DE10039702B4

DE10039702B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Einstellung der Verstärker in einem Kabelfernsehnetz

Info

Publication number: DE10039702B4
Application number: DE2000139702
Authority: DE
Inventors: Vitaly Dr.-Ing. Germanov; Robert Neuberger
Original assignee: COMM DISTRIB SYSTEMS GmbH; COMMUNICATION DISTRIBUTION SYSTEMS GmbH
Current assignee: COMM DISTRIB SYSTEMS GmbH; COMMUNICATION DISTRIBUTION SYSTEMS GmbH
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2020-08-15
Also published as: DE10039702A1

Abstract

Verfahren zur Optimierung der Einstellung wenigstens eines einstellbaren, in einem, eine Anzahl Kanäle aufweisenden Kabelfernsehnetz angeordneten Verstärkers, an welchem die beiden Parameter "Verstärkungsfaktor" und "Entzerrung" einstellbar sind, um optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen innerhalb des gesamten Frequenzbereiches zu erzielen, wobei die optimale Einstellung jedes Verstärkers einer vorgegebenen, berechneten, linearen, für jeden einzelnen Verstärker spezifischen Zielfunktion (C) der Signalpegelwerte in allen Kanälen entspricht, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
– bei einer gegebenen Einstellung des einzustellenden Verstärkers (V₁, V₂, V₃ ... oder V₁₂) werden an einem abwärts angeordneten Messpunkt die aktuellen Signalpegelwerte in sämtlichen Kanälen gemessen;
– zusätzlich wird geprüft, ob Kanäle bzw. Frequenzen vorliegen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind;
– im Falle solcher Kanäle bzw. Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten wird an den gemessenen, abgesenkten Signalpegelwerten rechnerisch eine zur bekannten Absenkung äquivalente Erhöhung der gemessenen Signalpegelwerte vorgenommen, um diese Absenkung auszugleichen bzw. zu...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung der Einstellung der Verstärker in einem Kabelfernsehnetz . An dem einzustellenden Verstärker kann typischerweise der Parameter "Verstärkungsfaktor bzw. Dämpfung" oder der Parameter "Entzerrung" verstellt werden, oder es können beide Parameter verstellt werden. Die Optimierung der Einstellung dient dazu, innerhalb des gesamten Kabelfernsehnetzes optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen zu erreichen.
Als Leitungsmedien in Kabelfernsehnetzen (CATV von Common Antenna TV bzw. von CABLE TV) kommen typischerweise Koaxialkabel und Glasfasern in Betracht. Die vorliegende Erfindung ist gleicherweise auf beide Leitungsmedien anwendbar. Ohne daß damit eine Einschränkung beabsichtigt ist, wird die Erfindung nachstehend mit Bezugnahme auf solche Kabelfernsehnetze beschrieben, die als Leitungsmedium Koaxialkabel verwenden.

Aus der Deutschen Auslegeschrift DE 20 53 542 B ist eine Anordnung zum Einstellen des in Bezug auf die Amplitude einer zu peilenden Hochfrequenzschwingung optimalen Verstärkungsgrades und zur Beseitigung der verbleibenden Unterschiede im Verstärkungsfaktor und/oder im Phasenwinkel zwischen den Kanälen eines mehrkanaligen Peilempfängers bekannt, bei der zwischen einer Einstell-/Eichphase und einer Peilphase umge schaltet wird, und bei der in der Einstell-/Eichphase alle Kanäle des Peilempfängers parallel an ein Antennensystem angeschlossen sind.

Die Deutsche Patentschrift DE 38 24 091 C2 offenbart eine Verstärkerschaltung mit veränderlichem Verstärkungsfaktor zum Durchführen einer Signal- oder Wellenformentzerrung eines durch eine Übertragungsstrecke gedämpften Signals. Bei der Übertragungsstrecke handelt es sich typischerweise um ein Kabelfernsehnetz (LAN = Local Area Network), das Koaxialkabel als Leitungsmedium verwendet.

Die Deutsche Patentschrift DE 195 48 434 C2 offenbart einen Universalverstärker für Kabelfernsehnetze. Der Verstärker ist mit einem Eingang, einem Ausgang, mindestens zwei Verstärkerstufen und mindestens einem Umschalter versehen, wobei die Verstärkerstufen wahlweise und individuell zu- und abschaltbar sind. Zusätzlich ist eine weitere, letzte Verstärkerstufe vorgesehen, die ständig in den Signalpfad geschaltet und mit der Stromversorgung verbunden ist. Durch Bestätigung der Umschalter werden nicht nur wahlweise die aufwärts gelegenen Verstärkerstufen zu- oder abgeschaltet, sondern gleichzeitig wird auch die Stromversorgung der jeweiligen Verstärkerstufen zu- oder abgeschaltet. Mit einem solchen Universalverstärker können Anpassungen an den Dämpfungs-/Verstärkungsbedarf eines Kabelfernsehnetzes vorgenommen werden.

Die Europäische Patentanmeldung EP 0 935 340 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Verstärkung in einem Signalverarbeitungssystem. Hierbei handelt es sich vorzugsweise, um ein digitales Sprachverarbeitungssystem. Das bekannte Verfahren sieht nachstehende Verfahrensschritte vor:

– aus dem in digitaler Form vorliegenden Signal werden Blöcke mit einer vorgegebenen Anzahl von Signalabtastwerten gebildet;
– für jeden Block wird die Signalleistung ermittelt;
– unter Verwendung der Signalleistung erfolgt eine rekursive Ermittlung eines Leistungsschätzwertes;
– der ermittelte Leistungsschätzwert wird einem Schwellenwertvergleich zugeführt;
– eine Verstärkungsänderung erfolgt dann, wenn der ermittelte Leistungsschätzwert vorgegebene Schwellenwerte über- bzw. unterschreitet; und
– es werden zwei Leistungsschätzwerte ermittelt, von denen einer einem Hochregeln der Verstärkung, und der andere einem Herunterregeln der Verstärkung zugeordnet ist.

Die bekannte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sieht eine Mikrocomputereinheit vor, die so programmiert ist, dass mit ihr ein Verfahren mit den vorstehend genannten Verfahrensschritten durchgeführt werden kann.

Das Dokument US-A-5 577 067 betrifft ein Daten-Sammelsystem und Daten-Speichersystem für eine Telekommunikationseinrichtung. Bei dieser Telekommunikationseinrichtung kann es sich um ein Kabelfernsehnetz handeln, das eine Anzahl einzustellende Verstärker aufweist, an denen typischerweise der Parameter „Entzerrung" und/oder der Parameter „Verstärkungsfaktor bzw. Dämpfung" eingestellt werden kann. Auch wenn das gesamte Kabelfernsehnetz mit sämtlichen Verstärkern bei der ersten Inbetriebnahme optimal eingestellt war, müssen von Zeit zu Zeit Überprüfungen und Nachjustierungen zur optimalen Einstellung durchgeführt werden. Hierzu kann eine tragbare Vorrichtung nach Art eines Frequenzanalysators vorgesehen werden, die mit einer Displayeinrichtung und mit einem Mikroprozessor ausgerüstet ist. Diesem Mikroprozessor können aus einer Nebenstellenanlage mit Speichermodul Soll-Daten für einen einzustellenden Verstärker im Sinne einer Zielfunktion zugeführt werden. Nachdem diese tragbare Vorrichtung an den zu prüfenden Verstärker angeschlossen ist, kann auf der Displayeinrichtung der aktuelle frequenzabhängige Verstärkungsfaktor dargestellt werden, der eine typisch, ansteigende Pegelwelligkeit aufweist, (vgl. 4A). Alternativ kann für diesen Verstärker anhand der aus dem Speichermodul übermittelten Daten der frequenzabhängige Soll-Verstärkungsfaktor dargestellt werden (vgl. 4B).

Schließlich kann eine Differential- oder Delta-Funktion zwischen tatsächlichem aktuellem Verstärkungsfaktor und Soll-Verstärkungsfaktor dargestellt werden (vgl. 4C). Auch bei dieser Differential- oder Delta-Funktion handelt es sich über den gesamten Frequenzbereich um eine Balkendarstellung für jede einzelne Frequenz. Auch diese Balkendarstellung weist eine mit zunehmender Frequenz ansteigende Pegelwelligkeit auf. Es kann abgelesen werden, ob sich der Balkenwert für eine gegebene Frequenz in einem vorgegebenen Bereich befindet oder nicht.

Werden nun für einen zu prüfenden Verstärker Veränderungen der Einstellung von „Verstärkungsfaktor" und/oder „Entzerrung" vorgenommen, so wird sich auch die als Ergebnis dargestellte Differential- oder Delta-Funktion verändern. Es bleibt jedoch schwierig, abzuschätzen, wann eine für das Gesamtsystem optimale Einstellung dieser Verstärkung erreicht ist, weil das Ergebnis in Form eines Balkendiagramm für jede einzelne Frequenz über den gesamten Frequenzbereich vorliegt; das Balkendiagramm weist eine ansteigende Pegelwelligkeit auf, deren Werte nur teilweise innerhalb eines Sollbereichs liegen werden.

Eine Anpassung an und Berücksichtigung von absichtlich und gezielt vorgenommenen Absenkungen der Mindest-Signalstärken in bestimmten Frequenzbereichen wird in dieser Druckschrift nicht angesprochen.

In modernen Kabelfernsehnetzen sind im Anschluss an die Antenne bis zu 100 Übertragungskanäle parallel zueinander geschaltet, in denen teilweise Analogsignale und teilweise Digitalsignale übertragen werden. Die Signale haben unterschiedliche Trägerfrequenzen und können eine unterschiedliche Modulation der Trägerfrequenzen aufweisen.

Am Ausgang der CATV Antennenstation (Kopfstation) hat die Signalpegelstärke der einzelnen Signale in sämtlichen Übertragungskanälen typischerweise einen Wert im Bereich von 92 bis 115 dBμV. Der Bereich rührt daher, dass für einzelne Frequenzen oder Frequenzbereiche eine absichtliche, vorgegebene Absenkung der Signalpegelstärke vorgenommen wird. Für einen optimalen Empfang beim Empfänger/Verbraucher sowie zur Gewährleistung eines ausreichenden Abstandes zwischen Signal und Störung ist eine Mindest-Signalstärke erforderlich, die auch von der Art des Signals und seiner Modulation abhängig ist. Tatsächlich müssen – je im gleichen Frequenzbereich – Analogsignale eine höhere Mindest-Signalstärke aufweisen als Digitalsignale oder FM-Signale. Würden beispielsweise Digitalsignale eine gleich hohe Mindest-Signalstärke wie benachbarte Analogsignale aufweisen, so würde dies zu Störungen zwischen benachbarten Kanälen führen. Um dies zu vermeiden, werden bestimmte Signaltypen, wie etwa Digitalsignale, FM-Signale, phasenmodulierte Signale bereits mit einer absichtlich abgesenkten Mindest-Signalstärke an der Kopfstelle bereitgestellt, im Vergleich zu typischen Analogsignalen in einem benachbarten Frequenzbereich. Das Ausmaß dieser notorisch bekannten und absichtlich herbeigeführten Absenkung der Mindest-Signalstärke beträgt beispielsweise für digitale QAM 64-Kanäle 10 dB unterhalb des Pegels analoger PAL-Kanäle. Der Fachmann kennt die Frequenzbereiche, in denen solche Absenkungen auftreten können, sowie das Ausmaß der jeweiligen Absenkung der Mindest-Signalstärke.

Die Signalübermittlung erfolgt in einem einzigen Koaxialkabel, das für eine breitbandige Signalübermittlung ausgelegt ist, typischerweise für den Frequenzbereich von 5 bis 862 MHz. Es ist hinreichend bekannt, daß der Skineffekt die Dämpfung im Koaxialkabel mit zunehmender Frequenz erhöht. In modernen Kabelfernsehnetzen kann die Länge der Übertragungsstrecke zwischen der Antenne und den einzelnen Antennenanschlußdosen bei den verschiedenen Verbrauchern bis zu etwa 10 km und mehr betragen. Über diese Länge tritt eine nicht unerhebliche Dämpfung der Signalpegel auf, die mit Hilfe kaskadenförmig angeordneter Verstärker kompensiert und korrigiert werden muß.

In der Praxis wird typischerweise nach je einer Länge von 150 bis 200 m Koaxialkabel in der Stammstrecke je ein Verstärker vorgesehen. Auch jeder Verteiler in der Stammstrecke verursacht eine Dämpfung von etwa 4 bis 10 dB, die berücksichtigt und ausgeglichen werden muß. Zusätzlich zu ihrer eigentlichen Funktion verursachen die aktiven Netzelemente bzw. Verstärker lineare Störungen (Rauschen und Verstärkungswelligkeit) und nichtlineare Störungen wegen nichtlinearer Wechselwirkungen bzw. Zwischen-Kanal- Intermodulationsverzerrungen. Die aktiven Netzelemente müssen so eingestellt werden, daß der Signalpegelverlauf im gesamten Frequenzbereich nur minimale lineare und nichtlineare Störungen beinhaltet.

Typischerweise werden in Kabelfernsehnetzen unterschiedliche Arten und Typen von Verstärkern eingesetzt, die sich in ihrer Qualität – und davon abhängig auch vom Preis – unterschieden. Für eine hohe Qualität sprechen ein hohe Ausgangsleistung, hohe Stabilität, ein geringer Anteil an nichtlinearen Störungen II. und III. Ordnung, geringes Eigenrauschen und geringe Temperaturempfindlichkeit. Ein qualitativ hochwertiger Verstärker verursacht weniger Rauschen und Störungen im Vergleich zu einem einfachen Verstärker, je bei gleichem Ausgangspegel. Im anfänglichen Bereich in der Stammstrecke eines Fernsehkabelnetzes werden typischerweise hochwertigere Verstärker eingesetzt, als im endständigen, verbrauchernahmen Bereich.

In einer Signalübertragungsstrecke mit einer Länge von 4 km wird typischerweise eine kaskadenartige Anordnung von 20 bis 25 Verstärkern vorgesehen. Alle aktiven und passiven Elemente zusammengenommen sind unabhängig und zusätzlich zum Frequenzgang mit schwer vorhersehbaren Wechselwirkungen behaftet, die insgesamt zu einer Welligkeit der Signalpegel über den gesamten Frequenzbereich führen. Diese Welligkeit ist unregelmäßig und kann erhebliche Spitzen und sonstige Unregelmäßigkeiten aufweisen.

Nach Durchlaufen der unterschiedlich langen Signalübertragungsstrecken soll zwischen Kopfstation und Verbraucher in sämtlichen Übertragungskanälen an der Anschlußdose des Verbrauchers wiederum eine Signalpegelstärke von 65 bis 75 dB μV anliegen. Die frequenzabhängige Dämpfung beträgt für typische Koaxialkabel bei 50 MHz 0,04 dB/m und bei 800 MHz 0,15 dB/m; dies verursacht eine frequenzabhängige Signalschräglage von etwa 10 bis 20 dB bei 150 bis 200 m Netzstrecke zwischen zwei benachbarten Verstärkern. Zusätzlich müssen nicht vermeidbare, leitungsbedingte und verstärkungsbedingte Verzerrungen und Störungen unbedingt minimiert werden, die letztlich nicht beseitigbar sind, sondern lediglich durch Optimierung der Signalpegelstärke in allen Kanälen im gesamten Frequenzbereich minimiert werden können. Hierbei gilt: werden die Pegel der Signale zu hoch, werden die nichtlinearen Störungen zu stark und das Störung-zu-Signal-Verhältnis wird schlecht; werden andererseits die Signalpegel zu klein, dann wird das Rausch-zu-Signal-Verhältnis zu schlecht. Ersichtlich erfordert dies eine Kompensation und Korrektur der Dämpfungen und Verzerrungen, die im Verlauf der Signalübertragung von den aktiven und passiven Elementen verursacht werden. Zur Vornahme dieser Kompensation und Korrektur sind typischerweise sämtliche Verstärker im Kabelfernsehnetz als verstellbare Verstärker ausgebildet, an denen Dämpfung bzw. Verstärkung sowie die Entzerrung mit Hilfe entsprechender Pegelsteller nach Bedarf eingestellt werden kann. Die praktische Erfahrung zeigt, daß in größeren CATV Netzen (Signalübertragungsstrecke größer als 2 km), die mehr als 12 aktive Elemente (Verstärker) benötigen, wegen der Verstärkungswelligkeit und wegen der Kabeldämpfungen ein vollständiger Ausgleich und eine vollständige Korrektur der Pegelwelligkeit nicht erzielt werden kann. Es gibt jedoch Bemühungen, mit Hilfe einer gezielten Verstellung der Verstärker eine quantitativ optimale Kompensation der unterschiedlichen Dämpfungen und eine Minimierung der Störungen über den gesamten Frequenzbereich durchzuführen, um optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen innerhalb des gesamten Kabelnetzes zu erreichen.

Es existiert eine ganze Anzahl von Berechnungsverfahren, mit deren Hilfe die Beiträge der einzelnen aktiven Elemente in einem Kabelfernsehnetz zu den auftretenden Dämpfungen und Störungen berechnet werden können. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auch auf den Beitrag "Calculating the CSO/CTB Spectrum of CATV Amplifiers and Optical Receivers" von Vitaly Germanov in IEEE TRANSACTIONS ON BROAD-CASTING, September 1998, Band 44, Nr. 3, S. 363–366 verwiesen. Germanov verwendet frequenzabhängige Intermodulationskoeffizienten, um ein vollständiges Spektrum der zusammengesetzten Störungen zweiter und dritter Ordnung für beliebige Pegelwelligkeit und Entzerrung über den gesamten Frequenzbereich der Übertragung im Koaxialkabel eines Kabelfernsehnetzes zu berechnen. Mit Hilfe dieser Berechnung kann eine optimale Verstärkereinpegelung für jeden einzelnen bestimmten Verstärker im Netz berechnet werden.

Ferner beschäftigen sich nachstehende Beiträge mit der Berechnung von Kabelfernsehnetzen:

– B. Liesenkötter, "12-GHz Satellitenempfang", Heidelberg, Hütting, 1991 (ISBN 3-7785-2053-9);
– D. Jaeger, "Übertragung von hochratigen Datensignalen in Breitbandkommunikationsnetzen", Dissertation, TU Braunschweig, 1998 (ISBN 3-00-003626-1);
– TV-Kabelnetze – Zukunftssicherheit durch Ausbau zu interaktiven Breitbandnetzen, Empfehlungen des Forums ANGA-ZVEI, September 1998, Frankfurt am Main.

Auf der Basis dieser und ähnlicher Berechnungen kann für jeden einzelnen bestimmten Verstärker eine spezifische, lineare Zielfunktion ermittelt werden, aus der für jeden einzelnen Verstärker dessen optimale Einstellung von Dämpfung/Verstärkung sowie Entzerrung abgeleitet werden kann, um letztlich im gesamten Netz eine optimale Signalpegelstärke bei minimalen Störungen in allen Kanälen über den gesamten Frequenzbereich beim Verbraucher zu erzielen. Die Umsetzung einer solchen, Verstärker spezifischen Zielfunktion in praktische Anweisungen bereitet jedoch Schwierigkeiten.

In der Praxis wird zur Netzpegeleinstellung typischerweise wie folgt vorgegangen:
An den Ausgang des ersten einzustellenden Verstärkers wird ein Frequenzanalysator (= Frequenzanalysegerät zur Erfassung der Spannungswerte einzelner Frequenzen aus einem Frequenzgemisch) angeschlossen, auf dessen Bildschirm die aktuellen Pegelstärken in allen Kanälen darstellbar sind. An diesem ersten Verstärker werden mit Hilfe der Pegelsteller dessen Dämpfung/Verstärkung und dessen Entzerrung so eingestellt, daß keine oder nur eine bestimmte Neigung/Steigung bzw. "Schräglage" der Darstellung aller Signalpegel erhalten wird. Diese Einstellungen werden in gleicher Weise für eine Anzahl abwärts im Netz angeordnete, einstellbare Verstärker durchgeführt. Nach einer bestimmten Streckenlänge, beispielsweise nach etwa 500 m wird jedoch die Welligkeit der visuell am Bildschirm ablesbaren Pegelverteilung so groß, dass diese Pegelverteilung praktisch kaum mehr mit der Zielfunktion verglichen werden kann. Weiterhin kann kaum mehr zwischen vorgegebenen Absenkungen der Signalpegelstärke und der durch Fortleitungsdämpfung erzeugten Schwächung der Signalpegel unterschieden werden. Es können dann nur sehr ungenaue Einstellungen von Dämpfung/Verstärkung sowie Entzerrung an noch weiter abwärts gelegenen Verstärkern vorgenommen werden, deren Ergebnisse nur noch an der Anschlussdose der Verbraucher geprüft werden können. Anhand dieser Ergebnisse müssen die tatsächlichen Einstellungen der weiter abwärts gelegenen Verstärker häufig mehrmals korrigiert werden.

Diese Arbeiten sind mühsam und zeitaufwendig. Bereits die Einstellung eines einzigen eher aufwärts angeordneten Verstärkers dauert etwa 1 Stunde. Für weiter abwärts angeordnete Verstärker kann der Zeitbedarf zur optimalen Einstellung wesentlich höher sein. Bereits bei einem mittelgroßen Netz mit 8 Verstärkern dauert die Einstellung aller Verstärker deutlich mehr als 8 Stunden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe die Maßnahmen zur sachgerechten Einstellung der Verstärker in einem Kabelfernsehnetz zur Erzielung eines optimalen Signalpegels in sämtlichen Übertragungskanälen bei minimalen Störungen über den gesamten Frequenzbereich ganz wesentlich vereinfacht und abgekürzt werden können, und zwar auch dann, wenn Kanäle bzw. Frequenzen vorliegen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 mit 5. Die Ansprüche 6 und 7 betreffen zwei alternative Ausgestaltungen einer Vorrichtung, mit welcher die erfindungsgemäße Optimierung der Einstellung wenigstens eines Verstärkers in einem Kabelfernsehnetz durchgeführt werden kann. Die Ansprüche 8 mit 10 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtungen. Die Ansprüche 11 und 12 betreffen die Verwendung einer erfindungsgemäß gebildeten Messfunktion zur angenäherten Beschreibung der tatsächlich über den gesamten Frequenzbereich in sämtlichen Übertragungskanälen eines Kabelfernsehnetzes auftretenden Signalpegelwelligkeit.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird an einem, abwärts zum zu verstellenden Verstärker angeordneten Messpunkt die tatsächlich über den gesamten Frequenzbereich in sämtlichen Übertragungskanälen eines gegebenen Kabelfernsehnetzes auftretende Signalpegelwelligkeit gemessen. Mit Hilfe der bekannten mathematischen Methode der kleinsten Quadrate (vergleiche beispielsweise KLEINE ENZYKLOPÄDIE/Mathematik VEB Bibliographisches Institut Leipzig, 1967, S. 629, 630) wird aus den gemessenen Signalpegelwerten diejenige lineare Messfunktion gebildet, zu welcher die Summe der Quadrate der Abstände aller Signalpegelwerte minimal ist.

Zusätzlich wird geprüft, ob Kanäle bzw. Frequenzen vorliegen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind. Im Falle solcher Kanäle bzw. Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten wird an den gemessenen, abgesenkten Signalpegelwerten rechnerisch eine zur bekannten Absenkung äquivalente Erhöhung der gemessenen Signalpegelwerte vorgenommen, um diese Absenkung auszugleichen bzw. zu korrigieren, wobei gemessene und korrigierte Signalpegelwerte erhalten werden. Die Messfunktion (B) wird dann im Falle der Kanäle/Frequenzen mit nicht abgesenkten Signalpegelwerten aus den gemessenen Signalpegelwerten sowie im Falle der Kanäle/Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten aus den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten gebildet.

Weiterhin kann eine Korrektur vorgenommen wird, mit welcher die tatsächlich im gesamten Kabelfernsehnetz auftretenden Vorverzerrungen und Nachverzerrungen berücksichtigt werden.

Ferner kann eine Beschleunigung der optimalen Verstärkereinstellung dadurch erzielt werden, daß bei der Ermittlung neuer Meßfunktionen für einen gegebenen Verstärker die neuen, aktuellen Signalpegelwerte nur in einigen wenigen Kanälen tatsächlich gemessen werden, und für die restlichen Kanäle aus den gemessenen Signalpegelwerten rechnerisch ermittelt werden.

Im Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, daß die so gebildeten Meßfunktionen die tatsächlich an einem gegebenen Meßpunkt im gegebenen Kabelfernsehnetz auftretende Signalpegelverteilung hinreichend genau beschreibt, um aus diesen Meßfunktionen Anleitungen für die optimale Einstellung eines bestimmten, gerade einzustellenden Verstärkers abzuleiten, um optimale Signalpegelwerte bei geringsten Störungen bei sämtlichen Verbrauchern zu erzielen.

Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß

– diese Meßfunktion einfach und schnell gebildet werden kann,
– diese Meßfunktion die tatsächlich auftretende Signalpegelverteilung mit deren Welligkeit und Schräglage hinreichend genau beschreibt und,
– diese Meßfunktion einfach in Rechenprogrammen eines Mikrocomputers bearbeitet werden kann, beispielsweise mit einer vorgegebenen Zielfunktion verglichen werden kann, um Anhaltspunkte für die sachgerechte Verstellung eines bestimmten Verstärkers in einem solchen Kabelfernsehnetz zu erzielen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einem Kabelfernsehnetz, das eine Länge der Signalübermittlungsstrecke größer als 2 km und das mehr als 12 aktive Elemente aufweist von einem Fachmann die sachgerechte Einstellung aller Verstärker innerhalb von 3 bis 4 Stunden vorgenommen werden. Nach herkömmlichen Verfahren müßten wenigstens 10 Mannstunden aufgewendet werden, um für ein gleichartiges Kabelfernsehnetz eine qualitativ gleichwertige Einstellung des/der Verstärker vorzunehmen.

Damit ermöglicht die Erfindung die Verwendung einer Meßfunktion (B), die nach erfolgter Einstellung eines Verstärkers aus aktuellen, tatsächlich gemessenen Signalpegelwerten in allen Kanälen über den gesamten Frequenzbereich eines Kabelfernsehnetzes, mit Hilfe der mathematischen Methode der kleinsten Quadrate aus den gemessenen Signalpegelwerten so gebildet wurde, daß die Summe der Quadrate der Abstände aller gemessenen Signalpegelwerte zu dieser linearen Meßfunktion minimal ist, zur angenäherten Beschreibung der nach Einstellung dieses Verstärkers tatsächlich über den gesamten Frequenzbereich auftretenden Signalpegelwelligkeit. Mit Hilfe der so gebildeten Meßfunktion ist eine schnelle aufeinanderfolgende Einstellung aller einstellbaren Verstärker in einem Kabelfernsehnetz, insbesondere auch in einem mittelgroßen oder großen Netz mit einer Vielzahl von Verstärkern möglich.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben; die letzteren zeigen:
1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines beispielhaften Fernsehkabelnetzes;
2 eine schematische Darstellung der in einigen Übertragungskanälen bzw. bei bestimmten Frequenzen tatsächlich gemessenen Signalpegelstärken;
3 in Form einer graphischen Darstellung verschiedene Darstellungen der Abhängigkeit der Signalpegelstärke (Ordinate) von der Frequenz (Abszisse), in einem Fernsehkabelnetz; und
4 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Mit 1 ist ein beispielhaftes Kabelfernsehnetz dargestellt. Mit Hilfe der Parabolantenne 1 werden Fernsehsignale empfangen und in ein Koaxialkabel 2 eingespeist. Von einer Stammstrecke 3 zweigen in regelmäßi gen Abständen über Verteiler 4, 4' Nebenstrecken, beispielsweise 5 und 6 ab. Von den Nebenstrecken 5, 6 zweigen in regelmäßigen Abständen über weitere Verteiler 7, 7', 7'', 7''' Stichleitungen beispielsweise 8 und 9 sowie 10 und 11 ab, die je in einem Hauptübergabepunkt, beispielsweise 12, 12', 12'', 12''' enden. An jeden Hauptübergabepunkt 12, 12', 12'', 12''' sind eine Anzahl Endleitungen 14 angeschlossen, die je zu einer Antennenanschlußdose 15 beim jeweiligen Verbraucher führen. Dieses Kabelfernsehnetz ist für eine breitbandige Signalübertragung ausgelegt, das heißt, von der Parabolantenne 1 bis zu den Anschlußdosen 15 werden Signale in 93 verschiedenen Kanälen im Frequenzbereich von etwa 40 bis 860 MHz übertragen; jeder Kanal hat typischerweise eine Breite von 7 oder 8 MHz .
Typischerweise ist bereits der Parabolantenne 1 ein – nicht eigens dargestellter – Antennenverstärker zugeordnet, der die Signalpegelstärke der Eingangssignale in sämtlichen Kanälen auf einen Wert von etwa 92 bis 115 dB μV an 75 Ohm bringt. In den einzelnen Anschlußdosen 15 sollen in sämtlichen Kanälen Signalpegelstärken im Bereich von 65 bis 75 dBμV anliegen. Um dies zu gewährleisten, sind in die Stammstrecke 3 und in die Nebenstrecken 5, 6, sowie in die Stichleitungen 7, 7', 7'', 7''' des Kabelfernsehnetzes in regelmäßigen Abständen einstellbare Verstärker eingesetzt, die im vorliegenden Falle – je nach ihrer spezifischen Anordnung, insbesondere je nach ihrem Abstand zum Verbraucher – als Verstärker V₁, V₂, V₃,... V₁₂ bezeichnet werden. Diese Indizierung soll die von Art und Typ sowie von seiner bestimmten Anordnung im Netz abhängige Individualisierung jedes einzelnen Verstärkers ausdrücken. Selbstverständlich könnten in dem mit 1 lediglich schematisch dargestellten beispielhaften Netz sowie in anderen Netzen auch mehr oder weniger als 12 Verstärker angeordnet sein. In der Praxis kann ein Kabelfernsehnetz dieser Art ohne weiteres eine Länge der Signalübermittlungsstrecke von der Parabolantenne 1 bis zu den Antennenanschlußdosen 15 bei den einzelnen Verbrauchern von etwa 4 km aufweisen. Um eine adäquate Verstärkung zu gewährleisten, sind in diese Länge der Signalübermittlungsstrecke wenigstens 25 einstellbare Verstärker eingesetzt. Mit einem solchen Kabelfernsehnetz können beispielsweise bis zu 20.000 Verbraucher versorgt werden.
An einem Kabelfernsehnetz der in 1 dargestellten Art kann an einem abwärts gelegenem Meßpunkt, typischerweise am Ausgang des gerade einzustellenden Verstärkers die tatsächlich auftretende Signalpegelstärke in jedem Kanal über den gesamten Frequenzbereich gemessen werden. Das Ergebnis einer solchen Messung ist schematisch in 2 dargestellt, wobei hier unterstellt ist, daß vorgegebene, absichtliche Absenkungen von Signalpegelstärken in einzelnen Frequenzen/Kanälen oder Frequenzbereichen nicht vorliegen. Trotz regelmässiger Signalverstärkung in den aufwärts gelegenen Verstärkern wird eine Pegelwelligkeit festgestellt. Ursachen für eine solche Pegelwelligkeit sind insbesondere nicht genügende Anpassung und parasitäre Resonanzen im Netz und in den Verstärkern.
In einer graphischen Darstellung Signalpegelstärke (Ordinate) gegen Frequenz (Abszisse) kann aus den einzelnen Meßpunkten, welche den tatsächlich ermittelten Signalpegelwerten, oder den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten entsprechen, die resultierende Pegelwelligkeit gebildet werden, die in 3 mit Kurve A dargestellt ist. Ersichtlich weist diese Kurve eine negative Steigung bzw. Schräglage auf, weil die Dämpfung mit zunehmenden Frequenzen ansteigt, und die resultierenden Dämpfungsunterschiede nicht völlig kompensiert werden können. Tatsächlich handelt es sich um eine unregelmäßige Kurve, die zwar den tatsächlichen, aktuellen Zustand von Dämpfung und Verzerrung am jeweiligen Meßpunkt im Kabelfernsehnetz beschreibt, die jedoch in dieser Form zum Vergleich mit einem Sollzustand wenig geeignet ist.
Mit Hilfe der mathematischen Methode der kleinsten Quadrate wird aus den gemessenen Signalpegelwerten und gegebenenfalls den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten diejenige lineare Funktion gebildet, zu welcher die Summe der Quadrate der Abstände aller Signalpegelwerte minimal ist. Weil sie auf Meßwerten beruht, wird diese Funktion als Meßfunktion bezeichnet.
Diese Meßfunktion kann mit nachstehendem Ausdruck wiedergegeben werden: U = b0 + b1·f (1)
Entsprechend der Methode der kleinsten Quadrate werden die Werte der Koeffizienten b₀ und b₁ aus den gemessenen Signalpegelwerten sowie gegebenenfalls aus den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten wie folgt berechnet:
Zusätzlich kann die im Kabelfernsehnetz am jeweiligen Verstärker V auftretende Vorentzerrung und Nachentzerrung in der Form berücksichtigt werden, daß für die niedrigste Frequenz f₁ und für die höchste Frequenz f_n anstelle der tatsächlich gemessenen Signalpegelwerte U₁ und U_n ein korrigierter Signalpegelwert U ₁ und U _n eingesetzt wird, der nach folgenden Ausdrücke berechnet wird: U 1 = b0 + b1f1 (4) und U n = b0 + b1fn (5)
Daraus ergibt sich U = b1 (fn–f1) (6).
Im Ergebnis führt diese Form der Berücksichtigung von Vorentzerrung und Nachentzerrung zu einer Änderung der Neigung/Steigung bzw. "Schräglage" der Meßfunktion.
Die so gebildete lineare Meßfunktion ist in 3 mit Kurve B bezeichnet.
Desweiteren existiert für jeden einzelnen, bestimmt angeordneten Verstärker eine spezifische, vorgegebene, berechnete, lineare Zielfunktion welche in Abhängigkeit von diesem bestimmten Verstärker – die überhaupt erzielbaren, optimalen Übertragungseigenschaften mit den geringsten Störungen für das gegebene Kabelfernsehnetz gemäß 1 darstellt. Die für jeden einzelnen bestimmten Verstärker spezifische Zielfunktion berücksichtigt dessen Anordnung innerhalb des Kabelfernsehnetzes. Bei einem im anfänglichen (entfernt vom Verbraucher) angeordneten Verstärker muß ein vergleichsweise geringer Anteil an Rauschen und Störungen berücksichtigt werden. Nachfolgend angeordnete Verstärker müssen die Anzahl der voraus angeordneten Verstärker und deren jeweilige Einstellungen berücksichtigen. Neben der jeweiligen Anordnung im Netz gehen in die Berechnung der für diesen bestimmten Verstärker spezifischen Zeilfunktion auch dessen Art, Typ, Qualität und wesentliche Eigenschaften ein. Diese Zielfunktion kann nach den eingangs angegebenen Literaturstellen berechnet werden und ist in 3 mit der Kurve C bezeichnet.
Folglich existiert für die Gesamtheit der Verstärker V₁ bis V₁₂ im Kabelfernsehnetz nach 1 ein vollständiger Satz von je spezifischen Zielfunktionen C₁ bis C₁₂, nämlich

Zielfunktion C₁ für Verstärker V₁

Zielfunktion C₂ für Verstärker V₂

Zielfunktion C₃ für Verstärker V₃

.....

Zielfunktion C₁₂ für Verstärker V₁₂.
Diese Zielfunktionen können aus den eingangs genannten Literaturstellen für jedes bestimmte Kabelfernsehnetz abgeleitet werden und werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als bekannt vorausgesetzt.
Die für einen bestimmten, gerade einzustellenden Verstärker resultierende Meßfunktion B und seine spezifische Zielfunktion C können letztlich auf dem Bildschirm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt werden. Beide Funktionen beruhen auf einem gemeinsamen Bezugssystem, d.h. auf übereinstimmenden Größen für die Signalpegelwerte U und die Frequenzen f.
Die einstellbaren Verstärker V₁ bis V₁₂ sind je mit Pegelstellern versehen, mit deren Hilfe das Ausmaß der am jeweiligen Verstärker erzeugten Dämpfung/Verstärkung bzw. Entzerrung variabel verändert werden kann. Solche Veränderungen werden Auswirkungen auf die Steigung der je resultierenden Meßfunktion B und auf deren Abstand zur spezifischen Zielfunktion C haben. Die Auswirkungen solcher Veränderungen lassen sich unmittelbar an der geänderten Lage der neu gebildeten Meßfunktion B' auf dem Bildschirm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ablesen. Beispielsweise könnte nach Vornahme einer bestimmten Verstellung von Dämpfung/Verstärkung sowie Entzerrung an dem gerade einzustellenden Verstärker die neue Meßfunktion B' erhalten werden, die ersichtlich schon mehr an die spezifische Zielfunktion C dieses Verstärkers angenähert ist, als die ursprüngliche Meßfunktion B. Es kann somit unmittelbar und schnell abgelesen werden, welche Auswirkungen eine bestimmte Pegelverstellung am einzustellenden Verstärker hat.
Typischerweise werden durch einmalige oder mehrmalige Verstellung eines oder beider Parameter an den einstellbaren Verstärkern V₁ bis V₁₂ solange neue, geänderte Meßfunktionen B' gebildet, bis für jeden einzelnen Verstärker eine weitgehende oder vollständige Annäherung seiner zuletzt gebildeten Meßfunktion B'' an dessen spezifische Zielfunktion C erreicht ist. Mit diesem Zustand des/der verstellbaren Verstärker sind die überhaupt erzielbaren optimalen Übertragungseigenschaften mit den geringsten Störungen in dem gesamten Kabelfernsehnetz erreicht.
Bereits durch sachgerechte Verstellung wenigstens eines Verstärkers wird eine Verbesserung von Verzerrungen und Störungen über sämtliche Kanäle im gesamten Frequenzbereich des Kabelnetzes erzielt. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile sind jedoch besonders augenscheinlich bei Kabelfernsehnetzen, die wenigstens 8 einstellbare Verstärker aufweisen. Besonders bevorzugt wird die Erfindung bei solchen Kabelfernsehnetzen angewandt, die 12 und mehr einstellbare Verstärker aufweisen. In diesen Fällen werden nacheinander an allen einstellbaren Verstärkern Dämpfung/Verstärkung sowie Entzerrung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens so eingestellt, um optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen innerhalb des gesamten Frequenzbereiches zu erzielen. Wie bereits gesagt, kann insbesondere bei Kabelfernsehnetzen mit einer größeren Anzahl einstellbarer Verstärker durch Anwendung der vorliegenden Erfindung eine ganz erhebliche Zeiteinsparung bei der optimalen Einstellung aller Verstärker erzielt werden.
Der Aufbau und die Darstellung jeder vollständigen, geänderten Meßfunktion B', B'' dauert einige Minuten, wenn hierbei die geänderten Signalpegelwerte in allen Kanälen neu vermessen und ausgewertet werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, bei der Einstellung eines bestimmten Verstärkers zur Bildung der ersten für diesen Verstärker spezifischen Meßfunktion B sämtliche Signalpegelwerte U₁, U₂, U₃,... U_n bei allen Frequenzen f₁, f₂, f₃, ... f_n gemessen und ausgewertet werden; jedoch nach erfolgter einmaliger oder mehrmaliger Verstellung dieses bestimmten Verstärkers zur Bildung neuer geänderter Meßfunktionen B' für diesen bestimmten Verstärker lediglich der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei niedrigen Frequenzen, ferner der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei mittleren Frequenzen sowie der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei hohen Frequenzen tatsächlich gemessen und ausgewertet werden, jedoch die anderen Signalpegelwerte in den restlichen Kanälen auf rechnerischem Wege gebildet werden.
Vorzugsweise kann zur Bildung der zu berechnenden Signalpegelwerte so vorgegangen werden, daß

– für die wenigen, zur Bildung der neuen Meßfunktion B' tatsächlich gemessenen Signalpegelwerte je eine Differenz ΔU bei f_i mit den ursprünglichen Signalpegelwerten bei je gleicher Frequenz gebildet wird;
– auf der Basis dieser wenigen ΔU-Werte eine Näherungsrechnung für den gesamten Frequenzbereich durchgeführt wird, wobei eine Funktion zweiter oder höherer Ordnung gebildet wird;
– aus dieser Funktion für die nicht gemessenen Frequenzen ΔU-Werte abgeleitet werden, die von den entsprechenden gemessenen Signalpegelwerten in der ursprünglichen Meßfunktion B oder von bereits – berechneten Signalpegelwerten in einer zuvor gebildeten neuen Meßfunktion B' subtrahiert werden, um so anstelle der nicht gemessenen Signalpegelwerte berechnete Signalpegelwerte zu erhalten; und die jeweils neue Meßfunktion B' aus den so berechneten Signalpegelwerten und aus den wenigen, tatsächlich gemessenen Signalpegelwerten gebildet wird.

Vorzugsweise kann als Näherungsrechnung zur Bildung der Funktion zweiter oder höherer Ordnung die mathematische Methode der kleinsten Quadrate dienen.
Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, daß im Laufe der abschließenden, endgültigen Einstellung dieses bestimmten Verstärkers zur Bildung einer letzten, an die spezifische Zielfunktion C dieses bestimmten Verstärkers bereits weitgehend angenäherten Meßfunktion B'' wiederum sämtliche Signalpegelwerte U₁, U₂, U₃,... U_n bei allen Frequenzen f₁, f₂, f₃,... f_n gemessen und ausgewertet werden.
Diese Arbeitsweise ermöglicht eine weitere Zeitersparnis beim Einstellen der Verstärker eines Kabelfernsehnetzes.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt werden, daß für jeden einzelnen Verstärker die je spezifische Zielfunktion C und die je resultierenden Meßfunktionen B, B', B'' im gleichen Bezugssystem auf dem Bildschirm eines Frequenzanalysators oder eines Mikrocomputers dargestellt werden, der über eine Schnittstelle an ein Meßgerät angeschlossen ist, mit dessen Hilfe die tatsächlich auftretenden Signalpegelwerte U₁, U₂, U₃,... U_n bei den einzelnen Frequenzen f₁, f₂, f₃,... f_n am jeweiligen Meßpunkt bestimmt werden. "Im gleichen Bezugssystem" meint hier insbesondere auch im gleichen Koordinatensystem bei übereinstimmenden Maßeinheiten für die Signalpegelstärke und die Frequenz, so daß die dargestellten Funktionen bzw. Kurven unmittelbar und direkt miteinander vergleichbar sind.
Zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens gehört wenigstens eine Mikrocomputereinheit, die ihrerseits mit wenigstens einer Speichereinrichtung, einer Schnittstelle und einer Wiedergabeeinrichtung ausgerüstet ist. Diese Mikrocomputereinheit kann vorzugsweise in Form eines Laptop, eines Notebook oder eines Palm ausgebildet sein. Die Speichereinrichtung umfaßt auch einen permanenten Speicher, in dem ein Satz von Zielfunktionen gespeichert ist, wobei für jeden einzelnen Verstärker eine spezifische, vorgegebene, berechnete, lineare, gerade diesem bestimmten Verstärker zugeordnete Zielfunktion C vorgesehen ist, welche aus den Signalpegelwerten in allen Kanälen gebildet ist und der optimalen Einstellung aller Verstärker in diesem Kabelfernsehnetz entspricht. An die Schnittstelle kann ein Meßgerät, insbesondere ein Frequenzanalysator angeschlossen werden, mit dem – bei gegebener Einstellung des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers – die aktuellen Signalpegelwerte in sämtlichen Kanälen meßbar sind. Das Meßgerät, bzw. der Spektrumanalysator liefert entsprechende Signalpegelwert-Datensignale über die Schnittstelle an die Mikrocomputereinheit, wo sie ausgewertet und verarbeitet werden. Die Wiedergabeeinrichtung kann ein Rekorder sein, der in einem gegebenen Koordinatensystem verschiedene Kurven aufzeichnen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei der Wiedergabeeinrichtung um einen Bildschirm der Mikrocomputereinheit, auf dem die verschiedenen Kurven und Funktionen darstellbar sind.
Alternativ kann die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Frequenzanalysator sein, der neben den üblichen Meß- und Schalteinrichtungen bereits herstellerseitig zusätzlich mit wenigstens einer Mikrocomputereinheit, einer Speichereinrichtung und einer Wieder gabeeinrichtung, hier insbesondere einem Bildschirm ausgerüstet ist. Solche Frequenzanalysatoren sind handelsüblich verfügbar.
Die erfindungsgemäße Weiterbildung solcher bekannten Frequenzanalysatoren ist wenigstens dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinrichtung ein Satz von Zielfunktionen gespeichert ist, wobei für jeden einzelnen Verstärker eine spezifische, vorgegebene, berechnete, lineare, gerade diesem bestimmten Verstärker zugeordnete Zielfunktion C vorgesehen ist, welche aus den Signalpegelwerten in allen Kanälen gebildet ist und der optimalen Einstellung aller Verstärker in diesem Kabelfernsehnetz entspricht.
Mit Hilfe der Mess- und Schaltungseinrichtungen des Frequenzanalysators werden bei einer gegebenen Einstellung des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers, die aktuellen Signalpegelwerte in sämtlichen Kanälen gemessen und entsprechende Datensignale erhalten.
Ferner wird geprüft, ob Kanäle bzw. Frequenzen vorliegen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind. Im Falle von Kanälen oder Frequenzen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw., Frequenzen abgesenkt sind, wird an den gemessenen, abgesenkten Signalpegelwerten rechnerisch eine zur Absenkung äquivalente Erhöhung der gemessenen Signalpegelwerte vorgenommen wird, um dies Absenkung auszugleichen bzw. zu korrigieren, wobei gemessene und korrigierte Signalpegelwerte erhalten werden.
In jedem Falle ist die interne oder externe Mikrocomputereinheit erfindungsgemäß derartig programmiert, dass

– im Falle der Kanäle/Frequenzen mit nicht abgesenkten Signalpegelwerten aus den gemessenen Signalpegelwerten-Datensignalen sowie im Falle der Kanäle/Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten aus den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten-Datensignalen mit Hilfe der mathematischen Methode der kleinsten Quadrate diejenige lineare Messfunktion B gebildet wird, zu welcher die Summe der Quadrate der Abstände aller Signalpegelwerte minimal ist;
– auf dem Bildschirm in einem gemeinsamen Bezugssystem einerseits die gespeicherte Zielfunktion C für den gerade einzustellenden, bestimmten Verstärker und andererseits die gerade gebildete Messfunktion B dargestellt werden;
– auf dem Bildschirm fortlaufend neue, geänderte Messfunktionen B' dargestellt werden, die auf geänderten Signalpegelwerten beruhen, die durch einmalige oder mehrmalige Verstellung eines oder beider Parameter am gerade einzustellenden Verstärker verursacht werden; und
– auf dem Bildschirm ablesbar ist, wann eine zuletzt gebildete Messfunktion B' weitgehend oder vollständig an die spezifische Zielfunktion C des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers angenähert ist.

Vorzugsweise ist eine solche Programmierung vorgesehen, daß die vorstehend bei Erläuterung des Verfahrens beschriebenen Ausdrücke (1), (2), (3), (4), (5) und (6) sowie auch die dort beschriebenen vorzugsweise vorgesehenen Verfahrensmaßnahmen berechenbar und darstellbar sind.
Herkömmliche Frequenzanalysatoren, Laptops, Notebooks oder Palms können einfach zu erfindungsgemäßen Vorrichtungen umgerüstet werden. Eine erfindungsfunktionelle Anpassung an die vorliegende Erfindung ist dann gegeben, wenn in dem Speicher ein Satz Zielfunktionen C gespeichert ist, der für jeden einstellbaren, im Kabelfernsehnetz vorgesehenen Verstärker je eine spezifische Zielfunktion C enthält, und wenn mit Hilfe des Mikrocomputers eine solche Programmierung realisiert ist, daß die vorstehend erläuterten Berechnungen und Darstellungen durchführbar sind.
4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20, die in Form eines Palm ausgebildet ist. In ein flaches, im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 21 ist der Bildschirm 22 einer Flüssigkristallanzeige eingesetzt. Im Gehäuse 21 sind in bekannter Weise Speicher, Zentraleinheit, Rechner und sonstige Komponenten eines Mikrocomputers untergebracht. Unterhalb des Bildschirms 22 ist ein Tastenfeld mit einer Anzahl Tasten 23, 24 angeordnet, mit deren Hilfe Daten und Befehle in den Mikrocomputer eingebbar sind. Im Randbereich des Gehäuses 21 ist eine vielpolige Buchse 25 einer Schnittstelle angebracht, an welche der passende Stecker eines Meßgerätes, insbesondere eines Frequenzanalysators anschließbar ist. Nach vorausgegangener Programmierung und Inbetriebnahme können auf dem Bildschirm 22 die Funktionen gemäß 3 dargestellt werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nach jeder neuen Einstellung eines gegebenen, bestimmten Verstärkers einfach und schnell die neue, gerade auch diese Einstellung berücksichtigende, resultierende Meßfunktion B' für diesen bestimmten Verstärker gebildet und mit der für diesen bestimmten Verstärker vorgegebenen, spezifischen Ziel funktion verglichen werden. Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt es, den Zeitbedarf zur optimalen Einstellung einer Anzahl Verstärker in einem Kabelfernsehnetz kann ganz erheblich zu vermindern.

Claims

Verfahren zur Optimierung der Einstellung wenigstens eines einstellbaren, in einem, eine Anzahl Kanäle aufweisenden Kabelfernsehnetz angeordneten Verstärkers, an welchem die beiden Parameter "Verstärkungsfaktor" und "Entzerrung" einstellbar sind, um optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen innerhalb des gesamten Frequenzbereiches zu erzielen, wobei die optimale Einstellung jedes Verstärkers einer vorgegebenen, berechneten, linearen, für jeden einzelnen Verstärker spezifischen Zielfunktion (C) der Signalpegelwerte in allen Kanälen entspricht, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte – bei einer gegebenen Einstellung des einzustellenden Verstärkers (V₁, V₂, V₃ ... oder V₁₂) werden an einem abwärts angeordneten Messpunkt die aktuellen Signalpegelwerte in sämtlichen Kanälen gemessen; – zusätzlich wird geprüft, ob Kanäle bzw. Frequenzen vorliegen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind; – im Falle solcher Kanäle bzw. Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten wird an den gemessenen, abgesenkten Signalpegelwerten rechnerisch eine zur bekannten Absenkung äquivalente Erhöhung der gemessenen Signalpegelwerte vorgenommen, um diese Absenkung auszugleichen bzw. zu korrigieren, wobei gemessene und korrigierte Signalpegelwerte erhalten werden; – im Falle der Kanäle/Frequenzen mit nicht abgesenkten Signalpegelwerten wird aus den gemessenen Signalpegelwerten sowie im Falle der Kanäle/Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten wird aus den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten mit Hilfe der mathematischen Methode oder kleinsten Quadrate diejenige lineare Messfunktion (B) gebildet, zu welcher die Summe der Quadrate der Abstände aller Signalpegelwerte minimal ist; – die Zielfunktion (C) und die Messfunktion werden in einem gemeinsamen Bezugssystem dargestellt; – durch einmalige oder mehrmalige Verstellung eines oder beider Parameter am einzustellenden Verstärker (V₁, V₂, V₃ ... oder V₁₂) werden solange neue, geänderte Messfunktionen (B') gebildet, bis eine weitgehende oder vollständige Annäherung einer zuletzt gebildeten Messfunktion (B'') an die spezifische Zielfunktion (C) des gerade einzustellenden Verstärkers (V₁, V₂, V₃ ... oder V₁₂) erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Einstellung eines bestimmten Verstärkers zur Bildung der ersten Messfunktion (B) sämtliche Signalpegelwerte (U₁, U₂, U₃ ... U_n) bei allen Frequenzen (f₁, f₂, f₃ ... f_n) gemessen und ausgewertet werden; jedoch nach erfolgter einmaliger oder mehrmaliger Verstellung dieses bestimmten Verstärkers zur Bildung neuer geänderter Messfunktionen (B') für diesen bestimmten Verstärker lediglich der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei niedrigen Frequenzen, ferner der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei mittleren Frequenzen sowie der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei hohen Frequenzen tatsächlich gemessen und ausgewertet werden, jedoch die anderen Signalpegelwerte in den restlichen Kanälen auf rechnerischem Wege gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der zu berechnenden Signalpegelwerte – für die wenigen, zur Bildung der neuen Messfunktion (B') tatsächlich gemessenen Signalpegelwerte je eine Differenz (ΔU bei f_i) mit den ursprünglichen Signalpegelwerten bei je gleicher Frequenz gebildet wird; – auf der Basis dieser wenigen ΔU-Werte eine Näherungsrechnung für den gesamten Frequenzbereich durchgeführt wird, wobei eine Funktion zweiter oder höhere Ordnung erhalten wird; – aus dieser Funktion für die nicht gemessenen Frequenzen ΔU-Werte abgeleitet und daraus mit Bezug auf die ursprüngliche Messfunktion (B) oder die zuvor ermittelte Messfunktion (B') berechnete Signalpegelwerte gebildet werden; und die neue Messfunktion (B') aus den so berechneten Signalpegelwerten und aus den wenigen, tatsächlich gemessenen Signalpegelwerten gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Näherungsrechnung die mathematische Methode der kleinsten Quadrate dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Laufe der abschließenden, endgültigen Einstellung dieses bestimmten Verstärkers zur Bildung einer letzten, an die spezifische Zielfunktion (C) dieses bestimmten Verstärkers bereits weitgehend angenäherten Messfunktion (B'') wiederum sämtliche Signalpegelwerte (U₁, U₂, U₃ ... U_n) bei allen Frequenzen (f₁, f₂, f₃ ... f_n) gemessen und ausgewertet werden.
Vorrichtung in der Art eines Frequenzanalysators zur Optimierung der Einstellung wenigstens eines einstellbaren, in einem, eine Anzahl Kanäle aufweisenden Kabelfernsehnetz angeordneten Verstärkers, an welchem die beiden Parameter "Verstärkungsfaktor" und "Entzerrung" einstellbar sind, um optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen im gesamten Frequenzbereich zu erzielen, die neben den üblichen Mess- und Schaltungseinrichtungen mit wenigstens einer Mikrocomputereinheit, einer Speichereinrichtung und einer Wiedergabeeinrichtung, insbesondere einem Bildschirm versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in der Speichereinrichtung ein Satz von Zielfunktionen gespeichert ist, wobei für jeden einzelnen Verstärker eine spezifische, vorgegebene, berechnete, lineare, gerade diesem bestimmten Verstärker zugeordnete Zielfunktion (C) vorgesehen ist, welche aus den Signalpegelwerten in allen Kanälen gebildet ist und der optimalen Einstellung aller Verstärker in diesem Kabelfernsehnetz entspricht; – mit Hilfe der Mess- und Schaltungseinrichtungen bei einer gegebenen Einstellung des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers, die aktuellen Signalpegelwerte in sämtlichen Kanälen gemessen und die entsprechende Datensignale erhalten werden; – ferner – im Falle von Kanälen oder Frequenzen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard- Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind – an den gemessenen, abgesenkten Signalpegelwerten rechnerisch eine zur Absenkung äquivalente Erhöhung der gemessenen Signalpegelwerte vorgenommen wird, um diese Absenkung auszugleichen bzw. zu korrigieren, wobei gemessene und korrigierte Signalpegelwerte erhalten werden; und – die Mikrocomputereinheit derartig programmiert ist, dass – im Falle der Kanäle/Frequenzen mit nicht abgesenkten Signalpegelwerten aus dem gemessenen Signalpegelwerten-Datensignalen sowie im Falle der Kanäle/Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten aus den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten-Datensignalen mit Hilfe der mathematischen Methode der kleinsten Quadrate diejenige lineare Messfunktion (B) gebildet wird, zu welcher die Summe der Quadrate der Abstände aller Signalpegelwerte minimal ist; – auf dem Bildschirm in einem gemeinsamen Bezugssystem einerseits die gespeicherte Zielfunktion (C) für den gerade einzustellenden, bestimmten Verstärker und andererseits die gerade gebildete Messfunktion (B) dargestellt werden; – auf dem Bildschirm fortlaufend neue, geänderte Messfunktionen (B') dargestellt werden, die auf geänderten Signalpegelwerten beruhen, die durch einmalige oder mehrmalige Verstellung eines oder beider Parameter am gerade einzustellenden Verstärker verursacht werden; und – auf dem Bildschirm ablesbar ist, wann eine zuletzt gebildete Messfunktion (B'') weitgehend oder vollständig an die Zielfunktion (C) des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers angenähert ist.
Vorrichtung zur Optimierung der Einstellung wenigstens eines einstellbaren, in einem, eine Anzahl Kanäle aufweisenden Kabelfernsehnetz angeordneten Verstärkers, an welchem die beiden Parameter "Verstärkungsfaktor" und "Entzerrung" einstellbar sind, um optimale Übertragungseigenschaften bei geringsten Störungen im gesamten Frequenzbereich zu erzielen, mit einer Mikrocomputereinheit, die mit wenigstens einer Speichereinrichtung, einer Schnittstelle und einer Wiedergabeeinrichtung, insbesondere einem Bildschirm versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in der Speichereinrichtung ein Satz von Zielfunktionen gespeichert ist, wobei für jeden einzelnen Verstärker eine spezifische, vorgegebene, berechnete, lineare, gerade diesem bestimmten Verstärker zugeordnete Zielfunktion (C) vorgesehen ist, welche aus den Signalpegelwerten in allen Kanälen gebildet ist und der optimalen Einstellung aller Verstärker in diesem Kabelfernsehnetz entspricht; – an die Schnittstelle ein Messgerät anschließbar ist, das bei einer gegebenen Einstellung des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers, die aktuellen Signalpegelwerte in sämtlichen Kanälen misst und entsprechende Datensignale liefert; und – ferner – im Falle von Kanälen oder Frequenzen, deren Signalpegelwerte gegenüber der Standard- Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkt sind – an den gemessenen, abgesenkten Signalpegelwerten rechnerisch eine zur Absenkung äquivalente Erhöhung der gemessenen Signalpegelwerte vorgenommen wird, um diese Absenkung auszugleichen bzw. zu korrigieren, wobei gemessene und korrigierte Signalpegelwerte erhalten werden; und – die Mikrocomputereinheit derartig programmiert ist, dass – im Falle der Kanäle/Frequenzen mit nicht abgesenkten Signalpegelwerten aus dem gemessenen Signalpegelwerten-Datensignalen sowie im Falle der Kanäle/Frequenzen mit abgesenkten Signalpegelwerten aus den gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten-Datensignalen mit Hilfe der mathematischen Methode der kleinsten Quadrate diejenige lineare Messfunktion (B) gebildet wird, zu welcher die Summe der Quadrate der Abstände aller Signalpegelwerte minimal ist; – auf dem Bildschirm in einem gemeinsamen Bezugssystem einerseits die gespeicherte Zielfunktion (C) für den gerade einzustellenden, bestimmten Verstärker und andererseits die gerade gebildete Messfunktion (B) dargestellt werden; – auf dem Bildschirm fortlaufend neue, geänderte Messfunktionen (B') dargestellt werden, die auf geänderten Signalpegelwerten beruhen, die durch einmalige oder mehrmalige Verstellung eines oder beider Parameter am gerade einzustellenden Verstärker verursacht werden; und – auf dem Bildschirm ablesbar ist, wann eine zuletzt gebildete Messfunktion (B'') weitgehend oder vollständig an die Zielfunktion (C) des gerade einzustellenden, bestimmten Verstärkers angenähert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocomputereinheit so programmiert ist, dass bei der Einstellung einer bestimmten Verstärkers zur Bildung der ersten Messfunktion (B) sämtliche Signalpegelwerte (U₁, U₂, U₃ ... U_n) bei allen Frequenzen (f₁, f₂, f₃ ... f_n) gemessen und ausgewertet werden; jedoch nach erfolgter einmaliger oder mehrmaliger Verstellung dieses bestimmten Verstärkers zur Bildung neuer geänderter Messfunktionen (B') für diesen bestimmten Verstärker lediglich der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei niedrigen Frequenzen, ferner der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei mittleren Frequenzen sowie der oder die Signalpegel in einem Kanal oder einigen Kanälen bei hohen Frequenzen tatsächlich gemessen und ausgewertet werden, jedoch die anderen Signalpegelwerte in den restlichen Kanälen auf rechnerischem Wege gebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocomputereinheit so programmiert ist, dass zur Bildung der zu berechnenden Signalpegelwerte – für die wenigen, zur Bildung der neuen Messfunktion (B') tatsächlich gemessenen Signalpegelwerte je eine Differenz (ΔU bei f_i) mit den ursprünglichen Signalpegelwerten bei je gleicher Frequenz gebildet wird; – auf der Basis dieser wenigen ΔU-Werte eine Näherungsrechnung für den gesamten Frequenzbereich durchgeführt wird, wobei eine Funktion zweiter oder höhere Ordnung erhalten wird; – aus dieser Funktion für die nicht gemessenen Frequenzen ΔU-Werte abgeleitet und daraus mit Bezug auf die ursprüngliche Messfunktion (B) oder die zuvor gebildete Messfunktion (B') berechnete Signalpegelwerte gebildet werden; und die neue Messfunktion (B') aus den so berechneten Signalpegelwerten und aus den wenigen, tatsächlich gemessenen Signalpegelwerten gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocomputereinheit so programmiert ist, das im Laufe der abschließenden, endgültigen Einstellung dieses bestimmten Verstärkers zur Bildung einer letzten, an die spezifische Zielfunktion (C) dieses bestimmten Verstärkers bereits weitgehend angenäherten Messfunktion (B'') wiederum sämtliche Signalpegelwerte (U₁, U₂, U₃ ... U_n) bei allen Frequenzen (f₁, f₂, f₃ ... f_n) gemessen und ausgewertet werden.
Verwendung einer Messfunktion (B), die nach erfolgter Einstellung eines bestimmten Verstärkers über den gesamten Frequenzbereich eines Kabelfernsehnetzes im Falle der Kanäle/Frequenzen mit gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen nicht abgesenkten Signalpegelwerten aus den aktuellen gemessenen Signalpegelwerten, sowie im Falle der Kanäle/Frequenzen mit gegenüber der Standard-Signalpegelstärke der restlichen Kanäle bzw. Frequenzen abgesenkten Signalpegelwerten aus den aktuellen gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten mit Hilfe der mathematischen Methode der kleinsten Quadrate aus diesen gemessenen, bzw. gemessenen und korrigierten Signalpegelwerten so gebildet wurde, dass die Summe der Quadrate der Abstände aller gemessenen Signalpegelwerte zu dieser linearen Messfunktion (B) minimal ist, zur angenäherten Beschreibung der nach Einstellung dieses bestimmten Verstärkers tatsächlich über den im ganzen Frequenzbereich auftretenden Signalpegelwelligkeit.
Verwendung der nach Anspruch 11 gebildeten Messfunktion (B) zur schnellen, aufeinanderfolgenden Einstellung aller einstellbaren Verstärker in einem Kabelfernsehnetz.