取样；从在一段时间内对此奇偶比特位的取样获得一个概率的误码率；把在该段时间内的此概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定此n-比特信道是否被破坏。
43.权利要求42的方法，其特征在于，还包括以下步骤基于比较，把通信从该n-比特信道重新分配到一个不同的n-比特信道。
44.权利要求43的方法，其特征在于，其中至少一个电话通信n-比特信道是包含在多个电话通信n-比特信道的一个频段内，该频段与至少一个控制信道相关联，以及还有其中不同的n-比特信道位于该频段内。
45.权利要求43的方法，其特征在于，其中至少一个电话通信n-比特信道是包含在多个电话通信n-比特信道的一个频段内，该频段与至少一个控制信道相关联，以及还有其中该不同的n-比特信道位于具有与之相关联的另外的至少一个控制信道的多个电话通信n-比特信道的第二频段内。
46.权利要求42的方法，其特征在于，还包括下列步骤若n-比特信道被破坏，增加此n-比特信道的发送功率，而同时保持总的系统的功率。
47.权利要求42的方法，其特征在于，还包括这一步骤，即在一个表中存储概率的误码率，其中该表可用于在一个n-比特信道上分配未来的通信。
48.权利要求42的方法，其特征在于，还包括以下步骤如果信道未被破坏的话，则从在至少一段较长的时间内对此奇偶比特位的取样获得至少一个附加的概率的误码率；和把至少一个附加的概率的误码率与一个附加的预定的误码率值进行比较以确定此n-比特信道是否被破坏。
49.权利要求48的方法，其特征在于，其中预定的误码率值是用于电话通信业务的，而附加的预定的误码率值是用于附加的电话通信业务的。
50.权利要求49的方法，其特征在于，其中电话通信业务之一是ISDN。
51.权利要求48的方法，其特征在于，还包括以下步骤若此n-比特信道被破坏，增加此n-比特信道的发送功率，而同时保持总的系统的功率。
52.权利要求48的方法，其特征在于，还包括以下步骤基于至少一个附加的概率的误码率与一个附加的预定的误码率值的比较，把此通信从该n-比特信道重新分配到一个不同的n-比特信道。
53.一种用于监控至少一个电话通信n-比特信道的方法，其中一比特是奇偶比特位，该方法包括以下步骤在第一段时间内对n-比特信道的奇偶比特位进行取样；从在第一段时间内对此奇偶比特位的取样获得一个概率的误码率；把在该第一段时间内的此概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定此n-比特信道是否被破坏；和若此n-比特信道未被破坏，在多个连续时间段内累积一个概率的误码率。
54.权利要求53的方法，其特征在于，还包括以下步骤把在该连续的时间段内的概率的误码率与至少一个附加的预定的误码率值进行比较以确定此n-比特信道是否被破坏。
55.权利要求54的方法，其特征在于，还包括以下步骤若此n-比特信道被破坏，把此通信从该n-比特信道重新分配到一个第二n-比特信道。
56.权利要求54的方法，其特征在于，还包括以下步骤若此n-比特信道被破坏，增加此n-比特信道的发送功率，而同时保持总的系统的功率。
57.权利要求56的方法，其特征在于，其中该预定的误码率值与一种电话通信业务相关联且该至少一个附加的预定的误码率值与至少一种附加的电话通信业务相关联。
58.权利要求57的方法，其特征在于，其中电话通信业务之一是ISDN。
59.权利要求53的方法，其特征在于，还包括以下步骤若此n-比特信道是被破坏的，则把此通信从该n-比特信道重新分配到一个第二n-比特信道。
60.权利要求53的方法，其特征在于，还包括以下步骤若此n-比特信道被破坏，增加此n-比特信道的发送功率，而同时保持总的系统的功率。
61.权利要求53的方法，其特征在于，还包括以下步骤监控该至少一种电话通信n-比特信道的均衡以便基于此产生一个概率的误码率。
62.一种用于监控至少一个电话通信n-比特信道的方法，其中一比特是奇偶比特位，该方法包括以下步骤对n-比特信道的奇偶比特位进行取样；从在第一段时间内对此奇偶比特位的取样获得一个概率的误码率；把在该第一段时间内的此概率的误码率与一个第一预定的误码率值进行比较以确定此n-比特信道是否被破坏；从在第二段时间内对此奇偶比特位的取样获得一个概率的误码率，该第二段时间比第一段时间要长且与第一段时间同时运行；和把在该第二段时间内的此概率的误码率与一个第二的预定误码率值进行比较以确定此n-比特信道是否被破坏。
63.权利要求62的方法，其特征在于，还包括以下步骤若n-比特信道被破坏，把此通信从该n-比特信道重新分配到一个第二n-比特信道。
64.权利要求62的方法，其特征在于，还包括以下步骤若n-比特信道被破坏，增加此n-比特信道的发送功率，而同时保持总的系统的功率。
65.权利要求62的方法，其特征在于，包括以下步骤监控至少一个电话通信n-比特信道的均衡以便基于此产生一个概率的误码率。
66.权利要求62的方法，其特征在于，还包括这一步骤，即在一个表中存储概率的误码率，其中该表可用于在一个n-比特信道上分配未来的通信。
67.一种监控至少一种电话通信信道的方法，该方法包括以下步骤在信道上均衡一个信号；和监控该信号的均衡以根据此均衡产生一个概率的误码率。
68.权利要求67的方法，其特征在于，其中均衡步骤产生了一个纠错，而监控步骤根据纠错产生一个信噪比估计值，且根据此信噪比估计值产生概率的误码率。
69.权利要求67的方法，其特征在于，还包括以下步骤把概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定此至少一个电话通信信道是否被破坏。
70.权利要求67的方法，其特征在于，其中信道是一个已分配的信道。
71.权利要求67的方法，其特征在于，其中信道是一个未分配的信道。
72.权利要求71的方法，其特征在于，还包括以下步骤允许基于概率的误码率分配信道用于传输。
73.一种用于监控至少一个未分配的电话通信信道的方法，该方法包括以下步骤周期地监控该至少一个未分配的电话通信信道，该监控步骤包括以下步骤均衡一个在至少一个未分配的电话通信信道上的信号，和监控此信号的均衡以根据该均衡产生差错数据；对该至少一个未分配的电话通信信道累积差错数据；以及允许基于该差错数据分配至少一个未分配的电话通信信道。
74.权利要求73的方法，其特征在于，还包括以下步骤把一个电话通信从一个已破坏的电话通信信道重新分配到至少一个未分配的电话通信信道。
75.权利要求73的方法，其特征在于，其中周期地监控至少一个未分配的电话通信信道的步骤包括从远端发送机发送一个n-比特信号，其中一位比特是奇偶校验比特位；对n-比特信道的奇偶校验比特位进行取样；从该取样后的奇偶校验比特位获得一个概率的误码率。
76.权利要求75的方法，其特征在于，其中未分配的信道是一个未供电的分配信道，该方法还包括以下步骤对于在一个未分配信道上的位于远端的一个远端发送机加电，使得该信道可被监控；和在该信道被监控以后，停止对此远端发送机的供电。
77.权利要求73的方法，其特征在于，还包括以下步骤把概率的误码率与一个预定的误码率值进行比较以确定该信道是否被破坏。
78.权利要求73的方法，其特征在于，其中周期地监控至少一个未分配的电话通信信道的步骤包括以下步骤均衡一个在该信道上的信号；和监控此信号的均衡以根据该均衡产生一个概率的误码率。
79.权利要求73的方法，其特征在于，其中均衡步骤产生了一个纠错，而监控步骤根据纠错产生一个信噪比估计值，且根据此信噪比估计值产生差错数据。
80.权利要求73的方法，其特征在于，其中该至少一个未分配的电话通信信道是多个未分配的电话通信信道中的一个，至少一定数量的未分配的电话通信信道被监控；该方法包括这一步骤，即基于这种监控对至少一定数量的未分配的信道的质量进行排列。
81.权利要求80的方法，其特征在于，其中质量排列步骤包括设置一个高质量的信道作为一个备用信道。
82.一种用于监控至少一个电话通信信道的装置包括一个均衡器；和用于监控均衡器以产生一个信噪比估计值以及用于根据该信噪比估计值产生一个概率的误码率的装置。
83.一种多点到点通信系统，包括一个分配网；一个头端终端，用于下行发送在分配网上的第一频带内的下行控制数据和下行电话信息以及用于接收在分配网上的第二频带内的上行电话信息和上行控制数据，此头端终端包括头端多载波调制解调器装置，用于把至少下行电话信息调制在第一频带内的多个正交载波上，以及用于解调被调制在第二频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息；头端控制器装置，它操作性地连接到头端多载波调制解调器装置，用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送以及用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收；多个业务单元，用于第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的上行发送以及第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的接收，每一业务单元与至少一个远端单元关联且操作性地连接到分配网，每一业务单元包括业务单元多载波调制解调器装置，用于把至少上行电话信息调制在与第二频带中的至少另一个载波在头端终端处正交的至少一个载波上，以及用于解调被调制在第一频带内的多个正交载波上的至少下行电话信息；业务单元控制器装置，它操作性地连接到业务单元多载波调制解调器装置，用于控制由业务单元多载波调制解调器装置所执行的调制和解调，该业务单元控制器装置用于响应于在下行控制数据中的、从头端控制器装置发送到至少一个远端单元的调节命令而调节至少一个本地传输特性；该头端控制器装置还包括检测装置，用于检测与至少一个远端单元相关联的业务单元调制解调器装置的至少一个本地传输特性，以及用于根据所检测到的至少一个传输特性产生调节命令，以便在下行控制数据中被传送到与至少一个远端单元相关联的业务单元的调制解调器装置。
84.遵照权利要求83的系统，其特征在于，其中至少一个本地传输特性包括码元定时。
85.遵照权利要求84的系统，其特征在于，其中该检测装置还包括一个装置，用于响应来自头端控制器装置的一个命令而检测由与至少一个远端单元相关联的业务单元所发送的数据的码元定时，其中该检测装置包括一个装置，用于产生一个码元定时差错，其中该头端控制器装置包括一个装置，用于根据码元定时差错产生一个码元定时调节命令，以便在下行控制数据中被发送到与至少一个远端单元相关联的业务单元，和其中该业务单元控制器装置包括一个装置，用于响应于码元定时调节命令而调节码元定时。
86.遵照权利要求84的系统，其特征在于，其中至少一个本地传输特性包括传输频率。
87.遵照权利要求86的系统，其特征在于，其中该检测装置还包括一个装置，用于响应于来自头端控制器装置的一个命令而检测由与至少一个远端单元相关联的业务单元的传输频率，其中该检测装置包括一个装置，用于产生一个传输频率差错，其中该头端控制器装置包括一个装置，用于根据传输频率差错产生一个传输频率调节命令，以便在下行控制数据中被发送到与至少一个远端单元相关联的业务单元，和其中该业务单元控制器装置包括一个装置，用于响应于传输频率调节命令而调节传输频率。
88.遵照权利要求84的系统，其特征在于，其中传输特性包括振幅。
89.遵照权利要求88的系统，其特征在于，其中该检测装置还包括一个装置，用于响应于来自头端控制器装置的一个命令而检测由与至少一个远端单元相关联的业务单元所发送的振幅，其中该检测装置包括一个装置，用于产生一个振幅差错，其中该头端控制器装置包括一个装置，用于根据振幅差错产生一个振幅调节命令，以便在下行控制数据中被发送到与至少一个远端单元相关联的业务单元，和其中该业务单元控制器装置包括一个装置，用于响应于振幅调节命令而调节发送的振幅。
90.遵照权利要求83的系统，其特征在于，其中该至少一个本地传输特性包括传输频率和码元定时。
91.遵照权利要求90的系统，其特征在于，其中该至少一个本地传输特性还包括发送的振幅。
92.遵照权利要求83的系统，其特征在于，其中该分配网是一个混合光纤/同轴分配网。
93.遵照权利要求83的系统，其特征在于，其中在第一频带内的多个正交载波包括在其上的下行电话信息被调制之后用于发送下行电话信息的多个电话信息信道，以及包括在其上的下行控制数据被调制之后用于发送下行控制数据的至少一个控制信道；还有其中在第二频带内的多个正交载波包括在其上的上行电话信息被调制之后用于发送上行电话信息的多个电话信息信道，以及包括在其上的上行控制数据被调制之后用于发送上行控制数据的至少一个控制信道。
94.遵照权利要求93的系统，其特征在于，其中用于在第二频带内上行控制数据的传输的至少一个控制信道是差分调制的。
95.遵照权利要求93的系统，其特征在于，其中第一频带的至少一个控制信道和第二频带的至少一个控制信道，每一个都在各自的频带内包括至少一个同步信道。
96.遵照权利要求95的系统，其特征在于，其中第一频带的至少一个控制信道和第二频带的至少一个控制信道，每一个都包括冗余的同步信道。
97.遵照权利要求95的系统，其特征在于，其中每个至少一个同步信道与各自频带内的电话信息信道相互偏移。
98.遵照权利要求97的系统，其特征在于，其中至少一个同步信道与电话信息信道相比，工作在一个较低的发送电平上以减少偏移量。
99.遵照权利要求97的系统，其特征在于，其中第一频带的至少一个控制信道和第二频带的至少一个控制信道，每一个都在各自的频带内包括与电话信息信道相互偏移的冗余的同步信道。
100.遵照权利要求93的系统，其特征在于，其中多种调制技术中的一种第一调制技术被用来对第一频带内和第二频带内的至少一个信道的调制，以及其中多种调制技术中的至少一种其它调制技术被用来对第一频带内和第二频带内的至少一个其它信道的调制。
101.遵照权利要求100的系统，其特征在于，其中第一调制技术被用来把控制数据调制在至少一个控制信道上，以及至少一种其它调制技术被用来把电话信息调制在电话信息信道上。
102.遵照权利要求100的系统，其特征在于，其中第一调制技术包括一种相对于至少一种其它调制技术的较低级的具有较少比特/码元的调制技术。
103.遵照权利要求100的系统，其特征在于，其中第一调制技术被用来把至少下行电话信息调制在第一频带内的至少一个电话信道上，以及至少一种其它调制技术被用来把至少上行电话信息调制在第二频带内的至少一个电话信息信道上，该第一调制技术相对于该至少一种其它调制技术是一种较高级的具有较多比特/码元的调制技术。
104.遵照权利要求93的系统，其特征在于，其中头端控制器装置包括用于由一个不工作但已分配的与至少一个远端单元相关联的业务单元在至少一个控制信道上周期地发起同步的装置。
105.遵照权利要求93的系统，其特征在于，其中头端控制器装置包括用于在第一频带内的至少一个控制信道上周期地请求一个由与至少一个远端单元相关联的业务单元调制解调器装置发送的上行信号的装置，以及包括用于检测在第二频带内的一个控制信道上所发送的上行信号的装置，以便核实来自远端单元的上行信号位于为建立在头端终端与该远端单元之间的通信所要求的容限之内。
106.多点到点通信系统的一种分配环方法，该通信系统在第一频带内具有多个正交载波用于从一个头端到多个远端单元的下行传输，以及在第二频带内具有在此头端正交的多个载波用于从多个远端单元到该头端的上行传输，每一多个正交载波具有至少一个与之相关联的控制信道，该方法包括以下步骤在头端检测从至少一个远端单元上行发送的数据的码元定时；基于此所检测到的码元定时，在头端产生一个码元定时调节命令；在第一频带内与多个正交载波相关联的至少一个控制信道上，向至少一个远端单元发送此码元定时调节命令；和根据该码元定时调节命令在远端单元调节码元定时。
107.遵照权利要求106的系统，其特征在于，其中该方法还包括以下步骤在头端检测从至少一个远端单元上行发送的载波频率；基于此所检测到的载波频率，在头端产生一个载波频率调节命令；在第一频带内与多个正交载波相关联的至少一个控制信道上，向至少一个远端单元发送此载波频率调节命令；和根据该载波频率调节命令调节载波频率。
108.遵照权利要求107的方法，其特征在于，其中调节步骤一直重复直到从多个远端单元所上行发送的码元同时到达此头端以及用于这类上行传输的多个正交载波被正交地对准。
109.遵照权利要求106的方法，其特征在于，其中调节步骤一直重复直到从多个远端单元所上行发送的码元同时到达此头端。
110.遵照权利要求106的方法，其特征在于，其中该方法还包括以下步骤在头端检测从至少一个远端单元上行发送的数据的发送振幅；基于此所检测到的发送振幅，在头端产生一个发送振幅调节命令；在第一频带内与多个正交载波相关联的至少一个控制信道上，向至少一个远端单元发送此发送振幅调节命令；和根据该振幅调节命令，在远端单元调节上行传输的发送振幅。
111.一种多点到点通信系统，包括一个头端终端和多个远端单元间的分配网，该头端终端用于在此分配网上的第一频带内的下行控制数据和下行电话信息的下行发送以及用于在此分配网上的第二频带内的上行电话信息和上行控制数据的接收，该头端终端包括头端多载波调制解调器装置，用于把至少下行电话信息调制在此第一频带的多个频段内的多个正交载波上，以及用于解调被调制在此第二频带的多个频段内的多个正交载波上的至少上行电话信息，每一频段内的多个正交载波包括在其上传输电话信息的多个电话信息信道，每一频段具有至少一个与之相关联的用于控制数据传输的控制信道；和头端控制器装置，它操作性地连接到头端多载波调制解调器装置，用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送以及用于控制上行控制数据和上行电话信息的接收；多个业务单元调制解调器装置，每一业务单元调制解调器装置与至少一个远端单元关联且操作性地连接到分配网，用于在第二频带的多个频段之一上的上行电话信息和上行控制数据的上行发送以及在第一频带的多个频段之一上的下行控制数据和下行电话信息的接收，每一业务单元调制解调器装置包括用于扫描第一频带内的多个频段的每一个频段以及用于锁定在多个频段的每一个频段中的至少一个控制信道上以检测每一个业务单元调制解调器装置的一个独特标识符来确定该业务单元调制解调器装置是在第一频带的哪一频段内接收来自头端终端的信息的装置。
112.遵照权利要求111的系统，其特征在于，其中独特标识符是基于业务单元调制解调器装置的序列号。
113.一种具有在一个头端和多个远端单元之间的分配网的多点到点通信系统，包括用于从该头端发送多个在第一频带的多个频段内具有被调制在其上的电话信息的已调制的正交载波的装置，每一频段具有至少一个与之相关联的具有被调制在其上的控制信息的控制信道；和在每一远端单元的一个装置，用于扫描第一频带内的多个频段的每一个频段以及用于锁定在与多个频段的每一个频段相关联的至少一个控制信道上以检测独特标识符来确定远端单元是在第一频带的哪一频段内接收来自头端的信息。
114.一种在一个多点到点通信系统中在一个头端和多个远端单元之间建立通信的方法，包括以下步骤在第一频带的多个频段内从头端发送信息到多个远端单元，每一频段具有至少一个与之相关联的控制信道，对应于多个远端单元中的n个远端单元的每一个的识别信息被周期地在第一频带的多个频段中的一个频段的至少一个控制信道上在一个第一预定时间段内从头端发送，多个n个远端单元的每一个的该识别信息与其它n个远端单元的识别信息不同相地被发送；和在n个远端单元的每一个上，扫描第一频带中的多个频段的每一个频段的至少一个控制信道来检测对应于n个远端单元的每一个的识别信息以识别n个远端单元的每一个用来接收来自头端的信息的多个频段的一特定频段。
115.遵照权利要求114的方法，其特征在于，其中在检测对应于n个远端单元的每一个的识别信息之后，该方法还包括以下步骤识别在第二频带中的一个频段，其中，n个远端单元的每一个在其内传送；和在第一的预定的时间段之后的第二的预定时间段内对n个远端单元串行地执行上行同步，以便与头端进行通信。
116.遵照权利要求115的方法，其特征在于，其中串行地执行同步这一步骤包括同步n个远端单元这一步骤，使得当信息由远端单元中的一个单元调制在第二频带内的至少一个载波上时，该至少一个载波在头端与至少一个在第二频带内的其它载波正交。
117.遵照权利要求115的方法，其特征在于，其中还包括这一步骤，即对多个远端单元中的另外一组远端单元，重复进行发送、扫描、识别和串行执行同步。
118.遵照权利要求117的方法，其特征在于，还包括这一步骤，即在一个等于第一和第二预定的时间段之和的重新设置时间段前，重新设置n个远端单元中的一个在第二预定的时间段内未能实现同步的远端单元来重新启动一个过程以便在头端和远端单元间建立通信。
119.遵照权利要求115的方法，其特征在于，其中第一和第二频带基本上是相等的但并不相互干扰。
120.一种具有在一个头端和多个远端单元之间的一个分配网的多点到点通信系统，包括用于在第一频带的多个频段内从头端发送信息到多个远端单元的装置，每个频段具有至少一个与之相关联的控制信道，该发送装置还用于周期地在第一频带的多个频段的一个频段的至少一个控制信道上在识别和同步时间段的第一预定时间段内发送对应于多个远端单元中的n个远端单元组的每一个远端单元的识别信息，n个远端单元组的每一个远端单元的识别信息与n个远端单元组的其它远端单元的识别信息不同相地被发送；在n个远端单元的每一个上的一个装置，用于扫描第一频带内的多个频段的每个频段的至少一个控制信道以便在第一预定时间段内检测对应于n个远端单元的每一个的识别信息来识别n个远端单元的每一个用来接收来自头端的信息的多个频段的一特定频段。在n个远端单元的每一个上的一个装置，用于把至少上行电话信息调制在第二频带内的与在第二频带内的至少一个其它载波在头端终端处正交的至少一个载波上，以及用于响应于一个来自头端的调节命令而调节至少一个本地传输特性；和在头端的一个装置用于检测n个远端单元的每一个的至少一个本地传输特性，以及用于根据所检测到的至少一个传输特性产生调节命令，以便传送到n个远端单元以在识别和同步期间的第二预定时间段内对n个远端单元的每一个串行地执行同步。
121.权利要求69的方法，其特征在于，还包括这一步骤，即如果至少一个电话通信信道已被破坏，则把该至少一个电话通信信道重新分配到一个未破坏且未分配的电话通信信道。
122.一种在一个多点到点通信系统中在一个头端和多个远端单元间建立通信的扫描方法，包括以下步骤从头端到多个远端单元在第一频带的多个频段内发送信息，每一频段具有至少一个与之相关联的控制信道，对应于多个远端单元中的每一个远端单元的识别信息被周期地在第一频带的多个频段中的一个频段的至少一个控制信道上从头端被发送；和在每一个远端单元上，扫描第一频带中的多个频段的每一个频段的至少一个控制信道来检测对应于每一远端单元的识别信息以识别每一个远端单元用来接收来自头端的信息的多个频段的一特定频段。
123.遵照权利要求122的方法，其特征在于，其中在检测对应于远端单元的一个单元的识别信息之后，该方法还包括以下步骤识别在第二频带中的一个频段，其中远端单元之一在其内传送；和对远端单元之一执行同步使得当信息由远端单元的一个单元被调制在第二频带内的至少一个载波上时，该至少一个载波与在第二频带内的至少一个其它载波在头端是正交的。
全文摘要
此通信系统包括一个混合光纤/同轴分配网。头端提供在混合光纤/同轴分配网上对第一频带内的电话和控制数据的下行发送,以及提供在混合光纤/同轴分配网上对第二频带内的上行电话和控制数据的接收。头端包括一个用于把至少下行电话信息调制在第一频带内的多个正交载波上以及解调被调制在第二频带内的多个正交载波上的至少上行电话信息的头端多载波调制解调器。头端还包括一个操作性地连接到头端多载波调制解调器的、用于控制下行电话信息和下行控制数据的发送以及控制上行控制数据和上行电话信息的接收的控制器。此系统还包括若干个业务单元,每一业务单元操作性地连接到混合光纤/同轴分配网,用于第二频带内的电话和控制数据的上行发送和第一频带内的下行控制数据和电话的接收。每一业务单元包括一个用于把至少上行电话信息调制在与第二频带中的另一个载波在头端终端处正交的至少一个载波上以及用于解调被调制在第一频带中的多个正交载波的至少一个频段上的至少上行电话信息的业务单元多载波调制解调器。每一业务单元还包括一个操作性地连接到业务单元多载波调制解调器的、用于控制由业务单元多载波调制解调器所执行的调制和解调的控制器。还包括监控通信信道的一种方法,包括一种用于调节传输特性以允许在多点到点通信系统中传送数据的分配环方法,包括一种用于提供对外来干扰保护的多相滤波技术,以及包括一种用来识别被业务单元用来传输的频段的扫描方法。
文档编号H04N7/173GK1180462SQ96193008
公开日1998年4月29日 申请日期1996年2月6日 优先权日1995年2月6日
发明者M·J·达佩尔, M·J·给勒, T·J·希尔, H·A·罗伯特斯, B·D·安德尔森, J·布雷德, M·S·瓦德曼, R·J·基尔斯特, J·J·赫尔曼, M·J·福特, S·P·布斯卡 申请人:Adc长途电讯有限公司