DE69130642T2

DE69130642T2 - Kabelfernseh-hochfrequenz-teilnehmerdatenübertragungsgerät und radiofrequenz-rückübertragungsverfahren

Info

Publication number: DE69130642T2
Application number: DE69130642T
Authority: DE
Inventors: Robert Beyers; Charles Bramhall; Gregory Durden; Robert Edwards; Ray Haman; Douglas Hoder; Donald Huntley; John Kennedy; Emory Mcginty; Jay Mcmullan; David Naddor; Randolph Schaubs; Jesse Still; Anthony Wasilewski; Lamar West; Donovan White
Original assignee: Scientific Atlanta LLC
Current assignee: Scientific Atlanta LLC
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: US5235619A; ATE174738T1; CN1058876A; ES2127195T3; WO1991015065A1; EP0531302A1; CA2078563A1; DE69130642D1; JPH05505914A; AU7562291A; EP0531302B1; EP0531302A4; BR9106268A; AU651967B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen einer Datennachricht nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Ferneinheit nach dem Oberbegriff von Patenanspruch 12.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf Kabelfernseh-Systeme und insbesondere auf Vorrichtungen zum Übertragen von Daten über einen Kabelfernsehkanal, der Interferenzrauschen unterliegt, wobei die Daten über eine Mehrzahl von gewählten Datenkanälen übertragen werden, die Trägerfrequenzen haben, welche nicht harmonisch in Beziehung stehen und in einem Fernseh-Bandbreitenkanal angeordnet sind, der für die Aufwärtsübertragung von einem CATV-Abonnenten zu einer übergeordneten Steuerstelle. Gemäß dem Kalibrierungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden die Aufwärtsübertragungspegel automatisch auf einer periodischen Basis eingestellt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die Entwicklung von Kabelfernseh-Systemen hat eine Stufe erreicht, wo es nicht nur wünschenswert ist, einen Zweiweg-Informationsfluß zu haben, sondern geradezu durch die Implementierung von neuen Dienstleistungen verlangt wird. Beispielsweise ist in der Implementierung von Impuls-Dienstleistungen für Bezahlen bei Ansicht, bei welchen der Abonnent impulsiv ein Ereignis zur Ansicht auswählen kann und eine Rechnungsbelastung annimmt, zumindest ein Datenkanal, wie beispielsweise ein Telefonkommunikationskanal oder ein RF-Kanal in einer stromaufwärtigen (umgekehrten) Richtung von einem Kabelfernseh-Abonnenten zu einem Kabelfernseh-Kopfende notwendig, um die Dienstleistungs- Benutzungsdaten weiterzugeben. Andere Verwendungen für einen Rückkehrweg umfassen Stromzählerablesungen, Alarm-Dienstleistungen, Befragen und Votieren der Abonnenten, Einsammeln von Seh-Statistiken der Abonnenten und Heimeinkäufe. Zwar stellt nicht jeder Betreiber eines Kabelfernsehsystems die Zweiweg-Übertragung bereit, doch neigen Hersteller von Kabelfernseh-Ausrüstungen dazu, Aufwärtsübertragungen in Richtung vom Abonnenten zum Kopfende bereitzustellen. Praktisch liefern alle Hersteller sogenannte aufgeteilte oder Zweiwege-Systeme mit einem Spektrum von Frequenzen für die Aufwärtsübertragung, das mindestens ein Band von 5 bis 30 Megahertz umfaßt. Dieses interessierende Band umfaßt die Kabelfernsehkanäle T7 (5,75-11,75 Megahertz), T8 (11,75- 17,75 Megahertz), T9 (17,75-23,75 Megahertz) und T10 (23,75-29,75 Megahertz). Die Rückkehrkanäle, von denen jeder eine Fernsehsignal-Bandbreite aufweist, können beispielsweise für Videokonferenzen verwendet werden. Ob ein sog. "sub-split"-, "mid-split"- oder "high-split"-System angewendet wird für die Zweiwege-Übertragung durch einen Kopfende-Operator kann dahingestellt bleiben, jedoch sind alle drei Typen von Split-Übertragungssystemen typischerweise in einer Aufwärtsübertragung in dem 5 bis 30 Megahertz-Band enthalten.
Ein Artikel mit dem Title "Two-Way Cable Plant Characteristics" von Richard Citta und Dennis Mutzbaugh, der 1984 in der National Cable Television Association conference papers publiziert wurde, zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung von typischen Kabelfernseh-Rückkehreinrichtungen (CATV). Fünf Hauptmerkmale in dem 5 bis 30 Megahertz-Band für Aufwärtsübertragung wurden analysiert. Diese umfassen weißes Rauschen und den Trichtereffekt; eindringende oder unerwünschte äußere Signale; gemeinsame Betriebsartverzerrungen, die sich aus einer defekten Verteilungsvorrichtung ergeben; Impulsrauschen von einer Versorgungsleitungsinterferenz und anderen Einflüssen; und Verstärker- Nichtlinearitäten.
Weißes Rauschen und Gauss-Rauschen sind Ausdrücke, die oft verwendet werden, um Zufallsrauschmerkmale zu beschreiben. Weißes Rauschen beschreibt eine einheitliche Verteilung des Rauschspektrums gegenüber der Frequenz, d. h. eine konstante Leistungsspektraldichte in dem interessierenden Band, das heißt hier 5- 30 Megahertz. Komponenten des Zufallsrauschens umfassen thermisches Rauschen, das mit der Temperatur in Beziehung steht, Shot-Rauschen, das durch aktive Geräte erzeugt wird, und 1/f oder niederfrequentes Rauschen, welches mit Erhöhung der Frequenz abnimmt. Der Ausdruck Rauschboden ("noise floor") wird verwendet, um einen konstanten Leistungspegel eines solchen weißen Rauschens über das interessierende Band zu beschreiben.
Dieses Rauschen wird durch jeden Rückkehrverteiler-Verstärker getragen, der sein eigenes Rauschen aufaddiert und auf das Rauschen von allen Zweigen einer Leitung zu dem Kopfende überbrückt. Die Zufügung des Rauschens von jedem Zweig eines Verteilungsbaumes in Richtung des Kopfendes ist bekannt als Rauschtrichter oder Trichtereffekt. Der Leistungspegel des konstanten Rauschbodens definiert einen Rauschpegel, welcher von einem Datenträger-Rauschpegel überschritten werden sollte.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Interferenzrauschen, welches eine Spitze in der Rauschspektrums-Dichteverteilung in dem interessierenden Band verursacht. Interferenzrauschen stört die effektive Datenübertragung, wenn bekannte Datenübertragungs-Kodierverfahren, wie beispielsweise ein Frequenz- oder Phasenverschiebungsumtasten über einen einzigen Datenübertragungskanal praktiziert wird. Insbesondere Interferenzrauschen bezieht sich auf die vier Merkmale der Rückkehreinrichtung, die oben dargestellt wurden: Eindringen, gemeinsame Betriebsartverzerrung, Impulsrauschen und Verstärker- Nichtlinearitäten.
Das Eindringen ist das Eindringen von unerwünschten externen Signalen in die Kabeleinrichtung an schwachen Stellen in dem Kabel, wie beispielsweise Abschirmunterbrechungen, falsche Erdung und Verlöten von Kabelschirmen und falsche Verbinder. An diesen schwachen Punkten können Radiofrequenzträger eindringen, die durch Radiosendungen, beispielsweise in dem lokalen AM-Band verursacht werden, Bürgerfunk, Antennenbetriebsbänder, lokale oder internationale Kurzwellenbänder. Folglich können die Spitzen des Interferenzrauschens in bestimmten Trägerfrequenzen bei Rauschspektrums-Dichtemessungen gesehen werden, die an der Kabelverteilungseinrichtung vorgenommen werden, die einem Eindringen unterliegen kann.
Die Verzerrung aufgrund gemeinsamer Betriebsart ist das Ergebnis von Nichtlinearitäten in der Kabeleinrichtung aufgrund von einer Korrosion des Verbinders an den Kontaktpunkten der Dioden. Die Wirkung dieser Dioden in der Rückkehreinrichtung besteht darin, daß verschiedene Produkte des Antreibens von Signalen übereinstimmend auftreten als Rausch-Leistungsspitzen in Vielfachen von 6 Megahertz, d. h. 6, 12, 18, 24 und 30 Megahertz in dem interessierenden Band.
Impulsrauschen ist definiert als Rauschen, das aus Pulsen mit hohem Leistungspegel von kurzer Dauer besteht. Corona- und Lückenpulsrauschen werden durch Stromleitungsentladungen erzeugt. Die Temperatur und Feuchtigkeit haben einen besonderen Einfluß auf die Bestimmung des Grades des Corona-Rauschens, wohingegen Lückenrauschen ein direktes Ergebnis eines Stromsystemausfalls ist, beispielsweise ein schlechter oder gerissener Isolator. Das sich ergebende Pulsrauschspektrum kann sich in die zig Megahertz mit einer Sin x/x-Verteilung erstrecken.
Verstärker-Nichtlinearitäten oder Oszillationen beziehen sich auf pulsregenerative Oszillationen, die durch marginal-stabile oder ungeeignete Abschlußverstärker verursacht werden. Das Ergebnis ist ein Kamm von Frequenzspitzen innerhalb des Rückkehr-Einrichtungsbandes, dessen Beabstandung in Beziehung steht mit dem Abstand zwischen dem falschen Abschluß und dem Verstärker.
Aus der Untersuchung von typischen Kabel-Verteilungseinrichtungen schließen Citta et al., daß "Löcher" in den Tälern zwischen den Spitzen in dem Rauschspektrum, das sie zwischen 0 und 30 Megahertz aufgezeichnet haben, existieren. Sie schlugen vor, daß diese Täler vorteilhaft verwendet werden durch sorgfältiges Wählen der Rückkehrträger, die in diese Täler "eingeschoben" werden.
In den nachfolgenden Artikeln, die 1987 in National Cable Television Conference publiziert wurden, und in der US 4,586,078 schließen Citta et al., daß ein 45 Kilobit-Datensignal alternativ durch ein coherentes Phasenverschiebungs- Umtastverfahren (coherent phase shift keying, CPSK) über Träger bei 5,5 Megahertz und 11,0 Megahertz oder nahe den T7- oder T8-Kabelfernsehkanälen übertragen werden kann. Ein Schalter am Gerät des Abonnenten wählt den 5,5 Megahertz-Träger oder die harmonischen, die sich auf den 11,0 Megahertz-Träger be ziehen, für die Übertragung. Diese Form des alternativen Trägerübertragens von Nachrichten wird fortgesetzt, bis die Daten erfolgreich empfangen sind. Mit anderen Worten tritt ein alternatives Übertragen auf Zeitträgern auf, bis ein Anerkennungssignal anzeigt, daß eine Nachricht in einem Terminal erfolgreich empfangen wurde. Zwar wird behauptet, daß die Wahl dieser Trägerfrequenzen so gestaltet ist, daß Rausch-Verteilungsspitzen aufgrund von Interferenzrauschen vermieden wird, doch gibt es beträchtliche Bedenken, daß ein solcher modulierter Datenstrom des Datenverschiebungsumtastens in Rauschspitzen des Kabelfernseh- Verteilungsnetzwerkes außerhalb der Untersuchungen von Citta et al. hineinläuft. Mit Bezug auf Fig. 2, die hier erneut aus der erteilten US-Anmeldung mit der Serien-Nummer 07/188,478 vom 29. April 1988 publiziert wurde, sollte eine Übertragung bei 5,5 Megahertz praktisch unmöglich sein. Es ist bekannt, daß Rauschspitzen auftreten und verschwinden je nach der Tageszeit, der Jahreszeit und anderen Betrachtungen.
Andere Rückkehrwege oder Datenaufwärtsübertragungs-Schemata wurden versucht. Diese Schemata umfassen beispielsweise das Telefonssystem, das als "allgegenwärtig" von Citta et al. beschrieben wurde. In anderen Worten ist der Rückkehrdatenweg von einem Kabelfernseh-Kopfende nicht über die Kabelfernseh- Verteilungseinrichtung gewährleistet. Das bedienende Kabel ist absichtlich vermieden, entweder aufgrund des Interferenzrausch-Problems in einem Split-System oder weil das System ein Einweg-Abwärtsstrom-System ist. Statt dessen wird die Telefonleitung des Abonnenten für die Datenübertragung verwendet. Diesbezüglich bestehen jedoch Bedenken, daß die lokalen Telefondatentarife eine Zahlung der Leitungsbedienungslasten erfordern, wenn die Telefonleitung zum Heim eines Abonnenten für die Datenübertragung zusätzlich zu dem "alten" Telefonservice beansprucht wird. Weiterhin ist es möglich, daß die Telefonleitung nur verfügbar ist, wenn der Abonnent sie nicht verwendet, was einen ungeplanten oder periodischen Datenfluß verlangt.
Ein anderes Schema der Rückkehrdatenübertragung ist die Anwendung eines getrennten Datenkanals bei einer Trägerfrequenz, die das problematische 5-30 Megahertz-Band vermeidet. Dieses Schema, das das rauschende 5-30 Megahertz- Band vermeidet, ist nur in Midsplit- und Highsplit-Systemen möglich.
Die sogenannte Spreizspektrumsübertragung von Daten ist eine Technologie, welche für militärische Anforderungen entwickelt wurde aufgrund der Notwendigkeit, mit Unterwasserbooten in einer sicheren Weise zu kommunizieren. Spreizspektrum hat seinen Namen von dem Aufspreizen eines Datensignals mit einer vergleichsweisen engen Bandbreite über ein viel breiteres Spektrum als es normalerweise erforderlich wäre für das Übertragen der Datensignale des engen Bandes.
In jüngster Zeit wurden die Vorteile der Sicherheit, die von der Spreizspektrumsübertragung ausgehen, vernachlässigt zugunsten ihrer Fähigkeit der Anwendung in einer Umgebung mit Interferenzen. Beispielsweise wurden Kommunikationssysteme, die über eine Stromleitung betrieben werden, wo Pulsrauschpegel aufgrund der Stromleitung hoch sind, in der Vergangenheit versucht, doch wurde festgestellt, daß sie kaum akzeptabel sind, wie beispielsweise die Stromleitungssysteme des "Plug-In Intercom", die kommerziell von Tandy Radio Shack erhältlich sind. Die japanische N.E.C. Home Electronics Gruppe hat jedoch gezeigt, daß ein Spreizspektrums-Homebus, der mit 9600 Baud über eine AC-Leitung in einem Heim betrieben wird, über Strecken von 200 Metern eine Stromleitung praktikabel ist. Das NEC-System wurde als das fehlende Bindeglied zwischen einem Koaxialkabel (beispielsweise einem Kabel für Kabelfernsehen) und einer AC- Stromleitung, wie sie in der Mehrzahl der Häuser vorhanden ist, bezeichnet.
U.S. 4,635,274 von Kabota et al. beschreibt ein bi-direktionelles digitales Signalkommunikationssystem, in welchem die Spreizspektrumsübertragung angewendet wird für die Aufwärtsdatenübertragung in einem Kabelfernsehsystem. Eine solche Technologie ist jedoch sehr teuer im Vergleich zur Telefondaten-Rücksendung.
Folglich besteht trotz der Entwicklung des Spreizspektrums und anderer RF- Datenrückübertragungen der Bedarf nach einer Kabelfernseh-Technologie für eine Aufwärtsdatenübertragung mit einem hohen Datendurchlaß von einer Mehrzahl von Abonnenten eines Kabelfernseh-Kopfendes, das eine Kabelfernseh- Verteilungseinrichtung verwendet und welches relativ unempfindlich auf Interferenzrauschen ist.
Das Konzept des Impulse Pay Per View (IPPV) ist in Fachkreisen gut verstanden, doch wird es hier kurz beschrieben zur Ergänzung. Im wesentlichen ist es ein Verkaufsverfahren, bei welchem ein Abonnent eines Bezahl-(Kabel)-Fernsehens bestimmte Programmereignisse auf einer individuellen Basis besorgen kann. Weiterhin kann die Besorgung vertraglich abgeschlossen werden auf einer "Impulsbasis" nur durch Wechselwirkung mit dem Set-Top-Terminal des Abonnenten (STT). Obwohl es nicht erforderlich ist, daß das Ereignis, das gekauft wird, "in progress" ist, ist es ein Erfordernis, daß das System die Besorgung von Ereignissen zuläßt, die gerade vonstatten gehen. Die Besorgung bzw. der Einkauf müssen in einer Weise gehandhabt werden, daß keine wahrnehmbare Verzögerung in der Fähigkeit des Abonnenten, das Ereignis sofort zu sehen, auftritt (d. h. sofortige Gewährung).
Obwohl verschiedene Verfahren zum Implementieren des obigen Verkaufsverfahrens existieren, haben alle Verfahren gemeinsame Erfordernisse. Einige Teile des Systems müssen eine Entscheidung treffen, ob oder ob nicht die Besorgung und das anschließende Sehen des Ereignisses zugelassen werden. Wenn es zugelassen wird, dann muß der Einkauf des bestimmten Ereignisses aufgezeichnet werden und an ein sog. "Rechnungssystem" berichtet werden, so daß der Programmverkäufer gegebenenfalls sein Einkommen aus der Transaktion bezieht.
Um den Einkaufs-Ereignisbericht zu vervollständigen, wird ein sogenanntes "Speicher- und Weiterleitverfahren" verwendet. In dem Speicher- und Weiterleitverfahren nimmt der übergeordnete Anschluß an, daß wenn der Abonnent vorher für eine IPPV-Möglichkeit zugelassen wurde, ein Ereigniseinkauf erlaubt ist. Wenn der Abonnent die notwendigen Schritte unternimmt, um ein Ereignis zu kaufen, erlaubt der übergeordnete Anschluß, daß das Ereignis betrachtet wird (typischerweise bei Decodierung eines Videosignals in einem bestimmten Kanal) und zeichnet den Einkauf des Ereignisses auf. Die Aufzeichnung wird typischerweise in einem nicht löschbaren Sicherheitsspeicher gespeichert, da es das Einkommen des Programmverkäufers wiedergibt.
Offensichtlich muß, um das Einkommen zu verwirklichen, das Rechnungssystem des Verkäufers die Einkaufs-Aufzeichnungsdaten erhalten, die in allen Set-Top- Anschlüssen des Abonnenten in einer zeitartigen Weise gespeichert sind. Um dies zu erreichen, fordert der Systemsteuercomputer (im folgenden der Systemmanager genannt) periodisch dazu auf, daß die Set-Top-Anschlüsse die IPPV- Einkaufsdaten, die in einem Speicher gespeichert sind, zurückgibt. Wenn der Systemmanager die Daten von einem Set-Top-Anschluß empfängt, dann erkennt er typischerweise den Empfang an den Terminal (d. h. wie bei Citta et al.) an und die Daten werden von dem Speicher gelöscht, um Platz zu machen für zusätzliche Einkaufsdaten. Der Systemmanager gibt dann diese Daten weiter an das Rechnungssystem und der IPPV-Einkaufszyklus ist vollständig.
Zwar sind IPPV-Rückkehrdatenbetrachtungen sehr wichtig für die Feststellung einer RF-Datenrückkehrtechnik, jedoch sind solche IPPV-Rückkehrdatenbetrachtungen nicht die einzigen Betrachtungen, auch wenn sie zugegebenermaßen die kritischsten aufgrund der Erfordernisse des hohen Datendurchgangs sind. Andere Erfordernisse, die beispielsweise die Verwendung des Rückkehrdatenweges für die Unterschreiberanfrage, Diebstahlalarm, Meßablesung, Hauseinkauf, Energiemanagement und ähnliches, sind Zusätze zu den Datendurchgangsanforderungen des IPPV-Services.
Folglich verbleibt ein Bedarf im Stand der Technik für eine RF- Datenrückkehrvorrichtung, die einen hohen Datendurchgang in dem Maße der Unterstützung des vollen Bereichs von Dienstleistungen, einschließlich der IPPV- Dienstleistung umfaßt.
US-A-4,553,161 liefert ein zeitaufgeteiltes "Aloha"-Zweiweg-CATV-System unter Verwendung von Aufnahmetechniken für die Aufstrom-Datenkommunikation. Die Aufstrom-Datentransmissions-Synchronisation in diesem System basiert auf einer Abstromprogramm-VBI (vertikales Löschintervall)-Zeitgebung. Ein vertikales Zeitsignal wird verwendet, um die Zeitlöscher für die Aufstromübertragung von allen Abonnnenten-Terminals zu dem Kopfende zu synchronisieren. Die Aufstromdaten können auf jedem von mehreren getrennten Kanälen übertragen werden. Jedoch wird immer nur ein Kanal zu einer Zeit verwendet, und es gibt keine Offenbarung zu dem Vorteil der Verwendung von mehreren parallelen Kanälen gleichzeitig.
US-A-4,528,663 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bereitstellen eines Kopfendenzugangs für Abonnentendaten in einem Zweiweg-CATV-System. Das Transmissionsfenster für die Aufstromkommunikation ist anfänglich kurz für schnelle Rücktransmissionen. Das Fenster wird dann erhöht während einer Spitzenzugangsperiode, um Aufstromnachrichtenkollisionen zu vermindern. Das Fenster wird anschließend vermindert in der Breite, um sich der verminderten Aufstrom übertragungen nach erfolgreicher Aufstromübertragung durch die Mehrzahl der Abonnenten anzupassen.
US-A-4,494, 138 offenbart ein segmentiertes Aufstrommanagement für Kabelfernsehsysteme. Leiteinrichtungen werden verwendet, um Kabeleingänge (Abonnenten) in vordefinierte Gruppen zu unterteilen. Der Ausgang von jeder Leitungseinrichtung ist gekoppelt mit einem Aufkonverter für die Aufkonvertierung von Signalen von jeder Gruppen der jeweiligen Frequenzbereiche für die Übertragung zu dem Kopfende über einen getrennten Rückkehrweg. Das offenbarte System ist ein frequenz-unterteiltes multiplexiertes Einwegsystem, welches die Verwendung eines getrennten und teuren Abschnitt für die Aufstromkommunikationen wird.
Weiterhin werden die Gruppen dieses Systems auf verschiedene Frequenzen nach der Aufstromkonversion übertragen, doch jeder Abonnent überträgt nicht redundant auf mehreren Frequenzen wie in der vorliegenden Erfindung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem CATV-System ein Verfahren zur Übertragung von Datennachrichten von einer Ferneinheit zu einer zentralen Stelle mit erhöhter Datenübertragungssicherheit und Zuverlässigkeit wie auch die Ferneinheit zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und der Ferneinheit gemäß Anspruch 12.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Radiofrequenz- Datenrückübertragungsgerät für das periodische und prompte Wiedergeben von Aufsatzterminal-Einkaufsaufzeichnungen und anderen Informationen über eine Umkehrkabel-RF-Kommunikation. Die vorliegende Erfindung bezieht sich haupt sächlich auf Modifikationen an einer sogenannten Systemmanagervorrichtung an einem Kopfende für den Empfang von Daten, die über einen RF- Datenrückkehrweg zurückgegeben werden, eine frequenz-unterteilte RF- Empfängervorrichtung zum Empfangen der Daten, die über eine Mehrzahl von Datenkanälen von allen Abonnetenterminals oder Module eines Systems moduliert und übertragen werden und auf das Abonnententerminal oder Modul selbst.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Implementierung von RF- Abonnentendatenrückgaben keine beträchtlichen Änderungen an dem System erfordern. Weiterhin sollte der RF-Abonnenten-Datenrückkehrprozeß unabhängig von einer Telefonleitungsrückgabe arbeiten, das heißt, sie sollten Seite an Seite arbeiten. Ebenso sollte das RF-Abonnenten-Datenrückübertragungsgerät kompatibel mit dem Kopfende oder Terminalgerät, das für die Vorwärts- oder Abstromübertragung verwendet wird, sein. Eine Gemeinsamkeit mit dem Systemgerät und Systemausdrücken kann erzielt werden aus der folgenden Übersicht.
SYSTEMMANAGER. Dies ist der primäre Steuercomputer für das Kabelfernsehsystem. Der Systemmanager akzeptiert Eingangsbefehle sowohl von menschlichen Betreibern wie auch von dem Rechnungscomputer. Er erzeugt geeignete Steuertransaktionen, die über den Vorwärts (downstream)-Kabelweg zu den Set- Top-Terminals über Steuertransmitter gesendet werden. Er akzeptiert Rückkehrdaten von einem Frequenz-unterteilten Datenempfänger und Prozessor (ebenso im folgenden als RF-IPPV-Prozessor bezeichnet) und gibt die Rückkehrdaten an den Rechnungscomputer weiter.
STEUERTRANSMITTER. Dies sind Geräte zum Konvertieren der Standard-RF- RS-232-Seriendaten von dem Systemmanager in ein moduliertes RF-Signal für die Übertragung über das Kabel an das Set-Top-Terminal oder IPPV-Modul. In einem bekannten Kabelsystem, das von den Anmeldern der vorliegenden Erfin dung erhältlich ist, kann der Steuertransmitter ein Addressable Transmitter (ATX) oder ein Headend Controller und Scrambler sein, oder eine Kombination von beiden. Für die Zwecke der Erfindung wird der Steuertransmitter hauptsächlich als Durchgangsgerät verwendet und ist der Vollständigkeit wegen beschrieben.
ZWEIRICHTUNGSVERSTÄRKER. Diese Leitungserweiterer verstärken und übertragen einen bestimmten Teil des RF-Spektrums in der Vorwärtsrichtung (downstream) und einen anderen Teil des RF-Spektrums in der umgekehrten Richtung. Dies macht die Zweirichtungskommunikation über ein einziges Koaxialkabel möglich. Die zwei Richtungsverstärker sind ebenfalls Durchgangsgeräte und sind nur der Vollständigkeit wegen beschrieben.
SET-TOP-TERMINAL. Diese Geräte sind Schnittstellen zwischen dem Kabelsystem und einem Abonnenten und seinem/ihrem Fernsehgerät. Unter anderen Funktionen führen die Set-Top-Terminals das Einstellen, die Frequenz- Abwärtskonversion und das Entschlüsseln der Kabel-Videosignale auf einer selektiven Basis aus. Sie akzeptieren globale und adressen-gesteuerte Transaktionen (d. h. Transaktionen, die entweder an alle oder an individuelle Terminals gericht sind) von dem Steuertransmitter, um die Dienstleistungen zu konfigurieren und steuern, die sie ausgeben. Zudem können die Set-Top-Terminals ausgerüstet sein mit einem internen Radiofrequenz-Rückkehrmodul oder mit einer Schnittstelle an ein angeschlossenes externes Datenrückkehrmodul, so daß sie ein Sicherheitsspeichergerät entweder des Terminals oder des externen Moduls für die Speicherung von Einkaufsereignissen oder anderen Daten, die zurückgegeben werden, bereitstellen. Weiterhin umfassen entweder das Set-Top-Terminal oder ein assoziiertes Modul einen Frequenz-unterteilten Umkehrweg-Datentransmitter gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein solcher Set-Top-Terminal ist entweder ausgerüstet oder assoziiert mit einem RF-IPPV-Modul, welches im folgenden als RF-STT bezeichnet wird.
RF-IPPV-MODUL. Das RF-IPPV-Modul ist ein Modul, das mit dem Set-Top- Terminal assoziiert ist, wenn der Set-Top-Terminal nicht mit einem internen Frequenz-unterteilten Umkehrweg-RF-Datentransmitter versehen ist.
RF-IPPV-PROZESSOR. Der RF-IPPV-Prozessor ist hauptsächlich ein Frequenzunterteilter RF-Datenempfänger für die Umkehrweg-Datenübertragungen der Terminals oder Module. Er gewinnt gleichzeitig Daten aus den modulierten RF- Signalen auf bis zu vier (oder mehr) verschiedenen Umkehrdatenkanälen. Er filtert dann redundante Datennachrichten aus, baut die Daten in Pakete ein und reicht die Pakete an den Systemmanager auf einer Standard-RS-232- Datenverbindung weiter. Ein Minimum von einem Prozessor ist erforderlich für jedes Kabelfernsehsystem-Kopfende.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, daß Radiofrequenz-Abonnenten- Datenrückkehrgeräte leicht zu verwenden sind, zuverlässig arbeiten und einen hohen Datendurchgang, Integrität und Sicherheit bieten. Zudem ist die Erfindung so ausgelegt, daß sie drei bestimmte Leistungsziele erreicht:
1. Die RF-Datenübertragungsvorrichtung muß extrem tolerant auf relativ hohen Pegeln für diskrete Interferenzquellen sein, die in Umkehrkanälen von Kabelverteilungsstationen typisch sind. Die Interferenz entsteht aufgrund der Einbeziehung von externen RF-Quellen in die Kabelstation, die alle in den Datenempfänger "getrichert" werden.
2. Das Datenrückkehrverfahren muß schnell genug sein, so daß ein Betreiber Daten von allen Set-Top-Terminals erhalten kann, selbst bei zweihundertausend Terminals pro Kopfende-Kabelfernsehsystem alle 24 Stunden oder weniger.
3. Jede Frequenz oder Pegeleinstellung der individuellen Set-Top-Terminals oder assoziierten Module, die bei der Installation an einer Abonnentenstelle erforderlich sind, muß virtuell automatisch sein.
Die ersten zwei Ziele entsprechen den funktionellen Hauptaspekten der vorliegenden Erfindung, der Frequenzumkehrweg-Kommunikationstechnik und einem Mediumzugangs/Datenrückkehrprotokoll gemäß der vorliegenden Erfindung. Die dritte Aufgabe bezieht sich auf die Leistung der Kommunikationstechnologie und ist hauptsächlich bezogen auf das Fördern der automatischen Wartung des Systems trotz sich ändernder Umgebungsbedingungen. Diese Anwendung steht in Zusammenhang mit den ersten zwei Aufgaben.
Die Erfindung, die in der oben bezeichneten Anmeldung beschrieben ist, betrifft hauptsächlich die dritte Aufgabe und insbesondere ein Verfahren zum periodischen Kalibrieren von Set-Top-Terminals oder IPPV-Modul-RF- Datenübertragungspegeln, um die Änderung von Umgebungsbedingungen zu kompensieren. Neben den Umgebungsbedingungen können Verteilungsstationsverschiebungen oder Neukonfigurationen die Notwendigkeit der Neu-Kalibrierung der Terminals in einem System mit sich bringen. Eine Kalibrierungsschleife wird gebildet, die den Systemmanager, das Terminal oder IPPV-Modul und den Frequenz-unterteilten RF-Rückkehrdatenempfänger umfaßt, wobei der Systemmanager die Gesamtkontrolle über den Kalibrierungsvorgang hat. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung und gemäß der vorliegenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung umfaßt der Systemmanager einen Kalibrierungssteueralgorithmus zum Steuern der Kalibrierungsschleifenkomponente und des Betriebs einschließlich von untergeordneten Steueralgorithmen des RF-IPPV-Prozessors und des Set- Top-Terminals/Moduls.
In Antwort auf einen adressierbaren Befehl, der von dem Kalibrierungscontroller induziert wird, wählt ein bestimmtes Set-Top-Terminal oder Modul eine Kalibrierungskanalfrequenz, beispielsweise für Kanal D für vier auswählbare Datenkanäle für die Übertragung. Zudem wird ein erster Übertragungspegel beispielsweise einer Reihe von acht Pegeln bei dem Abonnententerminal/Modultransmitter vorbestimmt. Beim Empfang des Signals wird sein Pegel bestimmt bei dem RF- IPPV-Datenempfänger, der den Signalpegel mit einem erwarteten Pegel vergleicht. Da die Stärke des Signals wahrscheinlich zu hoch oder zu niedrig ist, fährt der Terminal fort, den Übertragungspegel einzustellen durch die vorbestimmte Abfolge von Pegeln für den Kalibrierungskanal. Die Abfolge von Pegeln wird in periodischen Nachrichten übertragen, die eine vorbestimmte Dauer aufweisen. Alle Signale, die empfangen werden, werden tabelliert und die Ergebnisse werden mit den erwarteten Pegeln verglichen und insbesondere mit einem optimalen Übertragungspegel, der von dem RF-IPPV-Prozessor bestimmt wird. Der RF- IPPV-Prozessor kann zwischen zwei Im-Bereich-Pegeln interpolieren, wenn dies erforderlich ist. Da die Zeiteinteilung zwischen den Nachrichten bekannt ist und die Abfolge der Pegel in Nachrichten von vorbestimmter Länge übertragen wird, kann die Nachrichtenabfolge-Zeiteinteilung auf Genauigkeit kontrolliert werden. Gemäß einem adressierbaren Befehl wird der Modultransmitter darauf eingestellt, mindestens eine Nachricht auf einem bestimmten optimalen Pegel zu übertragen. Alle anderen Datenrückkehrkanal-Übertragungspegel für die Kanäle A, B und C werden dann gemäß den Pegeln des Kalibrierungskanalpegels an dem IPPV-Set- Top-Terminal oder assoziierten RF-IPPV-Modulen eingestellt. Eine vorbestimmte Neigung oder Schrägencharakteristik für den Bereich von möglichen Datenkanälen kann abwärts geladen und in dem Terminal-Modul für diesen Prozeß gespeichert werden.
Die Re-Kalibrierung eines Set-Top-Terminal-Modul-Transmitters kann initiiert werden durch den Systemmanager, wenn Signalstärkeanzeigen für einen bestimmten Transmitter als zu hoch oder zu niedrig erkannt werden im Vergleich mit einem optimalen Pegel oder Bereich von Pegeln. Zwar kann der Systemmanager die Kalibrierung initiieren, doch kann ein Set-Top-Terminal beim Einschalten oder Aktivieren durch eine bestimmte Schlüsselsequenz eine Anforderung an den Systemmanager für die Kalibrierung auslösen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Übertragung von Datennachrichten von einer Ferneinheit zu einer Zentralstelle bereitgestellt. Zunächst wird eine Mehrzahl von Datenkanälen für die Übertragung der Datennachricht von der Ferneinheit zu der Zentralstelle ausgewählt. Mindestens eine Zufallsübertragungszeit für die Übertragung der Datennachricht wird dann für jede der Mehrzahl von Datenkanälen erzeugt. Die Datennachricht wird dann übertragen über die Mehrzahl von Datenkanälen zu den Übertragungszeiten.
Ebenso ist gemäß der Erfindung eine Ferneinheit zum Übertragen einer Datennachricht an eine Zentralstelle vorgesehen. Die Ferneinheit umfaßt einen Signalgenerator zum Erzeugen von Signalen innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Frequenzen. Ein Kanalwähler wählt eine Mehrzahl von Datenkanälen innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs. Ein Zufallszeitgenerator erzeugt mindestens eine Zufallsübertragungszeit zum Übertragen der Datennachricht für jede der Mehrzahl von Datenkanälen. Der Transmitter überträgt die Datennachricht über die ausgewählte Mehrzahl von Datenkanälen zu der Übertragungszeit.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leichter verständlich werden für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Übersichtsblockdiagramm, das eine CATV-Verteilerstation mit zwei Richtungsverteilungsverstärkern und Splittern zeigt, welche die Verbindung eines CATV-Abonnententerminals, einschließlich eines RF-Datenrückkehrtransmitters gemäß der vorliegenden Erfindung an ein Kopfende mit einer Mehrzahl von Frequenz-unterteilten Datenempfängern gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt.
Fig. 2 ist eine Zeichnung der Rauschpegel in Abhängigkeit von der Frequenz über das Aufstrom-0-30-Megahertz-Band einer typischen CATV- Verteilerstation.
Fig. 3 ist ein Systemblockdiagramm, das mehrere Komponenten eines Systems gemäß Fig. 1 zeigt, einschließlich eines Rechnungssystems, des Systemmanagers, des Frequenz-unterteilten RF- Datenrückkehrempfängers und des Set-Top-Terminals und seines assoziierten RF-Datenrückkehrmoduls.
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines typischen Set-Top- Terminals (STT), wobei der bestimmte Terminal, der gezeigt ist, einen außerhalb des Bandes adressierten Befehlsempfänger zeigt.
Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines RF-IPPV-Moduls für den Set-Top-Terminal von Fig. 4, wobei das Modul entweder einen Teil des Terminals oder im Anschluß an den Terminal ein geeignetes Bussystem umfaßt.
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm des BPSK-Modulators des Moduls von Fig. 5.
Fig. 7 ist ein Diagramm für die Zeiteinteilung der Datenrückkehrsequenz von einem Frequenz-unterteilten RF-Datenrückkehrtransmitter gemäß Fig. 5.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm des RF-IPPV-Prozessors (Empfängers), der in dem Systemdiagramm von Fig. 3 gezeigt ist.
Fig. 9-13 sind schematische Blockdiagramm von mehreren Komponenteneinheiten des RF-IPPV-Prozessors von Fig. 8: Fig. 9 gibt das Vorderendemodul wieder, Fig. 10 gibt den Frequenzsynthetisierer wieder. Fig. 11 A-C geben den RF-Empfänger wieder, Fig. 12 gibt den Signalstärkeanalysator wieder und Fig. 13 gibt den Controlleraufbau wieder.
Fig. 14 ist ein Diagramm einer Baumstruktur von Schirmen, welche von den Handhabungstasten einer Tastatur der Tastatur des RF-IPPV-Prozessors angezeigt werden können.
Fig. 15 ist ein Zeitdiagramm einer RF-IPPV-Datenübertragungssequenz.
Fig. 16 ist ein Datenwellenformdiagramm zum Aufzeigen der Prinzipien der Miller-Codierung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine typische Kabelfernseh-Verteilerstation 100 für das Verteilen von Kabelfernsehsignalen an einen Abonnenten (Subscriber) und zum Empfangen von Aufstromnachrichten von einem Abonnententerminal 120. Die CATV-Station 100 verbindet ein Kopfende 110 mit einer Mehrzahl von Abonnenten-Fernsehern 130 durch einen CATV-Terminal 120. Die CATV-Station 100 ist mit einer "Baum"- Konfiguration verbunden, die Zweige 148 und 150 aufweist unter Verwendung von Splittern 143. Gelegentlich werden an der Stelle des Splitters 143 Überbrückerschalter verwendet, um die Kommunikation zwischen Kopfende und dem Abonnenten auf nur einen Zweig der Aufstromeingabe an den Splitter 143 zu schalten. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, jedes Erfordernis nach Überbrückungsschaltern zu beseitigen, die in der Vergangenheit verwendet wurden, um den Datendurchgang zu dem Kopfende von dem Abonnenten zu verbessern. In der Abwärtsstromrichtung empfängt eine Mehrzahl von Abonnenten n typischerweise das gleiche Signal, das von dem Kopfende 110 gesendet wird, typischerweise ein breitbandiges CATV-Signal. In zukünftigen Systemen mit er höhter Bandbreite, wie beispielsweise optischen Fasersystemen, ist es nicht unwahrscheinlich, daß verschiedene Abonnenten verschiedene Signale, die nur für sie vorgesehen sind, empfangen, wobei diese Zukunft zuvor nur für Telefongesellschaften reserviert war. Verteilerempfänger 142 werden ebenfalls entlang von einer Kabelstation 100 verteilt, um ein Übertragungssignal zu fördern oder zu wiederholen. Eine Übertragung von dem Kopfende 110 an den Abonnenten bei einem CATV-Terminal 120 unterliegt Rauschen, das von der Stammleitung 141 und den Zweigleitungen 148, 147, 146, 145 und 144 erzeugt wird. Jedoch treten die bei weitem ernsteren Rauscheinflüsse bei der Übertragung von dem Abonnenten zu dem Kopfende 110 auf.
Frequenz-unterteilte RF-Datenrückkehrtransmitter 200 können ein CATV- Terminal 120 umfassen oder mit diesem verbunden sein und erlauben es dem Abonnenten, mit dem Kopfende 110 durch die Übertragung von Nachrichten stromaufwärts in der CATV-Station zu kommunizieren. Das Kopfende 110 umfaßt einen Frequenz-unterteilten RF-Datenempfänger 300 zum Empfangen von Nachrichten, die von dem RF-Datenrückkehrtransmitter 200 in dem CATV- Terminal 120 empfangen werden oder in einem assoziierten Modul, das bei irgendeinem der Mehrzahl von Abonnenten n angeordnet ist. Andere Kunden, die mit dem IPPV oder anderen Dienstleistungen versehen sind, die Datenrückkehr erfordern, sind mit Telefontransmittern für die Kommunikation mit einem Telefonprozessor (nicht gezeigt) an dem Kopfende ausgerüstet.
Viele CATV-Stationen sind sogenannte Split-Systeme, die mit einer Dreiwege- Übertragung ausgerüstet sind, das heißt, einer Übertragung von dem Kopfende zu dem Abonnenten und von dem Abonnenten zu dem Kopfende. In diesen CATV- Stationen sind Verstärker 142 ausgerüstet für die zwei Richtungsübertragungen einschließlich der umgekehrten Wegverstärkung. Die Zweiwegübertragung in CATV-Stationen wurden bisher von den Kabelfernsehgesellschaften vermieden, teilweise deshalb, weil die Aufstromübertragung von dem Abonnenten zu einem Kopfende beträchtlich empfindlicher auf Interferenzrauschen ist. Die Aufstromkommunikation ist beträchtlich empfinderlicher auf Rauschen, weil die CATV- Station in einer "Baum"-Konfiguration konfiguriert ist, die es dem Interferenzrauschen von jedem Punkt in der CATV-Station erlaubt, sich in Aufstromrichtung fortzusetzen und zu verstärken. Dies kann als ein Trichtereffekt bezeichnet werden. Beispielsweise können das Interferenzrauschen 160 und 161 auf den Leitungen 144 und 154 in ein Interferenzrauschen 162 bei dem Splitter 143, der den Drop 144 mit dem Zweig 154 verbindet, kombiniert werden. Da die Signale zu dem Kopfende 110 laufen, verbindet sich das Rauschen mit dem Rauschen auf den Zweigleitungen 153, 152, 151, 150 und jeder anderen Leitung in der gesamten CATV-Station. In der Aufstromrichtung ist es schwieriger, ein übertragenes Datensignal am Kopfende 110 von dem Rauschen, das in jedem Zweig der CATV-Station induziert wird, zu trennen.
Interferenzrauschen kann Impulsrauschen, Gemeinsam-Mode-Verzerrung und Verstärker-Nichtlinearitäten umfassen. Das Licht 10, die Radiosender 11 und die Stromleitungen 12 sind beispielhafte Quellen für Interferenzrauschen. Die CATV- Stationen können alte und falsche Erdungen und gelötete Kabelabschirmungen oder ähnliches aufweisen, welche es dem Rauschen erlauben, in die CATV- Station einzudringen. Gealterte Splitter 143 oder alte, nichlineare Verstärker 142 können ebenfalls Interferenzrauschen verursachen. Da das Interferenzrauschen von jedem Zweig der CATV-Station die Aufstromübertragung nachteilig beeinflußt, während das Interferenzrauschen entlang einer einzelnen Abstromleitung (beispielsweise 141, 148, 147, 146, 145, 144) die Abstromübertragung nachteilig beeinflußt, erfordert eine Aufstrom-CATV-Station beim Altern eine kostspielige Wartung häufiger als eine Abstrom-CATV-Station. Die vorliegende Erfindung erlaubt Übertragung von Aufstrom-Kommunikationssignalen in einer "nicht perfekten" CATV-Station, wo die Aufstromübertragung bisher schwierig war, ohne kostspielige Routinewartungen der CATV-Station. Die vorliegende Erfindung erlaubt die Zweirichtungsübertragung von Nachrichten in einer CATV-Station mit viel mehr Rauschen, als dies zuvor möglich war.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist ein Graph des Rauschleistungspegels in Abhängigkeit von der Frequenz für eine typische Kabelfernsehstation gezeigt. Die Messungen wurden zur Hauptfernsehzeit (Abend) in einer relativ neuen Installation genommen. Die Wirkungen des Eindringens sind besonders gravierend bei der vermessenden Station von einer lokalen AM-Station bei 1500 Kilohertz, der British World Service, the Voice of America und einem Betreiber, der bei 21 Megahertz sendet. Es ist schnell zu erkennen, daß die Übertragung durch bekannte Techniken auf Kanal T7 (5,75-11,75 Megahertz) praktisch unmöglich wäre. Weiterhin ist allgemein aus der Verteilung zu erkennen, daß, je höher die Frequenz, desto weniger störend das Interferenzrauschen ist.
Die Wirkungen der Gemeinsame-Mode-Verzerrung waren zur Zeit der Messungen nicht besonders gravierend. Jedoch wurde die Station ein Jahr später erneut untersucht und Spitzen von gemeinsamen Mode-Verzerrungen wurden bei 6, 12, 18 und 25 Megahertz vorhergesagt.
Fig. 3 zeigt eine Übersicht des RF-IPPV-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses System umfaßt einen Rechnungscomputer oder System 305, welches für jeden Systemabonnenten Aufzeichnungen durchführt und Aufzeichnungen behält. Die Aufzeichnungen enthalten typischerweise Informationen, wie beispielsweise den Namen, die Adresse und die Telefonnummer des Abonnenten, den Typ der Ausrüstung, den der Abonnent in seinem Besitz hat, und zu welchen Zahlservicen der Abonnent zur Betrachtung zugelassen ist. Typischerweise besitzt der Kabelbetreiber den Rechnungscomputer, hat die Vorrichtung von einem Verkäufer geleast, der auf diesen Typ von Ausrüstung spezialisiert ist, oder teilt sich Computerzeit auf einer Maschine, die von einem Rechnungsverkäufer besessen wird.
Der Rechnungscomputer 305 ist mit dem Systemmanager 310 in einer Schnittstellenverbindung. Der Systemmanager 310 steuert die Operation des Kabelsystems. Der Systemmanager 310 hat eine Liste aller adressierbaren Set-Top- Terminals in dem Kabelsystem wie auch solcher Dienstleistungen, zu welchen jeder Terminal zugelassen ist, zu empfangen. Der Systemmanager 310 definiert ebenfalls und behält die Parameter, die von dem Kabelbetreiber für jedes System ausgewählt wurden. Diese Parameter können die Frequenzen umfassen, die mit jedem CATV-Kanal in dem System assoziiert sind, wobei die Kanäle zerhackt sind gemäß den Sicherheitsmerkmalen des Systems und des Systemzeitpunkts. Zudem ist der Systemmanager 310 verantwortlich für die Autorisierung und Nichtautorisierung von Zahlereignissen in dem System.
Der Systemmanager 310 speichert ebenfalls die IPPV-Information. Ein residentes Programm des Systemmanagers liest die IPPV-Transaktionen, die von den Set- Top-Terminals in dem Kabelsystem eingeladen sind. Die IPPV-Transaktionen werden in einer Datenbasis des Systemmanagers gespeichert, bis sie von dem Rechnungscomputer 305 aufgerufen werden. Der Systemmanager 310 steuert den Bericht zurück zu der IPPV-Einkaufsinformation durch Übertragung von Datenanfragen an die Set-Top-Terminals in dem Kabelsystem.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, können Befehle, die von dem Systemmanager erzeugt werden, in einem von zwei Wegen übertragen werden. In einem ersten Verfahren überträgt ein adressierbarer Transmitter (ATX) 314 die Befehle von Systemmanager 310 (optional über einen Kopfenden-Controller 312 auf einem vorgesehenen Kanal (z. B. 104,2 MHz) in einem Format, das durch adressierbare Set-Top- Terminals erkennbar ist. In einem zweiten Verfahren werden die Befehle übertra gen unter Verwendung eines sogenannten In-Band-Systems, bei welchem die Befehle in einem Videosignal über die Aktion eines In-Band-Scamblers 313 enthalten sind. Ein In-Band-System ist in der zugehörigen Anmeldung, mit der Anmeldungsnummer 188,481, auf die hier Bezug genommen wird, beschrieben. Andere Techniken können ebenfalls verwendet werden für adressierbare oder globale Übertragungsdaten von dem Kopfende an den Set-Top-Terminal des Abonnentens und die vorliegende Erfindung ist nicht in dieser Hinsicht beschränkt. Beispielsweise Daten unter Audio, Daten über Audio, Streuspektren oder andere Verfahren können über das gleiche Kabel implementiert werden oder eine äquivalente Gruppe von Alternativen kann über eine geschaltete oder private Telefon- oder Stromleitung implementiert werden.
Abonnenten in dem Kabelsystem können mit einem Set-Top-Terminal 315 versehen sein. Fig. 3 zeigt drei Set-Top-Terminals, wobei zwei von denen (315a, 315b) mit einem In-Band-System assoziiert sind, und eines (315c) mit dem Außerhalb des Bandes-Systems assoziiert ist. Beispielsweise die Set-Top-Terminals 315a und 315b können das Scientific-Atlanta-Modell 8570 und 8590 Set-Top- Terminals umfassen, wohingegen die Set-Top-Terminals 315c ein Scientific- Atlanta-Modell 8580 Set-Top-Terminal umfassen können. Das Set-Top-Terminal erlaubt dem Abonnenten, die Dienstleistungen einzustellen und zu entschlüsseln, die von dem Kabelsystem-Operator angefordert werden. Jedes Set-Top-Terminal umfaßt einen einzigartigen digitalen Identifizierer, wie beispielsweise eine digitale Adresse, die dem Kabelbetreiber erlauben, Befehle direkt an ein individuelles Set- Top-Terminal zu schicken. Diese Befehle sind sogenannte adressierbare Befehle. Die Set-Top-Terminals sind ebenfalls in der Lage, globale Befehle zu empfangen, die von allen Set-Top-Terminals in dem Kabelsystem empfangen werden.
Abonnenten, die autorisiert sind, Puls-Zahlereignisse einzukaufen, werden mit einem Impulsmodul, das darin enthalten ist, versehen. Kurz gesagt, erlaubt das Impulsmodul dem Abonnenten, sein Set-Top-Terminal zu autorisieren, ein Zah lereignis zu empfangen, die mit dem Einkauf des Ereignisses assoziierten Daten zu speichern und die gespeicherten Daten an den Kabelbetreiber zu schicken. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, können die gespeicherten Daten zurückübertragen werden an den Kabelbetreiber durch ein Telefonimpulsmodul unter Verwendung des öffentlich geschalteten Telefonnetzwerkes 317 über einen Telefonprozessor 321 oder durch ein RF-Impulsmodul unter Verwendung eines RF-Rückkehrweges 319 über einen RF-IPPV-Prozessor 322. Der RF-Datenrückkehrweg wird unten ausführlicher beschrieben werden. Der Telefonprozessor 321 und der RF-IPPV-Prozessor 322 sind an den Systemmanager 310 durch eine geeignete Schnittstelle, wie beispielsweise eine RS-232-Schnittstelle gekoppelt.
Der Rechnungscomputer 305 überträgt eine Transaktion zu dem Systemmanager 310, welcher identifiziert, ob ein bestimmtes Set-Top-Terminal im System den RF-Rückkehrweg 319 oder den Telefonrückkehrweg 317 verwendet. Der Systemmanager 310 lädt dann abwärts eine Transaktion an das Set-Top-Terminal 315, um das Set-Top-Terminal einzuschalten und zu konfigurieren. Beispielsweise ein RF-Impulsmodul muß mit den Frequenzen geladen werden, die für die RF- Transmission und die Kalibrierungsvorgänge, die unten ausführlicher beschrieben werden, notwendig sind. Diese Frequenzen können in dem Modul zur Zeit der Herstellung angeordnet werden oder können mit einer globalen Transaktion von dem Systemmanager 310 geladen werden. Alternativ können die Frequenzen durch einen adressierbaren Befehl geladen werden.
Fig. 4 erläutert ein schematisches Blockdiagramm eines konventionellen adressierbaren Set-Top-Terminals, der im Stand der Technik bekannt ist, nämlich eines Scientific-Atlanta 8580-Set-Top-Terminal. Gemäß den Prinzipien einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Set-Top-Terminal ein Durchgangsgerät und spielt keine Rolle in der vorliegenden Erfindung. Durch einen Anschluß eines Mikroprozessors 400 berichtet der Mikroprozessor 400 alle Befehle, die durch den adressierbaren Datenempfänger 430 empfangen werden, an einen Mi kroprozessor 504 eines assoziierten RF-IPPV-Datenrückkehrmoduls, das in Fig. 5 über den IPPV-Connector 490 gezeigt ist. In einer alternativen Ausführungsform können die Funktionen des Mikroprozessors 504 des Moduls von Fig. 5 in dem Mikroprozessor 400 enthalten sein, wobei in diesem Fall ein Mikroprozessor mit größerer Kapazität als ein M50751 erforderlich wäre.
Die Basis-Aufbaublöcke eines Out-of-Band-adressierbaren Set-Top-Terminals sind ein Abwärtskonverter und ein Tuner 410 zum Empfangen und abwärts konvertieren der eingehenden Kabelsignale. Der Datenempfänger 430 akzeptiert ein abwärts konvertiertes Out-of-Band 104,2 MHz oder andere geeignete Datenträger von dem Abwärtskonvertierer 410. Der abwärts konvertierte Fernsehsignalausgang von dem Abwärtskonvertierer wird entschlüsselt durch den Entschlüssler 420, falls dies notwendig ist. Der entschlüsselte Kanal wird aufwärts konvertiert zu dem Kanal 3 oder Kanal 4 für die Eingabe in ein Fernsehgerät des Empfängers, einen Videorecorder oder andere Abonnentengeräte (nicht gezeigt).
Der Mikroprozessor 400 hat ein assoziiertes NVM 470 und eine Zeitgeberlogik 480, eine Tastatur 440 zum Annehmen von direkten Eingaben, einen Infrarot- oder anderen Fernempfänger 450 zum Empfangen von Fernsteuereingaben und eine Anzeige 460. Die Anzeige zeigt beispielsweise die eingestellte Kanalnummer oder die Tageszeit.
Das Modell 8580 Set-Top-Terminal, wie es oben beschrieben wurde, ist ein reines Durchgangsgerät für die Zwecke der vorliegenden Erfindung. Jedes der Modells 8570, 8590 und andere Set-Top-Terminals von anderen Herstellern umfassen normalerweise Prozessorcontroller, wie beispielsweise den Mikroprozessor 400, welcher alle Ports oder Verbinder für den Datenaustausch mit einem Modul auf weisen muß, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, oder zum Steuern der Elemente von Fig. 5, wenn das Modul keinen Mikroprozessor aufweist. Das NYM 502 von Fig. 5 ist ein zugehöriger, nicht löschbarer Speicher, der die Speichermenge ergänzt, die von dem NVM 470 bereitgestellt wird, und von dem Mikroprozessor 400 zugegriffen wird.
Um das Heim-Einkaufen, Energiemanagement, Zählerablesen, Diebstahlalarm und andere Dienstleistungen neben der IPPV-Dienstleistung zu erfüllen, muß ein Terminal geeignete Interferenzen für Dateneingabe/Ausgabe an verschiedene Hauptgeräte in dem Heim des Abonnenten (von denen keines in Fig. 4 gezeigt ist) umfassen.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines RF-IPPV-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Das RF-IPPV-Modul ist ein BPSK-Transmitter auf Mikroprozessorbasis, der verwendet wird, um Informationen durch das Umkehr- oder Aufstromsystem einer CATV-Station von der Stelle eines Abonnenten zu dem Kopfende zu ermöglichen. Der Mikroprozessor 504 hat eine Schnittstelle mit dem Set-Top- Terminal-Mikroprozessor 400, um Informationen zu empfangen, die in dem NYM 503 (für die spätere Übertragung) gespeichert werden oder um Übertragungsbefehle zu empfangen. Während des Übertragungszyklus schaltet der Mikroprozessor 504 auf Leistung zu dem Frequenz-Synthetisierschaltkreis, programmiert die geeignete Frequenz für die Übertragung, stellt den letzten Verstärker ein, setzt den vorbestimmten Verstärkungspegel an den Modulator und überträgt die erforderliche Information.
Der Mikroprozessor 504 ist das "Gehirn" des Moduls und bestimmt, wann zu übertragen ist (auf der Grundlage von Befehlen, die von dem Kopfende gesendet werden und ausführlicher später beschrieben werden), bestimmt und stellt die Frequenz und den Leistungspegel der Übertragung ein und kodiert die Daten, die in dem NVM 503 für die Übertragung des Speichers sind. Um eine prompte und effiziente Datenrückkehr sicherzustellen, werden Daten vorzugsweise vorforma tiert, wenn sie in dem NVM 503 gespeichert werden. Bei der Vervollständigung der Übertragung schaltet der Mikroprozessor 504 ebenfalls den RF-Schaltkreis aus, reduziert den Rauschausgang des Moduls und vermindert den gesamten Strombedarf. Das NVM 503 speichert die Ereignisdaten (vorformatiert für die Übertragung), die Sicherheitsinformation, die Übertragungsfrequenzen und die Leistungspegel und die Modul-Identifikationsinformation. Das NFM 503 speichert ebenfalls Ansichts-Statistikdaten, wie ausführlicher unten noch beschrieben werden wird.
Eine Phase-Lock-Loop 505, ein Tiefpaßfilter 506 und ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) 507 synthetisieren die Frequenz, die für die Übertragung verwendet wird. Die Frequenz wird synthetisiert von einem 4 MHz-Kristalltaktgeber 501, der ebenfalls den Mikroprozessor 504 steuert. Diese Anordnung vermindert die Anzahl der Teile, die für die Vervollständigung der Synthese notwendig sind und beseitigt ebenfalls die Probleme, die sich aus der Verwendung von zwei verschiedenen Taktgebern der gleichen Frequenz ergeben könnten.
Die Phase-Lock-Loop 505 des Moduls akzeptiert Seriendaten von dem Mikroprozessor 504, um seine Register für eine bestimmte Frequenz einzustellen. Die Phase-Lock-Loop 505 vergleicht ein abgetastetes Signal von dem Ausgang des VCO 507 mit einem Signal, das von dem 4 MHz-Taktgeber 501 abgeleitet wird, um zu bestimmen, ob die erzeugte Frequenz höher oder niedriger als die programmierte Synthetisiererfrequenz ist mit einer Polarität, die ein "Hoch" oder "Tief' erzeugter Frequenz wiedergibt. Der LPF-Abschnitt 506 führt eine mathematische Integration dieses Signals aus und erzeugt eine Gleichspannung, um die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO 507 zu steuern. Der Ausgang des VCO 507 wird auf den Modulator 508 gegeben und wird zurückgeführt auf die Phase-Lock-Loop 505, so daß er erneut abgetastet werden kann und der Prozeß wird während der Dauer der Übertragung wiederholt.
Ein Datenfilter 510 ist ein Anpaßtyp-Filter, der verhindert, daß die Hochfrequenzenergie der Digitalinformation, die übertragen werden soll, in den RF-Träger moduliert wird. Der Datenfilter 510 arbeitet demnach in der Weise, daß er die modulierte Energie des modulierten Signals innerhalb von vorbestimmten Grenzen hält.
Der Modulator 508 akzeptiert den gefilterten Dateneingang von dem Mikroprozessor 504 und einem RF-Träger von dem VCO 507 und moduliert die Phase des RF-Trägers proportional zu dem Datensignal. Der Modulator verwendet ebenfalls eine Gleichspannungs-Vorspannung, die durch ein D/A-Netzwerk erzeugt wird, um den gesamten Verstärkungsfaktor des modulierten Signals zu steuern. Das D/A-Netzwerk wird direkt von dem Mikroprozessor 504 gesteuert. Der Modulator 508 wird ausführlich mit Bezug auf Fig. 6 unten beschrieben.
Drei Modulationsschemata für die RF-Datenrückkehr werden zur Implementierung in der vorliegenden Erfindung betrachtet: Binary Frequency Shift Keying (FSK), Binary Phase Shift Keying (BPSK) und Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) mit BPSK-Modulation. Viele Schemata werden als zu komplex und unnötig angesehen, da die Bandbreitenerhaltung keine kritische Anforderung ist.
Von den drei hat das BPSK die größte Immunität gegenüber Breitbandrauschen. DSSS hat die größte Immunität gegenüber diskreten Frequenzstörungen und FSK ist am einfachsten zu implementieren. Andererseits hat BPSK und FSK eine sehr geringe Immunität gegenüber einer starken Co-Kanalinterferenz, doch ein DSSS- Empfänger ist ziemlich komplex und hat eine sehr große Rauschbandbreite. Ebenso erfordert ein DSSS-Transmitter einen sehr komplexen Filter, um die Interferenz sowohl mit dem vorderen wie auch mit dem rückwärtigen Video zu vermei den. Zudem unterliegen die FSK-Empfänger (in diesem Fall) einem "Einfangeffekt", der ein Problem in dieser Situation ist.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einige der besten Merkmale von jedem bereit. Das System verwendet ein BPSK-Signalisieren auf vier verschiedenen Frequenzen. Dieser Weg kann als Frequency Diversity BPSK (oder FDBPSK) bezeichnet werden. Auf diese Weise ist die Rauschbandbreite des Empfängers sehr gering, die inherenten Rauschrückweis-Charakteristiken des BPSK werden verwendet und bei geeigneter Auswahl der Frequenzen können die diskreten Interferenzen vermieden werden. Zwar wurde die BPSK-Modulation in der vorliegenden Erfindung aus den obigen Gründen verwendet, doch können auch andere Modulationstechniken verwendet werden und die Erfindung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
Der finale Verstärker 509 verstärkt das sich ergebende Signal von dem Modulator 508 auf den erforderlichen Ausgangsleistungspegels des Moduls. Der Verstärker- Gain ist ein fester Pegel, wobei ein Signal von einer Anti-Babble-Steuerung 513 das Ein- und Ausschalten des Verstärkers 509 steuert.
Die Anti-Babble-Steuerung 513 ist ein Schaltkreis, der so ausgelegt ist, daß der Mikroprozessor 504 den Status des finalen Verstärkers 509 steuern kann. In dem Fall eines Ausfalls des Mikroprozessors 504 hält die Anti-Babble-Steuerung 513, den finalen Verstärker 509 nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder nach mehreren aufeinanderfolgenden Übertragungen an. Dies verhindert, daß das Modul Nachrichten länger als vorgesehen überträgt oder häufiger als beabsichtigt, unabhängig vom Mikroprozessorzustand. Terminals, welche "schwatzen" (babble) oder "schreien", sind Terminals, welche aus der Kontrolle geraten sind und Rauschnachrichten erzeugen, welche das gesamte System aufhängen können, wenn es zugelassen wird. Ein Anti-Babble-Schaltkreis verhindert das Schwatzen durch Ausschalten eines Datentransmitters nach einer vorbestimmten Zeitdauer, die länger ist als die längste Datennachricht. Die Anti-Babble-Steuerung 513 ist allgemein in dem U.S.-Patent Nr. 4,692,919 beschrieben, auf welches hier Bezug genommen wird.
Ein Diplex-Filter 511 ist ein Filter mit zwei unterschiedlichen Komponenten: Ein 12-19 Megahertz-Bandpaßfilter 515 für die harmonische Energiezurückweisung des Modultransmitters und ein 54-870 Megahertz-Hochpaßfilter 516 für CATV- Signale, die ungestört an das Set-Top-Terminal durchgelassen werden.
Die Gestaltungsbetrachtungen, die mit der Gestalt eines RF-IPPV-Moduls für sog. "Prämissensysteme" betrachtet werden, sind nicht besonders geeignet für die Gestalt eines sog. "Nicht-Prämissensystems". Die Prämissensysteme beziehen sich auf In-Band- und Out-Band-adressierbare Set-Top-Terminals, wie beispielsweise das Scientific-Atlanta 8570-, 8580- und 8590-Terminal. Die "Nicht-Prämissen- Umgebung" setzt die Entfernung der Set-Top-Terminal-Ausrüstung von den Prämissen des Abonnenten voraus. Solche "Nicht-Prämissen"-Systeme umfassen beispielsweise Verbots- und Fangtechnologien. Folglich gibt es beispielsweise mindestens eine Hauskabelaufteilung zwischen dem Kabelfernsehterminal und der Ausrüstung des Abonnenten, die nicht besonders für die Datenkommunikation geeignet sind. Andererseits sind einige Abonnentenausrüstungen für IPPV, Heimeinkaufen und Zweiweg-Dienstleistungen erforderlich, die in konventionellen Fernseh-Empfangsgeräten nicht verfügbar sind. Folglich wäre das Modul von Fig. 5, welches einen Bus oder andere Interterminal-Modulkommunikationswege erfordert, schwierig über konventionelle Hauskabel ohne spezielle Datenkommunikationsmerkmale zu implementieren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich demnach auf diejenigen Prinzipien der Terminal-Modulgestaltung, welche erweitert werden können von der Gestalt eines Prämissenterminals zu der Gestalt eines IPPV-Moduls für die sogenannte Nicht-Prämissen-Interdiktion und Fallensystem- Abonnenteneinheiten.
Fig. 6 zeigt die Einzelheiten des BPSK-Modulators von Fig. 5. Die BPSK- Modulation ist ein Typ von Modulation, die den Phasenzustand eines RF-Trägers in einem von zwei möglichen Zuständen ändert, um eine von zwei logischen Zuständen wiederzugeben. Die BPSK-Modulationstechnik, die in den RF-IPPV- Transmitter der vorliegenden Erfindung verwendet wird, involviert die Verwendung eines ausgeglichenen Differentialverstärkers, um Phasenzustandsänderungen in einem RF-Träger zu erzeugen, um kodierte digitale Information wiederzugeben. Obwohl es beträchtlich viele mögliche Zugänge zur Verwirklichung eines Modulators dieses Typs gibt, ergibt die Verwendung eines Differentialverstärkers, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, ebenfalls ein Mittel zum Ändern des Gesamtverstärkungsfaktors des Schaltkreises, womit der Mikroprozessor den Ausgangsleistungspegel steuern kann. Durch Anlegen eines RF-Trägers mit konstantem Pegel an die Basis von Q3 in Fig. 6 und Kombinieren dieses Signals mit einer Gleichspannungs-Vorspannung, die von dem Digital-zu-Analog-Konverter geliefert wird, welcher von dem Mikroprozessor 504 gesteuert wird, kann eine pseudolineare Leistungsausgangskontrolle in einem kostengünstigen BPSK-Modulator integriert werden.
Der BPSK-Modulator 600 umfaßt die programmierbare Gain-Steuerung 602. Die programmierbare Gain-Steuerung 602 umfaßt vier Widerstände R1-R4 von 1 KΩ, 2,2 KΩ, 3,9 KΩ und 8,2 KΩ. An einem Ende von jedem Widerstand R1-R4 sind Eingänge B3-B0 jeweils gekoppelt. Das andere Ende von jedem Widerstand ist mit einem gemeinsamen Ausgang 605 gekoppelt. Der Ausgang 605 der programmierbaren Gain-Steuerung 602 ist mit der Basis des Transistors Q3 durch einen R5 mit 3,3 KD gekoppelt. Eine Spannung von 5 V ist an einen ersten Punkt zwischen dem Ausgang der programmierbaren Gain-Steuerung 602 und dem Widerstand R5 durch einen Widerstand R6 mit 3,3 KΩ gekoppelt. Ein zweiter Punkt zwischen dem Ausgang 605 der programmierbaren Gain-Steuerung 602 und einem Widerstand R5 ist mit der Erde über einen Kondensator C1 mit 0,01 ufd ge koppelt. Der Ausgang des Oszillators 507 (Fig. 5) ist mit der Basis des Transistors Q3 durch einen Kondensator C1 mit 0,1 ufd gekoppelt.
Der Emitter des Transistors Q3 ist mit der Erde durch einen Widerstand R7 von 8,2 KΩ gekoppelt. Ein Punkt zwischen dem Emitter des Transistors Q3 und dem Widerstand R7 ist mit der Erde durch einen Kondensator C3 von 0,01 ufd und einem Widerstand R8 von 33 Ω gekoppelt.
Der Emitter des Transistors Q1 ist mit dem Emitter des Transistors Q2 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors Q3 ist an einem Punkt entlang der Verbindung der Emitter gekoppelt. Die Eingangsdaten werden auf der Basis des Transistors Q1 durch den Datenfilter 510 (Fig. 5) gekoppelt. Ein Punkt zwischen dem Datenfilter 510 und der Basis des Transistors Q1 ist mit der Erde über einen Kondensator C4 von 0,01 ufd und einem Widerstand R10 von 271(0 durch einen Widerstand R9 von 271 KΩ gekoppelt. Eine Leitung "A" gibt eine Zusammenkopplung dieser Punkte wieder.
Ein Punkt zwischen den Widerständen R9 und R10 ist mit der Erde über einen Widerstand R11 von 12 KΩ gekoppelt und ein Eingang von +9 V durch einen Widerstand R12 von 3,3 KΩ. Ein Punkt zwischen dem Widerstand R10 und der Basis des Transistors Q2 ist mit der Erde durch einen Kondensator C5 von 0,01 ufd gekoppelt.
Die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 sind jeweils gekoppelt mit den Primäranschlüssen des Transformators 650. Die +9 V sind an den Mittelpunkt der Primärwicklung des Transformators 650 durch einen Widerstand R12 von 47 Ω gekoppelt. Ein Anschluß der Sekundärwicklung des Transformators 650 ist mit dem Modulatorausgang gekoppelt und der andere Anschluß ist mit einer Erdung über einen Kondensator C6 von 0,01 ufd gekoppelt.
Der Betrieb des Modulators 600 wird nun erklärt.
Der Modulator 600 nimmt die skalierten Dateneingänge von dem Mikroprozessor 504 von Fig. 5 und filtert die Daten, um den Hochfrequenzanteil zu vermindern. Die gefilterten Datenwellenform ändert den Kollektorstrom des Transistors Q1 in einen von zwei möglichen Zuständen, die entweder eine digitale Eins oder eine digitale Null wiedergeben. Die Basis des Transistors Q2 wird auf einer konstanten Spannung beibehalten.
Die Oszillator-RF wird auf die Basis des Transistors Q3 gegeben. Der Kollektorstrom von Q3 wird auf konstantem Pegel gehalten, der von dem Spannungsausgang des programmierbaren Gain-Controll-Digital-Analog-Konverter- Widerstandsnetzwerk 602 bestimmt wird. Da der RF-Kollektorstrom von Q3 konstant gehalten ist, muß der gesamte Emitterstrom der Transistoren Q1 und Q3 gleich dem Strom in dem Transistor Q3 sein. Der Kollektorstrom in Q1 wird verändert proportional zu dem Datensignal an der Basis desselben, wodurch der Kollektorstrom in Q2 in einer entgegengesetzten Weise geändert wird, um den Gesamtstrom konstant zu halten. Der RF-Strom von den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 erzeugt eine Differentialspannung über den Primäranschluß des Transformators 650. Das RF-Differentialsignal wird konvertiert in ein Einzel- Endsignal durch den Transformator 650, wodurch ein RF-Träger erzeugt wird, welcher die Polarität (Phasenumkehr) ändert, proportional zum Datensignal an der Basis von Q1. Dies ist das BPSK-Signal, das verstärkt und übertragen wird.
Die Gain-Steuerfünktion in dem Modulator ist ein Ergebnis der Vorspannung, die an der Basis des Transistors Q3 vorhanden ist. Die Gleichspannungs- Vorspannung erzeugt in Kombination mit dem RF-Signal von dem Oszillator einen Kollektorstrom (und einen Gain-Pegel) proportional zur Vorspannung. Wenn folglich der Gleichspannungs-Vorspannungspegel erhöht wird als Ergebnis des programmierbaren Gain-Steuer-Widerstandsnetzwerks 602, wird der Gain an dem RF-Signal des Transistors Q3 ebenfalls erhöht. Das programmierbare Gain- Steuer-Widerstandsnetzwerk 602 ist so ausgelegt, daß es eine komplementäre Gleichspannungsantwort mit einem digitalen Eingang aufweist, um eine lineare Erhöhung in der RF-Leistung an dem Ausgang des Modulators zu erzeugen. In anderen Worten wird bei jeder schrittweisen Erhöhung des Vier-Bit-Digitalsignals der Ausgangspegel der Modulators in einem festen Schrittbetrag erhöht.
Der Betrieb der verschiedenen, oben beschriebenen Komponenten gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.
Wie oben diskutiert, muß für den Bericht einer IPPV-Ereignis- Einkaufsinformation an den Systemmanager 310 jedes Set-Top-Terminal oder STT 315 einen umgekehrten Kommunikationsweg (umgekehrt zum Vorwärtsweg, der zum Senden der Steuerinformation von dem Systemmanager 310 zu dem STT 315) aufweisen. Wie zuvor erwähnt wurde, hat ein RF-IPPV-System die Absicht, in einer Kabelstation verwendet zu werden, welche eine umgekehrte Unteraufteilungskanal-Fähigkeit aufweist. Diese Kabelsysteme haben Stammverstärker, welche es ermöglichen, daß die T7-, T8-, T9- und T10-Kanäle (ungefähr 0-30 Megahertz) in umgekehrter Richtung laufen, d. h. in das Kopfende.
Die vorliegende Erfindung liefert ein RF-IPPV-Modul, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, das einen Teil des T8-Kanals nutzt, um von den Terminals oder Modulen mit einem Frequenz-geteilten Datenempfänger in dem Kopfende über eine wählbare Anzahl von modulierten RF-Datenträgerkanälen zu kommunizieren. Die Verwendung der T7-, T9- und T10-Kanäle für eine Videokonferenz oder andere Kommunikation ist nicht nachteilig beeinflußt durch die Datenkommunikation, welche im allgemeinen auf das T8-Kanalband beschränkt ist.
Die Verwendung von umgekehrten Kanälen in einer Kabelstation als Datenkommunikations-Netzwerk für die Gewinnung von Abonnenteninformation von den Terminalstellen hat zwei hauptsächliche Nachteile: das hohe Rauschen und die Interferenzumgebung der Aufstromkommunikationen, wie es oben ausführlich diskutiert wurde, und einen Mangel an Zugangswettkampfmechanismen, durch welche Daten um den Zugang zu dem Netzwerk kämpfen können. Beide Probleme ergeben sich aus der Topologie des Systems, das ein umgekehrter Baum ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Von einem Interferenzstandpunkt können die Zweige des "Baums" als großes Antennennetzwerk arbeiten. Fehlerhafte Abschirmung und Risse und lose Verbindungen in dem Kabelsystem erlauben es, daß RF-Interferenzen in das System eindringen, wie oben beschrieben wurde. Weil die Stammverstärker voreingestellt sind, damit sie eine insgesamt einheitliche Verstärkung liefern, wie die In-Band- Interferenz und Rauschen bei jedem der Verstärker erzeugt. Weiterhin addieren sich in dem umgekehrten Weg die Interferenz und das Rauschen von jedem Zweig, der an dem Stammschnittpunkt kombiniert ist. Das Ergebnis ist, daß alle Interferenzen und Rauschen, die von dem Kabelsystem aufgefangen werden, schließlich an dem Kopfende aufsummiert werden, wo der RF-IPPV- Datenempfänger angeordnet ist. Um diese Probleme, die in der Verwendung von umgekehrten Kabelfernsehkanälen für die Datenkommunikation inherent sind, zu minimieren, wird eine Mehrzahl von vier Kanälen eines Bereichs von dreiundzwanzig (23) 100 KHz-Datenkanälen in der T8-Fernsehkanal-Bandbreite ausgewählt zur Verwendung in dem vorliegenden RF-IPPV-System auf der Grundlage von Datendurchsatzbetrachtungen. Wie im folgenden ausführlich beschrieben wird, sollte die Erfindung nicht als begrenzt auf vier Kanäle angesehen werden, sondern kann mehr als vier Kanäle verwenden. Die Wahrscheinlichkeit des Empfangs von Nachrichten erhöht sich mit jedem zusätzlich verwendeten Kanal, doch die Kosten der Vorsehung von zusätzlichen Transmittern und Empfängern für zusätzliche Kanäle wird relativ teuer.
Der 6 MHz-Umkehrvideokanal ist unterteilbar in sechzig 100 kHz- Breitkommunikationskanäle, von denen dreiundzwanzig (23) in einer gegenwärtigen Implementierung verwendet werden. Vier der dreiundzwanzig Kanäle werden ausgewählt auf der Grundlage der Frequenzlokalisierung von Rauschen und von Interferenz. Beide Transmitter und Empfänger sind Frequenz-beweglich. Die Frequenzen, die für die umgekehrte Kommunikation verwendet werden, können automatisch programmiert werden durch den Systemmanager-Computer, um Kanäle zu vermeiden, welche Rauschen oder beträchtliche Interferenzen enthalten. Diese Frequenzen können so oft wie notwendig geändert werden, um mit zeitveränderlichen Interferenzen umzugehen.
Jeder Transmitter überträgt nacheinander seine Daten vorzugsweise mit einer Datengeschwindigkeit von 20 Kilobits/Sekunden auf jeder der vier Frequenzen. An dem Kopfende werden vier RF-Empfänger (einer auf jedem Kanal eingesteckt) verwendet. Diese Anordnung liefert Redundanz für jede Nachricht. Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers aufgrund von Co-Kanalinterferenzen ist nun das Produkt der vier Wahrscheinlichkeiten, daß jeder der vier Kanäle eine Interferenz bei einer gegebenen Zeit der Verwendung des Transmitters dieses Kanals hat. Dies führt zu einer sehr hohen Übertragungs/Empfangs-Erfolgsrate.
Man beachte, daß dies sogar eine noch bessere Leistung ergeben kann als die Streuspektrumsysteme, da das sequentielle Übertragungsschema sowohl Zeitvielfalt wie auch Frequenzvielfalt bereitstellt.

Frequenzwahl

In einem typischen umgekehrten System sind vier Videokanäle verfügbar: T7, T8, T9 und T10. Gewöhnlich ist der unterste Kanal (T7) der am stärksten mit Rauschen belastete, und der oberste Kanal (T10) ist der ruhigste. Das legt nahe, daß T10 die beste Wahl wäre. Jedoch gibt es noch andere Betrachtungen.
Viele Kabelbetreiber verwenden entweder oder sind aufgefordert, mehrere der Umkehrkanäle verfügbar zu halten. Diese werden manchmal verwendet für Videokonferenzverbindungen, Gemeinschaftszugangs-Fernsehen, Buchstaben- Generator-Verbindungen zu Kopfenden und Modemdienstleistung. Da das Video bei weitem intoleranter auf Rauschen ist als die Datenübertragung, ist es wünschenswert, den "reinsten" Kanal offen zu halten und einen der unteren Kanäle zu verwenden.
Daten, die durch die direkte Beobachtung von mehreren Benutzer- Umkehrstationen erhalten werden, zeigen eine beträchtliche Verschlimmerung der Kanalqualität von T8 zu T7 an. Obwohl ein BPSK-System wahrscheinlich in dem T7 arbeiten könnte, ist es bei weitem leichter, reine Frequenzbänder in dem T8 anzuordnen.
Der letzte Faktor, der in der Frequenzwahl berücksichtigt wird, ist die Anordnung der Transmitter-Harmonischen. Es ist wichtig, die zweite und dritte Harmonische der Transmitter sowohl außerhalb der oberen Umkehrkanäle wie auch der Videokanäle zu halten. Wenn die Trasmitterfrequenzen auf den Bereich von 14 bis 18 MHz beschränkt werden, dann liegen die zweiten Harmonischen (2 · f&sup0;) zwischen 28 und 36 MHz und die dritten Harmonischen (3 · f&sup0;) liegen zwischen 42 und 54 MHz. Die zweiten und dritten Harmonischen liegen dann außerhalb sowohl der Vorwärts- wie auch der Rückwärts-Videokanäle (oberhalb von T10 und unterhalb von Kanal 2). Dies vermindert beträchtlich die Transmitterausgangs- Filtererfordernisse, wodurch die Kosten beträchtlich vermindert werden können und die Zuverlässigkeit erhöht wird. Folglich wird der Kanal T8 gewählt, im Gegensatz zu Citta et al., um Trägerharmonische mit Absicht zu vermeiden, die die Aufwärtsübertragung bei geraden und ungeraden Harmonischen, die in den oberen Teil des 0-30 Megahertz-Übertragungsbandes fallen, nachteilig beeinträchtigen können.
Die Eindring-Interferenzquellen sind typischerweise diskrete Frequenzen und von Natur aus zeitveränderlich. Obwohl gemittelte Spektrumanalysatormessungen die Bereiche oder Bänder des T8-Kanals anzeigen können, welche vollständig unerwünscht sind zu bestimmten Zeitpunkten, ist es immer noch schwierig, mit Sicherheit vorherzusagen, welche Frequenz oder Frequenzen zu allen Zeiten verwendet werden können. Jedoch gibt es zu jeder Zeit eine typischerweise beträchtliche Bandbreite innerhalb des T8-Kanals mit Rauschen und Interferenzpegeln, die niedrig genug sind, um zuverlässige Kommunikationen zu erlauben. Das vorliegende frequenz-diversifizierte RF-IPPV-System ist so ausgelegt, daß es diese Tatsache verwendet und die Interferenz durch mehrere sich ergänzende Techniken vermeidet. Minimal-Bandbreiten-Datenkommunikationstechniken, Frequenzvielfalt, mehrere (gleichzeitige) Kommunikationskanäle und zeitzufällige redundante Nachrichtenübertragungen.
Das RF-Modul von Fig. 5 überträgt die IPPV-Ereignisdaten auf vier verschiedenen Kanälen (Frequenzen), jedesmal dann, wenn es versucht (oder erneut versucht), Daten zurückzugeben. Die aktuelle Anzahl von Frequenzen, die verwendet werden, ist programmierbar auf einer Kopfendbasis von einem zu vier in den gegenwärtigen Implementierungen, obwohl diese Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Die frequenz-bewegliche Weise des Systems erlaubt es, daß das Rückkehrsystem programmiert werden kann, um in Kanälen (Frequenzen) zu ar beiten, die keine starken, gleichförmigen Interferenzen haben. Zudem vermeidet die Verwendung von mehreren Frequenzen zufällige und zeitveränderliche Interferenzquellen.
Wenn beispielsweise ein System anfänglich eingestellt ist, kann ein Spektrumanalysator verwendet werden, um mehrere verwendbare 100 kHz-Kanäle in dem 15,45-17,75 MHz-Frequenzbereich auszuwählen, die im Mittel niedrige Interferenzpegel haben. Jedoch kann es zu jedem Zeitpunkt eine gewisse Wahrscheinlichkeit geben, daß eine zufällige oder zeitveränderliche Rauschquelle mit der Datenrückkehrübertragung interferieren kann. Die Wahrscheinlichkeit der Interferenz, die in einem Kanal auftritt, ist weiterhin relativ unabhängig von einer Interferenz, die einem anderen (nicht benachbarten) Kanal auftritt.
Um dies zu erläutern, wird angenommen, daß die Wahrscheinlichkeit für eine störende Interferenz während der Übertragung auf einem Kanal gleich 50% ist. Daher kann nicht mehr als die Hälfte der Bandbreite des Kanals verwendet werden. Aus einer anderen Perspektive ist die Wahrscheinlichkeit des Erhalts einer Rückkehrdatennachricht nur 50%. Wenn jedoch im wesentlichen gleichzeitige Versuche unternommen werden, die Nachricht auf einer Mehrzahl von Kanälen zu senden, ist der Versuch nur dann nicht erfolgreich, wenn die Versuche auf jedem Kanal nicht erfolgreich sind. Mit anderen Worten, die einzige Möglichkeit, daß mindestens ein Nachrichtenversuch nicht erfolgreich ist, besteht darin, daß alle vier Versuche nicht erfolgreich sind. Die Wahrscheinlichkeit für dieses Auftreten, wenn vier Kanäle verwendet werden, ist:
0,5 · 0,5 · 0,5 · 0,5 = 0,0625 (6,3%)
oder nur ein Achtel der 50%-Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, wenn nur ein Kanal verwendet wird. Im allgemeinen, wenn die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls aufgrund von Interferenz in einem Kanal gleich K ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls unter Verwendung von vier Kanälen gleich K&sup4;. Die relative Verbesserung ist dann K/K&sup4; oder 1/K³.
Der Systemmanager, der RF-IPPV-Prozessor (RFIP) und das RF-STT-Modul speichern zwei Sätze von (bis zu) vier nicht verwertbaren Kanälen in einer gegenwärtigen Implementierung. Diese zwei Sätze von Kanälen werden als "Kategorie 1-Frequenzen" und die "Kategorie 2-Frequenzen" bezeichnet. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf zwei Kategorien von Frequenzen begrenzt ist, wobei jede Kategorie vier Frequenzen enthält. Statt dessen kann jede Anzahl von Kategorien verwendet werden, wobei jede Kategorie die gleiche Anzahl oder verschiedene Anzahlen von Frequenzen beinhalten. Befehle zu dem RF-IPPV-Prozessor und dem RF-STT von dem Systemmanager können sofort den Betrieb von einem Satz von Operationsfrequenzen zu einem anderen Satz umschalten. Alternativ kann der Systemmanager so programmiert werden, daß er zyklisch den Systembetrieb unter den Kategorien zu verschiedenen Zeiten während des Tages umschaltet.
In einer gegenwärtigen Implementierung sind zwei verschiedene Operationsbetriebsarten augenblicklich zu jeder Zeit ohne Unterbrechung des Betriebes verfügbar. Beispielsweise kann die Kategorie 1 drei Kanäle für die Datenrückkehr und einen Kanal für die automatische RF-STT-Modul-Kalibrierung definieren, wohingegen Kategorie 2 vier Kanäle, die für die Datenrückkehr verwendbar sind, definiert. Während der Tageszeitstunden, weil die Installationen typischerweise stattfinden, kann das System so programmiert werden, daß es die Kategorie 1 verwendet, so daß eine automatische Kalibrierung auftreten kann. Während der Nacht kann das System so programmiert werden, daß es die Kategorie 2 verwendet, um die Verwendung der Vorteile von mehreren Datenrückkehrkanälen zu maximieren.
Wenn die relative Qualität von bestimmten Rückkehrkanälen bekanntermaßen während bestimmter Tageszeiten variieren, können die zwei Kategorien verwendet werden, um einen oder mehrere Kanäle schnell und automatisch zu vorprogrammierten Zeiten umzuschalten. Beispielsweise aufgrund eines interferierenden Radiotransmitters kann Kanal "A" viel besser als Kanal "B" von 4 : 00 AM bis 6 : 00 PM sein, doch kann er etwas schlechter sein als Kanal "B" in der Nacht (6 : 00 PM - 4 : 00 AM). Es ist dann vorteilhaft, den Kanal "A" einer Kategorie zuzuordnen und den Kanal "B" der anderen und das System so zu programmieren, daß die geeignete Kategorie bei 4 : 00 AM und 6 : 00 PM umgeschaltet wird.
Unter der Annahme von geringem Rauschen über eine Mehrzahl von Kanälen kann eine geringere Anzahl von Rückkehrdatenkanälen verwendet werden, ohne daß der Datendurchsatz verringert wird. Daher können verschiedene Gruppen über verschiedene Kanäle innerhalb der gleichen Kategorie übertragen werden.
Der RF-IPPV-Prozessor und der Systemmanager sammeln und behalten gemeinsam Statistiken über die Anzahl von validen, nicht-einzigartigen Nachrichten, die auf jedem der vier RF-Kanäle empfangen wurden. Die Anzahl von Nachrichten, die auf jedem (verwendeten) Kanal durch die RF-STT übertragen wurde, ist im wesentlichen gleich. Wenn daher über eine statistisch signifikante Zeitdauer gesammelt wird, sollte die Anzahl der validen Nachrichten auf jedem verwendeten Kanal gleich sein, falls die Qualität von jedem Kanal äquivalent ist. Umgekehrt, wenn die Qualität von einem oder mehreren Kanälen kleiner ist als die der anderen, ist die Anzahl der validen empfangenen Nachrichten auf diesen Kanälen mit niedriger Qualität geringer als die Anzahl der empfangenen Nachrichten auf den sogenannten reineren Kanälen. Dies bedeutet, daß die kumulativen Gesamtheiten der nicht-einzigartigen Nachrichten, die von jedem Kanal empfangen werden, ausgezeichnete Indikatoren der relativen Kanalqualität sind. Die Qualität kann von Kanal zu Kanal kurzzeitig wie auch in einem langzeitigen Trend auf einem einzelnen Kanal verglichen werden.
Obwohl die gegenwärtige Implementierung nur die kumulativen Nachrichten- Zählungsgesamtheiten für die Anzeige während jeder Rückrufzone erlaubt, kann diese Information zusammen mit anderen Merkmalen des Systems verwendet werden, um ein automatisches Frequenzanswahlverfahren zu implementieren. Beispielsweise würde der folgende Algorithmus alle Kanalfrequenzen versuchen und die besten vier auswählen:
1. Suche vier scheinbar "gute" Frequenzen für den Anfang aus.
2. Analysiere die Datenrückkehrleistung für eine statistisch signifikante Zeitdauer.
3. Erinnere die relative Qualität der "schlechtesten" Frequenz und entferne diese aus der Verwendung.
4. Ersetze die "schlechteste" Frequenz mit einer nicht versuchten Frequenz.
5. Wiederhole Schritt 2 bis 4, bis eine Rangfolge von allen verwendbaren Frequenzen bestimmt wurde.
6. Setze die Verwendung des obigen Algorithmus fort, mit Ausnahme, daß nur die "n" bestplaziertesten Frequenzen verwendet werden, wenn Ersetzungen notwendig sind.
Dieser Algorithmus kann leicht an Systeme angepaßt werden, die mehr oder weniger als vier Kanäle verwenden.
Das vorliegende RF-IPPV-System verwendet die Datencodierung (Verzögerung) von Miller mit einer binary phase shift keying (BPSK)-Trägermodulation. Die Miller-Datencodierung gibt ausgezeichnete, wiedergewonnene Datenzeitinformationen, bei gleichzeitiger Verwendung einer minimalen Bandbreite.
Wenn ein RF-STT eine Datenrückgabeanforderung von dem Systemmanager anfordert, dann sagt die Nachricht dem RF-STT, welche Kategorie von Frequenzen verwendet werden soll, wieviele Male ("N") die Nachricht gesendet werden soll und wie lange die Übertragungsperiode ist. Das RF-STT berechnet dann "N"- pseudozufällige Nachrichtenstartzeiten innerhalb der bestimmten Übertragungsperiode für jede der Frequenzen, die verwendet wird. Die Datenrückgabenachricht wird dann übertragen bis zu "N" Malen auf jeder der Frequenzen. Die Startzeiten werden unabhängig von jeder Frequenz berechnet, so daß sowohl die Nachrichtenstartzeit wie auch die Frequenzreihenfolge zufällig sind. Das Versenden von jeder Nachricht zu zufälligen Zeiten auf einer bestimmten Frequenz ist hauptsächlich eine Funktion der statistischen Medienzugangstechnik, die verwendet wird (siehe den folgenden Abschnitt über Mediumszugangsprotokoll). Die Nachrichtenredundanz, die durch mehrere Übertragungsversuche auf mehreren Übertragungsfrequenzen verursacht wird, ist ein primärer Faktor in der Vorsehung in Eindringrauschimmunität. Diese Technik ist im wesentlichen ein Frequenz- Spring-Streu-Spektrumssystem, obwohl das Frequenz-Springen langsam im Vergleich mit den Daten wie auch im Vergleich mit den bekannten Streu- Spektrumverfahren ist.
Um die Vielfrequenz-Fähigkeit der RF-STT-Transmitter zu verwenden, erhält der RF-IPPV-Prozessor vier separate Empfängerabschnitte, welche gleichzeitig Datennachrichten empfangen können. Zu Beginn von jeder Datenrückkehr- Gruppenperiode stellt der Systemmanager die RF-IPPV-Prozessor- Frequenzkategorie ein, um sicherzustellen, daß sie mit dem RF-STT korrespondiert. Eine Steuereinheit auf Mikroprozessorbasis in dem RF-IPPV-Prozessor decodiert die Datennachrichten von jedem Empfänger. Die Nachrichten werden in Pakete organisiert und dem Systemmanager zugeführt. Die Steuereinheit des RF- IPPV-Prozessors sortiert ebenfalls die Nachrichten, um die redundanten Nachrichten, die von RF-STT empfangen werden, während jeder Übertragungsperiode zu entfernen.

IPPV-Mediumszugangsdaten-Rückkehrprotokolle

Im Betrieb des IPPV-Kabelsystems ist es im allgemeinen wünschenswert, eine Datenrückkehrnachricht anfordern zu können oder die STT, die mit RF-IPPV- Modulen (RF-STT) ausgerüstet sind, auf der Grundlage von verschiedenen Kriterien abzufragen. Die folgende Liste faßt die nützlichsten Fälle für die Abfrage einer Datenrückkehr von bestimmten Gruppen der STT zusammen:
1. Unkonditioniert, d. h. alle RF-STTs müssen berichten;
2. Alle RF-STTs, die IPPV-Daten für ein oder mehrere Ereignisse speichern;
3. Alle RF-STTs, die IPPV-Daten für ein bestimmtes Ereignis speichern; und
4. Bestimmte RF-STTs auf einer individuellen Basis (unabhängig von den Ereignisdaten).
Weiterhin, wie zuvor schon erwähnt wurde, ist es sehr wichtig, daß selbst in dem ersten Fall (unkonditionierte Datenanforderung) alle RF-STTs in der Lage sind, die Daten in einer Dauer von nicht mehr als 24 Stunden zurückzugeben. Dies sollte möglich sein mit einer RF-STT-Population von tausenden oder selbst eini gen hunderttausenden und übersetzt sich in ein "Durchsatzziel" von einigen fünfundzwanzigtausend RF-IPPV-Datenantworten pro Stunde.
Jeder der umgekehrten schmalbandigen Datenkanäle kann nur eine Nachricht zu einer Zeit tragen. Das heißt, wenn zwei oder mehrere RF-STTs irgendwo auf einem bestimmten Kabelsystem Nachrichten senden, die sich zeitlich überlappen, interferieren die Übertragungen und alle Datennachrichten, die in der "Kollision" involviert sind, haben eine hohe Wahrscheinlichkeit, verloren zu gehen. Daher sind in drei der oben gezeigten Fälle einige Typen von Mediumszugangs- Steuervorgängen erforderlich, um eine Mehrzahl von RF-STTs daran zu hindern, einen Datenrückkehrkanal gleichzeitig zu verwenden.
Natürlich können all diese Fälle als eine Reihe von individuellen Datenanforderungen gehandhabt werden (ähnlich dem vierten Fall). Jedoch ist dies nicht konsistent mit dem Durchsatzziel aufgrund der Systemnachrichtenverzögerung, die in einer typischen Anforderung/Antwortnachrichtenabfolge-"Rundreise" beinhaltet sind. Es ist viel effizienter, eine einzelne "Gruppe von Datenanforderungen" zu einer relativ großen Gruppe von RF-STTs zu senden, welche dann die Daten zurückgeben gemäß einer geplanten Prozedur oder einem "Medienzugangsprotokoll". Dieses Protokoll muß eine hohe Erfolgsrate sicherstellen, das heißt, keine Kollision für Nachrichten.
Leider jedoch sind bekannte Mediumgszugangsprotokolle, die in lokalen Bereichsnetzwerken verwendet werden, welche auf Trägersensormechanismen beruhen, um Übertragungskollisionen zu verhindern, ungeeignet für die Verwendung in einem Kabelsystem. Die umgekehrte Baumtopologie der Kabelsysteme addiert die übertragenen Signale von verschiedenen Zweigen und leitet sie weiter an das Kopfende. Die RF-STTs, die in verschiedenen Zweigen angeordnet sind, von denen jeder durch einen Stammverstärker oder ein anderes Gerät getrennt ist, kön nen nicht die Anwesenheit einer gegenwärtig übertragenden RF-STT in einem anderen Zweig feststellen.
Ein anderes Zugangsprotokoll, Zeiteinteilung, leidet an der "worst case"-Variante in Systemnachrichtenverzögerungen. Dies führt dazu, daß das Zeitfenster für jedes RF-STT unakzeptierbar lang ist, was zu einem geringen Datendurchsatz führt.
Alle die obigen Punkte haben zu der Entwicklung eines Mediumszugangsprotokolls geführt, welches eine akzeptabel hohe Durchsatzrate mit einer kalkulierten Toleranz für Kollisionen ergibt. Das Verfahren verwendet die vorhergesagte statistische Wahrscheinlichkeit für Kollisionen (und umgekehrt für erfolgreichen Nachrichtendurchsatz) bei einer gesteuerten, gleich verteilten, zufälligen RF-STT- Datenrückkehr-Versuchsrate.
In sehr einfachen Ausdrücken beinhaltet dies, daß der Systemmanager eine Datenanforderung für jede handhabbar große Untergruppe von der gesamten RF- STT-Population ausschickt (diese Untergruppen sind unabhängig von den vier Abfragefällen, die oben aufgeführt sind). Jede Untergruppe oder einfach "Gruppe" hat eine definierte Zeitdauer, innerhalb welcher die Daten zurückzugeben sind. Innerhalb dieser Zeitdauer wählt jedes RF-STT unabhängig eine programmierte Anzahl von "pseudo"-zufälligen Zeiten, um eine Datenrückgabeübertragung zu beginnen. Für relativ große Untergruppen, die verwendet werden, sind die Rückgabeversuche statistisch gleich verteilt über die Zeitdauer. Da weiterhin die mittlere Versuchsrate vorbestimmt ist und die mittlere Länge einer Rückgabenachricht bekannt ist, ist die sich ergebende Wahrscheinlichkeit für mindestens eine erfolgreiche Datenrückgabenachricht für jedes RF-STT vorhersagbar.
Obwohl das obige statistische Konzept die Basis für das Datenrückgabeverfahren ist, ist eine Anzahl von anderen Schlüsselelementen erforderlich, um den Prozeß durchführbar zu machen. Diese sind unten zusammengefaßt:
1. Eine optimale Versuchsrate wird festgelegt, welche den besten effizienten Datenrückgabedurchsatz gibt.
2. Die gesamte RF-STT-Population auf jedem Kabelsystem-Kopfende wird unterteilt in handhabbar große Gruppen mit bekannter Größe. Die Größe und die Anzahl der Untergruppen wie auch die Datenrückgabeperiode kann auf die optimale Versuchsrate abgestimmt werden.
3. Ein Datenrückgabeplan ist erforderlich, welcher eine Struktur zu der Art und Weise ergibt, in welcher der Systemmanager die Datenrückgabe von den individuellen Gruppen anfordert.
4. Ein Satz von Regeln bestimmt, wie die RF-STTs innerhalb der Gruppen auf die Datenrückgabeanforderungen und die Datenbestätigungen innerhalb der Datenrückgabefolge antworten.

Datenrückgabefolge

Fig. 7 zeigt eine Zeitlinienwiedergabe einer typischen Datenrückgabefolge. Wie oben erwähnt, ist die gesamte RF-STT-Population unterteilt in handhabbare Untergruppen von ungefähr gleicher Größe. Diese werden einfach als Gruppen bezeichnet. Die Zeitdauer, in welcher jeder Gruppe erlaubt ist, die Daten zurückzugeben, wird als Gruppenperiode (oder einfach als Periode) bezeichnet. Während der RF-IPPV-Wiedergewinnung sendet der Systemmanager nacheinander Datenabfragen zu jeder Gruppe in einem Kabelsystem-Kopfende. Eine vollständige Datenrückgabefolge von allen Gruppen wird als Zyklus bezeichnet. Schließlich wird eine Folge von zwei oder mehreren Zyklen, die eine vollständige (typischerweise tägliche) Datenrückgabesequenz ergeben, als Zone bezeichnet. Wenn ein RF-STT seine Daten während einer gegebenen Zone zurückgibt und eine Bestätigung erhält, wird das RF-STT während dieser Zone keinen neuen Versuch unternehmen. Jede Gruppendaten-Rückgabeanforderung, die von dem Systemmanager ausgesendet wird, umfaßt die Gruppennummer und den gegenwärtigen Zyklus und die Zonennummern.
Es gibt zwei Typen von Autoantworten: global und adressiert. Globale Autoanforderungen können weiter unterteilt werden in zyklische und stetige Autoantworten. In einer zyklischen Autoantwort definiert ein Benutzer ein Zeitintervall, während dessen die RF-IPPV-Module antworten. In einer stetigen Autoantwort definiert das System ein Zeitintervall, wie beispielsweise 24 Stunden. Mit Bezug auf Fig. 7 wird entweder in einer zyklischen oder einer stetigen Autoantwort das Zeitintervall Zone genannt. Jede Zone wird einer einzigartigen Anzahl zugeordnet, so daß ein RF-IPPV-Modul sicherstellen kann, ob es schon während einer bestimmten Zone geantwortet hat. Jede Zone ist unterteilt in eine Mehrzahl von Zyklen. Ein Zyklus ist definiert als die Zeitmenge, die für die Gesamtpopulation von RF-IPPV-Modulen notwendig ist, zu versuchen zu antworten.
Jeder Zyklus wird einer einzigartigen Zahl (innerhalb einer Zone) zugeordnet, so daß ein RF-IPPV-Modul sicherstellen kann, ob es während seines Zyklus geantwortet hat. Aufgrund von RF-Kollisionen kann es vorkommen, daß nicht alle RF- IPPV-Module zu dem RF-Empfänger durchkommen. Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß ein bestimmtes RF-IPPV-Modul zu dem RF-Empfänger durchdringt, kann eine minimale Anzahl von Zyklen pro Zone definiert werden. Die minimale Anzahl von Zyklen pro Zone ist einstellbar.
Jeder Zyklus ist unterteilt in Gruppen. Eine Gruppe ist ein Untersatz von der gesamten Population von RF-IPPV-Modulen in das System. Jedes RF-IPPV-Modul ist einer bestimmten Gruppe zugeordnet und hat eine assoziierte Gruppennummer.
Die Gruppennummer kann dem RF-IPPV-Modul über eine externe Quelle (benutzerdefiniert) zugeordnet werden oder kann von der digitalen Adresse durch die Verwendung eines Verschiebewertes abgeleitet werden, wie unten ausführlich beschrieben wird. Unabhängig davon, wie seine assoziierte Gruppennummer abgeleitet wird, wird ein RF-IPPV-Modul nur während seiner Gruppenzeit antworten. Jedes RF-IPPV-Modul ist weiterhin einer einstellbaren Wiederholungszahl zugeordnet. Die Wiederholungszahl gibt die Anzahl von Malen wieder, die ein gegebenes RF-IPPV-Modul versucht, während seiner Gruppenzeit zu beantworten.
Der Antwortalgorithmus der vorliegenden Erfindung wird zunächst im allgemeinen und anschließend im einzelnen erläutert.
Der Antwortalgorithmus der vorliegenden Erfindung basiert auf dem Versuch, eine konstante Anzahl von versuchten Antworten beizubehalten. Diese Konstante wird Antwort-(Versuchs)Rate genannt und wird gemessen in der Anzahl von RF- IPPV-Modulen pro Sekunde. Die Antwortrate ist einstellbar. Um eine konstante Antwortrate beizubehalten, muß die Anzahl von RF-IPPV-Modulen in einer Gruppe begrenzt sein. Diese Konstante wird als maximale Anzahl von Modulen in einer Gruppe bezeichnet. Die maximale Anzahl von Modulen in einer Gruppe ist einstellbar. Basierend auf der maximalen Anzahl von Modulen in einer Gruppe kann die Anzahl von Gruppen in einem Zyklus wie folgt berechnet werden:
# von Gruppen = RF-Modulpopulation/Maximum in einer Gruppe
In einem System, in welchem Gruppenzahlen automatisch von der digitalen Adresse abgeleitet werden, wie unten diskutiert wird, ist die Anzahl von Gruppen aufgerundet auf die nächste Potenz von 2.
Die mittlere Anzahl von RF-Modulen in einer Gruppe kann wie folgt berechnet werden:
Mittl. # in einer Gruppe = RF-Modulpopulation/# von Gruppen
Diese Zahl wird verwendet, um die Gruppenlänge in Sekunden wie folgt zu berechnen:
Gruppenlänge = mittl. # in Gruppe/Antwortrate
Die Länge eines Zyklus (in Sekunden) kann dann berechnet werden wie folgt:
Zykluslänge = Gruppenlänge * (Anzahl von Gruppen)
Die Anzahl von Zyklen in einer Zone kann dann wie folgt berechnet werden:
# von Zyklen = (Zonenendzeit - Zonenstartzeit)/Zykluslänge
Wenn die berechnete Anzahl von Zyklen kleiner als die minimale Anzahl von möglichen Zyklen ist, wird die Anzahl von Zyklen auf das Minimum eingestellt. Die minimale Zonenlänge kann dann wie folgt berechnet werden:
Minimale Zonenlänge = # von Zyklen * Zykluslänge
Diese Anzahl wird mit der Zonenlänge, welche durch den Benutzer zugeordnet wird, in dem Fall einer zyklischen Autoantwort verglichen, um zu bestimmen, ob die gegebene Zonenlänge lang genug ist.
Beim Beginn einer Autoantwortfolge werden die obigen Werte berechnet. Das System ordnet eine neue Zonennummer und eine Startzyklennummer zu. Die Autoantwort-Steuerfolge ist dann bereit zum Beginn. Das System beginnt mit der ersten Gruppe in diesem Zyklus dieser Zone und schreitet fort, bis die berechnete Anzahl von Gruppen in einem Zyklus erreicht ist. Die Zyklusnummer wird dann erhöht und eine Kontrolle wird durchgeführt, um festzustellen, ob die gesamte Anzahl von Zyklen für diese Zone überschritten worden ist (d. h. das Ende der Zone erreicht worden ist). Wenn nicht, wird die Gruppenzahl zurückgesetzt und die Folge geht weiter.
Während eine Gruppe von RF-IPPV-Modulen antwortet, empfängt das System Daten und ordnet diese Daten in seine Datenbank ein. Nachdem die Daten von einem RF-IPPV-Modul erfolgreich in der Datenbank angeordnet wurden, wird eine Bestätigung an das RF-IPPV-Modul gesendet. Ein Teil der Daten, die von dem RF-IPPV-Modul an das System geschickt werden, ist die Quersumme von allen Ereignisdaten. Die Quersumme ist ein Bestätigungscode und wird an das RF-IPPV-Modul in der Bestätigungsnachricht zurückgeschickt. Wenn der Bestätigungscode übereinstimmt mit dem ursprünglich gesendeten mit den Ereignisdaten, werden die Daten aus dem RF-IPPV-Modulspeicher gelöscht. Wenn das RF- IPPV-Modul keine Bestätigungsnachricht von dem System während des gegenwärtigen Zyklus empfängt, wird das RF-IPPV-Modul erneut während des nächsten Zyklus der gegenwärtigen Zone antworten. Wenn das RF-IPPV-Modul eine Bestätigungsnachricht während der gegenwärtigen Zone empfängt, wird das RF- IPPV-Modul bis zur nächsten Zone nicht mehr antworten. Alle RF-IPPV-Module, die geantwortet haben, unabhängig davon, ob alle Ereignisdaten mit den Daten gesendet wurden, senden einen Bestätigungscode. Dies vermindert die Anzahl von Kollisionen mit jedem aufeinanderfolgenden Zyklus in der Zone.
Die adressierte Autoantwort oder Abfrage ist darauf ausgelegt, IPPV-Daten von einem bestimmten RF-IPPV-Modul zu erhalten. Die Information, die an das RF- IPPV-Modul gesendet wird, ist die gleiche wie in der globalen Autoantwort mit den folgenden Unterschieden. Die digitale Adresse des RF-IPPV-Moduls, das abgefragt wird, ist enthalten, die Zonenzahl ist auf Null gesetzt und der Rest der Information (Gruppe, Zyklus, Verschiebewert, etc.) ist so eingestellt, daß das RF- IPPV-Modul so schnell wie möglich antwortet, selbst wenn es keine Einkäufe zu berichten gibt.
In der gegenwärtigen Implementierung ist die Gruppengröße zwischen 2500 und 5000 Set-Top-Terminals eingestellt. Die Set-Tops werden zu existierenden Gruppen addiert, bis jede Gruppe 5000 Set-Tops umfaßt. Wenn jede Gruppe 5000 Set- Tops aufweist, wird die Anzahl der Gruppen verdoppelt, damit jede Gruppe wieder 2500 Set-Tops hat. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, daß eine Set-Top-Population P anfänglich aus 3500 Set-Top-Terminals in einer einzigen Gruppe besteht. Wenn Set-Top-Terminals zu der Population P addiert werden, wird die gesamte Population mit der oberen Grenze von 5000 verglichen. Wenn die Population 5000 Set-Top-Terminals umfaßt, wird die Anzahl der Gruppen verdoppelt von eins nach zwei. Folglich enthält jede der zwei Gruppen 2500 Set- Top-Terminals. Wenn neue Set-Top-Terminals zu der Population hinzugefügt werden, erhöht sich die Anzahl von Terminals in jeder der zwei Gruppen. Wenn jede der zwei Gruppen 5000 Terminals enthält, wird die Anzahl der Gruppen erneut verdoppelt, was insgesamt zu vier Gruppen 2500 Set-Top-Terminals enthält.
Es wurde empirisch festgestellt, daß die optimale Versuchsrate für das gegenwärtige RF-IPPV-Rückgabesystem gleich 50.000 Versuchen pro Stunde ist. Um diese Versuchsrate konstant zu halten, muß die Gruppenzeit sich ändern, wenn die Set- Top-Terminals zu dem System zuaddiert werden. In der gegenwärtigen Implementierung, um die Versuchsrate konstant zu halten, müssen die Gruppenzeitlänge oder die Zeitlänge, während welcher jedes Set-Top in der Gruppe versuchen muß, seine Daten zu übertragen, muß eingestellt werden von 3 Minuten bis zu 6 Minuten.
Die obigen Prinzipien können in einem einfachen Algorithmus wiedergegeben werden. Dieser Algorithmus kann verwendet werden, wenn die Gruppen automatisch eingestellt werden unter Verwendung von Bits der digitalen Adresse der Set- Top-Terminals. Wenn anfänglich angenommen wird, daß die Anzahl von Gruppen G gleich 1 ist und die gesamte Set-Top-Terminal-Population gleich N ist, dann
1) während (G < 2) oder (P/G > 5000)
G = 2 · G
2) S = P/G
3) T = K · S
wobei S gleich der Anzahl von Konvertern pro Gruppe ist, T gleich der Gruppenzeit ist und K eine Konstante ist, die so gewählt ist, daß eine konstante Versuchsrate erhalten wird, welche in dem obigen Beispiel gleich 3 Minuten pro 2500 Konvertern ist.
Die Gruppe, von welcher ein bestimmter Konverter ein Mitglied ist, wird bestimmt durch Verwendung einer bestimmten Anzahl von Bits der Konverteradres se. Beispielsweise, wenn die Anzahl der Gruppen gleich acht ist, werden die letzten drei Bits der Konverteradresse verwendet. Wenn die Anzahl der Gruppen gleich sechzehn ist, werden die letzten vier Bits der Set-Top-Adresse verwendet.
Zu Beginn einer Gruppenzeit lädt der Systemmanager eine Transaktion auf den RF-IPPV-Prozessor, um anzuzeigen, daß eine neue Gruppenzeit initialisiert worden ist. Der Systemmanager sendet dann einen globalen Befehl an die Set-Tops aus, der anzeigt, daß eine neue Gruppenzeit begonnen hat und welche Gruppenzahl abgefragt wird. Das Set-Top-Terminal umfaßt einen Pseudo-Zufallszahlengenerator. Der Pseudo-Zufallszahlengenerator kann beispielsweise einen freilaufenden Zeitgeber oder Zähler in Verbindung mit jedem Set-Top enthalten. Der Pseudo-Zufallszahlengenerator erzeugt eine Mehrzahl von Startzeiten entsprechend der Anzahl von Versuchen und der Anzahl von Rückgabefrequenzen. Wenn beispielsweise das Set-Top so aufgebaut ist, daß es drei Versuche unternimmt und der Rückgabewert vier Frequenzen verwendet, erzeugt der Pseudo- Zufallszahlengenerator 12 Zufallszahlen. Diese Zufallszahlen werden zu der Gruppenperiode skaliert.
Nachrichten von dem STT zu dem Kopfende überlappen sich nicht. Jedoch in einer gegenwärtigen Implementierung, statt der Erzeugung von Zufallszahlen innerhalb einer gegebenen Gruppenperiode, die sich nicht überlappen, wartet das Modul, bis eine gegebene Übertragung vollständig ist, bevor eine zweite Übertragung angefangen wird, selbst wenn im strengen Sinne die zweite Übertragung hätte beendet werden sollen vor der Beendigung der ersten Nachricht. Dem Fachmann ist leicht erkennbar, daß ein Satz von nicht überlappenden Zufallszahlen erzeugt werden kann und verwendet werden kann, um die Übertragungszeiten zu bestimmen, und die Erfindung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.

Gruppen

Ein Verfahren, die RF-STTs die Daten rückgeben zu lassen, besteht darin, die gesamte Population diese Daten zu irgendeiner Zeit während einer vorbestimmten Rückrufperiode übertragen zu lassen. Jedoch könnte diese Technik potentiell zu dem Ergebnis führen, daß der Umkehrverstärker überlastet ist und unerwünschte Effekte im Vorwärtsweg erzeugt werden, wenn die gesamte Population versucht, zur gleichen Zeit zu übertragen. Daher ist es vorzuziehen, die Population in eine Mehrzahl von Gruppen zu unterteilen. Nichtsdestoweniger kann eine Gruppe gleich der gesamten RF-STT-Population verwendet werden.
Die RF-STTs werden Gruppen durch einen der zwei folgenden Verfahren zugeordnet. In dem Fall, wo es wichtig ist, daß individuelle RF-STTs zu einer bestimmten Gruppe gehören (beispielsweise, wenn die Verwendung von Überbrückungsschaltern erforderlich ist), kann jedes RF-STT einer bestimmten Gruppe zugeordnet werden unter Verwendung einer adressierten Gruppenzuordnungstransaktion. Ein Kabelbetreiber mag wünschen, bestimmte Set-Top- Terminals einer bestimmten Gruppe zuzuordnen auf der Grundlage von Kaufraten oder anderen Faktoren, die mit einer bestimmten Gruppe oder einer Untergruppe der gesamten Population assoziiert sind. Andere Gründe können für Kabelbetreiber bestehen, bestimmte Mitglieder einer Population einer gegebenen Gruppe zuzuordnen und die vorliegende Erfahrung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt. In diesem Fall liegt die Anzahl von Gruppen willkürlich in einem Bereich von 2 bis 255. Ebenso müssen die Gruppengrößen nicht gleich sein und die Gruppenperioden können individuell eingestellt werden, um verschiedene Gruppengrößen zu ermöglichen. Da es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Überbrückungsschalter zu vermeiden, ist es wünschenswert, wenn die Gruppenzuordnungen nicht durch das Brückenschalternetzwerk vorbestimmt werden.
In dem häufigeren Fall ist eine individuelle Gruppenzuordnung nicht erforderlich. Alle RF-STTs werden durch eine globale Transaktion angewiesen, die letzten signifikanten Bits der bestimmten digitalen STT-Identifizierer (Adressen) als Gruppenzahl zu verwenden. Die Anzahl der Gruppen in diesem Fall ist immer eine Potenz von zwei (2, 4, 8, 16, etc.). Da die RF-STT-Adressenbitmuster niedriger Ordnung sehr gleichmäßig verteilt sind in einer großen Population von Einheiten, ist die Anzahl von STT in jeder Gruppe im wesentlichen identisch und gleich der gesamten Anzahl von RF-STTs, geteilt durch die Anzahl der Gruppen. Zwei Faktoren bestimmen die tatsächliche Anzahl von Gruppen.
Der erste Faktor ist die optimale Rate R, bei welcher die STTs versuchen, Nachrichten an den RF-IPPV-Prozessor zu senden, unabhängig von der Anzahl der Wiederholversuche. Der zweite Faktor ist eine geeignete minimale Gruppenrückrufperiode Pmin. Dann kann die gesamte RF-IPPV-STT-Population unterteilt werden in eine maximale Anzahl von 2n handhabbar großen Gruppen durch Heraussuchen des größten Wertes von n, für welchen
von STTs/2n > = R · Pmin
Die Potenz von 2, n, die durch diese Gleichung bestimmt wird, ist dann die Anzahl der Bits niedriger Ordnung, die jedes RF-STT verwenden muß, um die Gruppe zu bestimmen, von welcher es Mitglied ist. Wenn beispielsweise n als vier bestimmt wird, dann gibt es 16 gesamte Gruppen und jedes RF-STT würde die letzten signifikanten vier Bits seiner Adresse als Gruppennummer verwenden.

Versuchsrate

Die optimale RF-STT-Versuchsrate R, die in der obigen Gleichung verwendet wird, wird einfach ausgedrückt als die mittlere Anzahl von RF-STTs pro Zeitein heit. Jedoch hat jedes RF-STT eine einstellbare Wiederholversuchszählung, so daß die tatsächliche Nachrichtenversuchsrate gleich zur Anzahl der RF-STTs in einer Gruppen mal der Anzahl von Übertragungen (Wiederholversuchen) ist, die jede Einheit macht, geteilt durch die Länge der Gruppenperiode. Während einer Datenrückgabeperiode bestimmt die mittlere Rate und Länge der Nachrichtenübertragungen, die auftreten, die Nachrichtendichte und folglich die Wahrscheinlichkeit einer Kollision, die während einer gegebenen Übertragung auftritt. Unter der Annahme, daß die mittlere Länge der Übertragungen relativ festliegt, dann ist Rate, mit welcher die RF-STTs versuchen, Rückgabedaten zu übertragen, ein primärer Einfluß auf die Wahrscheinlichkeit der Kollision und umgekehrt auf den Nachrichtendurchsatz.
Niedrige Nachrichtenversuchsraten führen zu einer hohen Wahrscheinlichkeit von Kollision, wohingegen hohe Nachrichtenversuchsraten zu einer entsprechend hohen Wahrscheinlichkeit von Kollision für eine gegebene Nachricht führen. Jedoch können hohe Erfolgsraten bei niedrigen Versuchsraten (oder niedrige Erfolgsraten bei hohen Versuchsraten) immer noch zu einem niedrigen gesamten Durchsatz führen. Daher ist das Maß für die tatsächliche Erfolgsrate gleich der Wahrscheinlichkeit des Erfolgs für jede der Nachrichtenzeiten der RF-STT-Versuchsrate. Wenn beispielsweise 1000 RF-STTs versuchen, Daten zurückzugeben in einer Periode von einer Minute, und die Wahrscheinlichkeit, daß die Nachricht in eine Kollision verstrickt wird, gleich 20% ist, dann ist die tatsächliche Erfolgsrate gleich:
1000 RF-STTs X (100-20)%/MIN = 800 RF-STTs/MIN
Eine numerisch hohe RF-STT-Versuchsrate ist nicht das endgültige Maß des Durchsatzes in einem RF-IPPV-System, es sei denn, sie führt zu einer nahezu 100%-igen Erfolgsrate. Da die Daten, die zurückgegeben werden, das Einkommen des Kabelbetreibers wiedergeben, müssen alle RF-STTs die Daten zurückgeben, die darin gespeichert sind. Die Annäherung an eine nahezu 100%-ige Erfolgsrate kann zwei oder mehrere Perioden in einem statistischen Datenrückgabeversuch beanspruchen. Um dieses Beispiel fortzusetzen, wird angenommen, daß eine Gruppe die obige Erfolgsrate während des ersten Datenrückgabezyklus hat. 800 RF-STT pro Minute können eine extrem wünschenswerte Durchsatzrate darstellen, doch es ist nicht akzeptierbar, daß 20% der Gruppe in einem Nichtberichts- Zustand verbleiben. Während des nächsten Datenrückgabezyklus sollten die 800 erfolgreichen RF-STT-Datenbestätigungen erhalten haben. Wie oben diskutiert wurde, antworten die RF-STTs, die eine Bestätigung entsprechend der genauen Daten, die in einem Sicherheitsspeicher gespeichert sind, erhalten haben, nicht bis eine neue Zone beginnt. Daher sollten nur die 200 RF-STTs, die nicht erfolgreich im ersten Zyklus waren, die Rückgabe der Daten erneut versuchen. Dies führt zu einer viel niedrigeren Wahrscheinlichkeit von Kollision während des zweiten Zyklus. Zur Erläuterung wird angenommen, daß die Wahrscheinlichkeit, daß irgendeine Nachricht in eine Kollision involviert ist, gleich 1% ist. Während dieser Periode von einer Minute sind 200 · (100 - 1)% = 198 RF-STTs erfolgreich. Die Kombination der beiden Zyklen führt zu einer effektiven Erfolgsrate von:
800 + 198 RF-STTs/2 MIN oder 499 RF-STTs/MIN
Diese Rate wird erreicht, wobei nahezu 100% der RF-STTs berichten, und es ist daher ein sehr gutes Maß für den wirklichen Systemdurchsatz. Die "optimale" Versuchsrate ist folglich definiert als die Versuchsrate, die im wesentlichen 100% effektive Erfolgsrate für eine gegebene Anzahl von RF-STTs in der geringsten Zeit ergibt.
Die vorliegende Erfindung hat eine Simulationstechnik auf der Grundlage eines Modells des RF-IPPV-Datenrückgabesystems verwendet, um die optimalen Ver suchsraten zu bestimmen. Jedoch sollte beachtet werden, daß zwar die Wahl einer optimalen Versuchsrate die Leistung des Systems beeinflußt, doch dies für den Betrieb der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist.
Die Beschreibung und die Berechnungen, die oben ausgeführt wurden, nehmen an, daß die Datenrückgabe erreicht wird durch Rückgeben von IPPV- Ereignisdaten von den IIPV-Modulen. Jedoch kann das RF-Rückgabesystem gemäß der vorliegenden Erfindung breit angewendet werden auf Systeme, in welchen eine Mehrzahl von Ferneinheiten oder Terminals versuchen, gespeicherte Daten an eine zentrale Stelle zu übertragen. Erfordernisse nach einem Diebstahlalarm, Energiemanagement, Heimeinkauf und andere Dienstleistungen sind allgemeine Zusätze zu den IPPV-Dienstleistungserfordernissen. Gewisse Effizienzen in der Skala können jedoch erreicht werden durch die Kombination der Datenrückgabe für bestimmte dieser zusätzlichen Dienstleistungen, wie den Transaktionen für die IIPV-Dienstleistung, wobei verschiedene adressierbare oder globale Befehle und Antworten für verschiedene Transaktionen geeignet sein mögen, insbesondere Echtzeit-Erfordernisse, wie beispielsweise die Übermittlung von Zweiweg-Stimmkommunikationen (Telefon).

RF-IPPV-Modul-Transmitter-Pegeleinstellung

Aus einer Anzahl von Gründen, einschließlich des Signal-zu-Rausch- Verhältnisses und den Erfordernissen der Interferenz von benachbarten Kanälen ist es notwendig, daß die Datenträgerausgangspegel der RF-IPPV-Transmitter (Fig. 6) auf nahezu Optimum für den Rückkehrkanal eingestellt werden. Weiterhin ist aus Gründen der niedrigen Installationskosten, Leichtigkeit der Wartung, Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit es wünschenswert, daß die Einstellung des Ausgabepegels so automatisch wie möglich erfolgt.
Für die Zwecke dieser Diskussion ist ein "optimaler" Transmitterausgang definiert dadurch, daß der Pegel, der am ersten umgekehrten Stammverstärker auftritt, gleich K dBmV ist, wobei K eine konstante ist (typisch +12 dBmV ist), die primär vom Kabelsystem und den Charakteristiken des umgekehrten Stammverstärkers abhängt.
Glücklicherweise sind die primären Quellen des variablen Verlustes zwischen dem Transmitter und dem Datenempfänger im Abfall von dem Modul zu dem Kabelanschluß plus dem Kabelsegment zu dem ersten umgekehrten Verstärker. Das Verbleibende des Umkehrweges, dem ein übertragenes Signal von dem ersten Umkehrverstärker zu dem Empfänger begegnet, wird typischerweise als mit einer Einheitsverstärkung versehen ausgelegt. Dies macht es möglich, den Signalpegel an dem Empfänger zu messen und die Annahme zu machen, daß es im wesentlichen den Pegel wiedergibt, der an dem ersten umgekehrten Verstärker von Fig. 1 bei der Abonnentenstelle auftritt.
Die Paragraphen unten beschreiben sowohl eine Prozedur wie auch eine erforderliche Ausrüstungsfunktionalität für die Durchführung von Automatic Transmitter Calibration (ATC) in dem RF-IPPV-System von Fig. 3.

RF-IPPV-Kalibrierung

Drei Typen von Automatic Transmitter Calibration (ATC)-Antworten können durch ein Set-Top-Terminal gesendet werden. Die erste davon zeigt ein Erfordernis nach Kalibrierung an. Diese Antwort wird sofort weitergegeben an den Systemmanager. Die zweite Antwort ist die achtstufige ATC-Antwort. Die achtstufige ATC-Antwort umfaßt acht ATC-Antwortnachrichten von vorbestimmter Länge, die in nacheinander ansteigenden Leistungspegeln übertragen werden. Dies liefert ein Mittel für den RF-Prozessor, den geeigneten Transmitterausgangspegel des Terminals zu bestimmen. Der ideale Pegel gibt einen Eingang an den RF-Prozessor, der so nahe wie möglich am nominalen Eingangspegel liegt (typischerweise +12 dBmV). Jede achtstufige ATC-Antwort wird gefolgt von einem Konstantzustand-Kalibrierungssignal, welches von dem RF-Prozessor gemessen wird. Der dritte Typ von ATC-Antwort ist eine einstufige ATC-Antwort. Sie umfaßt eine einzige ATC-Antwort, die von einem Konstantzustand- Kalibrierungssignal gefolgt wird und wird normalerweise verwendet, um die geeignete Einstellung des Terminal-Transmitterpegels zu verifizieren.
Die ATC-Frequenz beginnt, wenn der RF-Prozessor eine valide ATC-Antwort von dem Set-Top-Terminal empfängt. Die ATC-Antwort zeigt an, welches Set- Top-Terminal überträgt mittels seiner Adresse und bei welchem Transmitter- Ausgangspegel (0-14) es überträgt. Unmittelbar nach der ATC-Antwort überträgt das Set-Top-Terminal eine stetige rechte Quelle bei dem angezeigten Transmitterausgangspegel. Die rechte Quelle wird fortgesetzt für eine programmierbare Zeitdauer.
Nach einer Anhalteperiode (0-102 Millisekunden) beginnt der RF-Prozessor, eine analoge Messung dieser rechten Quelle für eine programmierbare Meßperiode (1-400 Millisekunden). Während der Meßperiode überwacht der RF- Prozessor die rechte Quelle nach fehlenden oder abseits liegenden Übergängen. Wenn fehlerhafte Übergänge eine programmierte Schwelle überschreiten, wird der Messung eine Beurteilung "DON'T KNOW" gegeben. Dies schützt gegenüber unerwartetem Rauschen oder Signalquellen, die genug Energie zu der Leitung hinzufügen, um mit einer genauen Messung zu interferieren. Es gibt ebenfalls einen Hinweis darauf, daß das Kalibrierungssignal (die rechte Quelle) einen zu niedrigen Pegel für eine genaue Messung hat.
Bei der Herstellung und den regelmäßigen Wartungsintervallen wird jeder RF- Prozessor auf drei Bezugspegeln kalibriert, bei welchen das empfangene Signal ausgewertet wird. Diese werden als HOCH-, NOMINAL- oder NIEDRIG-Pegel bezeichnet. Diese sind programmierbar mittels der Kalibrierungsprozedur. Im allgemeinen bezeichnet HOCH bis zu +3dB über dem NOMINAL-Pegel; TIEF bezeichnet -3dB unter NOMINAL und NOMINAL bezieht sich auf den idealen Eingangspegel (typischerweise +12 dBmV).
Die ATC-Folge ist so ausgelegt, daß jedes Terminal bei einem Pegel überträgt, der so nahe wie möglich an dem NOMINAL-Pegel liegt. Jedes ATC- Kalibrierungssignal wird ausgewertet und bei einer gegebenen Beurteilung von HOCH, die bedeutet, daß das Signal über dem HOCH-Pegel liegt, eine Beurteilung von TIEF, die bedeutet, daß das Signal unterhalb des TIEF-Pegels liegt, und einer Beurteilung OK, die bedeutet, daß das Signal zwischen HOCH und TIEF liegt, oder bei einer Beurteilung von "DON'T KNOW", die bedeutet, daß das Kalibrierungssignal gültig ist.
Während einer achtstufigen ATC-Sequenz überträgt das Set-Top-Terminal acht verschiedene ATC-Antworten. Der erste Schritt wird bei einem Pegel 0, der zweite bei einem Pegel 2 und so weiter bis zu Pegel 14 übertragen. Diese acht Pegel werden automatisch übertragen in einer schnellen Abfolge auf einer umgekehrten Frequenz. Der Auswertungsalgorithmus wird wie folgt wiedergegeben:
1) Wenn die Anzahl der schlechten Übergänge, die mit dieser Messung angezeigt werden, eine akzeptable Grenze überschreiten, wird eine ATC- Beurteilung von DON'T KNOW gegeben und die Schritte 2, 3 und 4 übersprungen.
2) Wenn der gemessene Pegel des ATC-Signals näher an dem OK liegt als der gegenwärtige beste ATC-Pegel, dann wird dieser als der beste ATC- Pegel gespeichert.
3) Wenn dies nicht der erste Schritt ist, der empfangen ist, noch der letzte Schritt ist, der verfehlt wurde, dann:
a) Messung der Zeit zwischen diesem Schritt und dem letzten Schritt und Speichern für die Auswahlzeitberechnungen.
b) Wenn der interpolierte Pegel des vorangegangenen ungeraden ATC- Pegels näher bei OK liegt als der gegenwärtige beste ATC-Pegel, dann Speichern des interpolierten Pegels als der beste ATC-Pegel.
c) Wenn der extrapolierte Pegel des nächsten ungeraden ATC-Pegels näher bei OK liegt als der gegenwärtige beste ATC-Pegel, dann Speichern des extrapolierten Pegels als der beste ATC-Pegel.
4) Auswerten des gegenwärtigen besten ATC-Pegels als HOCH, OK oder TIEF.
S) Wenn dies ein einstufiger ATC ist oder der letzte Schritt eines achtstufigen ATCs oder ein Zeitausfall aufgetreten ist, dann Weiterreichen dieser ATC- Auswertung an den Systemmanager; ansonsten Starten eines Zeitgebers auf der Grundlage der Zeit zwischen den Schritten und dem gegenwärtigen ATC-Pegel.
Zusätzlich zu der Automatic Transmitter Calibration-Sequenz werden alle anderen Terminalantworten, die IPPV-Ereignisdaten und andere Nachrichten enthalten, in Hinsicht auf den Signalpegel ausgewertet. Dies wird als der Received Signal Strength Indicator (RSSI) bezeichnet. Die Messung hat nicht die Genauigkeit von normalen ATC-Messungen, doch gibt sie eine geeignete Eichung für den Signalpegel. In diesem Fall beginnt die Meßsequenz kurz nach dem Empfang einer gültigen Terminalantwort, wie sie durch die Anhalteperiode definiert wird und setzt sich fort, bis die Meßperiode zu Ende ist oder bis zum Ende der Antwort. Die sich ergebende Messung wird in Hinsicht auf den Signalpegel ausgewertet. Wenn die Antwort an den Systemmanager weitergegeben wird, wird die RSSI- Auswertung ebenfalls weitergegeben.
Jeder RF-Prozessorempfänger (von vier solchen Empfängern) wird mit zwei Pegeln eingestellt, mit welchen die Terminalantwort ausgewertet werden kann. Die zwei Pegel HOCH und TIEF werden typischerweise eingestellt auf -4dB und +4dB von dem nominalen Pegel. Jedoch die HOCH- und TIEF-Pegel können individuell eingestellt und auf das Kabelsystem zugeschnitten werden. Jede Antwort wird ausgegeben und mit einer Beurteilung versehen, wobei HOCH bedeutet, daß das Signal über dem HOCH-Pegel liegt, TIEF bedeutet, daß das Signal unter dem TIEF-Pegel liegt; und eine Beurteilung OK bedeutet, daß das Signal zwischen HOCH- und TIEF-Pegel liegt; oder eine Beurteilung DON'T KNOW bedeutet, daß die Meßperiode die Dauer der Antwort übersteigt.
Zusätzlich zu der RSSI-Auswertung, die für jede Terminalantwort gegeben ist, wird die mittlere RSSI alle Antworten, die während einer Gruppenperiode erhalten werden, auswerten auf einer Basis pro Empfänger. Dies liefert eine allgemeinere Auswertung der Antworten, die an jedem der vier Empfänger eintreffen.
Die mittlere RSSI-Auswertung kann ebenfalls an den Systemmanager weitergereicht werden. Dies liefert ein wichtiges Feedback-Werkzeug für die technische Auswertung der Richtigkeit der ausgewählten Frequenzen oder der umgekehrten Kabelsystemoperation.

Automatische Transmitter-Kalibrierungsprozedur

1. Vor dem Beginn der automatischen Transmitter-Kalibrierung (ATC)- Prozedur sendet der Systemmanager einen Einstellbefehl an den RF- IPPV-Prozessor, um ihn mit geeigneten Frequenzen und Kalibrierungsparametern zu versorgen. Zudem sendet der Systemmanager eine Nachricht der Kategorie 1 RF-IPPV-Frequenzen und -Pegel und eine Nachricht der Kategorie 2 Frequenzen und Pegel an alle Set-Top- Terminals oder Module.
2. Ein Systembetreiber wählt ein Set-Top-Terminal oder Modul, das kalibriert werden soll (falls es eines gibt) oder der Systemmanager bestimmt ein Set-Top-Terminal, das kalibriert werden soll oder eines, welches neu in dem System ist oder eine erforderliche Kalibrierung hat.
3. Der Systemmanager erzeugt eine Kalibrierungsanforderung und plaziert diese in einer Anforderungsschlange für das gewählte Set-Top- Terminal.
4. Wenn der Systemmanager feststellt, daß die ATC initiiert wurde, entfernt er die Kalibrierungsanforderung aus der Anforderungsschlange und sendet eine adressierten RF-IPPV-Kalibrierungsparameter- Transaktion, die das Set-Top-Terminal oder Modul anweist, eine achtstufige Kalibrierungssequenz zwischen sich selbst und dem RF-IPPV- Prozessor durchzuführen.
5. Der Systemmanager fragt den RF-IPPV-Prozessor ab, um den gewünschten Übertragungspegel zu erhalten, der vorzugsweise durch den RF-IPPV-Prozessor aus der achtstufigen Kalibrierungssequenz ermittelt wurde (obwohl in einer alternativen Ausführungsform der Systemmanager diese Bestimmung anhand der übertragenen Daten durch den RF-IPPV-Prozessor treffen kann).
6. Der Systemmanager sendet eine adressierte RF-IPPV- Kalibrierungsparameter-Transaktion direkt an das Set-Top-Terminal oder Modul, um bei dem bewünschten Übertragungspegel, der in Schritt S erhalten wurde, zu übertragen. Dies wird getan, um die Richtigkeit des gewünschten Übertragungspegels zu verifizieren.
7. Der Systemmanager fragt den RF-IPPV-Prozessor nach den Ergebnissen der Verifikation, die in Schritt 6 durchgeführt wurde.
8. Der Systemmanager sendet eine adressierte RF-IPPV- Kalibrierungsparameter-Transaktion direkt an das Set-Top-Terminal oder Modul, um den gewünschten Pegel in seinem NVM zum speichern.
9. Der Systemmanager fragt den RF-IPPV-Prozessor nach den Ergebnissen der finalen RF-IPPV-Kalibrierungsparameter-Transaktion ab und aktualisiert dann den Kalibrierungsstatus für das Set-Top-Terminal oder Modul.
10. Wenn eines der Ergebnisse von den RF-IPPV-Prozessorabfragen nicht befriedigend ist, wiederholt der Systemmanager die ATC- Kalibrierungsprozedur, ansonsten gehe zu Schritt 2.

Kalibrierungsstatus aus der Perspektive des RF-Prozessors

Zunächst wird der Terminal-Kalibrierungsstatus für jede empfangene Terminaladresse kontrolliert. Für jede digitale Set-Top-Terminaladresse sendet der RF- Prozessor eine PEGELBEURTEILUNG. Diese Pegelbeurteilung ist ein ungefährer Hinweis auf die Integrität der Kalibrierung. Die möglichen Werte der Pegelbeurteilung sind "hoch", "tief', "OK" und "Don't know". Der Systemmanager verfolgt die Anzahl der abnormalen (d. h. nicht-OK)-Pegelbeurteilungen, die von einer bestimmten digitalen Adresse empfangen werden. Wann immer der Zähler erhöht wird und eine Schwelle überschreitet, wird der Kalibrierungsstatus geändert auf "BENÖTIGT CAL". Diese Schwelle ist der RSSI- PEGELBEURTEILUNGSZÄHLER. Der Voreinstellwert für diese Schwelle ist vorzugsweise 12 und kann zwischen 1 und 12 programmiert werden. Der RSSI- Pegelbeurteilungszähler kann verändert werden unter Verwendung eines IPPV- Gebrauchsprogramms, falls notwendig. Der Systemmanager kann ebenfalls so konfiguriert werden, daß er nur bei einer Hochpegelbeurteilung erhöht oder nur bei einer Tiefpegelbeurteilung oder bei einer "Hoch"- oder "Tief'-Beurteilung. Die Voreinstellung ist so, daß bei einer Pegelbeurteilung von "hoch" oder "tief' der Zähler erhöht wird. Die Pegelbeurteilung "Don't Know" wird ignoriert durch den RF-Prozessor. Markierungen, welche die Erhöhungsbefehle konfigurieren, können unter Verwendung des IPPV-Gebrauchsprogramms geändert werden. Zudem kann der Systemmanager so konfiguriert werden, daß er den Zähler herabsetzt, wenn er eine OK-Pegelbeurteilung empfängt. Dieses Merkmal wird in der Voreinstellungskonfiguration des Systemmanagers abgeschaltet, doch kann sie unter Verwendung des IPPV-Programms eingeschaltet werden. Falls dieses Merkmal aktiviert ist, wenn der Status "Benötigt Cal" und der Zähler die Null erreicht, wird der Kalibrierungsstatus auf "kalibriert" gesetzt.

RF-IPPV-Prozessor und Systemmanager-Kommunikation

Der RF-IPPV-Prozessor kommuniziert mit dem Systemmanager über eine RS- 232-Vollduplex-Seriell-Kommunikationsverbindung in einem Halbduplex- Transformationsformat (nur eine Richtung zu einer gegebenen Zeit). Jedes geeignete Kommunikationsformat kann verwendet werden, doch vorzugsweise ist es synchron bei 9600 Baud. Diese Verbindung kann gegebenenfalls verbunden werden durch ein geeignetes Modem, wenn die Einheiten fern voneinander sind. Alle übertragenen Daten werden vorzugsweise gesichert durch Quersummen.
Alle Befehle vom Systemmanager zum RF-IPPV-Empfänger umfassen eine Bestätigung (ACK oder NAK) der vorangegangener Empfänger zu Systemmanager- Übertragung. Wenn der Empfänger ein ACK empfängt, dann löscht er seinen Antwortpuffer und liest das neue Kommando und lädt die neue Antwort in seinen Antwortpuffer. Wenn er ein NAK empfängt, dann wird eine der zwei Stationen stattfinden, abhängig davon, ob ein gültiger Befehl empfangen wurde. Wenn schon ein gültiger Befehl empfangen wurde, dann wird die zuvor geladene Antwort einfach neu übertragen, unabhängig davon, was der neue Befehl besagt. Wenn jedoch kein gültiger Befehl empfangen wurde (und daher keine Antwort in dem Antwortpuffer ist), dann wird der neue Befehl gelesen und der Antwortpuffer wird geladen. Praktisch ausgedrückt, wenn der Systemmanager eine falsche Quersumme oder eine Auszeit feststellt, sollte er denselben Befehl mit einem NAK neu übermitteln. Alle Übertragungen zwischen dem Systemmanager um dem Empfänger werden vorzugsweise mit einem Ende-der-Übertragung-Hinweis beendet.
Vielfach-Byte-Datenteile werden mit MSB first und LSB last mit den folgenden Ausnahmen übertragen - Daten von dem STT-Ereignis und Speicherantworten werden unverändert weitergegeben. Dies umfaßt die 2-Byte-Quersumme des Terminals (oder Moduls). Zudem wird die Statusantwort, die eine Speicherabbildung von wichtigen Empfangsparametern und Daten wiedergibt, ebenfalls unverändert übertragen. In diesem Fall werden Multi-Byte-Parameter als LSD first und MSB last übertragen (dies ist das Intel-Standardformat).
Die Systemmanager/Empfänger-Quersumme (beispielsweise eine 16 Bit- Quersumme) wird erzeugt durch Addieren von jedem übertragenen oder empfangenen Buchstaben zu der LSB der Quersumme. Es gibt keine Übertragung in die MSB der Quersumme. Das Ergebnis wird dann durch ein Bit nach links gedreht. Die Quersumme wird anfänglich auf 0 eingestellt. Jeder Buchstabe in der Nachricht bis zu, aber nicht einschließlich, der Quersumme wird in die Quersumme aufgenommen. Die sich ergebende Quersumme wird konvertiert und kodiert und mit den anderen Daten übertragen.
Transaktionen von Systemmanager zum Empfänger umfassen das folgende:
1) EINSTELL-BEFEHL - Dieser Befehl definiert vier Frequenzen, die mit jeder der zwei Kategorieren verwendet werden. Ein Frequenzwert von -1 schaltet die Verwendung des entsprechenden Empfängermoduls ab. Die Kalibrierungsparameter werden ebenfalls mit diesem Befehl eingestellt. Die AUTOMATIC TRANSMITTER CALIBRATION REPLY, MEMORY REQUEST REPLY oder EVENT/VIEWING STATISTICS REPLY PACKIET werden in Antwort auf diesen Befehl gesandt.
2) INITIALISIEREN EINER NEUEN GRUPPE - Dieser Befehl wird ausgegeben an den Empfänger, wann immer ein RF-IPPV-GLOBAL CALLBACK an die Terminals ausgegeben wird. Er informiert den Empfänger, auf welche Frequenzen er sich einstellen soll. Er löscht ebenfalls die doppelte Kontrolliste. Die GROUP STATISTICS REPLY wird in Antwort auf diesen Befehl gesandt.
3) ABFRAGEBEFEHL - Dieser Abfragebefehl fordert den Empfänger auf zu senden, welche Antwort auch immer in der Schlange zum Senden enthalten ist. Diese Antwort ist die AUTOMATIC TRANSMITTER CALIBRATION REPLY, MEMORY REQUEST REPLY oder EVENT/VIEWiNG STATISTICS REPLY PACKET. Wenn keine zu sendenden Daten in der Schlange sind, dann wird ein leerer EVENT/VIEWING STATISTICS REPLY PACKET gesendet.
4) STATUSABFRAGEBEFEHL - Der Statusabfragebefehl fordert den Empfänger auf, einen Auswurf seines gegenwärtigen Status und der Parametereinstellungen zu senden. Seine Verwendung hat den Zweck eines diagnostischen oder fehlerentfernenden Werkzeugs.
Transaktionen Empfänger zu Systemmanager umfassen die folgenden:
1) AUTOMATISCHE TRANSMITTER-KALIBRIERUNGSANTWORT - Die ATC-Antwort wird an den Systemmanager übertragen, wenn eine vollständige Kalibrierungsnachricht von einem. Terminal oder Modul empfangen wird. Sie liefert eine qualitative Beurteilung des empfangenen Signalpegels und des entsprechenden Dämpfungspegels, der von dem Terminal oder Modul verwendet wurde.
2) GRUPPENSTATISTIK-ANTWORT - Diese wird in Antwort auf einen INITIALIZE NEW GROUP-Befehl ausgesendet. Er liefert die Gruppenstatistiken, die seit dem letzten INITIALIZE NEW GROUP angehäuft worden sind.
3) EREIGNIS/ANSICHTSSTATISTIK-ANTWORTPAKET - Während einer Gruppenperiode (die Zeit von einem neuen Gruppenbefehl bis zum nächsten) setzt der Empfänger die Ereignis/Ansichtsstatistiken der Terminals oder Module in eine Schlange. Das Antwortpaket liefert die Übertragung von mehreren Ereignis/Ansichtsstatistiken in einem einzigen Übertragungsformat. Wenn es keine Daten zu senden gibt, dann wird ein leeres Antwortpaket ausgesendet.
4) SPEICHERABFRAGE-ANTWORT - Dies ist ein Auswurf eines Terminalmodulspeichers eines Set-Top-Terminal-Speichers.
5) STATUSABFRAGE-ANTWORT - Diese wird in Antwort auf den Statusabfragebefehl übertragen.
Diese Befehle werden weiterhin beschrieben wie folgt. Der Einstellbefehl muß von dem Systemmanager an den Empfänger ausgegeben werden, bevor irgendein Neu-Gruppen-Befehl ausgegeben wird. Dieser Befehl informiert den Empfänger, auf welche Frequenzen jeder seiner Empfängermodule einzustellen ist. Zwei Kategorieren von Frequenzen können mit jeder Kategorie bei vier bestimmten Frequenzen gesendet werden. Eine typische Verwendung von zwei Kategorieren würde einen Satz von vier Frequenzen bereitstellen, die während des Tages verwendet werden und einen anderen Satz von vier Frequenzen, die während der Nacht verwendet werden. Die Wahl der Frequenzen würde während der Anfangsphase und einer Neuauswertung auf regelmäßiger Basis durchgeführt werden.
Der Einstellbefehl sollte gesendet werden, wenn die Einstellanforderung vom Empfängerstatus gesendet wird. Das Einstellanforderungsstatus-Bit wird gelöscht, wenn ein gültiger Einstellbefehl empfangen wurde. Wenn das Modul D (und Kanal D) eine gültige Frequenz haben, dann wird er als SSA (Signal Strength Analyzer)-Frequenz verwendet. Wenn die Frequenz des Moduls D eingestellt ist auf 0, dann wird der Einstellbefehl-Parameter "SSA"-Frequenz verwendet.
Der Initialisiere neue Gruppe-Befehl wird verwendet, um den Beginn einer Gruppenrückrufperiode zu markieren. Statistiken von den vorangegangenen Gruppenperioden werden an den Systemmanager weitergegeben (siehe Gruppenstatistik- Antwort). Diese Statistiken in Verbindung mit der vorangegangenen Gruppe werden gelöscht.
Der RF-Empfänger beginnt mit dem Sammeln der Ereignis-Ansichts- Statistikantworten von dem Terminal oder Modul, wenn der Empfänger den Initialisiere neue Gruppen-Befehl von dem Systemmanager empfängt. Während der Periode des Gruppenrückrufs können bis zu 16 Doppelnachrichten von einem einzigen Terminal oder Modul kommen. Jedoch wird nur eine dieser doppelten an den Systemmanager weitergereicht. Alle anderen werden weggeworfen.
Der Abfallbefehl fordert den Empfänger dazu auf zu senden, was auch immer bereit zum Senden an den Systemmanager ist. Diese Antwort ist die AUTOMATIC TRANSMITTER CALIBRATION REPLY, MEMORY REQUEST REPLY oder EVENT/VIEWING STATISTICS REPLY PACKET.
Der Statusabfragebefehl fordert den Empfänger auf, einen Schnappschuß seines gegenwärtigen Status zu senden. Dies umfaßt alle Parametereinstellungen, Software-Revisionsnummern, Status der Empfängerschlange und andere wichtige Stautsvariablen.
Die Ereignis/Ansicht-Statistikantwort von dem Terminal oder Modul kann jederzeit von dem Empfänger empfangen werden. Typischerweise beginnt das Aufsammeln dieser Daten, wenn der Empfänger einen neuen Gruppenbefehl ausgesendet hat und die Terminals oder Module einen globalen Gruppenrückruf empfangen haben. Während der Gruppenrückrufperiode überträgt das Terminal oder Modul seine Ereignis/Ansicht-Statistiken bis zu fünfzehn mal auf vier verschiedene Datenrückgabefrequenzen. Diese 16 oder weniger identischen Übertragungen werden von dem Empfänger gefiltert und nur eine dieser geht an den Systemmanager weiter.
Der Empfänger wirft automatisch alle Nachrichten weg, die keine gültige Quersumme haben oder deren Längen-Byte nicht mit dem empfangenen Byte-Zähler übereinstimmen. Der Empfänger behält eine Aufzeichnung aller einzelnen Ereignis/Ansicht-Statistikantworten, die er während der Gruppenperiode empfängt. Dies wird die Empfängerliste genannt. Die Empfängerliste umfaßt jede unitäre Terminal/Moduladresse, die empfangen wurde. Wenn eine Antwort von einem Terminal kommt, wird sie gegenüber der Empfängerliste kontrolliert. Wenn eine übereinstimmende Terminaladresse gefunden wird, dann wird das Duplikat weggeworfen. Wenn die Terminaladresse nicht gefunden wurde, dann wird die Adresse dieses Terminals in die Liste aufgenommen. Auf diese Weise werden redundante Nachrichten ausgebildet oder gelöscht vor der Übertragung an den Systemmanager. Die Empfängerliste wird beseitigt, wenn der nächste Initialisiere neue Gruppe-Befehl empfangen wurde. Die Liste ist groß genug, um die größte Anzahl von Terminals, die während einer Gruppenperiode antworten können, aufzunehmen.
Wenn eine Ereignis/Ansicht-Statistikantwort den Gültigkeitstest passiert und keine Doppelnachricht ist, wird sie in die Schlange der Nachrichten, die an den Systemmanager zu übertragen sind, aufgenommen (die sogenannte Nachrichtenschlange). Die Nachrichtenschlange ist groß genug, um die größte Anzahl von Terminals in einer Gruppe aufzunehmen, selbst wenn jedes Terminal ein Ereignis übertragen sollte. Die gültigen Nachrichten werden in Pakete für die Übertragung zu dem Systemmanager gebündelt. Der Sekundärpuffer, der Paketpuffer genannt wird, ist so dimensioniert, daß die maximale Anzahl von Bytes, die an den Systemmanager übertragen werden kann (ungefähr 2000 Bytes) aufgenommen werden kann. Nachrichten werden von der Nachrichtenschlange zu dem Paketpuffer übertragen, wenn Platz vorhanden ist.
Nachrichten werden aus dem Empfängerspeicher entfernt, nachdem die Übertragung mit einem ACK von dem Systemmanager bestätigt wurde. Der Empfänger überträgt die Ereignis/Ansicht-Statistikpakete an den Systemmanager, kurz nachdem die Nachrichten hineinkommen und macht damit weiter, bis sie alle übertragen sind. Die Nachrichten, die in der Nachrichtenschlange verbleiben, werden weiterhin an den Systemmanager übertragen, bis die Schlange leer ist.
Während der Gruppenperiode behält der Empfänger Statistiken der Leitungsaktivität. Dies ist der Zweck der Gruppenstatistikantwort. Die Absicht ist es, dem Betreiber eine Kontrolle sowohl über die Geeignetheit der gewählten Gruppenparameter wie auch über die Geeignetheit der gewählten Frequenzen zu geben. Da das Terminal oder Modul identische Information auf der verfügbaren Frequenzen überträgt, werden die Leitungsaktivitäts-Statistiken zeigen, wenn eine oder mehrere der gewählten Frequenzen zu einer anderen geändert werden sollte. Der Empfänger zählt die gültigen Antworten, die auf jeder Frequenz empfangen werden. Die Zählung umfaßt Duplikate. Der Empfänger zählt ebenfalls die Antwort von gültigen Bytes, die auf jeder Frequenz empfangen werden. Dies liefert im wesentlichen die gleiche Information wie die Nachrichtenzählung, doch berücksichtigt sie noch die sich ändernde Länge der Nachrichten. Am Ende einer Gruppenperiode wird die Beizählung geteilt durch die Nachrichtenzählung und ergibt dadurch eine mittlere Anzahl von Bytes pro Nachricht. Allgemein gesagt, liefern die Gruppenstatistikdaten eine genaue Lesung des erfolgreichen Datendurchsatzes auf jedem Kanal und jedem Transmitter. In Antwort auf diesen Hinweis kann der Systemmanager automatisch die Kanalfrequenz auf einer periodischen Basis ändern, wie es durch einen schwachen Durchsatz erforderlich ist. In einer alternativen Ausführungsform können Bit-Fehlerraten oder andere Parameter, die einen schwachen Datendurchsatz anzeigen, akkumuliert werden zu einem Signal, um auf eine neue Frequenz zu wechseln. Diese verschiedenen Parameter können bei dem RF-IPPV-Prozessor (Empfänger) auf eine vier Zeilen, zwanzig Buchstaben pro Zeile-Anzeige betrachtet werden. Mit Bezug kurz zu Fig. 14 ist eine menügesteuerte Baumstruktur von Schirmen gezeigt zum Anzeigen der Funktionen des Überwachens, Einstellens und Kalibrierens.
Die Gruppenstatistiken werden an den Systemmanager übertragen, wenn ein Initialisiere neue Gruppe-Befehl ausgegeben wird. Alle Statistiken werden zu diesem Zeitpunkt vom Speicher gelöscht. Die Statistiken, die an den Systemmanager übertragen werden, umfassen:
1) Die gesamte Anzahl von gültigen Antworten, die auf jeder der vier Frequenzen einer Kategorie während der letzten Gruppenperiode empfangen wurde.
2) Die mittlere Länge von Bytes der Antworten auf jeder der vier Frequenzen einer Kategorie während der letzten Gruppenperiode.
3) Die gesamte Anzahl von unitären Antworten während der letzten Gruppenperiode (dies ist das gleiche wie die Anzahl von Eingaben in der Empfängerliste).
Wenn der Systemmanager eine Phase beginnt, wo nur adressierte Rückrufbefehle an die Terminals/Module ausgegeben werden, sollte er die Phase durch eine In itialisiere-neue Gruppe-Befehl beginnen. Dies ist zwar nicht kritisch, doch löscht es die Statistiken von dem vorangegangenen Gruppenrückruf.
Während der Terminalinstallation oder anderen Wartungsperioden wird der Ausgangstransmitterpegel für jeden Terminal/Modul so eingestellt, daß der empfangene Pegel bei dem Empfänger innerhalb von akzeptablen Grenzen ist. Dies ist der Zweck der ATC-Auswerteantwort. Der Kalibrierungsprozeß beginnt, wenn der Systemmanager das Terminal/Modul auffordert, eine Sequenz von Kalibrierungsantwortnachrichten bei bestimmten Dämpfungspegeln zu übertragen. Das Terminal überträgt die Kalibrierungantwortnachrichten, von denen jede die Terminaladresse und den Übertragungspegel enthält, unmittelbar vor dem Kalibrierungssignal. Der Empfänger macht eine Messung des Signals durch Vergleich mit einem erwarteten Pegel und speichert die Auswertung für den nächsten Signalpegel. Der Terminal geht dann weiter zum nächsten Pegel und überträgt erneut ein Kalibrierungsantwort/Kalibrierungssignal. Dies geht weiter, bis die vollständige Abfolge von Kalibrierungsantwortnachrichten übertragen wurde (maximal 8). Wenn die letzte Kalibrierungsantwortnachricht empfangen wurde oder eine Auszeit auftritt, wird angenommen, daß die Sequenz vollständig ist und die ATC- Auswerteantwort wird an den Systemmanager weitergegeben.
Eine Kalibrierungsmessung wird durchgeführt durch eine Kombination eines Signalstärkeanalysators (SSA) und das gewählte RF-Empfängermoduls, beispielsweise D. Das Empfängermodul D muß auf die Kalibrierungsfrequenz eingestellt werden. Die Frequenz des Moduls D wird wie folgt bestimmt:
1) Einstellen auf die gegenwärtige Gruppenfrequenz für Modul D, wenn diese Frequenz auf eine gültige Frequenzzahl eingestellt ist.
2) Einstellen auf die SSA-Kalibrierungsfrequenz, wenn eine gegenwärtige Gruppenfrequenz für Modul D gleich 0 ist.
3) Abschalten, wenn die gegenwärtige Gruppenfrequenz für Modul D gleich -1 oder mehr ist als die maximale Frequenzzahl.
Die Kalibrierungsmeßfrequenz beginnt, wenn der Empfänger eine gültige Kalibrierungsantwort von dem Terminal empfängt. Sobald das Ende der Nachricht erfaßt wurde (Miller-Kodierung angehalten oder unterbrochen), beginnt eine Anhalteperiode. Wenn diese abgelaufen ist, beginnt der Meßprozeß und geht weiter über die Dauer der Meßperiode. Die Anhalteperiode und die Meßperiode werden durch den Einstellbefehl oder von der Frontseite des RF-Empfängers bestimmt. Die endgültige Signalpegelauslesung gibt einen Mittelwert aller dieser Proben wieder.

STT/RF-IPPV-Moduloperation

Dieser Abschnitt beschreibt die Operation zwischen einem STT und einem RF- IPPV-Modul. Die bestimmte Sequenz von Operationen, die hier diskutiert wird, beschreibt ein Scientific-Atlanta-Modell 8580-Set-Top. Beim Einschalten führen sowohl das Set-Top-Terminal wie auch das RF-IPPV-Modul eine Sequenz von Operationen aus, um die bestimmte Konfiguration und den Autorisierungspegel des STT zu bestimmen. Beispielsweise beim Einschalten und wenn das RF-IPPV- Modul an den Set-Top-Terminal angeschlossen ist, werden Terminalkanal- Autorisierungsdaten automatisch aktualisiert, um alle Zahlkanäle aufzunehmen (oder zu autorisieren). In anderen Worten, einfach die Verbindung des Moduls mit dem Set-Top-Terminal kann ausreichen für die IPPV- Dienstleistungsautorisierung. Ebenso wird ein Bit in dem Speicher eingestellt, daß die RF-Rückgabe (anstelle des Telefons oder anderer Rückgaben) anzeigt. Das führt dann eine Power-up Initiated Calibration Auto-Reply Transmission (im folgenden als PICART bezeichnet) aus, wenn das Modul nicht kalibriert wurde, um die Transmitterdaten-Trägerausgangs-Pegelaufnahme dem Optimum des Umkehrkanals einzustellen.
Nach der Einschalt-Rücksetz-Sequenz beginnt das RF-IPPV-Modul die normale Hintergrundsverarbeitung. Die Hintergrundsverarbeitung besteht im allgemeinen aus dem Kontrollieren der gegenwärtigen Zeit gegenüber der gespeicherten Kanalansichts-Aufzeichnungszeit und der Kontrollierung auf eine manuell initialisierte Kalibrierungs-Auto-Antwort-Übertragung (Manually Initiated Calibration Auto-Reply Transmission, im folgenden als MICART bezeichnet) Anforderungen von der STT-Tastatur. Die Hintergrundsverarbeitung in dem Modul wird angetrieben durch einen vorbestimmten ersten Betriebscode (opcode) mit einer vorbestimmten Frequenz von dem STT zu dem Modul.
Beim Einschalten liest das STT die nicht löschbaren STT-Speicher und kopiert die Kanalautorisierung, den Pegel der Dienstleistung, die Einstell-Algorithmus- Konstanten und ähnliches in das RAM, wenn das RF-IPPV-Modul die nicht löschbaren RF-IPPV-Speicher liest und die Gruppenzahl, die Übertragungspegel, und die Aktiv-Ereignis-Kanäle, die Einkaufs-Ereigniszählung und ähnliches in das RAM kopiert. Das Modul stellt dann den bestimmten STT-Typ auf Empfang für den nächsten Opcode von dem STT ein.
Beim Empfang des Opcode erfordert das RF-IPPV-Modul ein Byte der Daten von einer STT-Speicherstelle, um den STT-Typ zu bestimmen. Beispielsweise würde das RF-IPPV-Modul Daten empfangen, die ein Scientific-Atlanta 8580, Phase 6- Typ Set-Top-Terminal anzeigt. Dieses Merkmal erlaubt es dem RF-IPPV-Modul, kompatibel mit einer Mehrzahl von STT zu sein. Das RF-IPPV-Modul stellt dann ein, um die STT-Adresse beim Empfang des nächsten Opcode zu lesen.
Beim Empfang des Opcode fordert das RF-IPPV-Modul vier Bytes der Daten von dem STT-Speicher und speichert die Daten, welche als die STT-Adresse zurückgegeben werden. Das RF-IPPV-Modul stellt dann ein, um die STT- Autorisierungs-Kanalkarte (d. h. diejenigen Kanäle, welche das STT autorisiert zum Empfang) beim Empfang des nächsten Opcodes.
Beim Empfang des nächsten Opcodes fordert das RF-IPPV-Modul sechzehn Bytes von Daten von dem STT-Speicher und berechnet den ersten Teil der STT- Quersumme. Das RF-IPPV-Modul stellt dann ein, um die STT-Merkmals- Markierungen beim Empfang des nächsten Opcodes zu lesen.
Beim Empfang des nächsten Opcodes fordert das RF-IPPV-Modul ein Byte von Daten von dem STT-Speicher und vervollständigt die STT-Quersummen- Berechnung. Das RF-IPPV-Modul stellt dann ein, um festzustellen, wenn ein Datenträger vorhanden ist, beim Empfand des nächsten Opcode.
Bis ein Datenträger vorhanden ist oder bis eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Einschalten verstrichen ist, sendet das STT Opcodes an das RF-IPPV-Modul. Das RF-IPPV-Modul fordert dann ein Byte von Daten von dem STT-Speicher und stellt fest, ob die Datenträger-Anwesenheitsmarkierung gesetzt ist. Wenn ein Datenträger vorhanden ist, liest das RF-IPPV-Modul dann den nicht löschbaren Speicher und stellt fest, ob das Modul kalibriert ist. Wenn das Modul kalibriert ist, dann stellt das RF-IPPV-Modul ein, um die Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen. Wenn das Modul nicht kalibriert ist, wählt das RF-IPPV-Modul ein, um ein PICART auszuführen. In jenem Fall stellt das RF-IPPV-Modul ein, um die Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen.
Wenn ein Datenträger nicht vorhanden ist, fährt das RF-IPPV-Modul fort, eine vorbestimmte Zahl von aufeinanderfolgenden Opcodes zu kontrollieren (entsprechend der vorbestimmten Zeitdauer) bis ein Datenträger vorhanden ist. Wenn nach der vorbestimmten Anzahl von Versuchen kein Datenträger vorhanden ist, stellt das RF-IPPV-Modul ein, um die Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen und beginnt die normale Hintergrundsverarbeitung, d. h. das PICART wird abgebrochen.
Nachdem ein Datenträger detektiert wurde, beginnt ein normales Prozessieren. Das STT sendet einen Opcode an das RF-IPPV-Modul. Das RF-IPPV-Modul fordert vier Bytes von Daten von dem STT-Speicher und kontrolliert, wenn die gegenwärtige Zeit mit einer Ansichtsstatistik-Aufzeichnungszeit, die in einem nicht löschbaren Speicher gespeichert ist, übereinstimmt. Das Ansichtsstatistik- Merkmal wird unten näher erläutert. Das RF-IPPV-Modul wird dann eingestellt, um den STT-Modus beim Empfangen des nächsten Opcode zu lesen. Wenn eine Übereinstimmung zwischen der gegenwärtigen Zeit und der aufgezeichneten Zeit gefunden wurde, ist das STT bereit zu bestimmen, ob das STT ein oder aus ist, so daß die richtige Ansichtskanal-Nummer aufgezeichnet werden kann. Wenn eine Übereinstimmung zwischen der gegenwärtigen Zeit und der aufgezeichneten Zeit nicht gefunden wurde, wird der STT-Modus gelesen, um festzustellen, ob das STT in einem Diagnose-Modus ist, und ob ein MICART angefordert wurde. Der Schritt, der in diesem Paragraphen beschrieben wurde, wird als Schritt G1 bezeichnet.
Wenn eine Zeitübereinstimmung gefunden wurde, sendet das STT einen Opcode an das RF-IPPV-Modul. Das RF-IPPV-Modul fordert ein Byte von Daten von dem STT-Speicher und kontrolliert, ob das STT ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn das STT ausgeschaltet ist, speichert das RF-IPPV-Modul einen vorbestimmten Buchstaben oder Buchstaben in einem nicht löschbaren Speicher als einen gegenwärtigen Ansichtskanal. Das RF-IPPV-Modul wird dann eingestellt, um die Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen, und wiederholt den obigen Schritt G1. Wenn das STT an ist, wird das RF-IPPV-Modul eingestellt, um den gegenwärtigen Kanal, der eingeschaltet ist, beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen.
Wenn eine zweite Übereinstimmung gefunden wurde und das STT ein ist, sendet das STT den Opcode an das RF-IPPV-Modul. Das RF-IPPV-Modul fordert ein Byte von Daten von dem STT-Speicher und speichert den Wert in einen nicht löschbaren Speicher als gegenwärtigen Ansichtskanal. Das RF-IPPV-Modul stellt ein, um die Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen und wiederholt den Schritt G1.
Wenn es keine Übereinstimmung gibt, sendet das STT den Opcode zu den RF- IPPV-Modul. Das RF-IPPV-Modul fordert ein Byte von Daten von dem STT- Speicher und stellt fest, ob der STT in einem Diagnosemodus ist. Wenn der 511 nicht in einem Diagnosemodus ist, stellt das RF-IPPV-Modul ein, um die Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen und wiederholt den Schritt von Gl. Wenn das STT in einem Diagnosemodus ist, stellt das RF-IPPV-Modul ein, um die letzte Taste zu lesen, die beim Empfangen des nächsten Opcodes gedrückt wurde.
Wenn das STT in einem Diagnosemodus ist, sendet das STT den Opcode zu dem RF-IPPV-Modul. Das RF-IPPV-Modul fordert ein Byte von Daten von dem STT- Speicher und kontrolliert, ob die richtige Tastenfolge zuletzt gedrückt wurde. Wenn dies der Fall ist, dann beginnt das Modul mit einem MICART. Wenn nicht, tut das Modul nichts. In jedem Fall stellt das RF-IPPV-Modul ein, um die gegenwärtige Zeit beim Empfangen des nächsten Opcodes zu lesen und wiederholt Schritt G1.
Zwar wurde diese Sequenz ausführlich für ein Scientific-Atlanta Model 8580 Set- Top-Terminal beschrieben, doch sind die Sequenzen für andere Set-Top- Terminals einschließlich der von In-Band-Systemen ähnlich und werden hier nicht ausführlich diskutiert.
Der nächste Abschnitt bezieht sich auf die IPPV-Ereignis-Autorisierung, Einkauf, Deautorisierung. Im Unterschied zur Hintergrundsverarbeitung, welche auf dem Empfang eines Opcode basiert, die eine vorbestimmte Frequenz aufweist, von dem STT, können IPPV-Ereignis-Operationen jederzeit während des normalen Betriebs des RF-IPPV-Moduls auftreten. Das STT kann Transaktionen empfangen (und an das RF-IPPV-Modul übertragen), welche ein Ereignis jederzeit autorisieren oder deautorisieren. In ähnlicher Weise kann ein Abonnent jederzeit entscheiden, ein bestimmtes Ereignis einzukaufen. In diesem Sinne sind IPPV- Operationen im wesentlichen Unterbrechungen der normalen Hintergrundsverarbeitung des RF-IPPV-Moduls.
Sowohl in dem System außerhalb des Bandes wie auch in dem Band steuern Transaktionen von dem Kopfende die Ereignis-Autorisierung und Deautorisierung. Um ein Ereignis zu deautorisiren, muß der STT eine IPPV-Ereignisdaten- Transaktion zweimal empfangen. Dies liegt darin, daß das RF-IPPV-Modul (nicht das STT) bestimmt, wenn ein Ereignis für die Transaktionen vorbei ist und nur die Gelegenheit hat, das STT (über eine Kanalkarten-Aktualisierungsnaforderung) bei nachfolgenden Übertragungen von Transaktionen von dem STT zu informieren.
Der Hauptunterschied zwischen Out-of-Band- und In-Band-Operationen besteht darin, daß Out-of-Band STT-Datentransaktionen jederzeit empfangen können und In-Band-STT nur Transaktionen auf Kanälen mit Daten empfangen können. Folglich wird die Sequenz unten ausführlich für ein Out-of-Band Scientific Atlanta 8580 Set-Top-Terminal beschrieben.
Für die geeignete Handhabung von IPPV-Operationen muß das Kopfende eine IPPV-Ereignisdaten-Outband-Transaktion senden, die im folgenden als eine IPPV-Ereignisdaten-Transaktion bezeichnet wird, bei nicht mehr als einer vorbestimmten Frequenz, wie beispielsweise einmal pro Sekunde.
Zunächst wird der Einkauf eines Ereignisses, wenn Abonnenten auf ein IPPV- Kanal zugreift, entweder durch Direct Digit Entry oder unter Verwendung von Erhöhungs/Erniedrigungs-Schaltern auf dem Set-Top oder einer Infrarot- Fernbedienung, beschrieben.
Wenn das STT die Outband-Transaktion empfängt, sendet das STT die gesamte Transaktion an das RF-IPPV-Modul unter Verwendung eines zweiten Opcodes und stellt fest, ob das RF-IPPV-Modul eine Kanalkarten-Aktualisierung angefordert hat. Das STT stimmt den Kanal ab, wenn keine freie Zeit verfügbar ist oder stimmt den IPPV-Kanal ab, wenn freie Zeit verfügbar ist. Das STT führt einen KAUF-Alarm aus, wenn das Einkauffenster offen ist und der Kanal gegenwärtig nicht autorisiert ist in dem STT-RAM, d. h. noch nicht gekauft wurde.
Wenn das RF-IPPV-Modul die Outband-Transaktion über den Opcode empfängt, dann fordert das RF-IPPV-Modul keine Kanalkarten-Aktualisierung beim Empfang des zweiten Opcode. Das RF-IPPV-Modul führt dann zu dieser Zeit eine Autorisierungskontrolle aus, welche kontrolliert, wenn der Kanal aktiv ist, und falls dies der Fall ist, wenn das Ereignis vorbei ist (die Ereignisidentifizierung ist verschieden). Wenn das Ereignis vorbei ist, dann stellt das Modul eine Kanalmappen-Aktualisierungs-Anforderung für den nächsten Opcode in die Schlange, löscht das aktive Ereignis-Bit für den bestimmten Kanal in dem nicht löschbaren Speicher und formatiert die NVM-Daten für die zukünftige Übertragung. Die in diesem Paragraphen beschriebene Prozedur wird als Schritt C bezeichnet.
Wenn der Abonnent das Ereignis einkauft, nach dem ersten Niederdrücken der "KAUF"-Taste, sendet das STT einen Befehl aus, um festzustellen, ob der RF- IPPV nicht löschbare Speicher voll ist. Das RF-IPPV-Modul antwortet entweder mit der gesamten Anzahl von Ereignissen, die gespeichert sind, oder mit einem vorbestimmten Wert, falls der nicht löschbare Speicher voll ist. Wenn das NVM voll ist, dann zeigt das STT "VOLL" auf der Set-Top-Terminal-Anzeige an. Wenn das RF-IPPV NVM nicht voll ist, dann stellt das STT einen Outband- Einkaufsbefehl für den nächsten Opcode in die Schlange, nachdem die zweite "KAUF" gedrückt wurde.
Wenn das STT die Outband-Transaktion empfängt, sendet das STT die gesamte Transaktion zu dem RF-IPPV-Modul unter Verwendung des zweiten Opcodes und kontrolliert, ob das RF-IPPV-Modul eine Kanalkarten-Aktualisierung angefordert hat. Das RF-IPPV-Modul führt dann einen anderen Autorisierungs-Check aus, der in Schritt C beschrieben ist. Das STT sendet ein Ereigniskauf-Befehl an das RF- IPPV-Modul und empfängt ein ACK/NAK (Bestätigung/Nichtbestätigung) von dem Modul. Zu der Kanalzahl umfaßt dies die Ereigniskaufzeit. Das STT stimmt dann den Kanal ab, wenn ein NAK vorliegt, oder stimmt den IPPV-Kanal ab, wenn ein ACK vorliegt.
Wenn das RF-IPPV-Modul den Ereigniskauf-Opcode von dem STT empfängt, kontrolliert das RF-IPPV-Modul, ob das NVM voll ist oder ein NVM/PLL- Verhindern erfaßt wurde. Wenn dies der Fall ist, gibt das Modul ein NAK zurück. Ansonsten ist das Modul in der Lage, das Ereignis einzukaufen und gibt ein ACK an das STT zurück.
Wenn das Ereignis eingekauft ist, speichert das RF-IPPV-Modul die Kanal- Nummer, die Ereignisidentifizierung (von der Qutband-Transaktion) und die Einkaufszeit in dem NVM und setzt die Ereignis-Aktiv-Markierung für das Ereignis.
Wenn das STT eine Gutband-Transaktion empfängt, die verschiedene Ereignisidentifizierungen enthält, sendet das STT die gesamte Transaktion an das RF- IPPV-Modul unter Verwendung des Opcode und kontrolliert, ob das RF-IPPV- Modul eine Kanalkarten-Aktualisierung angefordert hat. Das RF-IPPV-Modul fordet keine Kanalkarten-Aktualisierung bei dieser Transaktion an. Das Modul identifiziert und deautorisiert das Ereignis und vorformatiert die Ereignistat für die zukünftige Übertragung in den RF-IPPV NVM. Das Modul stellt die Kanalkarten-Aktualisierungs-Anforderung für den nächsten Opcode in die Schlange.
Die obigen Set-Top-Terminals unterstützen ebenfalls die VCR-IPPV- Ereigniseinkäufe. Diese sind sehr ähnlich zu den normalen IPPV- Ereigniseinkäufen und werden hier nicht ausführlich beschrieben. Der Hauptunterschied besteht darin, daß der Abonnent das Ereignis vorher einkauft, wodurch das RF-IPPV-Modul einen reservierten Raum in dem NVM für das Ereignis aufbewahrt. Dieser Raum wird nicht benutzt, bis das Ereignis beginnt, doch wird er gezählt, um festzustellen, wenn das NVM bei nachfolgenden Einkaufsversuchen voll ist.
Das RF-IPPV-Modul der vorliegenden Erfindung umfaßt drei verschiedene Typen von Antwortdaten: Ereignis/Ansichtsstatistiken, Speicherauswürfe, und Kalibrierung. Die ersten zwei Anworten haben bestimmte Merkmale gemeinsam, nämlich die Sicherheitsdaten werden zu dem Kopfende zurückgegeben. Alle drei Antworten umfassen die digitale STT-Adresse.
Die Ereignis/Ansichtsstatistik-Antwort umfaßt Informationen bezüglich der Anzahl von Bytes in der Nachricht, den Typ der Nachricht (d. h. Ereignis/Ansichtsstatistik), die digitale STT-Adresse, die Aufzeichnungszeiten und Kanäle, welche durch das STT bei diesen Aufzeichnungszeiten eingestellt wur den, und die IPPV-Einkaufsdaten, wie beispielsweise die Ereignis-Identifizierung und die Einkaufszeit.
Die Speicher-Auswurfs-Antwort umfaßt Informationen bezüglich der Anzahl von Bytes in der Nachricht, den Rückrufiyp (d. h. Speicheranforderung), die digitale STT-Adresse und Information von den Speicherstellen, die gewünscht werden.
Die Kalibrierungs-Antwort umfaßt Informationen bezüglich der Anzahl von Bytes in der Nachricht, den Rückruftyp (d. h. Kalibrierung-Antwort), die digitale STT- Adresse und den Übertragungspegel, der von der Kalibrierungswellenform für die Signalstärke-Messung gefolgt wird.

MILLER-DATEN-CODIERUNG

Das RF-IPPV-Modul überträgt Daten unter Verwendung der Miller- Datencodierung. Die Miller-Codierung, die ebenfalls als Verzögerungsmodulation bekannt ist, überträgt eine "I" mit einem Signalübergang in der Mitte des Bit- Intervalls. Eine "0" ist kein Übergang, es sei denn er wird von einer anderen "0"gefolgt, in welchem Fall der Übergang am Ende des Bit-Intervalls auftritt. Fig. 15 erläutert die Miller-Codierung.

DATEN-ÜBERTRAGUNGS-SEQUENZ

Für jede Datenübertragung drückt das RF-IPPV die folgende Sequenz aus:
A. Beginne Schalten der Übertragungsdaten-Leitung bei einer 10 kHz- Rate. Dies ist zum Aufladen des Datenfilters.
B. Setze Gain auf Minimum.
C. Schalte den geschalteten +5 V auf den auf den RF-Schaltkreis.
D. Verzögere um ungefähr 1 ms für das geschaltete 5 V zum Beruhigen.
E. Setzte korrekte PLL-Frequenz (gelesen aus dem NVM).
F. Verzögere ungefähr um 20 ms, damit das PLL einrasten kann.
G. Betätige den Anti-Babble-Schaltkreis.
H. Verzögere ungefähr 1 ms für die finale Ausgangsstufe zum Beruhigen.
I. Fahre zum richtigen Gain hoch (Lese vom NVM).
J. Übertrage die Daten. ·
Wenn die Datenübertragung vollständig ist, führt das RF-IPPV-Modul die folgende Sequenz aus:
A. Erzeuge Miller-Fehler in übertragenen Daten, um die Übertragung zu beenden (für Empfänger).
B. Fahre Gain auf ein Minimun hinunter.
C. Schalte Anti-Babble-Schaltkreis ein.
D. Verzögere um ungefähr 1 ms, um Zwitschern zu vermeiden.
E. Schalte die +5 V ab.
Diese Sequenzen sind in Fig. 16 unter Verwendung der folgenden Definitionen dargestellt:
Geschaltete 5 V auf dem PLL Daten ein ton
PLL-Sperrverzögerung tLK
Datenfilter-Ladezeit tCHG
Anti-Schwarz-Abschalten auf
PGC Hochfahren tAB
PGC Hochfahren tRU
PGC Hinunterfahren tRD
PGC Hinunterfahren auf geschaltete 5 V Aus tOFF
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erlaubt es dem Systemmananger, die Ansichts-Statistiken bezüglich der Kanäle zu erhalten, auf welche ein bestimmter Abonnent zu bestimmten Zeiten während einer Zeitdauer eingestellt ist. In einer gegenwärtigen Implementierung erzeugt der Systemmanager eine globale Transaktion, welche vier Zeiten definiert, bei welcher das RF-IPPV-Modul in einem NVM 503 (Fig. 5) den Kanal aufzeichnen sollte, in welchen das Set-Top- Terminal eingestellt ist. Diese Zeiten können innerhalb einer geeigneten Zeitperiode liegen, wie beispielsweise einem Tag, einer Woche, vierzehn Tagen und ähnlichem. Zur Erläuterung wird angenommen, daß der Systemmanager das RF- IPPV-Modul anweist, den eingestellten Set-Top-Terminalkanal am Sonntag um 7 : 00 PM, Dienstag um 9 : 00 PM, Donnerstag um 8 : 00 PM und Donnerstag um 10 : 00 PM in einer Wochenzeitperiode aufzuzeichnen. Wenn die gegenwärtige Zeit mit diesen vier Zeiten übereinstimmt, dann zeichnet das Modul den Kanal auf, der von dem Set-Top in NVM 503 eingestellt wurde. Wie oben diskutiert wurde, ist die Ansicht-Statistikinformation in einer Ereignis/Ansicht- Statistikantwort enthalten. Diese Antwort enthält Informationen bezüglich der Zahl von Bytes in der Nachricht, den Typ der Nachricht, der digitalen STT- Adresse, der Aufzeichnungszeiten und Kanäle, welche von dem STT bei den Aufzeichnungszeiten eingestellt sind und alle IPPV-Einkaufsdaten.
Obwohl gegenwärtig nicht implementiert, könnte der Systemmanager eine adressierte Ansicht-Statistik-Transaktion an den Abonnenten laden, der zugestimmt hat, seine Sehgewohnheiten zu überwachen. In einer anderen Ausführungsform könnte der Systemmanager eine adressierte Ansicht-Statistik-Transaktion an bestimmte Gruppen von Set-Top-Terminals laden.

RF-IPPV-Prozessorbeschreibung

Mit Bezug nun auf Fig. 8 ist ein Blockdiagramm des RF-IPPV-Prozessors der Fig. 1 und 3 ausführlich gezeigt. Das RF-Rückgabesignal von den Set-Top-Terminals wird in dem Sub-VHF-Kanal T8 übertragen. Der Set-Top-Übertragungsträger kann mit 100 kHz Auflösung in dem Frequenzbereich von 11,8 bis 17,7 MHz eingestellt werden, was ein Maximum von 60 und vorzugsweise 23 verschiedenen 100 kHz Bandbreit-Datenkanälen zur Auswahl bereitstellt. Der modulierte Träger von dem Set-Top-Terminal oder Modul enthält 20 KBPS Miller-codierte BPSK- Information. Die RF-Signale von dem ganzen Satz von Terminalpopulation in dem System werden kombiniert und zurückgegeben an den RF-IPPV-Prozessor, der in dem Kopfende angeordnet ist. Die Funktion des RF-IPPV-Prozessors ist es, die RF-Rückgabeeingangssignale zu akzeptieren, die Information zu demodulieren und die decodierte Nachricht an den Systemmanager weiterzugeben.
Mit Bezug weiter auf Fig. 8 wird das RF-Rückgabesignal typischerweise bei einem einzigen Trägerpegel von +12dBmV empfangen. Der RF-IPPV-Prozessor ist so ausgelegt, daß er in einem Bereich von Einzelträgerpegeln von +2 bis +22 dBmV arbeitet. Häufig wird mehr als ein Träger gleichzeitig empfangen, und die gesamte empfangene Leistung ist proportional größer als +12 dBmV. Wenn auf verschiedenen Frequenzen der RF-IPPV-Prozessor simultan vier modulierte Träger empfangen, die modulieren und decodieren können, werden nur die nicht- redundanten, decodierten Nachrichten von dem Steuerbrett des RF-IPPV- Prozessors an den Systemmanager durch die RS-232-Seriellschnittstelle gesendet.
Das erste Element des RF-IPPV-Prozessors, das zu beschreiben ist, ist das so genannte Vorderend-Modul 800. Das RF-Rückgabesignal von dem Terminal wird von dem einkommenden Kabel zu einem Verbinder an dem Vorderend-Modul 800 geleitet, das bequemerweise eine getrennte Einheit darstellt. Das Vorderend- Modul 800 bietet dem Eingangssignal eine Endimpedanz von 75 Ohms nominal. Diese Einheit umfaßt einen Bandpaßfilter, einen Vorverstärker und ein Leistungsteilungsnetzwerk, welches das eingehende RF-Signal in vier RF- Empfängermodule A-D unterteilt. Der Bandpaßfilter geht durch das T8-Band mit vernachlässigbarer Dämpfung und Verzerrung, wohingegen alle Signale außerhalb des Bandes zurückgewiesen werden. Der Vorverstärker kompensiert die Filtereingabeverluste und Leistungsaufteilungsverluste. Die RF-Signale werden von den RF-Verbindern an dem vorderen Endmodul auf die vier RF-Empfänger geleitet. Das Vorderend-Modul hat ungefähr 1dB an Gain, so daß das Signal, daß auf die RF-Empfänger 810-813 gegeben wird, ungefähr bei +13 dBmV liegt. Alle koaxiale Zwischenverbindungen in dem RF-IPPV-Prozessor mit Ausnahme des eingehenden RF-Signals werden mit 50 Ohm nominal abgeschlossen. Eine Kabeleinheit, die +24 Volt Gleichstrom bereitstellt und geerdet ist, ist direkt an die Stromversorgungseinheit (nicht gezeigt) an dem Vorderend-Modul angeschlossen. Das Vorderend-Modul 800 hat keine direkte Schnittstelle mit dem Steuerboardmodul 840. Alle anderen Empfänger- und Synthetisierereinheiten in dem RF- IPPV-Prozessor umfassen Zwischenverbindungen zu dem Steuerboardmodul 840.
Der zweite hauptsächliche Strukturblock des RF-IPPV-Prozessors ist der RF- Empfänger. Es gibt vier RF-Empfängereinheiten A D 810-813 in dem RF-IPPV- Prozessor. Diese arbeiten funktionell als äquivalente Einheiten, von denen drei einen 50 Ohm-Abschluß in dem Signalstärkeanalysator (SSA)-Ausgangsport unterstützen, so daß die Einheiten austauschbar sind. Die vierte (Kanal D) ist mit einer koaxialen Zwischenverbindung an die SSA-Einheit 830 gezeigt. Der RF- Empfänger konvertiert das zu den Vorderend-Modul geleitete Signal unter Verwendung des Frequenz-Synthetisierer-Ausgangs als einen hochseitigen lokalen Oszillator. Die Synthetisierer-Ausgangsfrequenz kann zwischen 22,5 und 28,4 MHz liegen und ist vorzugsweise zwischen 26,2 und 28,4 MHz, entsprechend dem Eingangsfrequenzbereich von 11,8 bis 17,7 MHz oder vorzugsweise 15,5 bis 17,7 MHz. Das IF-Signal ist bei einer Zentralfrequenz von 10,7 MHz. Keramik- IF-Filter, die bei 10,7 MHz zentriert sind, weisen benachbarte Kanäle und andere Mischerprodukte zurück, während das beabsichtigte Signal hindurchgeht. Das schmalbandig gefilterte IF-Signal wird dann detektiert, durch einen Schaltkreis, welcher eine grobe Schätzung der Signalstärke (RSSI) bereitstellt. Der RSSI- Ausgang ist eine Gleichspannung proportional in der Größe mit dem Pegel des empfangenden RF-Signalpegels. Die RSSI-Spannung wird auf das Steuerboardmodul geleitet, zusammen mit anderen Signalen durch einen RF-Empfänger- Schnittstellenkabel-Aufbau. Die RSSI-Information zeigt den Set-Top-RF- Rückgabesignalpegel, wie er von dem RF-IPPV-Prozessor empfangen wird, an. Diese Information wird dem Systemmanager zur Verfügung gestellt.
Die RSSI-Daten für ein bestimmtes Terminal sind ein Hinweis auf die Terminals, die eine neue Kalibrierung benötigen. Zu diesem Zweck hat der Systemmanager Listen von RSSI "zu hoch"- oder "zu tief"-Daten von Terminals, so daß unitäre Adressen für diese Terminals für die neue Kalibrierung in die Warteschlange gestellt werden können. Eine solche Neukalibrierung findet nicht regelmäßig statt, sondern wird auf einer Hoch-Prioritätsbasis durchgeführt, d. h. einer Priorität äquivalent zu den neuen Terminals, die zum ersten Mal eine Kalibrierung erfordern. Ebenso können tabulierte RSSI-Daten über eine Zeitdauer verwendet werden zum Bestimmen der Neigungs/Verzerrungs-Charakteristikkurven für alle dreiundzwanzig Kanäle, über welche die Nachrichten von einem bestimmten Set- Top-Terminal gesendet werden können. Die Neigungs/Charakteristikkurven werden dann zu dem Terminal geladen, so daß der Set-Top-Terminal geeignete Übertragungspegel für alle Kategorie eins und Kategorie zwei Kanäle aus dem optimalen Ergebnis des Kalibrierungskanals bestimmen kann.
Die Hauptfunktion des RF-Empfängers ist es, das 10,7 MHz-IF-Signal BPSK zu demodulieren. Das Signal wird demoduliert, unter Verwendung eines Doppelaus gleich-Mixers. Der demodulierte Datenstrom wird gefiltert und synchronisiert. Diese detektierten 20 KBPS Miller-codierten Daten werden zu dem Steuerboardmodul weitergeleitet. Die RSSI- und BPSK-Demodulationsfunktionen werden für jede der vier RF-Empfänger durchgeführt. Das Schmalband-gefilterte 10,7 MHz- IF-Signal bei einem ungefähren Pegel von +13 dBnV wird von dem RF- Empfänger D zu der Signalstärke-Analysatoreinheit geleitet.
Mit dem RF-Empfänger-Betrieb ist ein Signalstärke-Analysator 830 verbunden. Die Funktion der Signalstärke-Analysatoreinheit besteht darin, den Pegel des 10,7 MHz-IF-Signals, das von der RF-Empfängereinheit hergeleitet wurde, für Kalibrierungszwecke zu erfassen. Der RF-Empfängerausgang unterliegt keiner automatischen Gain-Steuerung (AGC); im Ergebnis führt jede Änderung in dem RF- Eingangspegel zu dem RF-IPPV-Prozessor zu einer Änderung des Pegels des 10,7 MHz-IF-Signals zu dem SSA. Wenn das RF-Rückgabesystem einer Kalibrierung unterliegt, durch Erfassen der 10,7 MHz-IF, liefert das SSA dem Steuerboard 840 einen Hinweis, welcher Terminal/Modul-Übertragungspegel mit dem empfandenden Signalpegel von +12 dBmV entspricht. Das Steuerboard 840 wird seinerseits dem Systemmanager über die RS232-Schittstelle unterrichten. Bis zum nächsten Kalibrierungszyklus (der im folgenden ausführlich beschrieben wird) wird der Systemmanager das Set-Top-Terminal answeisen, den Übertragungspegel, der von dem Steuerboard berichtet wurde, zu verwenden.
Das +13 dBmV 10,7 MHz-IF-Signal wird durch 50 Ohm bei den SSA beendet. Zwei Pufferverstärker legen ungefähr 30dB auf das IF-Gain an. Das verstärkte IF- Signal wird spitzendetektiert durch ein Netzwerk auf Diodenbasis. Ein zweites Netzwerk auf Diodenbasis ist ebenfalls mit einer Gleichspannung vorgespannt. Die zwei Dioden-Netzwerke werden zusammengefügt, um eine Temperaturkompensation gemäß dem bekannten Stand der Technik zu ergeben. Der Ausgang gibt genau den IF-Pegel wieder, da die Dioden-Gleichspannungskomponenten herausgenommen sind. Das detektierte Signal wird gefiltert und weiter verstärkt. Der finale Ausgang des Gleichspannungssignals, der proportional zu dem IF- Signalpegel ist, wird auf das Steuerboard geleitet.
Der Frequenz-Synthetisierer unter der Steuerung des Systemmanagers synthetisiert Frequenzen zum Demodulieren der eingehenden Datenträger. Der Frequenz- Synthetisierer ist ein lokaler Oszillator für die Einzelfrequenz-Konversion, die in dem RF-Empfänger durchgeführt wird. Ein Einzelfrequenz-Synthetisiereraufbau enthält vier diskrete Einheiten 820 bis 823. Das Steuerboard 840 liefert über serielle Datenbefehle die Frequenz-Einstellinformation. Die vier Frequenz- Synthetisierer-Einheiten 820-823 werden als Frequenz-Synthetisierer A, B, C und D bezeichnet, entsprechend den vier RF-Empfängern 810-813. Es gibt eine Gesamtheit von sechzig Frequenzen in dem T8-Kanalband, die von dem Steuerboard 840 eingestellt werden können. Jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung werden nur 23 davon verwendet. Der Ausgangsfrequenzbereich liegt vorzugsweise zwischen 25,1 bis 28,4 MHz und wird abwärts konvertiert zu dem oberen Bereich des T8-Bandes, d. h. 14,4 bis 17,7 MHz. Die Frequenzauflösung beträgt 100 kHz. Das Ausgangssignal hat einen typischen Pegel von +17 dBm.
Jede Frequenz-Synthetisierer-Einheit enthält einen Oszillator, einen Frequenzteiler, eine Phase-Locked-Loop (PLL), einen integrierten Schaltkreis (IC) und einen Aktiv-Schleifenfilter. Diese Komponenten zusammen bilden eine Phase-Locked- Loop. Die Ausgangsfrequenz eines Oszillators ist Phasen- und Frequenz-koherent mit einem freilaufenden 4 MHz Kristall-Oszillator. Die PLL stellt sicher, daß der Synthetisiererausgang spektralrein und frequenzgenau ist. Der Oszillatorausgang treibt einen Push-Pull-Verstärker an. Das Push-Pull wird verwendet, um die +17 dbm des lokalen Oszillatorpegels bereitzustellen.
Das Vorderend-Modul ist in Blockdiagrammform in Fig. 9 gezeigt. Das Vorderend/Leistungsteiler-Modul umfaßt eine Bandpaß-Vorauswahl-Filter 900, ein Vorverstärker 910, der beipielsweise aus einem MHW 1134 besteht, und ein Teiler-Netzwerk 930, um vier RF-Empfängermodule zu versorgen. Die Gains über die Module einschließlich des Transformators 920 sind darunter für jedes Element aufgelistet.
Mit Bezug auf Fig. 10 wird nun die Frequenz-Synthetisierer-Einheit des RF- IPPV-Prozessors ausführlich beschrieben. Der Frequenz-Synthetisierer-Aufbau enthält vier PCB-Untereinheiten, wie in Fig. 10. Jede Untereinheit ist auf die Frequenz durch das Steuerboard 840 des RF-IPPV-Prozessors eingestellt. Der Bereich des Frequenz-Synthetisierers ist vorzugsweise von 26,2 MHz bis 28,4 MHz, doch kann er so breit sein wie 22,5 bis 28; 4 MHz. Die Einstellauflösung ist 100 kHz. Jede der vier Frequenz-Synthetisier-Untereinheiten kann auf einen der 60 Kanäle in dem Bereich von 22,5 bis 28,4 MHz eingestellt werden. Der RF- Ausgang der Frequenz-Synthetisierer-Untereinheiten ist das lokale Oszillator- Signal von einem der vier RF-Empfänger in dem RF-IPPV-Prozessor. Der lokale Oszillator ist auf der hohen Seite, so daß der RF-Bereich von 15,5 bis 17,7 MHz abwärts konvertiert wird zu dem Empfänger IF von 10,7 MHz. Fig. 10 ist ein Blockdiagramm der Frequenz-Synthetisierer-Untereinheit. Erneut gibt es vier solcher Untereinheiten in den Frequenz-Synthetisierer-Aufbau.
Ein 4 MHz-Fundamental-Mode-Kristall 1000 ist mit einem Hochgain-Feedback- Verstärker 1001 verbunden. Der Verstärker ist Teil einer PLL (Phase-Locked- Loop) LSI (Large Scale Integration)-Vorrichtung, U1, vorzugsweise eine Motorola MC145158. Das 4 MHz-Ausgangssignal wird innerhalb des U1 auf einen Frequenzteiler 40, Zähler 1002, geleitet. Der Ausgang des Zählers ist 100 kHz Bezugssignal, welches innerhalb des U1 auf einen Phasen/Frequenz-Detektor 1003 geleitet wird.
Der Phasen/Frequenz-Detektor 1003 vergleicht die zwei Eingangssignale (100 kHz Bezug und 100 kHz variabel) und erzeugt Fehlersignalimpulse, wenn zwei Eingänge nicht die gleiche Frequenz und Phase haben. Diese Impulse stimmen den Oszillator in der Weise ab, daß das variable 100 kHz-Frequenzsignal gezwungen wird auf die gleiche Frequenz und Phase wie das 100 kHz- Referenzsignal. Wenn dies auftritt, liegt der Frequenz-Synthetisier-Ausgang bei der richtigen Frequenz. Die Differential-Fehlersignale von den Phasen/Frequenz- Detektor 1003 werden von der U1 zu dem Schleifenfilter U3 1004 und den assoziierten Komponenten geleitet. Das U3 filtert die Fehlersignale und konvertiert sie zu einer Einzelend-Abstimm-Spannung, die den Oszillator 1005 lenkt. Der Oszillator 1005 ist zusammengesetzt aus Q1 und assoziierten Komponenten. Der Oszillator 1005 ist so ausgelegt, daß die Einstell-Spannungen am Eingang zu Ausgangsfrequenzen führen, welche den gewünschten Ausgangsbereich von 22,5 bis 28,4 MHz oder vorzugsweise 26,2 bis 28,4 MHz enthalten. Der Oszillatorausgang wird auf den Pufferverstärker Q2 1006 geleitet. Der Pufferverstärker 1006 bietet eine relativ hohe Impedanz an, und isoliert den Oszillator von dem Dual-Modul- Teiler U2 1008 und dem Leistungsverstärker Q3, Q4 1009. Das gepufferte Oszillator-Ausgangssignal wird auf den Dual-Modulus-Teiler U2 geleitet, wodurch die Frequenz durch 10 oder 11 geteilt wird. Der programmierbare Teiler U2, zusammen mit den Teilern A und N 1007, bilden eine gesamte Teilung im Verhältnis Nt = 10 X N + A. Die Zähler N und A werden programmiert durch das Steuerboard 840 über serielle Datenbefehle des RF-IPPV-Prozessors, so daß Fout = Nt X 0,1 MHz. Beispielsweise stellt das Steuerboard Nt auf 250 für eine Ausgangsfrequenz von 25,0 MHz ein. Nt kann von dem Steuerboard auf irgendeine der sechzig Werte zwischen 225 und 284 eingestellt werden, doch vorzugsweise zwischen 251 und 284. Die Funktion der Dual-Modulus-Steuerleitung liegt darin, festzuhalten, wenn U2 durch 10 teilt und wenn sie durch 11 teilt.
Der Pufferverstärker Q2 betreibt ebenso den Leistungsverstärker Q3, Q4 1009. Es gibt eine Potentiometer-Einstellung, die so verwendet wird (nicht gezeigt), daß das Ausgangssignalpegel ungefähr +17 dBm beträgt. Der Leistungsverstärker wird gefolgt von einem Tiefpaßfilter 1010, der hauptsächlich die zweiten und dritten Harmonischen des synthetisierten Ausgangssignals abdämpft. Der +17 dBm-Frequenz-Synthetisier-Ausgang wird auf einen assoziierten RF- Empfängeraufbau des RF-IPPV-Prozessors geleitet.
Das RF-Empfängermodul ist in Blockdiagrammform in den Fig. 11A-C gezeigt. Es gibt vier separate RF-Empfänger (RFRX)-Module. Mit Bezug zunächst auf Fig. 11A enthält jeder RF-Empfänger einen Mixer 1101, um die Eingangssignale in eine IF-Frequenz von 10,7 MHz zu konvertieren. Eine hochseitige Zurückweisung wird verwendet. Das IF-Signal geht durch die Keramikfilter 1104, 1105, um benachbarte Kanalsignale und Verzerrungsprodukte zurückzuweisen.
Das IF geht dann durch einen Verstärker 1106 und Pegeldetektor 1115. Der Detektor-Schaltkreis liefert eine ungefähre Abschätzung der Signalstärke (RSSI). Der Detektor-Schaltkreis 1115 ist beispielsweise aus einem NE604AN in bekannter Weise aufgebaut. Der RSSI-Ausgang ist eine Analogspannung, welche an das Steuer/Prozessormodul 840 zum Digitalisieren und Übertragen an den Systemmanager gesendet wird.
Das IF geht dann durch einen Zweirichtungskoppler 1108. Der Anschluß- Ausgang wird auf einen externen Port für die Verwendung durch das Signalstärke-Analysator-Modul (SSA) geleitet. Das IF-Signal wird dann weiter verstärkt und an den Demodulator geleitet.
Mit Bezug nun zu Fig. 11B umfaßt der Demodulator vorzugsweise einen Frequenzdoppler 1125 und einen Injection-Locked-Oszillator 1130 für die Träger- Rückgewinnung. Die Daten-Rückgewinnung der Figur C wird über ein Modemfil ter, einen Takt-Wiedergewinnungs-Schaltkreis und einen Abtaster erreicht. Der Ausgang des Demodulators sind digitale Daten.
Mit Bezug auf Fig. 12 ist der Signalstärke-Analysator gezeigt, welcher das Signalstärke-Indikatorsignal von den RF-Empfängern erhält. Das Signalstärke- Analysatormodul (SSA) wird verwendet, um eine hochgenaue Messung der Datenübertragungsleistung zu erhalten. Das RF-Signal, das vermessen werden soll, wird von dem IF auf einem der RF-Empfängermodule geleitet, beispielsweise Kanal D. Das Signalstärke-Analysatormodul umfaßt einen 30dB-Vorverstärker 1200, einen Pegeldetektor 1201 und eine Pufferstufe 1202. Der Ausgang ist eine analoge Spannung, welche zu dem Steuer/Prozessormodul für die Digitalisierung und Übertragung an den Systemmanager gesendet wird. Zwei separate Dioden werden verwendet zur Temperaturkompensation vor der Eingabe in den Differentialverstärker 1203, d. h. Diode 1204 kompensiert die Diode 1201.
Mit Bezug auf Fig. 13 ist das Steuermodul gezeigt, welches den Betrieb des RF- IPPV-Prozessors leitet. Das Modul konfiguriert die Synthetisierer, überwacht die Signalstelle, decodiert Nachrichten, die von den RF-Empfängern empfangen werden, kontrolliert Nachrichten auf Gültigkeit und leitet Nachrichten an den Systemmanager weiter. Das Steuermodul umfaßt eine Benutzer-Schnittstelle (Tastatur und Anzeige) für die Diagnose, Fehlerbericht und schaltungslose Konfiguration. Mit Bezug auf Fig. 14 gibt es ein Hauptmenü, aus welchem ein Betreiber aus den Überwachungs-, Einstell- und Kalibrierungsfunktionen auswählen kann. Aus dem Überwachungsmenü kann der Betreiber sechs Anfangsschirme auswählen, den SSA-Schirm, für die Signalstärke-Analyse, der auf den Betrieb zum RSSI führt. Das Einstell- und Kalibrierungsmenü arbeitet in gleicher Weise.
Das Steuerboard umfaßt sechs funktionelle Blöcke gemäß Fig. 13: einen 80188- Mikroprozessor 1300, ein Speicheruntersystem, Empfängerschnittstellen ein schließlich von 8097-Prozessoren und Dual-Port-RAMS für jeden Empfänger, eine Systemmanager-Schnittstelle und eine Vorderseiten-Schnittstelle.
Der Steuermikroprozessor 1300, der auf dem Steuermodul verwendet wird, ist ein Intel 80188. Dies ist ein 16-Bit-Prozessor, der 2 Kanäle von DMA, 4 Interrupts, 3 Zeitgeber, 13 decodierte Adressenbereiche und eine 8-Bit externe Schnittstelle aufweist.
Das Speicheruntersystem umfaßt 256K an dynamischen RAM 1380 für Nachricht und variable Speicherung, 2K nicht löschbaren RAM 1370 für Parameter und Sockel für 128K von EPROM 1360 für die Programmspeicherung.
Die zwei 256K DRAMs werden als DRAM-Anordnung verwendet. Diese sind beispielsweise zum Speichern von Gruppenstatistiken, gültigen empfangenen Nachrichten, Kalibrierungs-Ergebnissen und für die Set-Top-Terminals des Systems vorgesehen. Folglich müssen diese Speicher geeignet dimensioniert sein zum Speichern von Paketdaten. Wenn die Nachrichtendaten einem Systemmanager übermittelt werden, werden die Tabellen zum Speichern der Terminal- Nachrichtendaten gelöscht. Jedesmal, wenn ein Lesezyklus für das EPROM auftritt als ein "CAS vor ein RAS", wird ein Erneuerungszyklus an die DRAM- Anordung gegeben. Normalcode-Zugriffe auf das EPROM sollten hinreichend sein, um die DRAM zu erneuern. Wenn mehr als 15 us zwischen den EPROM- Zugriffen liegen, wird der DMA-Kontroller das EPROM lesen. Ein LCS auf dem 80188 wird verwendet, um auf die DRAM-Anordung zuzugreifen. Nach dem Rücksetzten muß das LCS programmiert werden für einen aktiven Speicherbereich. Nach dem anfänglichen Einstellen des DMA-Kontrollers tritt das Erneuern ohne Softwareintervention auf.
Zwei EPROM-Sockets sind vorgesehen für 128K an Programmspeicher. Diese Sockets können jedes EPROM zwischen 2764 und 27512 verwenden. Ein Socket wird von den UCS benutzt, und das andere von dem MCS3. Nach der Rücksetzbedienung aktiviert das UCS in dem Speicherbereich von Hexa-FFBF0 bis FFFFF. Das MC53 muß für einen aktiven Bereich programmiert werden.
Ein 2K EEPROM 1370 ist für die nicht löschbare Speicherung der Konfigurationsinformation vorgesehen. Der Programmierer muß vorsichtig sein, nicht auf das EPROM für 10 ms zuzugreifen, nachdem ein Byte in den Chip eingeschrieben wurde. Es gibt keine Erholungsverzögerung nach dem Lesezyklus. Der Chip wird von einem MCSO zugegriffen. Der MCSO muß für einen aktiven Bereich programmiert sein.
Jeder RF-Empfängerkanal hat einen so geordneten Intel 8097 1310-1340 als ein Schnittstellenelement. Der 8097-Prozessor decodiert und rahmt die Miller- codierten Daten von dem RF-Empfängermodul (RFRX), überwacht die Signalstärke-Pegel von jedem RFRX-Modul, wie auch von dem Signalstärke- Analysatormodul (SSA), und steuert die Frequenz des RF-Synthetisierermoduls (SYN).
Jeder 8097 hat sein eigenes assoziiertes 1K-Byte-Dual-Port-RAM 1311-1341. Diese Dual-Port-Speicher werden verwendet, um Daten und Befehle zwischen den 8097 und dem 80188 auszutauschen. Der Speicher umfaßt Mechanismen für Zweirichtungs-Unterbrechungen. Die Software kann ein geeignetes Protokoll zur Verwendung der Speicher und Interrupts definieren. Die EPROM 1312-1342 sind für die Programmspeicherung für die 8097 vorgesehen.
Ein konventioneller UART 8250 Serial-Chip wird verwendet, um eine Serial- Schnittstelle 1350 zu dem Systemmanager zu implementieren. Einer der 80188 Interrupts ist mit dem 8250 verbunden, so daß der serielle Kanal-Interrupt angetrieben werden kann. Der 8250 kann bei Frequenzen bis zu 38,4K Baud betrieben werden.
Modem-verbundene Signale sind verfügbar (RTS, DTR, etc.). Der Multiplexer auf dem Systemmanager kann diese Signale verwenden oder ignorieren, wie es gewünscht wird. Der Empfänger wird als DTE konfiguriert, ähnlich zu den bekannten Telefonprozessorkarten.
Die Vorderseite umfaßt eine Tastatur 860 und eine LCD-Anzeige 850. Die Tastatur 860 kann eine konventionelle Sechzehn-Tasten-Tastatur sein, die Dezimale 0-9 und Funktionstasten wie beispielsweise Hilfe, nächste Seite, nächste Zeile, Eingabe, Löschen und Menü umfaßt. Die Tastatur/Anzeige liefert eine schaltungslose Konfiguration, eine sinnvolle Fehleranzeige und lokalen Zugriff auf eingebaute Test- und Diagnoseprogramme.
Die LCD-Anzeige für vier Zeilen mit zwanzig Buchstaben wird über zwei registrierte Ports zugegriffen. Die angezeigten Daten werden in ein Port geladen und Strobe-Befehle werden in den zweiten Port geladen. Die Strobe für die Anzeige sind relativ langsam (1 us).
Wenn eine Taste gedrückt wird, wird ein Interrupt auf dem 188 erzeugt. Die codierten Tastendaten können identifiziert werden durch Lesen eines Vier-Bit- Registers. Wenn dieses Register zugegriffen ist, wird das Interrupt gelöscht. Die Tastaturlogik umfaßt einen Schaltkreis, welcher verhindert, daß andere Interrupts erzeugt werden, bis zum Ende der Verzögerung.
Das Steuermodul dient ebenfalls dazu, die Leistungsverteilung für den RF-IPPV- Pozessor zu regeln. Das Steuermodul schaltet die Leistung zu den Elementen, wie es gewünscht wird. Jedes Kabel, das dieses Board mit einem RF-Empfänger oder Synthetisierer verbindet, umfaßt 4 + 12 V-Leitungen, 3-12 V-Leitungen, 3 + 5 V- Leitungen und 6 Erdungsleitungen, wie es erforderlich ist.

SYSTEMMANAGER KALIBRIERUNGSCONTROLLER

Das Systemmanager RF-IPPV-Kalibrierungssteuerprogramm zusammen mit dem RF-IPPV-Prozessor sind verantwortlich für die Kalibrierung der RF-IPPV- Modultransmitter, die mit den Set-Top-Terminals assoziiert sind. Der Kalibrierungsvorgang stellt sicher, daß die zu übertragenden Daten von dem Set-Top zu dem RF-Prozessor auf einem geeigneten Pegel ankommen. Weiterhin wird durch automatische und periodische Kalibrierung alle Terminals in einem System jedes Erfordernis nach einer automatischen Gain-Steuerung bei dem RF-IPPV- Prozessor beseitigt. Der Kalibrierungscontroller steuert den Fluß der Befehle zu den RF-IPPV-Modul während der Kalibrierungssequenz und auf der Grundlage der Anworten, die vom Modul empfangen werden, bestimmt er seinen Kalibrierungsstatus. Der Kalibrierungsstatur wird unten diskutiert.
Der Kalibrierungsstatus der RF-IPPV-Module hat fünf mögliche Werte. Diese sind unten aufgeführt:
NIEMALS KALIBRIERT - anfänglicher Status, wenn der Terminal in das System eingeführt wird;
BENÖTIGTE KALIBRIERUNG - Antworten von den Terminals, die anzeigen, daß eine erneute Kalibrierung notwendig ist;
KALIBRIERUNG FEHLGEGANGEN - eine Kalibrierung wurde versucht und der Terminal antwortet, daß ein geeigneter Übertragungspegel nicht bestimmt werden konnte;
KEINE ANTWORT - eine Kalibrierung wurde versucht, doch keine Antwort wurde von dem Terminal empfangen;
KALIBRIERT - die Kalibrierung wurde versucht und erfolgreich abgeschlossen. Wenn ein Terminal/Modul anfänglich in das System eingefügt wird, ist sein Kalibrierungsstatus "NIE KALIBRIERT". Nachdem eine Anforderung gemacht wurde, um das Set-Top zu kalibrieren, wird der Status geändert in "KALIBRIERT", "KEINE ANTWORT" oder "KALIBRIERUNG FEHLGEGANGEN", in dem Systemmanager-Speicher abhängig von der Antwort vom Terminal/Modul, wenn während der Datenaufnahme (d. h. RF Auto-Antwort) festgestellt wird, daß der Übertragungspegel eines Terminals nicht innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegt, wird der Kalibrierungsstatus auf "BENÖTIGT KALIBRIERUNG" gesetzt.

RF-IPPV-System-Modulpegel-Kalibrierungsbeschreibung

Kalibrierungsanforderungen werden an den Kalibrierungscontroller von zwei Quellen gesendet. Die erste ist das Set-Top selbst. Wenn ein unkalibriertes Set- Top-Terminal anfänglich eingeschaltet wird (PICART eingeschaltet), sendet sendet es eine Kalibrierungsanforderung durch den RF-Prozessor zu dem Kalibrierungscontroller des Systemmanagers. Der Kalibrierungscontroller nimmt diese Anforderung und Initialisiert die Kalibrierungssequenz.
Ein unkalibriertes Set-Top-Terminal kann ebenfalls eine Kalibrierungsanforderung aussenden, wenn eine bestimmte Vorderseiten-Tastenabfolge durchgeführt wird. Nach dem Drücken der entsprechenden Tastenfolge (MICART eingeschaltet), sendet das Set-Top-Terminal eine Kalibrierungsanforderung durch den RF- Prozessor an den Kalibrierungscontroller. Der Kalibrierungscontroller initiiert dann die Kalibrierungssequenz.
Die zweite Quelle der Kalibrierungsanforderungen ist der Systemmanager und die Rechnungscomputer-Benutzer. Wenn ein Set-Top zu dem System hinzugefügt wird über den Rechnungscomputer, wird eine Anforderung nach Kalibrierung an den Kalibrierungscontroller gesendet. Der Kalibrierungscontroller nimmt diese Anforderung und stellt sie in eine Schlange, wo sie bleibt, bis Zeit für ihre Verarbeitung ist.
Schließlich kann eine Kalibrierungsanforderung gesendet werden durch Drücken einer Funktionstasten-Eingabe von einem Systemmanager IPPV-Anzeigeschirm. Der Kalibrierungscontroller nimmt diese Anforderung und stellt sie in die Schlange.
Kalibrierungsanforderungen, die von den Set-Top-Terminals empfangen werden, werden mit hoher Priorität gehandelt und verarbeitet, noch vor Anforderungen, die vom Systemmanager und den Rechnungscomputer-Benutzern empfangen werden.
Die folgenden Schritte beschreiben die Sequenz der Ereignisse, welche während eines erfolgreichen Kalibrierungsvorgang auftreten. Man beachte, daß die Sequenz aus der Sicht des Kalibrierungscontrollers gesehen ist, und keine ausführliche Beschreibung der Funktionalität des RF-IPPV-Moduls oder der RF-Prozessor- Hardware darstellen soll, die anderen Orts beschrieben ist.
a. Der Kalibrierungscontroller empfängt eine Prioritäts- Kalibrierungsanforderung von dem Set-Top-Terminal oder nimmt eine Benutzer-Kalibrierungsanforderung aus der Schlange
b. Der Kalibrierungscontroller verifiziert, daß die geforderte Kalibrierung durchgeführt werden kann. Er sendet dann einen Befehl, der das Set-Top-Terminal anweist, die abgestufte Kalibrierungssequenz zu beginnen.
c. Der RF-Prozessor bestimmt den optimalen Übertragungspegel auf der Grundlage der abgestuften Kalibrierungssequenz.
d. Der Kalibrierungscontroller empfängt den optimalen Pegel von dem RF-Prozessor und weist das Set-Top-Terminal an, eine einzelne Kalibrierungsnachricht bei diesem Pegel zu versenden.
e. Der RF-Prozessor wertet die empfangene Kalibrierungsnachricht aus, um festzustellen, daß der Übertragungspegel innerhalb der Grenzen liegt ("OK").
f. Der Kalibrierungscontroller empfängt die "OK"-Anzeige von dem RF-Prozessor und weist das Set-Top-Terminal an, eine einzelne Kalibrierungsnachricht bei dem optimalen Pegel zu vermitteln, und diesen Pegel für zukünftige Übertragungen zu speichern.
g. Das Set-Top-Terminal speichert den bestimmten optimalen Übertragungspegel und überträgt eine einzelne Kalibrierungsnachricht auf diesen Pegel.
h. Der RF-Prozessor wertet erneut die Kalibrierungsnachricht aus, und sendet ein "OK"-Hinweis an den Kalibrierungscontroller.
i. Der Kalibrierungscontroller empfängt den "OK"-Hinweis und aktualisiert den Kalibrierungsstatus zu "KALIBRIERT".
j. Der Kalibrierungscontroller verarbeitet die nächste Kalibrierungsanforderung.
Unten sind die Punkte, die im folgenden Abschnitt der Anmeldung diskutiert werden:
1) Modul-Kalibrierungsvorgänge - gesamtes System;
2) STT initialisierte Kalibrierungsprozeduren; und
3) RF-IPPV-Kalibrierungsanzeige.
Vor der Diskussion der Kalibrierung wird ein Blockdiagramm des RF-IPPV- Systems erneut diskutiert, das in Fig. 3 gezeigt ist. Das Terminal/Modul hat seinen eigenen Prozessor, um Systemtransaktionen zu verarbeiten, IPPV-Einkäufe- und Ereignisspeicherungen zu ermöglichen, Ansichtsstatistiken aufzuzeichen und den Transmitter zu betreiben, so daß er Daten an das Kopfende zurück gibt. Der RF-Prozessor am Kopfende decodiert die RF-IPPV-Übertragungen und gibt Informationen an den Systemmanager weiter. Der RF-Prozessor ist sehr ähnlich in seiner Funktion mit einem Telefon-Prozessor, der im Stand der Technik bekannt ist. Der RF-Prozessor mißt jedoch zusätzlich den empfangenden Signalpegel, welcher für die Kalibrierung der Module verwendet wird. Der bevorzugte empfangene Signalpegel ist +12dBmV.
Outband- und Inband-Transaktionen, die von dem RF-IPPV-System gehandhabt werden, welche von Telefonleitungs-Datenrückgaben sich unterscheiden, umfaßen: Auto-Antwort-Parameter, Kalibrierungsparameter, Frequenz- und Pegelparameter, RF-IPPV-Gruppennummern, RF-IPPV-Ansichtsstatistiken, RF-IPPV- Bestätigungsantwort, Speicherauswurf-Transaktionen, die oben im gewissen Umfang schon diskutiert wurden.
Das System hat zwei Kategorien (oder Sätze) von Übertragungsfrequenzen, mit vier Frequenzen in jeder Kategorie, die verwendet werden können durch den Ka belbetreiber in einer Weise, die eher ausfällt, so daß Einsatz für Übertragungen bei Tage und Einsatz für Übertragung bei Nacht bereit steht. Diese zwei Kategorien von Frequenzen werden gewählt, weil das Kabelsystem-Rauschen sich über die Temperatur und die Zeit ändern kann, so daß das System sich mit den System- und Umgebungsänderungen leicht ändern kann. Vier Frequenzen pro Kategorie wurden gewählt, um die Datenrückgaberate durch Verminderung der Wahrscheinlichkeit für Übertragungskollisionen zu erhöhen. Weiterhin wird durch die Wahl von vier verschiedenen Frequenzen, die Wahrscheinlichkeit für Rauschinterferenz mit der Übertragung auf allen vier Frequenzen vermindert. Diese acht Frequenzen können anfänglich bestimmt werden durch Spektrumsanalyse- Vorgänge und Ergebnis-Aufzeichnungen, wie in Fig. 2. Der RF-Prozessor, der gezeigt ist, hat nur vier Empfänger für vier Frequenzen, durch größere oder kleinere Zahlen von gewählten Kanalfrequenzen können implementiert wetden, ohne daß die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verletzt werden. Das System ist so ausgelegt, daß es einem der vier RF-Prozessorempfänger erlaubt, für die Kalibrierung über Stunden verwendet zu werden, wenn Modul-Kalibrierungen durchgeführt werden. Dieser Empfänger kann verwendet werden für die Datenrückgabe, wenn Modul-Kalibrierungen nicht durchgeführt werden. Die Kalibrierungsfrequenz kann jede bestimmte Frequenz sein, weil diese Frequenz unabhängig von der Wahl der zwei Kategorien der vier Datenträgerfrequenzen gewählt werden kann.

Systembetreiber-Initiierte Kalibrierung

Für diese Diskussion wird angenommen, daß die Kalibrierung vom Systemmanager initiiert wurde, anstelle des Terminals/Moduls, weil der letztere Fall als nächstes diskutiert wird. Der Systemmanager speichert mehrere Stücke von Informationen, die das RF-IPPV-Modul betreffen. Der Systemmanager behält Aufzeichnungen der bestimmten Terminals, die assoziierte RF-IPPV-Module aufweisen. Ebenso werden zwei Kalibrierungsstatus-Bits gespeichert, welche anzeigen, daß das Modul: a) kalibriert werden muß; b) auf die Kalibrierung geantwortet hat, doch nicht kalibriert ist; c) nicht auf die Kalibrierungsanforderung geantwortet hat; oder d) das Modul richtig kalibriert worden ist. Unten ist, Schritt für Schritt, der Kalibrierungsvorgang wiedergegeben.
1) Der Systembetreiber kontrolliert den Kalibrierungsstatus für ein bestimmtes Terminal und erfordert einen Ausdruck aller Terminals, die ihre RF-IPPV-Modultransmitter kalibriert haben müssen (Module, welche Kalibrierungs-Bits aufweisen, die die Bedienungen a, b, oder c anzeigen). Der Systemmanager kann dann bestimmen, welches Modul automatisch gemäß einem First-in/First-out oder anderem Algorithmus kalibriert wird.
2) Der Systembetreiber beginnt, ein bestimmtes Terminal/Modul- Transmitter zu kalibrieren. Der Systemmanager kann die Kalibrierungsfrequenz automatisch wählen. Die Kalibrierungsübertragungslänge ist festgelegt, beispielsweise in dem Systemmanager auf 50 msec. Die Übertragungslänge kann nur durch den Systemmanager "Back Door" geändert werden. Wenn die Kalibrierungsfrequenz einmal ausgewählt wurde, muß die Frequenz nicht mehr geändert werden; jedoch hat das System die Flexibilität, die Kalibrierungsfrequenz periodisch und automatisch zu ändern, wenn es notwendig ist. Der Systemmanager erlaubt nur einem Terminal/Modul zu einer gegebenen Zeit kalibriert zu werden, um Kollisionen zu verhindern.
3) Der Systemmanager sendet eine Initialisierungs- Kalibrierungsparameter-Transaktion an das ATX und den Kopfendcontroller.
4) Der ATX und Kopfendcontroller sendet eine adressierte Kalibrierungsparameter-Transaktion durch das Kabelsystem.
5) Der Terminalprozessor gibt diese Transaktion an das RF-IPPV- Modul-Terminal weiter, wenn die Adresse, die in der Transaktion enthalten ist, der Adresse des Terminals/Moduls entspricht.
6) Das RF-IPPV-Modul beginnt dann die Kalibrierungsantwort. Das Modul beginnt mit der Übertragung bei einem Übertragungspegel Null für eine bestimmte Übertragungslänge. Das Modul schreitet dann weiter bis zum maximalen Pegel von 14 für insgesamt 8 Übertragungen. Der Transmitter ist zwischen jeder Übertragung für ungefähr 220 msec abgeschaltet.
7) Der RF-Prozessor empfängt die Modul- Kalibrierungsübertragungen und mißt den Leistungspegel. Der Prozessor hat in seinem Speicher die Grenzen für den optimalen Pegel gespeichert. Diese Grenzen werden während der Kalibrierung des Prozessors bestimmt. Das System ist ausgelegt für einen +12 dBmV-Pegel. Der Prozessor bestimmt, welcher Übertragungspegel optimal ist. Wenn der Übertragungspegel zu tief ist, werden die niedrigen Pegel entfernt, bis ein OK-Pegel empfangen wird. Der Prozessor kann zwischen zwei Pegel interpolieren, wenn dies notwendig ist. Beispielsweise wird angenommen, daß der Modul-Pegel 10 das Optimum ist. Da die Dauer der Kalibrierungsübertragungen auf einen bestimmten Wert festliegt, beispielsweise 50 msec., kann der RF-Prozessor ebenfalls feststellen, wenn es fehlende Schritte gibt, durch Kontrolle der Zeiteinteilung der empfangenen Nachrichten.
8) Der Prozessor läßt den Systemmanager wissen, daß das Modul geantwortet hat, und daß der Pegel 10 akzeptabel ist.
9) Der Systemmanager sendet die Kalibrierungsparameter an den ATX und/oder Kopfendcontroller und spezifiziert den Pegel 10 als den Pegel, bei welchem eine Kalibrierungsnachricht gesendet werden soll.
10) Der ATX und/oder Kopfendcontroller sendet eine adressierte Kalibrierungsparameter-Transaktion durch das Kabelsystem.
11) Die Transaktion geht zu dem Modul, wenn die Adresse übereinstimmt. Dieses mal überträgt das Modul nur bei dem Pegel 10 (nicht alle Pegel der Abfolge von acht möglichen Pegeln) für die vorbestimmte Übertragungslänge: Die Nachricht enthält einen Hinweis, um zu zeigen, daß es eine einzelne Kalibrierungsnachricht ist.
12) Der RF-Prozessor mißt erneut den empfangenen Übertragungspegel und stellt fest, ob er noch akzeptabel ist.
13) Unter der Annahme, daß der Pegel akzeptabel ist, läßt der RF- Prozessor den Systemmanager wissen, daß der empfangene Pegel akzeptabel ist.
14) Der Systemmanager sendet nun die Kalibrierungsparameter an den ATX und/oder Kopfendcontroller mit dem Pegel 10 als Kalibrie rungspegel und fordert das Modul auf, diesen Pegel in seinem NVM zu speichern. Der Systemmanager fordert dann eine einzelne Kalibrierungsnachricht bei dem Pegel ein letztes Mal.
15) Der ATX und Kopfendcontroller sendet eine Kalibrierungsparameter-Transaktion durch das Kabelsystem.
16) Die Transaktion wird an das Modul weitergereicht. Das Modul speichert den Pegel 10 für alle 8 (2 Kategorien von 4 Frequenzen) Transmissions-Frequenzpegel. Die Pegel für die anderen sieben Kanäle von dem Kalibrierungskanal können am leichtesten aus den geladenen Neigungs/Verzerrungskanal-Charakteristiken bestimmt werden, welche zuvor gefunden wurden für die Übertragung von dem bestimmten adressierten Set-Top-Terminal. Das Modul setzt ebenfalls das Kalibrierungs-Bit in dem NVM, das zu kalibrieren ist. Das Modul sendet dann eine finale einzelne Kalibrierungsnachricht. Wenn der RF-IPPV-Prozessor die Nachricht validiert, wird der Systemmanager den Status des Terminals auf kalibriert setzen.
Wie oben beschrieben wurde, ist dies die normale Kalibrierungsprozedur. Zwar sind ""hoch, tief und OK"-Antworten auf eine Kalibrierungs-Pegel-Transaktion typisch, doch ist eine vierte Möglichkeit "don't know", wenn beispielsweise ein Zeitgeberfehler im Schritt 7 festgestellt wird. Es gibt mehrere Abweichungen von dem normalen Vorgang, die während der Kalibrierungsprozedur auftreten können.
1) Angenommen, das Modul antwortet nicht auf die Anforderungen des Systemmanagers, die Kalibrierungsprozedur zu initialisieren. Der Systemmanager wird dann in einer einstellbaren Dauer einer Auszeit gegeben, wenn keine Anwort von dem Modul empfangen wird. Der Systemmanager sendet dann die Initialisierungs- Kalibrierungsprozedur insgesamt dreimal. Wenn keine Antwort erfolgt, speichert der Systemmanager, daß das Modul nicht auf die Kalibrierung antwortet.
2) Angenommen, das Modul antwortet auf die Initialisieruns- Kalibrierungs-Transaktionen, doch die empfangenden Pegel waren nicht akzeptabel. Der RF-Prozessor läßt dann den Systemmanager wissen, daß das Modul geantwortet hat, doch daß die Pegel nicht akzeptabel waren. Der Systemmanager wird dann die Initialisierungs-Kalibrierungsprozedur insgesamt dreimal senden. Wenn alle empfangenden Pegel nicht akzeptabel waren, dann wird der Systemmanager speichern, daß das Modul auf die Kalibrierung geantwortet hat, doch daß die Kalibrierung fehlgegangen ist.
3) Angenommen, der RF-Prozessor empfängt einen akzeptablen Pegel von dem Modul. Der Systemmanager fordert dann, daß das Modul bei dem akzeptierten Pegel sendet. Dieses Mal empfängt der Prozessor nicht das Kalibrierungssignal von dem Modul auf dem akzeptierten Pegel, oder der RF-Prozessor empfängt das Kalibrierungssignal von dem Modul, doch der Pegel war nicht akzeptierbar. In diesem Fall wird der Systemmanager fordern, daß das Modul auf dem akzeptablen Pegel für insgesamt dreimal sendet. Wenn der Prozessor niemals einen anderen akzeptablen Pegel empfängt, dann wird der Systemmanager speichern, daß das Modul auf die Kalibrierung geantwortet hat, doch daß es weiterhin eine Kalibrierung benötigt und versucht erneut eine achtstufige Kalibrierung.
Nun wird eine Terminal/Modul-Initialisierungs-Kalibrierungsprozedur erklärt. Die Kalibrierungsprozedur ist die gleiche, wie die oben erwähnte, mit Ausnahme der Art, in welcher die Prozedur angefangen wird. Anstelle des Systembetreibers, der ein Terminal/Modul für die Kalibrierung ausruft, sendet das Terminal/Modul eine Kalibrierungsanforderungs-Nachricht an den RF-Prozessor. Der RF- Prozessor kann bestimmen, daß das Terminal eine Kalibrierungsprozedur begonnen hat aus einen Indikator, der in der Nachricht enthalten ist. Wenn der Prozessor diese Nachricht empfängt, gibt er sie weiter an den Systemmanager, welcher die Kalibrierungsprozeduren wie oben beschrieben durchführt.
Es gibt mindestens zwei Verfahren, um die Kalibrierung von einem Terminal zu initialisieren: das Terminal beginnt die Kalibrierung beim Einschalten, oder beginnt die Kalibrierung, wenn die richtigen Tastenfolge auf den Tasten beispielsweise durch eine Wartungsperson eingegeben wird. Es gibt Kalibrierungsstatus- Bits in dem NVM, welche verwendet werden, wenn ein Terminal entscheidet zwischen Einschalt- oder manuell initialisierter Kalibrierung, vorausgesetzt, daß der Status des Terminals nicht kalibriert ist.
Wenn das Modul-Kalibrierungs-Bit anzeigt, daß das Modul kalibriert werden muß und das Einschalt-Initialisierungs-Kalibrierungs-Bit betätigt ist, dann beginnt das Terminal, Daten an den RF-Prozessor zu senden, um die Kalibrierung anzufordern, wenn das Terminal eingeschaltet ist. Das Modul überträgt bei einem vorbestimmten voreingestellten Pegel, der in dem NVM gespeichert ist (vorzugsweise einem relativ hohen Pegel). Dieses Modul wird ebenfalls willkürlich auf allen vier Kategorie 1 Frequenzen für die ersten drei Minuten übertragen. Wenn das Terminal keine Kalibrierungs-Parameter-Transaktion von dem Kopfende empfängt, dann wird das Modul willkürlich auf allen vier Kategorie 2 Frequenzen für die nächsten drei Minuten senden. Wenn das Terminal immer noch keine Kalibrierungs-Parameter-Transaktion von dem Kopfende empfängt, dann wird das Modul aufhören, eine Kalibrierung zu fordern, bis die Terminal/Modul-Versorgung entfernt und erneut eingelegt ist. Das Modul wird die Kalibrierung bei jedem Einschalten anfordern, bis das Modul kalibriert ist, oder das Terminal eine Transaktion empfängt, um die Einschalt-Initialisierungs-Transaktion abzuschalten. Die Transaktion zum Abschalten der Einschalt-Initialisierungs-Kalibrierung ist nur zugänglich durch die "back door" des Systemmanagers.
Andererseits, wenn die Tastenfolge initialisierte Kalibrierung betätigt ist, dann beginnt das Terminal/Modul Daten zu senden an den RF-Prozessor, um die Kalibrierung anzufordern, wenn die geeignete Tastenfolge gedrückt ist. Man kann die Kalibrierung von dem Terminal selbst dann fordern, wenn das Modul schon kalibriert ist, so lange dieses Verfahren eingeschaltet ist. Um die Kalibrierung zu initiieren, muß ein Installateur eine vorbestimmte Folge von Tasten drücken. Wenn diese bestimmte Tastenfolge durchgeführt ist, dann sendet das Modul Daten an den Prozessor, die die Kalibrierung in der gleichen Weise anfordern, wie oben in der Einschalt-Initialisierungs-Kalibrierung beschrieben wurde. Das Modul initialisiert die Kalibrierung jedes Mal dann, wenn die spezielle Tastenfolge gedrückt wurde, bis das Bit für die Kalibrierung durch Tastenfolgen-Initialisierung abgeschaltet ist vom Kopfende. Die Tastenfolge initialisierte Kalibrierung kann durch den Systembetreiber abgeschaltet werden. Wenn der Modul-Transmitter einmal kalibriert worden ist, kann die Tastenfolge initialisierte Kalibrierung für das Terminal abgeschaltet werden. Dies verhindert, daß die Abonnenten versehentlich das Modul kalibrieren.
Wenn das Terminal von dem System abgehängt ist, um es zu einem anderen Haus zu bringen, kann die Tastenfolge initialisierte Kalibrierung erneut ermöglicht werden.
Zwei Verfahren für die Initialisierung der Kalibrierung sind vier verschiedene Installations-Situationen vorgesehen. Wenn der Abonnent das Terminal von dem Kabelbüro mitnimmt, dann wird das Terminal eine Einschalt-initialisierte Kalibrierung verwenden, weil es für den Kunden wahrscheinlich nicht zumutbar ist, die Tastenfolge zu kernen. Wenn ein Kabelinstallateur das Terminal/Modul in dem Haus eines Abonnentens installiert, dann wird er die Tastenfolge initialisierte Kalibrierung verwenden. Der Hauptgrund, warum er nicht in der Lage sein wird, die Einschalt-initialisierte Kalibrierung zu verwenden, ist das der Abstufungsprobleme. Wenn ein Terminal abgeschaltet wurde, sendet der Systemmanager eine Transaktion, um den Modul-Kalibrierungsstatus zu löschen. Dies erlaubt dem Terminal, die Einschalt-Kalibrierung zu beginnen, wenn das Terminal durch die nächste Einschaltfolge geht. Wenn diese Folge auftritt, bevor das Terminal von einem Haus zu dem nächsten bewegt wird, ohne zu dem System-Kopfende zurück zu gehen, kann das Modul kalibriert werden und der Kalibrierungsstatus zeigt an, daß es kalibriert ist; daher wird das Terminal keine Kalibrierung beim Einschalten beginnen.
Die RF-IPPV-Modul-Kalibrierungsanzeigen auf einer Terminalanzeige können vorgesehen werden hauptsächlich zum Nutzen eines Installateurs. Der Zweck dieser Anzeige liegt darin, zukünftige Problemanrufe zu verhindern. Eine Implementierung für eine solche Anzeige liegt darin; ein besonderes LED an der Seite des Moduls vorzusehen, welches anzeigt, daß das Modul kalibriert ist: Ein anderer Vorschlag ist der, einen Diagnosemodus des Terminals zu verwenden, der einen speziellen Code liest.
Wie schon erklärt wurde, umfassen Kalibrierungsnachrichten typischerweise die Adresse des Set-Top-Terminals, welche antwortet, den Pegel, der übertragen wird, und eine 10 000 Hz-Ton bei diesem Pegel. Statt dessen kann von dem Terminal verlangt werden, daß es eine bekannte pseudo-zufällige Nachricht sendet, aus welcher eine Bit-Fehlerraten-Berechnung bei dem RF-IPPV-Prozessor abgeleitet werden kann. Auf diese Weise kann eine Bit-Fehlerrate (BER) berechnet werden für den Datenkanal, der zu testen ist, automatisch, ohne das Erfordernis eines speziellen Testgerätes oder eines Installationsbesuches bei dem Abonnenten. Der Bit-Fehlerraten-Test kann von dem Systemmanager initialisiert werden und die Ergebnisse, die für die Anzeige in einem zusätzlichen Zweig der Einrichtung von Fig. 14 auf dem RF-IPPV-Prozessor-Anzeiger angezeigt werden. Weiterhin können die Bit-Fehlerraten-Ergebnisse von dem Systemmanager in der Datenkanal-Frequenzauswahl verwendet werden.
Was beschrieben wurde, sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Andere Ausführungsformen werden dem Fachmann offensichtlich sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen, sondern nur durch die hier anhängenden Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Verfahren zum Übertragen einer Datennachricht von einer Ferneinheit (120) zu einer zentralen Stelle (110) in einem CATV-System, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Wählen einer Anzahl von Übertragungszeiten, von denen mindestens eine zufällig ist, zum Übertragen der Datennachricht, und

Übertragen der Datennachricht zu den Übertragungszeiten,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Anzahl von HF-Datenkanälen ausgewählt wird, über welche die Datennachricht von der Ferneinheit (120) zu der zentralen Stelle (110) übertragen wird, und

die Datennachricht wiederholt übertragen wird über jeden der gewählten HF-Datenkanäle zu den Übertragungszeiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Schritte:

Zuordnen von jeder der Anzahl von Ferneinheiten (120) zu einer einer Anzahl von Gruppen von Ferneinheiten,

worin der Schritt des Wählens der Übertragungszeiten das Wählen von Übertragungszeiten, von denen mindestens eine zufällig ist, zum Übertragen einer Datennachricht von jeder entfernten Einheit (120) innerhalb der Zeitdauer, die mit der Gruppe assoziiert ist, zu welcher die Ferneinheit zugeordnet wurde, umfaßt; wobei mindestens eine Übertragungszeit gewählt wird für jede der Anzahl von HF-Kanälen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Schritt des Wählens einer Anzahl von HF-Datenkanälen die Wahl von vier HF-Datenkanälen umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Schritt des Wählens einer Anzahl von HF-Datenkanälen die Wahl einer ersten Anzahl von HF-Datenkanälen zur Verwendung während einer ersten vorbestimmten Zeitdauer und einer zweiten Anzahl von HF-Datenkanälen zur Verwendung während einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die erste Anzahl von HF-Datenkanälen und die zweite Anzahl von HF-Datenkanälen jeweils vier HF- Datenkanäle umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend den Schritt: automatisches Schalten zwischen der ersten Anzahl von HF-Datenkanälen und der zweiten Anzahl von HF-Datenkanälen zu vorbestimmten Zeiten.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Anzahl von HF-Datenkanälen innerhalb eines Frequenzbereichs von ungefähr 11,75 MHz bis ungefähr 17,75 MHz liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Anzahl von HF-Datenkanälen innerhalb eines Frequenzbereichs von ungefähr 15,54 MHz bis ungefährt 17,75 MHz liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Schritt des Übertragens der Datennachricht die Übertragung der Datennachricht mit einer Datenrate von 20 Kbits/s umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend den Schritt: Verzögerung bei der Codierung der Datennachricht vor der Übertragung der Datennachricht.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Datennachricht eine gespeicherte Datennachricht umfaßt.

12. Ferneinheit (120) zum Übertragen einer Datennachricht zu einer zentralen Stelle (110) in einem CATV-System, umfassend:

eine Signalerzeugungseinrichtung (501, 504, 505, 506, 507) zum Erzeugen von Signalen innerhalb von einem vorgegebenen Bereich von Frequenzen;

eine Übertragungszeit-Erzeugungseinrichtung (501, 504) zum Erzeugen von Übertragungszeiten, von denen mindestens eine zufällig ist, zum Übertragen der Datennachricht;

und Übertragungseinrichtungen (508, 509) zum Übertragen der Datennachricht zu den Übertragungszeiten;

dadurch gekennzeichnet, daß

sie eine Kanalauswahleinrichtung (504) umfaßt, zum Auswählen einer Anzahl von HF-Datenkanälen innerhalb des vorgegebenen Bereichs von Frequenzen; und daß

die Übertragungszeit-Erzeugungseinrichtung (501, 504) und die Übertragungseinrichtung (508, 509) geeignet sind zur Übertragung der Datennachricht wiederholt über jeder der Anzahl von HF-Datenkanälen.

13. Ferneinheit nach Anspruch 12, worin die Signalerzeugungseinrichtung (501, 504, 505, 506, 507) Signale innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von HF-Frequenzen erzeugt.

14. Ferneinheit nach Anspruch 13, worin der vorgegebene Bereich von HF- Frequenzen ungefähr 11,75 MHz bis ungefähr 17,75 MHz ist.

15. Ferneinheit nach Anspruch 13, worin der vorgegebene Bereich von HF-Frequenzen ungefähr 15,45 bis ungefähr 17,75 MHz.

16. Ferneinheit nach Anspruch 12, worin die Anzahl von HF-Datenkanälen vier HF-Datenkanälen umfaßt.

17. Ferneinheit nach Anspruch 12, worin die Anzahl von Datenkanälen eine erste Anzahl von HF-Datenkanälen zur Verwendung während einer ersten vorgegebenen Zeitdauer und eine zweite Anzahl von HF-Datenkanälen zur Verwendung während einer zweiten vorgegebenen Zeitdauer umfaßt.

18. Ferneinheit nach Anspruch 17, worin die erste Anzahl von HF-Datenkanälen und die zweite Anzahl von HF-Datenkanälen jeweils vier HF- Datenkanäle umfassen.

19. Ferneinheit nach Anspruch 18, weiterhin umfassend: Schaltungseinrichtungen (504) zum Schalten zwischen der ersten Anzahl von HF-Datenkanälen und der zweiten Anzahl von HF-Datenkanälen zu vorbestimmten Zeiten.

20. Ferneinheit nach Anspruch 19, worin die Schalteinrichtungen (504) eine automatische Schalteinrichtung zum automatischen Schalten zwischen der ersten Anzahl von HF-Datenkanälen und der zweiten Anzahl von HF- Datenkanälen zu vorbestimmten Zeiten umfaßt.

21. Ferneinheit nach Anspruch 12, worin die Übertragungseinrichtung (508, 509) eine Modulatoreinrichtung (508) zum Modulieren des Signals von jedem der HF-Datenkanäle mit der Datennachricht umfaßt.

22. Ferneinheit nach Anspruch 21, worin die Modulatoreinrichtung eine binäre Phasenverschiebungs-Verschlüsselungsmodulatoreinrichtung (508) zum Modulieren des Signals für jeden Datenkanal mit der Datennachricht umfaßt.

23. Ferneinheit nach Anspruch 12, weiterhin umfassend: eine Anti-Babbel-Steuereinrichtung (513) zum Steuern des Babbeln von der Ferneinheit durch Ausschalten der Übertragungseinrichtung nach einer vorbestimmten Zeitdauer.