CN103107916A - 用于通信系统的频谱分析和设备诊断工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于通信系统的频谱分析和设备诊断工具。一种用于使广播通信系统，例如，有线电视或卫星电视服务的运营商远程诊断该通信系统的性能的系统、方法和仪器。第一通信装置，例如，电缆调制解调器终端系统（CMTS）的运营商可远程诊断第二通信装置，例如，电缆调制解调器（CM）或一组第二通信装置处发生的性能问题，或潜在性能问题。例如，第一通信装置的运营商可查看发送给第二通信装置，或者一组第二通信装置，或由第二通信装置或一组第二通信装置处理和/或提供的通信信号的频谱分析，以实时诊断性能问题，或潜在性能问题。

Description

用于通信系统的频谱分析和设备诊断工具
相关申请交叉引用
本专利申请要求2011年11月11日提交的美国临时专利申请第61/558,735号、2012年1月9日提交的美国临时专利申请第61/584,476号以及2012年3月30日提交的美国专利申请第13/435,433号的权利，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种通信系统，更具体地，涉及诊断通信系统内的性能问题或潜在性能问题。
背景技术
电缆系统为从电缆服务提供商经由射频信号向电缆服务用户提供电视、互联网数据和/或其他服务的系统，其中，所述射频信号通过（但不限于）光纤和/或同轴电缆传输到一个或多个用户房屋。电缆系统中可能会发生性能问题，这可能中断和/或降低电缆服务提供商提供给电缆服务用户的服务。例如，用户房屋内的部件，例如，电缆调制解调器或机顶装置的部件，可随着时间而劣化，从而妨碍电缆服务用户接收服务。作为另一个实例，恶劣天气可能会损坏电缆系统内的通信电缆，例如，光纤通信电缆或同轴通信电缆，从而妨碍了一批电缆服务用户接收服务。
这种情况以及其他情况下，电缆服务提供商从一个或多个电缆服务用户接收表示其服务已经中断或劣化的服务呼叫。电缆服务提供商派遣技术人员（称为上门服务）到电缆系统的各个位置，以局部诊断和/或定位中断和/或劣化的原因。电缆服务提供商将技术人员派遣到电缆系统内遭受性能问题的位置是很重要的。将技术人员不必要地派遣到电缆系统内正常运行的位置不仅花费资金和资源，还会导致用户不满意。
然而，使用服务呼叫的次数作为哪里需要派遣技术人员的判定是非常低效的。在某些情况下，并非所有遇到服务中断或劣化的电缆服务用户都会发出服务呼叫。在其他情况下，性能问题可能在跨越数英里的通信电缆内，例如，光纤通信电缆或同轴通信电缆内发生，而且通常在地下。在这些情况下，电缆服务提供商可派遣比所需更多的技术人员，并可能派遣技术人员到正常运行的电缆系统内的位置。因此，所需要的是准确诊断电缆系统的性能问题以解决上述缺点的系统和方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于通信系统的设备诊断工具，包括：参数测量模块，被配置为估算通过所述设备诊断工具的信号的一个或多个信号参数；以及传输器，被配置为处理传输至服务提供商位置的一个或多个信号参数，以提供传输通信信号。
优选地，所述设备诊断工具进一步包括接收器，被配置为处理接收通信信号，以提供接收的数据序列。其中，接收通信信号被表征为具有多个通信信道，接收器进一步被配置为将多个通信信道的每一个从模拟表示转换为数字表示，以提供接收的数据序列。所述设备诊断工具进一步包括基带处理器，被配置为处理接收的数据序列，以提供恢复的数据序列。其中，通过设备诊断工具的信号至少包括选自由以下组成的组中的一个：接收通信信号；接收的数据序列；以及恢复的数据序列。
优选地，所述通信系统包括头端，并且其中，接收通信信号为由头端提供的确定通信系统的特性的声音信号。其中，基带处理器进一步被配置为处理来自一个或多个装置的第二接收的数据序列，以提供传输数据序列，其中，传输器进一步被配置为处理传输数据序列，以提供传输通信信号。其中，传输通信信号包括带内部分和带外部分，传输器进一步被配置为利用带内部分传输传输数据序列，并利用带外部分传输一个或多个信号参数。其中，第二接收的数据序列被表征为具有报头部和数据部，基带处理器进一步被配置为将一个或多个信号参数格式化为报头部。
优选地，所述一个或多个信号参数至少包括选自由以下组成的组中的一个：信号频谱密度；接收信号强度；不同信道和服务的相对强度；本底噪声和干扰以及传输器频率偏移。
优选地，所述通信系统为有线通信系统。其中，有线通信系统为符合电缆数据服务接口规范（DOCSIS）的通信系统。
优选地，所述通信系统为无线通信系统。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于通信系统的频谱分析工具，包括：接收器，被配置为处理接收通信信号，以提供接收的数据序列；以及基带处理器，被配置为处理接收的数据序列内的一个或多个信号参数，以重建各种信号的传播穿过通信系统的部分。
优选地，收通信信号被表征为具有多个通信信道，其中，接收器被表征为宽带捕获接收器，宽带捕获接收器被配置为将一个以上的通信信道从模拟表示转换为数字表示，以提供接收的数据序列。其中，接收器被表征为全带捕获接收器，全带捕获接收器被配置为将多个通信信道从模拟表示转换为数字表示，以提供接收的数据序列。
优选地，频谱分析工具进一步包括显示器，被配置为使频谱分析工具的操作者查看各种信号在频域或时域内的部分。
优选地，配置的所述基带处理器进一步被配置为处理接收的数据序列，以提供恢复的数据序列。
优选地，基带处理器进一步被配置为处理来自一个或多个装置的第二接收的数据序列，以提供传输数据序列。频谱分析工具进一步包括传输器，被配置为处理传输至用户位置的传输数据序列，以提供传输通信信号。
优选地，通信系统包括经由通信信道耦接至频谱分析工具的一个或多个用户位置。其中，各种信号表示通过通信信道的信号。
优选地，各种信号表示通过一个或多个用户位置的至少一个的信号。
根据本发明的又一个方面，提供了一种通信系统，包括经由通信信道耦接至一个或多个用户位置的服务提供商位置，所述通信系统包括：设备诊断工具，包括在所述一个或多个用户位置的至少一个内，被配置为估算通过通信系统的信号的一个或多个信号参数；以及频谱分析工具，包括在服务提供商位置内，被配置为处理一个或多个信号参数，以重建各种信号的通过通信系统的部分。
有选地，通过通信系统的信号表示声音信号。其中，一个或多个用户位置的至少一个包括声音源和声音接收器。
优选地，服务提供商位置包括声音源，一个或多个用户位置的至少一个包括声音接收器。
附图说明
下文根据附图对本发明的实施方式进行描述。在附图中，相似参考标号表示相同或功能上相似的元件。另外，参考标号最左边的数字代表参考标号第一次出现的附图。
图1示出了根据本发明实施方式的示例性点对多点通信系统的框图；
图2示出了根据本发明示例性实施方式的电缆系统；
图3示出了根据本发明示例性实施方式的使用符合MoCA的设备和协议的示例性家庭网络；
图4示出了根据本发明示例性实施方式的可在通信系统内的各个位置实施的示例设备诊断工具；以及
图5示出了根据本发明示例性实施方式的用于通信系统的示例性频谱分析工具的框图。
现在将参照附图对本发明进行说明。在附图中，相似的参考标号通常表示相同、功能上相似和/或结构上相似的元件。参考标号最左边的数字代表元件第一次出现的附图。
具体实施方式
以下具体实施方式参照附图示出了与本发明一致的示例性实施方式。在具体实施方式中参照“一个示例性实施方式”、“示例性实施方式”、“实例的示例性实施方式”等表示描述的示例性实施方式可以包括特定的特点、结构或特征，但每个示例性实施方式不必包括特定的特点、结构或特征。此外，这样的词组并不一定是指相同的示例性实施方式。此外，当结合示例性实施方式描述了特定的特点、结构或特征时，相关领域的技术人员能够结合其他示例性实施方式改变这样的特点、结构或特征，而无论是否清楚描述。
本文描述的示例性实施方式用于说明目的，而不是限制性的。其他示例性实施方式是可能的，且在本发明的精神和范围内可以对示例性实施方式进行修改。因此，具体实施方式并不意味着限制本发明。相反，本发明的范围仅根据以下权利要求及其等同替换来确定。
本发明的实施方式可以在硬件、固件、软件或其任意组合中实现。本发明的实施方式可以另外实现为存储在机器可读介质上的指令，所述指令可以由一个或多个处理器读取并执行。机器可读介质可以包括通过机器以可读形式存储或传输的任何机械装置（例如，计算设备）可读的形式的信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备、电、光、声或其他形式的传播信号（例如，载波、红外线信号、数字信号等），等等。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述成执行某些操作。然而，应理解的是，这样的描述仅仅是为了方便起见，这样的操作实际上是由计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其他设备引起的。
示例性实施方式的以下具体实施方式将如此全面地揭示本发明的一般特性，使得在不背离本发明的精神和范围的情况下，其他人可以通过应用相关领域的技术人员的知识，对各种应用比如示例性实施方式进行轻易的修改和/或改动，而无需进行过度的实验。因此，根据本文提出的教导和启示，这样的改动和修改意在在多个示例性实施方式的含义和等同替换内。应理解的是，本文的措辞或术语的目的在于描述，而不是限制，因此本说明书的术语或措辞必须由相关领域的技术人员根据本文的教导进行解释。
本发明使广播通信系统，例如，有线电视或卫星电视服务的运营商远程诊断该通信系统的性能。本发明使第一通信装置，例如，电缆调制解调器终端系统（CMTS）的运营商远程诊断第二通信装置，例如，电缆调制解调器（CM）或一组第二通信装置处发生的性能问题，或潜在性能问题。例如，第一通信装置的运营商可查看发送给第二通信装置，或者一组第二通信装置，或由第二通信装置或一组第二通信装置处理和/或提供的通信信号的频谱分析，以实时诊断性能问题，或潜在性能问题。
示例通信系统
图1示出了根据本发明实施方式的示例性点对多点通信系统的框图。通信系统100便于服务提供商位置102与一个或多个用户位置104.1至104.n之间的信息（例如，视频、音频和/或数据）的双向通信。通信系统100可包括一个或多个用户位置104.1至104.n的其中之一，以形成点对点通信系统，或一个或多个用户位置104.1至104.n的一个以上，以形成点对多点通信系统。本文使用的术语“下游”、“下行”、“下载”或其他相似术语指在从服务提供商位置102到用户位置104.1至104.n的第一方向上的信息传输。术语“上游”、“上行”、“上载”或其他相似术语指在从用户位置104.1至104.n到服务提供商位置102的第二方向上的信息传输。
服务提供商位置102可以被表征为向用户位置104.1至104.n提供服务，例如，视频、音频和/或数据。服务提供商位置102对视频、音频和/或数据到和/或从用户位置104.1至104.n的上游和下游传输进行管理。服务提供商位置102通过通信信道106将视频、音频和/或数据向下游提供给用户位置104.1至104.n。通信信道106可以被表征为服务提供商位置102与用户位置104.1至104.n之间的接口。通信信道106可包括，但不限于，微波无线电链路、卫星信道、光纤通信电缆、混合光纤通信电缆系统、铜质通信电缆或它们的任意组合的级联，并包括（例如）中继器和变频器。
用户位置104.1至104.n通过通信信道106将视频、音频和/或数据向上游提供给服务提供商位置102。在一些情况下，通信系统100可能会出现问题，其在服务提供商位置102与用户位置104.1至104.n之间传输视频、音频和/或数据时，可能会禁止和/或劣化通信系统100的性能。例如，通信信道106内的失效的通信链路或故障的通信电缆可能会禁止服务提供商位置102与一个或多个用户位置104.1至104.n之间的通信。作为另一个实例，用户位置104.1至104.n的部件可能会随时间而劣化，从而劣化了服务提供商位置102与一个或多个用户位置104.1至104.n之间的通信。在其他情况下，通信系统100可能会发生潜在问题，其在服务提供商位置102与用户位置104.1至104.n之间传输视频、音频和/或数据时，可能会禁止和/或劣化通信系统100的性能。这些潜在问题一般尚未对通信系统100的性能产生不利影响，但将来可能会。
通信系统100包括通信系统100内各个位置处的一个或多个设备诊断工具，以使得服务提供商远程实时诊断通信系统100内的性能问题或潜在性能问题。例如，一个或多个设备诊断工具可实施为通信系统100内的独立或分立装置，或可结合至或耦接至通信系统100内的其他装置或主机，例如，服务提供商位置102、一个或多个用户位置104.1至104.n，和/或通信信道106。在该实例中，服务提供商可利用一个或多个设备诊断工具远程诊断通信系统100内的性能问题或潜在性能问题。
一个或多个设备诊断工具测量通信系统100内的各种信号的各种信号参数，并将这些信号参数提供给服务提供商位置102。信号参数可包括频谱密度、接收信号强度、不同信道和服务的相对强度、本底噪声（noisefloor）和干扰、传输器频率偏移，和/或在不脱离本发明的精神和范围内的对本领域技术人员来说显而易见的任何其他适当的信号参数中的一个或多个。服务提供商位置102随后可使用这些信号参数远程实时诊断通信系统100内的性能问题或潜在性能问题。
一般来说，设备诊断工具使得服务提供商位置102准确诊断性能问题或潜在性能问题的位置和/或潜在的原因。在一些情况下，性能问题或潜在性能问题的位置和/或潜在原因可利用各种信号参数被远程解决，从而消除了派遣技术人员的必要。在其他情况下，性能问题或潜在性能问题的位置和/或潜在原因可被准确诊断，从而减少了派遣技术人员的次数。
另外，通信系统100中的各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个可图形显示和/或存储在机器可读介质上，所述机器可读介质可包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置、电学、光学、声学或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）等。图形显示使得服务提供商位置102的运营商查看以时域和/或频域通过通信系统100的各种信号或其部分。在一些情况下，各种信号参数可在被显示和/或存储前进一步在时域和/或频域中被处理。服务提供商位置102的运营商可使用各种信号或其部分和/或各种信号参数中的一个或多个的图形显示来分析通信系统100的性能，以远程诊断性能问题或潜在的性能问题。
此外，服务提供商位置102的运营商可使用通信系统100内的各种信号或其部分和/或各种信号参数中的一个或多个来优化通信系统100的性能。例如，服务提供商位置102的运营商可对服务提供商位置102的质量和/或物理能力进行量化。在该实例中，服务提供商位置102的运营商可调整服务提供商位置102的质量和/或物理能力，以调整通信系统100的性能。服务提供商位置102的运营商可调整通信系统100内的各种信号的频率分配（例如，信道排列）、频率分配的一个或多个信道内的相对功率电平、一个或多个信道的频率，和/或不脱离本发明的精神和范围内对本领域的技术人员来说显而易见的各种信号中的其他合适的参数。
在一些情况下，服务提供商位置102可向用户位置104.1至104.n和/或通信信道106提供测试信号，以测试通信系统100的性能，从而远程诊断性能问题或潜在性能问题。例如，测试信号可使用时域反射计（TDR）来确定用户位置104.1至104.n和/或通信信道106的特性。一般来说，服务提供商位置102和/或用户位置104.1至104.n的其中之一内的声音源可向位于用户位置104.1至104.n的其中之一内的声音接收器提供声音信号。在一些情况下，声音源和/或声音接收器可分别实施为全带传输器和全带捕获接收器。在这些情况下，全带传输器提供的占据多个通信信道的声音信号全部由全带捕获接收器接收。声音接收器查看由声音信号产生的回波，以确定通信系统100的结构。这些回波在时域中被处理，以准确诊断性能问题或潜在性能问题。作为另一个实例，测试信号可包括各种宽带和/或窄带通信信号，以测量通信系统100对这些形式的测试信号的响应。在该其他实例中，测试信号可表示服务提供商位置102产生的人为噪声、各种正弦波形（也称为音调）、各种正弦波形的组合，和/或伪随机噪声（也称为伪噪声）。
电缆通信系统
下文将对各种通信系统内的各种设备诊断工具进行详细说明。这些通信系统仅为说明的目的，并不具有限制性。在不脱离本发明的精神和范围内，本领域的技术人员将认识到下文所述的各种设备诊断工具和/或各种频谱分析工具可在任何适当的点对点通信系统和/或点对多点通信系统中使用。例如，本文所述的各种设备诊断工具和/或各种频谱分析工具可用于诊断任何有线通信系统、任何无线通信系统或有线和无线通信系统的任何组合的性能问题或潜在性能问题。
电缆系统为从电缆服务提供商经由射频信号向电缆服务用户提供电视、互联网数据和/或其他服务的系统，其中，所述射频信号通过（但不限于）光纤和/或同轴电缆被传输到一个或多个用户房屋。电缆系统可使用符合电缆数据服务接口规范（Data Over Cable Service Interface Specification，DOCSIS）的设备和协议在一个或多个用户房屋处的一个或多个电缆调制解调器（CM）和位于电缆服务提供商的一个或多个电缆调制解调器终端系统（CMTS）之间进行信息（例如，视频、音频和/或数据）的传输。DOCSIS规范一般指
Figure BDA00002391460300101
公布的对CMTS和CM的行业标准进行定义的一组规范。部分地，DOCSIS规范阐述了电缆调制解调器系统的各个方面，包括操作支持系统、管理、数据接口以及用于电缆数据系统的网络层、数据链路层和物理层传输的要求和目标。题为“Data-Over-Cable ServiceInterface Specifications,DOCSIS 3.0,MAC and Upper Layer ProtcolsInterface Specification,CM-SP-MULPIv3.0-I16-110623”的DOCSIS接口规范的全部内容结合于此作为参考。
图2示出了根据本发明一个示例性实施方式的电缆系统。电缆通信系统200包括位于电缆服务提供商处的具有电缆调制解调器终端系统（CMTS）202的头端（headend），用于对位于用户房屋204.1至204.n的一个或多个电缆调制解调器（CM）提供服务。CMTS 202有助于通过混合光纤同轴（HFC）网络向位于用户房屋204.1至204.n的一个或多个电缆调制解调器（CM）进行信息（例如，视频、音频和/或数据）的双向通信。HFC表示双向通信网络，其将来自CMTS 202的光学通信信号转换为电通信信号，以传输给用户房屋204.1至204.n，和/或将来自用户房屋204.1至204.n的电通信信号转换为光学通信信号，以传输给CMTS 202。本领域的技术人员将认识到的是在不脱离本发明的精神和范围内，这样的HFC网络通常由电缆服务提供商使用以向用户房屋204.1至204.n提供互联网访问、有线电视、按次付费节目及其他服务。电缆通信系统200可表示通信系统100的一个示例性实施方式。
如图2所示，HFC网络包括光纤集线器206.1至206.i、光纤节点208.1至208.k以及选择放大器（optional amplifier）210.1至210.m。图2中所示的HFC网络的结构和配置仅为示例性的。本领域的技术人员将认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，HFC网络可以不同方式构造和配置，并/或可包括任何合适数量的光纤集线器206.1至206.i、光纤节点208.1至208.k以及选择放大器210.1至210.m。
光纤集线器206.1至206.i利用光纤通信电缆214彼此耦接，并与CMTS 202耦接。每个光纤集线器206.1至206.i一般能够有助于与约20,000个用户房屋204.1至204.n的通信。在CMTS 202与光纤集线器206.1至206.i之间延伸的光纤通信电缆214限定了一种光纤环，所述光纤环通常能够有助于约100,000个用户房屋204.1至204.n与CMTS 202之间的通信。光纤节点208.1至208.k一般通过各种光纤通信电缆216与光纤集线器206.1至206.i电耦接。约500个用户房屋204.1至204.n一般通过各种电通信电缆212和各种电通信电缆218与光纤节点208.1至208.k电通信。选择放大器210.1至210.m通过放大通过各电通信电缆218的电学信号而促进更远用户房屋204.1至204.n到光纤节点208.1至208.k的电连接，以大大提高这种通信的信噪比。
光纤集线器206.1至206.i、光纤节点208.1至208.k和/或选择放大器210.1至210.m可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过电缆通信系统200的各种信号的各种信号参数。例如，光纤集线器206.1至206.i的一个或多个可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过光纤通信电缆214和/或经由各光纤通信电缆216的各种信号的各种信号参数。作为另一个实例，光纤节点208.1至208.k的一个或多个可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过各光纤通信电缆216和/或各电通信电缆218的各种信号的各种信号参数。作为再一个实例，选择放大器210.1至210.m的一个或多个可包括设备诊断工具，以测量通过各电通信电缆212和/或各电通信电缆218的各种信号的各种信号参数。作为再一个实例，用户房屋204.1至204.n的一个或多个可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过各电通信电缆212的各种信号的各种信号参数。在这些实例中，所述信号参数可包括频谱密度、接收信号强度、不同信道和服务的相对强度、本底噪声和干扰、传输器频率偏移，和/或在不脱离本发明的精神和范围内对本领域技术人员来说显而易见的任何其他适当的信号参数中的一个或多个。
CMTS 202可使用各种信号或其部分，和/或由光纤集线器206.1至206.i、光纤节点208.1至208.k和/或选择放大器210.1至210.m内的一个或多个设备诊断工具测量的各种信号参数的一个或多个远程实时诊断电缆通信系统200的性能问题或潜在性能问题。CMTS 202可以图形显示各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个。图形显示使得CMTS202的运营商查看以时域和/或频域通过电缆通信系统200的各种信号或其部分。另外，CMTS 202可将各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个存储在机器可读介质上，所述机器可读介质可包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置、电学、光学、声学或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）等。在一些情况下，各种信号参数可在其显示和/或存储前进一步在时域和/或频域中被处理。CMTS 202的运营商可使用各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个的图形显示分析电缆通信系统200的性能，从而远程诊断性能问题或潜在性能问题。
同轴电缆多媒体联盟（MoCA）通信系统
家庭网络为在各种同轴电缆基础设施上提供电视、互联网数据和/或其他服务，以将消费电子装置和家庭网络装置连接至服务提供商的系统。家庭网络可利用符合同轴电缆多媒体联盟（MoCA）标准的设备和协议在用户房屋处的消费电子装置和家庭网络装置与服务提供商的头端之间进行信息（例如，视频、音频和/或数据）的传输。MoCA标准一般指同轴电缆多媒体联盟公布的定义了家庭网络行业标准的家庭娱乐网络通用标准。
图3示出了根据本发明一个示例性实施方式的使用符合MoCA的设备和协议的示例性家庭网络。家庭通信系统300包括用于通过光纤通信电缆306在服务提供商的头端与用户房屋304（例如，家庭）之间进行信息（例如，视频、音频和/或数据）通信的光网络终端（ONT）302。但是，该实例并不具有限制性，本领域的技术人员将认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，用户房屋304可利用任何合适的有线通信、无线通信或有线和无线通信的任何组合与服务提供商进行通信。家庭通信系统300可表示通信系统100的一个示例性实施方式。
如图3所示，光纤通信电缆306在头端与用户房屋304处的ONT 302之间传输信息。ONT 302将来自头端的光纤通信信号转换为电通信信号，以用于用户房屋304，和/或将来自用户房屋304的电通信信号转换为光纤通信信号，以用于头端。一个或多个电通信电缆308，例如，一个或多个铜通信电缆和/或一个或多个同轴通信电缆将ONT 302耦接至MoCA适配器310至316。尽管MoCA适配器310至316在图3中显示为独立装置，但本领域的技术人员将会认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，MoCA适配器310至316可在其他硬件，例如，有线机顶盒中实施。
MoCA适配器310至316向用户房屋304的各个房间318至324内的各消费电子装置和/或家庭网络装置提供电视、互联网数据和/或其他服务。应注意的是，图3所示的房间和/或MoCA适配器的数量仅为示例性的，本领域的技术人员将认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，用户房屋304内可具有不同数量的房间和/或MoCA适配器。
房间318内的MoCA适配器310依次耦接至电缆调制解调器326和无线路由器328，提供对便携式计算机330的访问。同样，房间320内的MoCA适配器312耦接至游戏机332和电视机334，以提供对游戏机332和电视机334的无线访问。同样，房间322内的MoCA适配器314和房间324内的MoCA适配器316分别耦接至个人计算机336和个人计算机338。MoCA适配器310至316被构造和配置为用于形成使得电缆调制解调器326、无线路由器328、便携式计算机330、视频游戏机332、电视机334、个人计算机336和/或个人计算机338之间进行通信以及经由ONT 302与服务提供商通信的家庭网络。应注意的是，图3所示的用户房屋304内的消费电子装置和/或家庭网络装置仅为示例性的，本领域的技术人员将会认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，用户房屋304内也可具有其他消费电子装置和/或家庭网络装置。
ONT 302和/或MoCA适配器310至316可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过家庭通信系统300的各种信号的各种信号参数。例如，ONT 302可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过光纤通信电缆306和/或一个或多个电通信电缆308的各种信号的各种信号参数。作为另一个实例，MoCA适配器310至316的一个或多个可包括一个或多个设备诊断工具，以测量通过光纤通信电缆306和/或一个或多个电通信电缆308的各种信号的各种信号参数。在这些实例中，信号参数可包括频谱密度、接收信号强度、不同信道和服务的相对强度、本底噪声和干扰、传输器频率偏移，和/或在不脱离本发明的精神和范围内的对本领域的技术人员来说显而易见的任何其他适当信号参数中的一个或多个。
头端的运营商可使用各种信号或其部分，和/或通过ONT 302和/或MoCA适配器310至316内一个或多个设备诊断工具测量的各种信号参数的一个或多个远程实时诊断家庭通信系统300的性能问题或潜在性能问题。服务提供商可以图形显示各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个。图形显示使得头端的运营商查看以时域和/或频域通过家庭通信系统30的各种信号或其部分。另外，头端可将各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个存储在机器可读介质上，所述机器可读介质可包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置、电学、光学、声学或其他形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）等。在一些情况下，各种信号参数可在其显示和/或存储前进一步在时域和/或频域中处理。头端的运营商可使用各种信号或其部分，和/或各种信号参数的一个或多个的图形显示分析家庭通信系统300的性能，从而远程诊断性能问题或潜在性能问题。
用于通信系统的示例性设备诊断工具
图4示出了根据本发明一个示例性实施方式的可在通信系统内的各个位置实施的示例性设备诊断工具。设备诊断工具400可位于通信系统（例如，通信系统100、电缆通信系统200、家庭通信系统300或任何其他适当的有线和/或无线通信系统）内的各种位置，以测量通过通信系统的各种信号的各种信号参数。通信系统可包括一个或多个设备诊断工具400，以测量通过通信系统的各种信号的各种信号参数。设备诊断工具400可实施为通信系统内的独立或分立装置，或可结合至或耦接至通信系统内的其他装置或主机。服务提供商的运营商可使用各种信号或其部分，和/或由设备诊断工具400测量的各种信号参数的一个或多个来远程实时诊断通信系统的性能问题或潜在性能问题。
一般来说，设备诊断工具400包括接收器402、基带处理器404、参数测量模块406和传输器408。然而，本领域的技术人员将认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，接收器402、基带处理器404和传输器408的一个或多个为可选的。
接收器402接收通过通信系统的接收通信信号452。接收通信信号452可表示有线和/或无线通信信号。接收器402可对接收通信信号452进行处理，以提供接收的数据序列454。该处理可包括对接收通信信号452进行放大、滤波、下变频、解调和/或解码。该处理还可包括将接收通信信号452从第一表示，例如，光学信号或模拟表示转换为第二表示，例如，电学信号或数字表示。例如，接收器402可以被表征为宽带和/或全带捕获接收器。在该实例中，接收器402可包括宽带捕获模拟数字转换器（ADC），所述宽带捕获模拟数字转换器（ADC）能够将接收通信信号452内的多个信道和/或服务从模拟域中的表示转换为数字域中的表示。可选地，在该实例中，宽带捕获ADC表示全带ADC（称为全带捕获），其能将接收通信信号中的每个信道和/或服务转换为数字表示。
基带处理器404可处理接收的数据序列454，以对通信系统的一个或多个装置提供恢复的数据序列456。另外，基带处理器404可对来自通信系统的一个或多个装置的接收的数据序列458进行处理，以提供传输数据序列466。这些装置可包括个人计算机、数据终端设备、电话装置、宽带媒体播放器、个人数字助理、软件应用、集线器、节点、电缆调制解调器、电缆调制解调器终端系统、各种适配器，和/或在不脱离本发明的精神和范围内的对本领域的技术人员而言显而易见的能在通信系统内传输和/或接收信息的任何其他装置。一般来说，基带处理器404可根据通信标准，例如，DOCSIS规范和/或MoCA标准对接收的数据序列454和/或接收的数据序列458进行处理。
另外，基带处理器404可提供一个或多个信号参数460，以使得服务提供商派遣的技术人员实时地局部诊断通信系统内的性能问题或潜在性能问题。基带处理器404可对来自参数测量模块406的一个或多个信号参数462进行处理，以重建通过通信系统的各种信号或其部分。基带处理器404可提供各种信号或其部分，和/或一个或多种信号参数，作为一个或多个信号参数460。一个或多个信号参数460使技术人员查看各种信号或其部分，和/或一个或多个信号参数，以实时地局部诊断通信系统内的性能问题或潜在性能问题。例如，技术人员可简单地将一个或多个信号参数460显示在诊断显示器，例如，视频屏幕或液晶显示器上，以实时地局部诊断通信系统的性能问题或潜在性能问题。作为另一个实例，技术人员可向计算系统，例如，移动装置、智能手机、便携式计算机提供一个或多个信号参数460，以在时域和/或频域内对一个或多个信号参数460进行另外的处理。在该其他的实例中，计算系统可在一个或多个信号参数460被处理之前或之后向服务提供商一个或多个信号参数460。
参数测量模块406对设备诊断工具400内一个或多个信号的一个或多个信号参数进行估算。所述一个或多个信号可包括接收通信信号452、接收的数据序列454、恢复的数据序列456、接收的数据序列458、传输数据序列466、传输通信信号468，和/或在不脱离本发明的精神和范围内对本领域技术人员来说显而易见的设备诊断工具400内的任何其他适当的信号。所述一个或多个信号参数可包括频谱密度、接收信号强度、不同信道和服务的相对强度、本底噪声和干扰、传输器频率偏移，和/或在不脱离本发明的精神和范围内本领域技术人员将认识到的任何其他适当的信号参数。
参数测量模块406自身可提供一个或多个信号参数，或一个或多个信号参数的表示作为由基带处理器404处理的一个或多个信号参数462。基带处理器404可在时域和/或频域中处理一个或多个信号参数462，以将这些处理参数作为一个或多个信号参数460和/或传输数据序列466而提供。例如，基带处理器404可将一个或多个信号参数462格式化为数据包的报头部或数据部，并将该数据包作为传输数据序列466而提供。参数测量模块406可另外提供一个或多个信号参数，或一个或多个信号参数的表示，作为由传输器408提供给服务提供商的一个或多个信号参数464，以实时远程诊断通信系统的性能问题或潜在性能问题。
传输器408对一个或多个信号参数464和/或传输数据序列466进行处理，以提供传输通信信号468。传输通信信号468可表示提供给通信系统的有线和/或无线通信信号。在一个示例性实施方式中，传输通信信号468可包括主要用于传输所述传输数据序列466的带内部分和主要用于传输一个或多个信号参数464的带外部分。在该示例性实施方式中，传输数据序列466的带内部分和带外部分可根据通信标准而确定。一个或多个信号参数464和/或传输数据序列466的处理可包括放大、滤波、上变频、调制和/或编码。该处理还可包括将一个或多个信号参数464和/或传输数据序列466从第一表示，例如，电学信号或数字表示转换为第二表示，例如，光学信号或模拟表示。
在一些实施方式中，声音源和/或声音接收器可实施为设备诊断工具400的一部分。可选地，声音源可与传输器408共享物理硬件，和/或声音接收器可与接收器402共享物理硬件。
用于通信系统的示例频谱分析工具
图5示出了根据本发明一个示例性实施方式的用于通信系统的示例频谱分析工具的框图。频谱分析工具500可使用一个或多个设备诊断工具（例如，一个或多个设备诊断工具400）测量的各种信号的各种信号参数远程实时诊断通信系统内的性能问题或潜在性能问题，所述设备诊断工具可位于通信系统，例如，通信系统100、电缆通信系统200、家庭通信系统300或任何其他适合的有线和/或无线通信系统内的各位置。频谱分析工具500可以显示和/或存储这些信号参数，或各种信号本身以使得频谱分析工具500的操作者查看以时域和/或频域通过通信环境的各种信号或其部分。这些信号参数以及各种信号本身的显示和/或存储使得运营商准确地远程诊断性能问题或潜在性能问题的位置和/或原因。在一些情况下，性能问题的潜在原因可使用各种信号参数远程解决，而不需要由运营商派遣任何上门服务。在其他情况下，频谱分析工具500使得运营商准确地诊断性能问题的位置和/或潜在原因，从而减少运营商派遣技术人员的次数。
频谱分析工具500可实施为通信系统内的独立或分立装置，或可结合至通信系统内的其他装置或主机内，或与其耦接。例如，频谱分析工具500可实施为服务提供商设备的一部分，或可为与用户设备耦接的独立装置。
一般来说，频谱分析工具500包括接收器502、基带处理器504、用户接口506和传输器506。然而，本领域的技术人员将认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围内，接收器502、基带处理器504和传输器506的一个或多个为可选部件。
接收器502接收通过通信系统的接收通信信号552。接收通信信号552可表示通过通信系统的有线和/或无线通信信号。接收器502可对接收通信信号552进行处理，以提供接收的数据序列554。该处理可包括对接收通信信号552进行放大、滤波、下变频、解调和/或解码。该处理还可包括将接收通信信号552从第一表示，例如，光学信号或模拟表示转换为第二表示，例如，电学信号或数字表示。例如，接收器502可以包括宽带捕获模拟数字转换器（ADC），所述宽带捕获模拟数字转换器（ADC）能够将接收通信信号552内的多个信道和/或服务从模拟域中的表示转换为数字域中的表示。作为另一个实例，宽带捕获ADC表示全带ADC（称为全带捕获），其能够将接收通信信号中的每个信道和/或服务转换为数字表示。
基带处理器504可处理接收的数据序列554，以对通信系统的一个或多个装置提供恢复的数据序列556。另外，基带处理器504可对从通信系统的一个或多个装置中的接收的数据序列558进行处理，以提供传输数据序列562。这些装置可包括个人计算机、数据终端设备、电话装置、宽带媒体播放器、个人数字助理、软件应用、集线器、节点、电缆调制解调器、电缆调制解调器终端系统、各种适配器，和/或在不脱离本发明的精神和范围内对本领域的技术人员来说显而易见的通信系统中能够传输和/或接受信息的任何其他装置。一般来说，基带处理器504可根据通信标准，例如，DOCSIS规范和/或MoCA标准对接收的数据序列554和/或接收的数据序列558进行处理。
另外，基带处理器504可对来自位于通信系统内其他位置的一个或多个设备诊断工具中的，嵌入在接收通信信号552和/或接收的数据序列558中的一个或多个信号参数进行处理，以重建通过通信系统的各种信号或其部分。基带处理器504可提供各种信号或其部分，和/或一个或多个信号参数，作为一个或多个信号参数560。一个或多个信号参数560使频谱分析工具500的操作者查看各种信号或其部分，和/或一个或多个信号参数，以实时远程诊断通信系统内的性能问题或潜在性能问题。
传输器506对传输数据序列562进行处理，以提供传输通信信号568。传输通信信号568可表示提供给通信系统的有线和/或无线通信信号。传输数据序列562的处理可包括放大、滤波、上变频、调制和/或编码。该处理还可包括将传输数据序列562从第一表示，例如，电学信号或数字表示转换为第二表示，例如，光学信号或模拟表示。
在一些实施方式中，声音源可实施为频谱分析工具500的一部分。可选地，声音源可与传输器506共享物理硬件。
总结
上文借助示出了指定功能及其关系的实施方式的功能结构单元而对公开内容进行了说明。这些功能结构单元的边界在本文中随机限定，以便于说明。只要指定功能及其关系能够被适当地执行，可限定可选的边界。
对本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围内，可对其中的形式和细节进行各种变化。因此，公开内容不应受到任何上述示例性实施方式的限制。

Claims (10)

1.一种用于通信系统的设备诊断工具，包括：
参数测量模块，被配置为估算通过所述设备诊断工具的信号的一个或多个信号参数；以及
传输器，被配置为处理传输至服务提供商位置的所述一个或多个信号参数，以提供传输通信信号。
2.根据权利要求1所述的设备诊断工具，进一步包括：
接收器，被配置为处理接收通信信号，以提供接收的数据序列。
3.根据权利要求2所述的设备诊断工具，其中，所述接收通信信号被表征为具有多个通信信道，所述接收器进一步被配置为将所述多个通信信道的每一个从模拟表示转换为数字表示，以提供所述接收的数据序列。
4.根据权利要求2所述的设备诊断工具，进一步包括：
基带处理器，被配置为处理所述接收的数据序列，以提供恢复的数据序列。
5.根据权利要求4所述的设备诊断工具，其中，通过所述设备诊断工具的信号至少包括选自由以下组成的组中的一个：
所述接收通信信号；
所述接收的数据序列；以及
所述恢复的数据序列。
6.一种用于通信系统的频谱分析工具，包括：
接收器，被配置为处理接收通信信号，以提供接收的数据序列；以及
基带处理器，被配置为处理所述接收的数据序列内的一个或多个信号参数，以重建各种信号的传播穿过所述通信系统的部分。
7.根据权利要求6所述的频谱分析工具，其中，所述接收通信信号被表征为具有多个通信信道，
其中，所述接收器被表征为宽带捕获接收器，所述宽带捕获接收器被配置为将一个以上的通信信道从模拟表示转换为数字表示，以提供所述接收的数据序列。
8.根据权利要求7所述的频谱分析工具，其中，所述接收器被表征为全带捕获接收器，所述全带捕获接收器被配置为将所述多个通信信道从模拟表示转换为数字表示，以提供所述接收的数据序列。
9.根据权利要求6所述的频谱分析工具，进一步包括：
显示器，被配置为使频谱分析工具的操作者查看各种信号在频域或时域内的部分。
10.一种通信系统，包括经由通信信道耦接至一个或多个用户位置的服务提供商位置，所述通信系统包括：
设备诊断工具，包括在所述一个或多个用户位置的至少一个内，被配置为估算通过所述通信系统的信号的一个或多个信号参数；以及
频谱分析工具，包括在所述服务提供商位置内，被配置为处理所述一个或多个信号参数，以重建各种信号的通过所述通信系统的部分。
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