專利名稱：用于同軸電纜數(shù)據(jù)傳送應用的雙向放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本原理涉及基于電纜的寬帶通信網(wǎng)絡。更具體地，其涉及雙向放大器和用于實施 所述雙向放大器的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)使用并且將繼續(xù)使用同軸電纜來傳送數(shù)據(jù)。對使用同軸電纜利用其它傳送協(xié) 議來傳送數(shù)據(jù)的一個限制是由于同軸電纜的約束(constraint)以及與同軸電纜相關(guān)聯(lián)的 有限帶寬引起的傳送速度的不足。在電纜網(wǎng)絡中，已經(jīng)考慮了使用時分雙工雙向放大器。然 而，通常這些放大器不能支持所期望的速度和其它的約束。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)總的方面，一種設備包括雙向功率放大器單元，所述雙向功率放大器單元被 配置為放大具有第一方向的信號以及放大具有與第一方向相反的方向的信號。所述設備還 包括被耦合到雙向功率放大器單元的雙向功率檢測器單元，以便(1)在具有第一方向的信 號被雙向功率放大器單元放大之前檢測具有第一方向的信號的功率，以及(2)在具有相反 方向的信號被雙向功率放大器單元放大之后檢測具有所述相反方向的信號的功率。根據(jù)本原理的另一總的方面，放大器電路包括具有輸入端和輸出端的定向耦合 器。所述電路進一步包括雙向功率放大器，所述雙向功率放大器具有旁路模式并且具有被 耦合到定向耦合器的輸出端的輸入端以及被配置為要連接到調(diào)制解調(diào)器的輸出端，其中定 向耦合器的輸入端被配置為要連接到接入點。所述定向耦合器連接到雙向功率放大器的接 入點側(cè)。所述電路包括功率檢測器，所述功率檢測器被連接到定向耦合器并且被配置為檢 測上行鏈路功率和下行鏈路功率。所述電路包括具有反相輸入端和非反相輸入端的電壓比 較器，反相輸入端和非反相輸入端每一個連接到所述功率檢測器。所述電路包括分壓網(wǎng)絡， 所述分壓網(wǎng)絡被連接到所述電壓比較器的非反相輸入端并且被配置為向所述電壓比較器 提供預偏置電壓。所述電路包括連接到所述電壓比較器和所述雙向功率放大器的開關(guān)。所 述開關(guān)被配置為響應于從所述電壓比較器接收到的信號來改變所述雙向功率放大器的操 作狀態(tài)。根據(jù)另一總的方面，一種方法包括在雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器的接入點側(cè) 監(jiān)視上行鏈路信號或下行鏈路信號的出現(xiàn)。所述方法進一步包括在僅僅出現(xiàn)下行鏈路信 號時，將雙向放大器切換到傳送狀態(tài)。根據(jù)又一總的方面，一種設備包括用于在雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器的接入 點側(cè)監(jiān)視上行鏈路信號或下行鏈路信號的出現(xiàn)的(多個)元件。所述設備還包括用于在僅 僅出現(xiàn)下行鏈路信號時將雙向放大器切換到傳送狀態(tài)的(多個)元件。根據(jù)另一總的方面，一種放大器電路旨在與現(xiàn)有的CATV系統(tǒng)一起使用，其中所述 CATV系統(tǒng)包括一根或者多根電纜分線(cable distribution)，每根電纜分線具有至少一個 CATV干線放大器(trunk amplifier).所述放大器電路包括雙向放大器單元，其與電纜分線上的每個CATV干線放大器并聯(lián)排列。所述雙向放大器單元使得在不干擾所述CATV電 纜分線上承載的TV信號或者不對所述CATV電纜分線上承載的TV信號造成損耗的情況下， 同軸電纜數(shù)據(jù)傳送(DOCA)協(xié)議的通路(passage)能夠在所述CATV系統(tǒng)上操作。根據(jù)另一總的方面，一種電纜系統(tǒng)包括至少一個功率分路器，所述至少一個功率 分路器具有至少一個連接到基于CATV電纜的電視服務提供商的輸入端和至少一個連接到 同軸電纜數(shù)據(jù)傳送(DOCA)協(xié)議系統(tǒng)的輸入端，所述至少一個功率分路器具有至少一個電 纜分線輸出端。所述電纜系統(tǒng)還包括CATV干線放大器，所述CATV干線放大器與至少一根 電纜分線串聯(lián)連接。所述電纜系統(tǒng)還包括雙向放大器電路，所述雙向放大器電路與環(huán)繞所 述CATV干線放大器的所述至少一根電纜分線并聯(lián)連接。 根據(jù)另一總的方面，一種方法包括在功率放大器的第一側(cè)檢測具有特定傳送方向 的信號。所述方法包括使用所述功率放大器放大檢測到的具有所述特定傳送方向的信號。 所述方法包括在所述功率放大器的第一側(cè)檢測具有與所述特定傳送方向相反的傳送方向 的信號。所述方法包括使用所述功率放大器放大檢測到的具有相反傳送方向的信號。在以下的附圖和描述中提出一個或多個實施方案的細節(jié)。即使被以一個特定的方 式描述，也應清楚可以以各種方式來配置或體現(xiàn)所述實施方案。例如，可以將實施方案作為 方法來執(zhí)行，或者將其體現(xiàn)為被配置以執(zhí)行一組操作的設備，或者將其體現(xiàn)為存儲用于執(zhí) 行一組操作的指令的設備。連同附圖和權(quán)利要求一起考慮以下詳細的描述，其它方面和特 征將變得明顯。


圖1圖示簡化的示范性的TDF接入網(wǎng)絡架構(gòu)。圖2圖示在OSI參考模型中的802. IlMAC子層。圖3圖示在OSI參考模型中的TDF傳送實體的實施方案。圖4圖示通信模式入口例程的實施方案。圖5圖示TDF超級幀結(jié)構(gòu)的實施方案。圖6圖示注冊(registration)例程的實施方案。圖7圖示注銷(unregistration)例程的實施方案。圖8圖示存活(alive)通知例程的實施方案。圖9包括描繪了 TDF網(wǎng)絡的實施方案的系統(tǒng)圖。圖10包括根據(jù)圖9的AP和調(diào)制解調(diào)器的實施方案的框圖。圖11是可以實施本原理的系統(tǒng)的實施方案的高級圖。圖12是根據(jù)本原理的一方面的雙向放大器的實施方案的框圖。圖13是根據(jù)本原理的實施方案的雙向放大器的詳細的框圖。圖14是根據(jù)本原理的一方面的雙向放大器的實施方案的示意圖。圖15是根據(jù)本原理的實施方案的方法的框圖。圖16是根據(jù)本原理的實施方案的另一方法的框圖。
具體實施例方式為了通過現(xiàn)有的同軸電纜TV系統(tǒng)(CATV)提供數(shù)據(jù)服務，至少一個實施方案在電纜接入網(wǎng)絡中部署了遵從時分功能(TDF)協(xié)議的接入點(AP)和站(STA)。AP和STA經(jīng)由 處于分層級的樹狀結(jié)構(gòu)的分路器(splitter)而連接。以此方式，用戶在家可以經(jīng)由電纜接 入網(wǎng)絡接入遠程IP核心網(wǎng)絡。如圖1所圖示的，圖示了詳細的網(wǎng)絡拓撲。如從圖1中可見，在這種典型的接入網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施中，存在遵從TDF協(xié)議的AP，該 AP具有一個與IP核心網(wǎng)絡連接的以太網(wǎng)接口、以及一個與電纜接入網(wǎng)絡連接的同軸電纜 接口。在電纜接入網(wǎng)絡的另一端，存在遵從TDF協(xié)議的STA，即，終端，所述STA經(jīng)由同軸電 纜接口與電纜接入網(wǎng)絡連接并且經(jīng)由以太網(wǎng)接口與家庭LAN(局域網(wǎng))連接。根據(jù)至少一個實施方案，根據(jù)802. 11系列規(guī)范，TDF AP和STA兩者在邏輯鏈路控 制子層、MAC子層以及物理層分離地實施協(xié)議棧。然而，在MAC子層中，TDF AP和STA利用 TDF幀傳送實體來替換802. 11幀傳送實體。這樣，用于TDF AP和STA的MAC子層由802. 11 幀封裝/解封裝實體以及TDF幀傳送實體組成，而用于遵從802. 11的AP和STA的MAC子 層由802. 11幀封裝/解封裝實體以及802. 11幀傳送實體組成。對于集成的AP和STA，TDF 幀傳送實體和802. 11幀傳送實體可以同時并存，以提供802. 11和TDF功能這兩者。可以 通過手動或者動態(tài)配置來實現(xiàn)兩種模式之間的切換?；痉椒═DF協(xié)議的主要思想是在同軸電纜介質(zhì)中而不是在空中傳送IEEE802. 11幀。利用 IEEE 802. 11機制的目的是利用802. 11協(xié)議棧的成熟的硬件和軟件實施方案。TDF的主要特征是其獨特的用于傳送IEEE 802. 11數(shù)據(jù)幀的介質(zhì)接入控制方法。 即，其不利用常規(guī)的IEEE 802. 11DCF (分布式協(xié)調(diào)功能)或者PCF (點協(xié)調(diào)功能)機制來交 換包括MSDU (MAC服務數(shù)據(jù)單元)和MMPDU (MAC管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元)的MAC幀。而是，其使 用時分接入方法來傳送MAC幀。這樣TDF是定義了位于MAC子層中的幀傳送實體的詳細的 實施方案的接入方法。為了比較的目的，如圖2所示，我們在此圖示0SI參考模型中的IEEE802. 11MAC子 層協(xié)議。而在圖3中圖示0SI參考模型中TDF協(xié)議的確切的位置。通信模式入口例程當前，提出了如以下描述的遵從TDF的站的兩種通信模式。一種模式是標準的 IEEE 802. 11操作模式，其遵守在IEEE 802. 11系列標準中定義的幀結(jié)構(gòu)和傳送機制 ’另一 種模式是TDF操作模式，將在下面的段落中討論有關(guān)該TDF操作模式的詳細信息。在圖4 中指示了在TDF STA啟動時確定進入哪一個操作模式的策略。一旦TDF STA從AP接收到 同步巾貞，則使TDF STA能夠進入TDF模式，如果在預設的超時內(nèi)沒有接收到同步幀，則TDF STA保持不變或者轉(zhuǎn)為IEEE 802. 11模式。TDF協(xié)議功能描述接入方法TDF站中的物理層可以具有多個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移速率的能力，其允許在改進性能和設備 維護的目的下執(zhí)行動態(tài)速率切換的實施方案。當前，TDF站可以支持三種類型的數(shù)據(jù)速率 54Mbps、18Mbps和6Mbps。主要在54Mbps數(shù)據(jù)速率下提供數(shù)據(jù)服務。當對于站而言，支持 54Mbps數(shù)據(jù)傳送存在某些問題時，可以暫時切換到18Mbps數(shù)據(jù)速率。6Mbps數(shù)據(jù)速率操作 模式是為網(wǎng)絡維護和站調(diào)試的目的而設計的?？梢栽赥DF站進入TDF通信例程之前靜態(tài)地配置數(shù)據(jù)速率，并且在整個通信處理期間內(nèi)保持相同數(shù)據(jù)速率。另一方面，TDF還可以支持服務期間的動態(tài)數(shù)據(jù)速率切換。數(shù) 據(jù)速率切換的準則可以基于信道信號質(zhì)量和其它因素。TDF協(xié)議的基本接入方法是時分多路復用(TDMA)，其通過將同一信道劃分為不同 的時隙來允許多個用戶共享該信道。TDF STA —個接一個地快速相繼地傳送上行鏈路業(yè)務 量，每個TDF STA使用TDF超級幀中的、由TDFAP指派的它們自身的時隙。對于下行鏈路業(yè) 務量，STA共享信道，并且通過將數(shù)據(jù)幀或者管理幀中的目的地地址信息與它們的地址進行 比較而選擇以它們?yōu)槟繕说臄?shù)據(jù)幀或者管理幀。圖5圖示了在存在m個同時競爭上行鏈路 傳送機會的STA時用于TDF超級幀的典型的TDF超級幀結(jié)構(gòu)和時隙分配的例子。如圖5中所示，每個TDF超級幀存在固定的tdfTotalTimeSlotNumber個時隙， 其由以下組成一個用于從TDF AP向TDF STA發(fā)送時鐘同步信息的同步時隙；一個用 于發(fā)送對上行鏈路時隙分配的注冊請求的爭用(contention)時隙；由注冊的TDF STA 一個接一個地向TDF AP發(fā)送數(shù)據(jù)和某些管理幀所使用的tpfUplinkTimeSlotNumber 個上行鏈路時隙；以及由TDF AP向調(diào)制解調(diào)器傳送數(shù)據(jù)和注冊響應管理幀所使用的 tpfDownlinkTimeSlotNumber個下行鏈路時隙。除了同步時隙之外，被命名為公共時隙 的所有其它時隙具有長度等于tdfCommonTimeSlotDuration的相同的持續(xù)時間。定義 tdfCommonTimeSlotDuration的值以允許，對于最高數(shù)據(jù)速率模式，在一個標準時隙中傳送 至少一個最大的IEEE 802. 11PLCP (物理層會聚協(xié)議)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)。同步時隙的 持續(xù)時間tdfSyncTimeSlotDuration短于公共時隙的持續(xù)時間，這是因為在同步時隙中從 TDF AP向TDF STA傳送的時鐘同步幀短于802. 11數(shù)據(jù)幀。結(jié)果，可以通過以下公式來計算被定義為tdfSuperframeDuration的一個TDF超 級幀的持續(xù)時間tdfSuperframeDuration = tdfSyncTimeSlotDuration+tdfCommonTimeSlotDura tion氺(tdfTotalTimeSlotNumber-1)tdfTotalTimeSlotNumber^ tdfUpl inkTimeSlotNumber VX R tdfDownlinkTimeSlotNumber之間的關(guān)系滿足以下等式tdfTotalTimeSlotNumber = tdfUplinkTimeSlotNumber+tdfDownlinkTimeSlotN umber+2此外，TDF超級幀中為TDF STA分配的上行鏈路時隙的數(shù)目可以從1改變 為tdfUplinkTimeSlotThreshold。相應地，TDF超級幀中可用的下行鏈路時隙可以從 (tdfTotalTimeSlotNumber-2)(tdfTotalTimeSlotNumber-2-tdfMaximumUplinkTi meSlotNumber)。每次當存在一個要求上行鏈路時隙的TDF STA時，TDF AP將從可用的下行 鏈路時隙中引出(deduce) —個或多個時隙，并且然后將這些時隙分配給TDF STA，只要在 這之后上行鏈路時隙數(shù)目不超過tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber即可。在不同的實施 方案中，tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber的值可能有變化。但是必須謹慎選擇以使得對 于相關(guān)聯(lián)的TDF STA至少存在一個下行鏈路時隙可用，以便保證數(shù)據(jù)服務的QoS。此外，可 以合并將用于同一方向傳送的、由同一 TDF STA或AP使用的所有相繼的時隙以連續(xù)地發(fā)送 MAC幀，從而避免由不必要的轉(zhuǎn)換和保證(guarding)造成的在這些時隙邊緣(edge)處的浪 費。在當前的實施方案中，tdfCommonTimeSlotDuration是大約300us，其對于TDFSTA在54M模式的一個公共時隙中傳送至少一個最大的802. 11PPDU是足夠的，并且每個 TDF超級幀存在總共62個時隙。在這些時隙中，以此方式，存在20個上行鏈路時隙和40個 下行鏈路時隙。當存在20個STA時，可以保證每個TDF STA可以使用680kbps的上行鏈路 數(shù)據(jù)速率并共享30Mbps (40個連續(xù)的時隙)的下行鏈路數(shù)據(jù)速率；當存在30個STA時，可以 保證每個TDF STA可以使用680kbps的上行鏈路數(shù)據(jù)速率并共享22. 5Mbps (30個連續(xù)的時 隙)的下行鏈路數(shù)據(jù)速率。tdfMaximumUplinkTimeSlotTimeNumber是30。最后，作為61個 公共時隙和1個同步時隙的總共持續(xù)時間的tdfSuperframeDuration的值是大約18. 6ms， 并且對于不同的用途，可以將其定義為不同的值。例如，如果僅存在1個TDFSTA，則可以保 證它具有4個時隙以實現(xiàn)大約18Mbps的上行鏈路數(shù)據(jù)速率和自身的18Mbps(4個連續(xù)的時 隙)的下行鏈路數(shù)據(jù)速率。以此方式，作為9個數(shù)據(jù)時隙和1個同步時隙的總共持續(xù)時間 的 tdfSuperframeDuration 的值是大約 4ms。幀的格式在802. 11規(guī)范中，存在三個主要的幀類型。使用數(shù)據(jù)幀以從一個站到另一個站交 換數(shù)據(jù)。依賴于網(wǎng)絡可以出現(xiàn)若干不同種類的數(shù)據(jù)幀。使用控制幀連同數(shù)據(jù)幀一起來執(zhí)行 區(qū)域清理(area clear)操作、信道獲取禾口載波偵測維護(carrier-sensing maintenance) 的功能、以及對所接收的數(shù)據(jù)的肯定應答?？刂茙蛿?shù)據(jù)幀一起工作以從一個站到另一個 站可靠地遞送數(shù)據(jù)。更具體地，數(shù)據(jù)幀交換的一個重要特征是存在應答機制，并且相應地存 在用于每個下行鏈路單播幀的應答(ACK)幀，以便減少由于不可靠的無線信道造成的數(shù)據(jù) 丟失的可能性。最后，管理幀執(zhí)行監(jiān)管功能使用管理幀以加入和離開無線網(wǎng)絡并且從一個 接入點向另一個接入點移動關(guān)聯(lián)(association)。然而，在TDF系統(tǒng)中，因為TDF STA被動地等待來自TDF AP的同步幀以發(fā)現(xiàn)目標 TDF AP，因此，不存在對經(jīng)典的試探(probe)請求幀和試探響應幀的需求。此外，在同軸電纜 中而不是在空中交換幀，因此，不必定義RTS和CTS幀來清理區(qū)域并防止隱藏的節(jié)點問題， 以及不必定義ACK幀來確保遞送數(shù)據(jù)幀的可靠性。因此，在TDF協(xié)議中，我們對于通過同軸電纜情境傳送的數(shù)據(jù)僅僅使用某些有用 的802. 11MSDU和MMPDU類型。例如，我們利用數(shù)據(jù)幀類型中的數(shù)據(jù)子類型，其被用于封裝 較上層的數(shù)據(jù)并且將較上層的數(shù)據(jù)從一個站傳送至另一個站。此外，為了應對TDF系統(tǒng)中 時鐘同步的需要，我們定義了新的種類的管理幀_同步幀；并且為實現(xiàn)上行鏈路時隙請求、 分配和釋放的功能，我們定義其它四個種類的管理幀，即，注冊請求、注冊響應、注銷請求以 及存活通知。概括而言，我們已經(jīng)在TDF協(xié)議中定義了管理幀類型中的四種新的子類型。以下 表格定義了在TDF協(xié)議中增加的類型和子類型的有效組合。表格1示出了在TDF協(xié)議中增 加的用于TDF幀的有效的類型和子類型。表格 1 TDF接入例稈TDFAP發(fā)現(xiàn)以及時鐘同步例程TDF協(xié)議很大程度上依賴于定時信息向所有節(jié)點的分發(fā)(distribution)。首先， TDF STA偵聽同步幀以決定是否存在可用的TDF AP。一旦TDF STA進入TDF通信例程，則 使用同步幀來適配本地定時器，TDF STA將基于該本地定時器來決定是否輪到其發(fā)送上行 鏈路幀。在任何時間，在同步例程中TDF AP是主機而TDF STA是從機。進一步，如果TDF STA在預定的閾值時段(其被定義為tdfSynchronizationCycle)內(nèi)還未從相關(guān)聯(lián)的AP接 收到任何同步幀，則它將認為該AP已退出服務，并且然后它將停止TDF通信處理并且通過 再次偵聽同步幀而開始尋找任何TDF AP。在TDF系統(tǒng)中，應將與同一 TDF AP相關(guān)聯(lián)的所有STA同步至公共時鐘。TDF AP應 周期性地傳送被稱作同步的特殊幀以同步其本地網(wǎng)絡中的調(diào)制解調(diào)器，所述被稱作同步的 特殊幀包含TDF AP的時鐘信息。每個TDF STA應維護本地定時同步功能(TSF)定時器，以 確保它與相關(guān)聯(lián)的TDF AP同步。在接收到同步幀之后，TDF STA應始終接受幀中的定時信 息。如果接收TDFSTA的TSF定時器不同于所接收的同步幀中的時間戳，則接收TDF STA應 根據(jù)所接收的時間戳的值設置其本地定時器。進一步，其可以向所接收的定時值增加小的 偏置以說明(account for)由收發(fā)機進行的本地處理。TDF AP在每個TDF超級幀時間單元應當為傳送生成一次同步幀并且在每個TDF超 級幀的Sync時隙中發(fā)送該同步幀。注冊例程圖6圖示性地描述了整個注冊例程。一旦TDF STA已經(jīng)從同步幀獲取了定 時器同步信息，則它將得知何時開始時隙0。如果TDF STA與任何TDF AP都不相關(guān) 聯(lián)，則它將通過在爭用時隙期間向TDF AP發(fā)送注冊請求幀來嘗試向發(fā)送同步幀的特 定的TDF AP注冊，所述爭用時隙是TDF超級幀中的第二時隙。應當謹慎地設計等于 tdfCommonTimeSlotDuration的爭用時隙的持續(xù)時間以及注冊請求幀的結(jié)構(gòu)，以允許在一 個爭用時隙中發(fā)送至少tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber個注冊請求幀?；谠撛O計，將 爭用時隙劃分為tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber個相同長度的子時隙。只要TDF STA發(fā)現(xiàn)目標TDF AP，則其將根據(jù)以下方法，在爭用時隙中選擇一個子時 隙以向TDF AP發(fā)送注冊請求幀A.每次在TDF STA被分配上行鏈路時隙時，它將存儲被定義為 tdfAllocatedUplinkTimeSlot的、所分配的上行鏈路時隙號碼(number)， 其指示該時隙在整個上行鏈路時隙池(pool)中的位置并且其范圍從1到tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber。B.在TDF STA每次要求上行鏈路時隙時，TDF AP應當盡其所能地向相同的TDF STA分配相同的上行鏈路時隙。C.當決定選擇哪一個子時隙來發(fā)送注冊請求幀時，如果存在存儲 的tdfAllocatedUplinkTimeSlot值，則TDF STA將把子時隙號碼設置為與 tdfAllocatedUplinkTimeSlot相同；如果不存在這樣的值，則TDF SAT將在 tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber個可用子時隙中隨機地選擇一個子時隙。TDF STA將在 隨機選擇的子時隙中向TDF AP發(fā)送注冊請求幀。這種操作的目的是減少在許多STA同時啟動并且同時嘗試向同一 TDFAP注冊時沖 突的機會。在注冊請求幀中，TDF STA將列出在那時它支持的所有數(shù)據(jù)速率并且還承載諸如 所接收的信號的載波/噪聲比率之類的某些有用信息。它可以從最高的數(shù)據(jù)速率開始，利 用所支持的不同的數(shù)據(jù)速率來發(fā)送若干相繼的注冊請求幀。在發(fā)送完幀之后，TDF STA將 偵聽來自TDF AP的注冊響應幀。在從TDF STA接收到注冊請求幀之后，基于以下方法，TDF AP將在下行鏈路時隙 中向TDF STA返回不同種類的注冊響應幀A.如果已經(jīng)分配的上行鏈路時隙等于tdfMaximumUplinkTimeSlotNumber，則TDF AP將在幀主體中放入uplinkTimeSlotUnavailable指示符。B.如果TDF AP不支持在注冊請求管理幀中的supportedDataratesSet中所列的 任何數(shù)據(jù)速率，則TDF AP將在幀主體中放入unsupportedDatarates指示符。C.如果存在可用于分配的上行鏈路時隙以及TDF AP和TDF STA兩者均可以支持 的公共的數(shù)據(jù)速率，則AP將根據(jù)STA的注冊請求幀中諸如載波/噪聲比率之類的某些信息 來分配一個上行鏈路時隙并且選擇合適的公共的數(shù)據(jù)速率，并且然后向TDF STA發(fā)送注冊 響應幀。在幀主體中，可以包含有關(guān)所分配的上行鏈路時隙以及所選擇的數(shù)據(jù)速率的信息。在成功的注冊例程之后，TDF STA和TDF AP將對使用哪一個上行鏈路時隙和數(shù)據(jù) 速率達成一致。分段(fragmentation)/解分段例程在TDF協(xié)議中，將MSDU傳送的時隙持續(xù)時間固定為tdfCommonTimeSlotDuration。 在某些數(shù)據(jù)速率中，當MSDU的長度大于閾值時，不可能在單個時隙中進行傳送。所以， 當用于上行鏈路傳送的數(shù)據(jù)幀長于被定義為tdfFragmentationThreshold并且依賴于 不同數(shù)據(jù)速率而變化的閾值時，在調(diào)度該數(shù)據(jù)幀以傳送它之前，應當對其進行分段。對 于除了最后的分段之外的所有分段，幀的分段長度應當是相等數(shù)目的八位字節(jié)(Octets) (tdfFragmentationThreshold八位字節(jié))，最后的分段可以較小。在分段之后，應當將分段 后的幀放入待發(fā)(outgoing)隊列，以傳送至TDF AP?？梢栽赥DF幀傳送實體中運行該分段 例程或者通過使用在TDF幀傳送實體中動態(tài)設置的tdfFragmentationThreshold在較上層 中運行該分段例程。在TDF AP端，所接收的每個分段包含允許從幀的組成分段中重新組裝 (reassemble)完整幀的信息。每個分段的首標包含TDF AP重新組裝幀所使用的以下信息A.幀類型(Frame type)
B.從地址2 (Address 2)字段獲得的發(fā)送方的地址(Address of the sender)C.目的地地址(Destination address)D. Sequence Control (序列控制)字段該字段允許TDF AP檢查所有進入分段都 屬于同一 MSDU，以及所述分段應當被重新組裝為序列。SequenceControl字段內(nèi)的序列號 碼對MSDU的所有分段保持相同，而Sequence Control字段內(nèi)的分段號碼對每個分段遞增。E. More Fragments (更多分段)指示符向TDF AP指示這不是數(shù)據(jù)幀的最后分段。 只有MSDU的最后的或者唯一的(sole)分段應當將該比特設置為零。MSDU的所有其它分段 應當將該比特設置為一。TDF AP應當通過按照Sequence Control字段的分段號碼子字段的順序組合分段 來重構(gòu)MSDU。如果還未接收到More Fragments比特被設置為零的分段，則TDF AP將知道 幀還不完整。TDF AP —接收到More Fragments比特被設置為零的分段，它就知道對于該幀 可能接收不到更多的分段了。TDF AP應當為每個正在接收的幀維護接收定時器。還存在 tdfMaxReceiveLifetime屬性，其指定接收一幀所允許的最大時間量。在接收MSDU的 第一個分段時啟動接收定時器。如果接收幀定時器超過tdfMaxReceiveLifetime， 則TDF AP丟棄該MSDU的所有接收的分段。如果在超過被管理的(directed) MDSU的 tdfMaxReceiveLifetime之后接收到該MSDU的附加的分段，則應當丟棄這些分段。上行鏈路傳送例程在從TDF AP接收到注冊響應幀之后，TDF STA將分析幀主體以查看是否它被給予 了上行鏈路時隙。如果沒有被給予上行鏈路時隙，它將停止一會并且隨后申請上行鏈路時 隙。如果被給予了上行鏈路時隙，它將使用在注冊響應幀中指示的數(shù)據(jù)速率來在所指派的 時隙期間開始傳送上行鏈路業(yè)務量。在所指派的時隙期間的上行鏈路傳送的開始處，如果在TDF STA的待發(fā)隊列中存 在至少一個待發(fā)幀，則TDF STA將向TDF AP發(fā)送其待發(fā)隊列中的第一幀。在這之后，TDF STA將檢查第二上行鏈路幀的長度并且評估是否可能在所指派的時隙的剩余持續(xù)時間期間 內(nèi)發(fā)送第二上行鏈路幀。如果不能，則它將停止上行鏈路傳送例程并且等待在下一 TDF超 級幀期間內(nèi)在指派的時隙中發(fā)送第二上行鏈路幀。如果可以，則它將立即向目的地TDF AP 發(fā)送第二幀。發(fā)送例程將以此方式繼續(xù)運行，直到所指派的時隙結(jié)束、或者不存在任何要傳 送的上行鏈路幀。下行鏈路傳送例程在整個TDF通信例程中，總的下行鏈路時隙數(shù)目可能由于改變的相關(guān)聯(lián)的STA數(shù) 目而動態(tài)地改變。當TDF AP準備向相關(guān)聯(lián)的STA發(fā)送幀時，它將剩余的下行鏈路時隙中剩 下的時間與用于使用所商定的(agreed)數(shù)據(jù)速率來傳送特定的下行鏈路幀所需的持續(xù)時 間進行比較。然后基于該結(jié)果，它將決定是否應當在該TDF超級幀期間以特定的數(shù)據(jù)速率 來傳送該幀。此外，TDFAP不需要對任何下行鏈路幀進行分段。當對于相關(guān)聯(lián)的STA而言不是發(fā)送上行鏈路業(yè)務量的時間時，STA將總是偵聽信 道以便發(fā)現(xiàn)以它為目標的可能的下行鏈路幀。注銷例程
如圖7中所示，如果TDF STA決定退出TDF通信例程，它將在其上行鏈路時隙期 間內(nèi)向相關(guān)聯(lián)的TDF AP發(fā)送注銷請求幀，以便通知TDF AP釋放為它分配的上行鏈路時隙 資源。在接收到注銷請求幀之后，TDF AP將使為該TDF STA所指派的上行鏈路時隙空余 (free)并且將其放入空余時隙池供將來使用。存活通知例程現(xiàn)在參照圖8，為了在TDF STA突然崩潰或者關(guān)閉時盡可能快地釋放資源，TDF STA 必須通過在其上行鏈路時隙時段期間內(nèi)周期性地向TDF AP發(fā)送存活通知幀來報告其存活 性。如果在被命名為tdfAliveNotificationCycle的預定的閾值時段內(nèi)不存在任何存活通 知，則相關(guān)聯(lián)的TDF AP將認為TDF STA已退出了服務，并且然后釋放為該TDF STA分配的 上行鏈路時隙，就如同從該TDF STA接收到注銷請求幀一樣。為了確保具有多速率能力的TDF STA的并存和互操作性，該規(guī)范定義了所有站都 應當遵循的一組規(guī)則A.應當以TDF基本速率集合中的最低速率來傳送同步幀，使得這些同步幀可被所 有的STA理解。B.應當在通過注冊機制選擇的所支持的數(shù)據(jù)速率上發(fā)送具有目的地單播地址的 所有幀。沒有站將以接收站不支持的速率來傳送單播幀。C.應當以TDF基本速率集合中的最高速率來傳送具有目的地多播地址的所有幀。如上所述，TDF協(xié)議可以替換常規(guī)的802. 11DCF (分布式協(xié)調(diào)功能)或者PCF (點協(xié) 調(diào)功能)機制。這樣的系統(tǒng)可以利用廣泛部署的WLAN(802. 11)網(wǎng)絡以及可能正在變得越 來越成熟和廉價的WLAN芯片組的優(yōu)勢。該系統(tǒng)通過在電纜網(wǎng)絡中傳送WLAN信號而為CATV 網(wǎng)絡的雙向通信提供了成本高效的解決方案，即便針對在空中環(huán)境中而不是在電纜網(wǎng)絡中 進行傳送/接收而創(chuàng)建了 WLAN協(xié)議。在該系統(tǒng)中，TDF協(xié)議的基本接入方法是TDMA，其通 過將同一信道劃分為不同時隙而允許多個用戶共享該同一信道。每個TDF站使用TDF超級 幀中、由TDF AP (接入點)指派的該TDF站自身的時隙，一個接一個地快速相繼地傳送上行 鏈路業(yè)務量。對于下行鏈路業(yè)務量，這些站共享信道(例如，如在圖5的TDF超級幀中所示 的)，并且通過將這些幀中的目的地地址信息與它們的地址進行比較來選擇以它們?yōu)槟繕?的幀。參照圖9，示出了典型的TDF網(wǎng)絡900。網(wǎng)絡900提供了從用戶家庭910和920到 因特網(wǎng)(或者其它資源或者網(wǎng)絡)930的連接。用戶家庭910和920通過電纜系統(tǒng)950連通 接入點(AP)940。AP 940可以位于例如家庭910和920的鄰近處，或者位于包括家庭(在該 情形下，公寓)910和920的公寓建筑物中。例如，可以由電纜運營商擁有AP 940。AP 940 通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡970被進一步耦合到路由器960。路由器960還被耦合到因特網(wǎng)930。如應當清楚的，術(shù)語“耦合”指的是直接連接(沒有中介組件或者單元)和間接連 接(一個或多個中介組件和/或單元)兩者。這樣的連接可以是例如有線的或無線的，以 及永久的或暫時的。用戶家庭910和920可以具有各種不同的配置，并且每個家庭可以被不同地進行 配置。然而，如在網(wǎng)絡900中所示，用戶家庭910和920每個分別包括站(被稱作調(diào)制解調(diào) 器)912和922。調(diào)制解調(diào)器912、922分別通過以太網(wǎng)918、928被耦合到第一主機(主機 1)914,924和第二主機(主機2)916、926。每個主機914、916、924和926例如可以是計算機或者其它處理裝置或者通信裝置。存在網(wǎng)絡900可以允許多個主機(例如，914、916、924和926)連接到路由器960 的各種方法。以下討論四種實施方案，為了簡單，僅僅考慮調(diào)制解調(diào)器912以及主機914和 916。在第一方法中，調(diào)制解調(diào)器912充當另一路由器。通過主機914和916的IP地址 來標識主機914和916，并且調(diào)制解調(diào)器912將來自主機914和916的IP分組路由到路由 器960。該方法1典型地需要調(diào)制解調(diào)器912運行路由器軟件，這需要額外的存儲器和增加 的處理能力。在第二方法中，調(diào)制解調(diào)器912充當橋接器(bridge)。調(diào)制解調(diào)器912和AP 940 使用標準的無線分布式系統(tǒng)(WDS)機制來輸送層2分組至路由器960。主機914和916由 其媒體訪問控制(MAC)地址來標識。該方法2是802. 11標準的一部分并且可以同時服務 多個主機。然而，不是所有的AP和調(diào)制解調(diào)器都支持WDS，并且那些支持WDS的AP和調(diào)制 解調(diào)器經(jīng)常僅具備有限的支持。例如，對于某些AP和調(diào)制解調(diào)器，你不能將Wi-Fi保護接 入(WPA)與WDS—起使用，而這可能引入安全性問題。在第三方法中，調(diào)制解調(diào)器912使用MAC偽裝(masquerade)來將以太網(wǎng)分組的源 MAC地址(源是主機914和916之一)改變?yōu)槠渥陨淼腗AC地址。因此從路由器912的角 度，路由器960僅僅看見調(diào)制解調(diào)器912。利用該方法，調(diào)制解調(diào)器912 —次僅僅能服務一 個主機。在另一方法中，調(diào)制解調(diào)器912使用以下進一步詳細描述的封裝。以上方法中的 每一個具有優(yōu)點和缺點，并且這些優(yōu)點和缺點可能依賴于實施方案而變化。然而，封裝方法 提供了特定的優(yōu)點，這些特定的優(yōu)點在于該封裝方法通常通過不需要調(diào)制解調(diào)器運行路由 器軟件而允許調(diào)制解調(diào)器更簡單，典型地不引入安全性問題，并且可以一次服務多個主機。另外，該封裝方法通過使用單個WLAN分組從主機傳送每個分組，避免了與前三種 方法相關(guān)聯(lián)的大的開銷。從而，前三種方法導致用于從主機轉(zhuǎn)移的每個分組的WLAN分組的 開銷，并且對應地減少了吞吐量。在TDF環(huán)境中典型地加重了這種低效率。在TDF環(huán)境中， 時隙的持續(xù)時間是固定的，并且時隙被設計為在一個時隙中僅僅允許傳送一個WLAN分組。 從而，在每個時隙中僅僅可以傳送一個主機分組。相應地，該封裝方法通常提供各種優(yōu)點中的一種或者多種。例如，這樣的優(yōu)點包 括更簡單的路由器設計和操作、增加的安全性、服務多個主機，以及增加的效率和吞吐量?？傊?，該封裝方法的至少一個實施方案包括將多個以太網(wǎng)分組封裝為一個WLAN 分組。該WLAN分組將與TDF時隙所允許的最大長度一樣大。AP (例如，另一調(diào)制解調(diào)器) 將WLAN分組解封裝為各個以太網(wǎng)分組并且將它們發(fā)送給路由器。對于反方向上的通信，調(diào) 制解調(diào)器將解封裝WLAN分組并且將各個以太網(wǎng)分組發(fā)送給(多個)主機。參照圖10，圖例1000包括多個調(diào)制解調(diào)器(其中的兩個被明確地示出)以及AP。 該圖例包括調(diào)制解調(diào)器#11010、調(diào)制解調(diào)器謝1020以及AP 1030，調(diào)制解調(diào)器1010和 1020中的每一個通過電纜網(wǎng)絡1040耦合到AP 1030。另一實施方案對于每個調(diào)制解調(diào)器 使用分離的電纜網(wǎng)絡。調(diào)制解調(diào)器1010和1020、以及AP 1030包括相同名稱的功能組件，盡管某些外部 連接不同并且組件本身對于調(diào)制解調(diào)器和AP執(zhí)行不同的功能。從而，提供公共的單元來用作調(diào)制解調(diào)器和AP兩者。然而，應清楚可以為調(diào)制解調(diào)器和AP設計不同的單元，該不同的 單元僅僅分別執(zhí)行調(diào)制解調(diào)器或AP所需的那些功能。調(diào)制解調(diào)器1010包括本地應用層1011，之后的TCP/IP層1012，之后的橋接器 1014。橋接器1014耦合到以太網(wǎng)接口 1015、分組聚集/解聚集模塊(PADM)1016以及WLAN 接口 1017。PADM 1016還耦合到WLAN接口 1017。以太網(wǎng)接口 1015耦合到以太網(wǎng)網(wǎng)絡1052， 以太網(wǎng)網(wǎng)絡1052耦合到第一主機(主機1) 1054和第二主機(主機2) 1056。調(diào)制解調(diào)器1020類似于調(diào)制解調(diào)器1010。然而，調(diào)制解調(diào)器1020耦合到以太網(wǎng) 網(wǎng)絡1062，以太網(wǎng)網(wǎng)絡1062耦合到第一主機(主機1) 1064和第二主機(主機2) 1066。將 調(diào)制解調(diào)器1020的組件示為與調(diào)制解調(diào)器1010的組件相同。然而，應清楚，在建立調(diào)制解 調(diào)器1010和1020以及在調(diào)制解調(diào)器1010和1020操作時，例如各種配置參數(shù)將不同。AP 1030包括本地應用層1071，之后的TCP/IP層1072，之后的橋接器1074。橋 接器1074耦合到以太網(wǎng)接口 1077、PADM 1076以及WLAN接口 1075。PADM 1076還耦合到 WLAN接口 1075。以太網(wǎng)接口 1077耦合到以太網(wǎng)網(wǎng)絡1082，以太網(wǎng)網(wǎng)絡1082繼而耦合到路 由器1090。WLAN接口 1017和1075通過電纜網(wǎng)絡1040彼此通信地耦合。路由器1090進一步耦合到因特網(wǎng)1095。從而，在主機1054、1056、1064、1066以及 因特網(wǎng)1095之間存在連接。各種本地應用層(1011,1071)是用于運行本地應用程序并且與架構(gòu)中的其它層 聯(lián)接的標準層。各種TCP/IP層(1012,1072)是用于運行TCP/IP并且提供典型地由這樣的 層提供的服務(包括與架構(gòu)中的其它層聯(lián)接)的標準層。各種以太網(wǎng)接口(1015,1077)是 用于聯(lián)接至以太網(wǎng)網(wǎng)絡或者從以太網(wǎng)網(wǎng)絡聯(lián)接的標準單元。這樣的接口 1015、1077傳送并 接收以太網(wǎng)分組并且根據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議操作。各種WLAN接口(1017,1075)是用于聯(lián)接至WLAN網(wǎng)絡或者從WLAN網(wǎng)絡聯(lián)接的單 元。這樣的接口 1017、1075傳送并接收WLAN分組并且根據(jù)WLAN協(xié)議操作。然而，在圖例 1000中，WLAN接口 1017，1075實際耦合至電纜網(wǎng)絡1040而不是使用無線通信?？梢砸岳缰T如用于計算機的插入卡(plug-in card)之類的硬件來實施以太網(wǎng) 和WLAN接口 1015、1017、1075以及1077。還可以大部分以軟件來實施該接口，該軟件是諸 如使用由處理裝置實施的指令來執(zhí)行接口的功能的程序。這樣的接口將通常包括用于接收 實際信號(例如，連接器)和用于緩沖所接收的信號(例如，傳送/接收緩沖器)的部分， 并且典型地包括用于處理信號的部分(例如，信號處理芯片的全部或者一部分)。各種橋接器(1014,1074)是在以太網(wǎng)接口和WLAN接口之間轉(zhuǎn)發(fā)分組的單元?？?以用軟件或者硬件實施橋接器，或者橋接器可以僅僅是邏輯實體。對于橋接器的標準的實 施方案包括處理裝置(諸如集成電路)或者在處理裝置(諸如運行橋接器軟件的處理器) 上運行的一組指令。PADM 1016和1076執(zhí)行各種功能，包括在以下進一步描述的分組封裝和解封裝。 可以以例如軟件、硬件、固件或者某種組合來實施PADM 1016和1076。軟件實施方案包 括例如諸如在處理裝置上運行的程序之類的一組指令。硬件實施方案包括例如諸如專用 IC(ASIC)之類的專用芯片。大多數(shù)現(xiàn)有的電纜網(wǎng)絡是基于電纜的雙向時分雙工(TDD)系統(tǒng)并且利用雙向放 大器。然而，這些放大器具有若干限制。首先，上行鏈路和下行鏈路功率等級不能相同或者接近相同。第二，雙向環(huán)路(two way loop)具有在糟糕的隔離條件下振蕩的潛在可能性。 第三，由于當在向現(xiàn)有的電纜網(wǎng)絡應用M0CA或者其它D0CA協(xié)議(例如，先進的同軸電纜數(shù) 據(jù)傳送-AD0C)時試圖旁路CATV干線放大器時遭遇到的問題，在新開發(fā)的電纜網(wǎng)絡中不能 使用這些放大器。使用本原理的雙向功率放大器是用于在如同M0CA和其它D0CA系統(tǒng)的具有TDD模 式的基于電纜的系統(tǒng)中實施的一種可能的解決方案。本原理的雙向放大器可以通過提供優(yōu) 于已知的實施方案的以下優(yōu)點來解決上述問題1)相等功率的雙向放大；2)減小的振蕩； 3)適合于新開發(fā)的電纜網(wǎng)絡；4)簡單的檢測；以及5)快速響應而沒有故障操作。如將在以下進一步詳細描述的，可以在現(xiàn)有的電纜系統(tǒng)中任何地方，特別是接入 點(AP)和用戶調(diào)制解調(diào)器之間來實施本原理的雙向放大器的實施方案。圖11示出了可以實施本原理的雙向放大器的示范性高級系統(tǒng)圖1100。系統(tǒng) 1100具有許多元件并且可以包括連接所有其它網(wǎng)絡和服務的核心層1102和池底(pool floor) 1108。核心層通常由交換機1104和控制器1106 (例如，寬帶遠程接入服務器-BRAS) 構(gòu)成。與核心層通信的服務或網(wǎng)絡的示例包括語音網(wǎng)關(guān)1114、IPTV/V0D 1116、因特網(wǎng)1118 和D0CA網(wǎng)絡管理系統(tǒng)1120。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到也可以將各種其它服務和/或網(wǎng) 絡至連接核心層1102。池底1108與核心層1102進行通信并且本質(zhì)上是接入點(AP)，所有調(diào)制解調(diào)器網(wǎng) 絡通過EP0N在線終端(0LT) 1110或通過接入交換機1112連接到該接入點(AP)。光交換機 1122或者其它類型的路由器將接入點1108連接到電纜連接的用戶調(diào)制解調(diào)器1126a的一 個或者多個更小的網(wǎng)絡。當使用D0CA網(wǎng)絡管理系統(tǒng)1120 (或者任何其它M0CA類型的系統(tǒng)) 在連接調(diào)制解調(diào)器26a的電纜網(wǎng)絡上發(fā)送數(shù)據(jù)時，在該電纜上承載D0CA協(xié)議(D0CAP) 1124。EP0N 0LT1110連接到擴散器(disperser) 1128，擴散器1128將該連接“擴散”到 一個或者多個光網(wǎng)絡單元(0NU)1130。然后0NU將信號分發(fā)到調(diào)制解調(diào)器的電纜連接的網(wǎng) 絡中的一個或者多個調(diào)制解調(diào)器1126b。本原理的雙向放大器可以位于例如接入點1112與 調(diào)制解調(diào)器1126a之間，或者EP0N 0LT 1110與調(diào)制解調(diào)器1126b之間的任何地方。通過光纖線路1131互聯(lián)核心層1102的內(nèi)部組件(例如，核心交換機1104和寬 帶遠程接入服務器1106)，而通常通過同軸電纜1132將網(wǎng)關(guān)1114、IPTC/V0D 1116、互聯(lián)網(wǎng) 1118和D0CA網(wǎng)絡管理系統(tǒng)1120連接到核心層1102。也通過光纖線路1131將核心層1102 連接到池底。同樣可以使用光纖線路1131將0LT 1110和接入交換機(接入點)1112連接到擴 散器1128和光交換機(路由器)1122。使用光纖線路1131可以將擴散器1128連接到0NU 1130。經(jīng)由以太網(wǎng)電纜1134將0NU 1130和光交換機(路由器)1122連接到D0CAP 1124， 并且經(jīng)由同軸電纜1132將調(diào)制解調(diào)器1126連接到D0CAP 1124。圖12示出了根據(jù)本原理的實施方案的雙向放大器1200的框圖。雙向放大器1200 被耦合在AP與調(diào)制解調(diào)器之間，并且包括定向耦合器1202、連接到定向耦合器的功率檢測 器1204、與功率檢測器的一側(cè)通信的分壓(voltagedivision)網(wǎng)絡1206，以及電壓比較器 1208。電壓比較器1208從功率檢測器接收信號并且連接到單刀雙擲(SPDT)開關(guān)1210。具 有旁路模式的放大器1212連接到定向耦合器1202和SPDT開關(guān)1210。例如可以由功率檢測器1204、與功率檢測器1204組合的定向耦合器1202、或者由包括分壓網(wǎng)絡1206、電壓比較器1208、和/或開關(guān)1210在內(nèi)的元件的其它組合來形成雙向 功率檢測器單元。例如可以單獨由放大器1212或者由放大器1212與來自圖12的一個或 者多個其它元件組合來形成雙向功率放大器單元。圖13是根據(jù)本原理的實施方案的雙向放大器1200的實施方案的示意性表示。現(xiàn)在參照圖12和圖13來描述雙向放大器1200的操作。應理解，放大器1200的 其它示意性實施方案是可能的并且是可預見的。進一步，以下操作是特定于圖13中圖示的 示意性實施方案，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到可以修改所述操作以適應其它示意性 實施方案。繼續(xù)所述操作，放大器1212包括旁路功能，從而當它處于放大狀態(tài)時，它可以提 供+15dB的增益，而當它處于旁路模式時，它可以提供_2dB的插入損耗。放大器1212的操 作狀態(tài)處于SPDT開關(guān)1210的控制之下。具有旁路模式的雙向放大器1212是放大器1200的核心。當放大器1212處于放 大模式時，它可以提供大于15dB的增益，而當它處于旁路模式時，它可以提供_2dB的插入 損耗?？梢酝ㄟ^開關(guān)1210和/或通過附加的外部組件來切換這兩種狀態(tài)。如從圖13的示 例中可見，在每一種狀態(tài)(傳送或者接收)中兩個放大器1213將處于放大狀態(tài)并且其它兩 個放大器1213處于旁路模式。定向耦合器1202是能夠提供單一方向(single way)功率檢測(與已知的商用雙 向耦合器(two way coupler)相反)的高性能的定向耦合器。耦合器1202包括被配置為分 別檢測傳送(上行鏈路)功率和接收(下行鏈路)功率的兩個定向耦合器1302a和1302b。 定向耦合器1202可以提供具有-ldB插入損耗和-10dB耦合損耗的、大于25dB的方向性 (directivity)，并且在lGhz處提供28dB的方向性。功率檢測器1204是高靈敏度功率檢測器并且包括可以將RF信號轉(zhuǎn)換為DC電壓 的RF功率檢測器1304a、1304b，其中將所述DC電壓維持在與RF功率固定的比率。RF功率 越高，則輸出端處的DC電壓越高。將兩個轉(zhuǎn)換后的DC電壓輸入到電壓比較器1208。市場 上可得到的RF功率檢測器可以實現(xiàn)例如，-45dBm RF功率檢測靈敏度。電壓比較器1208具有兩個輸入端(反相和非反相)并且基于從功率檢測器1204 接收的輸入來提供兩個輸出狀態(tài)指示中的一個。例如，如果非反相輸入端大于反相輸入端， 則比較器1208將輸出高電壓電平，相反，如果非反相輸入端低于反相輸入端，則比較器將 輸出低電壓電平。由通過分壓網(wǎng)絡1206提供的非常低的DC電壓(例如， 0. IV)來預偏 置非反相輸入端。該預偏置防止了比較器1208在信號輸入期間的異常狀態(tài)。電壓比較器1208的輸出控制SPDT開關(guān)1210的輸出，使得SPDT 1210可以控制放 大器1200的狀態(tài)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，當在上行鏈路和下行鏈路兩者上都不存在傳送的 信號時，雙向放大器1200處于如由分壓網(wǎng)絡1206向比較器1208的非反相輸入端提供的預 偏置電壓所建立的“接收”狀態(tài)(即，調(diào)制解調(diào)器至AP放大器開啟(open)，AP至調(diào)制解調(diào) 器放大器旁路)。當存在傳送的上行鏈路信號時，由于電壓比較器輸出將不改變(或者從高 翻轉(zhuǎn)到低)，雙向放大器將仍然保持在“接收”狀態(tài)。當存在傳送的下行鏈路信號時，由于反相輸入端上電壓的增加，比較器1208將翻 轉(zhuǎn)或者改變狀態(tài)。這將促使開關(guān)1210將雙向放大器切換到“傳送”狀態(tài)。當完成下行鏈路信號傳送時，反相輸入端上的電壓減少到0 (或者基本到0)，并且比較器1208通過向回翻轉(zhuǎn) 并促使開關(guān)1210將雙向放大器切換回“接收”狀態(tài)來進行響應。如在此使用的，相等功率雙向放大意味著在兩個方向上獲得相同功率輸出( OdBm)和相同增益( 26-30dB)的能力。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到由于功率檢測器的方 向性(例如， 20)，在TDD模式雙向(two way)通信系統(tǒng)中不容易實現(xiàn)維持相同功率輸出 的雙向放大。依據(jù)本原理的一方面，并且為了實現(xiàn)相等功率雙向放大，在放大器的接入點(AP) 側(cè)布置功率檢測器1204，并且將來自分壓網(wǎng)絡1206的低預偏置電壓(例如， 0. IV)施加 于比較器1208的非反相輸入端。通過這種設計，即使使用具有較差方向性的功率檢測器也 可以實現(xiàn)相同功率放大。定向耦合器1202的這樣配置的主要原因是當在雙向放大器的AP側(cè)和調(diào)制解調(diào) 器側(cè)或者僅僅在調(diào)制解調(diào)器側(cè)放置定向耦合器時，典型地，系統(tǒng)將不是始終正常工作。存在 與放置定向耦合器1202有關(guān)的三種情形或者情境1)、通過將定向耦合器放置在雙向放大 器的分離側(cè)/相對側(cè)，向定向耦合器的放大器信號漏泄(signal leakage)可能造成故障； 2)將兩個定向耦合器放置在雙向放大器的調(diào)制解調(diào)器側(cè)-根據(jù)WiFi協(xié)議，如果在放大器的 任一側(cè)都不存在信號(即，上行鏈路或下行鏈路)，則雙向放大器應處于接收狀態(tài)。當定向 耦合器在調(diào)制解調(diào)器側(cè)時，如果傳送下行鏈路信號，則由于雙向放大器的隔離，下行鏈路信 號不能抵達定向耦合器。因此，雙向放大器保持在接收模式并且系統(tǒng)將出故障；以及3)通 過將兩個定向耦合器放置在AP側(cè)，系統(tǒng)將如本原理描述的那樣工作。例如，在其中耦合器和/或檢測器處于放大器的相對側(cè)的系統(tǒng)中可能發(fā)生上述的 漏泄。由于以下事實可能發(fā)生漏泄，即，當傳送上行鏈路信號(即，調(diào)制解調(diào)器至AP)時，因 為一些放大后的功率漏泄到AP側(cè)的功率檢測器，所以從AP側(cè)(前向)功率檢測器檢測的 信號將大于從調(diào)制解調(diào)器側(cè)(后向)檢測器檢測的信號。這將造成電壓比較器從接收模式 切換到傳送模式。對于下行鏈路信號具有類似的結(jié)果。其它實施方案將功率檢測器放置在放大器的調(diào)制解調(diào)器側(cè)，和/或預偏置反相輸 入端。依據(jù)另一方面，本原理提供了減小的振蕩。這是由于以下事實，只存在一個物理信 號路徑，因此不可能發(fā)生環(huán)路振蕩。另外，不需要外部高選擇性帶通濾波器(BPF)。作為本原理的實施方案的結(jié)果，對于定向耦合器1202沒有嚴格的要求。這樣，在 本原理的實施方案中可以使用常用的定向耦合器。這是由于以下事實，如果我們實施AP側(cè) 和調(diào)制解調(diào)器側(cè)的定向耦合器(功率檢測器)，從調(diào)制解調(diào)器側(cè)的檢測器信號中減去AP側(cè) 的檢測器信號將確定開關(guān)1210的操作狀態(tài)，并且由此確定雙向放大器1212的狀態(tài)。通過 將兩個定向耦合器放置在雙向放大器1212的AP側(cè)，下行鏈路信號和上行鏈路信號這兩者 在通過定向耦合器1202時，將幾乎是相同的功率等級。因此，即使利用具有較差方向性的 定向耦合器(例如，20dB隔離)，20dB裕量也可以保證減法值將是合適的并且由此保證開關(guān) 1210的操作狀態(tài)。根據(jù)本原理的實施方案，所有的組件提供納秒級的操作響應。因此，總的延遲時 間小于300ns(例如，定向耦合器1202-小于10ns，功率檢測器1204-85ns,電壓比較器 1208-40ns, SPDT 1210_12ns，以及功率放大器1212-lOOns)，這小于通常是若干微秒的TDD
18模式通信系統(tǒng)的要求。按照故障的潛在可能性，可以將它們劃分為若干情形情形1 當在兩側(cè)沒有信號輸入(S卩，沒有傳送或者接收功率)時-放大器1212將 處于接收狀態(tài)(即，從調(diào)制解調(diào)器到AP的路徑開啟)；情形2 當存在從AP向調(diào)制解調(diào)器傳送的信號時，前向檢測的功率(例如， 0. 2-0. 5V)將比后向檢測的功率(< 0. IV)大得多，因此電壓比較器1208將翻轉(zhuǎn)并且放大 器1212將切換到傳送狀態(tài)(即，從AP至調(diào)制解調(diào)器的路徑)；以及情形3:當存在從調(diào)制解調(diào)器向AP傳送的信號時，后向檢測的功率(例如 0. 6-0. 8V)將比前向檢測的功率(< 0. IV)大得多。由于在功率比較器1208的非反相輸入 端口處存在預偏置的阻性(resistive)電壓(例如，0. IV)，所以放大器1212將保持在“接 收”狀態(tài)。注意，由于假定放大器處于接收狀態(tài)的事實，后向檢測的功率是檢測已經(jīng)被放大 后的信號。還要注意，在正常TDD操作中，每次僅僅出現(xiàn)一個信號_僅僅是上行鏈路信號或下 行鏈路信號。進一步，在這樣的信號出現(xiàn)之間，放大器將典型地返回接收狀態(tài)。然而，如果 同時出現(xiàn)多個信號，WiFi協(xié)議(CSMA/⑶)典型地避免沖突。由此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚，如果發(fā)生上述情形中的任何一種可能造成故障 的潛在可能操作情況，則放大器1212將正確地傳送信號并且沒有故障發(fā)生。依據(jù)本原理的另一實施方案，雙向放大器1200適合用于新開發(fā)的基于電纜的通 信網(wǎng)絡。然而，在這樣的實施方案中，當將新開發(fā)的技術(shù)，諸如M0CA或者其它同軸電纜 數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)(例如，先進的同軸電纜數(shù)據(jù)傳送(AD0C))，應用到當前現(xiàn)成的CATV饋線 (feedline)網(wǎng)絡時，存在怎樣旁路CATV干線放大器的障礙?？梢栽诮oTV信號帶來最小的插入損耗(例如，< ldB)的情況下，將本原理的雙向 放大器1212容易地與CATV干線放大器并聯(lián)地放置。圖14示出了雙向放大器1212與CATV 干線放大器1410并聯(lián)的示例性實施方案1400。功率分路器1406接收TV信號1404并利 用D0CAP 1124接收D0CA信號1402，并且輸出各根電纜分線1408a-1408d。每根電纜分線 1408將在某個點具有CATV干線放大器1410。為了示例性目的，示出了電纜分線1408d具 有CATV干線放大器1410。在這個配置中，雙向放大器1212向雙向AD0C信號提供合適的增益補償(例如， 26-30dB)，其與CATV干線放大器對TV信號的補償(例如，26dB)相同(或者基本相同)。 該增益補償可以補償例如路徑損耗。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到使用濾波器(例如，頻帶 分路器)以便從AD0C信號中分離TV信號。這樣，在一個實施方案中，在CATV干線放大器 1410和雙向放大器1212的輸入端和輸出端處將布置一個濾波器或多個濾波器。在這種模 式中，所述放大器可以用于TDD模式并且將符合當前的WiFi和WiMax系統(tǒng)，尤其是基于電 纜的M0CA系統(tǒng)。圖15示出了根據(jù)本原理的實施方案的方法1500。初始地，監(jiān)視上行鏈路或下行 鏈路信號的出現(xiàn)(1502)。當僅僅檢測到下行鏈路信號時，將雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大 器從接收狀態(tài)切換到傳送狀態(tài)(1504)。該方法還包括(如圖16中所示)以下步驟當僅 僅檢測到上行鏈路信號時(1506)，以及在既沒有檢測到上行鏈路信號也沒有檢測到下行鏈 路信號時(1508)將雙向放大器維持在接收狀態(tài)。如以上所討論的，通過向雙向放大器電路1200內(nèi)的電壓比較器1208的非反相輸入端施加預偏置電壓來執(zhí)行對接收狀態(tài)的維持?？梢砸岳绶椒ɑ蛱幚?、設備、或軟件程序來實施在此描述的實施方案。即使僅僅 在單一形式的實施方案的上下文中討論(例如，僅僅作為方法討論的)，也可以以其它形式 (例如，設備或程序)來實施所討論的實施方案的特征?？梢砸岳绾线m的硬件、軟件和固 件來實施設備。可以在例如以下設備中實施所述方法，該設備諸如是例如通常指代處理裝 置的處理器，例如包括計算機、微處理器、集成電路或者可編程邏輯器件。處理裝置還包括 通信裝置，諸如，例如，計算機、蜂窩電話、便攜式/個人數(shù)字助理(“PDA”)、以及便利于在 最終用戶之間進行信息通信的其它裝置。在此描述的各種處理和特征的實施方案可以在各種不同的裝備或者應用(具體 地，例如，與數(shù)據(jù)傳送和接收相關(guān)聯(lián)的裝備或應用)中得到體現(xiàn)。裝備的例子包括視頻編碼 器、視頻解碼器、視頻編解碼器、網(wǎng)絡服務器、機頂盒、膝上型計算機、個人計算機以及其它 通信裝置。如應清楚的，所述裝備可以是移動的并且甚至被安裝在移動車輛中。另外，可以通過由處理器執(zhí)行的指令來實施所述方法，而這樣的指令可以被存儲 在處理器可讀的介質(zhì)上，諸如，例如集成電路、軟件載體或者其它存儲裝置(諸如，例如硬 盤、致密盤、隨機存取存儲器(“RAM”)或者只讀存儲器(“ROM”))。所述指令可以形成在 處理器可讀的介質(zhì)上有形體現(xiàn)的應用程序。如應清楚的，處理器可以包括具有例如用于執(zhí) 行處理的指令的處理器可讀介質(zhì)。如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯然的，實施方案還可以產(chǎn)生被格式化以承載例如可 以被存儲或傳送的信息的信號。所述信息可以包括，例如用于執(zhí)行方法的指令、或者由所描 述的實施方案之一產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這樣的信號可以被格式化為例如電磁波(例如，使用頻譜 的射頻部分)或者被格式化為基帶信號。所述格式化可以包括例如編碼數(shù)據(jù)流、對編碼后 的數(shù)據(jù)流進行分組化(packetize)、以及利用分組化的流調(diào)制載波。信號承載的信息可以是 例如模擬或數(shù)字信息。如已知的，可以通過各種不同的有線或者無線鏈路來傳送信號。已經(jīng)描述了大量的實施方案。但是，應理解可以進行各種修改。例如，可以組合、 補充、修改或者移除不同實施方案的元件來產(chǎn)生其它實施方案。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 理解，其它結(jié)構(gòu)和處理可以取代那些公開的結(jié)構(gòu)和處理并且作為結(jié)果的實施方案將與所公 開的實施方案以至少基本相同的(多個)方式，執(zhí)行至少基本相同的(多個)功能來實現(xiàn) 至少基本相同的(多個)結(jié)果。相應地，這些和其它實施方案是本申請所設想的并且在所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種設備，包含雙向功率放大器單元(1212)，被配置為放大具有第一方向的信號并且放大具有與第一方向相反的方向的信號；以及雙向功率檢測器單元(1202-1204)，耦合到所述雙向功率放大器單元，以便(1)在具有第一方向的信號被所述雙向功率放大器單元放大之前檢測所述具有第一方向的信號的功率，并且(2)在具有相反方向的信號被所述雙向功率放大器單元放大之后檢測所述具有相反方向的信號的功率。
2.如權(quán)利要求1所述的設備，其中在被配置為承載具有所述相反方向的放大后的信號 和具有所述第一方向的未被放大的信號的通信路徑上，將所述雙向功率檢測器單元耦合到 功率放大器單元。
3.如權(quán)利要求1所述的設備，其中所述雙向功率檢測器單元連接到所述雙向功率放大 器的接入點側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，進一步包含開關(guān)，其與所述雙向功率放大器單元通信，用于使所述雙向功率放大器單元在接收狀 態(tài)和傳送狀態(tài)之間切換；以及電壓比較器，其具有被連接到所述雙向功率檢測器單元的輸出端的反相輸入端和非反 相輸入端，以及被連接到所述開關(guān)的輸出端。
5.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，進一步包含偏置電壓電路，其被配置為向所述電 壓比較器的非反相輸入端提供預偏置電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中所述雙向功率檢測器單元包含被配置為檢測 傳送(上行鏈路)功率的第一定向耦合器和被配置為檢測接收(下行鏈路)功率的第二定 向耦合器。
7.如權(quán)利要求6所述的放大器電路，其中所述雙向功率檢測器單元進一步包含第一RF 功率檢測器和第二 RF功率檢測器，第一 RF功率檢測器和第二 RF功率檢測器中的每一個被 配置為將RF功率轉(zhuǎn)換為DC電壓。
8.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中在沒有檢測到傳送(上行鏈路)功率和接收 (下行鏈路)功率時，所述電壓比較器促使所述開關(guān)將所述雙向功率放大器維持在接收狀 態(tài)。
9.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中在檢測到傳送(上行鏈路)功率信號時，所述 電壓比較器促使所述開關(guān)將所述雙向功率放大器維持在接收狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中在檢測到接收(下行鏈路)功率信號時，所 述電壓比較器促使所述開關(guān)將所述雙向功率放大器單元翻轉(zhuǎn)到傳送狀態(tài)。
11.一種放大器電路，包含定向耦合器(1202)，其具有輸入端和輸出端；雙向功率放大器(1212)，其具有旁路模式并且具有被耦合到所述定向耦合器的輸出端 的輸入端以及被配置為要連接到調(diào)制解調(diào)器的輸出端，其中所述定向耦合器的輸入端被配 置為要連接到接入點，并且所述定向耦合器被連接到所述雙向功率放大器的接入點側(cè)；功率檢測器(1204)，連接到所述定向耦合器并且被配置為檢測上行鏈路功率和下行鏈 路功率；電壓比較器(1208)，具有反相輸入端和非反相輸入端，反相輸入端和非反相輸入端中 的每一個連接到所述功率檢測器；分壓網(wǎng)絡(1206)，連接到所述電壓比較器的非反相輸入端并且被配置為向所述電壓比 較器提供預偏置電壓；以及開關(guān)(1210)，連接到所述電壓比較器和所述雙向放大器，所述開關(guān)被配置為響應于從 所述電壓比較器接收到的信號來改變所述雙向功率放大器的操作狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求11所述的放大器電路，其中所述定向耦合器進一步包含兩個定向耦合 器，一個定向耦合器被配置為檢測上行鏈路信號而另一個定向耦合器被配置為檢測下行鏈 路信號。
13.如權(quán)利要求11所述的放大器電路，其中所述功率檢測器包含兩個RF功率檢測器， 所述RF功率檢測器被配置為將RF信號轉(zhuǎn)換為DC電壓。
14.如權(quán)利要求11所述的放大器電路，其中所述開關(guān)包含單刀雙擲開關(guān)，該單刀雙擲 開關(guān)被配置為響應檢測到的上行鏈路信號和/或下行鏈路信號而在有效模式與旁路模式 之間切換所述雙向放大器。
15.如權(quán)利要求11所述的放大器電路，其中所述定向耦合器、所述雙向放大器、所述功 率檢測器、所述電壓比較器以及所述開關(guān)都包含高速操作響應，使得所述放大器電路的總 的操作響應時間小于300ns。
16.一種方法，包含在雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器的接入點側(cè)監(jiān)視上行鏈路信號或下行鏈路信號的 出現(xiàn)；以及在僅僅出現(xiàn)下行鏈路信號時，將所述雙向放大器切換到傳送狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步包含在出現(xiàn)上行鏈路信號時，將所述雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器維持在接收狀態(tài)；以及在沒有出現(xiàn)上行鏈路信號或下行鏈路信號時，將所述雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器 維持在接收狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中通過位于所述放大器的接入點側(cè)的定向耦合器來 執(zhí)行所述監(jiān)視。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述維持步驟進一步包含將預偏置電壓施加到 所述雙向放大器電路內(nèi)的電壓比較器的非反相輸入端。
20.一種設備，包含用于在雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器的接入點側(cè)監(jiān)視上行鏈路信號或下行鏈路信 號的出現(xiàn)的部件(1202-1204)；以及用于在僅僅出現(xiàn)下行鏈路信號時將所述雙向放大器切換到傳送狀態(tài)的部件(1210)。
21.如權(quán)利要求20所述的設備，進一步包含用于在出現(xiàn)上行鏈路信號時將所述雙向放大器電路內(nèi)的雙向放大器維持在接收狀態(tài) 的部件(1208)；以及用于在沒有出現(xiàn)上行鏈路信號或下行鏈路信號時將所述雙向放大器電路內(nèi)的雙向放 大器維持在接收狀態(tài)的另一部件(1206)。
22.如權(quán)利要求21所述的設備，其中所述用于維持的另一部件進一步包含用于向電 壓比較器的非反相輸入端施加預偏置電壓的部件，所述電壓比較器連接到控制所述雙向放 大器電路內(nèi)的雙向放大器的操作模式的開關(guān)。
23.—種與現(xiàn)有CATV系統(tǒng)一起使用的放大器電路，其中所述CATV系統(tǒng)包括一根或者多 根電纜分線，每根電纜分線具有至少一個CATV干線放大器，所述放大器電路包含雙向放大器單元(1212)，其與電纜分線上的每個CATV干線放大器并聯(lián)排列，所述雙向 放大器單元使得在不干擾所述CATV電纜分線上承載的TV信號或者不對所述CATV電纜分 線上承載的TV信號造成損耗的情況下，同軸電纜數(shù)據(jù)傳送(D0CA)協(xié)議的通路能夠在所述 CATV系統(tǒng)上操作。
24.—種電纜系統(tǒng)，包含至少一個功率分路器(1406)，其具有至少一個連接到基于CATV電纜的電視服務提供 商的輸入端和至少一個連接到同軸電纜數(shù)據(jù)傳送(D0CA)協(xié)議系統(tǒng)的輸入端，所述功率分 路器具有至少一根電纜分線輸出端；CATV干線放大器(1410)，與至少一根電纜分線串聯(lián)連接；以及 雙向放大器電路(1212)，與環(huán)繞所述CATV干線放大器的所述至少一根電纜分線并聯(lián) 連接。
25.如權(quán)利要求24所述的電纜系統(tǒng)，其中所述雙向放大器電路包含定向耦合器，其具有輸入端和輸出端，所述定向耦合器被配置為檢測上行鏈路信號傳 送或者下行鏈路信號傳送的出現(xiàn)； 雙向放大器，連接到檢測器；以及開關(guān)，與所述檢測器和所述雙向放大器通信，用于使所述雙向放大器在接收狀態(tài)與傳 送狀態(tài)之間切換；其中所述定向耦合器被連接到所述雙向放大器的接入點側(cè)。
26.如權(quán)利要求25所述的放大器電路，進一步包含 功率檢測器，連接到所述定向耦合器；以及電壓比較器，其具有連接到所述功率檢測器的輸出端的反相輸入端和非反相輸入端， 以及連接到所述開關(guān)的輸出端。
27.一種方法，包含在功率放大器的第一側(cè)檢測具有特定傳送方向的信號；使用所述功率放大器放大檢測到的具有所述特定傳送方向的信號；在所述功率放大器的第一側(cè)檢測具有與所述特定傳送方向相反的傳送方向的信號；以及使用所述功率放大器放大檢測到的具有所述相反傳送方向的信號。
全文摘要
一種公開的雙向放大器電路允許在現(xiàn)有的和新開發(fā)的電纜TV系統(tǒng)上使用同軸電纜數(shù)據(jù)傳送協(xié)議(例如，MOCA)。通過在雙向放大器的AP側(cè)使用定向耦合器，可以實現(xiàn)相等的雙向功率放大。根據(jù)總的方面，一種設備包括被配置為放大具有第一方向的信號以及放大具有與第一方向相反的方向的信號的雙向功率放大器(1212)。所述設備還包括被耦合到所述雙向功率放大器的雙向功率檢測器(1202-1204)以便(1)在具有第一方向的信號被雙向功率放大器放大之前檢測具有第一方向的信號的功率，以及(2)在具有相反方向的信號被雙向功率放大器放大之后檢測具有相反方向的信號的功率。
文檔編號H04L12/00GK101874382SQ200780100022
公開日2010年10月27日 申請日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者于勁飛, 張俊彪, 顧洪明, 馬向坤 申請人:湯姆森特許公司