CN1965493A - 通过有线介质的超宽带通信 - Google Patents

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CN1965493A CNA2005800171269A CN200580017126A CN1965493A CN 1965493 A CN1965493 A CN 1965493A CN A2005800171269 A CNA2005800171269 A CN A2005800171269A CN 200580017126 A CN200580017126 A CN 200580017126A CN 1965493 A CN1965493 A CN 1965493A
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Abstract

本发明提供了用于通过有线介质创建(315)、传输(350)并接收超宽带信号(360)的方法和装置。本发明的一个实施例传输占用未被目标有线介质中存在的其他电磁信号使用的无线电频率的超宽带信号。本发明的其他实施例可以在目标有线网中创建(315)、传输(350)并接收使用未被有线介质上存在的其他信号所使用的无线电频率的超宽带信号(360)。提供本摘要的唯一目的是遵守摘要要求准则，允许阅读者快速地探知此处所包含的公开的主题内容。本摘要是在清楚地理解其不会被用于解释或限制权利要求书的范围和含义的情况下提交的。

Description

通过有线介质的超宽带通信
技术领域
本发明一般地涉及超宽带(UWB)通信。更具体地，本发明涉及在有线介质上传输UWB信号的方法。
背景技术
信息时代正在走近我们。通过各种不同的通信***对海量信息的访问正在改变人们工作、自我娱乐以及彼此通信的方式。举例而言，作为由国会在1996年制定的电信改革法案所反映出的加剧的电信竞争的结果，传统的有线电视节目供应商已发展成家用和商用的高级视频、语音以及数据服务的全业务供应商。许多竞争的有线电视公司现在提供经由单个宽带网络递送所有上述服务的缆线***。
这些服务增加了对带宽的需求，其中带宽是指单位时间传输或接收的数据量。更大的带宽变得日益重要，因为数据传输的规模在持续增长。诸如家用电影点播以及视频电话会议的应用需要高数据传输率。另一个例子是在家和办公室中的交互视频。
其它产业也对互联网服务供应商以及其他数据供应商提出了带宽需求。举例而言，医院向远程的医生传输X光和CAT扫描图像。这种传输需要相当大的带宽以在适当的时间内传输大数据文件。这种大数据文件以及提供实时家用视频的大数据文件过于庞大以至于不增加***带宽就不可能传输。用户对互联网访问太缓慢以及数据链路掉线这些网络过载的症状的抱怨证明了对更大带宽的需求。
互联网服务供应商、有线电视网络和其他数据供应商通常使用传导线和缆线来传输和接收数据。通过诸如导线或缆线的传输介质来传输信号(即数据)的传统方法是将通过介质的信号调制在位于该介质可以电传导信号的范围内的频率上。因为这种传统的方法，特定介质的带宽局限在该介质可以经由调制来电传输信号的频谱，这产生了电流。结果，发展出了许多昂贵并且复杂的机制以使用复杂的交换机制或信号分时共享设置来增加传统导线和/或缆线***中的带宽。这些方法中的每一种都部分地导致昂贵和复杂，因为数据传输***遵守了导线或缆线的带宽受限于其传导特性这一传统认识。
因此，存在对用来增加传统有线网的带宽的方法的需求。
发明内容
本发明提供了通过有线介质来传输超宽带信号的方法和装置。本发明的一种实施例传输下列超宽带信号，即该超宽带信号占用的无线电频率未被目标有线介质中存在的其他电磁信号所使用。
在本发明的另一个实施例中，使用未被有线电视信号使用的无线电频率来创建、传输和接收多个超宽带信号。本发明的其他实施例可以在任何目标有线网中创建、传输和接收使用未被有线介质上存在的信号使用的无线电频率的超宽带信号。
本发明的一个特征是超宽带信号可以与传统的有线电视信号、互联网连接信号或语音传输信号基本上同时进行传输。因为超宽带信号可以与其它信号基本上同时进行传输，因此大大增加了***传输数据的总体带宽或能力。
附图说明
图1是不同通信方法的示图；
图2是两个超宽带信号的示图；
图3是使用有线介质的超宽带通信***的一个实施例的示意图；
图4是使用有线介质的超宽带通信***的第二实施例的示意图；
图5是无线电频谱的一部分的示图；
图6示出了本发明的将超宽带信号导入有线介质的第一方法；
图7示出了本发明的将超宽带信号导入有线介质的第二方法；
图8示出了本发明的从有线介质获得超宽带信号的方法；
图9A到图9C示出了无线电频谱的一部分，其包括可被本发明的一个实施例使用的若干无线电频带的例子；
图10示出了在图3和4中示出的客户/用户住地的一个例子，其包括根据本发明的一个实施例所构造的动态滤波器；
图11示出了图10中示出的动态滤波器的一个实施例；
图12示出了图10中示出的动态滤波器的第二实施例；以及
图13示出了图10中示出的动态滤波器的第三种实施例。
应该认识到某些或全部附图均为出于示例目的的示意表示，并且不需要描绘所示出部件的实际相对尺寸或位置。提供附图的目的在于示出本发明的一个或更多的实施例，应该理解它们并不用于限制权利要求书的范围和含义。
具体实施方式
在下面的段落中，将通过结合附图加以举例的方式对本发明进行详细描述。贯穿本描述，优选的实施例以及所示的例子将被认为是范例，而不是对本发明的限制。正如此处所使用的，“本发明”是指此处所描述的本发明的任何一个实施例，以及任何等同物。此外，贯穿本文档所涉及的“本发明”的各种特征并不意味着主张的所有实施例或方法必须包括所参考的特征。
通常，传统的有线电视供应商、共用电线电视供应商、共用接入电视供应商、有线电视供应商、混合光纤同轴电视供应商、互联网服务供应商，或任何其它电视、音频、语音和/或互联网数据的供应商在中心站上从陆地缆线和/或从一个或多个接收来自通信卫星的信号的天线接收广播信号。接着，常常通过同轴电缆和/或光纤光缆将宽带信号从中心站分发到位于商务区或住宅区的节点。
举例而言，共用接入电视供应商(CATV)网络目前以若干不同的拓扑和结构进行部署。现今所找到的最为通用的配置是在同轴电缆以及既使用光纤光缆又使用同轴电缆的混合光纤同轴***(HFCS)上传输模拟信号。模拟同轴***的特征通常在于是纯模拟***。纯模拟CATV***的特征在于它们使用所建立的在间隔为6MHz或8MHz的载频上的NTSC/PAL(美国国家电视标准委员会/逐行倒相)调制。
HFCS是模拟-数字的组合拓扑，其既使用同轴(模拟)介质叉使用光纤(数字)介质，该光纤介质通常支持在频道78上的数字调制/编码的电视频道。根据ANSI/EIA-542-1997标准，在美国，模拟频道使用从55MHz到547MHz的频率在频道2到78上以6MHz配给进行调制。当使用HFCS时，数字频道通常从频道79开始并且达到频道136之高，并且占用从553MHz到865Mz的频率范围。在某些扩展的HFCS***中，频道分配可达到频道158或997MHz之高。当前的ANSI/EIA-542-1997标准仅限定和分配频道至这些限制。实际的有线/电缆介质其自身通常可以传输高达3GHz的频率。
在CATV和HFCS***二者中，通常卫星下行链路进入有线公司的起始点并且分解出视频和/或其他数据流。从卫星下行链路流中提取各个视频数据流(NTSC、MPEG或任何其它适合的协议)并且将其路由到专用于各个电视频道的调制器。接着，将每个调制器的输出组合为一个宽带信号。从这点开始，经组合的频道被放大并且通过同轴电缆或光纤光缆传输出去给用户。
在HFCS中，在经组合的宽带信号离开起始点之前，宽带信号被调制到光纤光缆上，以分发到诸如住宅小区或商业区等地域。对宽带信号的调制通常以两种方式之一加以完成。在第一方法中，使用高速模数转换器(ADC)对整个宽带信号进行采样和数字化。为了执行可靠的数字采样，必须以至少两倍于最高频率分量的采样率对数据进行采样以满足Nyquist最小采样的要求。为了提供更高品质的数据流，应该以2.5到4倍于最高频率的采样率对信号进行采样，这使得采样率必须大约为2GHz到4GHz。接着，并串转换器将ADC的并行输出数据转变为串行格式。串行数据继而驱动激光二极管，以在光纤光缆上进行传输。第二方法为宽带块转换，其中将宽带信号的整个频谱调制到光纤光缆上。
所指定的接入节点位于邻近区域、商业区以及其他地域中。接入节点包括高速数模转换器(DAC)以及解串器。光纤光接收机在接入节点处检测激光调制信号。并串转换器将数据解串，并且将其馈入高速DAC。随即，数据在标准的75欧姆，RG-6型或RG-8型或其他适合的同轴电缆之上离开接入节点，并被分发给用户房屋。因此，在接入节点处，从光纤光缆提取宽带信号并将该信号向连接到各个住宅、公寓、商户、大学以及其他用户的同轴电缆转发。对多用户的支持通常通过在该地域内使用分线盒来实现，举例而言，在电线杆上或在地面上。不过，由于信号不断在分线盒内进行分割，所接收的带宽减少并且信号的质量下降，因此降低了视频、音频以及其他数据的质量。
通常属于CATV频道79以及更高频道上的数字频道从根本上不同于通常属于频道2到频道78的模拟频道。模拟频道包括经调制的载频。通常使用6MHz配给***的数字频道使用正交幅度调制(QAM)加以数字调制。QAM是一种将两个幅度调制的信号组合到单个频道的方法，因此使得有效带宽加倍。在QAM信号中，存在两个载波，每个载波具有相同的频率但相位相差90度。将两个经调制的载波组合以便传输，并在传输后进行分离。QAM 16每个信号传输16比特，QAM 32、QAM64和QAM 256中的每一个分别在每个信号传输32、54、256比特。已经发展QAM以支持额外的由MPEG视频压缩编码的视频流。传统的CATV以及HFCS网可以使用高达QAM 64的QAM级别来使得能够传输多达8个独立的基本同时的MPEG视频流。
在用户位置处，同轴电缆被连接到机顶盒或直接连接到电视。接着，接收设备对视频、音频、语音、互联网或其他数据进行解复用和解调。尽管电视可以直接接收模拟信号，然而通常需要机顶盒以对属于CATV频道79或更高频道上的数字编码的频道进行接收。
使用诸如双绞线或同轴电缆之类的有线介质的上述网络以及其他网络以及通信***，遭受由信号干扰、环境噪声以及寄生噪声所引起的性能限制。在这些传统的有线介质***中，这些限制影响了可用的***带宽、距离以及***的承载能力，这是由于有线介质中的噪声基底以及信号干扰迅速地胜过了所传输的信号。因此，有线介质中的噪声严重地限制了任何有线***或网络的可用带宽。
通常，克服这种限制的常规做法是在发射机处提高功率(即，增加信号的电压)以便提高在接收机处相对于噪声的电压电平。如不在发射机处提高功率，则接收机不能从想要的信号中分离出噪声。因此，有线介质***的整体性能仍受到有线介质中固有的伴随噪声的严重限制。
增加已建立的有线介质网的可用带宽，同时与通过该网络传输的常规数据信号共存，表示了一种对已有的有线介质网的基础设施起杠杆作用以支持递送更多功能的机会。已经提出了若干方法和技术，不过它们通常计算性过强，并因此比较昂贵。
本发明可以作为整体或部分用于使用有线介质的任何类型的网络中。也即，网络可以既使用诸如同轴电缆之类的有线介质，又可以使用诸如卫星之类的无线设备。如此处定义的，网络是一组通过通信路径连接的点或节点。通信路径可以通过有线相连，或者它们可以无线地相连。此处所定义的网络可以与其它网络互联并包括子网。此处定义的网络可以由空间距离来表征，举例而言，诸如局域网(LAN)、城域网(MAN)，以及广域网(WAN)及其他。此处定义的网络还可以通过其上使用的数据传输技术的类型来表征，例如TCP/IP网络，以及***网络结构网络，及其他。此处定义的网络还可以由其是否承载语音、数据或其他种类的信号来表征。此处定义的网络还可以由谁可以使用该网络来表征，例如公用交换电话网(PSTN)，其它类型的公共网络，以及私用网(诸如在单个房间或住宅中)及其他。此处定义的网络还可以由其连接的一般特性来表征，例如拨号网、交换网、专用网以及非交换式网络及其他。此处定义的网络还可以由其所使用的物理连接的类型来表征，例如光纤、同轴电缆、光纤和同轴电缆的混合、非屏蔽双绞线、以及屏蔽双绞线，及其它。
本发明使用基本上“无载波”的结构，该结构不需要使用噪声波形检测器、稳定器或在常规的频域通信***中使用的其它设备。本发明显著地增加了使用有线介质的常规网络的带宽，但是可以便宜地进行部署而无需对已有的有线介质网进行大规模的修改。
本发明通过将超宽带(UWB)信号注入或叠加到已有的数据信号提供了增大的带宽，并且随后在终端节点、机顶盒、用户网关或其它适合的位置恢复该UWB信号。一种类型的超宽带信号，有时称为脉冲无线电，使用以毫微秒或皮秒间隔(通常持续时间为几十皮秒到几毫微秒)发射的电磁能量脉冲。为此，这种超宽带的形式通常称为“脉冲无线电”。因为激励脉冲并非经调制的波形，因此UWB也被称为“无载波”，原因是在该无线电频率(RF)谱中并无明显的载波频率可见。也即，与常规的无线电频率技术相反，UWB脉冲无需调制在正弦波载频上就可被传输。超宽带既不需要分配的频率也不需要功率放大器。
常规的无线电频率技术使用连续的正弦波，其连同在对该正弦函波的幅度或频率的调制中所嵌入的数据一起被传输。举例而言，常规的蜂窝电话必须在整个频谱中特定宽度的特定频带上工作。具体地，在美国，联邦通信委员会将蜂窝电话通信分配在800MHz到900MHz的频带内。蜂窝电话运营商使用25MHz的配给频带来传输蜂窝电话信号，并且使用另外的25MHz的配给频带来接收蜂窝电话信号。
常规无线电频率技术的另一个例子在图1中加以示出。无线局域网(LAN)协议802.11a，在5GHz的中心频率上传输无线电频率信号，伴随大约5MHz的无线电频率扩展。
相反，UWB脉冲可以具有1.8GHz的中心频率，伴随大约4GHz的频率扩展，如图2中所示，图2示出了两种典型的UWB脉冲。图2示出了UWB脉冲在时间上越窄，其中心频率就越高且其频谱的扩展就越宽。这是因为，频率反比于脉冲的持续时间。600皮秒的UWB脉冲将具有大约1.8GHz的中心频率，伴随大约4GHz的频率扩展。而300皮秒的UWB脉冲将具有大约3GHz的中心频率，伴随大约8GHz的频率扩展。因此，如图1所示，UWB脉冲通常不在特定的频率内工作。并且因为UWB脉冲在非常宽的频率范围上扩展，所以UWB通信***允许以非常高的数据率进行通信，诸如每秒100兆比特或更高的数据率。
并且，因为UWB脉冲在非常宽的频率范围上扩展，所以在单一或特定频率上采样的功率很低。举例而言，UWB的具有一毫微秒持续时间的一瓦特信号将一瓦特分布于该脉冲所占用的整个频率。在任何单个频率处，诸如在CATV供应商的载波频率处，存在的UWB脉冲功率为一毫微瓦特(对于1GHz的频带)。其完全在任何有线介质***的噪声基底之内并且因此不会对原始CATV信号的解调和恢复产生干扰。通常，众多的UWB脉冲以相当低的功率(当在单一或特定的频率上加以采样时)进行传输，例如低于-30分贝到-60分贝的功率，其使得对常规无线电频率的干扰最小化。不过，通过大多数有线介质传输的UWB脉冲不会干扰无线的无线电频率传输。因此通过有线介质传输的UWB脉冲的功率(在单个频率上采样的)的范围可以从大约+30dB到大约-90dB。
举例而言，CATV***通常使用在载频上传输模拟数据的同轴电缆。通常，使用幅度调制(AM)或QAM(上文已讨论的)来传输模拟数据。由于数据传输使用AM或QAM，UWB信号可以在这种环境下共存，而不会产生干扰。在AM中，用载频的余弦函数乘以数据信号M(t)。得到的信号y(t)可以表示为：
y(t)＝m(t)Cos(ωct)
在基于QAM的***中，在相同的载频上但以不同的相位来传输多个载波信号。这样允许同时承载多个数据信号。在两个载波的情况下，“同相”载波和“正交”载波可以承载信号Mc(t)和Ms(t)。得到的信号y(t)可以被表示为：
y(t)＝Mc(t)Cos(ωct)+Ms(t)Sin(ωct)
不过，正如上文所述，UWB***传输窄的时域脉冲，并且信号功率通常均匀分布在信号占用的整个带宽上。以任何瞬时的频率上，诸如在AM或QAM载频上，存在的UWB脉冲功率为一毫微瓦特(对于1GHz的频带)。其完全处在任何有线介质***的噪声基底之内并且因此不会对原始AM或QAM信号的解调和恢复产生干扰。
有线介质通信***遭受由信号干扰、环境噪声以及寄生噪声所导致的性能限制。这些限制影响有线介质***的可用带宽、距离以及承载能力。对于有线通信***，该有线介质中的噪声基底以及信号干扰迅速地胜过所传输的载波信号。在有线介质上的这种噪声对于该***增加带宽的能力是个严重的限制。UWB技术利用该噪声基底来传输数据，而不会干扰载波信号。而且，通过有线介质传输的UWB相比它在无线环境下的使用具有独特的优势。在有线环境下不考虑符号间干扰，并且不考虑多用户干扰。
举例而言，CATV频道在美国通常占用6MHz而在欧洲占用8MHz。这些频道被布置为重复发生模式以大约50MHz开始并且取决于CATV***，向上扩展至550MHz、750MHz、870MHz、1GHz以及更高。本发明能够将UWB脉冲注入已有CATV基础设施。这些UWB信号并不干扰或降低已有的频域信号。另外，UWB信号可以承载海量具有在时域中具有数字含义的信息。
本发明提供一种支持任何有线介质网以增大它们的可用带宽的设备和方法。优选地，通过在从***运营商的起始点进行广播之前将UWB信号导入已有的数据传输链来获得这种额外的带宽。正如图3和4中所示，该起始点可以包括若干组件，诸如电线阵1 5、卫星接收机20、频道调制器25、组合器30，以及光纤发射机/接收机35。作为替代，可以在其他位置将UWB信号导入有线介质网，诸如在互联网路由器90或在主机数字终端80，或在任何合适的位置。
以类似的方式，缆线***运营商可以通过将用户生成的数据导入已有的上行频道而从各个用户接收更多的数据。本发明提供跨越光纤和同轴电缆、双绞线，或任何其它种类的传导线的UWB通信。有线介质网将能够传输和接收用于电话、高速数据、视频分发、视频会议、无线基础操作以及其它类似目的的数字信息。
参见图3，有线超宽带通信***10被配置用于在包括有线介质的现有网络或***之上传输超宽带信号。举例而言，有线超宽带(UWB)***10可以在现有的共用接入电视网络(CATV)、光网络、有线电视网、共用天线电视网、混合光纤同轴电视网、互联网服务供应商网络、PSTN网、WAN、LAN、MAN、TCP/IP网、校园、城镇、城市或上文所定义的任何类型的网络之上传输UWB信号，这些网络全部或者部分地使用了有线介质。
有线UWB通信***10的一个实施方式在图3中示出。天线阵15接收来自一个或多个卫星(未示出)的音频、视频以及数据信息。其它数据可以通过陆地缆线和导线来接收，并且通过陆地无线资源，诸如多频道多点分发服务(MMDS)来接收。接着，将数据转发给卫星接收机20，其将数据解调为分离的音频、视频和数据流。该信息被转发给接收节目信号(例如CNN或MTV)的频道调制器25。频道调制器25将每个信号与无线电频率(RF)混合，并分配供用户接收每个节目的基站号(诸如2到99)。
多个RF信号随即被转发给组合器30，其将该多个信号组合进单个输出。也即，组合器30接收来自频道调制器25的节目信号并将它们组合到单个同轴电缆上，并将该信号转发给光纤发射机/接收机35。上述的频道调制器25以及组合器30的设置和功能可以根据有线介质网的每种类型而变化。
可以将从天线阵15或从诸如光纤光缆或同轴电缆的陆地资源接收的另外的音频、视频或其它数据信号从卫星接收机20路由到服务供应商超宽带(UWB)设备40。服务供应商UWB设备40将接收自卫星接收机20的音频、视频或其它数据信号转换为多个UWB电磁脉冲。服务供应商超宽带(UWB)设备40可以包括若干组件，这些组件包括控制器、数字信号处理器、模拟编码器/解码器，一个或多个用于数据访问管理的设备，以及关联的缆线和电子器件。服务供应商超宽带(UWB)设备40可以包括某些或所有这些组件、其它必要组件、或其等同物。控制器可以包括误差控制和数据压缩功能。模拟编码器/解码器可以包括模数转换功能以及相反功能。数据访问管理设备可以包括各种接口功能于与诸如电话线和同轴电缆的有线介质交互。
在服务供应商(UWB)设备40中的数字信号处理器将接收自卫星接收机20的音频、视频或其它数字信号调制为多个UWB电磁脉冲，并且还可解调接收自用户的UWB脉冲。正如此处所定义的，调制是用于将音频、视频或其它数据编码为多个UWB脉冲的特定技术。举例而言，数字信号处理器可以将接收的音频、视频或其它数字信号调制为多个具有持续时间在大约0.1毫微秒到大约100毫微秒范围之间的UWB脉冲，并且可以较低的功率进行传输，举例而言，以在传输频率上测量到的小于-30分贝到-60分贝的功率。
UWB脉冲的持续时间以及所传输的功率可以取决于某些因素而发生改变。不同的调制技术使用不同的UWB脉冲定时、持续时间以及功率电平。本发明预见若干不同的技术和方法在有线介质上传输UWB信号。例如，一种实施方式可以使用脉冲位置调制，其改变UWB脉冲传输的定时。脉冲位置调制***的一个例子可以每秒传输大约10,000个脉冲。这种***可以传输提前100皮秒或晚100皮秒的脉冲组来表示特定的数字比特，诸如“0”或“1”。以这种方式，可以在有线介质上传输大量的数据。
一种可选的调制技术可以使用脉冲幅度调制以在有线介质上传输UWB信号。脉冲幅度调制使用不同幅度的脉冲来传输数据。不同幅度的脉冲可以被分配不同的数字表示“0”或“1”。其它预想的调制技术包括将数据比特编码为脉冲(1)或无脉冲(0)的开关键控，以及二进制相移键控(BPSK)，或二相调制。BPSK调制信号的相位(0度或180度)，而不是调制位置。也可以使用并非PPM也非PAM调制技术的频谱键控。应该理解其它当前已有或仍在设想中的调制技术都可以被使用。
一种优选的调制技术通过控制传输功率、脉冲包络形状和脉冲重复频率(PRF)来优化信号的共存性和脉冲的可靠性。根据固定PRF可以创建“类载波频率”的知识，可以使用伪随机PRF和固定PRF，“类载波频率”及其更高次谐波可能与在常规RF载波频道中承载的数据产生干扰。然而，使用伪随机PRF通常可以避免使用固定PRF时所遇到的困难。伪随机PRF调制技术的一个实施方式可以包括UWB脉冲包络，其被赋形为对有线介质可能自然衰减的高频部分进行预放大和补偿。UWB脉冲包络赋形具有另外的控制所传输数据流的功率谱密度的优点。
相对于通过无线介质传输UWB脉冲，当通过有线介质传输UWB脉冲时存在若干优点。无线UWB传输必须考虑例如符号间干扰(ISI)和多用户干扰(MUI)这样的问题，这二者都可能严重地限制UWB传输的带宽。诸如脉冲幅度调制(PAM)的某些提供了高比特密度能力的调制技术，在长的无线距离中并不是有效的。这些以及其它问题，并不存在于在有线介质上的UWB脉冲传输。另外，不会发生多路径问题，并且在有线介质中不存在传播延迟的问题。因此，评估认为超宽带***能够在有线介质上传输从100兆比特/秒到1G比特/秒的范围内的数据。这种数据率将确保可以满足任何服务供应商的带宽需要。
服务供应商UWB设备40的一个优选实施例将在从50MHz到大约870MHz或如上文所述的直到1GHz或更高的带宽上扩展UWB数据流的信号能量。这将确保该在任何频率处出现的信号能量明显低于该频带的正常噪声基底，进一步确保与常规RF载波数据共存。
举例而言，在具有1GHz带宽的UWB数据流中，UWB脉冲将具有大约1毫微秒的持续时间。作为替代，UWB脉冲持续时间将被定制以便匹配特定网络的可用频率。对于位于美国的CATV或HFCS网络，理想的UWB脉冲的持续时间通常可为大约0.5到2毫微秒。这是由于位于美国的常规CATV或HFCS网络通常使用大约870MHz的最大频率，不过其具有使用高达1GHz的能力。这种带宽允许1到2毫微秒的脉冲持续时间。优选窄的脉冲宽度，因为在离散的时间内可以传输更多的脉冲。长达2毫微秒的脉冲宽度可以被用于保证脉冲在UWB用户设备50处的数字化、传输、接收和重组过程中的完整性。通常，理想的脉冲宽度可以基于特定的有线介质***的频率响应来计算。
参见图3，多个生成的UWB脉冲从服务供应商UWB设备40向该组合器30发送，该组合器30将UWB脉冲与常规RF载波信号组合。一种实现这种任务的方法是将承载常规RF载波信号的导线耦合到标准同轴分割器。承载UWB脉冲的第二导线也被耦合到该标准同轴分割器。将组合信号转发给光纤发射机/接收机35。光纤发射机/接收机35将从组合器30接收的多个UWB脉冲和常规RF载波信号二者转换为相应的光信号。光信号发生器可以是发光二极管、固态激光二极管，或其它适合的器件。光信号继而在光纤光缆上向住宅小区、商业区、大学、学院或其它用于向用户和客户分发的位置进行分发。用于组合UWB脉冲流和常规RF载波信号流的其它方法和技术也可加以使用。举例而言，可以直接将UWB脉冲流可以直接发送给光纤发射机/接收机35，该发射机/接收机35随后将组合该两个信号。
如图3中所示，光纤复用器节点45可以位于上述位置中的任何一处。光信号由复用器45接收，并被转换回组合的常规RF载波以及UWB脉冲信号。该组合的信号被转发给用户UWB设备50。用户UWB设备50可被认为是网关或路由器，其提供对该组合信号的访问。
用户UWB设备50的一个实施例将该多个UWB电磁脉冲解调回常规的RF载波信号。用户UWB设备50可以包括在服务供应商UWB设备40中找到的所有、某些或附加的组件。以这种方式，附加的带宽将可用于有线介质网以提供用户需要的附加数据和功能。
图4中示出了该本发明的一个可选的实施例。构造全服务有线UWB通信***70以允许用于视频、电话、互联网和音频信号的极高速数据率传输。
全服务UWB***70从天线阵15或从诸如光纤光缆或同轴电缆的陆地源接收音频、视频和数据信息。如上文参考有线UWB通信***10所述的，这些信号被转发到卫星接收机20。此外，来自公共电话网络75的信号由主机数字终端80接收。主机数字终端80将多个语音信号调制为两路上行和下行RF信号。来自主机数字终端80的语音信号被转发到服务供应商UWB设备40。
互联网服务供应商85将互联网数据转发到互联网路由器90。互联网路由器90生成诸如TCP/IP分组的分组，其将这些分组转发给服务供应商UWB设备40。
如上文所述的，服务供应商UWB设备40将互联网数据、电话数据以及从卫星接收机20接收到的数据调制为多个电磁脉冲，并将该脉冲转发到组合器30。组合器将UWB脉冲与传统的RF载波信号组合，并将组合后的信号转发给光纤发射机/接收机35。然后，由发光二极管、固态激光二极管或其他合适的器件将信号转换为光信号。接下来，向位于商业区域、住宅小区、大学、学院以及其他区域中的光纤复用器节点45分发该光信号。
光纤复用器节点45接收光纤信号并将其转换回组合的传统RF载波和UWB脉冲信号。将该组合的信号转发到用户UWB设备50。可以将用户UWB设备50考虑为网关或路由器，其提供对该组合信号的访问。用户UWB设备50将多个UWB电磁脉冲解调为RF信号，并将该RF信号转发到恰当位置，诸如电视、个人计算机或电话。用户UWB设备50的可选实施例可以位于临近电视的地方，类似于机顶盒，并被用于传输点播电影、互联网接入或付费节目。然而，本发明的另一个实施例可以包括可位于电视机或计算机内部的UWB设备50。构建该UWB设备50以转换数据并且将数据分发给计算机、网络服务器、数字或收费电视、诸如机顶盒的交互式媒体设备以及电话交换设备。
也可以将用户UWB设备50配置为无线地传输UWB脉冲以向个人计算机、电视、PDAs、电话和其他设备提供音频、视频和其他数据内容。举例而言，UWB设备50可以包括必要的组件以便传输和接收UWB或传统的RF载波信号，提供对诸如PCI、PCMCIA、USB、以太网、IEEE1394或其他接口标准的接口的访问。
本发明也允许用于向服务供应商的传输“上行”数据。举例而言，传统的CATV或HFCS网络将低于50MHz的频率保留用于上行业务。本发明的一个实施例可以包括具有高于1GHz以及低于50MHz的阻带的带通滤波器，以确保UWB脉冲的衰减，这样不会干扰上行业务。这些滤波器也服务于限制潜在的可能由UWB脉冲引入的互调失真的目的。
本发明的可选的实施例可以通过传统的电话线传输UWB脉冲。取决于供应商是本地的还是远程的运营商，UWB发射机/接收机可以位于地区中心、区中心、初级中心、长途电话中心、端局或等同地。
在有线介质上传输超宽带信号的本发明可以利用任何类型的有线介质。举例而言，有线介质可以包括光纤带、光纤光缆、单模光纤光缆、多模光纤光缆、高压线、PVC线和同轴电缆。
此外，有线介质可以包括屏蔽的或非屏蔽的双绞线。双绞线可由按颜色编码的线对组成。双绞线的通常尺寸是2对、3对、4对、25对、50对和100对。双绞线通常用于电话和计算机网络。其具有从1类到7类的分级。双绞线也可以是非屏蔽的。即，该配线在护套内不具有围绕导线组的箔或其他类型的包层。此类型的配线最常用于语音和数据网络的配线。前述有线介质的列表意在举例，而不是排他的。
如前所述，本发明可提供额外的带宽以允许在已有的有线介质网络上传输大量的数据，无论有线介质网络是互联网服务供应商、有线电视供应商、还是位于商行或大学内的计算机网络。该额外的带宽可以允许客户接收高速互联网接入、交互式视频以及他们需要的其他功能。
现在将结合图5-13对本发明的具有附加特征和功能的另外的实施例加以描述。
现在参看图5，其示出了占用无线电频谱的一部分的不同的无线电频带。如上所述，北美共同接入电视(CATV)网络使用在模拟和数字频道上的载波通信技术来提供内容，这些频道开始于频道2并达到频道158之高，并且占用从大约54MHz到大约997MHz(已使用频谱200)的无线电频谱。然而，不同的CATV网络可以占用不同数量的无线电频谱，其中较老的***使用从大约54MHz到大约450MHz的频率。如图3和4中所示，并且在上文所讨论的，将同轴电缆从光纤复用器节点45路由到家庭、公寓、医院等。一旦在家庭、商行、医院、公寓或其他建筑群内部，则使用同轴电缆向电视、个人计算机、显示器或其他设备递送内容。该同轴电缆通常能够传输具有高达约10GHz频率的无线电频率信号。因而，如图5所示，从大约1GHz到大约3GHz的未使用频谱210是空闲的。此外，位于大约5MHz到大约54MHz之间的未充分使用的频谱220通常被专用于“上行”通信(即，在客户和CATV供应商之间的)的频道稀疏地占用。
本发明提供用来传输超宽带(UWB)脉冲的方法和设备，其中该超宽带(UWB)脉冲占用未被目标有线介质中存在的其他电磁信号所使用的无线电频率。在上述的CATV例子中，可以在未使用的频谱210或未充分使用的频谱220上传输UWB脉冲。
应该明白，由本发明利用的特定无线电频率将根据网络类型而变化。通常，不同的网络使用不同的无线电频率，因而，留下了不同的空闲频率或未使用的频率。本发明可以使用网络中任何未使用的或未充分使用的无线电频率。如图3和图4中所示，以及在上文所述的，在CATV网络中，将同轴电缆从光纤复用器节点45路由到用户UWB设备50，其可位于家庭、公寓、医院等之中。一旦在家庭、商行、医院、公寓、或其他建筑群内部，则使用同轴电缆向电视、个人计算机、显示器或其他设备递送视频、语音、数据、互联网内容或其他内容。本发明使用未使用的频率或未充分使用的频率来传输和接收超宽带信号，其可以在光纤复用器节点45或者用户UWB设备50处进行使用。在一个优选的实施例中，用户UWB设备50在任何目标有线网中创建、传输并接收使用未被有线介质上存在的其他信号所使用的无线电频率的超宽带脉冲。
通过利用未使用的频率来承载诸如视频、语音、数据、互联网内容或其他类型内容的额外内容，本发明能够增加网络的带宽。
现在参看图6，示出了在CATV网络中传输超宽带脉冲的一种方法。将二进制数字或比特310调制到占用未使用的频谱210的超宽带(UWB)脉冲，并将其注入到承载CATV内容的有线介质(在本例中是同轴电缆)。如图6A所示，在此实施例中，由UWB调制器315将比特310调制到占用0Hz到大约1GHz的带宽的UWB脉冲320，而谐波副本位于更高的频率范围内。如上所述，本本发明可以使用大量不同的调制方法。一种调制方法可以是“编码的循环”调制，其在2002年11月12日提交的序列号为10/294,021，在2003年12月29日提交的序列号为10.747,606，以及在2003年12月29日提交的序列号为10/747,608，标题均为“超宽带脉冲调制***和方法(Ultra-wideband Pulse ModulationSystem and Method)”的共同未决的美国专利申请中进行了描述，并且所有上述专利申请的全部内容通过引用被参考而且并入本文。
如图6所示，UWB脉冲320通过传送小于1吉赫兹(GHz)的无线电频率的低通滤波器330，因而如图6B所示移除谐波副本。由混频器350将滤波后的UWB脉冲340同频率为ωc＝1GHz的正弦相混合。如图6C所示，这样产生占用在1GHz到2GHz之间的无线电频率的向上变换的UWB脉冲360。接下来，将该向上变换的UWB脉冲360注入到诸如CATV网络的目标有线介质中，而不会同占用已使用频谱200的CATV频道内容发生干扰。应该明白，由该向上变换的UWB脉冲360所占用的无线电频谱可以大于或小于上面讨论的1GHz。举例而言，该向上变换的UWB脉冲360可以占用从1GHz到10GHz的无线电频谱范围中的任何需要的部分。此外，因为在该网络中未使用的无线电频率上传输该向上变换的UWB脉冲360，所以用于传输该向上变换的UWB脉冲360的功率可以大于用于传输与该网络中的其他信号共享相同的无线电频率的UWB脉冲的功率。
可选地，可以直接在所需要的频率上生成UWB脉冲。通过使用具有充足高频能力的任意波形发生器，可生成的UWB脉冲具有高达该波形发生器的Nyquist(奈奎斯特)频率的任意频率内容。该实施例消除了对图6中示出的滤波器330和混频器350的需求。
现在参看图7，示出了在CATV网络中传输超宽带脉冲的另一种方法。如图7A所示，由UWB调制器315将比特310调制到UWB脉冲320，该UWB脉冲320占用从大约0Hz到大约1GHz的无线电频谱，并具有位于较高频率范围内的谐波副本。如图7B所示，UWB脉冲320通过构造为传送大于1GHz且小于2GHz的频率的带通滤波器(BPF)380，因而移除了“基带”UWB波形及其大于2GHz的谐波副本。现在，该向上变换的UWB脉冲360占用在大约1GHz和大约2GHz之间的频谱，其包括未使用的频谱210部分。如上面所讨论的，该向上变换的UWB脉冲360可以占用从1GHz到10GHz的无线电频率范围中的任何需要的部分。接下来，该向上变换的UWB脉冲360被注入有线介质，而不会同占用已使用的频谱200的CATV频道内容发生干扰。
现在参看图8，示出了一种用于恢复比特310的方法。如图8A所示，从有线介质中获得包括在已使用频谱200上的CATV频道内容和在未使用的频谱210上的向上变换的UWB脉冲360二者的总信号370。该总信号370通过构造为传送在大约1GHz与2GHz之间的频率的带通滤波器(BPF)380，因而移除了在已使用的频谱200中的CATV频道内容并且隔离了在未使用的频谱210中的向上变换的UWB脉冲360，如图8B所示。应该明白，BPF 380可以被构造为传送其他目标频率，例如在1GHz到10GHz之间的任何频率组。
如图8C中所示，接下来，由混频器350将该向上变换的UWB脉冲360同频率为ωc＝1GHz的正弦相混合，以在大约0到1GHz和大约2GHz到3GHz的频率范围内产生UWB副本345。如图8D中所示，通过低通滤波器(LPF)330传送该UWB副本345产生了滤波后的UWB脉冲340，由UWB解调器390解调该过滤后的UWB脉冲340以恢复原始比特310。如在该实施例中所示，可以基本同时地且不与在已使用的频谱200中存在的内容发生干扰的情况下传输包括视频、图像、音频、数据和文本的比特310
参看图9A和9B，本发明的另一个实施例利用通常用于“上行”通信的未充分使用的频谱220。该频谱跨越从大约5MHz到大约54MHz，并可以包括TV-IF频带400。该TV-IF频带通常占用大约6MHz的无线电频谱。“IF”代表“中频”，即中间范围的频率，对于该频率所接收的信号在电视(“TV”)的电子电路中被下变频，并且信号放大、处理和滤波步骤中的大多数发生在该频率中。此外，可以存在用于上行通信的一个或多个上行频道或频带410。在此实施例中，如图9C所示，将比特310调制到超宽带(UWB)脉冲，该超宽带(UWB)脉冲基本占用整个在大约5MHz到大约54MHz之间的未充分使用的频谱220。将UWB脉冲通过构造为传送未使用的频率420的带通滤波器，这样该UWB脉冲不会同任何上行频道410或TV-IF频带440发生干扰。即，UWB脉冲可以占用未充分使用的频谱220中未被CATV网络使用的部分。
现在参看图9B和图10，示出了本发明的另一个实施例，其基本利用包括已使用的频谱200以及未充分使用的频谱220的全部CATV带宽。在这个实施例中，使用未在使用的频率450来传输超宽带脉冲，其避免了在使用的频率405。图10示出了诸如CATV网络之类的网络的一部分，其使用在不同时间可使用不同频率的电视60和/或计算机95。两个电视，或电视显示器60和计算机95可以包括超宽带接收机，或者可以具有“机顶盒”或其他包括超宽带接收机的设备。举例而言，在CATV网络中，电视60可以显示一个或两个电视频道。计算机95也可以显示一个或两个电视频道。根据本发明的这个实施例，将下行CATV信号500路由到动态滤波器505，该动态滤波器505被配置为动态地传送对应于所显示的TV频道的频率内容。所显示的频道由频道检测器505来识别，该频道检测器505识别哪些TV频道正在被设备60和95所显示，并将该被显示的TV频道信息512转发给动态滤波器505。
动态滤波器505对CATV信号进行滤波，产生滤波后的CATV信号515，其包含设备60和95所请求的特定频道。在这个实施例中，设备60和95可以具有互相通信的能力，动态滤波器505和频道检测器510使用UWB脉冲。设备60和95从频道检测器510接收包含在使用或所显示的频道标识的命令信息540。例如可以在电缆网络上或无线地使用UWB脉冲来传输命令信息540。
如图10所示，频道检测器510的一个实施例包括无源电磁传感器511和无线UWB发射机(未示出)。传感器511俘获包含任意一个所显示的频道512的内容的电磁场发射，并将该信息无线地传输到频道检测器510。该频道检测器510还接收CATV信号500，并在从传感器511接收的所俘获的发射与包含在CATV信号中的不同的频道之间执行相关。从该相关中确定所显示的频道512，并且将该信息传输给动态滤波器505。
举例而言，当用户选择新的CATV频道在设备60或95上显示时，频道检测器510检测先前在设备60或95上显示的频道的瞬时缺失，并立即将此新的显示信息512传输给动态滤波器505，指示动态滤波器505向设备60或95传送此新被请求的频道。在基本上相同的时刻，使用新的未在使用的频率450传输超宽带脉冲，这避免了对应于最近所显示的CATV频道的新的在使用频率405。
接下来，使用并非正在由设备60或95显示的无线电频率或频道将由超宽带脉冲承载的比特310传送给设备60和95。该附加的比特310可以承载其他信息，诸如可以在设备60和95中分立的“弹出”窗口中显示的安全视频信息。或者比特310可用于传输互联网数据、HDTV格式的视频或其他数据。
参看图11，示出了动态滤波器505的一个实施例。该CATV信号500由模数转换器(ADC)600所接收。所得的数字信号被传送给数字信号处理器(DSP)610，该数字信号处理器(DSP)610用作动态带通滤波器以抑制除对应于由设备60和95显示的CATV频道的频带之外的所有频率内容。频道检测器510将显示频道512信息传送给DSP 610，DSP 610使用该显示频道512信息来确定频率或频道以进行滤波。由DSP 610所生成的经滤波的数字信号被传送给数模转换器(DAC)620，其生成经滤波的CATV信号515。
参看图12，示出了动态滤波器505的另一个实施例。此实施例基于使用多个滤波器690。优选地，每个滤波器690都是带通滤波器。在此实施例中，CATV信号500进入以并列结构排列的一组滤波器690。滤波器690的数量取决于若干因素，包括但不限于费用、性能或部署本发明的容量需求。由滤波控制器630动态地配置每个滤波器690，以传送对应于由设备60或95显示的单个CATV频道的频率内容。滤波控制器630从频道检测器510处接收所显示的频道512的信息，并使用其配置滤波器组中的每个滤波器690，有线电视网络上的每个所显示频道使用一个滤波器690。如果在网络上由设备60或95显示的频道少于滤波器690的数量，那么不需要用于频道滤波的每个滤波器690被配置为阻拦CATV信号500中的所有余下的频道。每个滤波器690的输出包括用于单个频道的信号内容，或者包括没有能量的空信号。由求和器695计算所有滤波器690的输出的和，生成滤波后的信号515，其包括在使用或显示的频道的内容并基本移除了所有的其他内容。因为有线电视***上的每个在使用频道需要一个带通滤波器，所以可以例如通过预计所连接的需要频道内容的设备60或95的数量来确定带通滤波器的数量。
图13示出了动态滤波器505的另一个实施例。CATV信号500进入并列的一组处理流，其中每个处理流包括下列步骤：1)使用混合器350将CATV信号500同等于一个在使用或显示的CATV频道的中心频率的正弦信号相混合，该正弦信号由可控正弦生成器347产生；2)将所产生的频移信号路由到门控低通滤波器660，该低通滤波器660被构造为抑制所有的高于该所显示的有线信道的带宽的频率内容；3)(使用混合器350)将该生成的滤波后的基带信号同等于步骤(1)的正弦的正弦信号相混合；以及4)(使用求和器695)将每个混合器350的输出求和，以生成合成信号515，该合成信号515基本上仅包括网络上在使用或显示的频道，而基本移除了所有的其他频率内容。
将用于识别设备60或95在使用的CATV频道的显示频道512信息从频道检测器510路由到滤波控制器635。该滤波控制器635将唯一地关联于一个在使用或显示的CATV频道的控制信号路由到每个可控正弦生成器347。每个正弦生成器347使用该控制信号以生成频率等于一个在使用或显示的CATV频道的中心频率的正弦波形。如果在使用的频道数少于处理流，那么经由滤波控制器635所传输的控制信号将用于每个不需要进行频道处理的处理流的门控低通滤波器设置为打开。因为网络上的每个在使用或显示的频道需要单个处理流，可以例如通过预计所连接的需要频道内容的设备60或95的数量来确定处理流的数量。
如图3和4中示出的，本发明的另一个特征包括由用户UWB设备50所广播的同步信号或音调。在本发明的此特征的一个实施例中，由用户UWB设备50将基本连续的载波、正弦波或方波广播到在图5中示出的频谱中的一个：已使用的频谱200、未使用的频谱210或未充分使用的频谱220。举例而言，由该用户UWB设备50广播的同步信号或音调可以在750MHz、1GHz、2GHz或任何其他频率上进行传输。举例而言，在一个实施例中，在CATV网络的“防护”频率上传输同步信号。该“防护”频率或频带是在CATV频道的上界之上和在其下界之下的频带。在另一个实施例中，以包含在上述超宽带设备之内的***时钟的整数倍来广播同步信号或音调。优选地，使用不会同CATV内容或其他类型的网络中存在的其他内容发生干扰的频率将同步信号或音调广播到CATV或其他类型的网络。然而，先前提供内容的特定频率可被重新分配来承载该同步信号。
由用户UWB设备50广播的同步信号或音调使得任何超宽带(UWB)设备或任何支持UWB的设备(诸如TV 60或计算机95)能够获得UWB脉冲定时同步信息。
连接到网络的接收设备可以监控该同步信号以将该设备的采样时钟与发射机的时钟同步。因为同步信号使用在CATV频道所使用的频率范围之外的频率，其使得基本上不会与CATV频道发生干扰，并且还基本上不会与网络中存在的任何UWB脉冲发生干扰。
具有同步信号提供了很多优点。有效的时钟同步允许每帧有相对大的数据有效载荷，而同时允许更频繁的修正任何时钟漂移的时钟调节。在数字计算机或控制器中，时钟规定设备操作的速率，并且因此规定通信***的速率。因而，支持UWB的TV 60和计算机95包含可能相互间彼此失步的时钟。修正时钟漂移的同步信号提高了通信***的效率。
举例而言，在包含UWB脉冲组的帧中传输比特(序列)310。目前，称为“前导码”的每“帧”的开始部分包含同步图样或信息。当接收到前导码时，接收机使用该同步图样来计算任何必要的时钟调节。在接收到下一帧之前不会调节时钟，在接收到下一帧时，重复该过程并重新调节接收机的采样时钟。在同步之间的期间越长通常等同于时钟漂移越大。同样，同步之间的期间通常是帧的“有效载荷”部分中的数据量的函数。每帧较大的有效载荷增加了数据率，因为由于较少的同步而减少了所需的计算，但数据率的增加伴随着失步的风险，其可能导致数据损坏并可能降低服务质量。相反，较小的数据有效载荷提高了服务质量，因为时钟同步更频繁，使得能够在失步之前进行时钟漂移修正。然而，服务质量伴随着更多的计算开销的代价以及相关的延迟，并且由于较小的有效载荷影响数据率。通过提供同步信号，本发明允许每帧更大的数据有效载荷，而同时提供对时钟漂移的频繁的检查和调节。
举例而言，在脉冲位置调制(PPM)通信模式下，其中将UWB脉冲放置在“帧”内的特定位置，其不使用上述的同步信号，400皮秒的UWB脉冲以100MHz的脉冲传输率(其相当于脉冲之间的期间是10纳秒)来进行传输，得到每脉冲4％的占空比(即，400ps/10ns)。向网络广播的1GHz频率的同步信号以10倍于该脉冲传输率的速率进行震荡。使用锁相环，UWB设备的接收机组件可以因而从同步信号中获得时钟同步信息，该锁相环是本领域内公知的用于跟踪正弦波形的频率的设备，该同步信号的速率10倍于对占空比为4％的各个UWB脉冲进行采样的速率。因而，在像TV 60和计算机95这类的支持UWB的设备中的接收机可以精确地维护其时钟频率，而不必在帧传递之间进行同步。对于离散的数据帧，在其前导码中包含同步图样的要求被显著地降低，因而允许UWB设备传输任意长度的数据帧，相当可观地提高了数据吞吐量。即，通过提供根据本发明的一个实施例的同步信号，可以每帧传输相对大的数据有效载荷，而同时能够进行更频繁的时钟检查和用于补偿时钟漂移的调节。
因而，可以看到，提供了一种通过有线介质来传输和接收超宽带脉冲的装置和方法。本领域的普通技术人员将明白，可以通过不同于上述实施例的其他方式来实践本发明，在本描述中示出的实施例是出于示例的目的而非限制。在此说明书和附图中提出的描述和示例仅提出了本发明的优选的实施例。该说明书和附图并非意在限制此专利文件的排他的范围。许多不同于上述实施例的设计将落入下述权利要求的字面范围和/或法律范围内，而且本发明仅由下面的权利要求所限制。应该注意到，在描述中所讨论的用于特定实施例的各种等价物也可以在本发明中实施。

Claims (22)

1.一种用于有线介质的通信方法，所述方法包括步骤：
传输占用无线电频谱的第一部分的载波信号；以及
传输占用所述无线电频谱的第二部分的多个超宽带信号。
2.根据权利要求1所述的通信方法，其中所述无线电频谱的第一部分与所述无线电频谱的第二部分包括不同的无线电频率。
3.根据权利要求1所述的通信方法，其中所述载波信号包括基本连续的正弦波，并且其中所述多个超宽带信号中的每一个包括具有持续时间可以在大约0.1毫微秒到大约1微秒范围内的电磁能量脉冲。
4.根据权利要求1所述的通信方法，其中所述无线电频谱的第一部分的范围从大约5MHz到大约500MHz，并且其中所述无线电频谱的第二部分的范围从大约500MHz到大约10GHz。
5.根据权利要求1所述的通信方法，进一步包括步骤：
传输位于所述无线电频谱的第一部分或第二部分内的同步信号，其中所述同步信号提供公共定时源。
6.根据权利要求1所述的通信方法，其中所述有线介质从包括下列的组中选出：光纤带、光纤光缆、单模光纤光缆、多模光纤光缆、双绞线、非屏蔽双绞线、高压线、PVC线以及同轴电缆。
7.一种用于有线介质的通信***，包括：
发射机，被构造以传输占用无线电频谱的第一部分的载波信号；以及
超宽带发射机，被构造以传输占用所述无线电频谱的第二部分的多个超宽带信号。
8.根据权利要求7所述的通信***，其中所述无线电频谱的第一部分以及无线电频谱的第二部分包括不同的无线电频率。
9.根据权利要求7所述的通信***，其中所述载波信号包括基本连续的正弦波，并且其中所述多个超宽带信号中的每一个包括具有持续时间可以在大约0.1毫微秒到大约1微秒范围内的电磁能量脉冲。
10.根据权利要求7所述的通信***，其中所述无线电频谱的第一部分的范围从大约5MHz到大约500MHz，并且其中所述无线电频谱的第二部分的范围从大约500MHz到大约10GHz。
11.根据权利要求7所述的通信***，进一步包括位于所述无线电频谱的第一部分或第二部分内的同步信号，其中所述同步信号提供公共定时源。
12.根据权利要求7所述的通信***，其中所述有线介质从包括下列的组中选出：光纤带、光纤光缆、单模光纤光缆、多模光纤光缆、双绞线、非屏蔽双绞线、高压线、PVC线以及同轴电缆。
13.一种通过有线网传输数据的方法，所述方法包括如下步骤：
提供所述有线网；
传输占用无线电频谱的第一部分的多个载波信号；以及
传输占用所述无线电频谱的第二部分的多个超宽带信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述无线电频谱的第一部分的范围从大约5MHz到大约500MHz，并且其中所述无线电频谱的第二部分的范围从大约500MHz到大约10GHz。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个载波信号中的每一个包括基本连续的正弦波，并且其中所述多个超宽带信号中的每一个包括具有持续时间可以在大约0.1毫微秒到大约1微秒范围内的电磁能量脉冲。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括步骤：
传输位于所述无线电频谱的第一部分或第二部分内的同步信号，其中所述同步信号提供公共定时源。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述有线介质从包括下列的组中选出：光纤带、光纤光缆、单模光纤光缆、多模光纤光缆、双绞线、非屏蔽双绞线、高压线、PVC线以及同轴电缆。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述有线网从包括下列的组中选出：电力线、光网络、有线电视网、共用天线电视网、共用接入电视网、混合光纤同轴***网、TCP/IP网、拨号网、交换网、专用网、非交换网、公共网以及私用网。
19.一种传输多个超宽带信号的方法，所述方法包括步骤：
提供使用一组离散无线电频率的有线网；
确定所述离散无线电频率中的哪些被载波占用；
传输占用至少一部分未被载波占用的离散无线电频率的多个超宽带信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述确定所述离散无线电频率中的哪些被载波占用的步骤包括对每个所述离散无线电频率进行采样以确定载波是否存在。
21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括步骤：
传输占用至少一个离散无线电频谱的同步信号，其中所述同步信号提供公共定时源。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述多个超宽带信号中的每一个包括具有持续时间可以在大约0.1毫微秒到大约1微秒范围内的电磁能量脉冲。
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