CN101288302A

CN101288302A - 用于电缆系统中的频带可切换分接头和放大器

Info

Publication number: CN101288302A
Application number: CNA2006800379596A
Authority: CN
Inventors: 保罗·戈特哈德·克努森; 马克斯·沃德·穆尔特斯波夫; 库马尔·拉马斯瓦米
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2008-10-15
Also published as: BRPI0617307A2; EP1946548A1; WO2007046876A1; US20090113510A1; JP2009512337A

Abstract

电缆网络分接头包括：第一端口，用于连接到电缆网络的上行部分以及接收下行信号；第二端口，用于连接到电缆网络的下行部分以及接收上行信号；以及滤波器，用于对下行信号和上行信号至少之一进行滤波。该滤波器具有可根据多个电缆网络带宽配置进行调节的带宽，每个电缆网络带宽配置都在电缆网络至少一部分上的上行通信和下行通信之间，不同地分配带宽。

Description

用于电缆系统中的频带可切换分接头和放大器

技术领域

本发明一般涉及通信系统，并且尤其涉及电缆电视系统。

背景技术

当前的电缆电视(TV)系统向用户提供许多服务，如电视节目编排(网络和本地的)、按次付费节目编排和因特网访问。电缆电视系统的一个例子是一种具有750MHz(百万赫兹)或750MHz以上带宽容量、用于向它们的用户提供这些服务的、基于混合光纤/同轴电缆的网络。该带宽容量典型地在下行信道和上行信道之间分配。下行信道不仅向每个用户传输电视节目编排，而且传输下行因特网数据通信；而上行信道从每个用户传输上行因特网数据通信。

发明内容

上述将电缆电视带宽分配到下行信道和上行信道中是固定的。结果，这使电缆操作员难以扩展他们的电缆网络的能力或提供需要附加带宽的新型服务。然而，我们已经认识到，电缆系统有可能管理上行信道和下行信道的带宽，从而使电缆系统能够提供新能力和服务。尤其是，根据本发明原理，电缆系统通过以下方式来管理带宽：根据多个电缆网络带宽配置中的一个选定配置选择带宽，每个电缆网络带宽配置都在电缆网络的至少一部分上的上行通信和下行通信之间不同地分配带宽；以及根据所选择的带宽对至少一个信号(例如电缆网络的下行信号或上行信号，或者两者)进行滤波。

在本发明说明性实施例中，电缆网络的一部分包括一种设备如分接头，该设备包括：第一端口，用于连接到电缆网络的上行部分以及接收下行信号；第二端口，用于连接到电缆网络的下行部分以及接收上行信号；以及滤波器，用于对下行信号和上行信号的至少一个信号进行滤波；其中该滤波器具有可根据多种电缆网络带宽配置进行调节的带宽，每种电缆网络带宽配置都在电缆网络至少一部分上的上行通信和下行通信之间不同地分配带宽。

附图说明

图1示出了根据本发明原理的说明性电缆系统；

图2-10示出了根据本发明原理的带宽管理；

图11-13示出了根据本发明原理的可编程带宽装置的说明性实施例；

图14示出了根据本发明原理的另一说明性电缆系统；

图15示出了根据本发明原理的可编程带宽装置的另一说明性实施例；以及

图16-20示出了根据本发明原理的可编程带宽装置的其它说明性实施例。

具体实施方式

附图中所示的除本发明概念以外的元件是众所周知的，并且将不详细描述。而且，假定熟悉地面、卫星和电缆环境下的电视广播和接收器，并且在此不详细描述。例如，除本发明概念以外，假定熟悉当前提议的电视标准建议，如美国国家电视系统委员会制式(NTSC)、相位交替行制式(PAL)、顺序传送彩色与记忆制式(SECAM)、高级电视系统委员会制式(ATSC)和ITU-T J.83“用于电缆分配的电视、声音和数据服务的数字多路编程系统”。同样，除本发明概念外，假定熟悉卫星转发器、电缆头端器、机顶盒、下行链路信号和传输概念，如8电平残留边带(8-VSB)，正交调幅(QAM)，带外控制信道和接收器组件如射频(RE)前端，或接收器部件如低噪声降频器、调谐器和解调器。类似地，用于产生传输位流的格式化和编码方法(如运动图像专家组(MPEG)2系统标准(ISO/IEC 13818-1))是众所周知的，并且在此不进行描述。还应该注意，可以利用常规的、因而将不在此描述的编程技术，来实施本发明概念。最后，附图上的相同编号代表相似元件。

现在转到图1，图1示出了根据本发明原理的说明性电缆系统100。说明性地，电缆系统100是混合光纤同轴电缆(HFC)系统。为简便起见，在此不描述光纤部分。应该注意，虽然在同轴电缆的环境下描述本发明概念，但是本发明概念并非受限于此，而是可以扩展到光纤信号处理。如站点120-1至120-6所表示的多个站点通过树型和分支电缆网络连接到公共头端器105。每个站点都和电缆用户关联。每个站点都包括，例如用于接收视频节目编排的机顶盒，以及用于和例如因特网进行双向数据通信的电缆调制解调器。头端器105是一种基于存储有程序的处理器的系统，并且包括至少一个具有关联的存储器的处理器(例如微处理器)，以及连接到电缆网络的发送器和接收器(为简便起见，没有示出这些元件)。暂时忽略元件200，电缆网络包括具有多个分接头110-1、110-2至110-N的主同轴电缆106。这些分接头的每一个都为对应的馈电电缆服务。例如，分接头110-1为馈电电缆111-1服务。每条馈电电缆又经由分接头和引入电缆(drop)为一个或多个站点服务。例如，馈电电缆111-1经由分接头115-1和引入电缆116-1为站点120-1服务。为了进行该描述，假定头端器105可以经由带外信令信道(图1中未示出)访问和控制电缆网络100的装置，如分接头和引入电缆等。除本发明概念以外，利用带外信令信道来访问和控制电缆网络特定部分中的装置是众所周知的。例如，基于频移键控(FSK)的带外控制信道可用于访问和控制电缆网络中的装置。一种这样的系统是可从Blonder Tongue Laboratories公司获得的可访问多分接头控制系统。

在电缆系统100中，头端器105与各站点之间的通信既发生在上行方向，也发生在下行方向。上行方向朝向头端器105，如箭头101的方向所表示，下行方向朝向站点，如箭头102的方向所表示。根据本发明原理，电缆系统100包括至少一个具有可编程带宽(PBW)功能的装置(在此称为PBW装置)。这些PBW装置中的一个或多个用于管理电缆系统中的带宽。通过图1中的PBW装置200进一步说明这一点，PBW装置200说明性地位于主同轴电缆106上。然而，本发明概念不限于此，而是可以将包括PBW功能的装置置于电缆网络的任何部分。根据本发明原理，电缆系统100的带宽被分成许多频带，如图2所示。有用于上行通信的固定上行频带B0，用于下行通信的固定下行频带B3，以及许多可编程频带如B1和B2所示。说明性地，可编程频带排列在上行频带B0和下行频带B3之间，但是本发明概念不限于此。头端器105存储了带宽配置表，该带宽配置表存储多个电缆网络带宽配置，每个电缆网络带宽配置都在电缆网络至少一部分上的上行通信和下行通信之间不同地分配带宽。在这点上，图3示出了说明性带宽配置表60。如可从图3看到的，头端器105可以通过简单选择带宽配置61-66之一，将可编程频带分配给上行方向或下行方向。例如，选择带宽配置61将把B0分配给上行带宽、并把B3分配给下行带宽，而不使用可编程频带。类似地，选择带宽配置62将B0和B1分配给上行带宽，由此增加可用于上行通信的带宽，而把B3分配给下行带宽。如进一步所显示的，图4-9示出了所有带宽配置。在这些图的环境下，后缀“u”或“d”附加到频带B1或B2上，以便适当地分别进一步指示B1或B2是被分配给上行方向还是下行方向。应该看到，频带B3和B0总是通的，以允许与系统头端器的双向通信。虽然这一点对于本发明概念不是必须的，但是这有利于系统出错情况下的通信。

现在参考图10，图10示出了根据本发明原理的供电缆系统100之用的说明性方法。在步骤705中，头端器105选择用于电缆网络至少一部分上的带宽配置。实际选择过程与本发明概念无关。然而，如图所示，可以修改带宽，以便将带宽从下行通信重新分配给上行通信，反之亦然。可以随实际用途而变来执行这种分配，例如如果按次付费服务的需求低；或者随时间表而变，例如在一天的不同时间，执行这种分配；或者执行这种分配以提供附加特征，如特定用户组之间的电缆网络的不同部分中的对等通信。在步骤710，头端器105识别电缆网络的PBW装置，如图1的PBW装置200，该PBW装置和其中将要应用选定带宽配置的电缆网络部分相关联。如上所述，除本发明概念以外，电缆网络特定部分中的装置的识别、定位和控制是众所周知的。最后，在步骤715，头端器105通过带外信令信道将所识别的装置设为选定带宽配置。

现在转到图11，图11示出了PBW 200的说明性框图。PBW 200包括定向耦合器205和255、放大器240和290、可变带宽滤波器210和260以及网络控制接口295。在下行方向，定向耦合器205提供下行信号206，可变带宽滤波器210对该下行信号206进行滤波，并且(通过放大器240)提供该下行信号206，以便经由定向耦合器255进行下行分配。类似地，在上行路径上，定向耦合器255提供上行信号256，可变带宽滤波器260对该上行信号256进行滤波，并(通过放大器290)提供该上行信号256，以便经由定向耦合器205进行上行传输。根据本发明原理，PBW 200的可变带宽滤波器对上行和下行信号进行滤波，以便根据如图3的表60中所示的上述带宽配置之一，实际改变电缆网络一个或多个部分上的可用带宽。尤其是，每个可变带宽滤波器的带宽或通带(频率范围)都由网络控制接口295通过控制信号299来控制。网络控制接口295对上述带外信令信道(由信号294表示)作出响应，以便将PBW 200设为由头端器选择的带宽配置。在这一点上，修改带外信令信道，以便包括与图3的表60中所示的每种带宽配置相关联的预定义命令。

如上所述，将PBW 200的每个可变带宽滤波器的带宽都设置成与头端器所选择的带宽配置一致。在这点上，图12和13分别示出了可变带宽滤波器210和可变带宽滤波器260的说明性实施例。如可从图12看到的，可变带宽滤波器210包括一组滤波器220、225和230以及复用器215和235，复用器215和235是通过控制信号299控制的。如图12所示，复用器用于通过如控制信号299所确定的滤波器之一来路由信号。每个滤波器都有与图3的表60中得到的下行频带之一对应的通带(后缀d再次表示滤波器位于下行路径上)。例如，如果头端器选择图3的表60的带宽配置61，则通过网络控制接口295和控制信号299，经由带外信令信道来选择滤波器220。同样，如果头端器选择图3的表60的带宽配置65，则经由带外信令信道来选择滤波器220，等等。

类似的说明适用于图13所示的可变带宽滤波器260。具体而言，可变带宽滤波器260包括一组滤波器270、275和280以及复用器265和285，复用器265和285是通过控制信号299来控制的。如图13所示，复用器用于通过如控制信号299所确定的滤波器之一来路由信号。每个滤波器都有与图3的表60中得到的上行频带之一对应的通带(后缀u再次表示滤波器位于上行路径上)。例如，如果头端器选择图3的表60的带宽配置61，则通过网络控制接口295和控制信号299，经由带外信令信道来选择滤波器280。同样，如果头端器选择图3的表60的带宽配置63，则经由带外信令信道来选择滤波器270，等等。

如上所述，电缆系统可以具有一个或多个位于电缆网络一个或多个部分中的PBW装置。图1说明性地示出了位于主同轴电缆一部分中的PBW装置。图14示出了PBW装置的另一说明性位置和类型。除了为馈电电缆111-1服务的分接头160-1以外，图14中的元件类似于图1中的元件。图15更详细地示出了分接头160-1。如可从图15看到的，分接头160-1包括PBW 200(上述)。因而，根据本发明原理，分接头160-1用于管理馈电电缆111-1的带宽。

如上所述，本发明概念提供以下能力：通过增加网络中的对称性并将服务能力分布于整个网络，来扩展电缆网络的能力。说明性地，将电缆频谱分成多个频带，并且可以通过电缆网络的装置，例如但不限于分接头，电子地选择频带方向(上行或下行)。这使电缆网络能够更好地适应于上行和下行服务的通信量需求，以及允许本地服务的新分配。例如，可以以上行带宽为代价来增加下行带宽。应该注意，虽然在固定下行频带(B3)、固定上行频带(B0)和许多可编程频带(B1和B2)的环境下描述了本发明概念，但是本发明概念不限于此。例如，所有频带都可以是可编程的。此外，虽然在应用于传统电缆系统的环境下描述了本发明概念，但是本发明概念不限于此，而是可应用于任何形式的网络，甚至如家庭网、校园网等。

图16-20示出了根据本发明原理的PBW装置的其它说明性实施例。首先，图16和17分别示出了用于可变带宽滤波器210和260的替换实施例。这些替换实施例具有适当的标记210′和260′。在图16中，可变带宽滤波器210′包括分离器305，一组滤波器310、315和320，复用器325和330，以及组合器335。下行信号被应用于分离器305，分离器305分离该信号，以便将该信号应用于每个滤波器。如图16所示，滤波器310具有通带B3；滤波器315具有通带B2(后缀d再次表示滤波器位于下行路径上)；滤波器320具有通带B1。复用器325和330由控制信号299控制，以便传递或阻塞来自它们的对应滤波器的、要应用于组合器335的信号。组合器335对所应用的任何信号进行组合，并形成下行信号239。例如，如果选择带宽配置64，则复用器325应用来自滤波器315的信号；而复用器330阻塞来自滤波器320的任何信号。结果，组合器325提供具有带宽B3+B2的下行信号239。

同样，在图17中，可变带宽滤波器260′包括分离器355，一组滤波器360、365和370，复用器375和380，以及组合器385。上行信号256被应用于分离器355，分离器355分离该信号，以便将该信号应用于每个滤波器。如图17所示，滤波器360具有通带B0；滤波器365具有通带B1(后缀u再次表示滤波器位于上行路径上)；滤波器370具有通带B2。复用器375和380由控制信号299控制，以便传递或阻塞来自它们的对应滤波器的、要应用于组合器385的信号。组合器385对所应用的任何信号进行组合，并形成上行信号289。例如，如果选择带宽配置62，则复用器375应用来自滤波器365的信号；而复用器380阻塞来自滤波器370的任何信号。结果，组合器385提供具有带宽B0+B1的上行信号289。

现在转到图18，图18示出了PBW装置的另一说明性实施例。为简单起见，只在一个方向如上行方向上显示和描述传输。用于下行传输的装置中的元件排列与此类似，在此不进行描述(图18中未示出)。PBW 400包括分离器405、输入滤波器415、混合器(或复用器)425和435、可变振荡器420、选择滤波器430、输出滤波器440、组合器445以及放大器450。PBW 400示出了可调频带选择滤波器和放大器，它利用可变振荡器420使应用于选择滤波器430的信号的频率范围偏移。

上行信号401被应用于分离器405，分离器405将该信号分成信号406和491，以便分别应用于旁路滤波器410和输入滤波器415。旁路滤波器410是供上行之用的低通滤波器，并且例如具有通带B0(相反情况下，旁路滤波器410将是供下行之用的高通滤波器)。结果，旁路滤波器410提供局限于频率范围B0的信号411。输入滤波器415具有与一个或多个上述可编程频带对应的带宽，并用于将下行信号491限制到对应的频率范围。例如，输入滤波器415可以具有等于B1+B2的带宽，结果来自输入滤波器415的输出信号416代表那个频率范围中存在的任何上行分量。输出信号416和来自可变振荡器420的正弦信号421一起应用于复用器(混合器)425。复用器(混合器)425根据正弦信号421的频率的变化来对输出信号416进行频移，以便提供信号426给选择滤波器430。信号426在此也被称为信号416的“转换映象(conversion image)”。结果，通过改变可变振荡器420的频率，可以使信号426的频率范围这样偏移，以致选择滤波器430过滤输出信号416中的某些或全部信号分量，或不过滤任何信号分量。选择滤波器可以是低通、高通或带通滤波器。以上结果在于，在转换映象一反相或非反相的频谱-应用于选择滤波器430之前，可以使其频移，以便实际改变系统带宽。来自选择滤波器430的输出信号(如果有的话)经由混合器435被向下重新混合到原始频率范围，并被应用于输出滤波器440。输出滤波器440具有类似于输入滤波器415的带宽，并且用于拒绝作为第二次混合或转换过程的结果的任何不希望得到的映象。来自旁路滤波器411和输出滤波器440的输出信号经由组合器445和放大器450，向后形成为上行信号451。

作为PBW 400的更具体例子，使能选择42至108MHz范围的可编程上行滤波器包括：具有5至42MHz范围通带的旁路滤波器410；具有42至108MHz范围通带的输入滤波器415；具有以140MHz为中心的72MHz带宽的选择滤波器430(类似于商业上可得的Sawtek 856314滤波器)(而且，理想地中心频率将稍高一些，以避免振荡器到输出的泄漏)；具有108MHz以上截止频率的输出滤波器440；以及可以被设为212MHz、以使反相映象偏移到选择滤波器430的通带的可变振荡器420。当可变振荡器420的频率降低时(例如通过控制信号299)，反相映象(信号426)的频谱的频率将降低，使42至108MHz频带的高端偏移到选择滤波器430的通带以外，并且当频率达到146MHz时，选择滤波器430实际上阻塞整个通带。

图19和20示出了其它说明性实施例。再一次为简单起见，只显示和描述上行处理。除了数字滤波器组525用作通过控制信号299控制的频带选择滤波器以外，图19的PBW 500类似于图18的PBW 400。分别通过模数转换器(ADC)520和数模转换器(DAC)530，来执行到数字域的转换和从数字域的转换。应该注意，在实施数字滤波器组525的过程中，可能需要补偿通过旁路滤波器410的延迟。现在转到图20，PBW 600代表以下实施：把数字信号处理器(DSP)用于所有滤波器，消除了对旁路滤波器410的需求。然而，如图20所示，如果发生故障，可以接入(经由开关615)旁路滤波器410。

因而，以上仅仅说明了本发明原理，因此应该理解，本领域技术人员将能够设计出虽然未在此明确描述、但是具体实施本发明原理并且属于本发明精神和范围内的多种替换配置。例如，虽然在分离功能元件的环境下进行了说明，但是也可以在一个或多个集成电路(IC)中实施这些功能元件。类似地，虽然被显示为分离元件，但是可以在受存储的程序控制的处理器如数字信号处理器(DSP)或微处理器中实施任一元件或全部元件，该DSP或微处理器执行例如与图10所示的一个或多个步骤对应的关联的软件。此外，虽然以特定配置进行了显示，但是可以以这些特定配置的任何组合形式，将其中的元件分配在不同单元中。例如，可以在和执行上行带宽管理的装置分开的装置中，执行下行带宽管理。因此，应该理解，在不脱离如所附权利要求书定义的本发明精神和范围的情况下，可以对说明性实施例作出多种修改，并可设计其它配置。

Claims

1.一种用于网络中的设备，所述设备包括：

控制器，用于接收控制信号，所述控制信号代表多个网络带宽配置的一个选定配置；以及

可变带宽滤波器，用于根据所述选定的网络带宽配置来处理所述网络的上行信号和所述网络的下行信号至少之一。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述可变带宽滤波器包括一组滤波器，所述滤波器组的每个滤波器在不同频率范围内操作。

3.一种用于管理电缆系统中的带宽的设备，所述设备包括：

第一端口(201)，用于连接到电缆网络的上行部分以及接收下行信号；

第二端口(256)，用于连接到所述电缆网络的下行部分以及接收上行信号；以及

滤波器(210或260)，用于对所述下行信号和所述上行信号至少之一进行滤波；

其中所述滤波器具有可根据多个电缆网络带宽配置进行调节的带宽，每种电缆网络带宽配置都在所述电缆网络至少一部分上的上行通信和下行通信之间，不同地分配带宽。

4.根据权利要求3所述的设备，进一步包括：

网络控制接口，所述网络控制接口对代表所述多个电缆网络带宽配置的一种选定配置的控制信号作出响应，以便根据所述选定的电缆网络带宽来调节所述滤波器的带宽。

5.根据权利要求4所述的设备，所述滤波器进一步包括：

一组可选滤波器，每个可选滤波器都在不同频率范围内操作；

其中所述网络控制接口选择所述可选滤波器的至少之一，以便根据所述选定的电缆网络带宽来调节所述滤波器的带宽。

6.根据权利要求3所述的设备，进一步包括：

放大器，用于放大所述滤波器的输出信号，以便在所述电缆网络的一部分上传输。

7.根据权利要求3所述的设备，所述滤波器进一步包括：

下行滤波器，用于对所述下行信号进行滤波；以及

上行滤波器，用于对所述上行信号进行滤波；

其中所述下行滤波器和所述上行滤波器至少之一具有所述可调节带宽。

8.根据权利要求7所述的设备，进一步包括：

下行链路发送器，用于放大所述下行滤波器的输出信号，以便经由所述第二端口进行传输；以及

上行链路发送器，用于放大所述上行滤波器的输出信号，以便经由所述第一端口进行传输。

9.根据权利要求3所述的设备，其中所述滤波器利用振荡器来调节带宽，以便使所述下行信号和所述上行信号至少之一频移。

10.根据权利要求3所述的设备，其中所述滤波器包括数字滤波器组。

11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括用于实施所述滤波器的数字信号处理器。

12.一种用于管理系统中的带宽的方法，所述方法包括：

接收代表多个网络带宽配置的一个选定配置的控制信号，每个网络带宽配置都在网络的至少一部分上的上行通信和下行通信之间，不同地分配带宽；以及

利用所述选定的带宽，对所述网络的下行信号和上行信号至少之一进行滤波。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述接收步骤进一步包括：

根据所述选定的带宽，从一组滤波器中选择至少一个滤波器，以供所述滤波步骤之用。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述接收步骤进一步包括：

根据所述选定的带宽配置，使下行信号和上行信号至少之一频移。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述滤波步骤对下行信号和上行信号至少之一进行数字滤波。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述滤波步骤提供输出信号，所述方法进一步包括：

放大所述输出信号，以便在所述网络的一部分上传输。

17.根据权利要求12所述的方法，所述滤波步骤进一步包括：

(a)对所述下行信号进行滤波；以及

(b)对所述上行信号进行滤波；

其中步骤(a)和(b)至少之一使用所述选定带宽。

18.根据权利要求17所述的方法，其中步骤(a)提供下行信号，且步骤(b)提供上行信号，所述方法进一步包括：

放大所述下行信号，以便进行下行传输；以及

放大所述上行信号，以便进行上行传输。

19.一种用于电缆系统中的方法，所述方法包括：

选择多个网络带宽配置之一，以便用于所述电缆系统的至少一部分上；

识别位于所述电缆系统的所述部分中的装置；以及

设置所述被识别的装置，以便根据所述选定的网络带宽配置来处理上行信号和下行信号至少之一。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述设置步骤包括以下步骤：

向所述被识别的装置发送带外控制信号，所述带外控制信号代表所述选定的网络带宽配置。