CN1056787A - 电缆电视射频用户数据传输装置和校准方法 - Google Patents

Abstract

自动电平校准装置，用于从电缆电视终端向电缆 电视系统的前端传送数据，该装置包括该终端的可编 程发送装置，在前端的可编程接收装置和校准控制 器。响应前端的寻址命令，可编程发送装置以特定的 校准频率返回一个电平序列。该可编程接收装置确 定该电平序列的每个电平的接收信号强度指示。该 控制器确定从该终端的最佳传输电平。

Description

本申请的主题与同时提交的、申请号为07/498083，发明名称为电缆电视射频用户数据传输装置和射频返回方法的申请有关。

本发明涉及电缆电视系统，更确切地说，涉及通过能容许干扰噪声的电缆电视频道传送数据的装置，数据通过多个可选择的有载波的数据信道进行传送，上述载波之间没有谐波关系，并位于一个电视带宽频道之内，该频道留作CATV（电缆电视）用户到前端控制部位的上行传输。根据本发明的校准方法，上述上行传输电平自动地按周期设置。

电缆电视系统的发展已经达到这样的阶段，不仅提供需要的双向信息流，而且是实现新的服务所要求的。例如，在脉冲式每次付费收视（pay-per-view）服务的实现中，用户可能是脉冲式地选择收看的事件，并且付了费用，那么，从电缆电视用户到电缆电视前端的上行（反向）方向上，需要至少一个数据信道，例如一个电话通信信道或一个射频信道来报告服务使用数据。返回通路的其他用途，包括功率表读数，告警服务，用户投票与表决，收集用户收视统计和家庭购物。虽然不是每一个电缆电视系统操作器都提供双向传输，但是电缆电视设备的生产者已经倾向于在用户前端的方向上提供上行传输。特别是，所有的上述生产者都提供了具有上行传输频率频谱的所谓分配的或双向的系统，上述频谱至少包括5-30MHz的频带。感兴趣的这个频带包括电缆电视频道T₇（5.75-11.75MHz，T₈（11.75-17.75MHz），T₉（17.75-23.75MHz）和T₁₀（23.75-29.75MHz）。每个都具有电视信号带宽的这些返回通路信道可以用于例如电视会议。无论是所谓的“下分配”、“中分配”、还是“高分配”系统，都经由前端操作器用于双向传输，所有这三种分配传输系统一般都包括在感兴趣的5-30MHz频带中的上行传输。

出版在1984年国际电缆电视协会研讨会论文集中的一篇文章，其题目为“双向电缆设备特征”，作者为Richard，Citta和Dennis  Mu  tzbaugh′说明了典型的电缆电视（CATV）返回设备的考查结果，在5-30MHz上行频带中5个主要特征被分析，这包括白噪声和漏斗效应，导入口或不需要的外部信号，不良的分配装置导致的共模失真，电源线干扰和其他影响所产生的脉冲噪声以及放大器非线性。

白噪声和高斯噪声是常用来描述随机噪声特征的术语。白噪声描述了噪声功率的均匀分布对频率的关系，即在有用的频带5-30MHz中恒定的功率频谱密度，随机噪声的成分包括与温度有关的热噪声，由有源装置产生的冲击噪声随频率增加而减小的1/f或低频噪声。术语噪声基准（floor）是用于描述这样的白噪声在有用的频带上的恒定的功率电平。

这些噪声通过每一个返回分配放大器被载带，每一个返回分配放大器还将它自己的噪声加在其上，并且与来自所有分支的噪声全并起来到达前端，在朝向前端的方向上来自分布树的每一个分支的附加噪声已知作为噪声汇集或漏斗效应。但定的噪声基准功率电平定义了一个噪声电平，数据载带功率电平必须超过它。

本发明特别涉及干扰噪声，它在有用频带中在噪声频谱密度分布中形成峰值。当在单一数据发送信道上，已知的数据发送编码技术，例如频率或相位漂移键控被实施时，干扰噪声破坏了有效的数据发送。更特殊的是，干扰噪声特别涉及前文已介绍过的返回设备的4个特征：导入口、共模失真、脉冲式噪声和放大器非线性。

导入口是不需要的外部信号从电缆薄弱点，例如屏蔽不连续之处，电缆屏蔽不合适的接地和连接，损坏了的接头等进入电缆设备。在这些薄弱点，RF载波也可以进入，例如由当地的AM频带、民用频带、业余无线电收发报者的频带、或当地的或国际的短波频带广播引起的。结果，在特定的载波频率上的干扰噪声峰值可以在对导入口敏感的电缆分配设备上进行的噪声频谱密度测定中看出。

共模失真是在电缆设备中，因接头腐蚀而产生的点接触二极管所形成的非线性的结果。在返回设备中这些二极管的效果是驱动信号的差积总是出现在有用频带中6MHz的倍数处的噪声功率峰值，即6，12，18，24和30MHz。

脉冲式噪声定义为高功率电平和短持续时间的噪声。电晕（corona）和间隙式的脉冲噪声是由电源线放电引起的。温度和温度对确定电晕噪声程度有特别的影响，而间隙噪声是电源系统故障，例如坏的或断裂的绝缘体的直接结果。这样所产生的脉冲噪声频谱能随Sinx/x分布扩展到几十MHz。

放大器非线性或与脉冲再生振荡有关的振荡，脉冲再生振荡是由临界稳定的或不合适的终端放大器导致的。其结果是在返回设备频带中有一梳状峰值，其间距与失配处（mistermination）和放大器之间的距离有关。

从所考查的典型的电缆分配设备中，Citta等人得出这样的结论，即“洞”存在于噪声频谱峰值之间的谷中，所述噪声频谱绘制于0-30MHz之间的，他们提议通过仔细选择在这些谷中的“开缝”（sllotted）返回载波可以利用这些谷。

紧接着的下一篇文章公布于1987年国家电缆电视研讨会上和美国专利4，586，078中，Citta等人得出结论，即通过相干相移键控（coherent phase shift keying cpsk）技术，在5.5MHz和11.0MHz的载波上或者在T₇和T₈电缆电视频道附近，可以交替地发送一个4.5Kb（千比特）的数据信号。位于用户终端的开关可以交替地选择5.5MH载波或调谐相关的11MHz载波用于发送。这种消息的交变载波发送形式一直持续到数据被成功地接收为止。换句话说，在两个载波上交替发送的方式一直存在着，直到表示成功接收消息的证实信号在终端被接收为止。而这些载波频率的选择据称是要避免由干扰噪声引起的噪声分布峰值，这样，就有相当的相关即这样一种已调制的相移键控数据流在Citta等人研究之外的电缆电视分配网中将遇到噪声峰值。参照已批准的美国专利申请07/188，478（申请日为1988.4.29）的图2，在5.5MHz上发送实际上是不可能的。人们一直都了解噪声峰值的出现和消失要以一天、一季或其他考虑为基准。

其他的返回通路或上行数据发送计划一直被人们尝试。这些计划包括（例如）电话系统、被Citta等人称为“随遇的”（ubiquitous），换句话说在电缆电视分配设备没有提供给电缆电视前端的返回通路。由于在分配系统中的干扰噪声问题或由于系统是单路下行系统，所以服务的电缆一直有意回避着，替代它的是用户电话线被用于发送数据。然而在这种情况下有这样的问题，即假如用户家里的电话线被用作数据发送，还要用于正常的“一般性”（plain  old）电话服务，则当时的电话数据价目表可以要求支付线路条件超载费，进一步说，只有当用户不使用电话时，电话线才可以用于作无计划的或时期性数据流。

另一个已知的返回数据发送计划是关于在一种避开了麻烦的5-30MHz频带的载波频率上分离数据信道的应用。这个计划由于避开了嘈杂的5-30MHz频带，仅仅是在中分配和高分配中是可能的。

所谓的扩展（spread）频谱数据发送是一种技术，它研制出以安全的方式与水下潜艇进行通讯的军事必要条件，其名称的得出是基于这样的意义，即与用于正常发送窄带数据信号相比，扩展数据信号在大的多的频谱上具有相对窄的带宽。

近来，人们轻视了由扩展频谱发送所提供的安全的优点以及在干扰环境下有利于它的应用的性能。例如，过去人们一直试图开发在电源线上工作的通讯系统，其电源线的脉冲噪声电平很高，然而，人们发现，从Tandy  Radio  shack购买的电源线插入式内部通讯联络系统仅仅勉强可以接受。但是日本N.E.C家用电器公司已经示范了一种在家用交流线上以9600波特工作的扩展频谱家用总线，实际上它仅是至多200米长的电源线。NEC系统的特点是同轴电缆（例如电缆电视电缆）与大多数家庭使用的交流电源线不连接。

U.S4，635，274专利文献中，Kabata等人说明了一种双向数字信号通讯系统，其中扩展频谱发送方式应用于在电缆电视系统中上行数据发送。但是，与电话数据返回系统相比，这种技术十分昂贵。

结果，尽管扩展频谱和其它RF数据返回技术的发展，人们一直要求在电缆电视技术领域中实现利用电缆电视分配设备，在相当地不受干扰噪声的干扰，进行从多个用户终端到电视前端的具有高数据通量的上行数据发送。

脉冲式每次付费收视（IPPV）的原理是公知的，但为了完整起见，这里还要简述一下。它基本上是一个出售的方法，利用该方法，付费（电缆）电视用户可以在一个专用基座上购买到特殊节目。而且，这种购买完全可以通过用户家中的机顶终端（STT）的相互作用在“脉冲”基座上进行签约。虽然不需要所购买的节目是“在进行中”，但却需要系统支持在进行中的节目的购买。这种购买必须以如下方式处理，即它不使用户立即观看节目的能力受到任何明显的延迟（即立刻感到满意）。

虽然存在着实现上述销售方法的一系列技术，但所有这些技术都有共同的需要。该系统的某些部分必须作出决定是否允许购买并随后去观看该节目。若是允许的，则必须记录特殊节目的购买并报告给通常公知的“菜单系统”，从而使得程序销售者最终从交易中收到收入。

为了完成可购买节目报告，使用了一种称之为“存储转发”技术。在存储转发方法中，机顶终端假设：若用户预先具有IPPV能力，则允许该节目购买。当用户执行必须的步骤去购买一个节目时，机顶终端则允许该节目被观看（通常是通过在一个特殊信道上解扰一个视频信号）并记录该节目的购买。当该记录表示程序销售者的收入时，它通常被存贮在一个安全的非易失性存贮器里。

很明显，为了实现该收入，销售者的菜单系统必须以实时方式获得存贮在所有用户机顶终端内的购买记录数据。为了作到这点，系统控制计算机（下面称其为系统管理器）周期地要求机顶终端返回存贮在存贮器中IPPV购买数据。当系统管理器从机顶终端收到该数据时，它通常通知机顶终端收到了数据（即如斯塔等人所述）且该数据将被从存贮器中清除从而为另外的购买数据提供存贮空间。然后，系统管理器将该数据传送给菜单系统，IPPV购买周期就此完成。

当IPPV返回数据对于确定RF数据返回技术是很重要因素的时候，虽然它不是唯一的因素，但由于高数据输入输出系统的要求，这种IPPV返回数据被公认为最需要的了。其它使用返回通路的需求，如用户投票、防盗警报器、仪表读数、家庭购物以及能量管理等都被附加于IPPV服务的数据输入输出请求上。

因此，在现有技术中还存在着这样一个要求，那使得具有高数据输入输出的RF数据返回装置能够保证包括IPPV在内的全范围服务。

本发明涉及射频数据返回装置，用于经过反向电缆射频通信，周期地和迅速地恢复机顶终端购买记录和其他信息。本发明主要涉及对在前端上的所谓系统管理器装置的改进，该装置用于经射频数据返回通路接收返回的数据，一个频率变化的RF接收器用于接收已调数据和从系统所有的用户终端或模块，及该用户终端或模块本身经多条数据信道传送。

本发明的一个目的就是实施RF用户数据返回，而不需要对其菜单系统作任何重大改动。另外，RF用户数据返回处理将独立于电话线返回而工作，即它们将并行工作。同时，RF用户数据返回装置应该与任何用于上行或下行传输的前端或终端装置相互兼容。可以通过下面综述来了解系统装置和项目。

系统管理器：这是用于电缆电视系统的主要控制的计算机，该系统管理器从人操作者和计费计算机那里接收输入指令，它产生合适的控制事务处理，这些事务处理在向前下行的电缆通路上经过一个控制发送器传送到机顶终端上;它还接收来自本发明所述的频率互异的数据接收机和处理器（也称为RF-IPPV处理器）的返回数据并将这些返回数据送到计费计算机中。

控制发送器：这些装置是用于从系统管理器转换标准RS-232串行数据到一个用于在电缆上发送到机顶（set-top）终端或IPPV组件上的调制信号。在一个由本发明受让人的已知电缆系统中，控制发送器可以是一种可选址发送（ATX）或一种前端控制机或扰频器（scrambler），或是两者的组合。基于本发明的这些目的，控制发送器主要是一种通路（pass-through）装置，并作为一个整体加以描述。

双向放大器：这些干线（trunk）分配放大器和行扩展器放大并通过在向前（下行）方向上的RF频谱的某一部分及相反方向的RF频谱的不同的部分。这使得在单根同轴电缆上双向通信成为可能，双向放大器也是一种通路装置并仅仅描述为一个整体。

机顶终端：这些装置是电缆系统与用户与他/她的电视机之间的接口，在其它的功能中机顶终端执行调谐、下变频及在一个选择时基上电缆视频信号的解扰（de-scrambling）。他们接收来自控制发送器的综合的和所选址的控制事务处理信息（transactions）（即向全体或个别终端的事务处理）以调整和控制他们所提供的服务。另外，机顶终端也可以装备一个内部的RF返回模块或提供一个与一种附加的外部数据返回模块的接口，这样终端或外部模块的一种安全的存储装置可以提供来用于存储购买情况或其他返回的数据。进一步说，机顶终端或相连的模块包含一种依照本发明的频率互异反向（diverse  reverse）通路数据发送器，这样，一个要么装备起来的要么与一个RF-IPPV模块相连的机顶终端，在这里称之为RS-STT。RFIPPV模块，在机顶终端不提供一个内部的频率互异反向通路RF数据发送器的情况下，RFIPPV模块就是一种与机顶终端相连的模块。

RF  IPPV处理器

RF  IPPV处理器基本上是一个用于终端和模块反向通路数据传送的，频率互异的RF数据接收器。它可以同时在高达四个（或更多）种类不同的反向信道上从经调制的RF信号中恢复数据。然后它滤出冗余数据消息，把该数据汇集入信息包并且用标准的RS-232数据链将信息包传递给系统管理器。对于每个电缆电视系统前端来讲最少需要一个处理器。

本发明整个的目的是所述的RF用户数据返回装置必须是易于使用的，工作可靠的，并且有高的数据通量，完整性和安全性能优异。另外，本发明设计用来满足三种特别的性能目标：

1.所述RF数据发送装置必须尽量容许在电缆分配设备的反向频道中典型的相对高的电平的离散式干扰源，这些干扰是由外部的RF源引入到电缆设备形成的，它们全部“汇集”（funneled）入数据接收机中。

2.数据返回方法必须是足够快的，这样，可允许一个操作者在24小时或更少时间内，在一个大的，每个前端电缆电视系统有200，000台终端的情况下从所有的机顶终端获得数据。

3.各个机顶终端的或在一个用户位置安装的所要求的相关连的模块的任何频率或电平的调整必须是完全自动的。

前两个目的相应于本发明的两个主要功能方面，频率反向通路通信技术和媒体（media）存取/数据返回规程。第三个目的涉及通信技术的性能，并且主要涉及提高系统的自动维护而不管变化的环境条件。申请号为-的同时待审的申请与前两个目的相关。

本发明主要涉及第三个目的，特别是涉及一种周期地校准机顶终端或IPPV模块RF数据发送电平以补偿环境条件变化的方法。除了环境需要考虑外，电缆分配设备的位置变化或者重新配置都可能导致要对系统的终端进行重新校准。校准环路的构成包括系统管理器，终端或IPPN模块和频率互异的RF返回数据接收器，该系统管理器对校准操作进行全面控制。为了本发明的目的，并且根据下面对本发明的详细描述，该系统管理器包括一个校准控制器算法，用于控制校准环路部件和操作，上述算法包括RF  IPPV处理器和机顶终端/模块的辅助控制算法。

为了响应上述校准控制器始发的可寻址的命令，一个特定的机顶终端或模块选择一个校准信道频率，例如，四个可选择的传输数据信道中的信道D。此外，例如在用户终端/模块发送器预先确定8电平序列的第一发送电平。当收到该信号时，RF-IPPV数据接收器确定它的电平，该接收器将该信号电平与一个期望的信号电平进行比较。由于该信号的强度很可能太高或太低于一个电平值，所以该终端通过校准信道的预定电平序列连续地调节它的发送电平。上述电平序列以具有预定持续时间的周期信息进行发送。所有接收的信号都进行列表，其结果与期望的电平进行比较，并且由RF-IPPV处理器确定一个特定的最佳范围内的发送电平。RF-IPPV处理器根据需要可以在两个范围内电平之间插入值。而且，由于信息之间的定时是已知的和电平序列是以预定长度的信息进行发送的，所以信息序列的定时是可精确地检验的。按照可寻址的命令，模块发送器以确定的最佳电平至少发送一个信息。然后，信道A、B、和C的所有其它数据返回信道的发送电平都按照IPPV机顶终端或相应的RF-IPPV模块的校准信道电平的电平值进行调整。对于可能的数据信道范围的预定的斜率特性可以下装并且存储在完成这一过程的终端/模块中。

当检验到特定发送器的接收信号强度的指示与最佳电平或电平范围相比太高或太低时，可以由系统管理器对机顶终端/模块发送器再校准。当系统管理器能够开始校准时，通过一个特定的按键序列，机顶终端接通电源或启动时，可以向系统管理器发出一个校准请求。

根据待审申请的发明，提供了把数据信息从远地单元传送到中央位置（location）的方法。首先，选择多个数据信道，用于把数据信息从远地单元传送到中央位置，对于多个数据信道中的每个信道至少产生一个随机发送时间，用于发送数据信息。然后在该发送时间，将数据信息经过多个数据信道发送出去。

仍然根据上述待审的申请发明，提供了用于把数据信息传送到中央位置的远地单元。该远地单元包括一个信号发生器，用于在预定的频率范围内产生信号。一个信道选择器在预定频率范围内选择多个数据信道。一个随机时间发生器产生至少一个随机发送时间，用于在多个数据信道中的每个信道上发送数据信息。一个发送器在发送时间经过选择的多个数据信道发送数据信息。

结合下面详细的描述以及有关的附图，本领域技术人员能够很容易理解本发明的上述及其他特征。

图1是一个概况框图，它描述了一个CATV分配设备，具有双向分配放大器和分配器，使得包括一个本发明的RF数据返回发送器的CATV用户终端与包括本发明的频率互异数据接收器的前端相连接。

图2是一个典型的CATV分配设备的上行0-30MHz频带上噪声电平对频率的关系曲线。

图3是系统框图，显示出图1所示系统的几个部件，包括一个计费系统（billing  system），系统管理器、频率互异数据返回接收器及机顶终端和它的相关的RF数据返回模块。

图4是一个典型的机顶终端（STT）的原理方框图，所显示的这个特别的终端包括一个带外（out-of-band）导址命令接收器。

图5是用于图4的机顶终端的RF-IPV模块的原理框图，该模块要么包括终端的一部分，要么通过一个适当的总线系统被连接到终端上。

图6是图5所示的模块的BPSK调制器的原理图。

图7是一个定时图，用于从图5所示的频率互异的RF数据返回发送器来的数据返回序列。

图8是示于图3中系统中的RF-IPPV处理器（接收器）的框图。

图9-13是图8所示的RF-IPPV处理器系统的几个部件的框图;图9表示前端模块;图10表示频率合成器;图11A-C表示RF接收器;图12表示信号强度分析器;图13表示控制装置。

图14是屏幕的树形结构图，它可以通过操作RF  IPPV处理器的键盘的键来被显示。

图15是一个RF-IPPV数据传输序列的定时图。

图16是说明米勒编码原理的数据波形图。

图1示出了一个典型的电缆TV分配设备100，用于将电缆电视信号分配给用户，还用于接收来自用户终端120的上行消息。CATV设备100通过CATV终端120使前端110连接到许多用户的电视机130上。CATV设备100采用分配器143按树形结构连接，它具有分支148和150。同时，在分配器143的位置，采用一个桥式转换开关，用来在前端和用户之间转换通讯到分配器143上行输入端的唯一一个分支上。本发明的一个目的是要消除对桥式开关（它过去一直用于改善从用户到前端的数据通量）的任何要求。在下行方向，许多用户典型地接收从前端110送来的同样的信号，典型的是宽带CATV信号。在将来具有增加带宽的系统中，例如光纤系统，不同的用户接收他们想要的互不相同的信号是可能的，即一个预先保留给电话公司的区域。分配放大器142也是沿着电缆设备100，有规律以提高或重复被发送的信号。从前端110到在CATV终端120的用户的发送易于受干线141和支线148、147、146、145和底端口（drop）144中噪声的影响的，但是，目前，更严重的噪声引入点存在于用户到前端110的发送过程中。

频率互异RF数据返回发送器200可以包括在CATV终端120之中或与之相连接，并且，允许用户通过在CATV设备中发送上行消息与前端110进行通讯。前端110包括频率互异RF数据接收机300，用于接收在CATV终端120中或在一个相连接的模块中（所述模块位于任一个或所有多个用户处）的RF数据返回发送器200发送的消息。提供IPPV或其他所需数据返回服务的另一些顾客，可以为其提供电话发送器用于在前端与电话处理器（图中未示出）通讯。

许多CATV设备是所谓的分配系统，配备用于双向发送，即从前端到用户和从用户到前端的发送，在这些CATV设备中，放大器142被配备用于包括反向通路放大的双向发送，在一些电缆电视公司中一直避免在CATV设备中采用双向发送方式，因为从用户到前端的上行发送是非常易于受到干扰噪声的影响的。上行通讯更易于受干扰噪声的影响是因为CATV设备是树形结构的，在CATV设备的每一个点的干扰噪声在上行方向会被传播和放大，这也可以称为漏斗效应。例如，在线144和154上的干扰噪声160和161在连接到底端口（drop）144和分支154的分配器143处将合并成干扰噪声162，当这个信号向前输送到前端110时，将与整个CATV设备中的分支线153、152、151、150及一切其他线路上噪声合并起来。在上行方向，要在前端110从CATV设备的每一个分支上，从噪声中鉴别出被发送的数据信号是困难的。

干扰噪声包括脉冲噪声、共模失真、导入口和放大器非线性、灯10、无线电广播11及电源线是典型的干扰噪声源。CATV设备可能包括一些旧的和损坏了的接地和电缆屏蔽连接或类似的允许噪声进入到CATV设备中任何地方的东西。老化的分配器143或旧的非线性放大器142也可以形成干扰噪声。因为从CATV设备的每一个和所有的分支产生的干扰噪声影响上行发送，而仅仅沿着下行线（如141，148，147，146，145，144）的干扰噪声影响下行发送，所以一个上行的CATV设备当它用久了之后，将需要比下行CATV设备更经常的维修。本发明允许在一个不完善的CATV设备中进行上行通讯信号的发送，在这种设备中，不进行日常昂贵的CATV设备的维修，要进行上行发送是困难的。本发明还允许在比通常情况下有更多噪声的CATV设备中实施消息的双向发送。

现在参见图2，它示出了在一个通常的电缆电视设备中噪声功率电平对频率的曲线。这项测试是在一个较新的设备中在高峰收视时间内（晚上）进行的，在所测量的设备中由当地的AM电召1500KHz，英国全球服务（The British World Service），美国之音和业余无线电受好者广播21兆赫所引起的导入口效应特别严重。人们很快就可以看出用已知的方法在频道T₇（5.75-11.75MHz）上进行发送实际上是不可能的。而且，从这个分配可以看出，频率越高，干扰噪声的困扰就越小。

在测试进行的时间内，共模失真效应并不十分严重，然而，差不多一年以后，对这个设备再次进行检查，由于共模失真所产生的峰值在预言的频率上即6、12、18、24MHz可以看到。

图3是根据本发明的RF-IPPV系统概况图。该系统包括一个计费计算机或系统305，它用于记录和保持每一个系统用户的记录。所述记录一般包括这样一些信息，例如用户姓名，地址，电话号码，用户所拥有的设备的型号，用户有资格收看的付费服务节目。一般说来，电缆操作员要拥有计费计算机，较少的是从专营这种设备的商号租借设备，或者与记帐商号分享他拥有的机器的计算时间。

计费计算机305与系统管理器310接口，系统管理器310控制着电缆系统的运行，系统管理器310拥有一份清单，上面列着在电缆系统中所有可寻址的机顶终端以及每一终端有资格接受的服务种类。系统管理器310也限定并保留着用于每一系统的电缆操作员所选择的参数，这些参数可以包括在系统中与每一个CATV频道相关的频率，那些频率被扰频，系统的安全特征及系统时间。另外，系统管理器也负责系统中付费收视节目服务的资格审查。

系统管理器也存储IPPV信息。系统管理器的固有程序读取来自电缆系统机顶终端上的IPPV事务处理信息，这种IPPV事务处理信息被存储在系统管理器的数据库中，直到被计费计算机305取回为止。系统管理器310还通过发送数据询问至电缆系统中机顶终端来控制IPPV购买信息的报告单。

如图3所示，由系统管理器发出的命令可以两路中的一路发送到机顶终端。在这第一种技术中，一种可寻址发送器（ATX）314，以一种可被所寻址的机顶终端识别的格式，在专用频道上（即104.2MH），从系统管理器（随意地经过前端控制器312）发出命令。在第二种技术中，采用所谓的“带内”（in-band）系统即利用带内扰频器313的作用将命令包含在视频信号中，来发送命令。带内系统在前的正在审查中的申请号为188.481的申请中已作说明，这里可供参考，其他技术可用于寻址地或总地从前端向用户机顶终端发送数据，本发明并不仅仅局限于此，例如在同样的电缆上可以发送音频以下的数据，音频以上的数据，扩展频谱或者在一个可以转换的或私人电话或电源线上使用等价的替代物。

在这个电缆系统中的用户可以被提供一个机顶终端315。图3说明了三个机顶终端，其中的两个（315a，315b）与带内系统相连，其中的一个（315c）与带外（out-band）系统相连。例如机顶终端315a和315b包括科学的亚特兰大模型（scientific  Atlanta  Model）8570和8590机顶终端，而机顶终端315c包括科学的亚特兰大模型8580机顶终端。这个机顶终端允许用户调谐和解扰电缆系统操作员所提出的服务，每一机顶终端都包括各自独特的数字识别器，例如数字地址，它可允许电缆操作员直接将命令送到各自的机顶终端，这些命令被称为寻址命令。这些机顶终端也能接受该电缆系统中由所有机顶终端处理的总的命令。有资格购买脉冲式付费收视节目的用户只需在其机顶终端由加装一个脉冲模块，简言之，脉冲模块允许用户管理他的机顶终端以收看付费收视节目，存储与所购买的节目相关的数据，并将所存储的数据向前送到电缆操作员。如图3所示，通过使用公共交换电话网317，经电话处理器321的电话脉冲模块，或者通过RF返回通路319，经处理器322，上述被存储的数据可以被发送到电缆操作员。RF数据返回通路将在下文中作更详细地讨论。电话处理器321和RF  IPPV处理器322通过一个合适的接口，例如RS-232接口，连接到系统管理器310上。

计费计算机305发送一个事务处理信息到系统管理器310，该系统管理器就可以确认一个特定的机顶终端是使用了RF返回通路319还是使用的是电话返回通路317，然后系统管理器310将事务处理信息加到机顶终端315上，以使该机顶终端能得以形成，例如，一个RF脉冲模块必须加上频率，它采用RF发送方式（校准过程下文将详细说明），这些频率可能在模块制造时已固化于其中，或者可能由系统管理器310利用总的事务处理信息加在其上，另外，这些频率还可以由可寻址的命令加在其上。

图4说明的是本领域已知的一般性可寻址机顶终端的原理框图，即科学的亚特兰大8580机顶终端。按照本发明一个实施例的原理，机顶终端是通路（passthrough）装置。在本发明中不起作用。通过微处理器400的一个端口、微处理器400仅向经IPPV连接器490与图5所示的RF-IPPV数据返回模块连接的微处理器504报告所有的通过可寻址的数据接收器430接收的命令。在另一个实施例中，图5所示模块的微处理器504的功能可能与微处理器400一致，在这种情况下，需要一个较M50751容量更大的微处理器。

一个带外可寻址机顶终端的基本构造块是一个下变频器和调谐器410，用于接收和下变频输入的电缆信号。数据接收器430接收来自下变频器（down  converter）410的已向下变频的带外104.2MH载波或其它合适的数据载波，由该下变频器输出的已下变频的电视信号根据需要在解扰器420处解扰，被解扰的频率向上变频（upconverted）至频道3或频道4，用于输入到用户电视机、录相机或其他设备中（图中未示出）。

微处理器400与NVM470，定时逻辑480、用于接收直接输入信号的键盘440，用于接收遥控信号的红外或其他遥控接收器450，及显示器460相连。显示器显示调谐的频道数及时间。

上述的型号8580机顶终端在本发明中只作通路装置使用。每一个型号8570，8590和其他制造商生产的每种其他机顶终端通常包括象微处理器400那样的处理器控制器，它们都必须有一些端口和连接器用于与图5所示的模块交换数据，或者当模块不包括在微处理器中时用于控制图5所示的部件。图5所示的NVM502是附加的非易失性存储器，仅仅用于补充NVM470提供的存储数量，并由微处理器400存取。

为了实施除IPPV服务以外的其他服务，例如家庭购物、能量管理、读表、防盗报警等，一个终端应有合适的接口用于数据输入/输出到用户家庭中各种主要的设备上（图4中未示出）

图5说明了根据本发明的RF-IPPV模块框图。RF-IPPV模块是一种微处理器基础上的BPSK发送器，用于从用户处通过电缆电视CATV设备的反向或上行系统向前端发送信息。微处理器504与机顶终端微处理器400连接以接收将要存储在NVM503（用于以后的发送）的信息，或者接收发送指令。在发送周期，微处理器启动频率合成器电路的电源，编程适宜的频率供发送、接通最后的放大器，在调制器上设置预定的增益电平并发送所需的信息。

微处理器504是模块的“大脑”，它决定什么时间发送（根据从前端送来的指令，下文将作更详细讨论），确定并设置发送的频率和功率电平，将被存储在NVM503中用于发送的数据编码。为了保证瞬时的和有效的数据返回，数据最好存储在NVM503中时预先格式化。发送完成之后，微处理器504切断RF电路，这样可以减少模块的噪声输出，也减少总的功率要求。NVM503存储节目数据（已预先格式化，用以发送），安全信息、发射频率和电源电平以及模块识别信息。NVM503也存储收视方面的统计数据，下文将作更详细的说明。

锁相环505、低通滤波器506、压控振荡器（VCO）507合成用于发送的频率。该频率由一个4MH晶体时钟501（它也控制微处理器504）合成。这种设计减少了需要用来完成合成工作的部件数，并且消除了由于同一频率而使用两个不同时钟引起的问题。

该模块的锁相环505接收来自微处理器504的串行数据，并设置它的寄存器，用于一特定频率。锁相环505将来自VCO507的输出端的取样信号与由4MHz时钟501衍生的信号相比较，以确定与具有代表“高”或“低”的产生频率的极性的程序化合成器频率相比，所产生的频率是“更高”还是“更低”。LPF部件506执行这个信号的数学积分，并产生一个DC电压以控制压控振荡器VCO507的输出频率。VCO507的输出信号被送至调制器508，并反馈到锁相环505。这样，它可以被再次取样，在发送过程中，这个动作重复进行。

数据滤波器510是一种带通型滤波器，它阻止将要发送的高频能量的数字信息被调制进入RF载波。这样，数据滤波器510的作用是将被调制信号的调制能量包含在一个特定的限度内。

调制器508接收来自VCO507的RF载波及来自微处理器504的已滤波数据输出，并且调制RF载波的相位与数据信号成比例。调制器也使用由电阻性的D/A网络产生的DC偏置电压以控制所调制信号的总的增益。D/C网络直接由微处理器504控制。

用于RF数据返回的三种调制方案被认为可以实施在本发明中：二进制频移键控（FSK），二进制相移键控（BPSK），采用BPSK调制的直接的序列扩展频谱（Direct  sequence  spread  spectrum  DSSS）。由于带宽保持不是关键性要求，所以许多方案被认为是太复杂，没有必要。

在上述三个方案中，BP.SK对宽带噪声最不敏感，DSSS对离散频率干扰最不敏感，而FSK实施起来最简单。另一方面，BPSK和FSK对强的同频道（co-channel）干扰几乎没有抵抗力，但是DSSS接收机是相当复杂的，且有非常大的噪声带宽。DSSS发送器还需要一种非常复杂的滤波器，用以防止向前的和反向的视频干扰。另外，FSK接收机有“俘获效应（假如这样），在这种情况下，这也是个问题。

根据本发明的系统提供了上述每一种方案的某些最好的特征，该系统使用BPSK，以四种不同频率传输信号，这个方法可以称之为频率互异性BPSK或FDBPSK。按照这种方式，接收器的噪声带宽就是非常小的，BPSK的相干燥声抑制特征被采纳，并且，通过合理地选择频率，离散的干扰也可以避免。然而，当基于上述理由将BPSK调制方式用于本发明时，其它的调制技术也可以应用，本发明并不局限于这个方面。

终端放大器（Final  amplifier）509放大来自调制器508的信号到模块所需的输出功率电平。该放大器增益处于一个固定的值，例如抗干扰控制513的信号控制放大器509的启动/关断转换。

抗干扰控制513是一种电路，设计用于允许微处理器去控制终端放大器509的状态。在微处理器故障的情况下，在一个预定时间周期之后，或在几次连续的发送之后抗干扰控制513抑制了终端放大器509。这样不管微处理器的情况如何，它可以防止模块发送比设计要求更长的消息。“干扰”或“啸叫”的终端是失去控制的终端，它们能产生噪声消息令整个系统停顿（如果允许的话）。经过了一段比最长数据消息所需时间更长的预定时间周期之后，抗干扰电路就可以通过切断数据发送器来阻止干扰。抗干扰控制513在美国专利4，692，919中作了说明，此处可作参考。

双通滤波器511是具有两种不同元件的滤波器：一个12-19MHz的带通滤波器515，用于模块发送器的调谐能量抑制;一个54-870MHz的高通滤波器516将通过CATV信号到机顶终端而不受干扰。

用于所谓“应急”系统的与RF-IPPV模块设计相关的考虑，并不特别适合所谓“备用”系统的设计。例如“应急”系统涉及带内和带外可寻址的机顶终端。如象Scientific  Atlanta  8570，8580和8590终端。“备用”环境要预先假设机端终端从用户房屋移开。这样的“备用”系统，包括例如禁止和陷波技术。因此，例如，如果不分支的话，至少有一所房子，在电缆电视终端及可能不特别适用于数据通信的用户设备之间电缆要分离。另一方面对于IPPV、家庭购物来说，需要一些用户设备。这样的双向业务并不适合于常规电视接收设备。因此，图5所示的模块（该模块预先假定一个总线或另外的内部-终端/模块通信通路）若无一些特殊的数据通信设计，在常规的房屋或分支电缆上来实现将是困难的。因此，本发明涉及终端/模块设计的那些原则，这些原则可以从用于对应急终端的设计扩展到对所谓备用禁止和陷波系统用户单元的IPPV模块的设计。

图6示出了图5中的BPSK调制器细节。BPSK调制是这样的一种调制，即交替改变RF载波的相位状态，以两种可能状态中的一种来表示两种逻辑状态中的一种。在本发明的RF-IPPV发射器中使用的BPSK调制技术包括使用了平衡差分放大器，用于产生在RF载波中的相位状态变化来表示已编码的数字信息。虽然存在很多可以想象到的方法来实现这种类型的调制器，但是使用如图6所示的差分放大器还提供了一种改变整个电路增益的装置，这样能使用微处理机控制输出功率电平。在图6中，通过在Q₃的基极加一个恒定电平的RF载波，并把该信号与由微处理机504控制的数/模转换器提供的DC偏压相结合，一个伪线性功率输出控制器被集成在一个低成本的BPSK调制器中。

BPSK调制器600包括可编程的增益控制602。该可编程增益控制602包括四个电阻R₁-R₄，分别为1KΩ，2.2KΩ，3.9KΩ，和8.2KΩ。每个电阻R₁-R₄的一端分别连接到输入端B₃-B₀。每个电阻的另一端分别连接到公共输出端605。可编程增益控制602的输出端605通过一个3.3KΩ电阻R₅连接到晶体管Q₃的基极。5伏电压通过一个3.3KΩ的电阻R₆加到可编程增益控制602的输出端和电阻R₅之间的第一点。可编程增益控制602的输出端和电阻R₅之间的第二点通过一个0.01μf的电容C₁接地。振荡器507（图5）的输出端通过一个0.01μf电容C₂接到晶体管Q₃的基极。

晶体管Q₃的发射极通过一个8.2KΩ电阻R₇接地。晶体管Q₃的发射极和电阻R₇之间的一点通过一个0.01μf电容C₃和一个33Ω电阻R₈接地。

晶体管Q₁的发射极连接到晶体管Q₃的发射极。晶体管Q₃的集电极连接到上述两个发射极相连的一点。输入的数据通过数据滤波器510（图5）连接到晶体管Q₁的基极。数据滤波器510和晶体管Q₁的基极之间的一点通过一个0.01μf电容C₄接地到，并通过一个27KΩ电阻R₉接到27KΩ电阻R₁₀。导线“A”代表两点相连的连线。

电阻R₉和R₁₀之间的一点通过一个12KΩ电阻R₁₁接地，并通过一个3.3KΩ电阻R₁₂接到+9V的输入端。电阻R₁₀和晶体管Q₂的基极之间的一点通过0.01μf电容C₅接地。

晶体管Q₁和Q₂的集电极分别连接到变压器650的初级端点。+9V通过一个47Ω电阻R₁₂连接到变压器650的初级绕组中点。变压器650次级绕组的一端是调制器的输出端，而另一端通过一个0.01μf电容C₅接地。

现在将解释调制器600的操作。

调制器600从图5的微处理机504提取定标（scaled）数据输入并滤波该数据，以便降低其高频含量。经滤波的数据波形改变晶体管Q₁集电极电流至两种可能状态的一种，表示为数字1或0。晶体管Q₂维持在一个恒定的电压上。

振荡器RF被输入到晶体管Q₃的基极。晶体管Q₃的集电极电流保持在一个恒定的电平，该电平由可编程的增益控制数/模变换器电阻网络602的输出电压来确定。因为Q₃的RF集电极电流保持恒定，来自晶体管Q₁和Q₂的总的发射极电流就必须等于晶体管Q₃的电流。Q₁中的集电极电流正比于其基极上的数据信号而变化。这样Q₂中变化的集电极电流就以相反的方式保持总的电流不变。来自晶体管Q₁和Q₂集电极的RF电流在变压器650的初级端上产生一个差分电压。差分的RF信号由变压器650变换为一个单端信号，产生一个RF载波，该载波正比于Q₁基极上的数据信号而改变极性（相位翻转），这就是被放大和传送的BPSK信号。

调制器内的增益控制功能是由晶体管Q₃基极上呈现的偏压而产生的。当与来自振荡器的RF信号组合时，该DC偏压产生一个正比于该偏压的集电极电流（及增益电平）。这样，当该DC偏压电平由于可编程的增益控制电阻网络602而增加时，则晶体管Q₃上的RF信号增益也同样增加。可编程的增益控制电阻网络602设计得具有一个与数字输入响应的互补DC，以在调制器输出端上的RF功率中产生一个线性增加。换言之，对于4bit数字信号的每个递增增加，调制器输出功率都将增加一个固定增量。

现在将描述根据本发明特征的上述各个部件的工作。

如上所讨论的，为了报告返回到系统管理器310的IPPV节目购买信息，每个机顶终端或STT315必须有一个逆向通信通路（作为用于从系统管理器310向STT315发送控制信息的正向通路的相反方向），如前所述，一个RF-IPPV系统要被用到具有反向子分配信道能力的电缆设备中。这些电缆系统有干线放大器，该放大器允许T₇，T₈，T₉和T₁₀（约0-30MHz）信道以相反的方向，即向前端传送。

本发明提供了一种如图5所示的RF-IPPV模块，该模块利用T₈信道的一部分，借助于可选择的多个已调RF数据载波信道，从终端或模块至前端中的频率互异的数据接收器进行通信。对于电视会议或其它通信所使用的T₇，T₉，T₁₀信道则不受数据通信的影响。该数据通信一般规定在T₈信道的频带内。

利用电缆设备中的反向信道作为数据通信网络从终端位置检索用户信息，具有两个主要缺点，即高噪声和上面描述的上行通信的干扰环境，而且缺乏一个读取争用机制，通过该机制，数据可以争用存取网络。两个问题起源于如图1所示的一个倒“树”形系统的布局。

从干扰的观点来看，“树”的分支起到一个大的天线网络作用。电缆系统中的不合格屏蔽，破裂或失连都能使RF干扰进入上述系统。因为干线放大器予定提供整个单元增益，则在每个放大器上都会再生出带内干扰和噪声。而且，在反向通路内，来自每一个分支的干扰和噪声在每个干线内部组合相加。结果是，整个电缆系统内所拾取的所有干扰和噪声最终都在前端相加，该处设置有RF-IPPV数据接收器。为了减少用于数据通信的反向电缆电视信道在使用中的这些固有问题，则在T₈电视信道频带带宽中，选择多个在23个100KHz数据信道范围内的4信道，用于现在的RF-IPPV系统，这种使用主要是根据数据流量的考虑。正如以下将进一步描述的，本发明的构成并不仅限于4信道，还可使用多于4信道。接收消息的概率随着所利用的每个附加信道而增加，但是，经比较，用于附加信道的发射器和接收器所提供的费用却变得过高。

6MHz反向视频信道分为60个100KHz宽的通信信道，其中的23个信道在现行的实现中使用。根据噪声和干扰的频率位置，选择23个信道中的4个信道。发送器和接收器的频率都是灵活的，用于反向通信的频率可用系统管理器的计算机自动地编程，以避免有噪声或含有严重干扰的信道。这些频率可以经常根据需要改变，以对付随时间变化的干扰。

每个发送器最好以20kbit/秒的数据速率在4个频率的每一个频率上陆续地发送其数据。在前端使用4个RF接收器（各自被调到每个信道上）。这种安排为每个消息提供了冗余。由于其总的信道干扰错误概率是4个概率的乘积（因为4个信道的每个信道，在发送器正在使用它时都会出现干扰）。这就产生了很高的传送/接收成功率。

应当指出，这样能够提供比扩频系统更好的性能，这是因为按序的传送方案提供了一些时间的分集制及频率的分集制。

频率选择

在典型的反向系统中，有4个可用的视频信道，T₇、T₈、T₉、T₁₀。通常，最低信道（T₇）是噪声最多的信道，而最高信道（T₁₀）是最安静的信道。这将建议，T₁₀是最好的选择。然而，还有一些其它考虑。

很多电缆操作器或使用或需要保持几个可用的反向信道。它们有时用于电视会议链路，共用存取TV，至前端的字符发生器链路和调制解调器业务。因为电视比数据传输更不允许有噪声，所以希望留下最“干净”的频道开通，并使用一个较低的信道。

从对一些用户反向设备直接观察获得的数据表明，从T₈至T₇信道质量大大地恶化。虽然BPSK系统可以工作在T₇，但安置在干净信道T₈内一般是比较容易的。

在频率选择中包含的最后因素是发送器谐波的位置。保持发送器的二次和三次谐波在上面的反向信道和正向电视信道之外，这一点是重要的。如果发送器的频率限制在14至18MHz范围，则二次谐波（2xfo）将在28和36MHz之间，三次谐波（3xfo）将在42和54MHz之间。因此，其二次谐波和三次谐波将在正向和反向电视频道之外（高于T₁₀，低于信道2）。这种考虑降低了发射器输出滤波要求，因此，就大大地降低了费用并增加了可靠性。这样，选择频道T₈，不象Citta等人.，有意地避免对上行传输不利影响的载波谐波，奇次和偶次谐波落入0-30MHz传输频带的上面部分内。

侵入的干扰源典型地是离散频率，实际上它随时间变化。虽然平均频谱分析仪测量能够指示出在一个特殊的时间点上可能是完全不希望的T₈频道的区域或频带，但确定地预测其频率或经常频繁地使用仍然是困难的。然而，在任何给定的时间内，存在着典型地可考虑的具有足够低杂音和干扰电平的T₈频带的带宽，以保持可靠的通信。本频率分集的RF-IPPV系统的设计利用了这种事实，并通过一些互补技术避免干扰，这些互补技术为：最小带宽的数据通信技术，频率分集，多（同时）通信信道和时间随机冗余消息传输。

每当图5的RF模块尝试（或重试）返回数据时，它发送的IPPV事件数据与4个不同信道（频率）一样多。使用频率的实际数目是可编程的，在每个始端的基础上，在现行的实施中是从1至4。当然本发明并不受这方面的限制。该系统的频率灵活的性质允许返回系统被编程，来控制没有强的固定干扰的信道（频率），此外，使用多个频率避免了随机的和随时间变化的干扰源。

例如，当系统开始建立时，频谱分析仪可用于在15.45-17.75MHz频率范围内寻找几个100KHz信道，该频率范围平均地说，具有低干扰电平。但是，在任何规定的时间点，总是有这样的一些概率，即随机的或随时间变化的噪音源可能干扰数据的返回传输。而且在一个信道中出现干扰的概率与在另一个（非相邻的）信道中出现干扰是相对无关的。

为了说明起见，假定在任何信道上，在任何传输期间出现有害干扰的概率是50%，这样，不多于信号带宽的一半可被利用。从另外的一个观点来看，使这回数据消息通过的概率仅是50%。但是，如果基本上同时地尝试在多个信道上发送消息，若在每个信道上的尝试都不成功，则仅有一个尝试不成功。换句话说，至少一个信道尝试为不成功的唯一的方法是所有的4个尝试都不成功。如果使用4个信道，这种出现概率是：

0.5×0.5×0.5×0.5＝0.0625（6.3%）或者当仅使用一个信道时，仅为故障50%概率的八分之一。一般来说，如果干扰在一个信道上的故障概率是K，那么，使用4个信道时，故障概率就是K⁴，则相对的改进就是K/K⁴或1/K³。

在现行的实现中，系统管理器，RF-IPPV处理器（RFIP）和RF-SST模块存贮两组（等于）4个可用信道。这两组信道称为“一类频率”和“二类频率”。对于本领域普通技术人员来说，本发明不限于两类频率，每类包括4个频率是显见的。更确切地说，可以使用任何类似频率，每一类包含相同或不同的频率数。从系统管理器送到RF-IPPV处理器和RF-STT的指令能够立刻将操作从一组工作频率转换到另一组工作频率。另一方面，系统管理器可以编程，使其在一天的不同时间自动地周期地在其工作频率类别中转换系统工作。

在现行的实现中，有两种工作方式在整个时间内迅速可变而无需间断地工作。例如，一类频率可规定三个信道来用于数据返回，而一信道用于把RF-STT模块自动校准，第二类频率可规定四个信道，用于数据返回。在白天的规定时间内，由于设备典型地处于工作状态故系统可以使用一类频率编程，以便自动地校准可能出现的问题。在夜里，系统可以使用二类频率编码，以最充分地利用多个数据返回信道的优点。

如果已知某些返回信道的相对质量是在白天的一定时间内变化很大，则可以在预定的编程时间使用二类频率，以快速地和自动地转换一个或多个信道。例如，由于一个产生干扰的无线电发射机，从上午4：00至下午6：00期间，信道“A”可能比信道“B”好得多，但是在夜里（下午6：00至第二天上午4：00），信道“A”却比信道“B”差一些，那么，把信息“A”分配到一类频率而把“B”分配到另外一类，而且编程系统在上午4：00和下午6：00转换合适的频率类别是有利的。

假定在多个信道上都是低噪音，则可以利用较低数码的返回数据信道而无需兼顾数据的流通量。这样，不同的群可以在同一类别内的不同信道上发送。

RF-IPPV处理器和系统管理器联合收集并保持对在4个RF信道的每个信道上所接收的有效的、非唯一消息的数目的统计。由RF-STT在每个（使用的）信道上传送的消息数目大致相等。因此，如果每个信道的质量是等效的话，在统计的有效时间期间所积累的，在所用的每个信道上的有效消息的数目应趋于相等。相反地，如果一个或多个信道的质量低于其它信道质量，则在这些较低质量信道上所接收的有效消息的数目将低于在所谓较干净信道上所接收的数目。这就意味着，对于每个信道所接收的非唯一消息的积累总和很好地表示了相对信道的质量，质量能够以短时期为基础进行信道与信道之间的比较，也能够分析单个信道上的长期趋向。

虽然现行的实现仅允许对每个回叫区域中所显示的积累消息计总数，这种信息，以及该系统的其他特征一起可用于实现自动频率选择程序。例如，下面的算法将可能试验所有信道频率，并使用最好的4个：

1.挑选4个显然“好”的频率开始。

2.对一个统计上的有效期间分析数据返回性能。

3.记住相对“最坏”频率的质量并从使用中将其清除。

4.用一个未试过的频率替代“最坏”的频率。

5.重复步骤2至4，直至确定所有可用频率的排列。

6.继续使用上述算法，除非在需要替代时，仅从“n”个最好的排列频率中选择。

这种算法适用于多于或者少于4个信道的系统。

本RF-IPPV系统利用了具有二进制相移键控载波调制的米勒（Miller）（延迟）数据编码。当使用最小带宽时，米勒数据编码给出优异的恢复数据定时信息。

当RF-STT从系统管理器接收数据返回请求时，消息就告知RF-STT所使用的频率类别，发送多少次消息（“N”）以及发送周期是多长。然后RF-STT在规定的发送时间，对使用的每一个频率计算“N”伪随机消息开始的时间，然后，数据返回消息在每个发送频率上发送“N”次。对每个频率独立地计算开始的时间，以使消息开始时间和频率的次序是随机的，按随机时间在一个特定频率上发送的每个消息基本上是所使用的统计媒体存取技术的函数（见下一部分的媒体存取规程）。由多个发送频率上的多个传输尝试提供的消息冗余是提供入侵噪音抗扰度的主要因素。该技术本质上是一个跳频扩频系统，尽管跳频相对于同已知的扩频技术相比较的数据是慢的。

为了利用RT-STT发射器的多频能力，RF-IPPV处理器包含4个分离的接收器部分，它们可以同时接收数据消息。在每一个数据返回群期间的开始，系统管理器设置RF-IPPV处理器频率类别，以保证它们相应于RF-STT的类别。在RF-IPPV处理器中的微处理器基本控制单元对来自每个接收器的数据信息解码。把这些消息组织成数据包，并正向送到系统管理器。RF-IPPV处理器的控制单元还拣选消息，以在各个发送期间，除掉从RF-STT接收的冗余消息。

IPPV媒体存取数据返回规程

在IPPV电缆系统的操作中，根据几个不同的标准，一般希望能够请求数据返回消息或“投票”时RF-IPPV模块（RF-STTs）构成STT。

下表汇总了用于从STT特定群中请求数据返回的最有用的情况：

1.无条件地，即所有RF-STT必须报告;

2.所有RF-STTs存贮用于一个或多个事件的IPPV数据;

3.所有RF-STT存贮用于一个特殊事件的IPPV数据;

4.在单个的基础上（不管事件数据）的专门的RF-STT。

因此，如前所述，即使在第一种情况（无事件数据请求），所有RF-STTs能在24小时之内的期间内返回数据是很重要的。总共具有几千个甚或数十万个RF-STT整体是可能的，而且转换到每小时25000个RF-IPPV数据响应的流量目标。

每一个反向窄道数据信道在任何时刻只能载一种信息，即，如果一个特定的电缆系统中任何地方的两个或多个RF-STTs发送在时间上是重叠的信息，则传输将产生干扰，而且含有“冲突”的所有数据信息很有可能要丢失。因此，在上述的三种情况下，需要一些种类的媒介存取控制程序，来防止多个RF-STTs同时尝试使用一个数据返回信道。

当然，所有的这些情况都能够作为一系列单个数据请求（如第4种情况）来处理。但是，这是和通过的流量目标是不一致的。这是由于系统消息在典型的“往返”请求/响应消息序列中遭受的延迟。而发送一个单个“群数据请求”至相对大的群RF-STTs则有效的多，该RF-STTs则根据规划的程序或“媒介存取规程”返回数据。该规程必须保证一个高的成功率，即对消息来说不包含冲突。

可惜，所有媒介存取规程，如象在依赖于载波敏感机制来帮助防止传输冲突的本地网中所使用的，用于电缆系统中是不适合的。变换电缆系统的倒树形布局对来自不同分支发送的信号求和，并把它们传送到前端。放置在不同分支的RF-STT的每一个都通过干线放大器或其它装置隔离，它不能检测在另一个支路发送的RF-STT的存在。

另一个存取规程，时隙还受到了系统最坏情况的消息延迟变化。这样就迫使每一个RF-STT时隙变为不可接受的长，而产生极小的流量。

所有上述项目导致了开发媒介存取规程，该规程通过用于冲突的计算容差，给出了一种可接受的高流量速率。该方法使用了对于给定的受控冲突的预定统计概率（而相反地对于消息流量），以及均匀分配的RF-STT数据返回尝试率。

简而言之，这包括对总的RF-STT整体的每个可管理规模的子群送出数据请求的系统管理器。（这些子群是独立于上面所列出的四个投票情况）。每个子群或简称为“群”有一个规定的时间周期，在该周期内返回数据。在该周期内，每个RS-STT独立地挑选一个可编程的（伪）随机次数数目，以开始数据返回传输。对于所使用的相对大的分群来说，返回尝试统计上是在整个周期内均匀分布的。此外，因为平均的尝试率是预先确定的，而且返回消息的平均长度是已知的，故对于任何RF-STT的至少一个成功数据返回消息产生的概率是可以预测的。

虽然上面的统计概念是数据返回方法的基础，仍需要很多其它的关键因素才能使程序可行。它们总括如下：

1.确定给出了最好的有效数据返回流量的最佳尝试率。

2.在每个电缆系统前端上的整个RF-STT整体分为已知规模的可管理规模的群。分群的规模和数目，以及可以确定的数据返回周期给出最佳尝试率。

3.需要一个数据返回计划，该计划提供结构方法，以该方法系统管理器从各个群请求返回数据。

4.一组规则控制RF-STTs如何在群内响应数据返回请求和在数据返回序列内的数据证实。

数据返回序列

图7所示的一个时间线代表一个典型的数据返回序列。如上所述，把总的RF-STT整体分为大致相等规模的可管理分群。简称为群。每个群被允许返回数据的时间长度称为群周期（或简称为周期）。在RF-IPPV数据检索期间，系统管理器顺序地向电缆系统前端中的每个群发送一个数据请求。所有群的一个完整的数据返回序列叫作一个循环。最后，两个或多个循环的序列组成一个完整（典型的一天）数据返回序列叫作一个信息（段）。如果在给定的信息段中一个RF-STT返回其数据并接收一个证实，则在该信息段中该RF-STT就不再出现。由系统管理器发出的每一个群数据返回请求包括群号和当时的循环及信息段数目。

有两种类型的自动应答：全局的和寻址的。全局的自动应答可进一步分为循环和连续的自动应答。在循环自动应答中，用户规定一个RF-IPPV模块将响应的时间间隔。在连续应答中，系统规定时间间隔，如24小时。参看图7，在循环或连续自动应答中，时间间隔叫作一个信息段。每个信息段指配一个唯一的号码，以便RF-IPPV模块能够确定，在一个特定的信息段期间它是否已经应答。每一个信息段再细分为许多循环。一个循环规定为RF-IPPV模块全部整体尝试应答所需要的时间量。每个循环指定一个唯一的号码（在信息段内），以便RF-IPPV模块能够确定在它的循环内是否已经响应。由于RF冲突，所有的RF-IPPV模块不能够都通达RF接收器。为了增加一个特定的RF-IPPV模块将通达RF接收器的概率，可以规定每个信息段最少的循环数目。每个信息段的最少循环可以配置。

每个循环细分为群，一个群是系统内所有RF-IPPV模块总量的一个分组。每个RF-IPPV模块被分配一个特定的群，而且具有一个相关的群号码。群号码经外部电源（用户指定的）可指定给RF-IPPV模块或通过使用偏移值从数字地址获得，下面将更详细地描述。不管其相关的群号码是如何得到的，一个RF-IPPV模块在其群时间内仅仅是响应。每一个RF-IPPV模块还被指定一个可配置的重试号码。重试号码表示给定的RF-IPPV模块将在其群时间内尝试响应的次数。

本发明的应答算法将首先一般地描述，接着将特别详细地描述。

本发明的应答方法是基于试图保持尝试应答的常数。该常数叫做应答（尝试）率，并以每秒RF-IPPV数量来测量。应答是可配置的，为了保持一个恒定的应答率，必须限制一个群内的RF-IPPV模块的数目。该常数叫作一个群内最大的模块数。一个群内的最大模块数是可配置的。根据一个群内的最大模块数，一个循环内的群数可计算如下：

群数＝RF模块总数/群的最大数

在一个系统中，其中群数自动地从数字地址提取，正如以下所述的，群数恰好是2的高一次幂。

在一个群中的RF模块的平均数可计算如下：

一群中的平均数＝RF模块总数/群数。

该数用于计算以秒为单位的群的长度如下：

群长度＝一个群中的平均数/应答速率

一个循环（以秒为单位）则可以计算如下：

循环长度＝群长度×（群数）

一个信息段内的循环数可计算如下：

循环数＝（信息段结束时间-信息段开始时间）/循环长度

如果计算出的循环数少于所允许的循环最小数，则循环就置于最小值。最小的信息段长度则可计算如下：

最小信息段长度＝循环数×循环长度

该数字与由用户指定的信息段长度比较，在一个循环自动应答的情况下，确定给定的信息段长度是否足够地长。

在自动应答序列的开始，计算出上述各值。系统指定一个新的信息段数字和开始的循环数。然后自动应答控制序列就准备开始。系统从该信息段的该循环中的第一群开始，并且继续进行，直至达到所计算的群数。然后循环的增加，并进行检查，以确定是否超过了该信息段内总的循环数（即已达到信息段结尾）。如果没有，则复位群数，而且序列继续进行。

当一组RF-IPPV模块正在应答时，该系统接收数据，并把该数据放入其数据库。在来自一个RF-IPPV模块的数据被成功地放入该数据库之后，一个证实被传送给该RF-IPPV模块。从RF-IPPV模块到该系统传送的一部分数据是所有事件数据的一个检验和。这个检验和是一个证实码，并且在证实消息中送回到RF-IPPV模块。如果这个证实码与该事件数据的原始传送相匹配，该数据将从RF-IPPV模块存贮器中删除。如果RF-IPPV模块在当前的循环中没有接收来自系统的一个证实消息，该RF-IPPV模块将在现行信息段的下一个循环中再次响应。如果RF-IPPV模块在当前的信息段收到一个证实消息，则到下一个信息段，RF-IPPV模块才去响应。无论任何事件数据是否都用这个数据传送，所有已经应答的RF-IPPV模块将传送一个证实码。这将使得在这个信息段中的各连续的循环冲突数目减少。

寻址自动应答或投票被设计成接收来自一个特定RF-IPPV模块的IPPV数据。传送给RF-IPPV模块的信息与具有跟随异常的全局自动应答中的信息相同。被投票的RF-IPPV模块的数字地址包括有：其信息段号被设置为0，而且即使没有报告获得，也建立其余的信息（群，循环，偏移值等），以便RF-IPPV模块尽可能快地应答。

在目前的实施中，群的大小被维持在2500和5000个机顶终端之间。增加现有的机顶终端，直到各群具有5000个机顶终端。当各群有5000个机顶终端时，群的数量就被加倍，以便使各群重新具有2500个机顶。为了说明的目的，假设在一个单个群中的机顶总数P，最初包括3500个机顶终端，当机顶终端加入总数P时，总数就要与上限5000进行比较。当总数包含5000个机顶终端时，群数就要加倍，从一变为二。因此，这两个组就各自含有2500个机顶终端。当新的机顶终端加入总数时，两个群中的每一个群的终端数也增加了。当两群中每个都包含5000个终端时，群数就再次被加倍，从而使总数为四群，四群中的每一群包括2500个机顶终端。

根据经验，对于目前的RF-IPPV返回系统，最佳尝试率定为每小时50，000个尝试。为了保持这个尝试率的恒定，群时间必须在系统的机顶终端被增加到系统中时进行改变。为了保持尝试率恒定，在现行实行中，群时间长度或在该群中各机顶终端必须尝试发送它的数据期间的长度，必须从3分钟增加到6分钟。

上述原理可以用一个简单的算法来表示。当群利用机顶终端数字地址的比特被自动设置时，就可以使用这个算法。假设一开始G群的数等于1，而总的机顶终端等于N，那么

1）当（G＜2）或（P/G＞5000）

G＝2^＊G

2）S＝P/G

3）T＝K^＊S

其中S等于每群转换程序的数量，T等于群时间，K是为保持一个恒定的尝试率而选择的常数，它等于每2500个转换程序3分钟。

一个给定的转换程序是群的一部分，而群是利用转换程序地址特定的比特数来确定的。例如，如果群号等于8，就使用转换程序地址的最后三个比特。如果群号为16，就使用机顶地址的最后四个比特。

在一个群时间的开始，系统管理器下装一个事项给RF  IPPV处理器，以指示开始一个新的群时间。然后系统管理器送出一个全局命令给机顶，指示开始一个新的群时间，以及投票的群号。机顶终端包括一个伪随机数发生器，该伪随机数发生器器可以包括，例如一个运行定时器或各机顶终端相关的计数器。伪随机数发生器产生多个相应于尝试数和返回频率数的起动次数。例如，如果指示机顶终端有三个尝试而且返回通路利用了四个频率，则伪随机数发生器就产生十二个随机数。这些随机数被标定在群周期中。

从STT来的消息与始端不重迭。然而，在目前的实行中，与其在一个给定的群不重叠周期内产生随机数，不如让模块等到第二传送开始之前完成一个给定的传送。严格地说，即便在第一个消息结束之前第二个传送已经开始也要如此。很明显，这是一些普通技术，一组不重叠的随机数可以产生并用于确定传输时间，而本发明不应仅限于此。

群

具有RF-STT返回数据的方法之一是在一个预定的回叫周期期间的某时刻，发送这个数据的全部整体。然而，如果所尝试的全部整体同时发送，该技术可能会导致一个反向放大器的过载，以及产生在正向通路上的不希望的效果。因此，最好是把总数分成多个群，不过一群应等于可以利用的全部RF-STT总数。

使用两种方法之一即可把RF-STT分成组。在各个RF-STT属于一个特定群（例如，需要使用桥形开关时）是重要的情况时，每个RF-STT可以分配给利用编址群分配事项的一个特定群，电缆操作员可以根据购买率或其它与一个特定群或全部整体的子集有关的因素，把给定的机顶终端分配给特定的群。对于电缆操作员来说，把给定的机顶终端分配给特定的群还有一些其它原因，本发明应不限于这个方面。在这种情况中，群的数在2至255的范围内是任意的。群的规模也可以不相等，群的周期可根据许可的不同规模的群分别进行调整。由于取消桥形开关是本发明的目的之一，因此，如果群的分配不由桥形开关网络预定，就更加需要了。

在多数情况下各群分配是不需要的。所有RF-STT由分局事项直接利用STT唯一数字识别器（地址）的最少有效比特作为群编码。在这种情况下，群数总是2的方幂（2，4，6，8，16等）。因为低阶的RF-STT地址比特图形在大的单元整体中是均匀分布的，各群中STTs的数实际上是相同的，而且等于RF-STTs的总数除以群数。两个因数决定了实际的群数。

第一因数是最佳速率R，以此速率STTs尝试发送消息给RF-IPPV处理器而不管重试的次数。第二因数是方便的最小群回叫

周期Pmin，那么，所有的RF-IPPV STT全体可以用选出的n的最大值分成2ⁿ个易管理的确定规模群的最大数，

(STT_S的数＃)/(2ⁿ) ＞R×Pmin

由这个公式确定的2的幂，n是各个RF-STT必须用于确定将其作为一部分的群的低阶比特数。例如，如果定n为4，则总共有16个群，而且各RF-STT将使用其地址中的最少4个有效比特作为群号。

尝试率

在前面公式中使用的最佳RF-STT尝试率R简单地表示为单位时间RF-STTs的一个平均数。然而，各个RF-STT有一个可配置的重试计算，以便使实际的消息尝试率等于一组中的RF-STTs数乘以各单元进行的传输（重试）数，并由群周期长度相除。在数据返回周期期间，平均速率和消息传送产生的长度决定了消息的密度，以及因此对于任何给定的传送产生的冲突概率。假定传输的平均长度相对地固定，那么，从RF-STTs尝试发送返回数据的速率主要影响冲突的概率，以及相反的消息流量。

对于任何给定的消息，低的消息尝试率导致较低的冲突概率，而高的消息尝试率会导致相应的高的冲突概率。然而，低尝试率的高成功率（或高尝试率的低成功率）仍会导致低的总流量。所以，实际成功率的测量是对于任何消息的成功概率乘以RF-STT尝试率。例如，如果1000个RF-STTs在一个一分钟周期内尝试返回数据，而在一个冲突中包含的任何消息的概率是20%，则实际成功率为：

100RF-STTs×（100-20）%/MIN＝800RF-STTs/MIN

数字上的高RF-STT成功率不是在一个RF-IPPV系统中流量的最终测量，除非其结果接近100%的成功率。由于返回的数据向电缆操作员表示收入项目，所以，所有的RF-STTs必须返回存贮于此处的数据。要达到接近100%的成功率，可以在统计数据返回途中采用两个或多个周期。接着的例子是，假设在第一数据返回周期中，一个组具有上述的成功率。每分钟800个RF-STTs可能是一个非常理想的流量率，但是在没有报告的状态下的该群丢下20%是不能接受的。在下一个数据返回周期，800个RF-STTs应该已经接收到数据证实。如上所述，接收到相应于保密存贮器中存贮的精确数据的一个证实的RF-STTs，直到一个新的信息段开始时才再次响应。因此，只有在第一循环中未成功的200个RF-STTs应该尝试返回数据。这就导致在第二循环中非常低的冲突概率。为了便于说明，假设含在一个冲突中的任何消息概率是1%，在这个一分钟周期中，200×（100-1）%＝198RF-STTs是成功的。组合这两个循环，有效成功率为：

800+198RF-STTs/2MIN或499RF-STTs/MIN

这个比率达到了接近RF-STTs报告的100%，因此是一个实际系统流量的很好的测量值，因此“最佳”的尝试率就被定义为这样的尝试率，即在最少的时间内，对于RF-STTs的给定数实际上产生100%的有效成功。

本发明利用了基于RF-IPPV数据返回系统模式的模拟技术，以确定最佳尝试率。然而，要注意的是，选择一个最佳的尝试率影响系统性能的时候，对发明的操作不要临界。

上面详细的说明和计算假定了对于从IPPV模块返回的IPPV事件数据的数据返回被完成。然而，本发明的RF返回系统可广泛地用于具有多个遥控单元或终端尝试向中央单元传送所存贮的数据的系统。对于盗窃报警，能量管理，室内购物及其它服务请求一般地也被加在IPPV服务请求中。但是，一些未表述的功能也可以通过那些确定的附加服务数据返回与IPPV服务的事项相结合来实现，尽管不同的可寻址或全局命令以及响应可以适合于不同的事项，特别是实时请求，例如开放的双向话音（电话）通信。

RF-IPPV模块发送器电平的调整

由于多种原因，包括信噪比和相邻频道干扰要求，把RF-IPPV发送器（图6）数据载波输出电平设置到服务信道的最佳值是必要的。进而，为了低的安装成本，维修方便，重复性和可靠性，则非常需要尽可能自动地调整输出电平。

为了所讨论的目的，“最佳”发送器输出电平是这样定义的，出现在第一返回干线放大器的电平是kdBmV，其中K是常数（典型值为+12dBmV）），它主要取决于这个电缆系统及反向干线放大器的性能。

幸运的是，在发送器和数据接收器之间的可变衰耗主信源出现在模块至电缆分支器之间的分支加上到第一反向放大器的电缆部分。被传送的信号遇到的其余反向通路，从第一反向放大器至接收器，被典型地设计为具有整体增益。这就使得对测量接收机信号电平以及对图1中来自用户单元的第一反向放大器的基本电平进行假设成为可能。

下面的段落描述在图3的RF-IPPV系统中用于完成自动发送器校准（ATC）的方法和所需设备的功能。

RF-IPPV校准

通过一个机顶终端可以送出三种自动发送器校准（ACT）应答。它们中的第一个指示一个校准请求。这个应答被立即传向系统管理器。第二应答是8步ATC应答。8步ATC应答包括8个已发的连续增加功率电平的预定长度ATC应答消息。它为RF处理器提供装置以确定合适的终端发送器输出电平。理想电平输入给RF处理器，它将尽可能地接近于标准输出电平（典型值为12dBmV）。各个8步ATC应答通过一个均匀状态的校准信号进行跟踪，该校准信号由RF处理器进行测量。第三种ATC应答是一步ATC应答，它包括一个由均匀状态的校准信号跟踪的一个单一ATC应答，而且它一般被用于核实终端发送器电平的适当设置。

当RF处理器收到来自机顶终端的有效ATC应答时，ATC序列开始工作。ATC应答显示出机顶终端正在通过它的地址进行发送，而且它正在以发送器输出电平（0-14）进行发送。紧随着ATC的应答，机顶终端将发送一个连续的方波以显示发送器的输出电平。该方波将持续到可编程周期期间。

在可编程延迟周期（0-102ms）之后，RF处理器开始对可编程测量周期（1-400ms）的方波进行模拟测量。在测量周期中，RF处理器将监视方波的损失或移位变换。如果错误的变换超出一个可编程额定值，测量将送出一个“Don′t  KNOW”等级。它提供了一种保证，即预防不希望的噪声或信号源增加足够的能量到线路上，去干扰精确的测量。它还提供校准信号（方波）对于精确测量电平太低的显示。

在产生和周期维持间隔中，各RF处理器通过对接收信号的测定，以三个参考电平进行校准，它们称为：HIGH，NOMINAL或LOW电平。它们可编程为校准程序。一般说来，HIGH电平指高于NOMINAL电平+3dB，LOW电平指低于NOMINAL电平-3dB;而NOMINAL电平指一个理想的输入电平（典型值为12dBmV）。

ATC序列被设计成各终端能以尽可能接近NOMINAL电平的电平进行发送。各ATC校准信号被测定，并给出一个意为该信号高于HIGH电平的HIGH等级，一个意为该信号低于LOW电平的LOW等级，一个意味着其信号在HIGH和LOW之间的“OK”等级，或者是意味着校准信号无效的“DON′t  KNOW”等级。

在8步ATC序列期间，机顶终端将发送8个不同的ATC应答。第一步以电平0发送，第二步以电平2发送，等等，直到电平14被发送出去。这8个电平在预定频率上迅速连续地自动发送。这种测定算法简述如下：

1）如果表示这种测量的坏的变换数超过可接受的限度，则给出一个ATC“DON′t  KNOW”的等级，并跳过步骤2，3和4。

2）如果ATC信号的测量电平比目前最好的ATC电平更接近于OK，则保留这个电平作为ATC最佳电平。

3）如果这不是接收的第一步，也不是省略的最后一步，那么：

a）测量在这步与最后一步之间的时间，并保留之用于超时计算。

b）如果上述奇数ATC电平的内插电平比目前的最佳ATC电平更接近于OK，那么就留下这个内插电平作为最佳ATC电平。

c）如果下一个奇数ATC电平的外插电平比目前的最佳ATC电平更接近于OK，那么就留下这个外插电平作为ATC最佳电平。

4）测定目前的最佳ATC电平作为HIGH，OK或LOW。

5）如果这是个一步ATC，或八步ATC的最后一步或已经发生超时，那么这个ATC测定正向送到系统管理器;否则，根据这些步骤和目前ATC电平之间的时间启动一个定时器。

除了自动发送器校准序列以外，所有包括IPPV事件数据和其它消息的其它终端应答也将进行信号电平测定。这被称为接收的信号强度显示器（RSSI）。这种测量没有普通的ATC测量精确，但是可以提供这个信号电平的适当的标准。在这种情况下，测试程序在延迟周期确定的有效终端应答接收之后，就立即开始，它将持续到或是测量周期期满，或是应答结束。测量的结果将用于信号电平等级。当应答正向传送到系统管理器时，RSSI的等级也被传向前去。

各RF处理器接收机（4个这样接收机）用终端应答可以测定的两个电平进行设定。这两个电平（HIGH和LOW）典型地被设定为与标准电平相比-4dB和+4dB。然而，HIGH和LOW电平可以分别设定并适合于电缆系统。测定各个应答，并给出一个意指其信号高于HIGH电平的HIGH等级;一个意指信号低于LOW电平的LOW等级，一个意指在HIGH和LOW之间的OK等级，或一个意指测量周期超过应答期间的“DONT  KNOW等级。

除了RSSI测定给各个终端应答之外，在一个群周期期间收到的所有应答的平均RSSI以每个接收器基础进行测定。这就提供了一个更普遍的进入四个接收器之一内的应答测定。

这种平均RSSI测定也可以正向送到系统管理器，它对于适当选定的频率或反向电缆系统操作的技术测定提供了一个重要的反馈工具。

自动发送器校准程序

1.在启动自动发送器校准（ATC）程序之前，系统管理器发出一个建立命令给RF-IPPV处理器，给定提供适当的频率和校准参数。另外，系统管理器还送出类别1的RF-IPPV频率与电平消息，以及类别2的频率与电平消息给所有的机顶终端或模块;

2.系统管理器选择一个被校准的（如果有的话）机顶终端或模块，或者该系统管理器确定一个被重新校准的机顶终端或一个对该系统来说是新的并已请求校准的终端;

3.系统管理器产生一个校准请求，并把该请求排在所选的机顶终端的请求排队中;

4.当系统管理器确定ATC启动时，它就从请求排队中去除该校准请求，并发出一个寻址的RF-IPPV校准参数事务处理信息，指示机顶终端或模块在其本身与RF-IPPV处理器之间执行八步校准顺序;

5.系统管理器轮询RF-IPPV处理器，以便获得RF-IPPV处理器通过八步校准顺序确定的所需发送电平（尽管在另一实施例中，系统管理器可以通过RF-IPPV处理器确定正在发送的数据）;

6.系统管理器发送一个寻址RF-IPPV校准参数事务处理信息，指示机顶终端或模块以程序5中收到的所需发送电平进行发送。这样做以证实所需发送电平的正确性;

7.系统管理器轮询RF-IPPV处理器执行程序6中的验证结果;

8.系统管理器发送寻址的RF-IPPV校准参数事务处理信息，指示机顶终端或模块在其NVM中存储所需电平;

9.系统管理器轮询RF-IPPV处理器的最终RF-IPPV校准参数事务处理信息的结果，然后更新机顶终端或模块的校准状态;

10.如果对RF-IPPV处理器轮询的结果不满意，则系统管理器可以重复ATC校准程序。否则执行程序2。

从射频处理器透视的校准状态

首先，校准每个接收终端地址的终端校准状态。对于每个数字机顶终端地址，RF处理器发送一个“电平等级”（Level  rating）。这个电平等级是一个校准完整性的粗略指示。电平等级的可能值是“高”、“低”、“良好”和“不能识别”（Don′t  know）。系统管理器保持由特定数字地址接收的不正常的（即不是良好）电平等级数值的轨迹。当计数器增加超过一个阈值时，校准状态就变为“需要校准”。这个阈值是“RSSI电平等级计数器”。这个阈值的违约定值最好是12，并可以从1到12进行编程。在必要时RSSI电平等级计数器可以利用IPPV公用程序来改变。系统管理器也可以构成仅在高电平等级，仅在低电平等级，或者在高或低等级时增加。违约设定是要在或者高或者低电平等级时增加。不能识别电平等级被RF处理器忽略了。配置递增指令的标志也可以用IPPV公用程序来改变。另外，当收到良好电平等级时，系统管理器可配置成递减计数器。在系统管理器违约设定中，这个特性被关闭，但在使用IPPV公用程序时它还可被打开。当这个特征启动时，如果状态是“需要校准”，而且计数器达到零，校准状态就复位为“校准”。

RF-IPPV处理器与系统管理器的通信

RF-IPPV处理器通过RS-232全双工串行通信链路以半双工传输方式（每次一个方向）与系统管理器进行通信。任何适宜的通信方式都可以采用，但是最好同步在9600波特。如果这些单元相互远离，这条链路通过一个合适的调制解调器选择地进行连接。所有发送的数据最好用检验和进行加密。

所有系统管理器到RF-IPPV接收机的命令都包括前一个接收器向系统管理器传输的证实（ACK或NAK）。如果接收器收到ACK，则它刷新它的应答缓冲器并读出新的命令，把新的应答装入它的应答缓冲器中。如果它收到NAK，则根据是否已收到一个有效命令而采取两个操作中的一个操作。如果有效命令已收到，则以前装入的应答仅仅被重新发送，而不管新的命令是什么。然而，如果没有收到有效命令（因此在应答缓冲器中没有应答），则新的命令被读出，而且应答缓冲器被加载。在实际情况下，当系统管理器检测到错的检验和或超时时，它就应该发出有NAK的相同命令。在系统管理器和接收器之间的所有传输最好以一个传输指示结束而终止。

传送多字节数据项，先MSB后LSB，但下面的除外，来自STT事件和存储器应答的数据无改变地传送出去。这包括终端（或模块）的两字节检验和。另外，代表重要的接收器参数和数据的存储器图表的状态应答也无改变地传送。在这种情况下，多字节参数先送LSB，后送MSB（这是国际标准格式）。

系统管理器/接收器的检验和（例如16比特的检验和）通过把各发射和接收字符加在检验和的LSB中产生的。检验和的MSB没有进位。结果向左移动一比特。检验和最初设定为0。在消息中的每个字符直到该检验和，但不包括该检验和，都包括在检验和中。得到的检验和被变换和编码，并与其它数据一起发送。

系统管理器至接收器的事务处理信息包括：

1）“建立命令”，这个命令确定4个频率，这些频率用于两类别中的一个类别。频率值-1不能用于相应的接收器模块。“校准”参数也由这命令设定。作为对这个命令的响应，将发送自动发送校准应答，存储器请求应答或事件/收视统计应答信息包。

2）“初始化新的群”。当RF-IPPV总回叫发送给终端时，这个命令发送给接收器。它通知接收器调谐到那个频率，它还清除复份的检验表，为响应这个命令，发送出“群统计应答”。

3）询问命令。询问命令要求接收器发送要发送的排队应答。这些应答是“自动发送校准应答”、“存储器请求应答”，或“事件/收视统计应答信息包。如果没有要发送的数据排队，则发送一个空的事件/收视统计应答信息包。

4）“状态请求命令”。状态请求命令要求该接收器发送一个清除当关状态和参数设定。它使用是作为诊断和排除故障的工具。

接收器至系统管理器的事务处理信息包括：

1）“自动发送器校准应答”。当从终端或模块收到完整的校准信息时，该ATC应答就发送给系统管理器。它提供一个接收信号电平的质量等级，以及该终端或模块使用的相应的衰减电平。

2）“群统计应答”。它是响应初始化新的群命令而发送的。由于最后一次发送了一个初始化新的群命令，所以它提供了累计的群统计值。

3）“事件/收视统计应答信息包”。在群周期期间（从一个新的群命令到下一个群命令的时间），接收器对终端或模块的事件/收视统计进行排队。应答信息包用于在单个传输格式中传送多个事件/收视统计值。如果没有要发送的数据，则发送一个空应答信息包。

4）“存储器请求应答”。这是终端模块存储器清除机顶终端存储器。

5）“状态请求应答”。它响应状态请求命令而发送的。

这些命令进一步描述如下。在新的群命令发送之前，建立命令必须由系统管理器发送到接收器。这个命令通知该接收器把其接收器模块调谐到这些频率上。可以设定两类频率，每类具有四个唯一的频率。这两类频率的典型使用是：在白天使用一个四频率组，在晚间使用另一个四频率组。在启动和周期地重新评价期间，可以进行频率选择。

当接收器状态的建立请求发送时，建立命令应该发送出去。当有效的建立命令已经收到时，建立请求状态比特被清除。如果模块D（和频道D）有一个有效频率，则它被用于SSA（信号强度分析器）频率。如果模块D的频率设定为O，则建立命令参数“SSA频率”将被使用。

该初始化新的群命令用于标志群回叫周期的开始。从以前的群周期得到的统计被传送到系统管理器（见群统计应答）。与以前的群周期有关的统计将被擦除。

当接收器从系统管理器接收初始化新的群命令时，RF接收器将开始收集该终端/或模块的事件/收视统计值。在整个群回叫期间，可以收到从单个终端或模块来的多达16个复份消息。但是，这些复份消息中仅仅一个消息被发送到系统管理器。所有其它的消息都被删去。

查询命令要求接收器向系统管理器发送已准备发送的任何数据。这个应答是：自动发送器校准应答、存储请求应答或事件/收视统计应答信息包。

状态请求命令要求接收器发送其当前状态的瞬态信息。这些信号包括全部参数的设定、软件修正号、接收排队状态和其他有关状态的变化。

终端或模块的事件/收视统计应答可以在任何时间由接收器接收。一般地说，当RF接收器已发送新的群命令和各终端或模块已发送总的群回叫时，开始收集这一数据。在群回叫期间，终端或模块将在四个不同的数据返回频率上发送其事件/收视统计达15次之多。这16次或少些次的相同传输被接收器滤掉，只有一次传输被传送到系统管理器。

接收器将自动地去除任何不具有有效检验和或那些字节长度与所接收的字节的计数不相符的消息。响应它在该群周期期间的接收值，该接收器将保持所有唯一性的事件/收视统计值。这称之为接收表。接收表包括接收的每个唯一性的终端/模块的地址。当从终端收到一个应答时，该应答对照这个接收表进行检验。如果发现是一个相符合的终端地址，则复份被取沙。如果未发现该终端的地址，则把该终端地址增加到该表中。用这种方法，在传送到系统管理器之前就滤除或消去冗余消息。当收到下一个初始化新的群命令时，该接收表被消除。这个表足够大，足以容纳在群周期期间应答的最大数目的终端。

如果一个事件/收视统计应答通过了有效性测试而且不是复份的消息，则它被置于将要发送到系统管理器的消息排队中（称为消息排队）。该消息排队足够大，足以容纳一群中的终端的最大数目，如果每个终端都发送一个事件的话。有效的消息构成信息包以便传输到系统管理器。被称为数据缓冲器的辅助缓冲器的容量设定为能够容纳发送到系统管理器的最大数目的字节（大约2000字节）。如果有存储空间的话，消息将从消息排队传送到信息包缓冲器。

在该传输以系统管理器来的ACK被证实以后，消息将从接收器存储器中移出。在消息开始输入以后，接收器将短时地向系统管理器发送事件/收视统计信息包，并且持续地这样发送直到消息全部发送完为止。在消息排队中剩余的消息将连续地发送到系统管理器，直到排队空为止。

在群周期期间，接收器保持线路有效的统计值。这是群统计应答的目的。这是为操作员提供选择群参数适当性和选择频率适当性的反馈。由于终端或模块在每个可用频率上发送相同的信息，当一个或多个选择频率被改变为另一个频率时，将显示出线路有效的统计。接收器对每个频率接收的有效应答进行计数。这样基本上提供了与消息计数相同的信息，而且考虑了消息的变化长度。在群周期的末尾，字节计数除以消息计数得到每个消息的平均字节数。因此，一般地讲，群统计数据对在每个信道和每个发送器上通过的成功的数据提供了精确的读出。响应这指示，系统管理器可以在周期的基础上对通过数据差的请求自动地改变频道的频率。在另一实施例中，表明通过数据差的比特误码率或其他参数可累加在信号上，改变为一个新的频率。这些参数可以在四线的、每线显示20个字符的RF-IPPV处理器（接收器）中看到。简要地看一下图14，其中表示一个用于显示监视、建立和校准功能的菜单驱动的树形结构的屏幕。

当发出一个初始化新的群命令时，就将该群统计发送到系统管理器。这时所有的统计从存储器中清除。发送到系统管理器的统计包括：

1）在最后的群周期期间，在一个类别的四个频率中的每个频率上接收有效应答的总数。

2）在最后的群周期期间，在一个类别的四个频率中的每个频率上的应答字节的平均长度。

3）在最后的群周期期间，唯一应答的总数（这是与接收表中的数目相同的）。

如果系统管理器开始一个状态，在这个状态只有寻址回叫命令发送到各终端/模块，那么它应当通过初始化新的群命令来开始这状态。虽然这不是严格的，它将从以前的群回叫中清除该统计。

在终端安装期间和在其它的维护期间，每个终端/模块的发送器输出电平必须进行调节，以便使接收器的接收电平在可以接受的范围内。这就是ATC评价应答的目的。当系统管理器要求终端/模块在预定的衰减电平上发送一系列校准应答消息时就开始校准过程。该终端将发送校准、应答消息，每个消息包括该终端的地址和试验性发送电平，紧接着是校准信号。接收器通过与一个期望电平比较的方法测量该信号并存入下一个信号电平的评价。然后该终端进入下一个电平并重新发送一个校准应答/校准信号。这个操作将持续下去，直到发送完整个校准应答消息序列（最多8步）。当接收到最后一个校准应答消息或发生超时时，将认为该序列完成了并向系统管理器发送ATC评价应答。

校准测量是利用信号强度分析器（SSA）和选择的RF接收器模块，例如D，组合起来进行的。接收器模块D必须设定在校准频率上。模块D的频率确定如下：

1）如果当前群频率设定为有效频率号，则模块D设定为当前群频率;

2）如果模块D的当前群频率为0，则设定为SSA校准频率;

3）如果模块D的当前群频率是-1或大于最大频率号则被禁止。

当接收器从终端收到一个有效的校准应答时就开始校准测量序列。一旦检测到消息的终点（米勒编码停止或中断）就开始闭锁（Holdoff）周期。当闭锁周期期满时，测量过程将开始并在测量周期期间继续着。闭锁周期和测量周期或者由建立命令或者由RF接收器的前面板规定。最终的信号电平读数代表所有样值的平均值。

STT/RF-IPPV模块的操作

这一部分描述STT和RF-IPPV模块之间的操作。这里描述的具体操作顺序是描述一台科学亚特兰大8580型（Scientific  Atlenta  Model  8580）机顶终端。当电源接通时，该机顶终端和RF-IPPV模块都执行确定具体配置和STT授权级别的操作顺序。例如，当接通电源后和当RF-IPPV模块连接到机顶终端时，自动地更新终端频道授权数据，包括（或授权）所有的每次付费收视频道。换句话说，模块与机顶终端的简单连接对IPPV服务授权来说可能是足够的。另外，在存储器中设定一比特指示正在执行RF返回（而不是电话返回或其它返回）。如果该模块还没有被校准以便把发送器数据载波输出电平设定在接近反向信道的最佳值，则该模块执行一种开机初始化校准自动应答传输（下面称为PICART）。

在开机复位顺序以后，RF-IPPV模块开始正常的背景处理。一般背景处理包括对照存储的收视频道记录时间检验当前的时间，并根据STT键盘的请求检验人工初始化校准自动应答传输（下文称为MICART）。模块中的背景处理是由STT到模块具有的一个预定频率的预定第一操作码驱动的。

开机以后，STT从STT的非易性存储器中读出频道授权、服务级别、调谐算法常数及类似数据，并复制在RAM中。RF-IPPV模块从RF-IPPV的非易失性存储器中读出群号码、发送电平、有效事件频道、已购买事件计数及类似数据，并复制在RAM中。然后，一旦从STT接收下一个操作码时，该模块建立以便确定STT的类型。

当收到该操作码后，RF-IPPV模块从STT存储器单元中请求一字节数据，以确定STT的类型。例如，RF-IPPV模块接收表明科学亚特兰大8580阶段6型的机顶终端的数据。这一特点允许RF-IPPV模块与多个STT兼容。然后RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立以便读出STT的地址。

当收到读操作码时，RF-IPPV模块从STT存储器中请求四字节的数据，并存储作为STT地址的返回数据。然后RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立以便读出STT授权频道图表（即STT被授权接收的那些频道）。

当收到读操作码时，RF-IPPV模块从STT存储器中请求16字节的数据，并计算STT检验和的第一部分。然后，在收到下一个操作码时，RF-IPPV模块建立以便读出STT特征标志。

当收到该操作码时，RF-IPPV模块从STT存储器中请求一字节的数据，并完成读STT检验和的计算。然后在收到下一个操作码时，RF-IPPV建立以便确定数据载波是否存在。

在开机以后，直到数据载波存在或直到一段预定的时间期间，STT向RF-IPPV模块发送操作码。然后RF-IPPV模块从STT存储器中请求一字节数据，并确定是否设定数据载波存在的标志。如果数据载波存在，则RF-IPPV模块读非易失性存储器并确定该模块是否已校准。如果该模块已校准，则RF-IPPV模块在收到下一个操作码时，仅仅建立去读出时间。如果该模块未校准，则RF-IPPV模块建立去执行PICART。在任一情况下，RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读出时间。

如果数据载波不存在，则RF-IPPV模块继续检验预定数目以后的操作码（相当于预定时间期间），直到数据载波存在为止。如果在尝试预定数目后没有数据载波存在，则RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读时间，并开始正常的背景处理，即PICART发生故障。

在检测到数据载波之后开始正常的背景处理。STT发送一个操作码给RF-IPPV模块。RF-IPPV模块从STT存储器中请求四字节的数据并检验当前时间与存储在非易失性存储器中的任何收视统计记录时间是否相符。收视统计的特性在下面将予以更详细的解释。然后RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立以便读出STT的方式。如果发现当前时间与记录时间之间是相符的，则读出STT方式去确定STT是通或断，这样可以记录正确的收视频道号。如果发现当前时间与记录时间不相符，则读出STT的方式去确定STT是否处于诊断方式以及是否已请求MICART。这一段落描述的步骤称为步骤G₁。

如果发现时间相符，则STT向RF-IPPV模块发送一个操作码。RF-IPPV模块从STT存储器中请求一字节的数据，并检验STT是关机或是开机。如果STT是关机，则RF-IPPV模块存储预定的字符或非易失性存储器中的字符作为当前收视频道。然后，RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读该时间并重复上面的步骤G₁。如果STT是开机，则RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读当前调谐的频道。

如果发现时间相符而且STT是开机，则STT向RF-IPPV模块发送操作码。RF-IPPV模块从STT的存储器中请求一字节的数据，并作为当前收视频道将该值存储在非易失性存储器中。RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读出时间，并重复步骤G₁。

如果时间不符，则STT向RF-IPPV模块发送操作码。RF-IPPV模块从STT存储器中请求一字节的数据，并确定STT是否处于诊断方式。如果STT不是处于诊断方式，则RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读出时间，并重复上述步骤G₁。如果STT是处于诊断方式，则RF-IPPV模块在收到下一个操作码时建立去读出最后按下的一个键。

如果STT是处于诊断方式，则STT向RF-IPPV模块发送操作码。RF-IPPV模块从STT存储器请求一字节的数据，并检验最后按下的键是否是适当的按键顺序。如果是这样，则该模块开始MICART。如果不是，则该模块什么都不做。在任一情况下，RF-IPPV模块都在收到下一个操作码时建立去读出当前时间，并重复步骤G₁

科学亚特兰大8580型的机顶终端的这种顺序已经作了详细的描述，而其他的机顶终端包括那些带内系统的顺序是相似的，这里不详细描述了。

下一部分是关于IPPV事件授权、购买和解除授权。与背景处理不一样，背景处理是根据接收的具有预定频率的操作码，而IPPV事件操作可能发生在RF-IPPV模块的正常操作期间的任何时间。STT可以接收（和传送到RF-IPPV模块）事务处理信息，在任何时间它授权或解除授权一个事件。同样地，用户可以决定在任何时间购买一个事件。在这个意义上讲，IPPV的操作基本上是对RF-IPPV模块的正常背景处理的中断。

在带外和带内两种系统中，前端的事务处理信息控制事件的授权和解除授权。为了解除授权一个事件，STT必须接收两次IPPV事件数据事务处理信息。这是因为RF-IPPV模块（不是STT）实际上决定何时事务处理的事件已经结束，并且在STT来的内部事务处理信息连续传送时，仅仅有机会通知STT（经过频道图更新请求）。

带外和带内操作之间的基本区别是：带外STT可以在任何时间接收数据事务处理信息，而带内STT仅仅在频道上接收有数据的事务处理信息。因此，如上所述，下面将更详细地描述带内科学亚特兰大8580型机顶终端的下列顺序。

为了正确处理IPPV的操作，前端必须以不大于预定的频率，如每秒一次，发送下面称为IPPV事件数据事务处理信息的IPPV事件数据带外事务处理信息。

首先，当用户接入一个IPPV频道时购买一个事件，这种接入可以用直接的数字接入或用将要描述的设在机顶终端上的递增/递减开关或用红外遥控器。STT调谐IPPV频道并等待带外事务处理信息。

当STT收到带外事务处理信息时，使用第二操作码STT向RF-IPPV模块发送整个的事务处理信息并确定RF-IPPV模块是否请求频道图更新。如果没有空闲时间可以利用，则STT调谐到“剥皮器”（Barker）频道，或者，如果有空闲时间，则调谐到IPPV频道。如果购买窗口打开，而且如果该频道在STT  RAM中当前没有授权，即还没有购买，则STT进行“购买”警报。

当RF-IPPV模块通过操作码接收带外事务处理信息时，RF-IPPV模块在收到第二操作码时不请求频道图更新。RF-IPPV模块此时执行授权检验，这种授权检验需要检验特定频道是否有效，如果有效，则检验该事件是否已经结束（事件的ID码不同）。如果事件已经结束，则该模块对下一个操作码的频道图更新请求进行排队，清除非易失性存储器中的特定频道的有效事件比特，并为将来的事务处理信息预先安排NVM数据的格式。在这段中描述的程序将称为步骤C。

如果用户购买了该事件，在首次按下“购买”键以后，STT发送一个命令以确定RF-IPPV非易失性存储器是否已满。如果非易失性存储器已满，RF-IPPV模块以存储事件的总数或者预定值进行响应。如NVM（非易失性存储器）已满，则STT在机顶终端显示器上显示“FUL”（满）。如果RF-IPPV的NVM没满，则在第二个“购买”键按下后，STT对下一个操作码的带外购买命令进行排队。

当STT收到带外事务处理信息时，STT利用第二操作码向RF-IPPV模块发送全部事务处理信息，并检验RF-IPPV模块是否请求频道图更新。然后RF-IPPV模块执行如步骤C中描述的另一个授权检验。而后STT向RF-IPPV模块发送一个事件购买命令并从该模块接收ACK/NAK（证实/未证实）。除了频道号外，它包括事件购买时间。如果是NAK，则STT调谐到“剥皮器”频道，如果是ACK，则调谐到IPPV频道。

当RF-IPPV模块从STT收到事件购买操作码时，RF-IPPV模块检验NVM是否已满或是否已检测到NVM/PLL已满。如果是，则该模块回送NAK，否则该模块可以购买该事件并回送ACK给STT。

当购买该事件时，RF-IPPV模块在NVM中存储频道号、事件ID（来自带外事务处理信息）和购买时间，以及为该事件设定该事件的有效标志。

如果STT收到具有不同事件ID的带外事务处理信息，则STT用操作码向RF-IPPV模块发送全部事务处理信息，并检验RF-IPPV模块是否请求频道图更新。RF-IPPV模块在这个事务处理信息中不请求频道更新。该模块执行识别和解除授权事件，以及对RF-IPPV  NVM中将来传输的事件数据预安排格式。该模块对下一个操作码的频道图更新请求进行排队。

上述机顶终端还支持VCR  IPPV事件的购买。这十分类似于正常的IPPV事件的购买，在这里将不做详细描述。主要的区别是用户预先购买该事件，使RF-IPPV模块为该事件在NVM中预留空间。直到该事件开始，这个空间不被利用，但是对其进行计数以确定在随后要购买时NVM是否已满。

本发明的RF-IPPV模块包括三种不同类型的应答数据：事件/收视统计、存储器信息转储和校准。前两种应答具有某些公共的特点，即保密数据返回到前端。所有三种应答都包括STT数字地址。

事件/收视统计应答包括如下有关信息：消息中的字节数、消息类型（即事件/收视统计）、STT的数字地址、记录时间和STT在这些记录时间调谐的频道，以及诸如事件ID和购买时间之类的IPPV购买数据。

存储器信息转储应答包括如下有关信息：消息中的字节数、回叫类型（即存储器请求）、STT数字地址和来自所期望的存储器单元的信息。

校准应答包括如下有关信息：消息中的字节数，回叫类型（即校准应答）、STT数字地址和在信号强度测量的校准波形后边的发送电平。

米勒数据编码

RF-IPPV模块利用米勒（miller）数据编码发送数据。

米勒编码，也称为时延调制，把“1”与比特间隔中部的信号瞬变一起发送。“0”没有信号瞬变，除非其后面跟着另一个“0”，在这种情况下信号瞬变是发生在比特间隔的末尾。图15表示米勒数据编码。

数据传输顺序

对于每个数据传输，RF-IPPV执行下列顺序：

A.以10KHz的速率开始触发发送数据线。这是给数据滤波器充电。

B.将增益设定到最小。

C.RF电路的+5V开关接通。

D.延迟约1ms使接通的5V电源稳定。

E.设定正确的PLL频率（从NVM中读）。

F.延迟约20ms使PLL锁定。

G.按下抗干扰电路键。

H.延迟约1ms使最后的输出级稳定。

I.向上调节到正确的增益（从NVM中读）。

J.发送该数据。

当数据传输完成时，RF-IPPV模块执行以下顺序：

A.给传输终端（接收器）的传输数据产生米勒差错。

B.向下调节增益到最小。

C.抬起抗干扰电路键。

D.延迟约1ms避免啸叫。

E.关掉+5V开关。

这些顺序利用以下定义在图16中详细描述：

5V接到PLL数据入 t_on

PLL锁定延迟 t_LK

数据滤波器充电时间 t_CHG

抗干扰键下至PGC上调 t_AB

PGC向上调整 t_RU

PGC向下调整 T_RD

PGC向下调整至5V开关断开 t_OFF

本发明的一个实施例允许系统管理器检索与频道有关的收视者的统计，这些频道是一个特定用户在一个时间期间中的预定时间调谐的。在本实施例中，系统管理器产生一个总的事务处理信息，该信息确定四个时间，在这些时间RF-IPPV模块将其机顶终端已调谐的频道记录在NVM503中（图5）。这些时间可以在诸如一天、一周、双周等的任何方便的时间期间内。为了说明起见假定系统管理器命令RF-IPPV模块在一周的时间期间内的星期天下午七点、星期二下午九点、星期四下午八点和星期四下午十点记录调谐的机顶终端的频道。当当前时间与这四个时间中的一个时间相符时，该模块将机顶终端调谐的频道记录在NVM中。如上所述，收视统计信息包括在事件/收视统计应答中。这个应答包括如下有关信息：消息的字节数、消息类型、STT数字地址、记录时间与在那些记录时间由STT调谐的频道，和任何IPPV购买数据。

虽然目前尚未实施，该系统管理器可以将寻址收视者统计事务处理信息下装到用户，该用户允许监视他的收视习惯。而在另一个实施例中，该系统管理器可以将寻址收视者统计事务处理信息下装到特定的一组机顶终端。

RF-IPPV处理器的描述

现在参见图8，其中更详细地表示了图1和图3的RF-IPPV的方框图。机顶终端的RF返回信号在VHF的子信道T₈发送。机顶终端发送载波可设定在分辨率为100KHz的11.8至17.7MHz频率范围内，最多提供60个，最好是23个不同的带宽100KHz的数据信道以供选择。机顶终端或模块的已调载波含有20kb/s的米勒编码BPSK信息。该系统中的全部机顶终端的RF信号进行组合并返回到位于前端的RF-IPPV处理器。RF-IPPV处理器的功能是接收RF返回输入信号，解调该信息并向系统管理器提供解码的消息。

仍然参见图8，RF返回信号一般是在+12dBmV单载波电平上接收的。RF-IPPV处理器具有单载波电平范围为+2至+22dBmV的功能。经常是同时收到一个以上的载波，而且总的接收功率相应地大于+12dBmV。如果在不同频率上RF-IPPV处理器能够同时接收解调和解码四个已调的载波，则仅仅将非冗余的解码消息从RF-IPPV处理器的控制板通过RS232串行接口发送到系统管理器。

将要描述的RF-IPPV处理器的第一个部件是称为前端模块800。该终端的RF返回信号从输入电缆引导到前端模块800的接头，该接头最简单的是由分立的另件组成的。前端模块800为输入信号提供额定的75Ω端接阻抗。这一部件包括一个带通滤波器、一个预放大器和一个功率分配网络，该分配网络把输入RF信号分配给四个RF接收器模块A-D。带通滤波器以可忽略不计的衰减和失真通过T₈波段而阻止带外的信号。预放大器补偿滤波器的插入损耗和功率分配器的损耗。RF信号从前端模块的RF接头引导到四个RF接收器。前端模块约有1dB的增益，使加到RF接收器810-813的信号约为+13dBmV。除输入RF信号外，到RF-IPPV处理器内部的所有同轴互连都是以额定的50Ω端接的。供给+24V直流电压和地的电缆装置从一个电源装置（未示出）直接馈送到前端模块。前端模块800不直接与控制板模块840接口。在RF-IPPV处理器中的所有其它接收器和合成器装置都互连到控制板模块840。

RF-IPPV处理器的第二个主要构成部件是RF接收器。在RF-IPPV处理器中有四个RF接收器装置A-D810-813。这些是功能上相同的单元，其中的三个单元在信号强度分析器（SSA）的输出端口支持一个50Ω的终端，所以这些单元是可以互换的。而第四个单元（频道D）与SSA装置830用同轴电缆互连。RF接收器使用频率合成器的输出作为高端本机振荡器对前端模块发送的信号进行下变频。该合成器的输出频率可以在22.5至28.4MHz之间，而对应于输入频率范围11.8至17.7MHz最好是26.2至28.4MHz，或者最好在15.5至17.7MHz。中频IF信号是在中心频率10.7MHz。中心在10.7MHz的陶瓷IF滤波器阻止相邻频道和其它混频器的产物通过，而通过预期的信号。然后由一个电路对窄带滤波的IF信号进行检测，该电路提供信号强度RSSI的粗略估算。RSSI输出是它的幅度正比于接收的RF信号电平的直流电压。RSSI电压与其它信号一起通过RF接收器接口的带状电缆送到控制板模块。RSSI信息指示RF-IPPV处理器接收的机顶终端的RF返回信号电平。这信息对系统管理器是可用的。

特定终端的RSSI数据是终端请求重新校准的指示。为此，系统管理器保持终端RSSI“太高”或“太低”的数据表，以便对那些终端的唯一地址进行排队用于重新校准。这种重新校准是非周期性的，但是是在较优先的的基础上进行的，也就是说，与新的终端首次请求校准等效优先。另外，列表的RSSI数据在一个时间期间可以用于确定所有23个信道的倾斜特性曲线，通过这些信道可以从特定的机顶终端发送消息。然后倾斜特性曲线下装到该终端，这样，机顶终端可以从校准信道的最佳结果中确定所有的一类和二类信道的合适发送电平。

RF接收器的主要功能是对10.7MHz  IF信号进行BPSK解调。该信号是利用双平衡混频器解调的。解调后的数据流被滤波和同步。检测到的20kb/s米勒编码数据送到控制板模块。RSSI和BPSK的解调功能是由四个RF接收器中的每个RF接收器完成的。在约+13dBmV电平的窄带滤波的10.7MHz  IF信号从RF接收器D送到信号强度分析器装置。

与RF接收器的操作有关的是信号强度分析器830。信号强度分析器的功能是检测从RF接收装置发送的、选择地用于校准目的的10.7MHz  IF信号电平。RF接收器的输出不经过自动增益控制（AGC）;结果，RF-IPPV处理器的RF输入电平的任何变化都导致送到SSA的10.7MHz  IF电平的变化。当通过检测10.7MHz  IF，RF返回系统经过校准时，SSA向控制板模块840提供哪个终端/模块发送的电平相应于+12dBmV接收信号电平的指示。控制板模块840又通过RS232接口通知系统管理器。直到下一个校准周期（下面将详细描述），系统管理器命令机顶终端利用控制板通知的发送信号电平。

SSA以50Ω端接+13dBmV10.7MHz的IF信号。两个缓冲放大器约提供30dB的IF增益。放大的中频信号由一个二极管偏置网络进行峰值检波。第二个二极管偏置网络是类似的直流偏置。根据已知技术，两个二极管网络相加提供温度补偿。由于二极管的直流分量被消去，其输出精确地反映IF电平。这个检波后的信号被滤波和进一步放大。最后的输出直流信号正比于IF信号电平，被送到控制板。

在系统管理器的控制下，频率合成器合成出用于解调输入数据载波的频率。频率合成器是RF接收器中进行单频变换的本机振荡器。单频合成器装置含有四个分离的单元820-823。控制板840通过串行数据命令馈送频率调谐的信息。四个频率合成器单元标为频率合成器A、B、C和D，与四个RF接收器810-813相对应。在T₈信道带宽中通过控制板840可以设定共60个频率;然而根据本发明，只利用23个频率。输出频率范围最好为25.1至28.4MHz，而且下变频到T₈频段的上面部分，即14.4至17.7MHz。频率分辨率是100KHz。输出信号为+17dBm的典型电平。

每个频率合成器单元包含振荡器、分频器、锁相环（PLL）、集成电路（IC）和有源环路滤波器。这些部件一起构成一个锁相环。该振荡器输出频率的相位与频率和一个独立工作的4MHz振荡器相干。PLL保证合成器输出是频谱纯净的和频率精确的。该振荡器的输出驱动一个推挽放大器。该推挽放大器用于提供所要求的+17dBmV的本振电平。

图9表示前端模块的方框图。前端/功率分配器模块包括：带通预选滤波器900、包括如MHW1134的预放大器910和供给四个RF接收器模块的分配网络930。通过模块包括变压器920的增益都表示在每个部件的下面。

现参见图10，RF-IPPV处理器的频率合成器装置将更详细地进行描述。根据图10的频率合成器装置包含四个PCB子装置。由RF-IPPV处理器的控制板为每个子装置设定频率。频率合成器的频率范围最好是从26.2MHz到28.4MHz，但可以宽到从22.5MHz到28.4MHz。调谐分辨率为100KHz。四个频率合成器的四个子装置的每个子装置可以设定在22.5MHz到28.4MHz范围内的60个信道中的任一个信道。频率合成器子装置的RF输出是在RF-IPPV处理器中的四个RF接收器之一的本机振荡器信号。该本机振荡器是在高端一侧，所以RF范围15.5至17.7MHz被下变频为接收器的IF10.7MHz。图10是频率合成器子装置的方框图。而且在频率合成器中有四个这样的子装置。

4MHz基模晶体1000连接在高增益反馈放大器1001上。该放大器是PLL（锁相环）LSI（大规模集成）器件U1的一部分，该器件最好是Motorola  Mc  145158。4MHz的输出信号在U1内送到40分频计数器1002。计数器的输出是100KHz基准信号，它被送到在U1内部的相位/频率检测器1003。

相位/频率检测器1003比较两个输入信号（100KHz基准和100KHz可变），当两个输入信号的频率和相位不一致时产生差错信号脉冲。这些脉冲调谐振荡器迫使100KHz可变频率信号的相位和频率与100KHz基准信号一致。当出现这情况时，该频率合成器的输出是在正确的频率上。相位/频率检测器1003的差分差错信号从U1送到环路滤波器U3  1004和相关部件。U3滤波该差错信号并将它变换为单端的调谐电压去控制振荡器1005。振荡器1005包括Q1和相关的部件。振荡器1005是这样设计的：在输入端的调谐电压产生含有所要求的22.5至28.4MHz输出范围的输出频率，或更好是26.2至28.4MHz。振荡器的输出被送到缓冲放大器Q2  1006。缓冲放大器1006提供了相对高的阻抗，并使该振荡器与双模分频器U2  1008及功率放大器Q3、Q4  1009隔离。缓冲的振荡器输出信号被送到双模除法器U2，在U2中该频率除以10或11。可编程的除法器U2与除法器A和N  1007一起构成总的除数Nt＝10X  N+A。计数器N和A通过串行数据命令由RF-IPPV处理器的控制板840编程，使得Fout＝NtX0.1MHz。例如，控制板对25.0MHz的输出频率，将Nt设定为250。控制板可以将Nt设定在225至284之间的六十个值中的任一个值，但最好设定在251至284之间。双模控制线的功能是当U2除以10和当U2除以11的时候建立。

缓冲放大器Q2还驱动功率放大器Q3、Q4  1009。用一个电位器调节（未示出），使得输出信号电平约为17dBm。功率放大器后面接一个低通滤波器1010，主要衰减合成器输出信号中的二、三次谐波。+17dBm的频率合成器输出被送到一个相关的RF-IPPV处理器的RF接收器装置中。

RF接收器模块以方框图表示在图11A-C中。有四个单独的RF接收器（RFRX）模块。首先参见图11A，每个RF接收器包括混频器1101，它将输入信号变换为10.7MHz的中频频率。使用了高端信号注入。中频信号通过陶瓷滤波器1104、1105抑制了邻近频道信号和失真的产物。

然后IF通过放大器1106和电平检测器1115。该检测器电路提供信号强度（RSSI）的粗略估计。检测器电路1115例如是用已知的方法由NE604AN构成的。RSSI输出是一个模拟电压，该电压发送到控制器/处理器模块840进行数字化并传输到系统管理器。

而后IF通过一个方向耦合器1108。其分支输出送到一个外部端口，由信号强度分析器（SSA）模块使用。然后IF信号进一步放大并送到解调器。1110为混合放大器，1102和1112为LC  DIPLEX装置。

现在参见图11B，解调器最好是由倍频器1125和用于载波恢复的注入式锁定振荡器1130组成。根据图C，数据恢复是通过调制解调滤波器、时钟恢复电路和取样器实现的。解调器的输出是数字数据。

现在参见图12，它表示的是信号强度分析器，该分析器从RF接收器接收信号强度指示器的信号。信号强度分析器（SSA）模块用于获得高精度传输功率数据的测量。被测的RF信号从RF接收器模块之一，如频道D的IF发送。信号强度分析器模块包括一个30dB前置放大器1200，电平检测器1201和一个缓冲器1202。其输出是模拟电压，送到控制器/处理器进行数字化并传送到系统管理器。在输入到差分放大器1203之前，使用两个单独的二极管作为温度补偿，即二极管1204补偿二极管1201。

现在参见图13，表示的是控制器模块，它管理RF-IPPV处理器的操作。该模块配置合成器、监视信号强度、对RF接收器接收的信息译码、检测信息的有效性和传送信息到系统管理器。控制器模块包括一个用户接口（包括键盘和显示器），用于诊断、差错报告和无开关配置。再参见图14，图中示出主菜单，操作员可以从主菜单选择监视器，建立和校准功能。根据监视器菜单，操作员可以从六个初始屏幕中选择，信号强度分析的SSA屏幕把操作员引导到RSSI。建立和校准菜单的操作相似。

按照图13，控制器由六个功能块组成;一个80188微机处理器1300，一存储器子系统，接收机接口包括8097处理器和用于每一个接收器的双端口RAMS，一系列管理器接口，以及面板接口。

用在控制器模块上的控制微处理器1300为Intel  80188，它是一个16位的处理器，包括2个DMA通道、4个中断、3个定时器、13个解码地址域、以及一个8位外部接口。

存储器子系统包括256K动态RAM1380，用于消息和变量储存，2K非易失性RAM1370用于参数储存，以及用于128K  EPROM  1360的插座，用它储存程序。

二个256K  DRAMS用作DRAM阵列。例如，它们用来存储群统计，接收到的有效消息，校准结果以及用于系统的机顶终端的那些数据，这些存储器必须具有适当的规模，以便用来储存这些分组数据。当消息数据传送到系统管理器时，用来存储终端消息数据的表将被清除。每次对EPROM的一个读周期产生一个“CAS在RAS之前”时，刷新周期通向DRAM阵列。对EPROM的正常编码取数应当充分保持DRAM是刷新的。如果在EPROM取数之间大于15us，DMA控制器将读EPROM。在80188上的LCS用来存取DRAM阵列。复位之后，LCS须为一个有效的存贮区进行LCS编程。在DMA控制器的初始设置之后，刷新将产生而没有软件插入。

两个EPROM插座提供高达128K的程序存储器，这些插座能使用任何在2764和27512之间的EPROM，其中一个插座由UCS选取，而一个由MCS3选取，在一复位条件之后，UCS在十六进制FFBFO-FFFFF的存储范围内将有效。对一个有效范围，MCS3必须编程。

一个2K  EEPROM  1370提供配置信息的非易失性存贮器。程序员必须小心，在字节已写入芯片以后，在10ms内不要存取该EPROM。在读周期之后没有恢复时延。该芯片由MCSO存取。MCSO必须在一个现用范围内进行编程。

每一个RF接收器通道具有一个专用Intel  8097  1310-1340作为接口单元，该8097处理器将来自RF接收器（RFRX）模块的Miller编码数据进行解码，并且使它成帧;监测来自每一个RFRX模块的信号强度电平，也监测来自信号强度分析器（SSA）模块的信号强度电平，并且控制RF合成器（SYN）模块的频率。

每一个8097具有与它自身关联的1K字节双端口RAM1311-1341。这些双端口存储器用来传送在8097和80188之间的数据和指令。该存储器包括用于双向中断的一个机构。该软件能确定任何普通的用于使用该存储器和中断的规程。EPROMS  1312-1342提供8097的程序存储。同样，LED  1313-1343用于接收器状态指示，并将在本文中加以说明。

一般的UART  8250串行芯片被用作为系统管理器的串行接口1350。80188中断中之一个连到该8250，因此串行通道能被中断。该8250能够工作在高达38.4K波特频率上。

调制解调器信号交换是可以得到的（RTS、DTR等）。系统管理器的多路复用器可以使用或者忽略这些所需的信号。该接收器将构成为一个DTE，类似于已知的电话处理器板。

前面板由一个键盘860和一个LCD显示器850组成。该键盘860是一个最一般的16键的键盘，包括十进位数0-9和若干功能键，如帮助，下一页，下一行，打入，清除，以及菜单。该键盘/显示器提供无开关配置，有意义的错误显示，以及内部测试和诊断程序的本地存取。

经过两个寄存器端口可对四行二十个字符的LCD显示器进行存取。显示数据装入一个端口，而选通命令装入第二端口。对显示器的选通是相当慢（1μs）的。

当按下一个键时，产生对188的一个中断。编码键数据能用读出一个4位寄存器方法来加以识别。当该寄存器被存取时，该中断就被清除。键盘包括一个出口电路，它阻止另一个中断产生，直到该出口延时结束为止。

控制器模块对RF-IPPV处理而言还起功率分配的作用。只要要求，该控制器模块把功率配给部件。把控制台连接到RF接收器或合成器的每一根电缆包括4根+12V线，3根-12V线，3根+5V线以及6根地线，如果有此要求的话。

系统管理器校准控制器

系统管理器RF-IPPV校准控制器程序和RF-IPPV处理器一起负责校准同机顶终端相连接的RF-IPPV模块发送器。该校准处理保证由机顶终端传送到RF处理器的数据获得适当的电平。进而，由于自动地和周期性地校准系统中的所有终端，在RF-IPPV处理器的内部，对自动增益的任何要求都可以免除。在校准指令序列期间，校准控制器控制至RF-IPPV模块的命令流程，根据从该模块接收到的响应确定其校准状态。下面将讨论校准状态。

RF-IPPV模块的校准状态具有五个可能数值。把它们列表如下：

NEVER  CALIBRATED-当终端放入系统时的初始状态;

NEEDS  CALIBRATED-来自终端的回答指示它需要校准;

CALIBRATION  FAILED-试图校准而且终端已响应，但是未确定适当的传送电平;

NO  RESPONSE-试图校准，但未收到终端的响应;以及

CALIBRATED-试图校准并成功地完成。

当一终端/模块开始置入系统时，其校准状态是“NEVER  CALIBRATED”。在请求校准机顶终端完成之后，在系统的管理存储器中，依赖于终端模块的响应，状态变到“CALIBRATED”，“NO  RESPONSE”，或“CALIBRATION  FAILED”。如果在数据收集期间（即RF自动应答），肯定终端的传送电平不在可接收的范围内，则该校准状态，置于“NEEDS  CALIBRATION”。

RF-IPPV系统-模块电平校准说明：

校准请求从两个源送到校准控制器。第一个源是机顶终端自己。当一个未校准的机顶终端开始加电时（PICART启动），它通过该RF处理器把一校准请求送到系统管理器的校准控制器。校准控制器取出该请求并起动该校准指令序列。

当完成前面板一特殊指令序列键时，一未校准的机顶终端也可以送一校准请求。在按下该适当的指令序列键之后（MICART启动），机顶终端通过RF处理器把校准清求送到校准控制器。校准控制器启动该校准指令序列。

校准请求的第二个源是系统管理器和主计费计算机用户。当一机顶终端通过该主计费计算机加到该系统时，一校准请求送到校准控制器。校准控制器取该请求并将它依次排队，在那里保持到处理它的时候。

最后，一校准请求可根据系统管理器IPPV显示屏幕依靠按下功能输入键送出去。校准控制器取该请求并将它依次排队。

从机顶终端接收的校准请求被认为具有高的优先权，并且在来自系统管理器和主计费计算机用户的请求之间进行处理。

下列步骤描述在成功地进行校准过程期间所产生的事件序列。注意该序列是从校准控制器的角度来观察的，并且不意味着详细叙述RF-IPPV模块或者在别处描述的RF处理器硬件的功能。

a.校准控制器或者从机顶终端接收优先权校准请求，或者根据排队取用户校准请求。

b.校准控制器验证该请求的校准能够被完成。然后发出一指令，以命令该机顶终端去启动其有步骤的校准序列。

c.RF处理器根据有步骤的校准序列确定最佳传送电平。

d.校准控制器从RF处理器接收最佳电平，并在该电平上指示机顶终端传送一单向校准消息。

e.RF处理器衡量接收到的校准消息，以便确定传送电平在（“OK”）限度内。

f.校准控制器从RF处理器接收“OK”指示，并指示机顶终端在最佳电平上传送一单向校准消息以储存那个电平以便将来传送。

g.机顶终端储存指定的最佳传送电平，并在该电平上传送一单向校准消息。

h.FR处理器再次衡量该校准消息，并且送“OK”指示到校准控制器。

I.校准控制器接收“OK”指示并修正校准状态至“CALIBRATED”。

J.校准控制器处理下一个校准请求。

以下是本发明下面章节讨论的问题：

1）模块校准过程-总系统;

2）STT启动的校准过程，以及

3）RF-IPPV校准显示。

在讨论校准之前，将再讨论图3所示的RF-IPPV系统的方块图。终端/模块具有它自己的处理器，以便处理系统业务，允许IPPV购买和事件存储，记录观察统计，以及操纵传送器把数据返回到前端。在前端的FR处理器对RF-IPPV的传送进行解码，并将信息送到系统管理器。RF处理器在功能上非常类似于现有的电话处理器。但是，RF处理器还需测量接收到的用于校准模块的信号电平。最佳的接收信号电平是+12dBmV。

不同于电话线路，数据返回的，用于处理RF-IPPV系统的带内带外业务包括自动应答参数、校准参数、频率和电平参数、RF-IPPV群数、RF-IPPV观察统计、RF-IPPV确认应答，以及业已大致讨论的存储器转储业务。

该系统具有两类（或两套）传送频率，每类中有4个频率，它们可以被电缆操作人员以任何方式使用，比如他可选一套用于白天的传送，而另一套用于夜间的传送。选择两个频率类别是因为电缆系统的噪声随温度和时间变化，因此系统设计成容易随系统和环境的变化而变化。每种类别选择四个频率是为了用降低传送碰撞的方法去增加数据返回率。再者，利用选择四个不同的频率，在用四个频率传送的情况将降低噪声相互影响的可能性。这8个频率开始可通过频率分析处理来确定，其结果由图2所示。所示RF处理器仅有四个接收器，使用四个频率，但是可实施更大的或更少数量的频道选择频率，而不违反本发明的原则。在模块执行校准时，系统允许四个RF处理器中之一个在数小时的持续过程中用于校准。在模块未执行校准时，接收机能用于数据返回。校准频率可以是任意指定的频率，因为该频率可以从具有四个数据载波频率的两个类别中独立地选择。

系统操作人员起动的校准：

为了讨论，假定从系统管理器起动校准，而不是从终端/模块起动校准，因为后者将在下面讨论。系统管理器将储存一些有关RF-IPPV模块的信息。系统管理器保持同RF-IPPV模块关联的那些终端的记录。还储存了两个校准状态位，它们代表那个模块：a）需标准的;b）响应校准但尚未校准;c）不响应校准请求;或d）适当校准的模块。以下是一步接一步的校准操作程序：

1）系统操作人员检验一具体终端的校准状态，或请求打印出所有需要它们的RF-IPPV校准模块发送器进行校准的终端（具有指示条件a、b或c的校准位的模块）。然后系统管理器根据FIFO或另外的算法可以确定自动校准哪个模块。

2）系统操作人员开始校准一具体的终端/模块发送器。系统操作器可自动选择校准频率。校准传输长度是固定的，例如，在系统管理器中为50ms。该传输长度只能通过系统管理器后门”加以改变，一旦选定校准频率，该频率可不需要改变;但是系统具有适当周期地和自动地改变该校准频率的灵活性。系统管理器只允许在一段时间内对一个终端/模块进行校准，以便防止冲突。

3）系统管理器把初始校准参数事务处理信息业务送到ATX和前端控制器。

4）ATX通过电缆系统送出仅仅是寻址的校准参数事务处理信息。

5）如果包含该事务处理信息的地址同终端/模块地址相符，终端处理器将该事务处理信息传送到RF-IPPV模块终端。

6）RF-IPPV开始校准应答。模块用指定传输长度开始在需传送电平上传送。之后，对总共8次传送，该模块将通过每一个其他步骤变到最大电平14。在计约220ms的每一次传送时间之内，发送器将断开。

7）RF处理器接收该模块校准传送并测量功率电平。在存储器中处理器已储存了最佳电平的范围，这些范围是在处理器校准期间确定的。该系统设计在+12dBmV的电平。该处理器确定哪一个传输电平是最佳的。如果传输电平过低，该低电平将被废除，直到接收到OK电平为止。如果不必要的话，处理器能在两个电平之间内插。例如：假定模块电平10是最佳的。由于校准传送的时间是固定的，例如一予先确定值为50ms，RF处理器也可用检查接收到的消息的时间来确定是否有步骤丢失。

8）处理器使系统管理器知道响应的模块和电平10是可接受的。

9）系统管理器把校准参数送到ATX或/和前端控制器，同时指定电平10作为这样一个电平，在该电平上送一校准消息。

10）ATX和/或前端控制器通过电缆系统送寻址的校准参数业务。

11）如果地址相符的话，该业务被送到模块。这时，对于指定传输长度，模块将只在电平10上传送（不是8个可能电平序列的所有电平）。该消息包括一显示，以便指出这是一单向校准消息。

12）RF处理器将再次测量接收到的传输电平，并确定它是否仍然可以接受。

13）假定那个电平是可接受的，RF处理器使系统管理器知道该接收到的电平是可接收的。

14）现在系统管理将校准参数送到ATX和/或前端控制器，用电平10作为校准电平，同时请求模块将此电平存到它的NVM中。然后在该电平上系统管理器最后一次请求一校准消息。

15）ATX和前端控制器通过电缆系统送一校准参数事务处理信息。

16）该事务处理信息传送到该模块。该模块将所有用于8个（4个频率的2个类别）传送频率的电平10储存起来。另外来自校准频道的七个频道可以根据下行斜率/特性通道特性最一般地加以确定，为了从具体编址的机顶终端进行传送，该特性早已予先确定。模块必将在被校准的NVM中，之后，该模块将送最终的单向校准消息。如果RF-IPPV处理器使消息有效，系统管理器将改变终端的状态为已校准。

如上所述，这是正常的校准过程。如果对核准电平事务处理信息的“高、低和OK”响应是标准的，例如：当在步骤7处检测到一个定时误差时，第四个可能是“不知道”。这里有一些与正常处理不一致，它能够在校准进行期间产生。

1）假定该模块不响应系统管理器请求来启动该校准过程。该系统管理器将在一调整周期进行重复，如果未从该模块收到响应的话。系统管理器将总共三次送该起动校准程序。如果仍然无响应，该系统管理器将该模块未响应校准的情况储存起来。

2）假定该模块响应了该起动校准业务，但接收到的电平是不能接受的，RF处理器将使该系统管理器知道，虽然模块有了响应，但电平是不能接受的。该系统管理器将总共三次送该起动校准程序。如果所有接收的电平是不能接收的，则该系统管理器将模块虽响应校准，但该校准失败的情况储存起来。

3）假定RF处理器从该模块收到一可接收的电平。则系统管理器请求该模块只在可接收的电平上传送。这时，该处理器对于可接收的电平不接收从该模块来的校准信号;或者RF处理器从该模块收到了该校准信号，但是电平是不能接收的。在这种情况下，该系统管理器共三次请求模块在可接收的电平上传送。如果处理器从未收到另外的可接受的电平，系统管理器将该模块响应校准，但仍然需要校准，而且因此试图将另外8个步骤校准的情况储存起来。

现在将说明终端/模块起动的校准程序。该校准程序除起动程序的方式外与以上所述的相同。终端/模块送一请求校准消息至RF处理器，以替代该系统操作人员选择终端/模块进行校准。RF处理器能够根据包括在消息中的一个指示确定该终端已起动校准程序。当该处理器接收到该消息时，如上所述，它被送到起动该校准程序的系统管理器。

这里至少有两种从一个终端提供起动校准的方法：打开电源时，该终端将起动校准，或者当用键打入一校正键序列时，例如：由维护人员打入该键时，该终端将起动校准。在NVM中有校准状态位，当一个终端未被校准时，使用这些状态位，该终端可在电源起动和人工起动校准之间选择，该校准用于提供终端状态。

如果该模块校准位表示该模块需要校准，并且打开电源启动的校准位有效，则当终端打开电源时，该终端将开始送数据到RF处理器，以请求校准。该模块将在一个储存在NVM中的予定的错误电平上传送（最好是在一个相当高的电平上）。对于第一个3分钟，该模块还将在所有类别1的4个频率上随机地传送。如果该终端未从前端收到一校准参数事务处理信息，则对于下一个3分钟，该模块将在所有类别2的4个频率上随机地传送。如果该终端仍然未从前端收到一校准参数事务处理信息，则该模块将停止试图请求校准，直到终端/模块电源取消和再加上为止。对于每一次打开电源，该模块将请求校准，直到该模块被校准，或者该终端收到废除打开电源起动的校准的事务处理信息为止。废除打开电源起动的校准的事务处理信息只有通过系统管理器后门才能达到。

另一方面，如果键序列起动的校准有效，则当适当的键序列由该终端键键入时，该终端/模块将开始送数据到该RF处理器，以便请求标准。一旦该方法有效，则即使该模块被校准，仍然能从该终端请求校准。为起动校准，一安装人员将需要打入一予定的键序列，而且还打入其他键。如果完成该特殊键序列，则该模块将送数据到要求校准的处理器，这与所述打开电源起动的校准的方式相同。只要键入该特殊键序列，该模块将起动校准，直到该键序列起动的校准位从前端废除。该键序列起动的校准可由系统操作员来废除。一旦该模块发送器被校准，对于该终端就可以废除该键序列起动的校准。这将防止用户偶然校准该模块。当该终端和系统脱离，以便将它移动到其他房间时，则该键序列起动的校准应再次起动。

对于不同的装置提供了两种起动校准的方法，如果用户从电缆局得到该终端，则该终端将使用打开电源起动的校准，因为要使顾客了解这些键序列似乎不适合。如果电缆安装人员把终端模块安装在用户家里，则他将使用键序列起动的校准。他不能使用打开电源起动的校准的主要原因是由于步骤问题。当一终端已经脱离时，系统管理器将送一事务处理信息去清除该模块的校准状态。当该终端履行下一个打开电源序列时，这将允许该终端开始打开电源起动的校准。如果在该终端能够从一个房间移到相邻房间而不返回到系统前端以前，该序列产生，则模块可以校准，而且校准状态将指示出它已被校准;因此，该终端将不依靠打开电源来起动校准。

在一终端显示器上可提供RF-IPPV模块校准显示;这主要对安装人员有好处。这样显示的目的是防止以后的故障呼叫。对于这样一种显示的一种实施方法是在该将显示的模块内提供一个额外的LED，只要该模块已被校准，它就指示。另外的建议是采用终端的诊断模式去读出一个专用码。

如已经说明的那样，校准消息一般包括正在作出响应的机顶终端的地址，传送电平以及在那个电平上的10，000HZ的信号。如果不是这样，该终端可请求传送一个已知的伪随机信息，按照该消息，比特误码率的计算可以在RF-IPPV处理器上加以确定。按照这种方式，对于该数据信道，用自动测试方法，比特误码率（BER）可以进行计算，而不要求任何特殊测试设备，或者安装人员访问用户家。比特误码率测试可以由系统管理器起动，并且把列表的结果在图14所示的另一路RF-IPPV处理器显示器中显示。因此，比特误差码率结果可由系统管理器用于选择数据信道频率。

业已描述的是本发明的最佳实施例。其他的实施例对本专业普通人员将是明显的。本发明并不局限这里描述的实施例，而仅仅由附加的权利要求所限定。

Claims (21)

1、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于通过电缆电视信号分配系统来控制多个远地的电视终端的系统管理器，自动校准特定的最佳发送电平的装置，用于从各远地的终端向系统管理器发送数据，自动电平校准装置包括：

位于每个远地终端的可编程的发送装置，该装置响应系统管理器产生的可寻址的命令，在特定的频率发送信号强度电平变化的信号序列，

连接在系统管理器的可编程的接收装置，该装置用于接收特定校准频率的信号序列，并确定接收信号序列的每个接收信号电平的接收信号强度指示，

与系统管理器相连的控制器，该控制器根据可编程接收装置接收的信号序列，在校准频率上确定可编程发送装置工作的最佳发送电平。

2、按照权利要求1的自动电平校准装置，该可编程发送装置还用于在多个可选择的频率中的任一频率上发送信号序列，该可编程发送装置响应该控制器，确定工作在多个可选择频率中的每个频率的最佳传输电平。

3、按照权利要求1的自动电平校准装置，该传输电平序列包括八个电平，而且最佳是与约12dBmV的最佳接收电平有关。

4、按照权利要求1的自动电平校准装置，校准频率最好是从T₈频段高频部分的频率中选择。

5、按照权利要求1的自动电平校准装置，该信号序列包括八个传输电平，而且最佳电平是与第一个反向放大器从电视终端接收信号强度的要求电平有关。

6、按照权利要求1的自动电平校准装置，该可编程接收装置包括：

用于接收可编程发送装置的数据的多个数据信道接收器，

与多个数据信道接收器的每个接收器相连的接收信号指示器，它包括用于指示每个数据信道接收器的信号强度的校准信道频率接收器，和

与校准信道频率接收器相连的信号强度分析器，用于分析与校准信道频率接收器相连的接收信号强度指示器在校准信道频率接收的信号强度。

7、在一个双向电缆电视系统中，该系统包括用于通过电缆电视信号分配系统控制多个远地电视终端的系统管理器，从远地终端向系统管理器发送数据用于自动校准特定的最佳发送电平的方法，自动电平校准方法包括以下步骤：

从系统管理器向特定的远地终端传送一个寻址命令，以便在一个特定的校准频率发送传输电平变化的信号序列，

如果与该命令一起传送的地址与该终端相关的地址相符，就从远地终端以变化的传输电平发送信号序列，

系统管理器在该特定的校准频率上接收该信号序列，

为每个接收的传输电平序列的接收信号确定接收信号电平强度的指示，和

为寻址的远地终端的传输确一个最佳的发送电平。

8、按照权利要求7的自动电平校准方法还包括初始步骤：

从该特定的远地终端向系统管理器发出一个校准请求。

9、按照权利要求8的自动电平校准方法，该校准请求初始步骤是响应该特定远地终端的初始启动的。

10、按照权利要求8的自动电平校准方法，该校准请求初始步骤是在预定的时间期间内响应特定终端的预定按键顺序的动作的。

11、按照权利要求7的自动电平校准方法，其中信号序列的传输步骤包括发送一个校准消息，该消息包括：特定的远地终端的地址，在每个信号传输电平上的信号和每个信号传输电平的指示。

12、按照权利要求11的自动电平校准方法，其中每个校准消息是相等预定长度的消息。

13、按照权利要求7的自动电平校准方法，还包括在系统管理器始发一个校准请求的初始步骤。

14、按照权利要求13的自动电平校准方法，系统管理器响应接收信号强度指示确定步骤，对一个特定的远地终端始发校准请求。

15、按照权利要求7的自动电平校准方法，接收信号强度指示确定步骤包括接收信号强度与最佳佳信号强度电平进行比较的步骤，该信号强度指示对应于该比较的结果。

16、按照权利要求7的自动电平校准方法，最佳发送电平确定步骤包括：当两个接收信号强度指示落入一个预定范围内时，在两个接收信号强度指示之间的插值步骤。

17、按照权利要求7的自动电平校准方法，还包括以下步骤：

从系统管理器向特定远地终端发送第二寻址命令，使该远地终端以最佳传输电平发送单个信号，和

验证接收的单个信号是否是最佳传输电平。

18、按照权利要求17的自动电平校准方法，还包括步骤：

在该特定远地终端存储最佳传输电平。

19、按照权利要求7的自动电平校准方法，还包括步骤：

在系统管理器中保持从该特定远地终端接收的每个信息的接收信号强度指示，和

为数据信道频率确定该数据信道频率相对于信号强度指示的斜率特性曲线。

20、按照权利要求20的自动电平校准方法，还包括步骤：

响应该斜率特性曲线，为每个数据信道确定一个最佳的发送电平。

21、按照权利要求7的自动电平校准方法，最佳发送电平确定步骤包括为每个数据信道确定一个最佳发送电平的步骤。

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