[发明专利]多层面发送格式中物理层面上的变长脉冲串发送

说明书

本申请要求享有1995年10月24日提交的美国临时专利申请60/006,042号的权益。

本发明的背景

本发明涉及在多层面数据发送方案中的物理层面上的数据发送，它特别适用于在光纤和同轴电缆混合发送系统中上行信息的发送。作为例子，本发明适用于从用户终端向有线电视供应端发送关于要求通过有线电视网络提供例如对英特网(Internet)的访问的信息。

过去，有线电视系统利用同轴电缆传送从供应端到各个订户终端的信号。随着新型数字电视服务和与订户终端进行双向数据传送的需求的出现，光缆能提供的增多的带宽变得有吸引力。由于要建立一个全部用光纤传送到各家客户的光纤系统需要高费用，所以从供应端到各个订户终端全部用光纤网络实现在目前来说是不现实的。作为一种折衷，正在实现的是光纤和同轴电缆混合(HFC)系统。

在HFC系统中，从供应端到各相邻的中继中心使用光纤。然后连接上原有的同轴电缆以接收来自光纤的信号，再把信号分配给各家各户。

由数字发送系统所提供的各种交互式服务需要在供应端和各订户终端之间有双向连接。提供从订户终端回到供应端的返回路径的一种方法是利用已有的电话线路。不过很明显，如果能在向订户终端提供下行电视信号的同一个系统中，例如HFC系统中，提供双向通信将是有利的。为了实现这一点，已有人提议在HFC系统上开发高鲁棒性(robustness)的上行通信系统。例如，提议用单载频和时分复用访问(F/TDMA)来提供低风险、高容量的能在HFC系统中给出有合适特性的上行调制方法。

为了实现一个实际的上行通道，对系统操作者提供多种选择以适应各种不同的需求应该是有益的。例如，在数据传输流量(throughput)(即带宽效率)、出错率性能(即鲁棒性)、和等待时间(latency)之间作出权衡折衷应该是有益的。在提供这种灵活性时，特别有益的应该是对在通信频道上传送的数据包向系统操作者提供：频率灵活的载波、正交相移键控(QPSK)和正交振幅调制(QAM)等各种调制技术之间的可选择性、多种符号率、灵活前向误码控制(FEC)编码、以及灵活的帧结构和灵活的前缀结构。这些可选择性将使不同系统的操作者能够找到合适的操作模式来经济而有效地服务于各种订户的需求。

本发明提供一种具有上述和其他优点的灵活通信方案。

本发明概述

根据本发明，提供了在多层面数据通信方案中的一个物理层面上以变长脉冲串来进行变长或定长数据包通信的设备。每个脉冲串都含有：(i)信息数据和(ii)带有前向误码控制(FEC)数据的前缀。一个可编程块处理器根据从多种可用的组群模式中选出的一种模式把信息数据组群成一些数据块。一可编程FEC编码器根据从多种可能的编程级别中选出的一个级别用FEC数据对数据块编码。提供一个界面用来选择这样一种脉冲串模式，它能利用由块处理器所提供的某一特定的组群模式(例如由一个与该块处理器相连接的控制器提供的)和由FEC编码器建立的某一特定编码级别，对含有数据块的脉冲串达到相应的发送带宽效率和脉冲串发送鲁棒性。此外，脉冲串模式的选择还使得能够选择不同的等待时间。

该设备还可以包括一个可编程调制器，用来根据多种可用的调制模式中的一种模式来调制待发送的编码数据块。该调制器根据通过界面选出的脉冲串模式来提供各种调制模式中的某一特定模式。例如，调制模式可以在QPSK和QAM之间选择。

在一个说明性实施例中，脉冲串用具有频率灵活性的时分频分复用访问(F/TDMA)在一个通信频道上发送。

每种组群模式对于由脉冲串所运载的符号的发送都有一个特定的符号率。在一个实施例中，块处理器把含有信息数据的协议数据单元(PDU)分块成一些与PDU长度无关的单元，并根据通过界面选出的脉冲串模式提供一个选定长度的前缀。FEC编码器把来自上述PDU的与长度无关的单元的数据编码成由所选脉冲串模式所规定的特定数目的码字。块处理器能够使得从其数据含在一个脉冲串内的PDU所导出的最后一个单元短于含在该脉冲串内的前面的各单元。与典型地寻求最大符号率的普通情况不同，组群模式中的一个或几个模式降低符号率有可能是有益的。例如，在某些情况中，较低的符号率可以提供更有效的发送方案，例如对于恒定比特率的用户来说，较低的符号率可使它更接近于与比特率相匹配，从而提供较小的等待时间。

FEC编码器可以是可编程的，以提供不同长度的码字。当FEC编码器把数据块编码成两个或多个码字时，可以提供一个交插器来交插各字码符号。