JP5753287B2 - デジタル信号の漏洩の検出及び場所特定のための方法及び装置 - Google Patents
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Description
(a)基準信号として用いるためにヘッドエンドからデジタル信号を受信する工程、
(b)時間基準信号及びタイムスタンプを受信する工程、
(c)基準信号サンプルを生成するため、時間基準信号に対応するレートで基準信号をサンプリングする工程、
(d)タイムスタンプを基準信号サンプルに関係付ける工程、
(e)基準信号サンプル及び関係付けられたタイムスタンプを、HFCネットワークの同軸ケーブル部の近傍に配備された漏洩検出器に通信リンクを通して送信する工程、
(f)基準信号サンプル及び関係付けられたタイムスタンプを通信リンクから、検出器において、受信する工程、
(g)漏洩信号として検出するため、HFCネットワークの同軸ケーブル部から自由空間に放射されるデジタル信号を、検出器において、受信する工程、
(h)時間基準信号及びタイムスタンプを、検出器において、受信する工程、
(i)漏洩信号サンプルを生成するため、時間基準信号に対応するレートで漏洩信号をサンプリングする工程、
(j)タイムスタンプを漏洩信号サンプルに関係付ける工程、及び
(k)ピークを有する相互相関関数を生成するため、基準信号サンプルの漏洩信号サンプルとの相互相関を実施する工程、
を含み、
漏洩信号は相互相関関数のピークから検出される。
(a)漏洩源から自由空間に放射される信号を、検出地点において、検出する工程、
−信号は光ファイバノードからHFCネットワークの同軸ケーブル部を通じて漏洩源に伝送される、
(b)光ファイバノードから漏洩源までの同軸ケーブル伝搬遅延(例えばT同軸)及び漏洩源から検出地点までの自由空間伝搬遅延(例えばT大気)を含む光ファイバノードから検出地点までの信号の伝搬遅延(例えばTmnd)を測定する工程、
(c)複数のネットワークポイントの地理座標をネットワークデータベースから検索する工程、
(d)複数のネットワークポイントの地理座標及び検出地点の地理座標を用いて、検出地点から複数のネットワークポイントのそれぞれまでの距離Rnを計算する工程、
(e)工程(d)で計算された距離Rn及び自由空間における伝播の伝搬速度を用いて、検出地点から複数のネットワークポイントのそれぞれまでの、自由空間における伝搬遅延(例えばT大気n)を計算する工程、
(f)複数のネットワークポイントの時間遅延値(例えばT同軸n)をネットワークデータベースから検索する工程、
−時間遅延値は、光ファイバノードから複数のネットワークポイントのそれぞれまでのHFCネットワークの同軸ケーブル部におけるあらかじめ定められた伝搬遅延である、
(g)複数のネットワークポイントのそれぞれで、工程(e)で計算された遅延(例えばT大気)と工程(f)で計算された時間遅延値(例えばT同軸n)を加え合わせることによって、複数のネットワークポイントを介する、HFCネットワークの光ファイバノードから検出地点までの伝搬遅延,Tcndnを計算する工程、
(h)工程(g)で計算された遅延Tcndnを工程(b)で測定された遅延Tmndnと比較し、遅延Tmndと、許容値範囲内で、実質的に一致する遅延Tcndkを遅延Tcndnから選択する工程、及び
(i)工程(h)で選択されたTcndkから、漏洩源の座標として、ネットワークポイントを同定する工程、
を含む。
(a)漏洩源から自由空間に放射される信号を、第1の検出地点で、検出する工程、
−信号は光ファイバノードからHFCネットワークの同軸ケーブル部を通じて漏洩源に伝送される、
−第1の検出地点は、第1のセットの地理座標で定められる、
(b)少なくとも漏洩源から第1の検出地点までの伝搬遅延を含む、信号の第1の伝搬遅延,t1を測定する工程、
(c)漏洩源から自由空間に放射される信号を、第2の検出地点で、検出する工程、
−第2の検出地点は、第2のセットの地理座標で定められる、
(d)少なくとも漏洩源から第2の検出地点までの伝搬遅延を含む、信号の第2の伝搬遅延,t2を測定する工程、
(e)漏洩源から自由空間に放射される信号を、第3の検出地点で、検出する工程、
−第3の検出地点は、第3のセットの地理座標で定められる、
(f)少なくとも漏洩源から第3の検出地点までの伝搬遅延を含む、信号の第3の伝搬遅延,t3を測定する工程、
(g)第1の遅延t1と第2の遅延t2の間の時間差,Δt12、及び第2の遅延t2と第3の遅延t3の間の時間差,Δt23を計算する工程、及び
(h)少なくとも2つの双曲線方程式において漏洩源の地理座標のセットについて解くことで漏洩源の概略場所を決定する工程、
−方程式は、時間差Δt12及びΔt23、及び、第1,第2及び第3のセットの地理座標によって定められる、
を含む。
(a)フォワードパスにおいて、低VHF帯に中心周波数を有する、デジタルTV信号を受信する工程、及びTV基準信号として用いるためのデジタルTV信号を選択する工程、
(b)時間基準信号及びタイムスタンプを受信する工程、
(c)TV基準信号サンプルを生成するため、時間基準信号に対応するレートでTV基準信号をサンプリングする工程、
(d)タイムスタンプをTV基準信号サンプルに関係付ける工程、
(e)TV基準信号サンプル及び関係付けられたタイムスタンプを、HFCネットワークの同軸ケーブル部の近傍に配備された検出器ユニットに、通信リンクを通して送信する工程、
(f)通信リンクからTV基準信号サンプル及び関係付けられたタイムスタンプを、検出器ユニットにおいて、受信する工程、
(g)TV流出信号として検出するため、低周波数流合源から自由空間に放射されるデジタルTV信号を、検出器ユニットにおいて、受信する工程、
(h)時間基準信号及びタイムスタンプを、検出器ユニットにおいて、受信する工程、
(i)TV流出信号サンプルを生成するため、時間基準信号に対応するレートでTV流出信号をサンプリングする工程、
(j)タイムスタンプをTV流出信号サンプルに関係付ける工程、及び
(k)ピークを有する相互相関関数を生成するため、TV基準信号サンプルのTV流出信号サンプルとの相互相関を実施する工程、及び
(l)相互相関関数のピークからTV流出信号を検出する工程、
を含み、
TV流出信号の検出が流合源の検出を示す。
S入力(dBm)=NF(dB)+kTB(dBm)+Eb/No(dB)−G(dB)
と定義される。ここで、
NF=相互相関前の受信器の総雑音指数,単位dB(図7を見よ);
kTB=入力熱雑音電力,単位dBm;
ここで、
k=ボルツマン定数=1.381×10−23W/Hz/K;
T=290K(室温);及び
Bは受信器の帯域幅,単位Hz(漏洩検出器119についてはB=6MHz);
Eb/Noは検出器の前及び相互相関器の後の信号対雑音比,単位dB(図7を見よ);
Gは相互相関器のプロセス利得;
である。
G=129+6−106.2+10=38.8dB
と定められる。
(a)漏洩検出器において8ビットサンプルと相関された、ヘッドエンドからの8ビットサンプル(関数301)、
(b)漏洩検出器において8ビットサンプルと相関された、ヘッドエンドからの4ビットサンプル(関数302)、
(c)漏洩検出器において8ビットサンプルと相関された、ヘッドエンドからの2ビットサンプル(関数303)、及び
(d)漏洩検出器において8ビットサンプルと相関された、ヘッドエンドからの1ビットサンプル(関数304)
の相互相関に対応する。明らかに、相互相関関数301〜304のピーク及びサイドローブのレベルはヘッドエンドにおいて用いられるビット数に関して劇的には変化しない。
2つの別の(または組み合わせた)方法が本発明にしたがうQAM信号漏洩源の場所特定に用いられることが好ましい。一般に、方法はケーブル管理者によって用いられるHFCネットワークマップのタイプに依存する。一般に、ケーブルシステム管理者によって用いられるマップシステムは2つのカテゴリーに分かれる。第1のカテゴリーは、ネットワーク内の全てのデバイス、それぞれのデバイスの座標、全てのケーブルのタイプ及び長さ、信号レベル、等のデータベースが付帯する、最新の電子マップを含む。第2のカテゴリーは、オートCAD(Auto CAD)フォーマットなっていて、付帯するデバイスデータベースを有していない、マップを含む。そのようなオートCADマップは、既に用いられている、米国ニューヨーク州シラキュースのArcom DigitalからHunterシステム(www.arcomdigital.com)のパーツとして入手できる、変換プロセスの使用によって、対応するデータベースを含む電子マップ形式に変換することもできる。
電子ネットワークマップ及び付帯ネットワークデバイスデータベースを用いる、QAM漏洩源の場所特定のための本発明の好ましい方法を次に説明する。以下の説明は例示実施形態の説明であり、本発明の限定は目的とされていないことに注意されたい。図9は、検出器119のディスプレイ118上に一般に表示される、一例のネットワーク電子マップ800を示す。QAM信号からの漏洩が検出器119において検出されると、コンピュータ117はGPS受信器116(図1)から検出器119の現在位置の座標を受け取る。そのような座標は経度及び緯度だけとすることができ、あるいは経度、緯度及び高度とすることができる。検出器119の座標は電子マップ800にインポートされ、例えば、点、マーカーまたはその他のアイコン801の形態で表示される。コンピュータ117は、上述した相互相関検出方法にしたがい、(TからT1を差し引いて)光ファイバノード123から検出器119(地点801)の漏洩信号の時間遅延を決定する。以降「ノード-検出器間時間遅延測定値」またはTmndと称される、この時間遅延は、2つの時間遅延成分:
(1)HFCネットワーク121の同軸ケーブル部124における(すなわち光ファイバノード123から漏洩源120までの)信号の時間遅延(T同軸)、及び
(2)自由空間における(本例ではネットワークデバイスであると想定されている)漏洩源120から検出器119までの時間遅延(T大気)、
を含む。
次に、本発明にしたがうQAM信号漏洩源の場所特定の第2の方法が図11及び12に示される例示実施形態を参照して説明される。この方法は双曲線到着時間差法と呼ばれる。第2の方法は、電子マップが利用できないかまたは不完全である場合に用いることができる。第2の方法は、少なくとも3つの異なる地点1,2及び3のそれぞれにおける、及び少なくとも3つの時点(GPS秒パルス)X,X+K及びX+K+Mのそれぞれにおける、QAM漏洩信号の少なくとも3つの時間遅延t1,t2及びt3の測定に基づく(図11を見よ)。地点1,2及び3は、漏洩検出器119によって漏洩信号が検出された街路に沿う地点とすることができる。図11に示されるように、検出器119は、保守点検車輌901上に搭載することができる。
Δt12=t1−t2,及びΔt23=t2−t3
から計算される。
地点1(x1,y1),地点2(x2,y2),地点3(x3,y3),及び
漏洩源902(xs,ys),
を有する、2次元の例を考察することによってさらに深く理解される。上述したように、地点1,2及び3の座標は取得されて、コンピュータ117に格納されている。また時間差Δt12及びΔt23は計算されている。残る作業は漏洩源902の座標(xs,ys)を見いだすことである。
(a)信号対雑音比、
(b)GPS計時システムまたはクロックの安定度、
(c)受信器114で処理される漏洩信号の帯域幅、及び
(d)漏洩検出器119内の回路の分解能または精度、
に依存する(この精度は、それぞれの検出地点における測定数を多くし、周知の統計的平均化法を実施することによって、高めることができる)。
102 ヘッドエンドユニット
103 方向性結合器
104 光ケーブル送信器
105,115 GPSアンテナ
106,116 GPS受信器
107 多チャネルデジタルダウンコンバータ
108 プログラマブルコンピュータ
109 インターネット
110 無線ネットワーク
111 無線ネットワークアンテナ
112 無線モデム
113 漏洩アンテナ
114 相互相関デジタル受信器
117 コンピュータ
118 表示スクリーン
119 漏洩検出器
120 漏洩源
121 HFCネットワーク
122 光ファイバケーブル部
123 光ファイバノード
124 同軸ケーブル部
202 QAM信号
204 QAM漏洩信号
207 相互相関関数
Claims (14)
- HFCネットワークの同軸ケーブル部から自由空間に放射されるデジタルTV信号を検出するためのシステムであって、時間基準信号、タイムスタンプ及び通信リンクとともに動作し、前記デジタルTV信号が光ファイバノードから前記HFCネットワークの前記同軸ケーブル部に伝送されるシステムにおいて、該システムが、
基準ユニットおよび検出器ユニットを備え、前記基準ユニットは、
TV基準信号として用いるために、前記デジタルTV信号を前記HFCネットワークの基準ポイントから受け取るため、前記基準ポイントに接続されるように適合された入力と、
時間基準信号及びタイムスタンプを受信する第1の受信器と、
TV基準信号サンプルを生成するため、前記時間基準信号に対応するレートで前記TV基準信号をサンプリングするための、前記入力及び前記第1の受信器に接続される第1の信号サンプラーと、
前記TV基準信号サンプルを受け取るために前記第1の信号サンプラーに接続され、さらに、前記タイムスタンプを受け取るために前記第1の受信器に接続され、前記タイムスタンプを前記TV基準信号サンプルと関係付けるように適合された第1のデータプロセッサと、
前記第1のデータプロセッサに付帯し、前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプを、通信リンクを通して送信するために、該通信リンクとインターフェースするように適合された第1の通信インターフェースとを有し、
前記検出器ユニットは、
TV漏洩信号として検出するために、前記HFCネットワークの前記同軸ケーブル部から自由空間に放射される前記デジタルTV信号を受信するアンテナと、
前記時間基準信号及び前記タイムスタンプを受信する第2の受信器と、
TV漏洩信号サンプルを生成するため、前記時間基準信号に対応するレートで前記TV漏洩信号をサンプリングするための、前記アンテナ及び前記第2の受信器に接続される第2の信号サンプラーと、
前記TV漏洩信号サンプルを受け取るために前記第2の信号サンプラーに接続され、さらに、前記タイムスタンプを受け取るために前記第2の受信器に接続され、前記タイムスタンプを前記TV漏洩信号サンプルと関係付けるように適合された第2のデータプロセッサと、
前記第2のデータプロセッサに付帯し、前記通信リンクからの前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプの受信のために前記通信リンクとインターフェースするように適合され、さらに、前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプを前記第2にデータプロセッサに転送するように適合された第2の通信インターフェースと、
前記第2のデータプロセッサに接続され、前記タイムスタンプと関係付けられた前記TV基準信号サンプルの、これと同一のタイムスタンプと関係付けられた前記TV漏洩信号サンプルとの相互相関を実施して、ピークを有する相互相関関数を生成するように適合された相互相関プロセッサとを有し、
前記TV漏洩信号は相互相関関数のピークから検出される、
ことを特徴とするシステム。 - 前記第2のデータプロセッサは、前記TV基準信号サンプル及び前記TV漏洩信号サンプルを、該TV基準信号サンプル及び該TV漏洩信号サンプルが同一の前記タイムスタンプに関係付けられたと判定した後に、前記相互相関プロセッサに送信することを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記HFCネットワークにおける前記基準ポイントが、前記光ファイバノードであることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記HFCネットワークがフォワードパス及びリターンパスを有する双方向通信ネットワークであり、前記デジタルTV信号が前記フォワードパスのヘッドエンドから送信され、前記通信リンクが前記双方向通信ネットワークの前記リターンパスを含み、前記第1及び前記第2の通信インターフェースが前記リターンパスを用いて通信を行うよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記第1及び前記第2の受信器がGPS受信器であり、前記時間基準信号及び前記タイムスタンプがGPSシステムから前記GPS受信器により受信されることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記第1及び前記第2の信号サンプラーがアナログ−デジタルコンバータであることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記第1の通信インターフェースが前記第1のデータプロセッサ上で動作するインターネットブラウザであり、前記通信リンクがインターネット及び無線通信ネットワークを含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記第2の通信インターフェースが無線モデムを含み、前記通信リンクが無線ネットワークを含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記相互相関が周波数ドメインにおいて前記相互相関プロセッサにより実施されることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記周波数ドメインにおいて実施される相互相関が、前記相互相関関数を生成するために時間ドメインに変換される結果をもたらすことを特徴とする請求項9記載のシステム。
- HFCネットワークの同軸ケーブル部から自由空間に放射されるデジタルTV信号を検出するための方法であって、時間基準信号、タイムスタンプ及び通信リンクとともに動作し、前記デジタルTV信号が光ファイバノードから前記HFCネットワークの前記同軸ケーブル部に伝送される方法において、前記方法が、
(a)TV基準信号として用いるために、前記デジタルTV信号を前記HFCネットワークの基準ポイントから受け取る工程、
(b)時間基準信号及びタイムスタンプを受信する工程、
(c)TV基準信号サンプルを生成するため、前記時間基準信号に対応するレートで前記TV基準信号をサンプリングする工程、
(d)前記タイムスタンプを前記TV基準信号サンプルと関係付ける工程、
(e)前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプを、前記HFCネットワークの前記同軸ケーブル部の近傍に配備された検出器ユニットに、通信リンクを通して送信する工程、
(f)前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプを、前記検出器ユニットにおいて、前記通信リンクから受信する工程、
(g)TV漏洩信号として検出するために、前記HFCネットワークの前記同軸ケーブル部から自由空間に放射される前記デジタルTV信号を、前記検出器ユニットにおいて受信する工程、
(h)前記時間基準信号及び前記タイムスタンプを、前記検出器ユニットにおいて受信する工程、
(i)TV漏洩信号サンプルを生成するため、前記時間基準信号に対応するレートで前記TV漏洩信号をサンプリングする工程、
(j)前記タイムスタンプを前記TV漏洩信号サンプルと関係付ける工程、及び
(k)ピークを有する相互相関関数を生成するため、前記タイムスタンプと関係付けられた前記TV基準信号サンプルの、これと同一のタイムスタンプと関係付けられたTV漏洩信号サンプルとの相互相関を実施する工程であって、前記TV漏洩信号は相互相関関数のピークから検出される工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記HFCネットワークにおける前記基準ポイントが、前記光ファイバノードであることを特徴とする請求項11記載の方法。
- フォワードパスにおいてデジタルTV信号を搬送し、低周波数リターンパスを有する、双方向HFCネットワークにおける低周波数流合源を検出する方法であって、前記低周波数流合源が前記低周波数リターンパスへの低周波数流合を可能にし、時間基準信号、タイムスタンプ及び通信リンクとともに動作する方法において、該方法が、
(a)前記フォワードパスにおいて、低VHF帯に中心周波数を有する、デジタルTV信号を受信し、TV基準信号として用いるための前記デジタルTV信号を選択する工程、
(b)時間基準信号及びタイムスタンプを受信する工程、
(c)TV基準信号サンプルを生成するため、前記時間基準信号に対応するレートで前記TV基準信号をサンプリングする工程、
(d)前記タイムスタンプを前記TV基準信号サンプルに関係付ける工程、
(e)前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプを、前記双方向HFCネットワークの近傍に配備された検出器ユニットに、通信リンクを通して送信する工程、
(f)前記通信リンクから前記TV基準信号サンプル及び前記関係付けられたタイムスタンプを、前記検出器ユニットにおいて受信する工程、
(g)TV流出信号として検出するため、前記低周波数流合源から自由空間に放射される前記デジタルTV信号を、前記検出器ユニットにおいて受信する工程、
(h)前記時間基準信号及び前記タイムスタンプを、前記検出器ユニットにおいて受信する工程、
(i)TV流出信号サンプルを生成するため、前記時間基準信号に対応するレートで前記TV流出信号をサンプリングする工程、
(j)前記タイムスタンプを前記TV流出信号サンプルに関係付ける工程、及び
(k)ピークを有する相互相関関数を生成するため、前記タイムスタンプと関係付けられた前記TV基準信号サンプルの、これと同一のタイムスタンプと関係付けられた前記TV流出信号サンプルとの相互相関を実施する工程、及び
(l)前記相互相関関数のピークから前記TV流出信号を検出する工程であって、前記TV流出信号の検出が前低周波数流合源の検出を示す工程、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記工程(a)において受信される前記デジタルTV信号が、チャネル2(54〜60MHz)内の中心周波数を有することを特徴とする請求項13記載の方法。
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