JP2004533794A - ナローキャストcatv信号の非冷却レーザ生成 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、ケーブルテレビジョン(CATV)配信システムにおける、ナローキャスト信号及びその生成と使用の方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ケーブルテレビジョン(CATV)配信システムは、ブロードキャスト信号とナローキャスト信号を送信する。ブロードキャスト信号が、全てのエンドユーザへの送信を意図しているのに対し、ナローキャスト信号は、限られたエンドユーザのグループへの選択的な送信を意図している。ブロードキャスト信号は、ヘッドエンドからハブへと送信される。ナローキャスト信号は、ハブ内で生成される。ハブにおける送信器が、CATVノードへ、ブロードキャスト信号と結合されたナローキャスト信号を送信する。あいにく、ハブにおける送信器は高価である。また、ナローキャスト信号の生成も、コストが高い。よって、CATV配信システムのハブ内でのナローキャスト信号の生成及び送信に関して、低コスト化の要求がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本発明は、ナローキャスト光信号を生成し得るようにした非冷却レーザを備えるケーブルテレビジョン(CATV)配信システムを提供する。
【0004】
本発明は、ナローキャスト光信号を生成し得るようにした非冷却レーザと、
ブロードキャスト光信号とナローキャスト光信号の両方を受信し、更にナローキャスト光信号とブロードキャスト光信号を結合し、複合光信号を生成し得るようにしたハブにおける光カプラと、を備えるケーブルTV(CATV)配信システムを提供する。
【0005】
本発明は、ナローキャスト光信号を生成し得るようにした非冷却レーザの提供を含む、ケーブルTV(CATV)配信システムの形成方法を提供する。
【0006】
本発明は、ナローキャスト光信号を生成し得るようにした非冷却レーザの提供と、
ハブにおける光カプラであって、ブロードキャスト光信号とナローキャスト光信号の両方を受信し、更にナローキャスト光信号とブロードキャスト光信号を結合し、複合光信号を生成し得るようにした光カプラの提供と、を含むことを特徴とするケーブルTV(CATV)配信システムの形成方法を提供する。
【0007】
本発明は、非冷却レーザによるナローキャスト光信号の生成を含むケーブルテレビジョン(CATV)配信システムの使用方法を提供する。
【0008】
本発明は、ナローキャスト光信号内の1つ以上の周波数においてナローキャスト歪みを有するナローキャスト光信号の非冷却レーザによる生成であって、ナローキャスト歪みは、2次歪みと3次歪みのうちの少なくとも1つを含み、1つ以上の周波数の各周波数におけるナローキャスト歪みは、ブロードキャスト光信号の帯域幅内であるナローキャスト光信号の生成と、
ナローキャスト光信号の、修正ナローキャスト光信号への変換であって、ナローキャスト歪みがブロードキャスト光信号のノイズレベル許容度内に減少されており、線形化回路により達成される変換と、
ハブにおける光カプラによる、ブロードキャスト光信号と修正ナローキャスト光信号の受信と、
光カプラによる、修正ナローキャスト光信号とブロードキャスト光信号の結合による、複合光信号の生成と、を含むケーブルTV(CATV)配信システムの使用方法を提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、CATV配信システムのハブ内におけるナローキャスト信号生成及び送信のコストを低下させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1は、本発明の実施形態に係るケーブルテレビジョン(CATV)配信システム10のブロック図である。CATV配信システム10は、CATVハブ14において、光カプラ16を含み、光カプラ16は、ブロードキャスト光信号13をナローキャスト光信号19と結合し、複合光信号20を形成する。光カプラ16は、複数の光信号を複合光信号へと結合するための、当業者に周知の任意の装置(例えば、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)装置)を備える。複合光信号20は、CATVノード24へと送信される。CATVノード24は、複合光信号20を複合電気信号42に変換し、端末サイト、特にセットトップボックス等へと送信する。図1では1つのCATVハブ14しか示していないが、CATV配信システム10は、このようなCATVハブ14を複数含んでもよい。同様に、図1では1つのCATVノード24しか示していないが、CATV配信システム10は、それぞれのCATVハブ14に結合されたこのようなCATVノード24を複数含んでもよい。
【0011】
図1において、ブロードキャスト光信号13は、光ネットワーク81を通し、ブロードキャストソース12からハブ14へと送信される。光ネットワーク81は、様々な長さで、様々な種類の光ファイバ、特に信号モードファイバや分散シフトファイバ等を含む。光ネットワーク81は、また、特にエルビウムドープファイバアンプ(EDFA:Erbium Doped Fiber Amplifier)、半導体光アンプ(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)、高密度波長分割マルチプレクサ(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexer)、及び他の類似の光装置を含む場合もある。ブロードキャスト光信号13は、特に50〜550MHZ程度の周波数帯域で変調された、特に1550ナノメートル(nm)程度の搬送波周波数で伝播される。ブロードキャストソース12においてブロードキャスト光信号13を生成する、他の代替的方法がある。第1の代替的方法として、ブロードキャスト光信号13を、外部変調信号とすることができる。外部変調信号の例としては、信号を変調する外部変調器を通過するレーザ生成信号が挙げられる。第2の代替的方法として、ブロードキャスト光信号13を、直接変調信号とすることができる。直接変調信号の例としては、レーザ生成信号をその生成時に変調するなどの、レーザ自体の変調が挙げられる。外部変調信号及び直接変調信号は、それぞれヘッドエンドによって生成され、光ファイバを介してハブ14に送信することができる。第3の代替的方法として、ブロードキャスト光信号13を、送信に光ファイバを用いずに、ローカル衛星ファームソースから直接ハブ14に照射することができる。
【0012】
図1は、ナローキャスト光信号19を生成し、ナローキャスト光信号19を光カプラ16へ送信するするナローキャストソース18を示している。光カプラ16は、ハブ14内にある。ナローキャストソース18は、図1においてはハブ14内にあるものとして示されているが、ナローキャストソース18は、ナローキャスト光信号19を、外部ナローキャストソース18からハブ14へパイプするなどして、ハブ14の外部にあってもよい。
【0013】
ナローキャストソース18は、非冷却レーザである。非冷却レーザは、特に570〜870MHZ程度の周波数帯域で変調された、特に1310nm程度の搬送波波長のナローキャスト光信号19を生成する。一般的に、ナローキャスト光信号19とブロードキャスト光信号13は、異なる搬送波波長を有する。非冷却レーザは、特別な冷却装置を用いずに、熱を周囲環境に散逸させるレーザである。非冷却レーザには、特に分散フィードバック(DFB:Distributed Feedback)レーザや、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)が挙げられる。本発明による非冷却レーザは、安価であり、また、安価な光カプラ16の使用を可能にする。従って、非冷却レーザの使用は、ハブ14における比較的高価な送信器と比べて、実質的にコストを低下させる。このような高価な送信器は、従来の関連技術において用いられている。
【0014】
光ネットワーク82を通じてノード24へと送信される複合光信号20は、ノード24の光デマルチプレクサ30によって受信される。光ネットワーク82は、上述の光ネットワーク81と同様のものである。光デマルチプレクサ30は、複合光信号20を、ナローキャスト光信号32(ナローキャスト光信号19と同等)と、ブロードキャスト光信号31(ブロードキャスト光信号13と同等)に分割する。光デマルチプレクサ30は、複合光信号を複数の光信号に分割するための、当業者に周知の任意の装置を備える(例えば、WDM装置)。
【0015】
更に、ノード24は、ブロードキャスト受信器34と、ナローキャスト受信器35と、電気カプラ40とを備える。ブロードキャスト受信器34は、ブロードキャスト光信号31を受信し、ブロードキャスト光信号31を、ブロードキャスト電気信号37へと変換する。ナローキャスト受信器35は、ナローキャスト光信号32を受信し、ナローキャスト光信号32を、ナローキャスト電気信号38へと変換する。電気カプラ40は、ナローキャスト電気信号38を、ブロードキャスト電気信号37と結合し、複合電気信号42を生成する。電気カプラ40は、複数の電気信号を1つの複合電気信号へと結合するための、当業者に周知の任意の装置を備える(例えば、コンバインデュプレックス)。
【0016】
図6は、ブロードキャスト光信号13又は同等のブロードキャスト光信号31に関連する、代表的な50〜550MHZのブロードキャスト信号周波数帯域幅を表わしている。ブロードキャスト信号周波数帯域幅の他の例としては、特に50〜750MHZ、50〜1000MHZ等が挙げられる。図6は、また、ナローキャスト光信号19又は同等のナローキャスト光信号32に関連する、代表的な570〜870MHZのナローキャスト信号周波数帯域幅も表わしている。他のナローキャスト信号周波数帯域幅を用いることも、可能である。図6は、ブロードキャスト信号周波数帯より高い周波数のナローキャスト信号周波数帯を示しているが、ナローキャスト信号周波数帯は、ブロードキャスト信号周波数帯より低い周波数であってもよい。図6は、重複していないナローキャスト及びブロードキャスト信号周波数帯を示しているが、ナローキャスト及びブロードキャスト信号周波数帯は、後述する条件下において重複させることもできる。
【0017】
図6は、図1のブロードキャスト光信号13に対し、1つの連続するブロードキャスト信号周波数帯を示し、また、図1のナローキャスト光信号19に対し、1つの連続するナローキャスト信号周波数帯を示しているが、ナローキャスト及びブロードキャスト信号周波数帯は、図7に示すように、それぞれ分配することもできる。ブロードキャスト信号周波数帯は、これに含まれる周波数が非連続の場合に分配される。ナローキャスト信号周波数帯は、これに含まれる周波数が非連続の場合に分配される。図7は、本発明の実施形態に係る分配されたブロードキャスト信号周波数帯B1及びB2、及び、分配されたナローキャスト信号周波数帯N1及びN2を表わす。図7は、図1のブロードキャスト光信号13に関連する2つの非連続ブロードキャスト信号周波数帯B1及びB2を示しているが、図1のブロードキャスト光信号13は、任意の数の、このような非連続ブロードキャスト信号周波数帯を含んでもよい。図7は、図1のナローキャスト光信号19に関連する2つの非連続ナローキャスト信号周波数帯N1及びN2を示しているが、図1のナローキャスト光信号19は、任意の数の、このような非連続ナローキャスト信号周波数帯を含んでもよい。
【0018】
図1のブロードキャスト受信器34とナローキャスト受信器35は、通常、分離している必要がある。これは、ナローキャスト周波数帯が、ブロードキャスト受信器34からは周波数歪みとして見えるためである。従って、図1のブロードキャスト光信号13により起こる歪みが、ナローキャスト光信号19に関連する歪みにより悪影響を受けない場合は、図1のブロードキャスト受信器34及びナローキャスト受信器35は、図2に示す単一受信器36と置き換えることができる。図2では、図1の光カプラ16、光デマルチプレクサ30、及び電気カプラ40は必要でないため、示されていない。更に、ナローキャスト光信号19は、光ネットワーク83を通して、ナローキャストソース18から単一受信器36へと送信することができ、また、この光ネットワーク83は、図1と関連して上述した光ネットワーク81と同様のものである。
【0019】
図2において、受信器36は、入力として、ブロードキャスト光信号13及びナローキャスト光信号19を受信し、出力として、複合電気信号42を生成する。例えば、図2のCATV配信システム10は、ブロードキャスト受信器34が、搬送波対ノイズ比(CNR:Carrier to Noise Ratio)、複合2次歪み(CSO:Composite Second Order Distortion)、及び複合3次歪み(CTB:Composite Triple Beat)について、ナローキャスト光信号19による悪影響を受けない場合に適用される。なお、非冷却レーザは、非線形装置であり、このような2次周波数歪み及び3次周波数歪みを有するナローキャスト歪み信号を生成する可能性がある。他の例として、図2のCATV配信システム10は、ナローキャスト光信号19の帯域幅FNが、ブロードキャスト光信号13の最低周波数FB1未満の場合に適用される。FN<FB1の場合、ナローキャスト光信号19により起こる周波数歪みは、ブロードキャスト光信号13の帯域幅の外側となり、ブロードキャスト光信号13に歪みを起こさない。よって、ブロードキャスト光信号13が50〜550MHZの周波数帯を有し、ナローキャスト光信号19が570〜610MHZの周波数帯を有する場合、FN=40MHZ及びFB1=50MHZとなる。FN<FB1であるため、図2の単一受信器36は、図1のブロードキャスト受信器34及びナローキャスト受信器35の代わりに使用することができる。
【0020】
一方で、ブロードキャスト光信号13が50〜550MHZの周波数帯を有し、ナローキャスト光信号19が550〜860MHZの周波数帯を有する場合、FN=310MHZ及びFB1=50MHZとなる。FNがブロードキャスト光信号13の帯域幅内であるため、ナローキャスト光信号19によって起きる2次歪み(CSO)及び3次歪み(CTB)は、ブロードキャスト光信号13の帯域幅内となる。結果として、図2の単一受信器36の使用は、CSO及びCTB歪みを防止又は除去することが可能でない限り、不適当となる。幸いにも、CSO及びCTB歪みは、次に述べる線形化回路を用いて防止又は除去することができる。
【0021】
図3は、図1におけるナローキャスト光信号19内の周波数歪みを、本発明の実施形態に従い、線形化回路15により除去又は実質的に減少させた状態を表わしている。図3において、線形化回路15は、無線周波数(RF)信号22を信号17に変換する。信号17は、ナローキャストソース18の非冷却レーザによって用いられ、ナローキャスト歪みがブロードキャスト光信号13のノイズレベル許容度内まで減少された、ナローキャスト光信号19を生成する。ノイズレベル許容度はアプリケーションに依存し、Kをアプリケーション依存で特に0.5程度の値であるとして、とりわけ、Kを超えるデシベルでは減少されていない搬送波対ノイズ比(CNR)として表現することができる。
【0022】
図3において、ナローキャスト光信号19は、光カプラ16によってブロードキャスト光信号13と結合され、複合光信号20を形成する。あるいは、線形化回路15により周波数歪みが除去又は実質的に減少されているため、図3のナローキャスト光信号19は、図2の単一受信器36と同様の単一受信器によってブロードキャスト光信号13と結合させることもできる。このような、図3の単一受信器は、ブロードキャスト受信器34及びナローキャスト受信器35の代わりとなり、また、光カプラ16、光デマルチプレクサ30、及び電気カプラ40を不要にする。
【0023】
図4は、図3の線形化回路15の実施形態である線形化回路25を表わす。図4において、無線周波数(RF)信号22が、線形化回路25の回路ノード45に、電流(I)として入る。ここで、電流Iの第1部分(I1)が、回路パス46に流れ込み、電流(I)の残り部分(I2=I−I1)が、回路パス47に流れ込む。電流I1及びI2は、回路ノード48において再結合し、この再結合した電流が、信号17に変換される。信号17は、ナローキャストソース18の非冷却レーザによって用いられ、ナローキャスト光信号19を生成する(図3を参照)。図4において、回路パス46は、位相遅延回路50を含む。位相遅延回路50は、I1の位相を、I2の位相に対して180度シフトする機能を持つ。回路パス47は、非線形装置54を含む。非線形装置54は、特にダイオード等であり、その目的は、図3のナローキャストソース18の非冷却レーザにより生成された、対応する2次歪み2(I1)及び3次歪み3(I1)のI1と、I2がほぼ同じ大きさとなる2次歪み2(I2)及び3次歪み3(I2)を生成することである。図4に示すように、インピーダンス58及び52のうち少なくとも1つが存在することで、歪み振幅を調整し、2(I2)と2(I1)の大きさをほぼ等しくさせ、また、3(I2)と3(I1)の大きさをほぼ等しくさせることにより、I1における180度の位相シフトの観点から、2(I2)と2(I1)とが互いに相殺され、また、3(I2)と3(I1)とが互いに相殺されることになる。このような歪みの相殺は、1つの周波数で容易に達成できるが、回路パス46にはスロープイコライザ56が存在し、ブロードキャスト光信号13の帯域幅内の第2及び第3高調波を有するナローキャスト光信号19のすべての周波数において、このような相殺を実行する。スロープイコライザ56は、I2における可変位相調整を、周波数の関数として達成する。スロープイコライザ56が、すべてのそのような関連周波数においての歪みの完全な相殺を達成できない場合は、スロープイコライザ56を用いて、歪みがもっとも大きい周波数に対する最適な歪み相殺を実行することができる。線形化回路25を教示する図4が与えられれば、当業者は過度の実験を行わずとも、線形化回路25を作製し実施することができるであろう。図4の線形化回路25は、信号分割位相シフト(SSSP:Signal Splitting Phase Shifting)回路を例示している。
【0024】
ナローキャスト光信号19は、図6で示す570〜870MHZ帯のように、1オクターブを超えない帯域幅を持つことができる。ナローキャスト光信号19が1オクターブ以内である場合、図3の線形化回路15及び図4の線形化回路25を用いての線形化が、容易に達成できる。それでもなお、本発明の範囲は、線形化回路15又は25を用いたとしても、ナローキャスト光信号19が1オクターブを超える帯域幅を持つことをも含む。
【0025】
図3の線形化回路15及び図4の線形化回路25は、それぞれ、図3のブロードキャスト光信号13及びナローキャスト光信号19の連続する信号周波数帯と関連して、例えば、図6に示す連続するブロードキャスト及びナローキャスト信号周波数帯のように、用いることができる。図3の線形化回路15及び図4の線形化回路25は、また、それぞれ図3のブロードキャスト光信号13及びナローキャスト光信号19の非連続の信号周波数帯と関連して、例えば、図7に示す非連続のブロードキャスト及びナローキャスト信号周波数帯のように、用いることができる。しかしながら、非連続の信号周波数帯を用いると、線形化回路25における歪み電流の純粋な相殺は可能でなくなるため、線形化回路25を、上述のように、歪みがもっとも大きい周波数に対して最適な歪み相殺を実行するように、同調させることができる。
【0026】
本発明の範囲は、ブロードキャスト光信号が存在しない場合であっても、非冷却レーザにより生成されるナローキャスト光信号を含む。よって、図5は、本発明の実施形態に係る、ナローキャスト光信号66を生成するナローキャスト光ソース64を示す。ナローキャスト光ソース64は、非冷却レーザを含み、CATV配信システム60のハブ62の内部又は外部に存在可能である。非冷却レーザは、特に、DFBレーザ又はVCSELレーザを含むことができる。CATV配信システム60は、また、受信器68を含む。受信器68は、ナローキャスト光信号66を受信し、ナローキャスト光信号66を、ナローキャスト光信号72に変換する。受信器68は、CATV配信システム60のCATVノード70の内部又は外部に存在可能である。ナローキャスト光信号66は、図1のナローキャスト光信号19に関して上述した機能及び特性のいずれでも持つことができ、例えば、特に1オクターブを超えない帯域幅を持つことができる。
【0027】
例示を目的として、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、当業者に対しては、多くの修正及び変更が明白となるであろう。よって、付属の特許請求の範囲は、このようなすべての修正及び変更を、本発明の要旨及び範囲に含まれるものとして包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】図1は、本発明の実施形態に係る、非冷却レーザによるナローキャスト光信号の生成を含むケーブルテレビジョン(CATV)配信システムを示すブロック図である。
【図2】図2は、本発明の実施形態に係る、非冷却レーザによるナローキャスト光信号の生成を含むケーブルテレビジョン(CATV)配信システムを示すブロック図である。
【図3】図3は、図1における生成されたナローキャスト信号内の周波数歪みを、本発明の実施形態に係る線形化回路により減少又は除去させた状態を示す図である。
【図4】図4は、図3の線形化回路の実施形態を表わす図である。
【図5】図5は、本発明の実施形態に係る、非冷却レーザによるナローキャスト信号の生成を含むケーブルテレビジョン(CATV)配信システムのブロック図である。
【図6】図6は、本発明の実施形態に係る、代表的なブロードキャスト信号周波数帯及び代表的なナローキャスト信号周波数帯を表わす図である。
【図7】図7は、本発明の実施形態に係る、配信されるブロードキャスト信号周波数帯及び配信されるナローキャスト信号周波数帯を表す図である。
Claims (10)
- ケーブルテレビジョン(CATV)配信システム(60)であって、
ナローキャスト光信号(66)を生成し得るようにした非冷却レーザを備えることを特徴とするケーブルテレビジョン(CATV)配信システム(60)。 - 前記ナローキャスト光信号(66)を受け取り、前記ナローキャスト光信号(66)をナローキャスト電気信号(72)に変換し得るようにした受信器(68)を含むCATVノード(70)を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のCATV配信システム(60)。
- ハブ(14)に光カプラ(16)を備え、
前記光カプラ(16)は、ブロードキャスト光信号(13)とナローキャスト光信号(19)の両方を受信し、更に前記ナローキャスト光信号(19)と前記ブロードキャスト光信号(13)を結合し、複合光信号(20)を生成し得るようにした、
ことを特徴とする請求項1に記載の配信システム(10)。 - 前記ナローキャスト光信号(19)は、前記ナローキャスト光信号(19)内の1つ以上の周波数においてナローキャスト歪みを有し、
前記ナローキャスト歪みは、2次歪みと3次歪みのうちの少なくとも1つを含み、1つ以上の前記周波数の各周波数における前記ナローキャスト歪みは、ブロードキャスト光信号(13)の帯域幅内であり、
前記CATV配信システム(10)は、前記非冷却レーザに結合された線形化回路(15)を備え、前記線形化回路(15)は、前記ナローキャスト歪みを、前記ブロードキャスト光信号(13)のノイズレベル許容度内に減少し得るようにした、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の配信システム(10)。 - 前記ナローキャスト光信号(19)の帯域幅が、1オクターブを超えないことを特徴とする請求項4に記載のCATV配信システム(10)。
- 前記線形化回路(15)は、信号分割位相シフト(SSPS)回路を含むことを特徴とする請求項4に記載のCATV配信システム(10)。
- 前記複合光信号(20)を、前記ナローキャスト光信号(32)と前記ブロードキャスト光信号(31)とに分割し得るようにした光デマルチプレクサ(30)と、
前記光デマルチプレクサ(30)で生成された前記ナローキャスト光信号(32)を受信し、受信した前記ナローキャスト光信号(32)を、ナローキャスト電気信号(38)に変換し得るようにしたナローキャスト受信器(35)と、
前記光デマルチプレクサ(30)で生成された前記ブロードキャスト光信号(31)を受信し、受信した前記ブロードキャスト光信号(31)を、ブロードキャスト電気信号(37)に変換し得るようにしたブロードキャスト受信器(34)と、
前記ナローキャスト電気信号(38)と前記ブロードキャスト電気信号(37)を結合し、複合電気信号(42)を生成し得るようにした電気カプラ(40)と、
を含むCATVノード(24)を備えることを特徴とする請求項3に記載の配信システム(10)。 - ケーブルテレビジョン(CATV)配信システム(60)の形成方法であって、ナローキャスト光信号(66)を生成し得るようにした非冷却レーザの提供を含むことを特徴とする方法。
- 前記ナローキャスト光信号(66)を受信し、前記ナローキャスト光信号(66)を、ナローキャスト電気信号(72)に変換し得るようにした受信器(68)を含むCATVノード(70)の提供を更に含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- ハブ(14)に光カプラ(16)を設け、前記光カプラ(16)は、ブロードキャスト光信号(13)とナローキャスト光信号(19)の両方を受信し、更に前記ナローキャスト光信号(19)と前記ブロードキャスト光信号(13)を結合し、複合光信号(20)を生成し得るようにした、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。
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