CN1066360A - 双向电缆电视系统中的自动频率选择 - Google Patents

Abstract

一种用于从远程终端上行到系管理器(310)传 送数据自动选择最佳频率的方法。(310)初选择一组 频率，并发送一命令下行到每个远程终端指示使用哪 个频率。响应(310)的寻址命令，各远程终端在每个 选择的频率上发送数据消息。(310)在相应频率接收 和计数该数据消息。在接收一个统计上重要的消息 数后，具有最低的接收数据消息数的频率除去不用。 该频率可用任一个替代：(1)先前未尝试的频率，或 (2)如所有频率都尝试过，取具有最高接收数据消息 数的频率。

Description

本发明涉及电缆电视系统，更具体地讲涉及通过易受噪声干扰的电缆电视频道传送数据的方法和设备，这种数据是经过多个具有载波频率的可选择的数据信息传送的，上述载波频率没有谐波关系并安排在预定为CATV用户到前端（headend）点的上行传输的电视带宽频道中。根据本发明的频率选择方法和设备，其上行传输频率是按周期自动设置的。

电缆电视系统已经发展到了这样的程度，即不仅是提供所需的双向信息流，而且实际上要求实现一些新业务。例如实现每次收看付费（pay-per-view）业务，用户可以脉冲地选择收看事件并承担费用，至少要求从一个电缆电视用户到电缆电视前端的上行（反）方向有一条如电话通信信道或RF信道的数据信道去报告业务使用数据。返回通路的其他用途包括：读电表，告警业务，用户投票与表决，收集用户的收看统计数据以及家庭购物。但是并非每个电缆电视系统的经营者都提供双向传输，电缆电视设备制造商已试图在用户到前端的方向上提供上行传输。实际上，所有的那些制造商都提供所谓分配系统或双向系统，该系统具有用于上行传输的至少包括5到30MHz频段的频谱。这个有意义的频段包括电缆电视频道T7（5.75-11.75MHz），T8（11.75-17.75MHz），T9（17.75-23.75MHz）和T10（23.75-29.75MHz）。每个频道具有电视信号带宽的返回通路频道例如可用于电视会议。无论前端的操作者是否将所谓“低分配”、“中分配”或“高分配”系统用于双向传输，所有三种类型分配传输系统都包含在5-30MHz这个有意义的频段的上行传输。

由Richard  Citta和Deunis  Mutzbaugh撰写并发表在1984年全国电缆电视协会会议（National  Cable  Televisison  association  Conference）论文集上题为“TWO-Way  Cable  Plant  Characteristics”的文章描述了典型电缆电视返回设备的检查结果。分析5-30MHz上行频段的五个主要特性。这些特性包括：白噪声和漏斗效应（funneling  effect），侵入的或不需要的外部信号，由于不良分配设备引起的共模失真，电源线干扰和其他影响的脉冲噪声和放大器的非线性。

白噪声和高斯噪声是常用来描述随机噪声特性的术语。白噪声描述噪声功率随频率的无规则分布，即在有意义的频带上，这里指5-30MHz频带的恒定功率频谱密度。随机噪声分量包括与温度有关的热噪声，有源器件产生的散粒噪声和随频率的增加而减少的1/f或低频噪声。术语噪声限度（floor）是用来描述在有意义的频带内这种白噪声的恒定功率电平。

这种噪声通过每个返回分配放大器传送，该放大器加上其本身的噪声并桥接到从所有分支到前端相连的一条线路的噪声上。在朝着前端方向的分布树的每个分支的这个附加的噪声称为噪声漏斗或漏斗效应。该恒定噪声限度的功率电平确定一个噪声电平，数据载波功率电平应当超过这个噪声电平。

本发明特别与干扰噪声有关，该噪声在有意义频带的噪声谱密度分布中产生峰值。当已知的数据传输编码技术如频移或相移键控通过单一的数据传输信道实施时，干扰噪声会破坏有效的数据传输。实际上，干扰噪声特别与上面提及的返回设备的四个特性有关：即侵入，共模失真，脉冲噪声和放大器的非线性。

侵入是指在电缆的薄弱点上不需要的外部信号进入电缆设备，这些薄弱点如屏蔽不连续性，接地不良和电缆护套焊接不良，以及连接器的故障。在这些薄弱点上由广播引起的无线频率的载波进入电缆，上述广播如本地的AM广播波段，民用电台波段，业余无线电爱好者波段或本地的或者国际的短波波段。因此，特定的载波频率上的干扰噪声峰值在易受侵入的电缆分配设备上进行噪声谱密度测量时可看到。

共模失真是由于连接器腐蚀产生点接触二极管导致电缆设备的非线性而引起的。在返回设备上这些二极管的影响是在6MHz的倍数，即在有意义频段上的6，12，18，24和30MHz上始终作为噪声功率峰值出现的驱动信号的不同产物。

脉冲噪声定义为包含高功率电平和短的持续期间的脉冲噪声。电晕和间隙放电脉冲噪声是由电力线放电产生的。在确定的电晕噪声的程度内温度和湿度特别有影响，而间隙噪声是电源系统故障的直接结果，例如坏的或破碎的绝缘子。合成的脉冲噪声频谱以sinx/x分布能够延伸到几十MHz。

放大器的非线性或振荡是与由临界稳定或不适当终端的放大器引起的脉冲再生振荡有关。其结果是在返回设备频带中的频率峰值流，其间距和失配与放大器之间的距离有关。

从检查典型的电缆分配设备，Citta等人的结论是：在他们绘制的0-30MHz之间的噪声频谱中，各峰值之间的谷底存在着“孔”（holes）。他们建议通过仔细地选择这些谷中“开槽”的返回载波，这些谷可以有益的利用。

Citta等人发表于1987年的National  Cable  Television  Conference的补充文章和在US4586078专利中可以得到的结论是，利用相干相移键控技术CPSK可以将45Kb的数据信号分别在5.5MHz和11MHz或T7和T8电缆电视频道附近交替地传送。这种形式的消息的交替载波传送继续着直到数据成功地接收。换句话说，出现在两个载波上交替传送，直到在一个终端上接收到表示成功地收到消息的证实信号。在协调选择这些载波频率以避免由干扰噪声产生的噪声分布峰值时，可考虑有关这种调制的相移键控数据流将流入Citta等人调查的电缆电视分配网络外部的噪声峰值中。参照1988年4月29日提交的已允许的美国专利申请07/188，478号翻印在这里的图2，可以看出在5.5MHz上传输实际上是不可能的。已经了解到噪声峰值的出现与消失取决于不同的时刻、季节和其它考虑。

已经尝试其他返回通路或上行数据传输方案。这些方案包括如Citta等人描述为“普通存在”的电话系统。换句话说，到电缆电视前端的返回数据通路可以完全不经电缆电视分配设备提供。服务的电缆应有意地避免，或者因为在分配系统中的干扰噪声问题或者因为该系统是一个单向的下行系统。而用户电话线被用于数据传输。但是在这种情况下，如果通到用户家中的电话线路除了用于正常的“简单老式”的电话业务外还用于数据传输的话，则涉及当地的电话数据收费可能要求交纳线路调节附加费用。另外，当电话线路要求一个不定期的或周期的数据流时，只有用户不使用的时候它才能被利用。

另外一种已知的返回数据传输方案包括应用避开麻烦的5-30MHz频段的载波频率的单独数据信道。这个避开多噪声的5-30MHz波段的方案只在中分配和高分配系统中才是可能的。

所谓数据的扩频传输是一个从需要以保密方式与水下的潜艇通信的军事要求发展来的技术。扩频的名称来自将具有相对窄带宽的数据信号扩展为一个较宽的频谱，该较宽的频谱比传送该窄带数据信号所要求的正常频带更宽。

最近，由扩频传输提供的保密性的优点未注意到有利于在干扰环境中应用的性能。例如，过去曾试图开发经电力线工作的通信系统，但由于电力线的脉冲噪声电平高，故发现只能勉强接受，例如从Tandy  Radio  Shack公司可得到的电力线插入式内部通信联络系统。然而，日本的N.E.C.家电集团公司已展示了一种经交流电源线以9600波特工作的扩频家用总线，这种总线实际上达到了200米电力线的距离。NEC已有的特点是在同轴电缆（例如，电缆电视电缆）和绝大多数的家庭通用的交流电源线之间没有链路。

Kabota等人的美国专利4635274描述了一种双向数据信号通信系统，其中将扩频传输应用于电缆电视系统中的上行数据传输。但是，与电话数据返回相比，这种技术是十分昂贵的。

因此，任凭扩频和其它射频数据返回技术的发展，在电缆电视技术领域中仍然要求用电缆电视分配设备从多个用户建筑物到电缆电视前端具有高数据通过量的上行数据传输，而这种传输相对地不易受到噪声的干扰。

脉冲式每次收看付费（IPPV）的概念在本技术领域是已知的，但为了完整起见在这里作简单的叙述。基本上说，这是一种出售方法，利用这一方法付费（电缆）电视用户可以单个地购买特定的节目事件。另外，这种购买仅仅通过与用户家中的机顶终端（STT）相配合限制在“脉冲”的基础上，虽然这个方法不要求将要购买的事件是“正在进行中”的，但该方法要求该系统支持购买节目中的事件，这种购买必须以这样一种方法处理，即在用户可能立即收看该事件（即立即得到满足）时不出现任何可感觉到的迟延。

虽然存在着几种实现上述出售方法的技术，但所有的技术都有共同的要求。该系统的一些部分必须判断是否允许购买和随后收看该事件。如果允许，该特定事件的购买必须记录下来，并向一般称为“计费系统”报告，这样，节目的卖主最后从该事务处理信息中收到总收入。

为了实现购买事件的报告，使用所谓的“存贮与转发”技术。在该存贮与转发方法中，机顶终端假定只要该用户有预先允许IPPV权利，则允许事件的购买。当该用户执行购买事件的必要步骤时，该机顶终端允许收看该事件（一般是对在一个特定频道上的视频信号进行去扰码）并记录该事件的购买。这一记录一般是存贮在加密的非易失存贮器中，因为它代表了节目卖主的收入。

十分明显，为了获得总收入，卖主的计费系统必须以及时的方式获得存贮在所有用户机顶终端中的购买记录数据。为达到此目的，系统控制计算机（下文称之为系统管理器）周期地要求机顶终端返回存贮在存贮器中的IPPV购买数据。当系统管理器收到机顶终端的数据时，它一般要向该终端证实该接收（即如Citta等人所说的那样）和该数据要从存贮器清除以便留出存贮空间用来存贮另外的购买数据。系统管理器然后将这个数据转发给计费系统，IPPV购买周期就完成了。

IPPV返回数据的考虑对于确定RF数据返回技术是重要的，这样的IPPV返回数据考虑不仅仅是考虑，而且公认是最关键的，因为要求高的数据通过量。其它的要求如用返回数据通路作为用户投票，防盗报警、读电表、家庭购物、能源管理等等是附加给IPPV业务的数据通过量的要求。

因此，在本技术领域中仍要求具有高的数据通过量的RF数据返回设备在一定程度上支持包括IPPV业务在内的所有业务范围。

本发明涉及射频数据返回设备，通过反向电缆射频通信周期的和迅速的恢复机顶终端的购买记录和其它信息。本发明主要涉及在前端接收通过RF数据返回通路返回的数据的所谓系统管理器设备的改进，一个频率不同的RF接收机设备，用来从所有的用户终端或系统模块和该用户终端或模块本身接收调制的和经多条数据信息传送的数据。

本发明的一个目的是不要求计费系统作任何重大变化的情况下实现RF用户数据的返回。另外，RF用户数据返回的过程应当与电话线路返回无关地工作，即它们应当是并排地工作。而且，RF用户数据返回设备应当与已用于前向或下行传输的任何前端或终端设备兼容。从下面的概述可以熟悉系统设备和术语。

系统管理器：这是用于电缆电视系统的主要控制计算机。该系统管理器从操作人员和计费计算机两方面接收输入的命令。它产生适当的控制事务处理信息，这些信息经控制发送机在前向（下行）电缆通路上发送到机顶经端。它接收来自频率不同的数据接收机和处理器（下文也称之为RF-IPPV处理器）的返回数据并转发该返回数据到计费计算机。

控制发送机：这些是用来将系统管理器的标准RS-232串行数据变换为调制的射频信号的装置，调制的射频信号在到机顶终端或IPPV模块的电缆上传输。在可从本发明的受让人得到的已知的电缆系统中，控制发送机可以是可寻址的发送机（ATX）或前端控制器和扰频器，或者是二者的组合。对于本发明的目的，控制发送机主要是一个通过型的装置，为了完整性而进行了描述。

双向放大器：这些中继分配放大器和线路扩展器放大并且通过前向（下行）方向的RF频谱的某些部分和反方向的RF频谱的不同部分。这使得通过单一的同轴电缆进行双向通信成为可能。双向放大器也是通过型的装置，仅为了完整而作描述。

机顶终端：这些设备是电缆系统与用户和他的/她的电视机之间的接口。在其它的功能中，机顶终端执行调谐，下变频和在选择的基础上对电缆视频信号解扰。它们接收控制发送机全局的和寻址的控制事务处理信息（即引导到所有的或单个的终端的事务处理信息）去构成和控制它们所提供的业务。另外，机顶终端可以装备一个内部RF返回模块或设置至附加的外部数据返回模块的接口，以使该终端的或外部模块的加密存贮器装置可提供用于存贮购买的事件或要返回的其它数据。另外，无论机顶终端或相关的模块都包括根据本发明的频率不同的反向通路数据发送机。这个装有或与RF-IPPV模块相连的机顶终端在本文称为RF-STT。

RF-IPPV模块：如果机顶终端未配备内部频率不同的反向通路数据发送机，该RF-IPPV模块是一个与该机顶终端相连的模块。

RF-IPPV处理器：RF-IPPV处理器主要是用于该终端或模块的反向通路数据发送机的频率不同的RF数据接收机。它同时从多达四个（或更多个）不同的反向数据信道上的调制RF信号中恢复数据。然后它将冗余数据信息滤除，将数据组合为数据包，并在标准的RS-232数据链路上将这些数据包转发给系统管理器。每个电缆电视前端最少需要一个处理器。本发明的总目的是频率用户数据返回设备必须容易使用，可靠工作和具有高的数据通过量，完整和保密。此外，本发明用于满足三项特殊的性能目标：

1、RF数据传输设备必须极大地容忍一般存在于电缆电视分配设备反向信道中的离散干扰源相对高的噪声电平。该干扰是由于外部RF信号源侵入该电缆电视设备，所有干扰都“漏斗”到数据接收机。

2、数据返回方法必须足够快，从便能在更大的，每个前端电缆电视系统20万个终端，甚至在24小时或少些时间操作者都能从所有的机顶终端获得数据。

3、在安装时，要求在用户地点的各机顶终端或相关的模块的任何频率或电平调节都必须实际上是自动进行的。

前面两个目的相应于本发明的两个主要功能方面，按照本发明的频率反向通路通信技术和媒体存取/数据返回协议。第三个目的涉及通信工艺性能，主要涉及不管环境条件变化，促进系统的自动维护。

本发明特别涉及这些目的的第三个目的。特别是，本发明涉及用于自动选择机顶终端或IPPV模块的RF数据传输频率以补偿环境条件的变化的方法和设备。除了环境的考虑之外，电缆分配设备重新设置或布置可导致要选择远程终端使用新的传输频率。

根据本发明，系统管理器，远程终端或RF-IPPV模块和频率不同的返回RF-IPPV处理器工作自动地选择最好的频率用于上行传输。系统管理器随机的或通过以前计算的统计数据从可用频率库中选出一组频率，相应于最熟知的可用频率。作为例子，我们假设选择四个不同的频率，虽然可以使用任何数目的频率。

系统管理器向每个远程终端发送指示使用哪四个频率的下行消息。此后，每个机顶终端使用这四个频率同时发送上行到RF-IPPV处理器的数据消息。该RF-IPPV处理器对在每个频率接收的单个连续的接收数据消息的数目进行计数。在一段有统计意义的时间期间之后，RF-IPPV处理器或系统管理器或二者将连续接收数据消息次数最少的频率去掉不用，代之以另一个未试过的频率，或者如果所有的频率都试过了，则使用在前面利用率中具有以前计算的最高接收数据消息次数的另一个频率。因此，全部可用频率中的四个最好的频率将继续被选择。

根据本发明的另一个实施例，在一天，一周等时间内的不同时间点可以产生已知是最佳可用频率的几组频率，省去使用上述自动频率选择的过程。此后，不重复产生这些组的频率，可以使用以前在不同时间点产生的各组频率。这样，减少了反复地确定最佳频率的必要性。

当阅读了附图，从下面详细的说明中本专业的技术人员很容易理解本发明的这些和其它的特性。

图1是描述CATV分配设备的总方框图，该分配设备具有双向分配放大器和分配器，分配器能将包括本发明的RF返回发送机的CATV终端连接到包括根据本发明的频率不同的数据接收机的前端。

图2是典型的CATV分配设备在上行0-30MHz频段随频率变化的噪声电平曲线。

图3表示按照图1的系统的几个部件的系统方框图，包括计费系统、系统管理器、频率不同的RF数据返回接收机和机顶终端及其相关的RF数据返回模块。

图4是典型的机顶终端（STT）的原理框图，示出了包含带外寻址命令接收机的特定终端。

图5是图4的机顶终端的RF-IPPV模块的原理框图，该模块或者包含该终端的一部分或者通过适合的总线系统连接到该终端。

图6是图5模块的BPSK调制器的原理图。

图7是从按照图5的频率不同的RF数据返回发送机来的返回数据序列的定时图。

图8是图3的系统图中所示的RF-IPPV处理器（接收机）的方框图。

图9-13是图8的RF-IPPV处理器的几个部件的原理框图：图9表示前端模块，图10表示频率合成器，图11A-C表示RF接收机，图12表示信号强度分析仪，而图13表示控制器部件。

图14是屏幕的树形结构图，它可以通过操作RF-IPPV处理器键盘上的键来显示。

图15是RF-IPPV数据传输序列的定时图。

图16是说明米勒（Miller）编码原理的数据波形图。

图17是说明基于上行数据信道的状态而执行的适当功能的卡诺图。

图1表示一种典型的电缆电视分配设备100，该设备将电缆电视信号分配给用户并从用户终端120接收上行消息。CATV设备100通过CATV终端120将前端110连接到多个用户电视机130。CATV设备100利用分配器143连接成具有分支148和150的“树形”结构。偶尔，在分配器143的位置上利用桥型开关将前端与用户之间的通信转换到分配器143的上行输入端的仅仅一个分支。本发明的一个目的是取消对桥形开关的任何要求，而桥形开关在过去曾用于改善从用户到前端的数据通过量。在下行方向，一般是多个用户接收前端110发送的相同信号，一般为宽带的CATV信号。在具有增加的带宽的未来系统中，如光纤系统中，极有可能不同的用户可以只接收供他们用的不同信号，以前仅留给电话公司一个范围。分配放大器142也是沿电缆设备100正常分配，以便提高或重复传输的信号。从前端110到在CATV终端120的用户的传输对沿中继线141和分支线路148，147，146，145及分接线144所感应的噪声是敏感的。但是，更严重的噪声侵入是从用户到前端110的传输中产生的。

频率不同的RF数据返回发送机200可包含在CATV终端120中或与CATV终端120相连接，并允许用户在CATV设备中发送上行的消息与前端通信。前端110包括频率不同的RF数据接收机300，用来接收在任何一个或所有的多个用户地点的CATV终端120中的或相关的模块中的RF数据返回发送机200发送的消息。装备IPPV或要求返回数据的其它业务的其他用户可以配备电话发送机，用于与在前端的电话处理器（未画出）通信。

很多CATV设备是所谓的分配系统，用于双向传输，也就是说，从前端向用户传输和从用户向前端传输。在这些CATV设备中，放大器142用于包括反向通路放大的双向传输。迄今为止，一部分电缆电视公司已避免在CATV设备中的双向传输，因为从用户到前端的上行传输对干扰噪声极为敏感。上行通信对干扰噪声更敏感是因为CATV设备构成了“树形”结构，允许从CATV设备每一点的干扰噪声在上行方向传播与放大。这可叫做漏斗效应。例如，在线路144和154上的干扰噪声160和161将在接到分接线144和分支154的分配器143上组合为干扰噪声162。由于信号是向前端110传输的，这一噪声将与分支线路153，152，151，150和整个CATV设备中的其它线路上的噪声组合。在上行方向，在前端从CATV设备的每一分支引入的噪声中鉴别出传送的数据信号变得困难了。

干扰噪声可包括脉冲噪声、共模失真、侵入噪声和放大器非线性。闪电10，无线电广播11和电力线12是示例性的干扰噪声源。CATV设备可能包含陈旧的和不良的接地及焊接的电缆护套或类似的情况，使噪声进入CATV设备中的任何地方。老化的分配器143或陈旧的、非线性放大器142也可能产生干扰噪声。因为从CATV设备的每一分支来的干扰噪声都影响着上行传输，而干扰噪声仅仅在单一的下行线路（例如141，148，147，146，145，144）影响着下行传输，所以上行CATV设备当它老化了的时候将要求比下行CATV设备更快地进行昂贵的维护。本发明允许在一个“不良”的CATV设备上传输上行通信信号，这个CATV设备不进行昂贵的日常维护上行传输是困难的。本发明允许在其噪声比目前可允许的噪声更大的CATV设备上双向传输消息。

现在参照图2，这里是一个典型的电缆电视设备的噪声功率电平随频率变化的图。测量是在一套比较新的设备上并在主要的收看时间（晚上）进行的。在被测的设备中从1500KHz的本地调幅电台，英国世界服务电台，美国之音电台和21MHz的业余广播可以看出，侵入的影响特别严重。可以很快看出，利用已知技术在频道T7（5.75-11.75MHz）上传输实际上是不可能的。另外，从分布上一般可看出，频率越高干扰噪声的问题越小。

在测量时间，共模失真的影响实际不严重。但是在约一年以后又检测这个设备时，共模失真在6，12，18和24MHz上被预料地看到了峰值。

图3是根据本发明的RE-IPPV系统的概观。该系统包括计费计算机或系统305，它记录和保存每个系统用户的记录。记录一般含有这样一些信息，如用户的姓名、地址和电话号码、用户所拥有的设备类型和该用户被授权收看哪种付费业务。一般说，电缆电视的经营者拥有计费计算机，从专门经营这种设备的卖主那里租用这种设备，或者在计费卖主拥有的机器上共享计算机的时间。

计费计算机305与系统管理器310接口。系统管理器310控制电缆系统的工作。系统管理器310保存电缆系统中所有可寻址的机顶终端的表，以及每个终端被授权接收的那些业务。系统管理器310还确定和保存由电缆电视经营者为每个系统选择的参数。这些参数可包括在该系统中与每个CATV被频码的信道相关的频率，系统的加密特性和系统时间。此外，系统管理器310负责对系统中的每次收看付费事件的授权与不授权。

系统管理器310还存贮IPPV信息。系统管理器的驻留程序读出电缆系统中的机顶终端上装的IPPV事务处理信息。IPPV事务处理信息被存在系统管理器的数据库中直到该信息被计费计算机305检索为止。系统管理器310通过向电缆系统的机顶终端发送请求数据去控制IPPV购买信息的返回报告。

如图3所示，系统管理器产生的命令可以两种方式之一发送到机顶终端，在第一种技术中，可寻址发送机（ATX）314以可寻址机顶终端能识别的格式在专用信道（例如104.2MHz）上发送来自系统管理器310（另一选择是经前端控制器312）的命令。在第二种技术中，用所谓带内系统发送命令，其中命令经带内扰码器313的操作被包含在视频信号中。带内系统在共同受让的序号为188，481的未决专利申请中描述，引用在这里供参考。其它技术也可以用于从前端到用户的机顶终端的可寻址或全局地发送数据，本发明的构成不限于这一方面。例如，音频上的数据、扩频或在同一电缆上可以实现的其它技术，或者在交换或专用的电话或者电力线上可以实现的等效替换。

电缆系统中的用户可以装备机顶终端315。图3示出三个机顶终端，其中两个（315a，315b）是与带内系统相关的，而其中一个（315c）是与带外系统相关的。例如，机顶终端315a和315b可以包括Scientific  Atlanta  8570型和8590型机顶终端，而机顶终端315c可以包括Scientific  Atlanta  8580型机顶终端。该机顶终端可使用户从电缆系统经营者要求调谐和解扰该服务。每个机顶终端包含一个唯一的数字识别码，例如一个数字地址，这一识别码允许电缆经营者直接向单个的机顶终端发送命令。这些命令叫做寻址命令。这些机顶终端也能接收由电缆系统中所有机顶终端处理的全局命令。被授权购买脉冲式每次收看付费事件的用户配备在其中包含脉冲模块的机顶终端。简言文，该脉冲模块允许该用户授权他的机顶终端接收每次收看付费事件，存贮与购买该事件有关的数据，向电缆经营者转发存贮的数据。如图3所示，存贮的数据可通过电话处理器321用公共交换电话网317由电话脉冲模块传回给电缆经营者;或者通过RF-IPPV处理器322利用RF返回通路319由RF脉冲模块传回。RF数据返回通路将在下面更详细地描述。电话处理器321和RF-IPPV处理器322通过适当的接口如RS-323接口接到系统管理器310。

计费计算机305向系统管理器310发送事务处理信息，管理器310利用RF返回通路319或利用电话返回通路317识别系统中是否有特定的机顶终端。然后系统管理器310下装事务处理信息到机顶终端315，启动和配置该机顶终端。例如，RF脉冲模块必须装入用于RF传输的频率和在下面详述的校准步骤。这些频率可以在该模块制造时装入，或者可以与系统管理器310的全局事务处理信息一起装入。另一种方法是这些频率可以用可寻址的命令装入。

图4表示本专业领域已知的常规可导址的机顶终端的原理框图，即Scientific  Atlanta8580型机顶终端。根据本发明的一个实施例的原理，机顶终端是通过型装置而且不构成本发明的一部分。通过微处理器400的一个端口，微处理器400只是将通过可寻址数据接收机430接收的所有命令经IPPV连接器490向如图所示的与RF-IPPV数据返回模块相连的微处理器504报告。在另一个实施例中，图5的模块微处理器504的功能可以并入微处理器400中，在这种情况下，将要求比M50751更大容量的微处理器。

带外可寻址机顶终端的基本构成方框是一个下变频器和用来接收并下变输入电缆信号的调谐器410。数据接收机430从下变频器410接收下变频的带外104.2MHz信号或其它合适的数据载波。如果需要的话，下变频器的下变频电视信号输出在解扰器420中被解扰。解扰的信道被上变频为输入给用户电视机、录相机或其它用户设备（未示出）的信道3或信道4。

微处理器400具有相连的NVM470和定时逻辑480，用于接收直接输入的键盘440，用来接收遥控输入的红外或其它遥控接收机450，和显示器460。显示器例如显示调谐频道号码或一天中的时间。

如上所述的8580型机顶终端仅仅是为了本发明的目的的一种通过型的装置。每个8570，8590型的和其它制造商的其它机顶终端通常包含类似微处理器400那样的处理器控制器，这些微处理器都必须具有用来与图5所示的模块进行数据交换的端口或连接器，或者当模块不包含微处理器时控制图5中的部件。图5中的NVM502附属的非易失存贮器，它简单地补充NVM470提供的存贮数量并且由微处理器400存取。

为了实现家庭购物，能源管理，读电表，防盗报警和其它基于IPPV服务的业务，终端必须包含到用户家中各种主要设备输入/输出数据的适当干扰（图4未示出这些设备）。

图5表示根据本发明的RF-IPPV模块的框图。RF-IPPV模块是以微处理器为基础的BPSK发送机，用于通过CATV设备的反向或上行传输系统从一个用户位置到前端发送信息。微处理器504与机顶终端微处理器400接口以便接收存贮在NVM503中的信息（用于以后的传送）或接收传输指令。在发送周期，微处理器504对频率合成器电路加电源，编程适当的频率以便发送，接通末级放大器，设置调制器的预定增益电平，和发送要求的信息。

微处理器504是模块的“大脑”，确定何时发送（根据前端的指令并在下面详细讨论），确定和设置传输频率与功率电平，并对存贮在NVM503中的数据进行编码以便传输。为了保证及时与有效的数据返回，当数据存入NVM503时最好预格式化。当传输结束以后，微处理器504也关断RF电路，因而减少该模块的噪声输出并减少整个功耗。NVM503存贮该事件数据（预格式化用于传输）、加密信息、发送频率与功率电平和模块的识别信息。NVM503还存贮将在下面更详细说明的收看统计数据。

锁相环505、低通滤波器506和压控振荡器（VCO）507合成传输用的频率。该频率是从4MHz晶体时钟501合成的，这一时钟也控制微处理器504。这样安排减少了频率合成所要求的部件数目，也消除了使用相同频率的两个不同时钟可能产生的问题。

模块的锁相环505从微处理器504接收串行数据，在其寄存器中设置一个特定的频率。锁相环505将VCO507输出的取样信号与从4MHz时钟取出的信号进行比较，以表示“高”或“低”产生频率的极性来确定产生的频率是高于还是低于编程的合成器频率。低通滤波器LPF部件506对这一信号进行数学积分，产生一个直流电压控制的压控振荡器VCO507的输出频率。VCO507的输出送到调制器508，且还送回到锁相环505，这样该信号可以再次取样，而且在传输期间该过程被重复。

数据滤波器510是带通型的滤波器，它防止将要发送的数字信息的高频能量被调制到RF载波上。因此数据滤波器510的功能是使已调信号的调制能量包含在特定的限度之内。

调制器508接收微处理器504的滤波数据输入和VOC507的RF载波，并调制正比于该数据信号的RF载波的相位。调制器还利用由电阻性D/A网络产生的直流偏置电压去控制已调信号的整个增益。该D/A网络直接由微处理器504控制。调制器508将在下面参照图6详细描述。

在本发明中考虑实行RF返回的三个调制方案：二进制频移键控（FSK）、二进制相移键控（BPSK）、具有BPSK调制的直接序列扩张频谱（DSSS）。很多方案被认为太复杂也没必要，因为带宽保存不是重要的要求。

这三种方案中，BPSK对广播噪声有最高的抗干扰性，DSSS对于离数频率干扰有最高的抗干扰性，而FSK实现起来最简单。另一方面，BPSK和FSK对于强的同信道干扰的抗干扰性很小，但是DSSS接收机相当复杂，并且有很大的噪声带宽。另外，DSSS发送机要求非常复杂的滤波器来防止正向和反向视频信号的干扰。此外，FSK接收机会遭受（在这种情况下）“捕捉”效应的影响，而这种影响在这种情况下也是一个问题。

根据本发明的系统提供一些最佳的特性。该系统使用四个不同频率的BPSK信令。这种方法可称为频率分集BPSK（或FDBPSK）。这样，接收机的噪声带宽是非常小的。利用BPSK的固有噪声抑制特性，并通过选择合适的频率可以避免离散干扰。但是，由于上述原因已经将BPSK调制用于本发明，其它的调制技术也可以使用，本发明并不限制在这个方面。

末级放大器509将调制器508合成的信号放大到该模块所要求的输出功率电平。放大器的增益是一个固定的量级，利用抗多路干扰控制器513来的信号控制放大器509的通/断转换。

抗多路干扰控制器513是用来使微处理器504控制末级放大器509状态的电路。在微处理器504出故障的情况下，抗多路干扰控制器513在一段预定时间期间以后或几次连续传输以后禁止末级放大器509。这样，防止该模块发送的消息比设计的或更经常是比预定的更长，而不顾微处理器的状态。受到“多路干扰”或“啸叫”的终端是失去控制的终端，如果容许的话可产生影响整个系统的噪声消息。抗多路干扰电路在预定的时间期间之后关闭数据发送机以防止多路干扰，这段周期长于要求的最长数据消息。抗多路干扰控制器513在普通受让的美国专利4692916中作了描述，引用在这里供参考。

双通路滤波器511是具有两个不同部件的滤波器：12-19MHz带通滤波器515用于模块发送机的谐波能量抑制，而54-840MHz高通滤波器516用于通过到未受干扰的机顶终端的CATV信号。

对于所谓“室内”（on-premises）系统的RF-IPPV模块设计有关的设计考虑是不特别适合于所谓“室外”（off-premises）系统的。“室内”系统如Scientific  Atlanta8570，8580和8590终端那样的带内及带外可寻址的机顶终端。“室外”环境的先决条件是将机顶终端设备从用户的房屋中移出去。这种“室外”系统包含如阻断和陷波技术。因此，例如至少有一房屋，如果没有下引电缆，电缆电视终端和用户设备之间的电缆分离，用户设备可能不特别适合于数据传输。另一方面，某些用户设备要求IPPV、家庭购物和常规的电视接收机设备不能用的双向服务。因而，以总线或其它终端/模块间的通信通路为先决条件的图5的模块要在没有特殊数据通信设计的情况下通过常规的房屋或下引电缆来实现是困难的。然而本发明涉及终端/模块设计的那些原理，它可从室内终端的设计延伸到所谓室外阻断和陷波系统的用户单元的IPPV模块设计。

图6表示图5的BPSK调制器的细节。BPSK调制是一种调制类型，RF载波的相位状态在两个可能的状态之一交替变化代表两个逻辑状态中的一个状态。用于RF-IPPV发送机中的BPSK调制技术使用了本发明的平衡发送机，它包括用一个平衡差分放大器产生RF载波的相位状态变化来代表编码的数字信息。虽然存在着可想到的许多可能方式来实现这种类型的调制器，利用如图6所示的差分放大器也提供了改变电路的整个增益的装置，因此允许用微处理器控制输出功率电平。通过把图6中的Q3的基极加上一个恒定的RF载波并将这个信号与由微处理器504控制的数/模变换器提供的直流偏压组合，一个准线性功率输出控制就被组合到低成本的BPSK调制器上。

BPSK调制器600包括可编程的增益控制器602。可编程的增益控制器602包括分别为1KΩ，2.2KΩ，3.9KΩ和8.2KΩ的四个电阻R1-R4。每个电阻R1～R4的一端分别接到输入端B3-B0。每个电阻的另一端接到公共输出端605。可编程的增益控制器602的输出端605通过3.3KΩ的电阻R5接到晶体管Q3的基极。5V电压通过3.3KΩ电阻R6接到可编程的增益控制器602的输出端与电阻R5之间的第一点。可编程的增益控制器602的输出端605与电阻R5之间的第二点通过0.01μf电容C1接地。振荡器507的输出端（图5）通过0.01μf电容C2接到晶体管Q3的基极。

晶体管Q3的发射极通过8.2KΩ电阻R7接地。晶体管Q3的发射极与电阻R7之间的点通过0.01μf电容C3和33Ω电阻R8接地。

晶体管Q1的发射极接到晶体管Q2的发射极。晶体管Q3的集电极接到两个发射极的连线上。输入数据通过数据滤波器510（图5）接到晶体管Q1的基极。数据滤波器510与晶体管Q1基极之间的点通过0.01μf电容C4接地再通过27KΩ电阻R9接27KΩ电阻R10。导线“A”代表一些点连接在一起。

电阻R9与R10之间的点通过12KΩ电阻R11接地并通过3.3KΩ电阻R12接到+9V的输入端。电阻R10与晶体管Q2的基极之间的点通过0.01μf电容C5接地。

晶体管Q1与Q2的集电极分别接到变压器650的初级。+9V通过47Ω电阻R13接到变压器650初级绕组的中点。变压器650初级的一端是调制器的输出端，另一端通过0.01μf电容C6接地。

下面对调制器600的工作进行说明。

调制器600从图5的微处理器504提取标定的数据输入并对该数据滤波以减少高频分量。滤波的数据波形将晶体管Q1的集电极电流改变为代表数字1或0的两种可能状态中的一种。晶体管Q2的基极保持为一个恒定电压。

振荡器的RF信号输入到晶体管Q3的基极。Q3的集电极电流保持在由可编程的增益控制数/模变换器电阻网络602的输出电压确定的一个恒定电平上。由于Q3的RF集电极电流保持恒定，所以晶体管Q1与Q2的总发射极电流必须等于晶体管Q3中的该电流。Q1集电极电流是与其基极的数据信号成比例变化的，因此Q2的集电极电流以相反的方向变化以保持总电流恒定。晶体管Q1与Q2集电极的RF电流在变压器650初级两端产生一个差分电压。该差分RF信号由变压器650变换为一个单端信号，产生的极性变化（相位反相）的RF载波是与Q1基极的数据信号成比例的。这是放大的并被发送的BPSK信号。

调制器中控制增益的功能是晶体管Q3基极上的偏置电压作用的结果。当与振荡器的RF信号组合的时候，这个直流偏压产生与该偏压成比例的集电极电流（和增益电平）。因此，当该直流偏置电平由于可编程增益控制电阻网络602而增加时，晶体管Q3的RF信号的增益也增加了。可编程增益控制电阻网络602设计为具有与数字输入互补的直流响应，从而在调制器的输出端产生一个线性增加的RF功率。换言之，对于每个四比特数字信号递增的增量，调制器的功率输出将增加一个固定的递增量。

根据本发明的特点，上述各部件的工作将在下面描述。

如上所述，为了向系统管理器310返回报告IPPV事件购买信息，每个机顶终端或STT315必须具有反向通信通路（与从系统管理器310向STT315发送控制信息的正向通路相反）。如上所述，RF-IPPV系统希望被用于有反向子分配信道能力的电缆设备中。这些电缆系统有中继放大器，这些放大器允许T7，T8，T9和T10（约0-30MHz）频道以相反方向传播，即进入前端。

本发明提供了如图5所示的RF-IPPV模块，该模块利用T8频道的一部分经多个可选择的已调RF数据插件（carder）信道进行从终端或模块到前端中的频率不同的数据接收机的通信。T7、T9和T10频道用于电视会议或其它的通信，不会受到一般只限于T8频道频段的数据通信的有害影响。

电缆设备如数据通信网中使用反向信道作为从终端地点检索用户信息存在两个主要缺点：如上面已详细描述的上行通信的高噪声和干扰环境，缺乏接入争用机制，通过这个机制数据争用接入该网络。这两个问题起源于该系统的拓扑结构，它是一个如图1所示的倒树形。

从干扰的观点看，“树”的分支起到了一个大天线网络的作用。电缆系统中的不良屏蔽和破裂或连接不紧，如上所述，使RF干扰“侵入”该系统。因为中继放大器被预置提供总的不变的增益，所以带内干扰与噪声在每个放大器中再生。另外，在反向通路中，每个分支的干扰与噪声在每个中继交叉点上相加组合。结果，整个电缆系统拾取的全部干扰与噪声最终在RF-IPPV数据接收机所在的前端求和。为了减小用反向电缆电视频道进行数据通信中所固有的这些问题，在T8电视频道带宽中选择23个100KHz数据信道范围内的四个信道用于主要基于数据通过量考虑的RF-IPPV系统。正如在下面将要进一步描述的，本发明并不仅限于四个信道结构，而是可以用多于四个的信道。接收消息的概率随所用的每个附加信道而增加，但是比较起来为附加信道提供的附加发送机和接收机的费用变得过高了。

6MHz反向电视频道被分为60个100KHz宽的通信信道，其中的23个信道用于本实施例中。23个信道中的四个信道是根据噪声和干扰的频率位置来选择的。发送机和接收机是频率灵活的。用于反向通信的频率可由系统管理器计算机自动编程避免噪声或含有明显的干扰的信道。这些频率能按照随干扰变化的时间的需要经常改变。

每个发送机最好在四个频率的每个频率上以20KB/s的数据速率连续发送其数据。在前端使用四个RF接收机（每个调谐在一个频道）。这样安排对每个消息提供了冗余度。由于同信道干扰的差错概率现在是四个概率的产物，信道中的每个信道在发送机使用那个信道时出现干扰。这导致非常高的传送/接收接入率。

应注意的是，这能够提供优于扩频系统的性能，因为这种连续地传送方案提供了某些频率分集及时间分集。

频率选择

在一个典型的反向系统中，存在四个可用的视频频道：T7，T8，T9和T10。一般地，最低的频道（T7）噪声最高，而最高频道（T10）是最安静的。这将认为T10是最佳选择。然而还有其它的考虑。

许多电缆电视经营者或利用或要求保留几个可用的反向频道。这些频道有时用于电视会议链路，集体接入电视，到前端的字符发生器链路和调制解调制器业务。因为视频比数据传输更不能容忍噪声，希望“最干净”的频道不开通，而用一条较低的频道。

从几个用户返回设备直接观察得到的数据表明从T8到T7信道质量明显下降。虽然BPSK系统可以适合工作在T7，但它一般更容易安排在T8中的干净频段。

频率选择的最后一个因素是发送机谐波的位置。重要的是使发送机的第二和第三次谐波不进入反向频道和正向视频频道。如果发送机频率被限制在14-18MHz范围内，二次谐波（2×fo）将在26和36MHz之间，而三次谐波（3×fo）将在42和54MHz之间。那么第二和第三次谐波将在正向和反向视频频道（T10之上和频道2以下）之外。这显著地减少了发送机输出滤波的要求，因此显著地降低了成本并增加了可靠性。因此，不像Citta等人那样，选择T8频道来故意避免载波。

侵入干扰源一般是离散频率和随时间自然变化的。虽然平均频谱分析仪的测量可指示区域或T8频道的频段，在一个特定的时间点上它们可能完全是不希望的，但确切预测那个频率或那些频率在所有时间使用仍是困难的。然而在任何给定的时间，一般T8频道内有具有足够低的噪声和干扰电平的相当大的带宽去支持可靠的通信。本频率不同的RF-IPPV系统用这个事实并通过一些互补技术避免干扰：最小带宽数据通信技术，频率分集，多个（同时）通信信道和时间随机冗余消息传输。

图5所示的RF模块每当它尝试（或再试）返回数据时在多达四个不同信道（频率）上发送IPPV事件数据。实际所用的频率的数目在每个前端的基础上是可编程的，在本实施中从一个到四个，虽然本发明并不限于这个方面。本系统的频率灵活性特点允许返回系统被编程在没有很强的稳定干扰的信道（频率）上工作。此外，使用多频避免随机的和随时间变化的干扰源。

例如当系统初始建立时，频谱分析仪可用来在15.45-17.75MHz频率范围中导找几个可用的100KHz信道，这些信道平均讲有低的干扰电平。但是，在任何给定的时间点上，总存在着随机的或随时间变化的噪声源干扰数据返回传输的某些可能性。另外，在一个信道上发生干扰的概率相对独立于在另外一个（非邻近的）信道发生的干扰。

为了说明起见，假设在任何传输期间在任何信道上发生有害干扰的概率是50%。因此，可用的任何信道的带宽不大于一半。从另一个方面讲，返回数据消息通过的概率仅仅是50%。但是，如果基本上同时在多个信道上尝试发送消息，仅在每一信道上的尝试不成功时，则这一尝试才是成功的。换言之，至少一个消息的尝试不成功的唯一结果是如果所有的四次尝试都不成功。如果使用四个信道，这个情况出现的概率是：

0.5×0.5×0.5×0.5＝0.0625（6.3%）

或当仅使用一个信道时，故障的概率仅仅是50%的八分之一。一般讲，如果由于干扰在一个信道上故障的概率是K，则使用四个信道的故障概率是K⁴。即相对的改善为K/K⁴或1/K³。

在本实施例情况下，系统管理器，RF-IPPV处理器（RFIP）和RF-STT模块存储两组（多达）四个可用信道。这两组信道称之为“1类频率”和“2类频率”。本专业的技术人员十分清楚，本发明不限于每组包含四个频率的两组频率。相反，可以用任何类数。每组包含相同或不同数目的频率。从系统管理器到RF-IPPV处理器和RF-STT的命令能够立即从一组工作频率转换到另一组工作频率工作。另一方面，系统管理器可被编程在一天的不同时间在各类之间自动周期地转换系统的工作。

在本实施中，两个不同的工作模式在全部时间都是立即可用的，无需中断操作。例如1类可以确定用于数据返回的三个信道和一个信道用于自动RF-STT模块校准，而2类可以确定可用于数据返回的四个信道。在白天时间期间，由于一般是进行安装，该系统可以编程使用1类，以便可进行自动校准。在夜间期间，为了最大限度地利用多数据返回信道的优点，该系统可编程使用2类。

如果知道在一天的某些时间一些返回信道相对质量变化很大，那么这两类可用于在预编程的时间很快地和自动地转换一个或多个信道。例如由于一个干扰的无线电发射机从上午4点到下午6点信道“A”可能比信道“B”好得多，但是在夜间（下午6点到上午4点）比信道“B”差一些。因而，有优越性的是将信道“A”分配给一类并将信道“B”分配给另一类，并编程该系统在上午4点到下午6点转换到适当的类。

假设在多个信道上为低噪声，可用少量的返回数据信道而无需折衷数据的通过量。因此，可以在同一类里通过不同的信道传送不同的组。

RF-IPPV处理器和系统管理器共同收集和保持有效数目，在四个信道的每个信道上接收的非唯一性消息的统计。由RF-STT在每个（所用）信道上发送的消息数目基本上是相等的。因此，当在统计上重要的时间期间，如果每个信道的质量是等效的，在每个使用的信道上的有效消息的数目应趋于相等。因此，如果一个或多个信道的质量低于其它信道，在这些低质量信道上有效接收的消息的数目将低于在所谓干净信道上接收的消息数目。这意味着每条信道上接收的非唯一性消息的累积总数是相对于信道质量的最好指示。在短期的基础上可以进行信道与信道之间质量的比较，以及在单个信道上分析长期趋势。

虽然本实施例仅允许在四个回叫周期中显示累积消息的总计数，但这个信息与该系统的其它特性一起可被用于实现自动频率选择程序。例如，下面的算法最终将尝试所有的信道频率并使用最好的四个频率：

1、取四个明显“好”的频率作为开始。

2、在统计上重要的时间期间分析数据返回性能。

3、记住“最差”频率的相对质量且不使用它。

4、用未试过的频率代替“最差”的频率。

5、重复步骤2-4直到已确定所有可用频率的排序为止。

6、继续使用上述算法，仅在需要替换时从“几”个最好的排序频率中选择除外。

这一算法很容易适合于使用多个或少于四个信道的系统。

本RF-IPPV系统使用具有二进制相移键控（BPSK）载波调制的米勒（Miller）（延迟）数据编码。在使用最小带宽时米勒数据编码给出很好的恢复数据的定时信息。

当RF-STT收到系统管理器的数据返回请求时，该消息告诉RF-STT使用哪类频率，发送该消息多少次（“N”）和传送周期是多长。然后，RF-STT计算在特定的发送周期内在使用的每个频率的“N”个伪随机消息的开始时间，再在每个频率发送数据返回消息多达“N”次。每个频率的开始时间是独立计算的，以便使消息的开始时间和频率顺序是随机的。在随机时间在一个特定频率发送每个消息主要是用统计媒体存取技术的作用（参见下面关于媒体存取协议部分）。在多个发送频率上的多重传送的尝试提供的消息冗余度是抗侵入噪声的主要因素。这一技术基本上是跳频扩谱系统，虽然与已知的扩谱技术相比，跳频相对于数据是慢的。

为了利用RF-STT发送器的多频能力，RF-IPPV处理器含有四个分开的接收机部分，它们能同时接收数据消息。在每个数据返回组周期的开始，系统管理器设置RF-IPPV处理器的频率类别以保证它们与RF-STT相对应。在RF-IPPV处理器中以控制单元为基础对每个接收机的数据消息解码。这些消息被编排为数据组并发往系统管理器。RF-IPPV处理器的控制单元还对消息分类，去掉在每次发送周期中从RF-STT接收的冗余消息。

IPPV数据媒体存取返回协议

在IPPV电缆系统的操作中，基于几个不同的标准，一般希望能够请求数据返回消息或“轮询”装有RF-IPPV模块（RF-STT）的STT。下表综合了从特定的STT组请求数据返回的最有用的情况：

1、无条件的，即所有的RF-STT都必须报告、

2、所有的RF-STT都存贮一个或多个事件的IPPV数据;

3、所有的RF-STT都存贮一个特定事件的IPPV数据;

4、在单个的基础上的特定RF-STT（不考虑事件数据）。

另外，如上所述，十分重要的是，即使在第一种无条件数据请求的情况下，所有的RF-STT都能在不超过24小时的周期内返回该数据。这将在RF-STT总数为千个或甚至数十万个的情况下也是可能的，并且转换为每小时约2.5万个RF-IPPV数据响应的“通过量”目标。

每个反向窄带数据信道每次只能传送一个消息。即，如果在一个特定的电缆系统的任何两个或多个RF-STT发送在时间上重叠的消息，则传输将受到干扰和包括在“冲突”中的所有的数据消息具有高的丢失概率。因此，在上述三种情况下，要求一些类型的媒体存取控制程序防止多个RF-IPPV试图同时使用一条数据返回信道。

当然，所有的情况都可作为一系列单个数据请求（类似于第4种情况）处理。但是，由于在典型的“往返”请求/响应消息序列引起的系统消息的延迟，这与通过量目标是一致的。发送单个的“群数据请求”到相当大的RF-STT群效率更高，然后RF-STT群再根据计划的程序或“媒体存取协议”返回数据。这种协议必须保证高的成功率，即没有消息冲突发生。

不幸的是，如用于依靠载波检测机制帮助防止传输冲突的局部网的普通媒体存取协议不适于在电缆系统中使用。电缆系统的反树形拓扑对从不同的分支发送的信号求和并将这些信号传送到前端。位于不同分支中的RF-STT都是用中继放大器或其它装置隔离的，不能检测在另一分支中有效发送的RF-STT的存在。

另一个存取协议，时间分隔，也受到由于系统消息延迟造成的最坏情况的时间差异的影响，这造成每个RF-STT的时隙变为不可接受的长，导致很差的通过量。

上述所有的各项导致媒体存取协议的开发，由于有计算的冲突容许度，该协义给出可接受的高数据通过量。该方法利用冲突的预测统计概率（而相反地是全部成功的消息）给出一种控制，即均匀分配的随机RF-STT数据返回的尝试速率。

用非常简单的术语，这包括系统管理器总的RF-STT的每个可管理数目的子群发送它的数据请求。（这些子群与上面列出的四种轮询情况是无关的）每个子群或简称“群”具有确定的时间周期，在该周期内返回数据。在这个周期中每个RF-STT独立地收集（伪）随机时间的编程号码以开始数据返回传输。对所用的相当大的子群，这种返回尝试在该周期中是统计意义上的平均分配。另外，由于平均尝试率是预定的且返回消息的平均长度是已知的，因此对任何RF-STT至少一次成功的数据返回消息的最后概率是可预测的。

虽然上述统计概念是该数据返回方法的基础，但是要求很多其它关键因素使该方法可工作。这些因素归纳如下：

1、确定一个最佳尝试率，它给出最有效的数据返回通过量。

2、在每个电缆系统前端的全部RF-STT总体被分为已知规模的可管理数目的群。该规模和子群数目与数据返回周期能由给出的最佳尝试率来确定。

3、要求一个数据返回计划，它提供一种方式的结构，系统管理器从单个的群请求返回数据。

4、一组规则管理在群中的RF-STT怎样响应数据返回请求和在数据返回序列中的数据应答。

数据返回序列

图7示出一个典型数据返回序列的时间线表示法。如上所述，总的RF-STT群体被分为规模大致相等的可管理的子群。这些子群被简称为群。允许每群返回数据的时间长度叫做群周期（或简称周期）。在RF-IPPV数据检索期间，系统管理器顺序地向在电缆系统前端中的每个群发送数据请求。所有群的一个完整的数据返回序列称为一个周期。最后，构成完整的（一般是每天）数据返回序列的两个或多个序列叫做一个区。如果在一个给定的区内RF-STT返回其数据并接收确认，则在该区期间RF-STT将不再重试。由该系统管理器发出的每群数据返回请求包括群号和当前周期及区号。

有两种自动应答类型：全局的和寻址的。全局自动应答可以再分为周期的和连续的自动应答。在周期自动应答中，该用户确定一个时间间隔，在该时间间隔期间RF-IPPV模块将给予响应。在连续自动应答中，该系统确定该时间间隔，例如是24小时。参照图7，在周期性或连续自动应答中，该时间间隔组成一个区。每个区分配一个唯一的号码，这样RF-IPPV模块可确定在一个特定的区中它是否已经响应了。每个区再分为多个周期。周期定义为全部RF-IPPV模块试图应答所要求的总时间。每个周期分配一个唯一号码（在一个区中），这样，一个RF-IPPV模块可以确定在其周期中它是否已经响应了。由于RF冲突，所有的RF-IPPV模块都不能通过RF接收机。为了增加特定的RF-IPPV模块通过RF接收机的概率，可以限定每个区最小的周期数目。每个区最小的周期数目是可编排的。

每个周期再分为一些群。一个群是系统中RF-IPPV模块总数的子集。每个RF-IPPV模块分配一个特定的群并具有一个相关的群号。群号可借助外部源（由用户确定）分配给RF-IPPV或可从下面详细述的那样使用一个移位值从数字地址得到。不管其相关群号是如何得到的，RF-IPPV模块仅在其群时间期间响应。每个RF-IPPV模块还分配一个可编排的重试号。该重试号代表在其群时间期间给定的RF-IPPV模块试图响应的次数。

本发明的应答算法先作一般的描述，接着将作特别详细的描述。

本发明的应答算法是基于要保持尝试应答为一个恒定数。这个恒定值叫做应答尝试率并以每秒RF-IPPV模块的数量来度量。该应答率是可编排的。为了保持恒定的应答率，在一群中的RF-IPPV的数目必须限制。这个恒定值称为一群中模块的最大数目。一群中模块的最大数目是可以编排的。根据一群中模块的最大数目，在一周期中群的数目可按下面方式标出来：

总的RF模块群数/一群中最大的模块数

在一个系统中，其中群数是从如下所述的数字地址中自动得到的，使群数恰好是2的下一次幂。

在一群中RF模块的平均数可按下式计算：

群中的平均模块数＝RF模块总数/群数

这一数目用于计算以秒为单位的群的长度：

群的长度＝群中的平均模块数/应答率

则周期长度（以秒为单位）可按下式计算：

周期长度＝群的长度×群数

在一个区中的周期数可按下式计算：

周期数＝（区的结束时间-区的开始时间）÷周期长度

如果计算的周期数小于允许的最小周期数，则该周期数设定为最小值。则最小区长度可按下式计算：

最小区长度＝周期数×周期长度

这一数与由用户在周期自动应答情况时分配的区长度相比，确定给定区长度是否够长。

在自动应答序列开始，计算上面的值。该系统分配一个新的区数和一个开始的周期数。自动应答控制序列准备好应答。该系统从这个区的这个周期的第一群开始并继续下去直至达到一个周期中计算的群数为止。然后这个周期数加1并检查以确定这个区的周期总数是否已起过（即达到了区的末尾）。如果没有，群数复位而该序列将继续。

当一群的RF-IPPV模块进行应答时，系统正在接收数据并将这数据放入其数据库。在RF-IPPV模块的数据成功地放入数据库之后，确认信号被发送到RF-IPPV模块。从RF-IPPV模块发送到系统的数据的一部分是所有事件数据的检验和。这个检验和是一确认码和以确认消息发回到RF-IPPV模块。如果确认码与原来随事件数据发送的相符，该数据将从RF-IPPV模块存贮器中删除。如果RF-IPPV模块在当前周期中未从系统收到确认消息，则该RF-IPPV模块将在当前区的下一个周期期间再响应。如果RF-IPPV模块在当前区期间收到了确认消息，则该RF-IPPV模块在下一区之前不再响应。所有已经响应的RF-IPPV模块无论是否有任何事件数据随数据被发送，它们都将发送一个确认码。这将使冲突的数目随着在该区中的每个连续的周期而减少。

寻址的自动应答或轮询是从一个特定的RF-IPPV模块检索IPPV数据。发送到RF-IPPV的信息除下列外是与全局自动应答相同的。包括在轮询的RF-IPPV模块的数字地址，该区号置零和其余信息（群，周期，移位值等）建立，这样RF-IPPV模块将尽可能快的应答，即使没有购买要报告。

在本实施中，群的规模保持在2500和5000个机顶终端之间。机顶终端加到现有的群直到每群有5000个机顶终端。当每群有5000个机顶终端时，为使每群再有2500个机顶终端，将群数加倍。为了说明起见，假设在单个群中起始的机顶终端总数P包括3500个机顶终端。由于机顶终端加到总数P，这一总数与上限5000进行比较。当总数包括5000个机顶终端时，群数从一加倍到二。因此有两群，每群包括2500个机顶终端。当新的机顶终端加到总数上时，两群中的每一群的终端数增加了。当两群的每一群含有5000个终端时，群数又加倍，获得总共四群，这四群的每一群含有2500个机顶终端。

从经验上已确定，当前的RF-IPPV返回系统最佳的尝试率是每小时5000个尝试。为保持这一尝试率恒定，群时间必须随着加到系统的机顶终端而改变。在当前的实施中，为保持尝试率恒定，群时间长度，或者时间长度必须从3分钟增加到6分钟，在该时间长度期间该群中的每个机顶终端必须尝试发送其数据。

上面的原理可用一个简单的算法表示。当群是利用机顶终端的数学地址比特自动设定时，可以使用这个算法。首先假设群数等于1且总的机顶终端的总数等于N，则：

1）当（G＜2）或（P/G＞5000）时，

G＝2×G

2）S＝P/G

3）T＝K×S

其中S等于每群的变换器数，T等于群时间，K是为保持恒定的尝试率而选择的常数，在上述例子中K为每2500个变换器3分钟。

特定变换器是一个群的组成部分，该群是用该变换器地址的特定数目的比特确定的。例如，如果目标数等于8，则利用该变换器地址的最后三比特。如果群数等于16，则用该机顶终端地址的最后四比特。

在群时间的开始，系统管理器向RF-IPPV处理器下装一个事务处理信息以指示新的群时间正开始。然后系统管理器向机顶终端发送全局命令指示新的群时间正开始以及正在轮询哪一群号。机顶终端包括一个伪随机数发生器。该伪随机数发生器如可包括自由运行的定时器或与每个机顶终端相连的计数器。伪随机数发生器产生相应于尝试次数和返回频率数的多个开始时间。例如，如果命令机顶终端进行三次尝试和返回通路使用四个频率，则伪随机数发生器产生12个随机数。这些随机数对群时间进行标定。

从STT到前端的消息不重叠。然后，在当前的实施中，并非在给定的群期间产生不重叠的随机数，而是在开始之前模块将等待，直到给定的传输完成为止，第二次传输应在第一次消息结束之前就开始。本专业的技术人员十分清楚，可产生一组无重叠的随机数并用于确定传输时间，本发明将不限于这方面。

群

获得RF-STT返回数据的一种方法是在预定的回叫期间在某一时间完整地发送这个数据。但是，如果在同时试图完整地发送，这个技术可能潜在地导致反向放大器过载和在正向通路上产生不希望的影响。因此，最好是将全部分为多个组，虽然可用一组等于RF-STT的总数。

通过两种方法中的一种方法将RF-STT分配到组。在这种情况下，重要的是单个RF-STT属于特定的组（例如，如果要求使用桥形开关），使用一种寻址组分配事务处理信息可将每个RF-STT分配到一特定的组。电缆经营者可能希望根据购买率或与一个特定组或整个总数有关的其它因素将给定的机顶终端分配到特定组。对于经营者来说可能存在其它原因将总数中给定的组成部分分配到一个给定群，而本发明不限于这方面。在这种情况下，群数是在2到255的范围内任选的。另外，群的规模可以不等，和群期间可能需要个别调节以便允许不同规模的群。由于本发明的一个目的是取消了桥形开关，如果分群的分配不是由桥形开关网络预定的，则更是所希望的。

在更通常的情况下，个别群分配是不需要的。用全局事务处理信息使所有的RF-STT使用该STT的唯一数字识别码（地址）的最低位作为群号。在这种情况下群号总是2的幂（2，4，8，16等）。因为低位RF-STT地址比特码形在大多数单元中是非常均匀分布的，在每群中STT的数目实际上是相同的且等于由RF-STT的总数除以群数。两个因素确定实际的群数。

第一个因素是最佳率R，不考虑重试的次数STT向RF-IPPV处理器试发送消息。第二个因素是合适的最小群回叫周期Pmin。这样，通过挑选n的最大值，总的RF-IPPV  STT总体可分为最大数2ⁿ的可管理规模的群，其中

(STT的总数)/(2ⁿ) ≥R×P_min

由这个公式确定的2的幂n是低位的比特数，每个RF-STT必须用于确定群，它是一个组成部分。例如，n定为4，那么有16个总群，RF-STT使用其地址的四个最低有效位作为群号。

尝试率

在上述议程中使用的最佳RF-STT尝试率R可简单地表示为每单位时间内RF-STT的平均数。然而，每个RF-STT具有一个可配置的重试计数，因此，实际信息尝试率等于一群中的RF-STT的数目乘以每个单元传输重试数除以该群周期长度。在数据返回周期期间，所出现的消息传输的平均速率和长度确定消息密度和对于任意给定的传输出现的碰撞概率。假设传输的平均长度相对地被固定，则RF-STT企图传输返回数据的速率主要对碰撞概率起影响作用，相反的是信息通过量。

对于任何消息，低消息尝试率得到一个较低的碰撞概率，而较高消息尝试率得到一个相当高的碰撞概率。然而，以低试验速率的高成功率（或以高试验速率的低成功率）仍能导致低的总通过量。因此实际成功率的量是将任意消息的成功概率乘以RF-STT试验速率。例如，如果1000RF-STT尝试在一分钟周期内返回数据，而在一次碰撞中包含的任一信息的概率是20%，则实验成功率是：

1000RF-STT×（100-20）%/分钟＝800RF-STT/分钟

数字上高的RF-STT成功率不是RF-IPPV系统中最后的通过量，除非它产生接近100%成功率。由于返回的数据表示电缆系统经营者的收入，所有的RF-STT必须返回存贮在那里的数据。达到接近100%的成功率可能在统计数据返回途径中占用两个或更多的周期。继续考虑该例子，假设在第一数据返回周期期间，一群具有上述的成功率。每分钟800RF-STT是最希望的通过量，但是在非报告状态，剩下该群的20%是不能接受的。在下一个数据返回周期期间，800个成功的RF-STT应能接收数据确认。正如上面所讨论的，RF-STT接收一个相应于存贮在安全存贮器中的恰当数据的确认，直到新的区域开始才再响应。因此，在第一周期中只有不成功的200RF-STT企图返回数据，这导致在第二周期期间碰撞的概率更低。便于说明起见，将假设在一次碰掸中包含的任一信息的概率是1%。在这一分钟周期期间，200×（100-1）%＝198RF-STT是成功的，组合该两周期有效成功率为：

（800+198RF-STT）/2分钟或499RF-STT/分钟

这个速率是用接近于100%的RF-STT报告来实现的，因此，很好地衡量该实时系统的通过量。“最佳”试验速率的定义为：在最少时间量中，对于给定的RF-STT数，基本上得到100%有效成功率的试验速率。

本发明已使用基于RF-IPPV数据返回系统模式的模拟技术去确定最佳试验速率。然而，应当注意到，选择最佳试验速率影响系统的性能。而对本发明的操作不是关键的。

上面的详细说明的和计算是假设数据返回是从IPPV模块返回IPPV事件数据实现的。然而本发明的RF返回系统可广泛用于多个远程单元或终端的系统，试图把存贮数据传输到中心位置。防盗报警、能源管理、家庭购物和其他服务行业的要求，一般附加到IPPV服务请求中。然而，按级别的某些效能可以通过把这些附加服务的返回数据组合到IPPV服务的事务处理信息中实现，虽然不同的可寻址的或全局命令以及响应可供给不同事务处理信息用，尤其是实时请求，例如两路话音（电话）通信的传送。

RF-IPPV模块发送器电平调节

由于种种原因，包括信噪比（S/N）和邻近信道干扰的要求，必须使RF-IPPV发送器（图6）数据载波输出电平设置为反向信道接近最佳。另外，为了降低安装的费用，便于维修，可重复性和可靠性，十分希望输出电平的调节尽可能自动。因此，一种自动发送器电平校准方法在申请日为1990年3月20日正在审查中的美国专利申请号为07/498，084，题为：“电缆电视无线电频率用户数据输装置和校准方法”中详细描述，把它作为参考引用在这里。

RF-IPPV信息处理器和系统管理器通信。

RF-IPPV处理器在RS-232全双工串行通信链路上以半双工通信格式（一次仅一个方向）与系统管理器通信。可采用任意适当的通信格式，但是，最好是在9600波特同步的。如果这些单元相互是远离的，这个链路可通过一个适当的调制解调器任选地连接。所有的发送数据最好通过检查和加密。

系统管理器送到RF-IPPV接收机的命令包括一个先前从接收机到系统管理器传输的证实（ACK或NAK）。如果该接收机接收ACK，则它更新其应答缓冲器并读新命令从及把新应答装入它的应答缓冲器。如果接收NAK，则根据有效命令是否已经收到采取二个动作之一。如果有效命令已经收到，则以前装入的应答将简单地再传送，而不管新命令是什么。然而，如果有效命令没有收到（和在应答缓冲器中没有应答），则新命令被读出并且应答缓冲器被加载。实际上，当系统管理器检测一个不正确的检验和或超时，它再传送有NAK的同一个命令。在系统管理器和接收机之间的所有传输最好用结束传输指示来终止。

多字节数据项是首先传送MSB而最后传送LSB，除下列外：来自STT事件的数据和存贮器应答的传送不变。这包括终端（或模块）2字节检验和。因此，状态应答也传送不变，该应答表示重要的接收机参数和数据的存贮器图。在这种情况下，多字节参数首先送LSB，最后送MSB（这是Intel标准格式）。

系统管理器/接收机检验和（例如，16字节检验和）是通过把每个发送或接收字符加到检验和的LSB产生的没有进位到检验和的MSB。其结果是旋转左移一字节。检验和起始置于0，在信息中每个字符直到该检验和都包括在检验和中，但并不包括该检验和。得到的检验和进行变换、编码并与其它的数据一起发送。

系统管理器送到接收机的事务处理信息包括如下：

1）建立命令-这个命令定义与2类中的每一类一起使用的4个频率，频率值-1将禁止相应接收机模块的使用。校准参数也用这个命令设置。响应这个命令将发送自动发送机校准应答，存贮请求应答或事件/收看统计应答信息组。

2）初始化新群-当RF-IPPV全局回收发送到终端时，这个命令发给接收机。它通知接收机调谐到那一个频率。它也清除复份的检验表。响应这个命令发送群统计应答。

3）询问命令-询问命令请求接收机发送排队待发送的任向应答。这个应答将是自动发送校准应答，存贮器请求应答或事件/收看统计应答信息组。如果没有排队待发送的数据，则将发送一个空的文件/收看统计应答信息组。

4）状态请求命令-状态请求命令请求接收机去发送它现有状态和参数设置的一个转贮。它的用途是作为一个诊断和调整的工具。

接收机到系统管理器事务处理信息包括如下：

1）自动发送机校准应答-从终端或模块接收一个完整的校准信息时，ATC应答被送到系统管理器，它提供一个接收信号电平和相应的衰减电平的定性值，该值由终端或模块使用。

2）群统计应答-这是响应初始化新群的命令而转换的。因为最后一次发送初始化新群，它提供累计的群统计。

3）事件/收看统计应答信息组-在一个群周期期间（从一个新群命令到下一群的时间），接收机排队来自终端或模块的事件/收看统计。应答信息组以单个传输格式提供多个事件/收看统计的传输。如果没有要发送的数据，则将发送空的应答信息组。

4）存贮请求应答-这是一个机顶终端存储器的终端模块存贮器转贮。

5）状态请求应答-这是响应状态请求命令发送的。

这些命令进一步叙述如下。在任何新群命令发送之前，建立命令必须由系统管理器发送到接收机。这个命令通知该接收机把每个接收机模块调谐到那个频率。两类频率可以用提供四个唯一频率的每一类来设置。两类的典型用法在白天用一组四个频率，在晚上用另一组四个频率。在周期基础上在起动和重新评价期间进行频率选择。

建立命令应当在接收机状态的建立请求命令发出时发出。当有效建立命令已接收时，建立请求状态比特将被清除。如果模块D（和信道D）有一个有效频率，则它将用作SSA（信号强度分析仪）频率。如果模块D的频率置于O，则将使用建立命令参数“SSA频率”。

初始化新群命令用于表明群回叫周期的开始。先前群周期的统计将送到系统管理器（参见群统计应答）。与先前群周期有关的统计将被清除。

在接收机接收来自系统管理器的初始化新群命令时，RF接收机将开始收集来自终端或模块的事件/收看统计应答。在群回叫的整个周期内，能从单个终端或模块送入多达16个复份信息。然而，仅将这些复份信息之一送到系统管理器，所有其它的将被清除。

询问命令请求接收机发送已准备好要发送到系统管理器的任何数据。这个应答是自动发送机校准应答，存贮器请求应答或事件/收看统计回答信息组。

状态请求命令请求接收机去发送一瞬间（Snapshot）它的现有状态。这包括所有的参数设置、软件修正号、接收队列的状态和其它相应的状态变量。

终端或模块的事件/收看状态应答能在任何时候被接收机接收。典型地，当RF接收机已经发出一个新的群命令和终端或模块已发出全局回叫时，这个数据的收集开始。在群回叫周期期间，终端或模块将在四个不同的数据返回频率上传送它的事件/收看统计多达15次。这16次或更少次的相同传输将由接收机滤除，仅其中之一传送到系统管理器。

接收机将自动除去没有有效的检验和或它的长度字节不符合接收的字节计数的任何信息。接收机将保持它在群周期期间接收的所有单一事件/收看统计应答的记录。这称为接收表。接收表由接收的每个单一终端/模块地址组成。当一个应答从一个终端进入时，它将对照接收表检查。如果找到一个相符的终端地址，则将除去复份。如果没有找到终端地址，则该终端的地址加到该表中。在这个方法中，在传送到系统管理器以前，冗余消息被滤除或清除。当接收到下一个初始化新群命令时，接收表将被清除。在群周期期间，这个表足以接纳能够应答的最大数量的终端。

如果事件/收看统计应答通过有效的检验，而不是复份消息，它将放置在被传输到系统管理器的信息队列中，（称作消息队列）。如果每个队列传送一个事件，信息队列大得足以接纳一组中的最大数量的终端。有效消息构成信息组传输到系统管理器。一个称为信息组缓冲器的第二缓冲器容量是根据容纳传送到系统管理器的最大字节数（大约2000字节）规定的，如果有空间的话，消息将从消息队列传送到信息组缓冲器。

在该传输以系统管理器的ACK应答以后，消息将从接收机存贮器去除。在消息开始进入和直到它们全部传输获得继续进行以后，接收机将事件/收看统计信息组传送到系统管理器。保留在消息队列中的消息将连续传送到系统管理器，直到该队列是空的为止。

在群周期期间，接收机将保持线性动态统计。这就是组统计应答的目的。这试图是为经营者提供适当的选择组参数和合理的选择频率的反馈。因为终端或模块在每个可用的频率上传送相同信息，所以线性动态统计将表示一个或几个选择频率什么时候应变到另一个频率。接收机保持在每个频率上接收的有效应答计数，这个计数包括复份的。接收机也保持在每个频率上接收的有效字节数的计数。这基本上提供与消息计数相同的信息，但是要考虑到变化的消息长度。在组周期结束时，字节计数除以消息计数，因此给出每个消息的平均字节数。因而，一般地说，组统计的数据提供一个在每个信道和每个发送机上成功数据通过量的精确计数。响应这个指示，系统管理器可以在周期基础上按差的通过量的要求自动地改变信道频率。在另一个实施例中，误码率或表示差的数据通过量的其他参数，可被累加以发出改变到一个新频率的信号。这些不同的参数可在一个四行，每行显示20字符的RF-IPPV处理器（接收器）观看到。简要地参照图14，它显示了菜单驱动的树形结构的屏幕用于显示监视、建立和校准的功能。

当发出一个初始化新组命令时，组统计被传送到系统管理器。这时，所有的统计都从存贮器中清除。传送到系统管理器的统计包括：

1）在最后的组周期期间，在一类的四频率的每个频率上接收的有效应答总数。

2）该最后组周期期间，在一类的四个频率的每个频率上应答字节的平均长度。

3）在最后组周期期间单一应答总数（在接收表中这是与输入相同的）。

如果系统管理器开始（仅地址回叫命令发给终端/模块的）阶段，它应由初始化新组命令起动该阶段。虽然这不是决定性的，但它将把该统计从先前组回叫中清除掉。

当在终端安装和其它维修周期期间，每个终端/模块的发送机输出电平必须调节，以致接收机接收的电平处于可容许的范围内，这正是ATC评价应答的目的。当系统管理器请求终端/模块在预定衰减电平传送校准应答消息的序列时，校准过程开始。该终端将传送校准、应答信息，每一个应答消息包括终端地址和紧接着标准信号的那个传输电平。接收机将通过与希望的电平比较进行信号测量，并存贮该评价值用于下一个信号电平。然后终端将跃变到下一个电平，并且再传送标准应答/标准信号。这将继续直到传送完整个校准应答消息序列（最大为8）。当最后校准应答消息被接收到或产生超时时，该序列假设是完整的和ATC评价应答将送到系统管理器。

校准测量是通过信号强度分析仪（SSA）和选择的RF接收机模块，例如D的组合来实现的，接收机模块D必须置于校准频率。模块D的频率确定如下：

1）如果频率设置在有效频率数，则模块D置于当前的组频率。

2）如果模块D的当前组频率为0，则置于SSA校准频率。

3）如果模块D的当前组频率是-1或大于最大的频率数，则不能用。

当接收机接收终端的有效校准应答时，校准测量序列开始，一旦检测到信息的结束（米勒编码停止或中断），脱出同步周期将开始。当这周期已经结束时，测量过程开始并将在测量周期的持续期间继续。脱出同步周期和测量周期由建立命令或从RF接收机的前面板规定。最后信号电平读数表示所有样值的平均值。

STT/RT-IPPV模块工作

本节描述STT和RF-IPPV模块之间的工作。讨论的这个特定的工作序列，描述一个Scientific  Atlanta  8580型机顶。接通电源，机顶终端和RF-IPPV模块执行一个操作序列去确定STT的特定配置和授权电平。例如，在接通电源和当RF-IPPV模块接到机顶终端时，终端信道授权数据是自动地更新以包括（或授权）所有每次收看付费信道。换句话说，模块与机顶终端的简单连接可满足IPPV服务授权。同时，在存贮器内设置一比特表示RF返回（不是电话或其它返回）正被执行。然后模块通知接通初始校准自动应答传输（其后称为PICART），如果模块还没有校准到设置发送机的数据载波输出电平为反向信道接近的最佳电平。

在接通复位序列后，RF-IPPV模块开始正常的背景处理。背景处理一般包括对照存贮的收看频道记录时间，检查当前的时间和从STT键盘请求人工启动校准全自动应答传输（后面称作MICART）。在模块中的背景处理是由预定的第一操作码（opcode）驱动的，第一操作码具有一个从STT到齿形（tine）模块的预定频率。

接通时，STT读STT非易失存贮器和复份信道授权，服务水平、调谐算法常数，对RAM是类似的。RF-IPPV模块读出RF-IPPV非易失存贮器和复份组号、传输电平、工作的事件频道、购买事件计数，对RAM是类似的。然后建立以确定在接收STT的下一个操作码的STT类型。

在接收操作码时，RF-IPPV模块请求STT存贮器位置的一字节的数据以确定STT类型。例如，RF-IPPV模块接收表示Scientific  Atlanta  8580  Phase  6型机顶终端的数据。其特点允许RF-IPPV模块与许多STT兼容。当收到下一个操作码时RF-IPPV模块建立去读STT地址。

当接收到操作码，RF-IPPV模块便从STT存贮器请求四字节数据和存贮STT地址返回的数据。当接收到下一个操作码时，RF-IPPV模块建立去读STT授权的信道图（即STT被授权接收的那些信道）。

在接收操作码时，RF-IPPV模块从STT存贮器请求16字节的数据和计算STT检验和的第一部分。当接收到下一个操作码时，RF-IPPV模块建立去读STT特征标记。

当接收到操作码时，RF-IPPV模块从STT存贮器请求一个字节和完成STT检验和计算。RF-IPPV模块建立去确定收到下一个操作码时数据载波是否存在。

在接通以后，直到数据载波存在或直到预定时间周期，STT把操作码送到RF-IPPV模块。然后RF-IPPV模块从STT存贮器请求一个字节的数据和确定数据载波存在标记是否置位。如果数据载波出现，则RF-IPPV模块读非易失存储器和确定该模块是否被校准。如果该模块被校准，则当收到下一个操作码时，RF-IPPV模块仅仅建立去读时间。如果该模块没有校准，则RF-IPPV模块建立去执行PICART。在任一种情况下，当接收到下一个操作码时RF-IPPV模块建立去读时间。

如果数据载波不存在，则RF-IPPV模块继续检验连续操作码的预置号（相应于预置时间周期），直到数据载波存在为止。如果在预定试验时间以后没有数据载波存在，在接收下一个操作码时，RF-IPPV模块建立去读时间和开始正常的背景处理，即PICART被异常结束。

在数据载波被检测以后，正常背景处理开始。STT发送一个操作码到RF-IPPV模块。RF-IPPV模块从STT存贮器请求四字节的数据和检验当前时间是否已存贮在非易失存储器中收看统计记录时间相符。在下面将更详细解释收看统计特性。RF-IPPV模块建立去读在接收下一个操作码时的STT方式。如果找到当前时间和记录时间之间相符，则STT方式被读出去确定STT是接通或断开，因此，正确收看频道号可被记录。如果没有找到当前时间和记录时间之间相符，则STT方式被读出去确定STT是否处于诊断方式和MICART是否已经请求。这节所述的步骤称为步骤G1。

如果找到时间相符，STT把一个操作码送到RF-IPPV模块。RF-IPPV模块从STT存贮器请求一个字节的数据和检验STT是处于接通或断开。如果STT是断开，RF-IPPV模块把预定的字符或字符存贮在非易失存贮器中作为当前收看频道的字符。当收到下一个操作码时，RF-IPPV模块建立去读时间，并重复上述步骤G1。如果STT处于接通，在收到下一个操作码时，RF-IPPV模块建立去读调谐的当前的信道。

如果发现时间相符和STT接通，则STT将操作码送到RF-IPPV模块。RF-IPPV模块从STT存贮器请求一个字节的数据，并将那个值存贮在非易失存贮器中作为当前收看频道。RF-IPPV模块建立去读在接收下一个操作码时的时间并重复步骤G1。

如果时间不相符，STT把操作码送到RF-IPPV模块。RF-IPPV模块从STT存贮器中请求一字节的数据和确定STT是否处于诊断方式。如果STT不是处于诊断方式，则RF-IPPV模块建立去读在接收下一个操作码时的时间并重复上述步骤G1。如果STT处在诊断方式，则RF-IPPV模块建立去读在接收下一操作码时按下的最后的键。

如果STT处于诊断方式，STT把操作码送到RF-IPPV模块。RF-IPPV模块从STT存贮器请求一个字节的数据和检验恰当的键序列是否是最后按下的。若是这样，则该模块开始MICART。如果不是，则该模块不做任何事。在另一种情况，RF-IPPV模块建立去读在接收下一操作码时的当前时间和重复步骤G1。

Scientific  Atlanta  8580型机顶终端的这个序列已详细描述了。其它机顶终端的序列包括带内系统的序列是类似的，这里不再详细叙述。

下一节涉及IPPV事件授权、购买和不授权。不像背景处理那样以接收具有STT预定频率的一个操作码为基础，IPPV事件操作可以发生在RF-IPPV模块正常工作期间的任何时间。STT可接收（和转移到RF-IPPV模块）任何时间授权或不授权事件的事务处理信息。同样，在任何时候用户可决定购买一个事件。从这个意义上说，IPPV操作基本上中断RF-IPPV模块的正常背景处理。

在带外和带内两个系统中，前端的事务处理信息控制事件的授权和不授权。为了不授权事件，STT必须接收IPPV事件数据事务处理信息两次。这是因为RF-IPPV模块（不是STT）实际上确定什么时候事件从事务处理信息中结束，并只有机会去通知从STT连续转换事务处理信息的STT（经信道图更新请求）。

带外和带内操作之间的基本差别在于：带外STT可在任何时候接收数据事务处理信息，而带内STT仅可在有数据的信道上接收事务处理信息。于是，如上所述，对于带外Scientific  Atlanta  8580型机顶终端的序列将在下面详细描述。

为了正确处理IPPV操作，前端必须把IPPV事件数据带外事务处理信息（下面称为IPPV事件数据事务处理信息）以不大于预定的频率，例如一秒一次发出。

首先，叙述通过直接数字输入或利用机顶终端上的增/减开关或红外遥控接入IPPV频道时的事件的购买。STT调谐IPPV频道，并等候带外事务处理信息。

当STT接收带外事务处理信息时，STT使用第二操作码发送全部事务处理信息给RF-IPPV模块，并确定RF-IPPV模块是否请求信道图更新。如果没有空闲时间，则STT调谐剥皮器频道，或者如果有可利用的空闲时间，则调谐IPPV频道：如果购买窗口是敞开的，以及如果该频道不是在STT  RAM中当前授权的，即还没有购买，则STT进行购买（Buy）报警。

当RF-IPPV模块经操作码接收带外事务处理信息时，当接收第二操作码时，RF-IPPV模块在这时执行授权检验，它需要检验该规定的信道是否是现用的，如果是这样，检验该事件是否结束（事件ID不同）。如果事件结束，模块对下一个操作码的信道图更新请求进行排队，清除非易失存贮器中规定的信道现用事件位，并执行未来传输的NVM数据。在本节中叙述的过程称为步骤C。

如果用户购买事件，在先按下“BUY”（买）键以后，STT送去一个命令去确定RF-IPPV非易失存贮器是否满了。如果该非易失存贮器满了，RF-IPPV模块以存贮的事件总数或预定值响应。如果NVM满了，则STT在机顶终端显示器上显示“FUL”。如果RF-IPPV  NVM没有满，在按第二个“BUY”以后，STT对下一个操作码的一个带外购买命令进行排队。

当STT接收带外事务处理信息时，STT使用第二操作码把整个事务处理信息送到RF-IPPV模块，并检验RF-IPPV模块是否请求一个信道图更新。然后RF-IPPV模块执行另一个授权检验，正如步骤C中所述。然后STT把一个事件购买命令送到RF-IPPV模块和接收从该模块来的ACK/NAK（确认/不确认）。除了信道号以外，还包括这事件购买时间。如果是NAK，则STT调谐剥皮器信道，或者如果是ACK，则调谐IPPV信道。

当RF-IPPV模块接收来自STT事件购买操作码时，RF-IPPV模块检验NVM是否满了，或者NVM/PLL窜改是否已被检测，如果是这样，该模块返回一个NAK。否则，模块能购买该事件和使返回ACK到STT。

当这事件是购买了，RF-IPPV模块存贮该信道号，事件ID（从带外事务处理信息）和在NVM中购买的时间和对那个事件设置这事件的现用标记。

如果STT接收一个具有不同事件ID的带外事务处理信息，则STT使用操作码把整个事务处理信息送到RF-IPPV模块和检验RF-IPPV模块是否请求一个信道图更新。RF-IPPV模块不请求对这事务处理信息的信道图更新。模块进行识别和不授权这事件以及执行在RF-IPPV  NVM中未来传输的事件数据。模块对下一个操作码的信道图更新请求进行排队。

上述机顶终端也支持VCR  IPPV事件购买，这与正常事件购买非常相似，在此不再详细讨论。主要的不同是用户预购这事件，使RF-IPPV模块为这事件在NVM中保留空间。该空间直到事件开始才使用，但是，被计数以便确定NVM在后继的购买试验时是否满了。

本发明的RF-IPPV模块包括三种不同类型的应答数据：事件/收看统计、存贮器转贮和校准。前面两个应答具有共同特性，即保密数据返回到前端。所有三个应答都包括STT数字地址。

事件/收看统计应答包括与消息中的字节数有关的信息、消息的类型（即事件/收看统计）、STT数字地址、记录时间和在那些记录时间STT调谐的信道以及IPPV购买数据如事件ID和购买时间。

存贮器转贮应答包括与该消息中的字节数有关的信息、回叫类型（即存贮器请求）、STT数字地址和希望的存贮器单元的信息。

校准应答包括与消息中的字节有关的信息、回叫类型（即校准应答）、STT数字地址和后面是信号强度测量的校准波形的发送电平。

米勒数据编码

RF-IPPV模块使用米勒数据编码传输数据。米勒编码也称为延迟调制，在比特间隔的中间传输带有信号跃变的“1”，而“0”没有跃变，除非跟着另一个“0”。在这种情况下，该比特间隔的末端产生跃进。图15说明米勒数据编码。

数据传输序列

对于每个数据传输RF-IPPV执行下列序列：

A、按10KHz速率开始触发发送的数据线，这是对数据滤波器充电。

B、把增益置于最小。

C、接通转换的+5V到RF电路。

D、转换的5V延迟约1ms再调整。

E、设置正确PLL频率（从NVM读出）

F、PLL延迟约20ms再锁定。

G、键下抗多路干扰电路。

H、末级输出级延迟大约1ms再调整。

I、上斜到正确的增益。（从NVM读出）

J、传送数据。

数据全部传输完成时，RF-IPPV模块执行下列序列：

A、在传输数据中产生米勒差错以结束传输（对于接收器）。

B、增益下斜到最小。

C、键上（Key-Up）抗多路干扰电路。

D、为避免“啁啾”声，延迟约1ms

E、关断+5V

这些序列在图16中描述，使用下列规定：

接通5V到PLL数据进入 t_ON

PLL锁定延迟 t_LK

数据滤波器充电时间 t_CHG

抗多路干扰键下到PGC向上斜 t_AB

PGC向上斜 t_RU

PGC向下斜 t_RD

PGC向下斜去送断5V t_OFF

本发明的一个实施例允许系统管理器检索关于一个特定的用户在一个时间周期期间的预定时间调谐信道的收看者的统计。在本发明装置中，系统管理器产生全局事务处理信息，它规定四个时间，在该时间RF-IPPV模块应在NVM503（图5）中记录其机顶终端调谐的信道。这些时间可在任一方便的时间周期内，例如一天，一星期，二星期等等。为了便于说明起见，假定系统管理器通知RF-IPPV模块在一星期时间周期内在星期日下午7点，星期二下午9点，星期四下午8点和10点记录机顶终端调谐的信道。在当前时间与这四个时间之一相符时，该模块在NVM503中记录该机顶调谐的信道。如上面所讨论的，收看统计信息包括在事件/收看统计应答中。应答包括与消息中的字节数节数有关的信息，消息的类型，STT数字地址，记录时间和在那些记录时间STT调谐的信道，以及任一IPPV购买数据。

虽然不是现在实现，系统管理器能下装一个寻址的收看者统计事务处理信息到用户，该用户已同意准许监视他的收看习惯。还在另一个实施例中，系统管理器能下装一个寻址的收看者统计事务处理信息到特定组的机顶终端。

RF-IPPV处理器说明

现在参照图8，更详细地表示图1和图3的RF-IPPV处理器的方框图。来自机顶终端的RF返回信号在Sub-VHF信道T8中传送，传送载波的该机顶终端可按100Kz的分辨率设定在11.8到17.7MHz频段中，提供最多60个信道，而最好从中选出23个不同的100KHz带宽的数据信道。来自机顶终端或模块的调制载波包括20Kb/s米勒编码的BPSK信息。从该系统中的整个机顶终端总体来的RF信号被合成，并返回到位于前端的RF-IPPV处理器。RF-IPPV处理器的功能是接收RF返回输入信号，解调信息和为系统管理器提供解码的消息。

仍参照图8，RF返回信号典型地接收的单载波电平为+12dBmV。RF-IPPV处理器具有单载波电平+2至+22dBmV范围的功能。经常同时接收多于一个的载波，并且总接收功率成比例地大于+12dBmV。如果在不同的频率，RF-IPPV处理器能够同时接收、解调和译码四个调制的载波，仅仅是非冗余的，则解码消息通过RS-232串行接口从RF-IPPV处理器控制板送到系统管理器。

要叙述的RF-IPPV处理器的第一个部件称为前端模块800。该终端的RF返回信号由输入电缆送到前端模块800的连接器，前端模块最好包括一个隔离组件。前端模块800给输入信号提供一个标称75欧姆的终端阻抗。这个组件包括一个带通滤波器，一个前置放大器和一个功率分配网络，该网络把RF输入信号分配到四个RF接收模块A-D。当抑制带外信号时，该带通滤波器将通过T8频带的信号，只有很小的衰减和失真。前置放大器用于补偿滤波器插入损耗和功率分配损耗。RF信号由前端在模块的RF连接器送到四个RF接收机。前端模块约有1dB的增益，使加到RF接收机810-813的信号约为+13dBmV。除了输入RF信号终接标称50欧姆以外，所有同轴都内部互连到RF-IPPV处理器。一个电缆组件把+24VDC电源和地直接从电源组件（未示出）连接到前端模块。前端模块800不直接与控制板模块840接口。在RF-IPPV处理器中所有其它的接收机和合成器组件都有到控制板模块840的连接。

RF-IPPV处理器的第二个基本组件是RF接收机。在RF-IPPV处理器中有四个RF接收机组件A-D  810-813。这些是功能上等效的单元，其中三个在信号分析仪（SSA）输出端口将50欧姆终端，使这些单元可以互换。第四个（信道D）具有一个同轴互接到SSA组件830。RF接收机使用频率合成器输出作为高端的本振，下变频前端模块发送的信号。合成器输出频率可在22.5和28.4MHz之间，最好为26.2至28.4MHz，相应于输入频率范围为11.8至17.7MHz，或者最好为15.5至17.7MHz。IF信号是在中心频率10.7MHz。陶瓷滤波器从10.7MHz为中心抑制邻近信道和其它混频器的产物，而通过预定的信号。窄带滤波的IF信号是通过信号强度粗算电路（RSSI）检测的。RSSI输出是一个DC电压，其幅度与接收到的RF信号电平成正比。RSSI电压与其它的信号一起通过一个RF接收机接口带状电缆组件送到控制板模块。RSSI信息指示由RF-IPPV处理器接收的机顶RF返回信号电平。这个信息对系统管理器是可用的。

特定终端的RSSI数据表示终端请求重校准。为此，系统管理器保存终端的RSSI“太高”或“太低”的数据表，以致这些终端的唯一地址可以为了重校准而排队。这种重校准不是周期的，而是根据一个较高的优先次序执行的。即对于新终端第一次请求校准根据一个等效的优先次序执行。表列的在一个时间周期范围内的RSSI数据可用于确定所有23个信道的斜度/倾斜（Slop/tilt）特性曲线，经过这些信道消息可从特定的机顶终端发送出去。然后，斜度/倾斜特性曲线下装到该终端，使机顶终端可以从校准信道的最佳结果中确定所有一类及二类信道的恰当的传输电平。

RF接收机的主要功能是BPSK解调10.7MHzIF信号。该信号利用双平衡混频器解调。解调的数据流被滤波和同步。检测的20Kb/s米勒编码数据传送到控制板模块。RSSI和BPSK解调功能是由四个RF接收机中的每一个执行的。窄带滤波的10.7MHz  IF信号以约+13dBmV电平从RF接收机D送到信号强度分析仪组件。

与RF接收机工作有关的是一个信号强度分析仪830。信号强度分析仪组件的功能是检测由选作校准用的RF接收机组件传送的10.7MHz  IF信号的电平。由于RF接收机输出不进行自动增益控制（AGC），因此，到RF-IPPV处理器的RF输入电平的任何变化都将导致送到SSA的10.7MHz  IF电平的变化。当RF返回系统通过检测10.7MHz  IF进行校准时，SSA设有控制板840以指示那个终端/模块的发送电平相应于+12dBmV接收信号电平。控制板840又通过RS-232接口通知系统管理器。直到下一个周期（在以后详细描述）系统管理器将用控制板所报告的发送信号电平指示机顶终端。

+13dBmV  10.7MHz  IF信号通过SSA端接50欧姆。两个缓冲放大器约有30dB的IF增益。放大的IF信号由以二极管为基础的网络进行峰值检波。第二个以二极管为基础的网络同样是直流偏置的。根据已知的技术，两个二极管网络加起来提供温度补偿。该输出精确地反映IF电平，因为二极管的DC分量被抵消了。这个检测信号被滤波，进而被放大。正比于IF信号电平的最后输出DC信号送到控制板。

频率合成器在系统管理器的控制下合成用于解调输入数据载波的频率。该频率合成器作为RF接收机中进行单频变换的本振。单频合成器组件包含四个分立单元820-823。控制板840通过串行数据命令提供频率调谐信息。四个频率合成器单元820-823标为频率合成器A，B，C和D，相应于四个RF接收机810-813。在T8频道带宽内总共有60个频率可通过控制板840设定，但是，根据本发明仅使用23个。输出频率范围最好为25.1至28.4MHz，并且下变频到T8频带的高端，即14.4至17.7MHz。。频率分辨率为100KHz。输出信号的典型电平是+17dBm。

每个频率合成器单元包括一个振荡频率分配器、锁相环（PLL）、一个集成电路（IC）和一个有源回路滤流器。这些部件在一起构成一个锁相环。振荡器的输出频率是与自由振荡的4MHz晶振的相位和频率一致的。PLL保证合成器输出是频谱纯净和频率精确的。振荡器的输出驱动推挽放大器。推挽放大器用于提供所需要的+17dBm本振电平。

前端模块以方框图的形式表示在图9中。前端/功率分配器模块包括一个带通预选滤波器900，一个如由MHW1134组成的前置放大器910，和供给四个RF接收机模块的分配网络930。包括变压器920在内的全部模块的增益列举在每个部件的下面。

现在参考图10，RF-IPPV处理器的频率合成器组件将作进一步详细的描述。按照图10，频率合成器组件包括四个PCB子组件。每个子组件是通过RF-IPPV处理器的控制板840设定频率的。频率合成器的频率范围最好是从26.2MHz至28.4MHz，但也可以例如是22.5至28.4MHz那样宽，调谐分辨率是100KHz。四个频率合成器子组件的每个子组件都能设定在22.5至28.4MHz范围内60个信道中的任一信道。频率合成器子组件的RF输出是RF-IPPV处理器中四个RF接收机之一的本振信号。本振是在高端的，以致15.5至17.7MHz的RF范围被下变频到10.7MHz的接收机中频。图10是频率合成器子组件的方框图。另外，在频率合成器组件中有四个这样的子组件。

4MHz基模晶体1000连接到高增益反馈放大器1001。该放大器是PLL（锁相环）LSI（大规模集成器件U1的一部分，最好是Motorola  MC145158。在U1内的4MHz输出信号送到40分频计数器1002。计数器的输出是100KHz基准信号，被送到U1内的相位/频率检测器1003。

相位/频率检测器1003比较两个输入信号（100KHz基准和100KHz可变），当这两个输入的频率和相位不一样时就产生差错信号脉冲。这些脉冲调谐该振荡器，使100KHz可变频率信号被强制到100KHz基准信号相同的频率和相位。当出现这种情况时，频率合成器以准确的频率输出。相位/频率检测器1003来的差别的差错信号从U1发送到环路滤波器U3  1004和相关的部件。U3滤波该差错信号，并把它变换为单端调谐电压以控制振荡器1005。振荡器1005是由Q1和相关的元件构成的。振荡器1005设计成在输入的调谐电压使输出频率包含在22.5至28.4MHz或更好是在26.2至28.4MHz所要求的输出频率范围内。振荡器的输出送到缓冲放大器Q2  1006。缓冲放大器1006呈现相当高的阻抗，使振荡器与双模分频器U2  1008和功率放大器Q3、Q4  1009隔离。缓冲振荡器的输出信号送到双模分频器U2，把频率除以10或11。可编程的分频器U2与分频器A和N1007一起形成总的分频比为Nt＝10×N+A。计数器N和A是由RF-IPPV处理器的控制板840通过串行数据命令编程的，Fout＝Nt×0.1MHz。例如，对输出频率为25.0MHz，控制板将Nt设定为250。Nt可由控制板设定在225和284之间的60个值中的任一值上，但是最好是251和284之间。当U2除以10和当它除以11时，双模控制线的功能是建立。

缓冲放大器Q2也驱动功率放大器Q3、Q41009。使用一个分压器调节（来示出），使输出信号电平约为+17dBm。功率放大器后面是低通滤波器1010，它主要衰减合成器输出信号的二次和三次谐波。+17dBm的频率合成器输出送到RF-IPPV处理器的相关的RF接收机组件。

RF接收机模以方框图形式示于图11A-C中。有四个独立的RF接收机（RFRX）模块。首先参照图11A，每个RF接收机包括一个混频器1101，把输入信号变换为10.7MHz的IF频率，使用高端注入。IF信号通过陶瓷滤波器1104，1105，抑制邻近信道信号和失真产物。

然后IF通过放大器1106和检测器1115。检测器电路提供信号强度的粗估算（RSSI）。检测器电路1115用已知的方法，例如由一个NE604AN构成。RSSI的输出是模拟电压，被送到控制器/处理器模块840进行数字化并传输到系统管理器。

IF又通过定向耦合器1108。其分支输出送到外部的端口供信号强度分析仪（SAA）模块使用。然后IF信号进一步被放大并送到解调器。

参照图11B，解调器最好由倍频器1125和注入锁定振荡器1130组成，用于载波恢复。根据图C，数据恢复是经过调制解调器（modem）滤波器，时钟恢复电路和取样器得到的。解调器的输出是数字数据。

参照图12，示出信号强度分析仪，它接收RF接收机的信号强度指示信号，信号强度分析仪（SAA）模块用来获得数据传输电平的高精度测量。被测的RF信号是从RF接收机模块之一如信道D的IF发送的。信号强度分析仪模块由30dB的前置放大器1200，电平检测品1201和缓冲器1202组成的。其输出是模拟电压，被送到控制器/处理器模块进行数字化并传输到系统管理器。两个分离的二极管用在输入到差分放大器1203之前的温度补偿，即二极管1204补偿二极管1201。

参照图13，示出控制器模块，它控制RF-IPPV处理器的工作。该模块构成合成器、监视信号强度;解码RF接收机接收的消息;检查消息的有效性并把消息转发到系统管理器。控制器模块包括用于诊断的用户接口（键盘和显示器）、差错报告和无开关结构。再参照图14，表示了主菜单，操作者可从监视器、建立和校准功能中选择。从监视器菜单中，操作者可以从六个起始屏幕中选择，用于信号强度分析的SSA屏幕引导操作者到RSSI，建立和校准菜单类似地进行操作。

根据图13的控制器板包含六个功能块：80188微处理器1300，存贮器子系统，包含8097处理器和双端口RAM用于每个接收机的接收机接口，系统管理器接口和前面板接口。

控制器模块使用的控制微处理器1300是一个Intel80188。这是16位的处理器，包括2个DMA信道，4个中断器，3个定时器，13个译码地址范围和1个8位的外部接口。

存贮器子系统包括用于消息和变量存贮的256K动态RAM1380，用于参数的2K非易失RAM1370和用于程序存贮的128K  EPROM1360的插座。

两个256K  DRAM用于DRAM阵列。它们是用于存贮如组统计，有效的接收消息、校准结果和用于系统的机顶终端。因此，这些存贮器必须有适当的容量以存贮分组的数据。当消息数据传输到系统管理器时，用于存贮终端消息数据的表被清除。每次在对DRAM阵列给出RAS更新周期之前，对EPROM的读出周期都产生一个“CAS”。标准码对EPROM取数将足以使DRAM被更新。如果在EPROM存取之间大于15μs，则DMA控制器将读EPROM。在80188上LCS用于存取DRAM阵列。复位后，LCS必须对有源存贮器的范围编程。在DMA控制器初始建立之后，将出现更新而无需软件介入。

提供两个EPROM插座用于高达128K的程序存贮器。这些插座能够使用在2764和27512之间的任何EPROM。一个插座由UCS接入，另一个由MCS3接入。在复位状态之后，UCS在六进制FFBFO到FFFFF存贮器范围内是有效的，MC53必须对有效范围编程。

一个2K的EEPROM1370用于构成信息的非易失存贮。在一字节已经写入芯片以后，程序员必须注意在10ms内不存取EPROM。在一个读周期之后，没有恢复延迟。该芯片通过MCSO存取。MCSO必须对一个有效范围编程。

每个RF接收机信道有一个专用的Intel8097  1310-1340 作为接口元件。8097处理器译码和对RF接收机（RFRX）模块的米勒编码数据成帧，监视每个RFRX模块和信号强度分析仪（SSA）模块的信号强度电平，以及控制RF合成器（SYN）模块的频率。

每个8097有它自己相关的1K字节的双端口RAM1311-1341。这些双端口存贮器用于在8097与80188之间通过数据和命令。该存贮器包括一个用于双向中断的机制。软件能定义使用存贮器和中断的任何合适的协议。EPROM1312-1342是为8097的程序存贮而设置的。

一个普通的UARJ  8250串行芯片用于实现到系统管理器的串行接口1350。80188中断器之一连接到8250，使串行信道可以驱动中断器。8205能工作在高达38.4K波特的频率。

Modem信号交换信号是可用的（RTS，DTR等）。可以使用系统管理器的多路复用器或任意地忽略这些信号。接收机可构成为DTE，与已知的电话处理器相似。

前面板要包括键盘860和LCD显示850。键盘860最普通的16键的键盘，包括十进位数0-9和功能键如求助，下页，下行，输入，清除和菜单。键盘/显示设有无开关结构，有意义的差错指示和内部测试与诊断程序的本地存取。

有四行每行20字符的LCD是通过两个寄存器端口存取的。显示数据装入一个端口，选通命令装入第二端口。选通显示相当慢（1秒）。

当键按下后，给188产生一个中断。编码的键数据可通过读四位的寄存器识别。当存取这个寄存器时，中断被消除。键盘逻辑包括一个防跳动（debounce）电路，防止产生另一个中断直到防跳动时延结束为止。

控制器模块对RF-IPPV处理器也起着功率分配的作用。控制器模块把电源转接到需要的元件。每条电缆把这板连接到RF接收机或合成器，根据需要，包括4条+12V线，3条-12V线，3条+5V线和6条地线。

系统管理器的自动频率选择控制器

系统管理器的RF-IPPV自动频率选择控制器程序与RF-IPPV处理器一起负责自动选择频率供RF-IPPV模块发送机和机顶终端使用。自动频率选择过程保证从机顶终端传送到RF处理器的数据在最小干扰噪声频率上传送，以使数据通过量最大。自动频率选择控制器监视RF-IPPV处理器在每个频率上接收的有效应答数，并且确定每个频率相应的误码率（BER）。如果误码率上升超过一个预定点，根据规定的频率选择方法自动频率选择控制器改变频率。自动频率选择过程详细叙述如下：

参照图17，示出一种“卡诺”型图，根据在一个时间周期上接收的有效应答数和由RF-IPPV处理器测量的信号功率电平指示上行数据信道的可能状态。该卡诺图中的九行位置相应于九个不同的状态，其中上行数据信道可分类别。根据特定数据信道的类别，执行卡诺图的特定位置内包含的适当功能。

该图的水平和垂直位置分别相应于计算的误码率和该数据信道信号电平。水平地，BER存在三种可能性：“高”，“正常”和“低”。高误码率表示：与其他上行数据信道或预定标准相比，该特定数据信道接收相当低数量的有效应答。低误码率表示该特定数据信道接收相当大数量的有效应答。正常误码率表示该数据信道接收容许数量的有效应答。

垂直地，数据信道信号电平存在三种可能性：“超过限度”，“在限度内”和“限度以下”。如果信号电平超过限度，这表明远程终端使用的传输电平太高。如果信号电平在限度以下，这表示传输电平太低。如果信号电平在限度内，这表示特定的传输电平是容许的。

一旦统计上有意义的上行应答数被接收和计数并由接收信号强度指示器（RSSI，前面讨论了）测量该信号电平，则自动频率选择控制程序确定BER的类别和相对图17的卡诺图的信号电平。用于确定BER和信号电平二者的三种类别之间的阈值的标准可预置或响应正在使用的各个数据信道的相对工作条件正发生的变化。在任何情况下，为了选择图17卡诺图的合适方框，控制程序只要把BER和接收的信号电平与合适的存贮阈值进行比较。

从图17左上角的方框开始，如果BER是高而且接收的信号电平超过限度，则控制程序改变这个数据信道的频率。进行这个动作过程是因为：虽然传输信号电平超过限度，当前频率的误码率是高的。这表明当前频率有很大的干扰，而且即使增加传输信号电平也不能克服在频谱的这一点出现的过量的噪声。因此应选择一个低噪声的新频率。

向右移动，邻近一个方框相应于BER是正常的情况，但是信号电平仍然超过限度。这类的数据信道表明RF-IPPV处理器接收足够数量的应答，而传输电平仍然高于限度。在这个电平传输将产生数据信道之间的干扰，因此，问题之一，传输电平必须改变使它在规定的限度内。这种校准方法已在1990年3月20日申请的，正在审查的美国申请号07/498，084，题目为“电缆电视射频用户数据传输装置和校准方法”中详细描述，引用在此供参考。

第一行的最后方框相应于BER是低的情况，但是信号电平超过限度。如上面讨论的相同理由，在数据信道上以高电平传送是不能令人满意的，因此，在这种情况下，信号电平应重新校准使它在规定的限度内。

下一行的第一个方框相应于BER是高而传输信号电平在限度之内的情况。这种情况表明：当前选择的传输频率含有噪声，它影响RF-IPPV处理器接收的有效应答数。因此，在用的频率应当改变以便找一个满意的传输频率。

移到右边，邻近的方框相对于BER是正常而信号电平在限度之内的情况。显然，这几乎是理想的情况，表示无需进行任何改变。因此对给定的这些条件不采取任何行动。

这一行的最后方框相应于BER是低而接收的信号电平在限度之内的情况。这种情况表示理想的工作条件，几乎每一个应答都被收到而传输电平在规定的限度内。当然，对给定的这些条不采取任何行动。

最后一行的第一方框相应于BER是高而信号电平低于限度。在这种情况下，频率可能是适当的要是传输信号电平不低于限度的话。因此，频率不改变，但是传输电平重新校准，正如在上面引用的待审申请中所描述的。

最后一行第二方框相应于BER正常但接收的信号电平低于限度的情况。再一次，因为在这种情况下传输电平不令人满意，所以进行传输电平的再校准。

最后，最后一行的第三方框相应于BER是低，但接收信号电平低于限度的情况。正如上面所说，传输电平需要调节，因而实现再校准过程。

正如上面关于图17所讨论的，利用改变频率和重新校准的过程，本发明将最终找到一个频率和传输电平，使它处在工作标准的限度之内。

频率选择过程

下列步骤描述在自动频率选择过程发生的事件的序列。为说明起见，假定RF接收机和RF模块使用四个频率用于上行传输。注意这序列是从系统管理器内的自动频率选择控制器看到的，并不意味着是详细叙述在别处已描述的RF-IPPV模块或RF处理器的功能。

a、系统管理器从RF模块使用的可用频率表中选择四个明显“好”的初始频率。这些频率可根据频率的先前历史被选择，或可随机地选择。

b、系统管理器发送“建立命令”事务处理信息到ATX和前端控制器。

c、ATX和前端控制器把事务处理信息发送到STT总体。

d、响应系统管理器的初始化新群事务处理信息，从接收的信号强度指示（RSSI）输出和RF接收机返回的群统计测量的误码率检查接收的信号强度。

e、基于接收的信号强度和BER落入图17的表中，或者执行重新校准程序（正如1990、3、20申请的，待审的美国申请号07/498，084，名称为“电缆电视射频用户数据传输装置和校准方法”中叙述的），自动频率选择过程（下面叙述），或者如果不需要改变的话，返回到步骤d。

自动频率选择过程包括：

f、根据与四个频率相关的BER，去掉具有最高BER的频率不用并用另一频率代替。存贮去掉频率的BER供以后使用。

g、系统管理器通过ATX和前端控制器给STT总体发送“建立命令”事务处理信息，规定供STT使用的新的四个频率组。

h、重复步骤d-g，直到已经确定所有的可用频率的序列为止。

i、当在步骤f，所有可用频率都已使用了，将去掉的频率以具有最低BER的未用频率代替。

已描述的是本发明的最佳实施例。其它的实施例对本领域的普通技术人员是显而易见的。本发明不限于这里所描述的实施例，但是只由所附的权利要求限制。

Claims (24)

1、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于控制在一个电缆电视信号分配系统(100)上的多个远程终端(120，315)的电缆电视系统管理器(310)，一种从上述远程终端(120，315)自动选择上行传送到系统管理器(310)的传输数据的最佳频率的方法，该自动频率选择方法的特征在于下列步骤：

(a)从较大的第二多个频率中选择第一多个频率，

(b)响应由系统管理器(310)产生的寻址命令，在上述的每个频率的多个频率上从每个上述远程终端(120，315)发送数据消息，

(c)在上述系统管理器(310)接收在上述多个频率的每个频上的上述数据消息，

(d)计数在上述第一多个频率的每个频率上接收的数据消息数，

(e)对在上述第一多个频率的每个频率计数的上述数据消息进行相互比较，和

(f)从上述第一多个频率中除去一个相应于在上述第一多个频率的每个频率上计数的最低的上述数据消息数的频率。

2、权利要求1所述的自动频率选择方法，进一步的特征在于步骤：

（g）一个先前未选择的频率从上述第二多个频率加到上述第一多个频率。

3、权利要求2所述的该自动频率选择方法，进一步的特征在于步骤：

（h）重复步骤（b）-（g）直到上述第二多个频率的每个频率都已选择为止。

4、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于控制在一个电缆电视信号分配系统（100）上多个远程终端（120，315）的系统管理器（310），一种用于从上述远程终端（120，315）自动选择上行到系统管理器（310）的传输数据的最佳频率的方法，该自动频率选择方法的特征在于步骤：

（a）从较大的第二多个频率中选择第一多个频率，

（b）响应由系统管理器（310）产生的寻址命令，由每个上述远程终端（120，315）在上述第一多个频率的每个频率上发送数据消息，

（c）在上述系统管理器接收在上述第一多个频率的每个频率上的上述数据消息，

（d）计数在上述第一多个频率的每个频率上接收的数据消息数，

（e）将在上述第一多个频率的每个频率上计数的上述数据消息进行相互比较，和

（f）从上述第一多个频率中除去一个相应于在上述第一多个频率中的每个频率上计数的最低的上述数据消息数的频率，

（g）存贮计数的上述数据消息数，它相应于步骤（f）中从上述第一多个频率中除去的上述频率。

5、权利要求4所述的自动频率选择方法，进一步特征在于步骤：

（h）一个先前未选择的频率从上述第二多个频率加到上述第一多个频率。

6、权利要求5所述的自动频率选择方法，进一步的特征在于步骤：

（i）重复步骤（b）-（h）直到上述第二多个频率的每个频率都已选择为止。

7、权利要求6所述的自动频率选择方法，进一步的特征在于步骤：

（j）重复步骤（b）-（g），

（k）比较上述存贮的计数数据消息数，

（l）将相应于最高的上述存贮的计数数据消息数的频率加到上述第一多个频率。

8、权利要求7所述的自动频率选择方法，进一步的特征在于步骤：

（m）重复步骤（j）-（l）。

9、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于控制在一个电缆电视信号分配系统（100）上的多个远程终端（120，315）的系统管理器（310），一种用于从上述远程终端（120，315）自动选择上行到系统管理器（310）的传输数据的最佳频率的装置，该自动频率选择装置的特征在于：

（a）一个发送机（313，314），响应由系统管理器（310）产生的寻址命令由每个上述远程终端（120，315）在上述第一多个频率的每个频率上发送数据消息，

（b）一个接收机（322），用于在上述系统管理器（310）接收上述第一多个频率的每个频率上的上述数据消息，

（c）一个计数器（310），用于计数在上述第一多个频率的每个频率上接收的数据消息数，

（d）一个比较器（310），用于对在上述第一多个频率的每个频率上计数的上述数据消息数进行相互比较，和

（e）一个频率控制器（310），用于从上述第一多个频率中除去相应于在每个上述第一多个频率上计数的最低上述数据消息数的频率。

10、权利要求9所述的自动频率选择装置，进一步特征在于：

（f）一个频率控制器（310），用于将一个先前未选择的频率从上述第二多个频率加到第一多个频率。

11、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于控制在一个电缆电视信号分配系统（100）上多个远程终端（120，315）的系统管理器（310），一种用于从上述远程终端（120，315）自动选择上行到系统管理器（310）的传输数据的最佳频率的装置，该自动频率选择装置的特征在于：

（a）一个发送机（313，314），响应由系统管理器（310）产生的寻址命令，由每个上述远程终端在上述第一多个频率的每个频率上发送数据消息，

（b）一个接收机（322），用于在上述系统管理器（310）在上述第一多个频率的每个频率上接收上述数据消息，

（c）一个计数器（310），用于计数在上述第一多个频率的每个频率上接收的数据消息数，

（d）一个比较器（310），用于对上述第一多个频率的每个频率上计数的上述数据消息数进行相互比较，和

（e）一个频率控制器（310），用于从上述第一多个频率中除去相应于在上述第一多个频率的每个频率上计数的最低的上述数据消息数的频率。

（f）一个存贮装置（310），用于存贮上述计数的数据消息数，它相应于步骤（e）中从上述第一多个频率中除去的上述频率。

12、权利要求11所述的自动频率选择装置，进一步的特征在于：

（g）一个频率控制器（310），用于把一个先前未选择的频率从第二多个频率加到上述第一多个频率。

13、权利要求12所述的自动频率选择装置，进一步的特征在于：

（h）一个比较装置（310），用于比较上述存贮的计数数据消息数，

（i）一个频率控制器（310），用于把相应于最高的上述存贮的计数数据消息数的频率加到上述第一多个频率。

14、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于控制在一个电缆电视信号分配系统（100）上的多个远程终端（120，315）的系统管理器（310），一种用于自动确定从上述远程终端（120，315）上行到系统管理器（310）的传输数据何时应选择一个新的频率或传输电平的方法，该新频率和传输电平的自动确定方法的特征在于步骤：

（a）确定当前传输频率的误码率，

（b）确定当前传输频率的接收信号电平。

15、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步特征在于步骤：

（c）响应误码率超过第一预定的容许范围和接收信号电平超过第二预定的容许范围，改变传输频率。

16、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步特征在于步骤：

（c）响应误码率超过第一预定的容许范围和接收信号电平在第二预定的容许范围之内，改变传输频率。

17、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步特征在于步骤：

（c）响应误码率超过第一预定的容许范围和接收信号电平低于第二预定的容许范围，重新校准传输电平。

18、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步特征在于步骤：

（e）响应误码率在第一预定容许范围内和接收信号电平超过第二预定的容许范围，重新校准传输电平。

19、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步的特征在于步骤：

（e）响应误码率在第一预定的容许范围内和接收信号电平低于第二预定的容许范围，重新校准传输电平。

20、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步的特征在于步骤：

（e）响应误码率低于第一预定的容许范围和接收信号电平超过第二预定的容许范围，重新校准传输电平。

21、权利要求14所述的新频率和传输电平自动确定的方法，进一步的特征在于步骤：

（c）响应误码率低于第一预定的容许范围和接收信号电平低于第二预定的容许范围，重新校准传输电平。

22、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于控制在一个电缆电视信号分配系统（100）上的多个远程终端（120，315）的系统管理器（310），一种用于对上述远程终端（120，315）上行到系统管理器（310）的传输数据选择最佳频率的方法，该频率选择方法的特征在于步骤：

（a）从较大的多个频率中选择相应于第一时间周期的第一多个最佳频率，

（b）从上述较大的多个频率中选择相对于第二时间周期的第二多个最佳频率，

（c）在上述第一时间周期期间使用上述第一多个频率，

（d）在上述第二时间周期期间使用上述第二多个频率。

23、权利要求22所述的频率选择方法，其中上述第一时间周期和上述第二时间周期相应于在24小时周期期间的时间周期。

24、权利要求22所述的频率选择方法，其中上述第一时间周期相应于白天时间周期，而上述第二时间周期相应于夜间时间周期。

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