DE202007002501U1

DE202007002501U1 - Kabelfernsehsystem mit erweitertem Quadraturamplitudenmodulationssignalaustausch, Sendemitteln und dazu einem Verwaltungszentrum

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Publication number: DE202007002501U1
Application number: DE202007002501U
Authority: DE
Original assignee: STN BV
Current assignee: STN BV
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2017-02-17
Also published as: WO2007114689A1; US20070288988A1; NL1031482C2; EP2002631A1

Abstract

Kabelfernsehsystem, umfassend zumindest eine Empfangsstation und über ein Kabelfernsehnetz mit zumindest der einen Empfangsstation verbundene Endanschlusspunkte, wobei das Kabelfernsehsystem für abwärtse Signalübertragung in die Richtung der Endanschlusspunkte und für aufwärtse Signalübertragung in die Richtung weg von den Endanschlusspunkten eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kabelfernsehsystem Modulationsmittel für direkte Quadraturamplitudenmodulation aufgenommen sind, eingerichtet zum direkten Modulieren eines Informationssignals auf ein über das Kabelfernsehnetz zu übertragendes Trägerwellensignal, wobei das Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabelfernsehsystem, umfassend zumindest eine Empfangsstation und über ein Kabelfernsehnetz mit der zumindest einen Empfangsstation verbundene Endanschlusspunkte, wobei das Kabelfernsehsystem für Signalübertragung in Abwärtsrichtung in die Richtung der Endanschlusspunkte und für Signalübertragung in Aufwärtsrichtung in die Richtung weg von den Endanschlusspunkten eingerichtet ist.
Kabelfernsehsysteme, ebenfalls mit dem Akronym CATV („CAble Television Network") oder CAI (Zentrale Antennenanlage) bezeichnet, sind ursprünglich Fernsignaldistributionsnetze, wobei im Prinzip von einem zentralen Punkt aus, ebenfalls Empfangs- oder Kopfstation genannt, über ein Kabelfernsehnetz eine große Anzahl von geographisch verbreitet gelegene Endanschlusspunkte in Wohnungen, Hotels, Büros und ähnlichem gleichzeitig mit (analogen) Sendesignalen versehen werden. Unter Sendesignalen („Broadcast Signals") werden in diesem Zusammenhang Radio- und Fernsehprogramme und andere Informationssignale verstanden, die durch lokal, national oder international tätige Radio- und Fernsehsendeanstalten oder andere Instanzen verbreitet werden. Die geographische Ausbreitung von Kabelfernsehnetzen erstreckt sich im Allgemeinen über eine Stadt oder eine Region.
Die traditionellen Langstreckenkabelfernsehnetze können bezüglich ihrer Netzstruktur im Wesentlichen in ein Haupt- oder Streckennetz, ein Verteiler- oder Stadtnetz und ein Anschlussnetz unterverteilt werden. Das Stadtnetz, worauf über das Anschlussnetz die individuellen Endanschlusspunkte angeschlossen sind, ist über das Streckennetz auf eine Empfangs- oder Kopfstation angeschlossen. Das Streckennetz dient zum Überbrücken der manchmal relativ großen Abstände zwischen der Kopfstation und den diversen Stadtnetzen mit zwischengeschalteten Verteilerstationen, ebenfalls Stadtzentren genannt. Die Anschlussnetze bestehen heutzutage hauptsächlich aus sogenannten Mini-Sternnetzen, wobei die Anschlusspunkte sternförmig auf das Stadtnetz angeschlossen sind. Das Stadt- und Streckennetz kann sowohl sternförmig als auch ringförmig ausgeführt sein, wobei die Wahl im Allgemeinen von der geographischen Ausbreitung und dem Umfang, das heißt der Anzahl von Endanschlusspunkten, des betreffenden Kabelfernsehnetzes definiert wird.
Neben den Langstreckenfernsehkabelnetzen können große Gebäude wie Hotels und Büros über ein eigenes hausinternes Kabelfernsehsystem verfügen, wobei die von einer Empfangsstation, ebenfalls „Media Gateway" genannt, über ein Glasfaserkabel, über Telefonkabel und/oder „Twisted-Pair"-Kabel etc. empfangenen Signale von einem hausinternen Kabelfernsehnetz zu den einzelnen Endanschlusspunkten im Gebäude verbreitet werden. Ein solches hausinternes Kabelfernsehsystem kann neben den direkt von einem „Media Gateway" erhaltenen Informationen ebenfalls Signale, die über ein Langstreckenkabelfernsehnetz verbreitet werden, und ebenfalls eigene intern erzeugte Signale, wie beispielsweise ein Hotelfernsehprogramm, bezahlte Programme wie Filme und ähnliche, verbreiten.
Als Signaltransportmedium wird in Mini-Sternnetzen und hausinternen Kabelfernsehnetzen noch im Wesentlichen ein Koaxialkabel verwendet, während für die Stadtnetze neben dem Koaxialkabel heutzutage ebenfalls mehr und mehr Glasfaserkabel angewendet werden. Das Streckennetz besteht heutzutage fast ausschließlich aus Glasfaserkabeln.
Obwohl der spezifische Aufbau von Kabelfernsehsystemen von Land zu Land und von Gebäude zu Gebäude variieren kann, genauso wie die Bezeichnung der diversen zwischengeschalteten Stationen, entspricht der allgemeine Aufbau solcher Kabelfernsehsysteme den oben beschriebenen Strukturen.
Ursprünglich sind die Kabelfernsehnetze für analoge Signalübertragung auf den bekannten TV-Frequenzbändern eingerichtet, das heißt dem VHF-(„Very High Frequency")-Band I/III mit 47–230 MHz, dem UHF-(„Ultra High Frequency")-Band IV/V mit 300–860 MHz und dem analogen FM-Radiofrequenzband mit 87–108 MHz, wobei abhängig von der zur Signalübertragung erforderlichen Bandbreite eine Anzahl von Fernseh- und Radiokanälen definiert ist.
Als Modulationstechnik zur analogen Fernsehsignalübertragung wird für Frequenzen bis 860 MHz im Wesentlichen eine Amplitudenmodulation (AM) verwendet. Signale im FM-Radiofrequenzband sind in Frequenz moduliert, einer speziellen Form von exponentieller Modulation. Unter exponentieller Modulation, ebenfalls Winkelmodulation genannt, werden alle in der Praxis bekannten Modulationstechniken verstanden, wobei nicht die Amplitude des Signals, sondern der Winkel (im Falle einer Vektorrepräsentanz) bzw. das Argument (im Falle einer exponentiellen Notation) moduliert wird. In der Praxis bekannte exponentielle Modulationsweisen sind Frequenzmodulation (FM), wobei die Trägerwellenfrequenz im Rhythmus des Informationssignals variiert wird und Phasenmodulation (PM), wobei die Phase des Trägerwellensignals anhand des Informationssignals variiert wird. Im Falle von digital modulierten Signalen spricht man von „Frequency Shift Keying" (FSK) oder „Phase Shift Keying" (PSK), welche Modulationstechniken FM beziehungsweise PM mit einem pulsförmigen Informationssignal entsprechen.
Wie bekannt tritt beim Transport von elektrischen Signalen unvermeidlich eine Dämpfung auf. Um die in Kabelfernsehnetzen, in beispielsweise einem koaxialen Anschlussnetz und/oder Stadtnetz, vorkommende (größere) Strecken überbrücken zu können, ist es notwendig, um verschiedene Verstärker in einer Verbindung aufzunehmen. Durch diese Verstärker werden im Wesentlichen zwei prinzipielle Probleme in die Signalübertragung eingeführt, nämlich Rauschen und Intermodulation. Rauschen und Intermodulation haben einen störenden Einfluss auf das zu verteilende Signal. Bei Verstärkung eines Signals fügt der Verstärker diesem ein Rauschen hinzu, wodurch die Signalqualität abnimmt. Intermodulationsstörungen im Signal entstehen als Folge von nicht-linearen Effekten in einem Verstärker und beschränken die Anzahl von zu übertragenden Kanälen.
Durch Nichtlinearitäten entstehen ebenfalls andere Arten von Verformung, wie beispielsweise Kreuzmodulation. Für die Gesamtheit der durch nicht-lineare Effekte verursachten Störungen und Signalverformungen wird ebenfalls der Begriff Intermodulation verwendet.
Durch das starke Aufkommen des Internets wird seit etwa 1995 ebenfalls Datenverkehr über Kabelfernsehnetze ausgetauscht. Durch ein sogenanntes Kabelmodem an einem Endanschlusspunkt wie beim Anwender zuhause, wird eine Datenverbindung mit dem Stadtzentrum oder der Kopfstation erstellt. Hier wird der Datenverkehr weiter transportiert und an den Rest des Internets gekoppelt. Der Kabelbetreiber tritt dabei dann als Internetdienstanbieter („Internet Service Provider") (ISP) auf. Kabelinternet ist eine Form von Breitbandinternet.
Zur Netzwerkkommunikation zwischen Datenverarbeitungsgeräten wie Servern und Computern, ist in der Praxis eine Reihe von Netzwerkprotokollen verfügbar, wobei für das Internet das sogenannte TCP/IP-Protokoll verwendet wird. Der Name TCP/IP ist eine Zusammenziehung von zwei Protokollen, dem sogenannten „Transmission Control Protocol" (TCP) und dem „Internet Protocol" (IP). In Begriffen des mehrschichtigen OSI-Modells („Open System Interconnection") für Datenkommunikation ist das IP funktionell auf der Netzwerkschicht 3 tätig und das TCP ist funktionell auf der Transportschicht 4 tätig. Andere funktionell in der Transportschicht tätige Protokolle sind beispielsweise UDP („User Datagram Protocol"), RTP („Realtime Transport Protocol") und ähnliche. Ein an sich bekanntes Protokoll, das funktionell auf der Netzwerkschicht 3 tätig ist, ist beispielsweise X.25. Für einen Fachmann sind die oben genannten und andere anwendbare Protokolle an sich allgemein bekannt und brauchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert werden. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff IP neben der Bezeichnung des betreffenden Protokolls ebenfalls zum Bezeichnen des Internetverkehrs als solcher verwendet. In der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff IP sowohl zum Bezeichnen des betreffenden Protokolls als ebenfalls in seiner allgemeinen Bedeutung des Internetverkehrs verwendet.
War die Signalübertragung in einem Kabelfernsehnetz ursprünglich lediglich stromabwärts in die Richtung eines Endanschlusspunktes, so findet durch die Entstehung des Internetverkehrs nun ebenfalls ein Rückverkehr auf dem Kabelfernsehnetz statt, das heißt von einem Endanschlusspunkt stromaufwärts zu einer Verteilerstation und/oder Empfangsstation.
Für den Datenverkehr vom Kabelmodem zu den Geräten in der Verteilerstation oder dem Stadtzentrum und/oder Empfangs- oder Kopfstation (stromaufwärtser Verkehr) werden in den meisten Fällen Frequenzen im Rückband von etwa 5 bis 23 MHz, 30 MHz und inzwischen ebenfalls 65 MHz (Unterband) verwendet. Dieser Abschnitt des Spektrums auf dem Kabelfernsehnetz wurde nie für Fernseh- und Radiodistribution verwendet, ebenfalls weil er für hohes Impulsrauschen, Einstrahlung und Rauschanhäufung, schmalbandige Interferenzen (von Radioverkehr im 27 MHz-Band), breitbandiges Gaussisches (thermisches) Rauschen, Impedanzfehlanpassungen und Intermodulation berüchtigt ist. Um stromaufwärtsen Verkehr zu ermöglichen, sind die Anschluss- und Stadtnetze mit speziellen Filtern und Verstärkern versehen, abgestimmt auf das/die oben genannte(n) Rückband/Rückbändern.
Kabelmodems, die ihr Signal stromaufwärts schicken und vor allem die dazugehörigen Systemelemente in der Empfangsstation müssen robust entworfen werden, um den besagten Störungsquellen die Stirn zu bieten. Dies hat zur Folge, dass die Frequenzeffizienz der Modulationstechnik, die in der Stromaufwärtsrichtung verwendet wird niedriger als in der Stromabwärtsrichtung ist. Typischerweise wird, eine 4-Phasenmodulationstechnik QPSK („Quadrature Phase Shift Keying") oder eine D-QPSK („Differential QPSK") und Quadraturamplitudenmodulation wie n-QAM („Quadrature Amplitude Modulation") verwendet.
D-QPSK bietet digitale Kanäle mit 3 Mbit/s brutto stromaufwärts. Dies führt für Datenverkehr zu etwa 2 Mbit/s netto nach Abzug von Overhead auf der Datalinkschicht. Dazu wird 2 MHz Bandbreite im Hochfrequenzspektrum verwendet.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 199 39 588 und der internationalen Patentanmeldung WO 01/52492 sind Quadraturamplitudenmodulaticnsmittel zum Gebrauch im Rückband eines Kabelfernsehnetzes bekannt. Die in diesen Veröffentlichungen beschriebenen Quadraturamplitudenmodulationsmittel sind, durch das Fehlen einer MF-Stufe und einem sogenannten HF-Upconverter, auf den Gebrauch im Frequenzbereich von etwa 5 MHz bis 65 MHz beschränkt.
n-QAM ist im Wesentlichen eine Kombination aus AM und PSK mit zwei bezüglich ihrer Phase orthogonalen Trägerwellen, dem In-Phasesignal (I) und dem Quadratursignal (Q). Die Phasenkonstellation oder Bitladung eines QAM-Signals wird mit der Zahl n angegeben, welche von beispielsweise n = 16 für ein heutiges Kabelinternetmodem bis beispielsweise n = 32, 64, 128 oder 256 variieren kann, wobei beispielsweise n = 256 zur Übertragung von digitalen Fernsehsignalen verwendet wird, die beispielsweise im MPEG-(„Motion Picture Expert Group")-Standard kodiert sein können, wie MPEG-2 oder MPEG-7, usw. Die derart kodierten und modulierten Signale werden in der Zeit multiplext über das Kabelfernsehnetz ausgetauscht. Ein n-QAM-Signal kann auf einer bestehenden Trägerwelle eines Fernseh- oder Radiokanals im Kabelfernsehnetz superponiert werden.
Im Glasfaserkabelstreckennetz der Kopfstation zu einer oder mehreren Verteilerstationen oder Stadtzentren werden in zunehmenden Maße ausschließlich digitale Techniken verwendet. Eine Anzahl von zu verteilenden Informationssignalen, im Allgemeinen eine Vielzahl von fünf, wird in MPEG-Format kodierter Form über einen Multiplexer zu einem sogenannten „Transportstream" zusammengefügt. Abhängig von der Leistung der Glasfaserkabelverbindung können auf diese Weise verschiedene Vielzahlen verteilt werden.
Bevor ein Transportstream als Informationssignal über das Kabelfernsehnetz verteilt werden kann, wird dieser einer Anzahl von Bearbeitungen unterworfen. Vorzugsweise wird Quadraturamplitudenmodulation n-QAM verwendet, wobei n eingestellt werden kann (n = 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 oder höher). Dieser Modulationsvorgang findet auf einer festen relativ niedrigen Frequenz statt, meistens 36,15 MHz. Das auf jener Frequenz erhaltene Ergebnis heißt das Zwischenfrequenzsignal (ZF). In der englischsprachigen Fachliteratur als IF („Intermediate Frequency") bezeichnet. Dieses Zwischenfrequenzsignal (ZF-Signal) muss anschließend mit einem sogenannten Aufwärts- oder Upconverter in Frequenz zur endgültigen Kabelfrequenz aufgemischt werden, das heißt dem Hochfrequenz-(HF)-Kanal bzw. der HF-Trägerwelle. In der englischsprachigen Fachliteratur ebenfalls mit RF („Radio Frequency") bezeichnet. Dieser letzte Vorgang ist technisch kompliziert und aufwändig und dadurch relativ teuer. Es erfordert ebenfalls den notwendigen Raum in einer Kopfstation, um die dazu erforderlichen umfangreichen Geräte unterzubringen. Die Verwendung von n-QAM im Kabelfernsehnetz bietet jedoch eine enorme Leistungssteigerung, insbesondere zum Übertragen von digitalen Informationssignalen.
Neben Fernseh- und Radiosignalen, analog oder digital zum Empfang mit separaten TV- und Radiogeräten und Internetdatenverkehr, wird heutzutage auf Kabelfernsehnetzen eine Verschiedenheit an Diensten bereitgestellt, wie Telefonie und Telemetrie, aber ebenfalls digitales Kabel-TV für direkte Wiedergabe auf einem Personal Computer (PC) wie gemäß der DVB-C („Digital Video Broadcasting-Cable") Norm. Die ausgetauschten Informationssignale haben jeder eigene spezifische Signal- und Gebrauchsmerkmale, wie beispielsweise Übertragung in Echtzeit für Telefonie und interaktive Dienste oder verzögerte Übertragung im Falle von Telemetriedaten und sogenannten „Streaming Data" für DVB-C.
Nicht nur die Anzahl von Diensten wächst, sondern ebenfalls die Transportleistung der verschiedenen Dienste nimmt durch verbesserte oder andere Signaldistributions- und Modulationstechniken und Geräten zu. So wird erwartet, dass die Geschwindigkeit für Internetverkehr in den kommenden Jahren von 2 Mbit/s auf beispielsweise 50 oder sogar 100 Mbit/s wachsen wird und dass für digitale Signalübertragung eine 1024-QAM Modulationstechnik anwendbar wird.
In den heutigen Kabelfernsehsystemen wurden beispielsweise schon allein in den Niederlanden in viele Milliarden Euro für mehr als 6 Millionen Anschlüsse investiert. Es entsteht die Frage, ob die erforderliche Erweiterung der Signaldistributionsleistung, insbesondere stromabwärts, unter Verwendung der heutigen Infrastruktur, noch realisierbar ist. Mit der wichtigsten Randbedingung, dass diese Erweiterung ohne (eingreifende) Anpassungen des im Boden liegenden koaxialen Anschlusskabelnetzes und der dazugehörigen Verstärker und Verteilerstationen oder Stadtzentren realisiert werden können muss. Mit den heutigen, in einem Kabelfernsehsystem verwendeten technischen Geräten ist dies nicht möglich. In der Praxis wird daher vorgeschlagen, um nicht nur im Streckennetz oder dem Stadtnetz, sondern sogar bis zu einem Endanschlusspunkt Glasfaserkabel zu verwenden.
Ebenfalls die vorher erwähnten Kabelfernsehnetze in Gebäuden wie Hotels und Betrieben sind noch im Wesentlichen aus Koaxialkabeln aufgebaut. Ebenfalls besteht in Hotels und Betrieben, neben Internetdatenverkehr, ein wachsender Bedarf am Austausch von Signalen für Kommunikations- und Telemetriezwecken, insbesondere für Sicherungszwecke.
Austausch des Koaxialkabels durch Glasfaserkabel bzw. das Einrichten eines zusätzlichen Glasfasernetzes neben dem bestehenden Koaxialkabelnetz erfordert nicht nur eine stattliche Investition in Geräte und Installationskosten, sondern bringt ebenfalls eine gesellschaftliche Unbequemlichkeit mit sich durch das Legen von neuen Kabeln. Reparatur von Glasfaserkabeln ist ferner, im Vergleich zur Reparatur von Koaxialkabeln, noch immer eine sehr teure und zeitraubende Angelegenheit.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, um eine Erweiterungsmöglichkeit auf die bestehende Informationssignalübertragung in einem Kabelfernsehsystem bereitzustellen, wobei die bestehende Koaxialkabelinfrastruktur verwendet werden kann, insbesondere stromabwärts. Als Informationssignalübertragung wird in dieser Beschreibung und der Erfindung im Wesentlichen jede Signalübertragung in einem Kabelfernsehsystem betrachtet, worunter ebenfalls Datenverkehr.
Diese Aufgabe wird von der Erfindung dadurch gelöst, dass im Kabelfernsehsystem Modulationsmittel zur direkten Quadraturamplitudenmodulation (DirectQAM^TM) enthalten sind, eingerichtet zum direkt Modulieren eines Informationssignals auf ein über das Kabelfernsehnetz zu übertragendes Trägerwellensignal, wobei das Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz liegt.
Der Erfindung liegt die Einsicht zugrunde, dass, um der zu erwartenden Nachfrage nach einer noch höheren Informationsübertragungsleistung von bestehenden Kabelfernsehnetzen entsprechen zu können, Quadraturamplitudenmodulation (n-QAM) besonders geeignet ist. Durch ihren enormen physischen Umfang und dementsprechend hohe Kosten eignen sich die heutigen indirekten n-QAM-Modulationsmittel, mit einer ZF-Zwischenstufe und HF-Upkonversion, jedoch nicht für eine Anwendung in großem Ausmaß. Dadurch bleibt ihr Einsatz beschränkt auf Kopfstationen, zur Signalübertragung zwischen einer Kopfstation und einem oder mehreren Stadtzentren oder Verteilerstationen.
Daher sieht die Erfindung, anders als in der besagten deutschen Patentanmeldung DE 199 39 588 oder der internationalen Patentanmeldung WO 01/52492, direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel mit direkter oder unmittelbarer Modulation des Informationssignals auf ein über das Kabelnetz zu verteilendes Trägerwellensignals im Frequenzbereich über etwa 100 MHz vor, wodurch der voluminöse und teure HF-Upconverter entfallen kann. Der Aufbau der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel gemäß der Erfindung kann dann viel kompakter und billiger erfolgen, während technische Spezifikationen besser werden. Die Vorteile dabei sind offensichtlich, weniger umfangreiche Geräte, eine höhere Informationstransportleistung und Versalität zu den Endanschlusspunkten und Kosteneinsparung.
Zum Gebrauch gemäß der Erfindung geeignete direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel, im Nachfolgenden ebenfalls als DirectQAM^TM bezeichnet, wurden von der Firma Analog Devices entwickelt und sind dort verfügbar. Diese Schaltungen zeichnen sich neben ihren geringen Abmessungen ebenfalls durch einen sehr niedrigen Leistungsverbrauch im vergleich zu den bekannten indirekten (mit HF-Upconvertern) QAM-Modulationsmitteln aus.
Die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel können vorteilhaft zusammen mit den dazugehörigen Sendemitteln in der Form einer (oder einiger) applikationsspezifischen integrierten Halbleiterschaltung(en) („Application Specific Integrated Circuit(s)") (ASIC(s)) oder FPGAs („Field Programmable Gate Arrays") ausgeführt sein.
Durch die viel geringeren Abmessungen der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel, welche nur eine Fraktion des Raums der heutigen indirekten Quadraturamplitudenmodulationsmittel für Frequenzen über 100 MHz einnehmen, sieht die Erfindung eine weitere Ausführungsform vor, wobei Sendemittel umfassende Quadraturamplitudenmodulationsmittel für Trägerwellenfrequenzen über etwa 100 MHz in der zumindest einen Empfangsstation und/oder in zumindest einer Verteilerstation oder Stadtzentrum angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die direkten Quadraturamplutidenmodulationsmittel zur Informationssignalübertragung auf ein Trägerwellensignal eingestellt, beispielsweise einen freien Kanal, in einem über das Anschlussnetz zu einem Endanschlusspunkt zu übertragenden Signalspektrum, wie beispielsweise im oben besprochenen UHF-Band oder im Allgemeinen zwischen etwa 100–860 MHz. Dadurch kann die bestehende Infrastruktur eines aus Koaxialkabeln aufgebauten Kabelfernsehnetzes vorteilhaft in Gebrauch bleiben, mit Realisierung der beabsichtigten Erweiterung der Signaldistributionsleistung stromabwärts, wie im vorhergehenden besprochen.
Bei Anordnung der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel (DirectQAM^TM) gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Kopfstation, kann das betreffende n-QAM-Informationssignal dann in ein Stadtzentrum ohne weitere Demodulation/Modulation des von der Kopfstation empfangenen Signals zu den Endanschlusspunkten verteilt werden. Selbstverständlich abgesehen von der Konversion des optischen Signals zur Übertragung auf das Streckennetz in ein über das Stadtnetz und Anschlussnetz elektrisch zu übertragendes Signal.
Bei Anordnung der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel gemäß der Erfindung in einer Verteilerstation oder Stadtzentrum, kann das über die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zu modulierende Informationssignal entweder über das Streckennetz dem betreffenden Stadtzentrum zugeführt werden und/oder direkt beim Stadtzentrum den direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln zugeführt werden. Im letzten Fall kann beispielsweise an einen Informationssignalaustausch mit einem lokalen Charakter gedacht werden.
Durch die relativ geringen Abmessungen der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel gemäß der Erfindung sieht eine Ausführungsform davon ebenfalls vor, dass zumindest ein Endanschlusspunkt des Kabelfernsehsystems angeschlossen ist bzw. mit Sendemitteln umfassende direkte Quadraturamplitudenmodulationsmitteln versehen ist, wobei das Anschlussnetz für Rückübertragung auf eine nicht im Rückband (5 bis 23 MHz, 30 MHz und inzwischen ebenfalls 65 MHz) gelegene Frequenz eingerichtet ist. Beispielsweise zur Übertragung in den sogenannten Superband, gelegen über etwa 860 MHz. Verstanden wird, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel dann zur Übertragung auf ein Trägerwellensignal im betreffenden Superband eingestellt sind.
Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise besonders interessant für den Gebrauch mit Kabelfernsehnetzen in Gebäuden wie Hotels oder Büros.
Die Erfindung sieht in einer Ausführungsform ferner vor, dass zumindest ein lokales in einer Verteiler- oder Empfangsstation bzw. in einem Abstand gelegenes Verwaltungszentrum tätig mit den direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln verbunden ist, zum Einstellen und Überwachen der Betriebseinstellungen der Modulationsmittel, wie unter anderem der Ausgangsfrequenz, der Phasenkonstellation n, der Modulationssymbolgeschwindigkeit, des Roll-Off Faktors a, des HF-Ausgangsniveaus und verschiedener sonstiger Betriebs- und Systemparametereinstellungen.
Mit einem solchen Verwaltungszentrum oder Verwaltungszentren kann auf effektive Weise der Signalaustausch im Kabelfernsehnetz verwaltet und überwacht werden, um eine möglichst ungestörte Signalübertragung zu gewährleisten, was eine besonders wichtige Anforderung in der heutigen von einem verlässlichen und ständigen Informationsaustausch abhängigen Informationsgesellschaft ist.
Verstanden wird, dass der Informationsaustausch zwischen dem Verwaltungszentrum oder den Verwaltungszentren und den direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln (DirectQAM^TM) entsprechend der Erfindung über jede geeignete Datenverbindung stattfinden kann, sowohl drahtgebunden als auch drahtlos, insbesondere über eine IP-Verbindung.
Die Erfindung sieht ebenfalls ein Verwaltungszentrum wie im Vorhergehenden beschrieben vor.
Die Erfindung sieht ferner Sendemittel vor, umfassend digitale Datenverarbeitungsmittel und Quadraturamplitudenmodulationsmittel, insbesondere zum Gebrauch in Kabelfernsehnetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Quadraturamplitudenmodulationsmittel zur direkten Quadraturamplitudenmodulation eines von den Datenverarbeitungsmitteln verarbeiteten digitalen Informationssignals eingerichtet sind, zum direkten Modulieren des digitalen Informationssignals auf ein Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz. In einer bevorzugten Ausführungsform der Sendemittel gemäß der Erfindung sind die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum direkten Modulieren des Informationssignals auf ein Trägerwellensignal im für Kabelfernsehnetze verwendeten Frequenzband von etwa 100–860 MHz eingerichtet.
Zum Gebrauch in oder mit einem Anschlussnetz in einem Kabelfernsehnetz für Fernstrecken und/oder ein Kabelfernsehnetz in Gebäuden wie Hotels und Büros und ähnlichen, sieht die Erfindung wieder eine weitere Ausführungsform der Sendemittel vor, wobei die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum direkten Modulieren des Informationssignals auf ein Trägerwellensignal im für Kabelfernsehnetze verwendeten Superband über etwa 860 MHz eingerichtet sind.
Insbesondere zum Übertragen von digitalen Kabelfernsehsignalen zur direkten Wiedergabe auf einem PC oder anderem digitalen Computer oder digitalem Prozessor, sieht die Erfindung eine Ausführungsform der Sendemittel vor, wobei die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum direkten Modulieren des Informationssignals auf ein Trägerwellensignal entsprechend der für Kabelfernsehnetze entwickelten DVB-C-Norm („Digital Video Broadcasting-Cable") eingerichtet sind.
Dadurch, dass die Sendemittel gänzlich oder großteils in der Form einer applikationsspezifischen integrierten Halbleiterschaltung ASIC oder FPGA ausgeführt werden können, sieht die Erfindung eine bevorzugte Ausführungsform der Sendemittel vor, wobei die Datenverarbeitungsmittel und die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum Verarbeiten einer Anzahl von Informationssignalen auf eine Anzahl von Trägerwellensignalen oder Kanälen, insbesondere auf eine Anzahl von einem bis vier Kanälen, eingerichtet sind. Die Übertragungsleistung in einem Kabelfernsehnetz ist dadurch einfach modular erweiterbar in Blöcken von vier Kanälen.
Indem die Datenverarbeitungsmittel in wieder einer weiteren Ausführungsform der Sendemittel gemäß der Erfindung mit optischen-in-elektrischen Umsetzungsmitteln versehen werden, ist es vorteilhafterweise möglich, um ein am Eingang der Sendemittel angebotenes optisches digitales Informationssignal direkt in ein quadraturamplitudenmoduliertes Signal zum Verbreiten über ein Kabelfernsehnetz, insbesondere ein koaxiales Kabelfernsehnetz, umzusetzen. Die Sendemittel sind dabei vorteilhaft mit zumindest einem koaxialen Ausgangskonnektor versehen.
Die Datenverarbeitungsmittel umfassen in einer Ausführungsform der Sendemittel gemäß der Erfindung in Kaskade geschaltete digitale Synchronisationsmittel, zum Trennen eines Synchronisationsbytes aus dem angebotenen digitalen Informationssignal, digitale Kodierungsmittel zum beispielsweise mittels eines an sich bekannten Read Solomon FEC-Codes Kodieren des digitalen Informationssignals zur weiteren Verarbeitung und digitale Formatanpassungs- und Abbildungsmittel, womit das Datenformat des digitalen Informationssignals an die Phasenkonstellation (n) der auszuführenden direkten QAM-Modulation angepasst wird. Ebenfalls findet eine Abbildung oder „Mapping" statt, das heißt das Anzeigen der Phase und der Amplitude des HF-Vektors der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel, die zum zu modulierenden Datenformat gehört.
Selbstverständlich umfassen die Sendemittel weitere zu deren Funktion erforderliche Schaltungen, worunter eine Zeitschaltung, Oszillatorschaltungen zum Generieren eines Trägerwellensignals und ähnliche. Dies sind jedoch für einen Fachmann an sich bekannte Teile, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung keiner weiteren Erläuterung bedürfen.
Ferner können die Sendemittel vorzugsweise mit einem Steuer- oder Verwaltungseingang zur Fernverwaltung und zum Anpassen von diversen Parametereinstellungen der Sendemittel versehen sein.
Die Erfindung sieht ebenfalls ein koaxiales Kabelübertragungssystem in einem Gebäude, wie einem Büro oder Hotel vor, umfassend eines oder mehrere Sendemittel gemäß der Erfindung, wie im Vorhergehenden besprochen.
Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch den typischen Aufbau eines bestehenden, heutigen Langstreckenkabelfernsehsystems.
2 zeigt schematisch ein Kabelfernsehnetz gemäß 1, mit darin gemäß der Erfindung in einer Empfangsstation aufgenommene Sendemittel mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln.
3 zeigt schematisch ein Kabelfernsehnetz gemäß 1, mit darin gemäß der Erfindung in einer Verteilerstation aufgenommene Sendemittel mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln sowie einem Verwaltungszentrum.
4 zeigt schematisch ein Kabelfernsehnetz gemäß 1, mit darin gemäß der Erfindung in einem Endanschlusspunkt aufgenommene Sendemittel mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln.
5 zeigt schematisch ein Prinzipschema einer Ausführungsform von Sendemitteln versehen mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln gemäß der Erfindung.
6 zeigt ein ausführliches Blockschema einer Ausführungsform von Sendemitteln versehen mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln gemäß der Erfindung.
7 zeigt schematisch ein Kabelübertragungssystem in einem Gebäude, wie einem Büro oder Hotel, mit darin gemäß der Erfindung aufgenommene Sendemittel mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln.
1 zeigt schematisch einen typischen Aufbau eines Kabelfernsehsystems zum Verbreiten von Sendesignalen, wie Radio- und Fernsehprogrammen und anderen Informationssignalen, welche in einer Empfangs- oder Kopfstation 1 empfangen oder angeboten werden sowie von Datensignalen.
Die betreffenden Signale werden in der Empfangs- und Kopfstation 1 zur stromabwärtsen Übertragung zusammengefügt, das heißt weg von der Kopfstation 1, zu einer oder mehreren Verteilerstationen oder Stadtzentren 12 hin, über ein aus Glasfaserkabel aufgebautes Streckennetz 11. von einer Verteilerstation oder Stadtzentrum 12 aus werden die Signale über ein Stadt- oder Verteilernetz 24 und ein Anschlussnetz 30 schließlich bei Endanschlusspunkten 25 bei Abonnenten oder Anwendern zuhause, im Büro, usw. abgeliefert.
In der Empfangs- oder Kopfstation 1 sind Empfangs- und Konversionsmittel 2 zum Empfangen von durch erd- oder landgebundene Sender ausgesendete Signale aufgestellt, Empfangs- und Konversionsmittel 3 zum Empfangen von durch Satellitensender ausgesendete Signale und Empfangs- und Konversionsmittel 4 zum Verteilen von beispielsweise über Kabel oder anderweitig angebotene Radio- oder Fernsehprogramme und andere Dienste, beispielsweise aus einem lokalen Studio, worunter digitale Fernseh- und Radiosignale verstanden werden. Mit den Bezugszeichen 5 und 6 sind Mittel für Datenaustausch bezeichnet, wie beispielsweise Internetverkehr 7 und anderer Datenverkehr 8. Mit dem Bezugszeichen 9 sind Empfangsmittel für beispielsweise Signalaustausch mit einer anderen Empfangs- oder Kopfstation (nicht gezeigt) bezeichnet. Die Empfangs- und Konversionsmittel 2 bis 9 geben digitale Signale ab, wie beispielsweise im MPEG-Format kodierte Signale.
Eine Vielzahl von fünf MPEG-kodierten Signalen wird von einem Multiplexer 10 zu einem sogenannten „Transportstream" zusammengefügt.
Hinter dem Multiplexer 10, in stromabwärtser Richtung gesehen, sind Modulationsmittel 13 bereitgestellt, zum Modulieren des Ausgangssignals des Multiplexers 10 auf ein Trägerwellensignal. Im Stand der Technik werden dazu unter anderem mehr indirekte Quadraturamplitudenmodulationsmittel (n-QAM) angewendet, mit einer ZF-Zwischenstufe und einem HF-Upkonverter wie in der Einleitung besprochen.
In der Kopfstation 1 können eine m Anzahl von Modulen 14, bestehend aus Empfangs- und Konversionsmitteln 2 bis 9, ein Multiplexer 10 und Modulationsmittel 13 aufgestellt sein, wobei die Modulationsmittel 13 der separaten Module zur Übertragung auf untereinander verschiedene Trägerwellensignale eingerichtet sind.
Ferner ist mit dem Bezugszeichen 15 ein analoges Signalübertragungsmodul bezeichnet, versehen mit analogen Empfangs- und Konversionsmitteln 16, 17, 18, die über HF-Summierungsmittel 19 zu einem HF-Signalspektrum zusammengefügt werden, zur Übertragung über das Streckennetz 11.
Die von den Modulen 14 stammenden digitalen Signale und wenn nötig die analogen Signale des Moduls 15 werden von den HF-Summierungsmitteln 20 in der Empfangs- und Kopfstation 1 zu einem einzigen HF-Signalspektrum zusammengefügt, zur stromabwärtsen Übertragung über das Streckennetz 11. Dazu sind an sich bekannte Konversionsmitteln 21 bereitgestellt, umfassend einen Laser oder ähnliches, zum Umsetzen des elektrischen (E) Ausgangssignals der HF-Summierungsmittel 20 in ein optisches (O) Signal zur Übertragung über das Glasfaserkabelstreckennetz 11.
Das Streckennetz 11 endet jeweils in einer Verteilerstation oder Stadtzentrum 12, wo das ankommende optische Signal von an sich bekannten Konversionsmitteln 22 von einem optischen (O) Signal in ein elektrisches (E) Signal zur weiteren Verarbeitung und Distribution zu Endanschlusspunkten 25 über ein im Allgemeinen noch aus Koaxialkabeln aufgebautes Stadtnetz 24 umgesetzt wird. Die Endanschlusspunkte 25 sind über ein aus Koaxialkabel aufgebautes Anschlussnetz 30 und einem sogenannten Mini-Sternverteilerelement 29 mit dem Stadtnetz 24 gekoppelt. Die diversen Bereiche des Anschlussnetzes 30 bilden einen sogenannten Mini-Sternbereich.
In einer Verteilerstation oder einem Stadtzentrum 12 befindet sich im Allgemeinen ein Verteilerverstärker 23 zum Austauschen von Signalen mit den Endanschlusspunkten 25 über das Stadtnetz 24. In einem Stadtnetzbereich 24 kann ein Verstärker 31 geschaltet sein, zum Anbieten der Signale an die Endanschlusspunkte 25 stromabwärts auf ein gewünschtes Niveau.
Der Deutlichkeit halber sind in 1 lediglich eine beschränkte Anzahl von Bereichen des Streckennetzes 11, eine beschränkte Anzahl von Bereichen des Stadtnetzes 24, ein einziges Stadtzentrum 12 und eine beschränkte Anzahl von Endanschlusspunkten 25 und Verstärkern 31 dargestellt. Verstanden wird, dass in der Praxis mehr oder weniger Bereiche und mehr Stadtzentren, Endanschlusspunkte und Verstärker vorhanden sein können und dass mehr und andere Mittel zum Signalaustausch in einer Empfangs- oder Kopfstation 1 möglich und denkbar sind und dass sogar verschiedene Empfangs- oder Kopfstationen 1 eingerichtet sein können.
Für Rückverkehr von einem Endanschlusspunkt 25 zum Stadtzentrum 12, das heißt stromaufwärts gewandter Signalaustausch, sind die Stadtverstärker 23 für zweiseitige Signalübertragung eingerichtet. Das heißt, stromabwärts in einen Frequenzbereich von beispielsweise etwa 100–860 MHz und stromaufwärts in einen Frequenzbereich von beispielsweise etwa 5–65 MHz. Stromaufwärtser Verkehr von einem Stadtzentrum 12 zu einer Kopfstation 1 findet heutzutage über separate Glasfaserverbindungen statt, in 1 übersichtshalber lediglich schematisch mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet. Es wird verstanden, dass in der Kopfstation 1 ferner geeignete Empfangsmittel vorhanden sind (nicht gezeigt). Rückverkehr besteht beispielsweise aus Datenverkehr wie Internetverkehr, Haussignale und Telephonieverkehr.
2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei in der Kopfstation 1 ergänzende Sendemittel mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln (DirectQAM^TM) 35 aufgestellt sind, eingerichtet zum direkten Modulieren eines Trägerwellensignals zur Signalübertragung in einem Frequenzbereich über etwa 100 MHz. Das von den direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln 35 modulierte Ausgangssignal (n-QAM) von auf einem Anschlusspunkt 36 davon angebotene Informationssignal wird über Konversionsmittel 37, umfassend einen Laser oder ähnliches, von einem elektrischen (E) Signal in ein optisches (O) Signal zur Übertragung über das Glasfaserkabelstreckennetz 11 umgesetzt. Abhängig vom Aufbau des Streckennetzes können die optischen Signale der Umsetzer 21 und 37 jeweils in einer unterschiedlichen Farbe in einer an sich bekannten Weise zusammengefügt oder multiplext werden, wie schematisch in 2 dargestellt. Dazu sind optische Mittel 38 bereitgestellt. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, um das optische Signal der Konversionsmittel 37 über eine separate optische Faser getrennt von den Signalen der Konversionsmittel 21 zu übertragen.
Zum Empfang und zur Umsetzung des Signals der direkten n-QAM-Mittel 35 sind in der Aufstellung der 2 in einer betreffenden Verteilerstation 12 optische Teilungsmittel 39 bereitgestellt, mit nachgeschalteten Konversionsmitteln 40, um das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal umzusetzen. Indem mit den direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln 35 das Ausgangssignal auf eine HF-Trägerwelle im Frequenzspektrum des über das Stadt- oder Verteilernetz 24 und das Anschlussnetz 30 zu übertragenden Signals moduliert wird, das heißt im Frequenzband zwischen etwa 100–860 MHz, kann das elektrische Signal der Konversionsmittel 40 direkt über den Verteilerverstärker 23 und wenn nötig über einen Verstärker 31 zu den Endanschlusspunkten 25 übertragen werden.
In 2 ist die Situation dargestellt, wobei ebenfalls das Signal der n-QAM-Modulationsmittel 13 in der Empfangs- oder Kopfstation 1 auf ein Trägerwellensignal im Frequenzspektrum der über das Stadt- oder Verteilernetz 24 und das Anschlussnetz 30 zu übertragende Signale moduliert ist, wodurch in einer Verteilerstation 12 die Signale der Konversionsmittel 22 und 40 einfach über HF-Summierungsmittel 41 zusammengefügt werden können, zur Distribution zu den Endanschlusspunkten 25.
Mit den direkten n-QAM-Mitteln 35 gemäß der Erfindung kann nun auf relativ einfache, billige Weise und mit einer relativ wenig physischen Raum einnehmenden und energiesparenden Aufstellung die Leistung von über das Kabelfernsehsystem zu übertragenden Signalen erweitert werden. Verstanden wird, dass ebenfalls die n-QAM-Mittel 13 in der Kopfstation 1 vorteilhaft von direkten n-QAM-Mitteln 35 (DirectQAM^TM) gemäß der Erfindung ausgetauscht werden können.
3 illustriert eine Ausführungsform der Erfindung, wobei direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel 42, 43 (DirectQAM^TM) in einer Verteilerstation 12 aufgenommen sind. Von der Kopfstation 1 am Anschlusspunkt 36 erhaltene Signale werden nun direkt den Konversionsmitteln 37 zugeführt, zur Übertragung über das Streckennetz 11, wie oben besprochen. In der Verteilerstation wird das empfangene und von den Konversionsmitteln 40 konvertierte elektrische Signal über direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel 42 auf ein Trägerwellensignal zur Übertragung zu den Endanschlusspunkten 25 moduliert.
Mit dem Bezugszeichen 43 sind direkte n-QAM-Mittel gemäß der Erfindung bezeichnet, um lokal in der Verteilerstation 12 auf beispielsweise einem Anschlusspunkt 44 angebotene digitale Informationssignalen zu den Endanschlusspunkten 25 zu verteilen. Beispielsweise Informationssignale mit einem lokalen Charakter. Durch ihren energiesparenden und geringeren physischen Platz können die direkten n-QAM-Mittel 42, 43 gemäß der Erfindung in einer Verteilerstation 12 aufgenommen werden, ohne dass dafür Umbauten oder andere Raumerweiterungen erforderlich sind.
Mit der Erfindung kann daher flexibel eine zusätzliche Signalübertragungsleistung dem Kabelfernsehsystem zugefügt werden.
Verstanden wird, dass mehr und/oder weniger Sendemittel mit direkter Quadraturamplitudenmodulation über etwa 100 MHz an verschiedenen Stellen im Kabelfernsehnetz aufgenommen sein können. Dies alles ist unter anderem von dem speziellen Bedarf an Informationsaustausch abhängig.
Obwohl nicht gezeigt, werden Fachleute verstehen, dass geeignete digitale Empfangs- und Dekodiermittel zum Empfangen, Demodulieren und Dekodieren von n-QAM-Signalen im Kabelfernsehnetz bzw. in den darauf angeschlossenen Geräten, wie den Mitteln bei einem Anwender in einem Endanschlusspunkt 25, bereitgestellt sind. Solche Empfangs-, Demodulier- und Dekodiermittel sind einem Fachmann an sich bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Zur Fernverwaltung der DirectQAM^TM-Mittel gemäß der Erfindung ist ein Verwaltungszentrum 45 gezeigt, mit Kopplungen 46, 47 zu den direkten n-QAM-Mitteln 42, 43. Verstanden wird, dass die Kopplungen 46, 47 zum Übertragen der Verwaltungs- und Steuersignale zwischen dem Verwaltungszentrum 45 und den direkten n-QAM-Mitteln 42, 43 auf verschiedene, für einen Fachmann bekannte Weisen realisiert werden können. Neben festen Verbindungen, beispielsweise über das Telefonnetz, kann ebenfalls an drahtlose Übertragung über das mobile Telefonnetz oder ähnliches gedacht werden. Vorteilhaft kann eine IP-gesteuerte Verwaltung verwendet werden. Selbstverständlich ist ebenfalls ein Signalaustausch über das Kabelfernsehnetz selbst möglich. Obwohl nicht gezeigt, wird verstanden, dass das Verwaltungszentrum 45 ebenfalls mit den direkten n-QAM-Mitteln 13, 35 in einer Empfangs- oder Kopfstation 1 gekoppelt sein kann (siehe 2).
4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel 50 gemäß der Erfindung im Anschlussnetz 30, bzw. im Stadt- oder Verteilernetz 24 bzw. bei einem Endanschlusspunkt 25 aufgestellt sind, zum Bereitstellen von zusätzlicher Rückleistung stromaufwärts in das Kabelfernsehsystem.
Da sowohl das Stadt- oder Verteilernetz 24 und das Anschlussnetz 30 im Wesentlichen aus Koaxialkabeln aufgebaut sind, befinden sich darin Verstärker 52 für stromauwärtsen Verkehr und Verstärker 53 für stromaufwärtsen Verkehr. Durch geeignete Bandfilter 54, 55 wird vom Verstärker 52 beispielsweise lediglich Verkehr im Frequenzband von etwa 100–860 MHz verstärkt. Die Bandfilter 56, 57 sind zum Verstärken von Rückverkehr (stromaufwärts) im Frequenzband von beispielsweise etwa 5–65 MHz durch den Verstärker 53 eingerichtet.
Entsprechend der Erfindung sind Bandfilter 58, 59 bereitgestellt, die beispielsweise Signale in das Superband durchlassen, d.h. über etwa 860 MHz. Die direkten n-QAM-Mittel 50 sind zum direkten Modulieren von Informationssignalen auf ein Trägerwellensignal im Superband eingerichtet, zur Übertragung zu einer Verteilerstation oder Stadtzentrum 12. In der Verteilstation 12 können Mittel bereitgestellt sein zur, wenn nötig, stromaufwärtsen Übertragung des Rückverkehrs zur Empfangs- oder Kopfstation 1 oder zum beispielsweise Verarbeiten von Rückverkehr in einer Verteilerstation 12 selbst. Auf diese Weise kann auf einfache Weise eine ungekannte Erweiterung der digitalen Rückleistung im Kabelfernsehnetz bereitgestellt werden, nicht nur stromaufwärts, sondern wenn nötig ebenfalls stromabwärts in beispielsweise das Superband.
Auch die direkten n-QAM-Mittel 50 können vom Verwaltungszentrum 45 aus fernverwaltet werden, über einen Verwaltungs- oder Steueranschluss 51, wodurch ein besonders flexibles und wartungsfreundliches System entsteht.
5 zeigt ein Prinzipschema einer Ausführungsform von Sendemitteln, versehen mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln (DirectQAM^TM) gemäß der Erfindung, als Ganzes mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet.
Die Sendemittel 60 umfassen digitale Datenverarbeitungsmittel 62 mit darauf angeschlossenen direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln 63, wie entwickelt und verfügbar von der Firma Analog Devices.
Die Datenverarbeitungsmittel 62 sind vorzugsweise so eingerichtet, dass am Eingang 61 der Sendemittel 60 direkt IP-Daten angeboten und verarbeitet werden können zum Bereitstellen eines Quadraturamplitudenmodulationssignals an einem Ausgang 64 der Sendemittel 60 zum Gebrauch in einem Kabelfernsehnetz, mit einem Trägerwellensignal größer als etwa 100 MHz und vorzugsweise im Frequenzband von etwa 100–860 MHz und/oder im Superband über etwa 860 MHz. Der Ausgang 64 ist vorzugsweise als ein koaxialer Konnektor zum direkten Anschließen eines Koaxialkabels eingerichtet.
Mit dem Bezugszeichen 65 sind fakultativ vorhandene optische (O) in elektrische (E) Umsetzungsmittel bezeichnet, womit es vorteilhaft möglich ist, um ein am Eingang 61 der Sendemittel 60 angebotenes optisches digitales Informationssignal direkt in ein quadraturamplitudenmoduliertes Signal zur Verbreitung über ein Kabelfernsehnetz, insbesondere ein Koaxialkabelfernsehnetz über den koaxialen Ausgangskonnektor 64, umzusetzen.
Die Sendemittel 60 können zum Verarbeiten einer Anzahl von Informationssignalen auf einer Anzahl von Trägerwellensignalen oder Kanälen, insbesondere auf einer Anzahl von vier Kanälen, zum Modulieren der Erweiterung der Übertragungsleistung eines Kabelfernsehnetzes eingerichtet sein.
Mit dem Bezugszeichen 66 ist schematisch ein Steuer- oder Verwaltungseingang der Sendemittel 60 bezeichnet, zur Fernverwaltung mittels beispielsweise einer IP-Verbindung oder ähnlichem ab einem Verwaltungszentrum 45, zum Verwalten und Anpassen von verschiedenen Parametereinstellungen der Sendemittel 60.
6 zeigt ein ausführliches Blockschema einer Ausführungsform der Sendemittel, versehen mit direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln gemäß der Erfindung, insgesamt mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet.
Die DirectQAM^TM-Mittel 70 bestehen aus einer Kaskadenschaltung der Blöcke 71 bis 74.
Block 71 ist im Wesentlichen zum Trennen eines Synchronisationsbytes aus einem am Dateneingang 75 angebotenen zu modulierenden digitalen Informationssignals eingerichtet und tätig. Beispielsweise jedes 8. Synchronisationsbyte wird invertiert und dabei wird ebenfalls die spektrale Energieverteilung („Dispersal") zugefügt. Eingang 76 ist ein Zeiteingang zum Anbieten eines Zeitsignals, wie an sich bekannt.
Block 72 ist zur Kodierung des digitalen Signals eingerichtet und tätig, beispielsweise mittels einer an sich bekannten Reed Solomon FEC-Kodierung. Dabei werden 16 Bytes RS (204, 188) einem Rahmen mit 188 Bytes zugefügt. Diese gibt auf der Empfangsseite die Möglichkeit 8 verstümmelte Bytes zu korrigieren. Dieser Block umfasst ebenfalls einen sogenannten konvolutionellen „Bit-Interleaver". Bit Interleaving bietet einen Schutz gegen Burst- oder Salvenfehler. Im Wesentlichen betrifft es hier eine geeignete Rearrangierung der Bits mittels Transposition bzw. matrixweise.
Im Block 73 wird das bytebreite Datenformat in N Bit breite Daten umgesetzt, wobei N = 2Log(64) im Falle von beispielsweise 64-QAM Modulation. Ebenfalls findet hier eine Abbildung oder „Mapping" statt. Mapping ist das Anzeigen einer Phase und Amplitude des HF-Vektors, der zu den N-Bits breiten Daten gehört, die zum Modulator gehen. Der Block 63 erzeugt ein I- und Q-Ausgangssignal, entsprechend der Quadraturamplitudenmodulationstechnik. Dieser Block sieht ebenfalls differentielle Kodierung vor, was dazu führt, dass nicht die absolute Phase und Amplitude des Vektors für Dekodierung bei Empfang wichtig sind, sondern der Unterschied zum vorhergehenden Vektorstand.
Block 74 schließlich sind die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel mit beispielsweise n = 64, 128, 256, 612, 1024 gemäß der Erfindung, wobei direkt oder unmittelbar auf die HF-Trägerwelle eines Kabelfernsehkanals im Frequenzbereich über etwa 100 MHz moduliert wird, also ohne ZF-Zwischenstufe und ohne HF Aufwärts- oder Upkonverters gemäß dem Stand der Technik. Das über das Kabelfernsehnetz auszutauschende modulierte Signal auf der eingestellten HF-Trägerwelle bzw. dem HF-Kabelkanal ist am Ausgang 67 der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel 60 verfügbar.
Mit dem Bezugszeichen 78 ist ein Steuer- oder Verwaltungseingang bezeichnet, zum Fernverwalten von diversen Einstellungen der Sendemittel 70 mittels beispielsweise eines Verwaltungszentrums 45, wie unter anderem der Trägerwellenausgangsfrequenz, der Phasenkonstellation (n), der Modulationssymbolgeschwindigkeit, des Roll-Off Faktors, des HF-Ausgangsniveaus und diverser sonstiger Betriebs- und Systemparametereinstellungen der direkten Quadraturamplitudenodulationsmittel.
Mit dem Bezugszeichen 79 sind fakultativ vorhandene optische (O) in elektrische (E) Umsetzungsmittel bezeichnet, womit es vorteilhaft möglich ist, um ein am Eingang 75 der Sendemittel 70 angebotenes optisches digitales Informationssignal direkt in ein elektrisches quadraturamplitudenmoduliertes Signal umzusetzen.
Die Sendemittel 70 können insgesamt in der Form einer applikationsspezifischen integrierten Halbleiterschaltung ASIC oder FPGA ausgeführt werden, schematisch mit einem gestrichelten Rahmen bezeichnet.
In 7 ist die Anwendung von direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln gemäß der Erfindung in einem Kabelübertragungssystem in einem Gebäude wie einem Büro oder Hotel 80 dargestellt. Im Gebäude 80 ist ein koaxiales Kabelnetz 82 installiert, worüber Fernsehsignale und andere Informationssignale ausgetauscht werden können, wie im Vorhergehenden anhand des Fernstreckenkabelfernsehnetzes besprochen. Das koaxiale Kabelnetz 82 ist ebenfalls mit Verstärkern, Filtern und ähnlichem versehen, welche der Deutlichkeit halber nicht explizit gezeigt sind.
Die über das Kabelnetz zu verbreitenden Signale können von einem Langstreckenkabelfernsehnetz stammen, aber können beispielsweise ebenfalls direkt von einem Telekommunikationsbediener über Glasfaserkabel, „Twisted-Pair"-Kabel u.ä. 81 ab einem „Media Gateway" oder einer anderen Empfangsstation zugeführt werden. Ebenfalls können intern im Gebäude erzeugte Signale über das Kabelnetz verbreitet werden, wie beispielsweise ein Hotelfernsehkanal.
Im Anschlusspunkt 83, worauf die ankommenden Signale über beispielsweise ein Glasfaserkabel dem koaxialen Kabelnetz 82 angeboten werden, können entsprechend der Erfindung eines oder mehrere Sendemittel zur direkten Quadraturamplitudenmodulation installiert werden, wie beispielsweise die oben besprochenen und in 5 dargestellten Sendemittel 60. Die Sendemittel 60 empfangen ihr Eingangssignal vom ankommenden Kabel 81, über geeignete Teilungsmittel 84. Der Ausgang der Sendemittel 60 schließt auf bekannte Weise auf das koaxiale Kabelnetz 82 des Gebäudes 80 an. In 7 ist dieser Aufbau für ein Gebäude, weiches von der Erfindung umfasst wird, schematisch im großen umrandeten Rahmen gezeigt.
Die in 7 gezeigte Architektur bietet einem Telekommunikationsbediener beispielsweise die Möglichkeit, um auf bestehenden koaxialen hausinternen Kabelnetzen in Büros, Hotels u.ä. IP-Fernsehsignale und andere Dienste ohne eingreifende Anpassungen der Struktur und der Installation des hausinternen Kabelnetzes 82 anzubieten.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die im Vorhergehenden besprochenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Zusammenfassend gilt, dass das Konzept gemäß der Erfindung auf eine relativ billige und einfache Weise eine Erweiterung der Übertragungsleistung für digitale Informationssignale über Kabelnetze, aufgebaut aus koaxialen Kabeln, ermöglicht, auf zukünftige Forderungen für Übertragungsleistung und -geschwindigkeit vorbereitet, ohne die Notwendigkeit zu größeren Investitionen in Glasfaserkabel oder physischen Platz und auf eine energiesparende Weise.

Claims

Kabelfernsehsystem, umfassend zumindest eine Empfangsstation und über ein Kabelfernsehnetz mit zumindest der einen Empfangsstation verbundene Endanschlusspunkte, wobei das Kabelfernsehsystem für abwärtse Signalübertragung in die Richtung der Endanschlusspunkte und für aufwärtse Signalübertragung in die Richtung weg von den Endanschlusspunkten eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kabelfernsehsystem Modulationsmittel für direkte Quadraturamplitudenmodulation aufgenommen sind, eingerichtet zum direkten Modulieren eines Informationssignals auf ein über das Kabelfernsehnetz zu übertragendes Trägerwellensignal, wobei das Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz liegt.
Kabelfernsehsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die eine Empfangsstation mit Sendemitteln für abwärtse Signalübertragung versehen ist, umfassend direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel für ein Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endanschlusspunkte über eine oder mehrere Verteilerstationen mit zumindest der einen Empfangsstation verbunden sind und dass zumindest eine Verteilerstation mit Sendemitteln versehen ist, umfassend direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel für ein Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel für Informationssignalübertragung auf ein Trägerwellensignal oder einen Kanal in einem bei einem Endanschlusspunkt abzulieferndes Signalspektrum eingestellt sind.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Endanschlusspunkt auf Sendemittel angeschlossen ist, umfassend direkte Quadraturamplitudenmodulationsmittel für ein Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerwellensignal im Frequenzband zwischen etwa 100–860 MHz liegt.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel für Informationssignalübertragung auf ein Trägerwellensignal gelegen im sogenannten Superband über etwa 860 MHz eingestellt sind, wobei zumindest ein Teil des Kabelfernsehnetzes von einem Endanschlusspunkt zu einer Empfangsstation für aufwärtse Signalübertragung im Superband eingerichtet ist.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel und die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel in der Form einer applikationsspezifisch integrierten Halbleiterschaltung ASIC oder FPGA („Field Programmable Gate Array") ausgeführt sind.
Kabelfernsehsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verwaltungszentrum mit den direkten Quadraturamplitudenmodulationsmitteln tätig verbunden ist, zum Einstellen und Überwachen der Betriebseinstellungen der Modulationsmittel.
Kabelfernsehsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verwaltungszentrum zum unter anderem Einstellen der Ausgangsfrequenz, der Phasenkonstellation, der Modulationssymbolgeschwindigkeit, dem Roll-Off-Faktor, dem HF-Ausgangsniveau und diversen sonstigen Betriebs- und Systemparametereinstellungen der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel eingerichtet ist.
Verwaltungszentrum, zum Einstellen und Überwachen der Betriebseinstellungen der direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel nach Anspruch 9 oder 10 eingerichtet.
Sendemittel, umfassend digitale Datenverarbeitungsmittel und Quadraturamplitudenmodulationsmittel, insbesondere zum Gebrauch in Kabelfernsehnetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Quadraturamplitudenmodulationsmittel zur direkten Quadraturamplitudenmodulation eines von den Datenverarbeitungsmitteln verarbeiteten digitalen Informationssignals eingerichtet sind, zum direkten Modulieren des digitalen Informationssignals auf ein Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz.
Sendemittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum direkten Modulieren des Informationssignals auf ein Trägerwellensignal in dem für Kabelfernsehnetzen verwendeten Frequenzband von etwa 100–860 MHz eingerichtet sind.
Sendemittel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum direkten Modulieren des Informationssignals auf ein Trägerwellensignal in das für Kabelfernsehnetzen verwendete Superband über etwa 860 MHz eingerichtet sind.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum direkten Modulieren des Informationssignals auf ein Trägerwellensignal im Frequenzbereich über etwa 100 MHz entsprechend den für Kabelfernsehnetze entwickelte DVB-C-Norm („Digital Video Broadcasting-Cable") eingerichtet sind.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsmittel und die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel zum Verarbeiten einer Anzahl von Informationssignalen auf eine Anzahl von Trägerwellensignalen oder Kanälen, insbesondere einer Anzahl von eins bis vier Kanälen, eingerichtet sind.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsmittel optische-nach-elektrische Umwandlungsmittel zum Verarbeiten eines optischen digitalen Informationssignals umfassen.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13, 14, 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die direkten Quadraturamplitudenmodulationsmittel mit zumindest einem koaxialen Ausgangskonnektor versehen sind.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13, 14, 15, 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsmittel in Kaskade geschaltete digitale Synchronisationsmittel, digitale Kodierungsmittel und digitale Formatanpassungs- und Abbildungsmittel umfassen.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel mit einem Steuer- oder Verwaltungseingang zur Fernverwaltung und Anpassung von diversen Parametereinstellungen der Sendemittel versehen sind.
Sendemittel nach Anspruch 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendemittel gänzlich oder großteils in der Form einer applikationsspezifisch integrierten Halbleiterschaltung ASIC oder FPGA („Field Programmable Gate Array") ausgeführt sind.
Koaxiales Kabelübertragungssystem in einem Gebäude, wie einem Büro oder Hotel, umfassend eines oder mehrere Sendemittel nach einem oder mehrere Ansprüche der Ansprüche 12 bis 21.