專利名稱：用于同步時分雙工收發信機的方法和系統的制作方法
該申請與(i)美國申請系列號為081707,322，名稱為“用于串話消除的方法和裝置”和(ii)美國申請系列號為081501,250，名稱為“時分雙工高速數據傳輸系統和方法”有關，并且實際上在此合并援引二者以作參考。
本發明涉及數據傳輸系統，并更特別涉及利用時分雙工的數據傳輸系統。
目前正在開發雙向數字數據傳輸系統用于高速數據通信。已知一種已經開發的用于經雙絞電話線的高速數據通信的標準是非對稱數字用戶線(ADSL)。已知另一種目前提出的用于經雙絞電話線的高速數據通信的標準是超高速數字用戶線(VDSL)。
作為由ANSI(美國國家標準委員會)標準小組認可的組織的電信信息方案聯盟(ATIS)已最終確定基于離散多音調的方法用于經雙絞電話線的數字數據傳輸。稱為ADSL的標準雖然也可用于多種其它應用，但其主要用于通過普通電話線發送視頻數據和快速互聯網接入，北美標準被稱為ANSIT1.413ADSL標準(后稱ADSL標準)，并在此援引以作參考。ADSL標準下的傳輸速率使在雙絞電話線上以高達8兆比特每秒(Mbits/s)的速率的信息傳輸變得容易。該標準化系統確定應用使用256個“音調”或在正向(下行流)方向上每個為4.3125KHZ寬的“子信道”的離散多音調(DMT)系統。在電話系統意義上，下行流方向被定義為從中央局(典型地由電話公司所擁有)到可以是終端用戶(即居民或商業用戶)的一個遠程單元。在其它系統中，所用的音調數可以有很大變化。
ADSL標準也定義使用16至800Kbit/s范圍內的數據速率的反向傳輸。反向傳輸按照上行流方向，例如，從遠程單元到中央局。因此，術語ADSL來自這樣的事實，即數據傳輸速率實際上在下行流方向比上行流方向更高。這在想通過電話線發送視頻節目或電視會議信息到遠程單元的系統中特別有用。
由于下行流和上行流信號都在相同的線對上運行(即，它們是雙工的)，則它們必須以某種方式彼此分離。在ADSL標準中使用的雙工方法為頻分雙工(FDD)或回波消除。在頻分雙工系統中，上行流和下行流信號占據不同的頻帶并在發射機和接收機上由濾波器分離。在回波消除系統中，上行流和下行流信號占據相同的頻帶并由信號處理分隔。
ANSI正在出臺另一個基于用戶線的傳輸系統的標準，該標準被稱為VDSL標準。VDSL標準使在下行流方向中以至少約6Mbit/s和高達52Mbit/s或更高的傳輸速率變得容易。同時，數字、音頻和視頻協會(DAVIC)正工作于被稱為光纖到路邊(FTTC)的類似系統。從“路邊”到用戶的傳輸媒介是標準的未屏蔽雙絞線(UTP)電話線。
已經提出了用于VDSL和FTTC標準(后稱VDSL/FTTC)的多種調制方案。例如，一些可能的VDSL/FTTC調制方案包括諸如離散多音調調制(DMT)或離散子波多音調調制(DWMT)這樣的多載波傳輸方案，以及諸如正交振幅調制(QAM)，非載波幅度和相位調制(CAP)，四相移相鍵控(QPSK)或殘余邊帶調制這樣的單一載波傳輸方案。
此外，由于多載波調制傳輸方案提供的高數據傳輸速率，它們已受到廣泛關注。
圖1是用于多載波調制系統的一個常規發射機100的簡易方框圖。例如常規發射機100適于ADSL或VDSL系統中的DMT調制。發射機100在緩沖器102處接收被發送的數據信號。然后該數據信號從緩沖器102送到前向差錯校正(FEC)單元104。FEC單元104補償由于串話噪聲、脈沖噪聲、信道失真等造成的差錯。由FEC單元104輸出的信號被送給數據碼元編碼器106。數據碼元編碼器106操作以便編碼與多載波調制有關的多個頻率音調的信號。在分配數據或數據比特到每個頻率音調時，數據碼元編碼器106利用存儲在發送比特分配表108和發送能量分配表110中的數據。發送比特分配表108包括用于每個多載波調制的載波(頻率音調)的一個整數值。該整數值表示分配給特定頻率音調的比特數。存儲在發送能量分配表110中的值用來有效地提供經由不同的能量級分配的分辨率比特部分到多載波調制的頻率音調。在任何情況下，在數據碼元編碼器106已經編碼數據到每個頻率音調上之后，一個反向快速富立葉變換(IFFT)單元112調制由數據碼元編碼器106提供的頻率域數據并產生要發送的時域信號。然后該時域信號送給數—模變換器(DAC)114，在這里數字信號轉換為模擬信號。此后，模擬信號經過信道發送到一個或多個遠程接收機。
圖1B是用于多載波調制系統的一個常規遠程接收機150的簡易方框圖。例如該常規遠程接收機150適于ADSL或VDSL系統的DMT解調。遠程接收機150接收由發射機經過信道發送的模擬信號。該接收的模擬信號送給模—數轉換器(ADC)152。ADC152轉換所接收的模擬信號為數字信號。該數字信號隨后送給快速富立葉變換(FFT)單元154，該單元154解調該數字信號并同時從時域到頻域轉換數字信號。解調的數字信號隨后送給頻域均衡器(FEQ)單元156。FEQ單元156對這些數字信號執行均衡，使得通過各種頻率音調的衰減和相位被均衡。然后，數據碼元解碼器158接收所均衡的數字信號。數據碼元解碼器158操作解碼該均衡過的數字信號以便恢復在每個載波(頻率音調)上發送的數據或數據比特。在解碼該均衡過的數字信號時，數據碼元解碼器158需要存取用來發送該數據的比特分配信息和能量分配信息。因此，數據碼元解碼器158被耦合到接收比特分配表162和接收能量分配表160，它們分別存儲用于發送該數據的比特分配信息和能量分配信息。從每個頻率音調上獲得的數據接著前往正向差錯校正(FEC)單元164。該FEC單元164進行數據的差錯校正以便產生校正的數據。然后將校正過的數據存儲到一個緩沖器166中。此后，數據可以從緩沖器166中恢復并由接收機150作進一步處理。或者，接收能量分配表160能提供給FEQ單元166并由其所利用。
在常規發射機100中使用的比特分配表和能量分配表可以做成單獨一個表或者分開的兩個表。同樣，在遠程接收機150中使用的比特分配表和能量分配表能夠做成單獨一個表或分開的表。而且，發射機100通常受控制器控制，并且遠程接收機150通常受控制器控制。典型地，這些控制器是可編程控制器。
圖1A和1B中所示的發射機100和遠程接收機150分別可以有選擇地包括其它部件。例如，發射機100在IFFT單元112之后給碼元增加一個循環前置，并且遠程接收機150能在FFT單元154之前去掉該循環前置。而且，遠程接收機150能在ADC152和FFT單元154之間提供一個時域均衡器(TEQ)單元。
大多數建議的VDSL/FTTC傳輸方案使用上行流和下行流信號的頻分雙工(FDD)。另一方面，一個特別建議的VDSL/FTTC傳輸方案使用上行流和下行流信號的時分雙工(TDD)。更特別地，在這種情況下同步時分雙工使得周期同步的上行流和下行流不彼此不重疊。即同步用于共享電纜電弧的所有線路的上行流和下行流通信周期(binder)。有了這種安排，在相同電纜內的所有超高速傳輸被同步和時分雙工化，使得下行流通信在與上行流通信傳輸重疊的時間上不能發差。這也被稱為基于(即“乒，乓”)數據傳輸的方案。在任何方向上沒有數據發送的靜態周期分離上行流和下行流通信周期。當同步時分雙工方法用于DMT時，它常常被稱為同步的DMT(SDMT)。
上述傳輸系統的一個共同特征是雙絞電話線被用作連接中央局(例如電話公司)到用戶(例如居民或公司)的至少一部分傳輸媒介。即使從中央局到用戶居住附近的路邊(curb)可以利用光纖，但雙絞電話線也用來從路邊到用戶住所或商住引入信號。
雙絞電話線在電纜中分組。當雙絞電話線在電纜內時，電纜合理地提供良好保護，防止外部電磁波干擾。然而，在電纜內，雙絞電話線減少電磁波對彼此的干擾。這種電磁波干擾類型通常被稱為串話干擾，包括近端串話(NEXT)干擾和遠端串話(FEXT)干擾。當傳輸頻率增加時，串話干擾(NEXT干擾)變得顯著。結果，以高速通過雙絞電話線發送的數據信號受電纜中其它雙絞電話線造成的串話干擾性能大大降低。當數據傳輸速率增加時，問題更糟。基于同步TDD(諸如SDMT)的數據傳輸的優勢是來自電纜中其它線路的串話干擾基本被消除，假設在同一持續時間(即同一超幀格式)所有線路都發送。
一個數據傳輸系統通常包括一個中央局和多個遠程單元。每個遠程單元通過在中央局和特定遠程單元之間建立的數據鏈路(即，信道)與中央局通信。為了建立這樣一條數據鏈路，要進行初始化處理以便在中央局和每個遠程單元之間開始通信。為了下面的討論起見，中央局包括一個中央調制解調器(或中央單元)而遠程單元包括一個遠程調制解調器。這些調制解調器是在中央局和遠程單元之間進行通信的收發信機。中央局因此通常包括多個中央側(side)收發信機，每個中央側收發信機具有一個中央側發射機和一個中央側接收機，而遠程單元通常包括具有一個遠程側發射機和一個遠程側接收機的一個遠程側收發信機。
一個常規的幀同步技術要求由接收機所接收并隨后與預定存儲的數據序列相關的預定的數據序列的傳輸以確定所需的調整以便產生同步。美國專利號5,627,863描述了適于利用頻分雙工(FDD)或回波消除的系統(例如ADSL)的幀同步方法以便提供雙工操作。這種幀同步技術要求特定的開始訓練序列以獲得幀同步。然而，所描述的幀同步方法不適合于使用時分雙工的系統(例如，同步的TDD或SDMT)，因為時間上的同步對FDD或回波消除是不必要的，實際上對于TDD，是為了減少串話。
當數據傳輸系統以時分雙工(TDD)方式操作時，中央局和遠程單元的發射機和接收機必須在時間上同步使得發送和接收在時間上不重疊。在數據傳輸系統中，下行流傳輸是從中央側發射機到一個或多個遠程側接收機，而上行流傳輸是從一個或多個遠程側發射機到中央側接收機。中央側發射機和接收機能夠組合為一個中央側收發信機，而遠程側發射機和接收機能組合為一個遠程側收發信機。
一般來說，在時分雙工系統中，上行流信號與下行流信號交替進行。典型地，上行流傳輸和下行流傳輸被保持間隔或靜態周期所分隔。提供保護間隔以便使傳輸系統改變發送數據的方向，以便在相反方向的傳輸發生之前能夠接收傳輸。某些傳輸方案劃分上行流和下行流傳輸為稱之為幀的更小單元。這些幀也可以分組為超幀，超幀包括一系列下行流幀和一系列上行流幀，以及二者之間的保護間隔。
時分雙工是在兩個或多個收發信機之間共享信道(媒介)的一種簡易方法。每個收發信機被分配給在其間可以發送的一個時隙，并且有靜態周期(保護間隔)，在其間沒有單元必須發射。在在信道上經受多個連接之間的串話(NEXT干擾)，如果使用時分雙工，則在所有如此作用的單元上必須建立和維持同步。一個示例是使用現存的雙絞線電話環路方案的VDSL業務以便在達1.5Km的環路上傳輸達13-52Mb/s。為用戶指定的線對在構成25-100個線對的電纜中捆扎在一起。其間距(proximity)和高頻使用(0.2-11MHZ信號帶寬)導致在電纜內的相鄰線對之間產生很大的串話。為在達1.5Km長的環路上得到希望的數據速率，DMT是個適宜的多載波調制方案。這個方案使得最佳利用了時分雙工，因為在發送和接收期間能夠使用一個單一的FFT單元，并避免了兩個這樣的FFT單元，和在模擬電路中其它開支的需要。
常規的幀同步技術不僅不能很好地適合同步TDD，而且當出現RF干擾時也不可靠。由于業余無線頻段產生的相當大的RF干擾的潛在壓力，在某些條件下RF干擾可能具有等于或可能大于所希望的接收信號功率的信號功率。然而，在同步TDD系統中，重要的是必須建立和維持同步使得串話被減輕以及控制和/或所接收的數據被準確地恢復。
從而，需要改進時分雙工系統的同步技術。
概括地說，本發明涉及利用時分雙工的數據傳輸系統的同步發送和接收的改進技術。根據本發明的一個方面，改進的同步技術利用接收數據的能量時間變化的特性以獲得同步。在一個實施例中，改進的同步技術利用來自多載波調制單元(例如FFT單元)的輸出信號并因此提供避開對RF干擾敏感的頻率音調的能力。根據本發明的另一方面，改進的同步技術利用串話干擾電平來獲得同步。利用該改進的同步技術，在數據傳輸系統中的遠程接收機能夠同步于中央發射機，數據傳輸系統中的中央接收機能夠同步于遠程發射機，并且中央發射機能夠彼此同步。
本發明能夠以很多方式實施，包括裝置、系統、方法或計算機可讀媒體。下面討論本發明的幾個實施例。
作為調整用于第一收發信機，接收從第二收發信機通過傳輸媒介向第一收發信機發送的數據幀的一個校準的方法，其中第一收發信機和第二收發信機與提供利用時分雙工的雙向數據通信的數據傳輸系統有關，本發明的一個實施例包括操作測量多個接收數據連續幀中的每一個的能量數量；根據測量的能量的數量檢測多個接收數據連續幀的邊沿(edge)；并利用在多個連續幀中檢測的邊沿計算一個校準差錯估算。另外，根據校準差錯估算以后可以調整同步。可選地，數據傳輸系統利用具有多個幀的超幀結構發送數據，超幀中的第一組幀以第一方向發送數據，而超幀中的第二組幀以第二方向發送數據。
作為包含程序指令的一個計算機可讀媒介，該程序指令用于調整第一收發信機接收從第二收發信機通過傳輸媒介向第一收發信機發送的數據幀的校準，第一收發信機和第二收發信機與提供利用時分雙工的雙向數據通信的數據傳輸系統有關，本發明的一個實施例包括用于測量多個接收數據連續幀中的每一個的能量數量的第一計算機可讀代碼裝置；用于根據測量的能量數量檢測在多個接收數據連續幀中的邊沿的第二計算機可讀代碼裝置；和用于利用在多個連續幀中檢測的邊緣計算一個校準差錯估算的第三計算機可讀代碼裝置。
作為用于利用時分雙工以便在數據的發送和接收之間交替進行的數據傳輸系統的接收機，本發明的一個實施例包括一個模—數轉換器，該模—數轉換器接收通過信道向接收機發送的模擬數據并轉換該接收的模擬信號為接收的數字信號；一個輸入緩沖器，用于暫時地存儲所接收的數字信號；一個多載波解調單元，該多載波解調單元解調從輸入緩沖器來的所接收的數字信號為多個不同載頻的頻域數據；一個幀同步單元，該幀同步單元根據由多載波解調單元產生的頻率域數據的能量隨時間改變的特點同步用于多載波解調單元的接收幀邊界；一個比特分配表，該分配表存儲用于發送在接收機所接收的數據的比特分配信息；一個數據碼元解碼器，該數據碼元解碼器接收頻域數據并根據存儲在比特分配表中的比特分配信息解調與來自載頻的頻域數據有關的比特；和一個輸出緩沖器，用于存儲作為恢復數據的碼的比特。最好，該數據傳輸系統是一個同步DMT系統，并且其中多載波解調單元包括一個FFT單元。
作為用于利用時分雙工的數據傳輸系統以便在數據的發送和接收之間交替進行的接收機，本發明的另一個實施例包括一個模—數轉換器，該模—數轉換器接收通過信道向接收機發送的模擬數據并轉換該接收的模擬信號為接收的數字信號；一個輸入緩沖器，用于暫時地存儲所接收的數字信號；一個多載波解調單元，該多載波解調單元解調從輸入緩沖器來的所接收的數字信號為多個不同載頻的頻域數據；幀同步裝置，用于根據由多載波解調單元產生的頻率域數據的能量隨時間改變的特點同步用于多載波解調單元的接收幀邊界；一個比特分配表，該分配表存儲用于發送在接收機所接收的數據的比特分配信息；一個數據碼元解碼器、該數據碼元解碼器接收頻域數據并根據存儲在比特分配表中的比特分配信息解調與來自載頻的頻域數據有關的比特；和一個輸出緩沖器，用于存儲作為恢復數據的解碼比特。
對于在中央站具有多個發射機的數據傳輸系統，其中外部時鐘信號不能用于同步這些發射機，發射機根據包括至少一個靜態周期的超幀格式發送數據，根據本發明的一個實施例的同步由給定發射機向中央站的其它發射機的數據傳輸方法包括動作由于來自中央站的其它發射機的數據發送，測量在靜態周期與給定發射機有關的能量；將測得的能量與一個門限量進行比較；并當比較表示所測得的能量超過門限量時，修正給定發射機的傳輸的同步。
作為包含在中央站處具有多個發射機的數據傳輸系統中用于同步數據傳輸的程序指令的計算機可讀媒介，其中外部時鐘信號不能用于同步發射機，這些發射機根據包含至少一個靜態周期的超幀格式發送數據，本發明的一個實施例包括第一計算機可讀代碼裝置，用于由于來從中央站的其它發射機的數據傳輸，測量在靜態周期與給定發射機有關的能量；第二計算機可讀代碼裝置，用于將所測的能量與門限量進行比較；和第三計算機可讀代碼裝置，用于當比較表示所測的能量超出門限量時，修正給定發射機傳輸的同步。
本發明的優點是很多的。本發明的一個優點是即使有諸如由于業務無線電用戶之類的射頻(RF)干擾也能獲得同步。本發明的另一個優點是很好地適用于利用時分雙工諸如同步DMT或同步VDSL的數據傳輸系統。而且本發明的又一個優點是在數據傳輸系統中對噪聲相對地靈敏。
從以下詳細的說明，并結合附圖，利用示例說明發明原理中本發明的其它方面和優點將變得明顯。
利用以下結合附圖的詳細描述，將很容易理解本發明，其中相同的標號表示相同的結構部件，并且其中圖1A是多載波調制系統的常規發射機的簡易方框圖；圖1B是用于常規多載波調制系統的常規遠程接收機的簡易方框圖；圖2是適于實施本發明的示范電信網的方框圖；圖3是根據本發明的一個實施例的處理和分配單元300的一個方框圖；圖4是說明示范超幀格式的圖，其中提供某級業務；圖5A是根據本發明基本實施例的同步處理流程圖；圖5B是根據本發明實施例的同步處理流程圖；圖6A和6B是根據本發明更詳細的實施例的同步處理流程圖；圖7是根據本發明一個實施例的邊沿檢測處理的流程圖；圖8是根據本發明一個實施例的校準差錯估算處理的流程圖；圖9A和9B是表示通過20個幀序列的接收數據的能量值和能量差值的圖；圖10A和10B表示在根據本發明進行校準調整之后用于圖9A和9B說明的示例的、用于通過一系列20幀接收數據的能量值和能量差值；圖11是根據本發明的一個實施例的接收機的方框圖；和圖12是用于同步相鄰發射機以便補償小同步差的同步處理流程圖。
本發明涉及用于同步通過利用時分雙工的數據傳輸系統發送和接收的改進的技術。在本發明的一個方面中，該改進的同步技術利用接收數據的能量隨時間改變的特性來獲得同步。在本發明的另一方面中，該改進的同步技術利用串話干擾電平來獲得同步。利用改進的同步技術，數據發送系統中的遠程接收機能夠同步于中央發射機，數據傳輸系統中的中央接收機能夠同步于遠程發射機，并且中央發射機能夠彼此同步。
在時分雙工系統中要求的同步要求傳輸與超幀結構同步。趨向于相關樣值，諸如在一幀中的第一和最后的樣值以便檢測循環前置的常規時域方法不可靠，因為在接收信號中同樣出現的RF干擾現象，它們能夠與希望的信號有相等的能量。然而，即使當RF干擾呈現時域信號不可靠，本發明也提供準確的技術來同步時分雙工系統中的傳輸。本發明所提供的同步頻域方法能夠獲得對RF干擾的很大抗擾性。在一個實施例中，改進的同步技術最好使用來自多載波調制單元(FFT單元)的輸出信號并因此提供來避免對射頻(RF)干擾敏感的頻率音調的能力。
以下參考圖1A-12來描述本發明的實施例。然而，本領域技術人員容易意識到這里根據這些附圖給定的詳細說明是用于解釋的目的，本發明延伸到超出這些限定的實施例。
圖2是適于實施本發明的示范電信網200的方框圖。電信網200包括一個中央局202。該中央局202服務多個分配站(distributionpost)以便提供數據傳輸到中央局202和從中央局202到各個遠程單元。在這個示范實施例中，每個分配站是個處理和分配單元204(節點)。該處理和分配單元204利用可以采用光纖線路的高速、復用傳輸線路206來耦合到中央局202。典型地，當傳輸線路206是光纖線路時，處理和分配單元204被稱為光網絡單元(ONU)。中央局202也常常通過高速、復用傳輸線路208和210來與其它處理和分配單元(未示出)互相作用和耦合，但下面只討論處理和分配單元204的操作。在一個實施例中，處理和分配單元204包括一個或多個調制解調器(中央調制解調器)。
處理和分配單元204服務多個離散用戶線212-1至212-n。每根用戶線212典型地服務一個單獨終端用戶。終端用戶具有適宜以超高速數據速率與處理和分配單元204通信的遠程單元。更特別是，第一終端用戶216的遠程單元214利用用戶線212-1耦合到處理和分配單元204，而第二終端用戶220的遠程單元218利用用戶線212-n耦合到處理和分配單元204。遠程單元214和218包括能夠發送數據到處理和分配單元204和從處理和分配單元204接收數據的數據通信系統。在一個實施例中，這些數據通信系統是調制解調器。遠程單元214和218能夠組合到各種不同的裝置內，包括例如電話機、電視、監視器、計算機、會議單元等等。雖然圖2只圖示耦合到相應的用戶線的一個單獨的遠程單元，但可以意識到多個遠程單元也能耦合到單獨的用戶線上。此外，雖然圖2說明處理和分配單元204被集中化處理，但可以意識到處理不必集中并用于每條用戶線212獨立地執行。
由處理和分配單元204服務的用戶線212捆扎在屏蔽電纜222內，用于用戶線212與處理和分配單元204分離。由屏蔽電纜222提供的屏蔽通常利用防發射(外溢)和接收(吸收)電磁干擾的優良的絕緣體。然而，這些用戶線的最后一段，通常被稱為離開屏蔽電纜222的“引入”分支，被直接或間接地耦合到終端用戶的遠程單元。在相應遠程單元和屏蔽電纜222之間的用戶線“引入”部分通常是沒有屏蔽的雙絞線。在很多應用中，分支的長度不多于30米。
串話干擾，包括近端串話(NEXT)和遠端串話(FEXT)，主要出現在用戶線212被緊密捆扎的屏蔽電纜222之內。因此，當在某個用戶線路212上發送數據時，同時其它用戶線正接收數據這是常見的，即，提供多個服務級，所包括的串話干擾成為正常數據接收的一個基本阻礙。因此，為克服這個問題，利用超幀結構發送數據，通過超幀結構，分配要發送的數據比特。電信網絡200，例如，特別好的適應了提供不同服務級的同步TDD傳輸系統(例如，同步VDSL或SDMT)。
因此，參見圖2所示的SDMT傳輸系統，需要同步通過與處理和分配單元204有關的屏蔽電纜222內的所有線路212的數據傳輸。照這樣，從處理和分配單元204放射的所有的活動線路能夠在相同的方向上(即下行或上行)發送，以便基本消除NEXT干擾。
圖3是根據本發明的一個實施例的處理和分配單元300的方框圖。例如，數據處理和分配單元300是圖2所示的處理和分配單元204的詳細實施。
數據處理和分配單元300包括通過數據鏈路304接收數據和發送數據的一個處理單元302。例如，數據鏈路304能夠耦合到電話網或電報網的光電纜。處理單元302需要操作以便同步處理單元302的各種處理的發送和接收。數據處理和分配單元300還包括一個總線裝置308和多個模擬卡310。處理單元302的輸出被耦合到總線裝置308。因此總線裝置308連同處理單元302直接從處理單元302輸出數據到適當的模擬卡310并且直接從模擬卡310輸入數據到處理單元302。模擬卡310提供由處理和分配單元300使用的模擬電路，這典型地是利用模擬元件比利用處理單元302的數字處理更有效。例如，模擬電路能引用濾波器、變換器、模—數轉換器或數—模轉換器。每個模擬卡310被耦合到不同的線路。典型地，用于給定數據傳輸系統300的所有線路被捆扎在包括大約五十(50)條線(線1到線50)的電纜中。因此，在這樣一個實施例中，有分別耦合到五十(50)條線上的五十(50)個模擬卡310在一個實施例中，線路為雙絞線。處理單元302可以是個通用計算機裝置諸如數字信號處理器(DSP)或者是專用特別裝置。總線裝置308可以采取許多裝置和形式。模擬卡310不必設計用于單獨的線路，而能是支持多線路的一個單獨的卡或電路。
在不集中處理的情況下，圖3中的處理單元302能被每條線路的調制解調器所替代。每條線路的處理于是能為每條線路獨立地執行。這種情況中，調制解調器連同模擬電路可以放在單獨的卡上。
NEXT干擾問題出現在接近于處理和分配單元300的輸出端的線路上。對于圖3說明的方框圖，NEXT干擾是最廣泛接近模擬卡310的輸出端，因為就是在這里線路彼此最接近并具有其最大的能量差(發送和接收信號之間)。換言之，從處理和分配單元300的輸出中，線路向遠程單元傳輸。通常，絕大多數距離是在屏蔽電纜之內，例如這些電纜持有五十(50)條雙絞線，而其余的距離超過單獨非屏蔽雙絞線。由于所有這些線路(例如雙絞線)都保持在極接近于電纜之處并且個別提供防止來自電纜內其它線路耦合的電磁波的屏蔽，則電纜內線路之間的串話干擾(稱為NEXT干擾和FEXT干擾)是不難看出的。
根據提供的業務級別，用SDMT實施的數據傳輸對上行流和下行流傳輸能夠對稱或不對稱。對于對稱傳輸，DMT碼元趨向于在相等的持續時間上以交替方向發送。換言之，發送下行流DMT碼元的持續時間與發送上行流DMT碼元的持續時間相同。對于非對稱傳輸，發送DMT碼趨向于下行流比上行流的持續時間更長。
在VDSL中已提出了包括固定數目(例如20)幀的超幀結構，每幀與一個DMT碼元有關。利用這樣一個幀結構，用于下行流傳輸的幀數目和用于上行流傳輸的幀數目可以改變。從而，具有幾個可能出現的不同的超幀格式。典型地，超幀構成了幾個幀的下行流脈沖串和幾個幀的上行流脈沖串。靜態幀被插入在上行流和下行流脈沖串之間以允許信道在傳輸方向改變之前去安排。
圖4是說明在其中提供某級業務的一個示范超幀格式400的圖解。超幀格式400是個非對稱幀，包括下行流部分402，靜態部分404，上行流部分406，和靜態部分408。靜態部分(靜態周期)404和408被安置在下行流和上行流傳輸之間。對于這個非對稱超幀格式400。下行流部分402實際上大于(例如更長的脈沖串)上行流部分406。這樣一個超幀格式對于其中下行流話務遠大于上行流話務的情況是有用的。正如對于圖2的示例，超幀格式400能包括16個碼元下行流；1個靜態周期；2個碼元上行流；和1個靜態周期。
利用在中央單元(處理和分配單元204或處理單元302)的適當同步和均勻超幀格式，對電纜內的所有線路提供相等持續時間的同步傳輸。從而，NEXT干擾問題被有效地消除。中央單元和遠程單元的同步對于準確的數據恢復也很重要。在同步VDSL和SDMT系統中需要這些同步。根據本發明，下面利用圖5-12來描述改進的同步技術。
圖5A是根據本發明的基本實施例的同步處理500的流程圖。首先，同步處理500測量在接收數據n個連續幀中的能量502。然后根據所測量的n個連續幀的能量值計算一個校準差錯估算504，方框504之后，完成并結束同步處理500。
圖5B是根據本發明一個實施例的同步處理550的一個方框圖。首先，同步處理550測量在接收數據的n個連續幀中的能量552。其次，根據所測得的n個連續幀的能量值檢測一個邊沿554。然后從已檢測的邊沿的位置來計算校準差錯估算556。此后，根據校準差錯估算，同步處理550能夠調整其同步基準558。方框558之后，完成和結束同步處理550。
根據同步處理500或550，通過確定和調理遠程單元的接收機的同步來自中央單元的傳輸，遠程單元能夠與中央單元建立同步。一旦同步，中央單元和遠程單元能夠以時分雙工方式共享信道(傳輸線路)。而且，同步處理500或550利用自遠程單元的傳輸適合于確定和調整在中央單元的接收機的同步。
圖6A和6B是根據本發明更詳細的實施例的同步處理600的流程圖。一旦開始同步處理600，就獲得接收數據n個連續幀的FFT輸出602。典型地，收發信機的接收機側將從傳輸線接收數據并發送接收的數據到模—數轉換器并隨后到FFT單元，諸如圖1B所示。因此，FFT的輸出可以從FFT單元的輸出中獲得。FFT的輸出是頻域信號。
下一步，對RF干擾敏感的FFT輸出被分開604，然后剩余的FFT輸出用于后來的處理。典型地，一幀包含多個不同的頻率音調。每個頻率音調能夠具有對其編碼的數據用于傳輸。然而，某個頻率音調比其它有頻率音調更敏感于RF干擾。在RF干擾是由業余無線電用戶造成的情況下，通常知道該幀的哪個頻率音調同樣遭受來自業余無線電戶的RF干擾。在同步的多載波VDSL系統的遠程單元的情況中，其中一幀具有256個頻率音調，頻率音調6至40通常不受來自業余無線電用戶的RF干擾，有很小的衰減，由于較低頻率音調有很小衰減，并因此足夠獲得可靠的同步結果。因此，在一個實施例中，來自n個連續幀的每個頻率音調6至40用于隨后的處理。
下一步，確定剩余FFT輸出的n個連續幀的能量值606。作為示例，如果使用了頻率音調6至40，則獲得自FFT單元的相應的輸出并隨后轉換為能量值并一起求和以便產生該幀的單獨能量值。最好，能量值為該幀的功率值。作為一個示例，通過對使用中的FFT單元的輸出進行模的平方求和，就能夠獲得一個幀的韻能量值。或者，在濾出受到實際的RF干擾的數量的這些時域值之后，通過求和時域樣值的能量能夠獲得能量值。
一旦確定了n個連續幀的能量值606，則同步處理600根據所確定的能量值檢測在接收數據之內的脈沖串邊沿608。通過檢測脈沖器邊沿，接收機能夠識別來自發射機的接收數據脈沖串何時開始。脈沖串邊沿因此識別來自發射機的接收傳輸的開始(或終止)并還識別該幀的同步。也能檢測到接收數據內的后沿和/或超幀特性(超幀信息)。
下一步，利用檢測的脈沖串邊沿來確定用于幀邊界設定的校準差錯估算610。這里，使用已經被檢測脈沖串邊沿608，就能確定用于幀邊界設定的校準差錯估算。特別是，從脈沖串邊沿確定的能量值中，遠程單元同步處理600能夠確定一幀的校準差錯(即，在幀同步中的差錯)。典型地，校準差錯被估算為一幀的一部分。此后，根據該校準差錯估算能夠調整幀邊界。
一旦調整612，則應建立幀同步。然而，最好是，同步處理600繼續確認已經取得同步。特別是，方框612之后，決定方框614確定校準差錯估算的絕對值是否低于預定門限。如果校準差錯估算不低于預定門限，則同步處理600返回重復方框602及后面的方框以便反復地降低差錯幅度。另一方面，當方框614決定校準差錯估算低于預定門限時，則輸出超幀信息616。作為一個示例，超幀信息能夠表示接收傳輸的開始和接收傳輸的終止和/或脈沖串中的幀數，方框616之后，完成和結束同步處理600。
通常，當利用有效數量調理幀同步612時，校準差錯估算大于預定門限值。因此，同步處理600將重復并應產生低于預定門限的一個小校準差錯量。然后，同步處理單元600能夠進行到方框616。另外，當利用高置信度準確地產生校準差錯估算時，可以取消決定方框614。
圖7是根據本發明的一個實施例的邊沿檢測處理700的方框圖。邊沿檢測處理700描述在檢測脈沖串邊沿的圖6A中的方框608上的附加的細節。邊沿檢測處理700首先計算n個確定能量值的連續能量差702。這些連續能量差可以被標記為1至i。下一步，確定最大能量差和其標記(j)704。然后存儲標記(j-1)和(j+1)處的能量差用于后來的恢復706。方框706之后，完成邊沿檢測處理700并且處理返回到同步處理600的方框610。
圖8是根據本發明的一個實施例的校準差錯估算處理800的方框圖。校準差錯估算處理800描述在確定校準差錯估算的圖6A中的方框610的附加的細節。校準差錯估算處理800首先確定與標記(j+1)和(j-1)處的能量值的差異量802。在標記(j+1)和(j-1)處的能量值是緊接在標記(j)處的最大能量差的前一個和后一個能量值。例如，能量值可以是功率值。下一步，差異量被標定以便產生校準差錯估算804。在這個實施例中，校準差錯估算代表一幀的一小部分。從而，將由這小部分幀斷開接收機與數據發送單元的同步。方框804之后，完成校準差錯處理800并且處理返回到同步處理600的方框612。
圖9A和9B表示通過二十幀序列的接收數據的能量值(e)和能量差值(Δe)的圖解。在圖9A中，圖解900描繪表示在6至15幀附近的脈沖串數據的20個幀的能量值(e)。作為一個示例，由圖6A中的方框606產生能量值(e)。在圖9B中，圖解902繪制確定的能量值的連續能量差值(Δe)。連續能量差值(Δe)識別與接收數據中的邊沿或轉換點有關的區域。第一個邊沿表示起始沿或數據的脈沖串的開始并有時在區域904之內，而第二個邊沿906表示下降沿，或數據脈沖串的終止，并有時在區域906之內。作為一個示例，能量差值(Δe)由圖7的方框702確定。
正如圖9A和9B所見，接收機不適合于與來自遠程設置的發射機的輸入發送數據同步。特別是，自發射機中接收數據的脈沖串的開始起始在幀6中某處。為了適當地同步，在這個示例中來自發射機的數據脈沖串應該確切地在幀6的開始處開始。通過利用能量差值(Δe)，該技術在接收數據上取得實際上的抗噪聲電平性能。圖解902表示數據脈中串的起始沿是在區域904之內，即有時在幀6內，并且數據脈沖串的下降沿在區域906內，即有時在幀14內。
圖10A和10B表示根據本發明進行校準調整即，具有適當的同步之后對于在圖9A和9B中說明的示例的用于通過一系列二十幀的接收數據的能量值(e)和能量差值(Δe)，在圖10A中，圖解1000表示在幀6和14之間的數據脈沖串，在幀6的起始處有起始沿1002，在幀14的結尾處有下降沿1004。在圖10B中，圖解1006說明通過二十個幀的連續能量差值(Δe)，包括起始最大點1008和下降最大點1010。數據脈沖串的起始沿(幀6)表示所接收的數據脈沖串的開始幀，而反向沿(幀15)表示數據脈沖串終止之后的幀。從這個信息中，所接收的脈沖串長度能夠推導出來(9個幀)，并且能夠識別超幀格式(9-1-9-1)。
在同步期間，在超幀的每個幀中觀察到的能量值中的連續差將顯示正和負峰。正峰表示脈沖串的前沿，負峰表示脈沖串的終止。根據本發明的一個實施例，邊沿檢測處理調整幀校準使得增大最大差，右手鄰域能量差被迫為零。當獲得同步后，結果如圖10B所示。注意邊沿檢測處理對觀察到的絕對幅度相對敏感。連續差方法只要求在“靜態”幀(由于有噪聲，不是真正的靜態)中的能量比在活動幀中的能量更小并且對于每類型的幀，能量接近于常數。
當數據傳輸系統操作去刪除接收機的循環前置時，在幀/超幀校準中可以產生死區，該死區為循環前置的寬度，因為循環前置的移動丟失了對幀同步有用的樣值，但因此從FFT單元中不能得到。解決這個幀有512個樣值和循環前置有40個樣值的死區的一個技術被用于從樣值41到552及利用樣值1到512的能量估算，并隨后采取這些能量估算方式取得隨后用于脈沖串檢測處理的組合能量估算。
上述的同步處理通常被應用于遠程側和央側同步。對于遠程單元的同步處理，在遠程單元的接收機獲得并維持與中央單元發射機的數據傳輸(脈沖串)的同步。對于中央單元的同步處理，在中央單元的接收機獲得并維持與遠程單元發射機的數據傳輸(脈沖串)同步。在一個實施例中，通過設定或調整接收幀校準來管理同步，用于在接收機處恢復數據傳輸脈沖串。
由于線路(或信道)往返行程的延時，自遠程單元的上行流傳輸到達中央單元的時間將改變并且如果不進行校準，則可能晚于往返行程延遲的長度。從而，中央單元需要調整其接收幀校準以便于在中央單元的接收機中使用正確的接收樣值。在中央單元執行調整其接收幀校準的處理類似于以上描述的用于遠程單元的同步處理。通常，在接收的上行流幀中的能量是通過對應于遠程單元的上行流傳輸脈沖串的長度的多個幀來測量的。這些能量值被用來識別上行流傳輸脈沖串的開始并隨后確定校正以便校準具有從遠程單元接收的數據幀的接收幀邊界指針。
圖11是根據本發明的一個實施例的接收機1100的方框圖。接收機1100是時域雙工傳輸系統的一部分。在圖11所示的接收機1100的結構可以被用于中央局收發信機和遠程收發信機任何一個或二者。
接收機1100接收從發射機(例如，中央局發射機)通過信道發送的模擬信號1102。接收的模擬信號隨后被送到模—數(ADC)1104，轉換該接收的模擬信號為數字信號。數字信號隨后被送到暫存這些數字信號的輸入緩沖器1106。FFT單元1108根據接收幀邊界指針1110恢復來自輸入緩沖器1106的一個數據幀，并隨后產生頻域信號。
根據本發明，FFT單元1108輸出頻域信號1112給幀同步單元1114。幀同步單元1114操作以便執行以上參照圖5-10B討論的同步處理。幀同步單元1114輸出校準差錯估算1116給控制器1118。控制器1118然后調整接收幀邊界指針1110用于訪問來自輸入緩沖器1106的接收數據。因此，幀同步單元1114以抗RF干擾(例如，諸如業余無線電用戶)的方式提供時域雙工傳輸系統中的幀同步。控制器1118還控制接收機1100的整個操作。例如，控制器1118控制接收機1100去執行初始化操作并監視備用狀態數據傳輸。例如，控制器1118能夠由數字信號處理器、微處理器或控制器、或特定電路實施。在接收機1100形成收發信機部分的情況下，控制器1118能夠被在多個收發信機之間共享的，或對每個發射機和接收機單獨提供的收發信機的發送和接收側二者所使用。同樣，幀同步單元1114能夠由數字信號處理器，微處理器或微控制器，或特定電路來實施。
返回到接收數據通路，由FFT單元1108輸出的頻域信號1112然后被FEQ單元1120均衡。均衡的信號然后送給數據碼元解碼器1122。數據碼元解碼器1122操作解碼該均衡的信號以便恢復在接收碼元的每個頻率音調上發送的數據。根據存儲在接收比特和能量分配表1124的比特分配信息執行數據碼元解碼器1122的解碼。解碼的數據于是送給FEC單元1126并隨后存儲在輸出緩沖器1128中，此后，當需要時，恢復的數據1130(存儲的解碼數據)可以從輸出緩沖器1128中恢復。
在圖11中所示的接收機1100可選地包括其它部件。例如，相應的發射機在IFFT單元之后給碼元增加一個循環前置時，接收機1100可以在FFT單元1108之前去掉循環前置。而且，接收機1100可以在ADC1104和FFT單元1106之間提供一個時域均衡器(TEQ)單元。TEQ單元的附加詳情包含在1997年5月12目提交的、名稱為“多路徑時域均衡”的美國專利號5,285,474和美國申請系列號為60/046,244(代理人證號AMATP021+)中，在此合并援引以作參考。
此外，本發明提供技術以同步在中心側的傳輸(即，中央單元)。利用在中央側的同步傳輸，假定所有的電纜線路提供相同的服務級別(即超幀格式)，則NEXT干擾被基本消除。然而，如果通過電纜內線路自中央側的傳輸沒有被適當地同步，則NEXT干擾基本上成為有效和準確操作數據傳輸系統的障礙。因此，本發明也包含這些技術以便在數據傳輸系統的中央側發射機上調整發送幀邊界。其普通原理是利用來自其它中央側傳輸的NEXT干擾。如果NEXT干擾不足以用于同步目的的檢測，則在接收期間將假定為無意義，并因此不需要同步。
通常，通過全部利用提供給中央側的公共主時鐘，在中央側的各種發射機能夠彼此同步。然而，出于某種或其它原因，有時這樣一個主時鐘無效。而且，即使有效，各種發射機應被安置在距主時鐘源稍遠的位置以便在各種傳輸之間造成小的同步差。因此，根據本發明的同步技術也可以被用于同步中央側的各種傳輸。
圖12是用于同步相鄰發射機以便補償小同步差的同步處理1200的方框圖。如果這些小同步差不去修正，過一段時間，不同步的程度更糟。同步處理1200首先測量從中央側的其它發射機中接收的能量1202。這里，在靜態周期(或保護周期)，從中央側的其它發射機中接收的能量被與發射機有關的接收機(即、收發信機)所測量。來自各種發射機的傳輸都遵循相同的超幀格式。最好，第二靜態周期(即上行流傳輸之后)被用于測量能量因為有趨于小的回波現象。下一步，決定方框1204確定所測量的能量是否大于預定門限量。如果確定在靜態期間測得的能量大于預定門限量，則NEXT干擾現象被檢測。由于檢測了NEXT干擾，則知道在中央側的發射機不同步。因此，在接收機的定時校準被修正1202以便對于中央側其它發射機，同步其校準。例如，通過改變振蕩頻率或改變(增加或減小)超幀的長度能夠修改定時校準。另一方面，當確定測量的能量低于預定門限量時，則認定中央側的發射機不足以校準并因此進入方框1206。方框1206或方框1204之后，當不超過預定門限時，完成和結束同步處理1200。
同步處理1200被中央側的所有收發信機執行。通過重復同步處理1200，逐漸地校準將接近更小的穩定狀態，特別是如果只在一個方向進行校準調整時。
再說，如圖4所示，超幀格式有兩個靜態周期404和408。同步處理1200利用這兩個靜態周期404和408之一。當中央側的接收機在靜態周期408期間聽到NEXT干擾時，就意味著這個收發信機晚了并且應當早些發送。另外，如果中央側的接收機使用靜態周期404并在靜態周期404期間聽到NEXT干擾，就意味著這個收信機早了并應當晚些發送。然而，在中央側發信機調整其定時校準之前，它可能通知相應的遠程單元改變以便于也修改其定時校準。例如，這個對遠程的通知能通過額外(over head)信道來執行。
該同步技術需要區分下行流NEXT干擾和上行流FEXT干擾。多種不同的方法能獲得這種情況。在利用具有256個音調的DMT幀的VDSL的情況下，區分上行流傳輸和下行流傳輸的一種方式是利用只具有下行流傳輸的二分之一奈奎斯特的音調128。正如上述，靜態周期被用來測量來自相鄰下行流傳輸的干擾。如果檢測到下行流區別特征(大于某一門限)，則意味著這個單元的時鐘比干擾發射機的時鐘運行的更快。
對同步的調整可以是修改特定收發信機的時鐘的時鐘頻率，諸如利用壓控振蕩器。或者，一個額外循環可以插入到超幀結構中。在VDSL中，如果中央側收發信機的時鐘在彼此100ppm之內，則每個超幀插入1個樣值(11.040個樣值)將足以監視同步。如果，中央側收發信機只能插入，則中央側收發信機將在成組的最低時鐘頻率上接近一致(具有很大的NEXT)。
例如，音調128的能量能利用特定單一音調DFT測量|Z128|2=[ΣK=0255X2K(-1)K]2+[ΣK=0255X2K+1(-1)K+1]2]]>如果測量的能量大于預定門限，則在后來的下行流傳輸中插入一個樣值(額外循環)。
本發明的優點有很多。本發明的一個優點是即使出現射頻(RF)干擾，諸如由于業務無線電信號，也能取得同步。本發明的另一個優點是它很適合于利用時分雙工諸如同步DMT或同步VDSL的數據傳輸系統。本發明的又一個優點是對背景或接收機噪聲相對不敏感。
因此，本發明包括調整用于第一收發信機的一個校準的方法，以便接收從第二收發信機通過傳輸媒介向第一收發信機發送的數據幀，該第一收發信機和該第二收發信機與提供利用時分雙工的雙向數據通信的數據傳輸系統有關，該方法包含動作(a)測量用于多個接收數據連續幀的每個的能量數值；和(b)根據所測量的能量數值計算一個校準差錯估算。
上文例舉的方法還包括，其中校準差錯估算是作為一部分幀的估算的校準差錯。
上文例舉的方法還包括，其中數據傳輸系統利用具有多個幀的超幀結構發送數據，超幀中的第一組幀以第一方向發送數據，超幀中的第二組幀以第二方向發送數據。
上文例舉的方法還包括，其中第一收發信機利用幀邊界指針去識別正接收的超幀中的幀的開始，其中該方法還包括(c)根據校準差錯估算調整幀邊界指針。
上文例舉的方法還包括，其中校準差錯估算是作為一部分幀的估算的校準差錯。
上文例舉的方法還包括，其中該方法還包括(d)比較校準差錯估算與門限量；(e)重復步驟(a)-(d)，直到比較(d)表示校準差錯估算小于門限量。
上文例舉的方法還包括，其中該方法還包含(f)輸出超幀識別信息。
上文例舉的方法還包括，其中計算(b)包含根據測量的能量數值檢測在接收數據多個連續幀中的邊沿；并利用在多個連續幀中檢測的邊沿確定校準差錯估算。
上文例舉的方法還包括，其中檢測的邊沿是個脈沖串邊沿。
上文例舉的方法還包括，其中檢測包括在多個測量的能量數值中計算連續能量差；并識別最大的一個連續能量差，該最大的一個連續能量差對應于該脈沖串邊沿。
上文例舉的方法還包括其中計算(b)包含識別優先能量差和隨后的能量差，該優先能量差是緊接在最大一個連續能量差之前的一個連續差，而隨后的能量差是緊接在最大一個連續能量差之后的一個連續差；并根據優先能量差和隨后的能量差確定校準差錯估算。
上文例舉的方法還包括，其中校準差錯估算的確定在隨后的能量差和優先能量差之間計算差異量。
上文例舉的方法還包含，其中校準差錯估算的確定在隨后的能量差和優先能量差之間計算差異量，并隨后規范差異量以并產生校準差錯估算。
上文例舉的方法還包含，其中第一收發信機利用幀邊界指針來識別正接收的超幀中的幀的開始，且其中該方法還包含(c)根據校準差錯估算調整幀邊界指針。
上文例舉的方法還包含，其中校準差錯估算是作為一部分幀的一個估算的校準差錯。
上文例舉的方法還包括，其中該方法進一步包含(d)比較該校準差錯估算與預定量；(e)重復(a)-(d)直到比較(d)表示校準差錯估算低于門限量。
上文列舉的方法還包括，其中該方法進一步包含(f)輸出幀識別信息。
上文例舉的方法還包括，其中第一收發信機是遠程單元并且第二收發信機是中央單元。
上文例舉的方法還包括，其中第二收發信機是遠程單元而第一發信機是中央單元。
上文例舉的方法還包括，其中能量數值是功率數值。
上文例舉的方法還包括，其中數據傳輸系統利用具有多個幀的超幀結構發送數據，某些幀以第一方向發送數據，某些幀以第二方向發送數據，并且某些幀含有用于超幀結構的循環前置，還有其中能量數值的測量(a)包含測量用于超幀結構的接收數據的第一組連續幀的能量數值；測量用于超幀結構的接收數據的第二組連續幀的能量數值，該第二組連續幀從第一組連續幀中偏移并與其重疊；和將第一和第二組連續幀的相應連續幀的能量數量組合在一起以便產生用于計算(b)的能量數值。
上文例舉的方法還包括，其中在第一和第二組連續幀中的幀數等于低于循環前置長度的超幀結構長度。
上文列舉的方法還包括，其中組合確定意味著包括循環前置的每個超幀結構的幀的能量數值。
還包括的是含有程序指令的計算機可讀媒介，用于調整第一收發信機的校準以便接收從第二收發信機通過傳輸媒介向第一收發信機發送的數據幀，該第一收發信機和第二收發信機與提供利用時分雙工的雙向數據通信的數據傳輸系統有關，該計算機可讀媒介包含第一計算機可讀代碼裝置，用于測量接收數據的多個連續幀的每個的能量數量；和第二計算機可讀代碼裝置，用于根據測量的能量數計算校準差錯估算。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中第二計算機可讀媒介包含；計算機可讀代碼裝置，用于根據測量的能量數檢測接收數據的多個連續幀中的邊沿；和計算機可讀代碼裝置，用于利用在多個連續幀中檢測的邊沿確定校準差錯估算。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中第二計算機可讀媒介還包含計算機可讀代碼裝置，用于計算在多個測量的能量數中的連續能量差；和計算機可讀代碼裝置，用于識別最大的一個連續能量差，該最大的一個連續能量差對應一個脈沖串邊沿。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中第二計算機可讀媒介包含計算機可讀代碼裝置，用于識別優先能量差和隨后的能量差，該優先能量差是緊接于最大一個連續能量差之前的一個連續差，而隨后的能量差是緊接于最大一個連續能量差之后的一個連續差；計算機可讀代碼裝置，用于根據優先能量差和隨后的能量差來確定校準差錯估算。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中數據傳輸系統利用具有多個幀的超幀結構發送數據，某些幀以第一方向發送數據，某些幀以第二方向發送數據，和某些幀含有用于超幀結構的循環前置，并且其中用于測量能量數值的第一計算機可讀代碼裝置包含用于測量用于超幀結構的接收數據的第一組連續幀的能量數值的計算機可讀代碼；用于測量用于超幀結構的接收數據的第二組連續幀的能量數值的計算機可讀代碼，第二組連續幀從第一組連續幀中偏移并與之重疊；和用于組合第一和第二組連續幀的相應連續幀的能量數量的計算機可讀代碼以便產生用于第二計算機可讀代碼裝置的能量數值。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中組合確定用于每個包括前置循環的超幀結構幀的平均能量數值。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中在第一和第二組連續幀中的幀數等于低于循環前置長度的超幀結構長度。
還包括的是利用時分雙工以便在數據的發送和接收之間交替的數據傳輸系統的接收機，該接收機包含一個模—數轉換器、該模—轉換器接收通過信道向接收機發送的模擬信號并轉換接收的模擬信號為接收數字信號；一個輸入緩沖器，用于暫存接收的數字信號；一個多載波解調單元，該多載波解調單元解調來自輸入緩沖器的接收的數字信號為多個不同載頻的頻域信號；一個幀同步單元，該幀同步單元根據多載波解調單元產生的頻域數據的能量隨時間變化的特點同步用于多載波解調單元的接收幀邊界；一個比特分配表，該分配表存儲正在接收機處接收的發送數據中使用的比特分配信息；一個數據碼元解碼器，該數據碼元解碼器接收頻域數據并根據存儲在比特分配表中的比特分配信息解碼與來自載頻的頻域數據有關的比特；和一個輸出緩沖器，用于存儲作為恢復數據的解碼比特。
上文列舉的接收機還包括的是，其中幀同步單元確定一個校準調整量，其中接收機還包含用于控制接收機的整個操作的一個控制器，該控制器接收來自幀同步單元的校準調整量并從而調整用于輸入緩沖器的接收幀邊界指針。
上文列舉的接收機還包括的是，其中至少一個幀同步單元和控制器由處理器實施。
上文列舉的接收機還包括的是，其中幀同步單元是一個處理器。
上文列舉的接收機還包括的是，其中接收的數據信號不希望地包括射頻干擾，并且幀同步單元忽略與射頻干擾的頻率范圍重疊的頻域數據部分。
還包括的是上文列舉的接收機，其中數據傳輸系統是同步DMT系統，并且其中多載波解調單元包括一個FFT單元。
利用時分雙工以便在數據的發送和接收之間交替的數據傳輸系統的接收機還包括的是，該接收機包含一個模—數轉換器，該模—數轉換器接收通過信道向接收機發送的模擬信號并轉換接收的模擬信號為數字信號；一個輸入緩沖器，用于暫存接收的數字信號；一個多載波解調單元，該多載波解調單元解調來自輸入緩沖器的接收的數字信號為多個不同載頻的頻域信號；幀同步裝置，用于根據多載波解調單元產生的頻域數據的能量隨時間變化的特點同步用于多載波解調單元的接收幀邊界；一個比特分配表，該分配表存儲正在接收機接收的發送數據中使用的比特分配信息；一個數據碼元解碼器，該數據碼元解碼器接收頻域數據并根據存儲在比特分配表中的比特分配信息解碼與來自載頻的頻域數據有關的比特；和一個輸出緩沖器，用于存儲作為恢復數據的解碼比特。
在中央站具有多個發射機的數據傳輸系統中還包括的是，發射機根據包括至少一個靜態周期的超幀格式發送數據，用于將給定的發射機的數據傳輸與中央站的其它發射機同步的方法，該方法包含動作(a)由于有來自中央站的其它發射機的數據傳輸，測量在靜態周期與給定發射機有關的能量；(b)比較測量的能量與預定量；(c)當比較(b)表示測量的能量超出門限量時，修改由給定發射機的傳輸的同步。
上文列舉的方法還包括的是，其中數據傳輸系統利用時分雙工發送數據，并且其中發射機是中央站處的收發信機的一倍分。
上文列舉的方法還包括的是，其中數據傳輸系統是多載波數據傳輸系統。
上文列舉的方法還包括的是，其中修改(c)包含調整定時校準以便減小串話干擾。
上文列舉的方法還包括的是，其中調整增大或減小了超幀格式的長度。
上文列舉的方法還包括的是，其中調整改變給定發射機的本地時鐘頻率。
上文列舉的方法還包括的是，其中數據傳輸系統是多載波數據傳輸系統，并且其中外部時鐘信號不能用于同步發射機，并且其中修改(c)包含調整定時校準以便減小串話干擾。
上文列舉的方法還包括的是，由于來自中央站的其它發射機的數據傳輸，則在靜態周期與給定發射機有關的能量測量(a)操作以便區分來自其它發射機的輸出數據傳輸和輸入數據接收，以便于因為來自其它發射機的輸出數據傳輸而不因為輸入數據接收，則測量(a)測量靜態周期中的能量。
計算機可讀媒介還包括的是含有程序指令，用于在中央站處具有多個發射機的數據傳輸系統中同步數據傳輸，其中外部時鐘信號不能用于同步發射機，發射機根據包含至少一個靜態周期的超幀格式發送數據，該計算機可讀媒介包含第一計算機可讀代碼裝置，由于來自中央站的其它發射機的數據傳輸，用于測量在靜態期與給定發射機有關的能量；第二計算機可讀代碼裝置，用于比較測量的能量與門限量；和第三計算機可讀代碼裝置，用于當比較表示所測量的能量超過門限量時，修改給定發射機的傳輸的同步。
上文列舉的計算機可讀媒介還包括的是，其中數據傳輸系統是利用時分雙工發送數據的多載波數據傳輸系統，并且發射機是中央站處的部分收發信機，并且其中第三計算機可讀代碼裝置操作來調整定時校準以便減少串話干擾。
從所述說明書中本發明的很多特征和優點是清楚的，并因此，所附權利要求想覆蓋本發明所有這樣的特征和優點。另外，由于本領域技術人員將容易地進行大量的修改和變型，則不限制本發明為圖示和描述的確切結構和操作。因此，所有適宜的修改和等效物可以被歸類為落入本發明的范疇之內。
權利要求
1.一種調整第一收發信機的一個校準的方法，以便接收從第二收發機通過傳輸媒介向第一收發信機發送的數據幀，該第一收發信機和第二收發信機與提供利用時分雙工的雙向數據通信的數據傳輸系統有關，所述方法包含動作(a)測量接收數據的多個連續幀的每一個的能量數值；(b)根據測量的能量數據，計算校準差錯估算。
2.根據權利要求1的方法，其中該校準差錯估算是作為一部分幀的估算的校準差錯。
3.根據權利要求1的方法，其中數據傳輸系統利用具有多個幀的超幀結構發送數據，超幀中的第一組幀以第一方向發送數據，超幀中的第二組幀以第二方向發送數據。
4.根據權利要求3的方法，其中第一收發信機利用幀邊界指針來識別正接收的超幀中的幀的開始，和其中所述方法還包括(c)根據校準差錯估算調整幀邊界指針。
5.根據權利要求4的方法，其中校準差錯估算是作為一部分幀的估算的校準差錯。
6.根據權利要求4的方法，其中所述方法還包括(d)比較校準差錯估算與門限量；(e)重復(a)-(d)直至所述比較(d)表示校準差錯估算低于門限量。
7.含有程序指令的一個計算機可讀媒介，用于調整第一收發信機的校準以便接收從第二收發信機通過傳輸媒介向第一收發信機發送的數據幀，該第一收發信機和第二收發信機與提供利用時分雙工的雙向數據通信的數據傳輸系統有關，所述計算機可讀媒介包含第一計算機可讀代碼裝置，用于測量接收數據的多個連續幀的每一個的能量數值；和第二計算機可讀代碼裝置，用于根據所測量的能量計算校準差錯估算。
8.一個用于利用時分雙工以便在數據的發送和接收之間交替的數據傳輸系統的接收機，所述接收機包含一個模—數轉換器，所述模—數轉換器接收已通過信道向所述接收機發送的模擬數據并轉換該接收的模擬信號為接收的數字信號；一個輸入緩沖器，用于暫時存儲該接收的數字信號；一個多載波解調單元，所述多載波解調單元解調來自輸入緩沖器的接收數字信號為多個不同載頻的頻域數據；一個幀同步單元，所述幀同步單元根據由所述多載波解調單元產生頻域數據的能量隨時間改變的特性來同步所述多載波解調單元的接收幀邊界；一個比特分配表，所述分配表存儲在所述接收機接收的發送數據中使用的比特分配信息；一個數據碼元解碼器，所述數據碼元解碼器接收頻域數據并根據存儲在所述比特分配表中的比特分配信息解碼與來自載頻的頻域數據有關的比特；和一個輸出緩沖器，用于存儲作為恢復數據的解碼比特。
9.在中央站具有多個發射機的數據傳輸系統中，發射機根據包括至少一個靜態周期的超幀格式發送數據，一種用于同步給定發射機與中央站的其它發射機的數據傳輸的方法，所方法包含動作(a)由于來自中央站其它發射機的數據傳輸，測量在靜態周期與給定發射機有關的能量；(b)比較測量的能量與門限量；和(c)當比較(b)表示測量的能量超過門限量時，修正給定發射機的傳輸的同步。
10.一種含有程序指令的計算機可讀媒介，用于在具有在中央站的多個發射機的數據傳輸系統中同步數據傳輸，其中外部時鐘信號不能用于同步這些發射機，這些發射機根據包括至少一個靜態周期的超幀格式發送數據，所述計算機可讀媒介包含第一計算機可讀代碼裝置，由于來自中央站的其它發射機的數據傳輸，用于測量在靜態周期與給定發射機有關的能量；第二計算機可讀代碼裝置，用于比較測量的能量與門限量；和第三計算機可讀代碼裝置，用于當所述比較表示測量的能量超出門限量時，修改給定發射機傳輸的同步。
全文摘要
公開了用于同步利用時分雙工的數據傳輸系統的發送和接收的改進的技術。該改進的同步技術利用接收數據的能量隨時間改變的特性來獲得同步。在一個實施例中,改進的同步處理(500)測量在接收數據的n個連續幀中的能量(502)。然后根據所測量的n個連續幀的能量計算(504)校準差錯估算。在另一個實施例中,該改進的同步技術使用自多載波調制單元(FFT單元)的輸出信號并因此提供能力來避免對RF干擾敏感的頻率音調。該改進的同步技術也能利用串話干擾電平來取得同步。在數據傳輸系統中的遠程接收機能夠與中央發射機同步,在數據傳輸系統中的中央接收機能夠同步遠程發射機,并且中央發射機能夠彼此同步。
文檔編號H04J11/00GK1244753SQ98126719
公開日2000年2月16日 申請日期1998年11月18日 優先權日1997年11月18日
發明者尼古拉斯·P·桑茲, 約翰·A·C·賓厄姆 申請人:阿馬提通信有限公司