[发明专利]频率灵活的宽带通信系统

说明书

本申请是1993年8月17日提交的申请号为№.08/123363的，名称为“宽带通信系统”的部分继续。

一般来说，该系统涉及宽带通信系统，诸如电缆或社区电视天线(CATV)网络，和更具体地涉及通过CATV和相当的网络传送电话信号，和其它或类似的信号。

为了介绍本发明和其所解决的问题，浏览一下常规的CATV宽带通信系统是有所裨益的，和而后当试图引人电话信号到宽带环境时检查一下某些现有技术的方法所遇到的问题。

电缆电视系统，有时称之为社区电视天线(CATV)系统是同轴电缆或光纤的宽带通信网络，该系统分配电视、音频、和数据信号到各用户的家中或各商社。在一般的CATV系统中，有优点地单个设置的馈送电缆网络的天线阵向单个用户提供有用的电视信号。

因为在开创时代，在美国电缆网络已经经历了不断的进步和发展，特别是城市网络。估计当前CATV网络普及到约90％的美国人口，约60-65％的家庭实际上已经被连网。虽然电缆系统固有地具有非常简单的结构和提供有限数目的不同的电视信号，但是由于电视广播数目和电视拥有者在近几十年来的增加，导致更为复杂的和高成本的现代电缆分配系统的产生。

典型的CATV系统包括四个主要的部件：首端、中继系统、分配系统、和用户下线件。

“首端”是信号接收和处理中心，该中心采集、编排和分配信号。首端接收通过卫星传送的，空间广播的TV台信号传送的，和通过地面微波和其它通信系统传送的视频和音频节目。此外，首端可以插入本地广播发送到各个用户的信号分组中，诸如在演播室制作的商业和生活节目。

首端包括信号处理设备，控制信号的输出电平，调节信噪比，和抑制不希望的带外信号。通常信号处理设备包括外差处理器或解调器—调制器对。首端然后调制接收的信号为分别的射频信号(RF)载被和组合它们用于通过电缆系统传输。

“中继系统”是CATV网络的从首端传输信号到社区中的多个分配点的主要干线。一般，现代中继系统包括具有周期地间隔的补偿沿线路信号衰减的中继放大器的同轴电缆和光纤的组合。这种利用光纤和同轴电缆的现代中继系统常常称为“光纤/同轴”系统。

“分配系统”利用光纤和同轴电缆的组合从中继系统传输到个别的街区以便分配给各个用户。为了补偿沿电缆网络的传输中的各种损耗和固有的失真，沿电缆的长度在某些间隔位置上设置了线路延伸器放大器。每个放大器被赋予刚好足以补偿传输信号的这段电缆的损耗。分配系统也称为“馈送器”。

在CATV和电信工业中强烈地希望尽可能地采用光纤，因为光纤通信比常规网络能够传输更多的信号。由于技术和经济上的限制，尚不能证明设置光纤到用户的家中是实际可行的。当前的包括光纤和同轴电缆的“光纤深度”CATV分配系统经常被称为“光纤到服务区”或“FTSA”系统。

“用户下线件”是在分配系统上的抽头，它馈送单独的75Ω同轴电缆进入用户的电视机或用户的终端。经常称为“用户房屋设备”或“消费者房屋设备”(“CPE”)。因为抽头是在用户房屋紧前面的最后的服务点，信道授权电路经常被放置小抽头上，控制接入到加扰码的或额外收费的节目。

电缆分配系统被固有地设计为仅以“下行”方向分配电视和无线信号(即，从中央首端位置到多个用户位置，也称为“正向”路径)。因此，许多包括放大器和补偿网络的老式电缆系统的部件设备一般仅适合于在正向方向传送信号。对于下行传输来说，典型的CATV系统提供一系列诸如6MHz带宽的视频信道，这些信道在50MHz到550MHz的频谱范围内的正向频带中是被频分复用的。当光纤被更为深入到光纤/同轴和FTSA组态中的服务区时，同轴部分的带宽希望增加到超过1Ghz。

随着每次收看每次收费服务(pay-per-view service)和其它交互式电视应用的出现已经助长了也要从用户位置传输信号返回到首端的双向或“双路”电缆系统的发展。这经常称为“上行”方向或“反向”路径。这种技术已经允许电缆操作员在网络上提供许多新的交互用户业务，诸如脉冲每次收看每次收费(impulse-pay-per-view IPPV)。在许多CATV系统中，从5MHz到30MHz的信号频段是用于反向路径信号。

但是，典型的具有首端在基部和分支延伸到各个用户的类似“树和枝”的CATV系统拓朴，在返回到首端的上行方向上发送信号产生了技术问题。在传统的树和枝电缆网络中，一组公共的下行信号被分配到网络中的每个用户家中。从一个单个用户朝着首端流向的上行信号被传送到在附近的分配电缆段上的其它上行用户的家中。