JP2005057731A - 双方向ｃａｔｖシステム及び双方向増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】双方向増幅装置側で出力信号レベルの調整を自動的に行なうことができる双方向ＣＡＴＶシステムを提供する。
【解決手段】双方向増幅装置２２の下り信号回路に等価器３４、可変減衰器３５、下り増幅器３６を設けると共に、上り信号回路に上り増幅器５３、可変減衰器５４、等価器５５を設ける。監視制御ユニット４０は、ヘッドエンド装置から送られてくるパイロット信号のレベルと予め設定されている基準値とを比較し、その比較結果に基づいて出力信号のレベルが規定値となるように等価器３４及び可変減衰器３５を制御すると共に、その制御量に基づいてヘッドエンド装置側の双方向増幅装置との間に存在するフラットロスとケーブルロスを求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように可変減衰器５４及び等価器５５を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動調整機能を備えた双方向ＣＡＴＶシステム及び双方向増幅装置に関する。

ＣＡＴＶシステムは、増幅器及び同軸ケーブルが多段にカスケード接続され、ＣＡＴＶ信号が上記増幅器と同軸ケーブルとで増幅・減衰を繰り返しながら長距離伝送される。このためＣＡＴＶ増幅器は、ケーブルロス等の伝送路損失を補う利得が必要となり、単体としては高性能のものが要求される。上記増幅器が補償する損失には、ケーブルによる√Ｆ（Ｆ：周波数）に比例した減衰特性を有するケーブルロスと、分岐器、分配器、アッテネータ等の挿入損失である周波数に関係しないフラットロスがあり、上記増幅器は上記ロスの組合わせで複雑に変化する損失を補償できるものが要求される。

上記ＣＡＴＶ増幅装置は、予め設定された所定の間隔で電柱に設置されるが、実際には、電柱の間隔や施工上の問題で標準の間隔より短く設置されることになり、入力レベルが高くなってしまう。このため増幅器内部の入力調整回路で入力レベルを調整する必要がある。

しかし、ＣＡＴＶ増幅器は電柱上に設置されるため、上記の調整作業は高所の作業となり、かつ測定器を使用する必要があり、大変な作業となる。

上記のようにＣＡＴＶ増幅器を設置した後の２回目の作業となる調整作業をなくすため、ヘッドエンド装置側からマニュアル操作により増幅器に制御指令を送ってレベル調整を行なうようにした遠隔調整方法が考えられている。
特開２０００−１５１４７７号公報 特開２０００−１５２２１０号公報

しかし、ヘッドエンド装置側から遠隔制御してＣＡＴＶ増幅器のレベル調整を行なう方法では、調整を行なう毎に管理者がマニュアル操作により制御指令を送らなければならず、制御操作が面倒であると共に、伝送線路の状態によってはレベル調整が円滑に行なわれない場合もある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、増幅器側で信号レベルの調整を自動的に行なうことができる双方向ＣＡＴＶシステム及び双方向増幅装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、ヘッドエンド装置から送出される２波以上のパイロット信号を含む下り信号を伝送線路及び双方向増幅装置を介して端末装置に伝送すると共に、端末装置から送出される上り信号を前記伝送線路及び双方向増幅装置を介して伝送する双方向ＣＡＴＶシステムにおいて、
前記双方向増幅装置は、下り信号レベル調整回路及び下り増幅器からなる下り信号回路と、前記双方向増幅装置に設けられる上り信号レベル調整回路及び上り増幅器からなる上り信号回路と、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号を検出するパイロット信号検出手段と、前記パイロット信号検出手段により検出されたパイロット信号のレベルと予め設定されている基準値とを比較し、その比較結果に基づいて前記下り増幅器の出力信号レベルが規定値となるように前記下り信号レベル調整回路を制御すると共に、前記下り信号レベル調整回路の制御量に基づいて前記上り信号レベル調整回路を制御する監視制御手段とを具備したことを特徴とする。

第２の発明は、ヘッドエンド装置から伝送路を介して送られてくる２波以上のパイロット信号を含む下り信号を増幅して端末装置に伝送すると共に、端末装置から伝送路を介して送られてくる上り信号を増幅して前記ヘッドエンド装置側に伝送する双方向増幅装置において、
下り信号レベル調整回路及び下り増幅器からなる下り信号回路と、上り信号レベル調整回路及び上り増幅器からなる上り信号回路と、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号を検出するパイロット信号検出手段と、前記パイロット信号検出手段により検出されたパイロット信号に基づいて前記下り増幅器の出力信号レベルが規定値となるように前記下り信号レベル調整回路を制御すると共に、前記下り信号レベル調整回路の制御量から前記ヘッドエンド装置側の双方向増幅装置との間に存在するフラットロスとケーブルロスを求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように前記上り信号レベル調整回路を制御する監視制御手段とを具備したことを特徴とする。

第３の発明は、前記第２の発明に係る双方向増幅装置において、監視制御手段は、下り信号レベル調整回路に対する制御データを記憶し、パイロット信号の検出が不能となった場合に、該パイロット信号が無くなる直前の制御データを保持して前記下り信号レベル調整回路を制御し、更に当該監視制御手段は、下り信号レベル調整回路及び上り信号レベル調整回路の調整完了後は、パイロット信号検出手段で検出されたパイロット信号のレベルが予め設定された閾値を超えるまでは再制御を行なわないことを特徴とする請求項２記載の双方向増幅装置。

第４の発明は、ヘッドエンド装置から伝送路を介して送られてくる２波以上のパイロット信号を含む下り信号を増幅して端末装置に伝送すると共に、端末装置から伝送路を介して送られてくる上り信号を増幅して前記ヘッドエンド装置側に伝送する双方向増幅装置において、
下り信号レベル調整回路及び下り増幅器からなる下り信号回路と、上り信号レベル調整回路及び上り増幅器からなる上り信号回路と、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号に基づいて前記下り増幅器の出力信号レベルが規定値となるように前記下り信号レベル調整回路を制御すると共に、前記下り信号レベル調整回路の制御量に基づいて前記上り信号レベル調整回路を制御する監視制御手段とを具備し、
前記監視制御手段は、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号のレベルが予め設定されたレベル範囲から外れた場合に、前記下り信号回路の周波数特性を前記パイロット信号に基づいて高域、低域の順に所定の制御幅ずつ繰り返して制御し、最終的に下り増幅器の出力信号レベルが規定値範囲内に収束されるように制御し、更に当該監視制御手段は、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号のレベルが予め設定されたレベル範囲から外れた場合に、前記下り信号回路の周波数特性を前記パイロット信号に基づいて高域、低域、中域の順に所定の制御幅ずつ繰り返して制御し、最終的に下り増幅器の出力信号レベルが規定値範囲内に収束されるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドエンド装置から送られてくるパイロット信号に基づいて下り増幅器の出力信号のレベルが規定値となるように下り信号レベル調整回路を制御すると共に、この下り信号レベル調整回路の制御量に基づいてヘッドエンド装置側の双方向増幅装置との間に存在するフラットロスとケーブルロスを求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように上り信号レベル調整回路を制御することにより、出力信号レベルの自動調整が可能となり、双方向増幅装置を設置した際における面倒な調整作業をなくすことができる。また、双方向増幅装置を設置した後においても、出力信号のレベルが規定値からずれた場合に自動的に再調整することができ、メンテナンス作業を簡易化することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、基本的な双方向ＣＡＴＶシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１０はヘッドエンド装置で、送受信機器１１に対して、受信機／変調器１３、自主放送装置１４、再送信装置１５、パイロット信号発生器（ＰＧ）１６、ステータスモニタリング監視装置１７、上り信号レベル監視装置１８、インターネット関連機器１９等が接続されている。

また、上記受信機／変調器１３には、パラボラアンテナ等の衛星放送受信用のアンテナ１２が接続される。受信機／変調器１３は、アンテナ１２を介して衛星放送を受信し、変調、周波数変換等の処理を行なって送受信機器１１へ出力する。自主放送装置１４は、ＣＡＴＶ独自のＴＶ放送を行なうためのための装置である。

再送信装置１５は、地上波によるＴＶ放送を受信し、ＣＡＴＶ用に変換して再送信するための装置である。パイロット信号発生器１６は、７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの下り信号帯域において、例えば低い帯域に対する周波数７３ＭＨｚの第１パイロット信号（キャリア信号）、高い帯域に対する周波数７７１．２５ＭＨｚの第２パイロット信号、中央帯域に対する周波数４５１．２５ＭＨｚの第３パイロット信号を発生する。上記パイロット信号発生器１６は、少なくとも第１パイロット信号及び第２パイロット信号を発生し、第３パイロット信号については必要に応じて発生する。

ステータスモニタリング監視装置１７は、伝送路である同軸ケーブル２１の状態を監視する。上り信号レベル監視装置１８は、端末装置（システム加入者）から送られてくる上り信号のレベルを監視し、その監視結果をステータスモニタリング監視装置１７へ出力する。上記上り信号の周波数帯域は、例えば１０ＭＨｚ〜５５ＭＨｚに設定される。

インターネット関連機器１９は、システム加入者の端末装置とインターネット網との接続等を行なうためのものである。

送受信機器１１は、上記受信機／変調器１３、自主放送装置１４、再送信装置１５等から出力されるＣＡＴＶ信号を同軸ケーブル２１、双方向増幅装置２２、幹線分配器２３等を介してシステム加入者側へ送出する。

また、送受信機器１１は、パイロット信号発生器１６により発生した第１〜第３のパイロット信号を予め設定したレベル（規格値）で出力すると共に、ステータスモニタリング監視装置１７及び上り信号レベル監視装置１８の監視結果に基づく制御指令を出力する。上記送受信機器１１から出力されるパイロット信号及び制御指令は、同軸ケーブル２１を介して各双方向増幅装置２２へ送られる。

更に、送受信機器１１は、端末装置から同軸ケーブル２１及び双方向増幅装置２２を介して送られてくる上り信号を受信してインターネット関連機器１９に入力すると共に、双方向増幅装置２２から送られてくるステータス信号を受信してステータスモニタリング監視装置１７及び上り信号レベル監視装置１８に入力する。

上記各双方向増幅装置２２は、ヘッドエンド装置１０から送られてくるパイロット信号に基づいて下り信号の出力レベルが規定値になるように制御する機能を備えると共に、上記下り信号に対する制御量に基づいて上り信号の出力レベルを制御する機能を備えている。

次に、上記双方向増幅装置２２の詳細な構成について説明する。
図２は、上記双方向増幅装置２２の構成を示すブロック図である。図２において、３１はヘッドエンド装置１０（図１参照）側の入出力端子で、ヘッドエンド装置１０から入出力端子３１に送られてくるＣＡＴＶ信号は、下り信号帯域例えば７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの信号を通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２により選択される。このハイパスフィルタ３２により選択された下り信号は、分岐器３３、スロープ制御を行なう電圧制御型の等価器（ＥＱ：イコライザ）３４、利得制御を行なう電圧制御型の可変減衰器３５、下り増幅器３６、分岐器３７、及び上記下り信号帯域の信号を通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３８等からなる下り信号回路を介して端末装置側の入出力端子３９へ送られる。上記等価器３４及び可変減衰器３５は、下り信号レベル調整回路を構成するもので、ステップ式であっても、あるいは連続可変型のものでも良い。また、ヘッドエンド装置１０から送られてくる制御指令は、分岐器３３により分岐されて監視制御ユニット４０に入力される。

また、下り増幅器３６により増幅された下り信号は、分岐器３７により分岐されてバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４１ａ、４１ｂに入力される。バンドパスフィルタ４１ａは、ヘッドエンド装置１０から送られてくる低い帯域に対する周波数７３ＭＨｚの第１パイロット信号を選択するためのものであり、バンドパスフィルタ４１ｂは、高い帯域に対する周波数７７１．２５ＭＨｚの第２パイロット信号を選択するためのものである。

上記バンドパスフィルタ４１ａにより選択された第１パイロット信号は、検波器４２ａで検波されて直流信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器４３ａでデジタル信号に変換されて監視制御ユニット４０に入力される。また、バンドパスフィルタ４１ｂにより選択された第２パイロット信号は、検波器４２ｂで検波されて直流信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器４３ｂでデジタル信号に変換されて監視制御ユニット４０に入力される。

監視制御ユニット４０は、Ａ／Ｄ変換器４３ａ、４３ｂでデジタル信号に変換された第１及び第２パイロット信号のレベルを基準値と比較し、その比較結果、すなわちレベル差に基づいて等価器制御データ及び減衰器制御データを生成する。上記等価器制御データ及び減衰器制御データは、メモリに記憶されると共に、常に最新のデータに更新される。このメモリに記憶された制御データは、パイロット信号が停波した場合のバックアップ用として利用される。上記監視制御ユニット４０で生成された等化器制御データは、Ｄ／Ａ変換器４４でアナログ信号に変換されて等価器３４の制御端子に入力され、減衰器制御データはＤ／Ａ変換器４５でアナログ信号に変換されて可変減衰器３５の制御端子に入力される。

監視制御ユニット４０は、上記のように第１及び第２パイロット信号に基づいて等価器制御データ及び減衰器制御データを生成し、下り増幅器３６から出力される下り信号のレベルが目標レベル（規格値）となるように等価器３４及び可変減衰器３５を制御する。この場合、等価器３４は下り信号のスロープを調整し、可変減衰器３５は下り信号の利得を調整する。

また、端末装置から入出力端子３９に入力される上り信号は、上り信号帯域例えば１０ＭＨｚ〜５５ＭＨｚの帯域の信号を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１により選択される。このローパスフィルタ５１により選択された上り信号は、合成器５２、上り増幅器５３、利得制御を行なう電圧制御型の可変減衰器５４、スロープ制御を行なう電圧制御型の等価器（ＥＱ：イコライザ）５５及び上り信号帯域の信号を通過させるローパスフィルタ（ＬＰＦ）５６等からなる上り信号回路を介してヘッドエンド装置側の入出力端子３１へ送られる。上記可変減衰器５４及び等価器５５は、上り信号レベル調整回路を構成するもので、ステップ式であっても、あるいは連続可変型のものでも良い。

上記監視制御ユニット４０は、下り信号側の等価器３４及び可変減衰器３５に対する制御量から、上り信号側の可変減衰器５４及び等価器５５に対する制御量を演算により求め、Ｄ／Ａ変換器５７、５８によりアナログ信号に変換して可変減衰器５４及び等価器５５の制御端子に入力する。すなわち、監視制御ユニット４０は、下り信号側の等価器３４及び可変減衰器３５に対する制御量から、増幅装置間に存在する幹線分配器などのフラットロスとケーブルロスを演算により求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように可変減衰器５４及び等価器５５を制御し、前段すなわちヘッドエンド装置１０側に近い双方向増幅装置の入力レベルが目標レベル（規格値）となるようにする。
また、監視制御ユニット４０は、ステータス信号を合成器５２を介して出力し、上り信号に合成してヘッドエンド装置１０へ送出する。

次に上記双方向増幅装置２２を設置した際における監視制御ユニット４０の制御動作について説明する。
ヘッドエンド装置１０から双方向増幅装置２２に送出された下り信号は、入出力端子３１に入力され、ハイパスフィルタ３２、分岐器３３、等価器３４、可変減衰器３５、下り増幅器３６、分岐器３７、ハイパスフィルタ３８等からなる下り信号回路を介して端末装置側の入出力端子３９より出力される。

上記下り信号に含まれるパイロット信号は、下り増幅器３６で増幅された後、分岐器３７を介してバンドパスフィルタ４１ａ、４１ｂに入力される。低い周波数帯の第１パイロット信号（７３ＭＨｚ）は、バンドパスフィルタ４１ａで選択され、検波器４２ａで検波されて直流信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器４３ａでデジタル信号に変換されて監視制御ユニット４０に入力される。また、高い周波数帯の第２パイロット信号（７７１．２５ＭＨｚ）は、バンドパスフィルタ４１ｂで選択され、検波器４２ｂで検波されて直流信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器４３ｂでデジタル信号に変換されて監視制御ユニット４０に入力される。

監視制御ユニット４０は、Ａ／Ｄ変換器４３ａによりデジタル信号に変換された第１パイロット信号のレベル（絶対出力レベル）を予め設定されている基準値と比較し、その比較結果に基づいて等価器制御データを生成し、Ａ／Ｄ変換器４３ａの出力信号が上記基準値と同じになるように、すなわち下り増幅器３６から出力される第１パイロット信号のレベルが規定値となるように等価器３４を制御する。

また、監視制御ユニット４０は、Ａ／Ｄ変換器４３ｂによりデジタル信号に変換された第２パイロット信号のレベルを予め設定されている基準値と比較し、その比較結果に基づいて減衰器制御データを生成し、Ａ／Ｄ変換器４３ｂの出力信号が上記基準値と同じになるように、すなわち下り増幅器３６から出力される第２パイロット信号のレベルが規定値となるように可変減衰器３５を制御する。

上記のように監視制御ユニット４０は、パイロット信号に基づいて等価器制御データ及び減衰器制御データを自動的に生成し、Ｄ／Ａ変換器４４、４５を介して等価器３４及び可変減衰器３５を制御し、下り信号の帯域（７０〜７７０ＭＨｚ）で下り増幅器３６から出力されるパイロット信号のレベルが規定値になるように制御する。すなわち、監視制御ユニット４０は、前段の双方向増幅装置（ヘッドエンド装置１０側）との間におけるケーブルロスを補償する周波数特性となるように等価器３４及び可変減衰器３５を制御する。この場合、一般的に高い周波数帯域の方が損失が大きいので、監視制御ユニット４０により例えば低い周波数帯域に比較して高い周波数帯域の出力信号レベルの方が順次高くなるように等価器３４及びＤ／Ａ変換器４５を制御する。

上記監視制御ユニット４０は、下り増幅器３６から出力される信号のレベルが予め決められた値、すなわち規定値となるまで繰り返して制御を行なうが、一旦制御が完了すると、Ａ／Ｄ変換器４３ａ、４３ｂから出力されるパイロット信号のレベルと基準値との差が予め設定した閾値を超えるまで再制御は行なわない。

なお、上記監視制御ユニット４０により制御される下り信号の出力信号レベルは予め設定されているが、ヘッドエンド装置１０からの制御指令により変更することも可能である。

上記のようにパイロット信号を利用して出力信号のレベル制御を行なっているが、何らかの原因でパイロット信号が停波した場合には、検波器４２ａ、４２ｂで検波している信号が無くなるため、出力信号レベルが最大になり、伝送信号が歪むことになる。このため監視制御ユニット４０は、等価器３４及び可変減衰器３５に対する制御データを常に更新しながら記憶しており、パイロット信号が無くなった場合は、パイロット信号が無くなる直前の制御データを保持して等価器３４及び可変減衰器３５を制御し、出力信号のレベルが異常にならないようにしている。

また、監視制御ユニット４０は、上記下り信号側の等価器３４及び可変減衰器３５に対する制御量から、前段の双方向増幅装置（ヘッドエンド装置１０側）との間に存在する幹線分配器などのフラットロスとケーブルロスを演算により求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように可変減衰器５４及び等価器５５を制御し、前段の双方向増幅装置（ヘッドエンド装置１０側）に対する信号入力レベルが規格値となるようにする。

また、上り信号のレベル制御に関しては、その他、例えば監視制御ユニット４０に２信号以上の上りパイロット信号発生器を設け、その上りパイロット信号をヘッドエンド装置１０のステータスモニタリング監視装置１７及び上り信号レベル監視装置１８で監視し、上り信号レベル監視装置１８の信号入力レベルが規定値になるようにヘッドエンド装置１０から双方向増幅装置２２に制御指令を送出するようにしても良い。上記上りパイロット信号発生器は、例えば１０ＭＨｚと５０ＭＨｚの上りパイロット信号を発生させ、合成器５２で上り信号に合成してヘッドエンド装置１０へ送出する。

また、上記のように監視制御ユニット４０に上りパイロット信号発生器を設けることにより、ヘッドエンド装置１０の上り信号レベル監視装置１８で上り信号レベルの動作確認を行なうことができる。

また、上記ヘッドエンド装置１０による上り信号の制御量と、下り帯域の制御量から演算した上り帯域の制御量とを比較することで、伝送路の異常判定を行なうことができる。

なお、上記上りパイロット信号発生器は、監視制御ユニット４０の外部に設け、監視制御ユニット４０の制御指令によって上りパイロット信号を発生させるようにしても良い。

また、上記実施形態では、下り信号レベル調整回路として等価器３４及び可変減衰器３５を設けて出力信号のレベルを調整する場合について示したが、その他、例えば電圧制御型疑似線路回路（ＢＯＮ）を使用し、監視制御ユニット４０により制御して出力信号レベルを調整するようにしても良い。上記下り信号レベル調整回路としては、等価器３４、可変減衰器３５、疑似線路回路（ＢＯＮ）の何れを用いて構成しても良く、また、その組合せも任意である。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る双方向増幅装置２２の構成について、図３を参照して説明する。なお、図２に示した第１実施形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

この第２実施形態は、上記図２に示した第１実施形態に係る双方向増幅装置２２において、下り信号回路の下り増幅器３６と分岐器３７との間にインターステージ（波形整形制御回路）６１及び下り増幅器６２を設けると共に、分岐器３７の分岐端子と監視制御ユニット４０との間にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４１ｃ、検波器４２ｃ、Ａ／Ｄ変換器４３ｃを設けている。上記バンドパスフィルタ４１ｃは、ヘッドエンド装置１０から送られてくる中央帯域に対する周波数４５１．２５ＭＨｚの第３パイロット信号を選択するためのものである。このバンドパスフィルタ４１ｃにより選択された第３パイロット信号は、検波器４２ｃで検波されて直流信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器４３ｃでデジタル信号に変換されて監視制御ユニット４０に入力される。

上記監視制御ユニット４０は、Ａ／Ｄ変換器４３ｃでデジタル信号に変換された第３パイロット信のレベルと予め設定されている基準値とを比較し、そのレベル差に応じてインターステージ６１に対する制御データを生成し、Ｄ／Ａ変換器６３によりアナログ信号に変換してインターステージ６１の制御端子に入力する。上記インターステージ６１は、等価器３４及び可変減衰器３５でレベル調整された下り信号帯域に対し、帯域補正、すなわち周波数特性の劣化を補正する。

上記のように下り信号回路にインターステージ６１を設け、第３パイロット信号を検出してインターステージ６１を制御することにより、例えば双方向増幅装置２２を多段にカスケード接続した時に発生する伝送帯域の周波数特性の劣化を補正することができる。

次に、上記第２実施形態に係る双方向増幅装置２２の監視制御ユニット４０による制御動作の詳細についてフローチャートを参照して説明する。
図４は、監視制御ユニット４０が利得制御、スロープ制御、帯域補正制御を行なう場合の全体の処理動作を示すフローチャートである。また、図５は、下り利得制御動作を示すタイミングチャートであり、横軸に時間、縦軸に信号レベルをとって示した。

監視制御ユニット４０は、双方向増幅装置２２の電源がＯＮされると、初期設定、すなわち上り制御完了フラグ及び下り制御積分値をクリアする（ステップＡ１）。

次に、監視制御ユニット４０は、分岐器３７からバンドパスフィルタ４１ａ〜４１ｃ、検波器４２ａ〜４２ｃ及びＡ／Ｄ変換器４３ａ〜４３ｃを介して入力される第１パイロット信号（７３ＭＨｚ）、第２パイロット信号（７７１．２５ＭＨｚ）、第３パイロット信号（４５１．２５ＭＨｚ）のキャリアレベルＰＧ１、ＰＧ２、ＰＧ３を一定時間（Ａ）毎、例えば１００ｍｍ秒毎に読込み（ステップＡ２）、各レベルＰＧ１〜ＰＧ３が制御開始レベルＬ１、Ｌ２（図５参照）の範囲内に保たれているかどうかをチェックし、制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲から外れたら、更に一定時間（Ｂ）の間、例えば約５秒の間、外れた状態になっているかどうかをチェックする（ステップＡ３）。すなわち、各パイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３は、何らかの原因で一時的に制御開始レベルＬ１、Ｌ２から外れる場合があるので、その状態が一定時間（Ｂ）続いているかどうかをチェックする。

記制御開始レベルＬ１、Ｌ２は、図５に示すように目標値Ｗを中心として、その上下に所定のレベル幅で設定される。制御開始レベルＬ１は下限値、Ｌ２は上限値である。また、目標値Ｗの上下には、制御開始レベルＬ１、Ｌ２より狭い範囲で制御終了レベルＬａ、Ｌｂが設定される。制御終了レベルＬａは下限値、Ｌｂは上限値である。

上記各パイロット信号をチェックする一定時間（Ａ）の間隔は、短いほどレベルが変動したことを素早く検知できるが、パイロット信号を検波、Ａ／Ｄ変換するのに掛かる時間以上とする必要があるので、例えば１００ｍｍ秒程度に設定する。

上記ステップＡ３では、パイロット信号が制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲から外れたらタイマを起動し、一定時間（Ｂ）を経過したら制御を開始する。なお、上記タイマの起動中においても、一定時間（Ａ）の間隔でパイロット信号のレベルチェックを継続する。また、パイロット信号のレベルが制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲を外れてから一定時間（Ｂ）を経過する前に制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲内に戻った場合には、タイマをクリアして元の状態に戻る。上記一定時間（Ｂ）は、短いほど早く調整制御動作を開始できるが、入力レベルの変動に過敏に反応し、システム全体のレベルが変動し易くなる。本実施形態では、双方向増幅装置２２をカスケード接続しているので、上記一定時間（Ｂ）は、１台の双方向増幅装置２２が制御可能な最大幅のレベル制御をする場合の制御開始から制御終了までの時間以上に設定する。

上記ステップＡ３で、パイロット信号が一定時間（Ｂ）制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲から外れていると判断された場合には、パイロット信号が停波しているかどうかをチェックし（ステップＡ４）、停波していなければ下り利得制御を実行する（ステップＡ５）。この下り利得制御動作については詳細を後述する。

上記下り利得制御動作を終了した場合、あるいは上記ステップＡ３でパイロット信号が一定時間（Ｂ）制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲内にあると判断された場合は、上り制御完了フラグがセットされているかどうかをチェックする（ステップＡ６）。この上り制御完了フラグは、ステップＡ７の上り利得制御において、制御処理を完了した場合にセットされる。

上記ステップＡ６において、上り制御完了フラグがセットされていないと判断された場合は、上り利得制御を実行する（ステップＡ７）。この上り利得制御動作については詳細を後述する。

上記ステップＡ７の上り利得制御を終了した場合、また、ステップＡ４でパイロット信号の停波ではないと判断された場合、あるいはステップＡ６で上り制御完了フラグがセットされていると判断された場合は、一定時間（Ａ）の経過を待ってステップＡ２に戻る。

以下、上記ステップＡ２〜Ａ８の処理を繰り返して実行する。
次に、上記ステップＡ５に示す下り利得制御の詳細について説明する。
今、例えば図５に示すように第２パイロット信号（７７１．２５ＭＨｚ）のレベルＰＧ２が制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲内から徐々に低下し、時刻ｔ０でレベルＰＧ２が制御開始レベルＬ１より低くなったとすると、次にパイロット信号がチェックされる時刻ｔ１においてパイロット信号のレベル低下が検知され、タイマが起動される。そして、パイロット信号のレベルＰＧ２が制御開始レベルＬ１より低下している状態が一定時間（Ｂ）継続すると、時刻ｔ２において、その状態がステップＡ３により検知されてステップＡ４に進む。このステップＡ４では、パイロット信号が停波しているか否かチェックされ、停波していなければ図６に詳細を示す下り利得制御が開始される。

この下り利得制御処理は、（１）利得制御、（２）スロープ制御、（３）帯域補正制御、の順に繰り返し実行する。

まず、ステップＢ１に示す利得制御を実行する。この利得制御は、７７１．２５ＭＨｚの第１パイロット信号に基づいて可変減衰器３５（図３参照）を調整することにより行なうが、利得制御幅ｘに従って制御動作を実行する。
上記ステップＢ１に示す利得制御は、図７に詳細を示すフローチャートに従って実行する。まず、７７１．２５ＭＨｚの第２パイロット信号のレベルＰＧ２と目標値Ｗとの差Ｘを
Ｘ＝ＰＧ２−Ｗ
により求める（ステップＣ１）。

次いで、第２パイロット信号（７７１．２５ＭＨｚ）のレベルＰＧ２と目標値Ｗとの差Ｘの制御開始からの累積値（積分値）Ｘｉを
累積値Ｘｉ＝Ｘｉ＋Ｘ
により求める（ステップＣ２）。
更に、利得制御幅ｘを
Ｋｐ＊Ｘ ＋ Ｋｉ＊Ｘｉ
により求める（ステップＣ３）。
上記「Ｋｐ＊Ｘ」は比例項で、Ｋｐは比例項の係数（０＜Ｋｐ＜１）である。また、「Ｋｉ＊Ｘｉ」は積分項で、Ｋｉは積分項の係数（０＜Ｋｉ＜１）である。
そして、上記のようにして求めた利得制御幅ｘに基づいて可変減衰器３５を調整し、利得レベルを目標値Ｗに近付ける（ステップＣ４）。

上記ステップＣ３における比例項の係数Ｋｐは、次のようにして決定する。
図１に示したように複数の双方向増幅装置２２がカスケード接続されている場合、下段に設けられている双方向増幅装置２２の出力レベルは、上段の双方向増幅装置２２の出力レベル変動の影響を受け、
２段目の増幅装置出力変動幅＝１段目の制御幅＋２段目の制御幅
３段目の増幅装置出力変動幅＝１段目の制御幅＋２段目の制御幅＋３段目の制御幅
・・・
となる。

上記比例項の係数Ｋｐの値が大きいと上段の双方向増幅装置２２は早く収束するが、下段の双方向増幅装置２２の出力レベルが振動して映像に影響が出るので、振動しない範囲で比例項の係数Ｋｐを設定する。カスケードの段数をＮとすると、振動しない範囲の比例項の係数Ｋｐは、
０＜Ｋｐ＜１／（１＋２＋…＋Ｎ）
となる。

また、上記ステップＣ３における積分項の係数Ｋｉは、次のようにして決定する。
積分項の係数Ｋｉの値が大きいと早く目標レベルに到達するが、制御レベルが目標レベルをオーバーして振動する。このため最下段の増幅装置出力が先に目標レベルに達してから、最上段の増幅装置出力が目標レベルに達するまでの間に、最下段の増幅装置出力が制御終了レベルＬａ、Ｌｂ内を出ない範囲で設定する。

上記のようにして利得制御を行なった後、図６のフローチャートのステップＢ２に戻って出力レベルが安定するまで一定時間（Ｃ）例えば１００ｍｍ秒程度待機し、その後、ステップＢ３のスロープ制御を実行する。このスロープ制御は、７３ＭＨｚの第１パイロット信号に基づいて等価器３４（図３参照）を調整することにより行なうが、スロープ幅ｙに従って制御動作を実行する。

上記ステップＢ３に示すスロープ制御は、図８に詳細を示すフローチャートに従って実行する。まず、７３ＭＨｚの第１パイロット信号のレベルＰＧ１と目標値Ｗとの差Ｙを
Ｙ＝ＰＧ１−Ｗ
により求める（ステップＤ１）。

次いで、第１パイロット信号（７３ＭＨｚ）のレベルＰＧ１と目標値Ｗとの差Ｙの制御開始からの累積値Ｙｉを
累積値Ｙｉ＝Ｙｉ＋Ｙ
により求める（ステップＤ２）。
更に、スロープ幅ｙを
Ｋｐ＊Ｙ ＋ Ｋｉ＊Ｙｉ
により求める（ステップＤ３）。
上記「Ｋｐ＊Ｙ」は比例項で、Ｋｐは比例項の係数（０＜Ｋｐ＜１）である。また、「Ｋｉ＊Ｙｉ」は積分項で、Ｋｉは積分項の係数（０＜Ｋｉ＜１）である。
上記比例項の係数Ｋｐ及び積分項の係数Ｋｉの決定方法は、上記利得制御の場合と同じである。
そして、上記のようにして求めたスロープ制御幅ｙに基づいて等価器３４を調整し、スロープレベルを目標値Ｗに近付ける（ステップＤ４）。
上記等価器３４によりスロープ制御を行なった後、図６のフローチャートのステップＢ４に戻って出力レベルが安定するまで一定時間（Ｃ）待機し、その後、ステップＢ５の帯域補正制御を実行する。この帯域補正制御は、４５１．２５ＭＨｚの第３パイロット信号に基づいてインターステージ６１（図３参照）を調整することにより行なうが、帯域補正制御幅ｚに従って制御動作を実行する。

上記ステップＢ５に示す帯域補正制御は、図９に詳細を示すフローチャートに従って実行する。まず、４５１．２５ＭＨｚの第３パイロット信号のレベルＰＧ３と目標値Ｗとの差Ｚを
Ｚ＝ＰＧ３−Ｗ
により求める（ステップＥ１）。

次いで、第３パイロット信号（４５１．２５ＭＨｚ）のレベルＰＧ３と目標値Ｗとの差Ｚの制御開始からの累積値Ｚｉを
累積値Ｚｉ＝Ｚｉ＋Ｚ
により求める（ステップＥ２）。
更に、帯域補正制御幅ｚを
Ｋｐ＊Ｚ ＋ Ｋｉ＊Ｚｉ
により求める（ステップＥ３）。
上記「Ｋｐ＊Ｚ」は比例項で、Ｋｐは比例項の係数（０＜Ｋｐ＜１）である。また、「Ｋｉ＊Ｚｉ」は積分項で、Ｋｉは積分項の係数（０＜Ｋｉ＜１）である。上記比例項の係数Ｋｐ及び積分項の係数Ｋｉの決定方法は、上記利得制御の場合と同じである。
そして、上記のようにして求めた帯域補正制御幅ｚに基づいてインターステージ６１を調整し、帯域補正レベルを目標値Ｗに近付ける（ステップＥ４）。
上記インターステージ６１によりスロープ制御を行なった後、図６のフローチャートのステップＢ６に戻って出力レベルが安定するまで一定時間（Ｃ）待機する。

その後、ステップＢ５に進み、上記第１ないし第３のパイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３が制御終了レベルＬａ、Ｌｂの範囲に入ったかどうかをチェックし（ステップＢ７）、制御終了レベルＬａ、Ｌｂの範囲に入っていなければステップＢ１に戻り、上記利得制御、スロープ制御、帯域補正制御を繰り返して実行する。

そして、図５の時刻ｔ３において、各パイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３が制御終了レベルＬａ、Ｌｂの範囲に入ったことが検出されると、タイマを起動し、一定時間（Ｄ）の間、上記各パイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３が制御終了レベルＬａ、Ｌｂの範囲内に保たれているかどうかをチェックする（ステップＢ８）。上記タイマの起動中、一定時間（Ａ）の間隔で各パイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３をチェックする。このとき一定時間（Ｄ）を経過する前にパイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３が制御終了レベルＬａ、Ｌｂの範囲から外れたら上記タイマをクリアし、ステップＢ９に進む。このステップＢ９では、制御幅が制御可能な最大値より小さいかどうかを判定し、最大値より小さければステップＢ１に戻って上記した制御処理を繰り返して実行する。また、上記制御幅が制御可能な最大値以上であった場合には、制御幅が飽和してそれ以上の制御が不可能な状態であるので、例えばエラー表示ランプの点灯、あるいはエラーの発生をヘッドエンド装置１０に通知するなどのエラー処理を行なって下り利得制御を終了する。

また、上記ステップＢ８で、各パイロット信号のレベルＰＧ１〜ＰＧ３が一定時間（Ｄ）、制御終了レベルＬａ、Ｌｂの範囲内に保たれていると判断された場合（図５の時刻ｔ４）、上り制御完了フラグをクリアすると共に下り制御積分値をクリアし（ステップＢ１１）、下り利得制御を終了する。上記時刻ｔ４で下り利得制御を終了すると、各パイロット信号に対するレベルチェックを一定時間（Ａ）の間隔で再開する。

上記ステップＢ８において、タイマにより計時する一定時間（Ｄ）は制御終了判定時間であり、次のようにして決定する。
制御終了判定時間（一定時間（Ｄ））が短いほど早く制御を終了するが、システム全体のレベルが収束する前に制御処理を終了してしまう可能性が高くなる。複数の双方向増幅装置２２がカスケード接続されている場合、下段の増幅装置は自身の制御幅と上段の増幅装置の制御幅とを加えた制御幅となるため、下段の増幅装置から先に目標レベルに達する。そのため最下段の増幅装置は、目標レベルに達した後も、最上段の増幅装置が目標レベルに達するまでの間は、入力レベルの変動が生じる。従って、制御終了判定時間（一定時間（Ｄ））は、上記入力レベルの変動を考慮し、１台の増幅装置が制御可能な最大値のレベル制御をする場合の制御開始から制御終了までの時間×（カスケード段数−１）以上に設定する。

そして、上記図６のフローチャートに示した下り利得制御を終了すると、図４におけるステップＡ６に戻り、上り制御完了フラグがセットされているかどうかをチェックする。ステップＡ５の下り利得制御が正常に終了している場合には、上り制御完了フラグがクリアされているので、ステップＡ６からステップＡ７に進み、図１０に詳細を示す上り利得制御を実行する。

上記上り利得制御は、前段増幅装置（ヘッドエンド装置１０側）の出力と、上記下りレベル制御幅に基づいてケーブルロスを算出する（ステップＦ１）。この場合、前段増幅装置の出力は、通常は一定レベル（規格値）であるので、下りレベル制御幅を用いてケーブルロスを算出することができる。そして、上記ステップＦ１で求めたケーブルロスを補うように図３の可変減衰器５４及び等価器５５を調整し、利得制御及びスロープ制御を行なう（ステップＦ２）。上記利得制御及びスロープ制御を行なった後、上り制御完了フラグをセットし、図４のステップＡ８に戻る。このステップＡ８では、一定時間（Ａ）待機し、その後、ステップＡ２に戻って、各パイロット信号のレベルチェックが行なわれる。また、ステップＡ４において、パイロット信号が停波していると判断された場合、あるいはステップＡ６で上り制御完了フラグがセットされていると判断された場合においても、ステップＡ８を経由してステップＡ２に戻る。

上記のようにして一定時間（Ａ）の間隔で各パイロット信号に対するレベルチェックが行なわれ、そのレベルが制御開始レベルＬ１、Ｌ２の範囲を外れた場合に、利得制御、スロープ制御、帯域補正制御等の制御処理が実行される。これにより双方向増幅装置２２の特性を常に目標レベルの範囲内に保持することができる。また、各パイロット信号については、７７１．２５ＭＨｚの高域、７３ＭＨｚの低域、４５１．２５ＭＨｚの中域の順に検出して制御を行なうことにより、帯域相互の影響を少なくして各制御を円滑に行なうことができる。すなわち、高域のパイロット信号により行なう利得制御は、他の中域及び低域に対する影響が大きいので最初に実行する。また、低域のパイロット信号により行なうスロープ制御は、高域に対する影響が少ないが、中域に対する影響があるので、利得制御の次に実行する。そして、中域のパイロット信号により行なう帯域補正制御は、高域及び低域に対する影響が少ないので最後に実行する。また、各パイロット信号による制御を所定の制御幅で繰り返し行なうことにより、各帯域における調整値を確実に目標レベル内に収束することができる。

上記のように双方向増幅装置２２の特性を自動的に調整することが可能となり、双方向増幅装置を設置した際における面倒な調整作業をなくすことができる。また、双方向増幅装置２２を設置した後においても、出力信号のレベルが規定値からずれた場合に自動的に再調整することができ、メンテナンス作業を簡易化することができる。

なお、上記実施形態では、同軸増幅装置に実施した場合について説明したが、双方向増幅装置２２に対して光送受信ユニットを追加することにより、同軸増幅装置から光ノードに変更することが可能である。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成することができる。

本発明の第１実施形態に係る双方向ＣＡＴＶシステムの基本的な構成を示すブロック図である。 同実施形態における双方向増幅装置の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る双方向増幅装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態における監視制御ユニットの制御動作を示すフローチャートである。 同実施形態における下り利得制御動作を示すタイミングチャートである。 図４における下り利得制御動作の詳細を示すフローチャートである。 図６における利得制御動作の詳細を示すフローチャートである。 図６におけるスロープ制御動作の詳細を示すフローチャートである。 図６における帯域補正制御動作の詳細を示すフローチャートである。 図４における上り利得制御動作の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…ヘッドエンド装置、１１…送受信機器、１２…衛星放送受信用アンテナ、１３…受信機／変調器、１４…自主放送装置、１５…再送信装置、１６…パイロット信号発生器、１７…ステータスモニタリング監視装置、１８…上り信号レベル監視装置、１９…インターネット関連機器、２１…同軸ケーブル、２２…双方向増幅装置、２３…幹線分配器、３１…入出力端子、３２…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、３３…分岐器、３４…等価器、３５…可変減衰器、３６…下り増幅器、３７…分岐器、３８…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、３９…入出力端子、４０…監視制御ユニット、４１ａ〜４１ｃ…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、４２ａ〜４２ｃ…検波器、４３ａ〜４３ｃ…Ａ／Ｄ変換器、４４、４５…Ｄ／Ａ変換器、５１…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５２…合成器、５３…上り増幅器、５４…可変減衰器、５５…等価器、５６…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５７、５８…Ｄ／Ａ変換器、６１…インターステージ、６２…下り増幅器、６３…Ｄ／Ａ変換器。

Claims (4)

1. ヘッドエンド装置から送出される２波以上のパイロット信号を含む下り信号を伝送線路及び双方向増幅装置を介して端末装置に伝送すると共に、端末装置から送出される上り信号を前記伝送線路及び双方向増幅装置を介して伝送する双方向ＣＡＴＶシステムにおいて、
   前記双方向増幅装置は、下り信号レベル調整回路及び下り増幅器からなる下り信号回路と、上り信号レベル調整回路及び上り増幅器からなる上り信号回路と、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号に基づいて前記下り増幅器の出力信号レベルが規定値となるように前記下り信号レベル調整回路を制御すると共に、前記下り信号レベル調整回路の制御量から前記ヘッドエンド装置側の双方向増幅装置との間に存在するフラットロスとケーブルロスを求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように前記上り信号レベル調整回路を制御する監視制御手段とを具備したことを特徴とする双方向ＣＡＴＶシステム。
2. ヘッドエンド装置から伝送路を介して送られてくる２波以上のパイロット信号を含む下り信号を増幅して端末装置に伝送すると共に、端末装置から伝送路を介して送られてくる上り信号を増幅して前記ヘッドエンド装置側に伝送する双方向増幅装置において、
   下り信号レベル調整回路及び下り増幅器からなる下り信号回路と、上り信号レベル調整回路及び上り増幅器からなる上り信号回路と、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号を検出するパイロット信号検出手段と、前記パイロット信号検出手段により検出されたパイロット信号に基づいて前記下り増幅器の出力信号レベルが規定値となるように前記下り信号レベル調整回路を制御すると共に、前記下り信号レベル調整回路の制御量から前記ヘッドエンド装置側の双方向増幅装置との間に存在するフラットロスとケーブルロスを求め、その損失量に見合った上り信号出力レベルとなるように前記上り信号レベル調整回路を制御する監視制御手段とを具備したことを特徴とする双方向増幅装置。
3. 前記監視制御手段は、下り信号レベル調整回路に対する制御データを記憶し、パイロット信号の検出が不能となった場合に、該パイロット信号が無くなる直前の制御データを保持し、下り信号レベル調整回路及び上り信号レベル調整回路の調整完了後は、パイロット信号検出手段で検出されたパイロット信号のレベルが予め設定された閾値を超えるまでは再制御を行なわないことを特徴とする請求項２記載の双方向増幅装置。
4. ヘッドエンド装置から伝送路を介して送られてくる２波以上のパイロット信号を含む下り信号を増幅して端末装置に伝送すると共に、端末装置から伝送路を介して送られてくる上り信号を増幅して前記ヘッドエンド装置側に伝送する双方向増幅装置において、
   下り信号レベル調整回路及び下り増幅器からなる下り信号回路と、上り信号レベル調整回路及び上り増幅器からなる上り信号回路と、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号に基づいて前記下り増幅器の出力信号レベルが規定値となるように前記下り信号レベル調整回路を制御すると共に、前記下り信号レベル調整回路の制御量に基づいて前記上り信号レベル調整回路を制御する監視制御手段とを具備し、
   前記監視制御手段は、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号のレベルが予め設定されたレベル範囲から外れた場合に、前記下り信号回路の周波数特性を前記パイロット信号に基づいて高域、低域の順に所定の制御幅ずつ繰り返して制御し、最終的に下り増幅器の出力信号レベルが規定値範囲内に収束されるように制御し、前記下り増幅器から出力されるパイロット信号のレベルが予め設定されたレベル範囲から外れた場合に、前記下り信号回路の周波数特性を前記パイロット信号に基づいて高域、低域、中域の順に所定の制御幅ずつ繰り返して制御し、最終的に下り増幅器の出力信号レベルが規定値範囲内に収束されるように制御することを特徴とする双方向増幅装置。

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