JP3558955B2 - 帯域拡大方式及びその方式を用いた帯域拡大増幅器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はネットワークシステムの伝送方式において、片方向伝送を双方向化する、又は双方向伝送において、その上り帯域を拡大する伝送方式に関する。又、その方式を用いた増幅器に関する。
本発明は、ＴＶ信号とデータ信号を高群下り帯域で、データ信号を低群上り帯域で伝送するＣＡＴＶネットワークシステムに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のＴＶ受信装置にテレビジョン信号（以下、ＴＶ信号。）を配信するＣＡＴＶネットワークシステムがある。このシステムでは、通常２つの周波数帯が使用されている。１つは、ＣＡＴＶセンターへ制御情報（上り信号）を伝送する１０〜５０ＭＨｚの周波数帯であり、他の１つはＴＶ信号（下り信号）を伝送する７０〜７７０ＭＨｚの周波数帯である。これらの信号は、周波数多重により伝送されている。
近年では、インタネット等のデータ通信が普及し、ＣＡＴＶネットワークシステムでも端末装置を備え、その端末装置間でデータ通信が行われている。それらは、下り信号には上記７０〜７７０ＭＨｚ帯域の何れかのチャネルが使用され、上り信号には１０〜５０ＭＨｚ帯域の何れかのチャネルが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、上記伝送システムでは限られたチャネルを用いてデータ伝送をするため、端末数が増大すると待機時間が多くなるという欠点がある。即ち、端末数が多くなると効率のよいデータ通信ができなくなるという欠点がある。特に、上り方向では帯域が狭いためチャネル数の増大が要望されている。
又、今後インタネット等によるデータ通信の需要は大幅に見込まれ、さらなる多チャンネル化が要望されている。
【０００４】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、既存の増幅器に帯域拡大増幅器を併設して、双方向とすることである。又、双方向増幅器においては、一方向の増幅器に割り当てられた帯域の一部を制限し、その制限された帯域分だけ他方向の帯域を拡大させる方式を提供することである。そして、データ伝送の効率を上げることである。更に、その方式を可能にする帯域拡大増幅器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段・作用及び効果】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の帯域拡大方式は伝送する高周波信号の帯域を拡大する帯域拡大方式であって、構内ネットワークの伝送路上の双方向増幅器に帯域拡大増幅器を併設することによって、その双方向増幅器に割り当てられた高群下り帯域の最低周波数から所定帯域幅を制限し、その制限された所定帯域幅だけ低群上り帯域の最高周波数から周波数帯域を拡大させる。
【０００６】
構内ネットワークの伝送路上の双方向増幅器は、入力信号に対して増幅し得る帯域を有している。帯域拡大増幅器はこの双方向増幅器に併設され、上記帯域の一部を制限して不使用とする。例えば、その増幅器に割り当てられた高群下り帯域の下限の一部（△ｆ）を不使用とする。
そして、不使用とした帯域△ｆを含んで逆の低群上り帯域を設け、その帯域で他方向の信号を伝送する。即ち、既存の双方向増幅器の帯域の一部を制限し、その制限された帯域分を含んで他方向への帯域を設ける。これにより、他方向の伝送チャネルを追加することができる。
【０００７】
伝送チャネルが増加されるので、伝送時の待機時間が短縮され伝送効率のよいネットワークシステムが実現できる。又、低群上り帯域を拡大した場合には、流合雑音の影響を受け難い高い帯域を用いたデータ伝送が可能となる。
尚、上記制限は便宜上高群下り帯域で説明したが、低群上り帯域でも可能である。この場合は、高群下り帯域が拡大される。
又、上記伝送チャネルの追加は、予め他方向帯域を使用していない場合は、拡大された他方向帯域の追加、即ち双方向化を意味し、予め他方向帯域を使用している場合はその帯域の拡大を意味する。
【０００８】
双方向増幅器は、高群下り帯域を増幅する下り増幅器と低群上り帯域を増幅する上り増幅器が並列に接続されている。又、周波数多重で双方向にデータを伝送するネットワークシステムにおいては、その周波数帯域は低群上り帯域、ガードバンド、高群下り帯域の３帯域に分離されている。そして、上り増幅器と下り増幅器は、それぞれの帯域の信号を増幅するように設計されている。
【０００９】
帯域拡大増幅器は、一方向、例えば下り増幅器の高群下り帯域の下限の一部を例えば△ｆだけ制限する。又、ガードバンドの下限も△ｆだけ制限する。即ち、ガードバンド全体を△ｆだけ高群下り帯域側にシフトさせる。
これにより、他方向（例えば、低群上り帯域）が連続して△ｆだけ高群下り帯域側に拡大される。この時、双方向増幅器の上り増幅器は機能しないが、それに代えて帯域拡大増幅器がその機能を果たす。即ち、全体として見れば、上り方向の帯域が拡大されたことになる。よって、この方式を双方向増幅器に適用すれば、一方向の伝送チャネルを増加させることができる。
【００１０】
構内ネットワークであれば、その帯域拡大増幅器に構内の電源から容易に給電することができる。よって、外部のネットワークシステムの電力供給に何ら影響を与えない安価な方式となる。
又、構内ネットワークから外部のＣＡＴＶネットワークシステムへの出力時には、従来の所定の周波数帯域に変換して送出する。即ち、拡大された低群上り帯域を本来のＣＡＴＶネットワークシステムの低群上り帯域の周波数帯域に変換して送出する。これにより、従来のネットワークシステムに何ら影響を与えることなく従来通り双方向通信が可能である。従って、本発明の方式は拡大された帯域を用いて構内ネットワークシステム（ＬＡＮ）の効率を上げるとともに、従来のネットワークシステムに接続可能とする利便性に優れた方式となる。又、構内ネットワークにおいて、低群上り帯域を拡大した場合には、流合雑音の影響を受け難い高い帯域を用いたデータ伝送が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の帯域拡大増幅器は、双方向増幅器の入力端子に接続され高群信号を下流に低群信号を上流に分波する第１分波器と、双方向増幅器の出力端子に接続され高群信号を下流に低群信号を上流に分波する第２分波器と、第１分波器と第２分波器を結ぶ低群経路上に、その双方向増幅器に並列に接続された上り増幅器からなることを特徴とする。上述の様に、周波数多重伝送するネットワークシステムにおいては、その周波数帯域は、低群信号の通過する低群上り帯域、ガードバンド、高群信号の通過する高群下り帯域の３帯域に分離されている。
【００１２】
双方向増幅器の入力端子に接続された第１分波器と双方向増幅器の出力端子に接続された第２分波器は、高群信号を下流に低群信号を上流に分波する。この時、第１分波器及び第２分波器は、上記高群下り帯域の下限を従来より例えば△ｆだけ制限する。又、ガードバンドの下限も△ｆだけ制限する。即ち、ガードバンドを高群下り帯域側に△ｆだけシフトさせ、低群上り帯域を拡大させる。
そして、第１分波器と第２分波器を結ぶ低群経路上に設けられた上り増幅器が、その拡大された低群上り帯域を通過する低群信号を増幅して上流に伝送する。即ち、低群上り帯域を拡大、即ち上り方向のチャンネル数を増加させて、伝送効率を向上させる増幅器となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１に本発明の帯域拡大方式を適用した双方向増幅器を示す。図は、構成ブロック図である。本発明の帯域拡大方式は、従来の増幅器の高群下り帯域の一部を制限し、その一部を利用して低群上り帯域を拡大して伝送効率を向上させる方式である。上記方式は、伝送路１０、従来の増幅器２０と本発明の帯域拡大増幅器３０からなる双方向増幅器に適用される。
【００１４】
従来の構成は、伝送路１０を直接端子２１、２２に接続して、片方向に伝送する片方向増幅器である。例えば、伝送路をＣＡＴＶ伝送路とすれば、従来の増幅器２０は７０〜７７０ＭＨｚ帯域のＴＶ信号を増幅して下流の各需要家に伝送する片方向増幅器である。本方式は、従来の増幅器２０を伝送路１０から切り離して直接帯域拡大増幅器３０に接続し、伝送路１０を帯域拡大増幅器３０の端子３１、３２と接続する構成である。
【００１５】
信号の流れに沿って、構成要素の各機能を説明する。例えば、伝送路１０から入力端子３１に高群下り信号が入力される場合を想定する。高群下り信号とは、高周波帯域を周波数多重で伝送される複数の信号の総称である。
帯域拡大増幅器３０は、その内部に後述する分波器（方向性フィルタ）を有し、高帯域の８５〜７７０ＭＨｚまでを高群下り帯域としている。従来の通過帯域を７０〜７７０ＭＨｚとすれば、高帯域の下限側の一部が制限されることになる。図２（ａ）に従来の増幅器２０の増幅し得る帯域を、図２（ｂ）に増幅器２０を本発明の帯域拡大増幅器３０に併設した場合のそれを示す。これにより、８５〜７７０ＭＨｚまでの通過信号は従来通り増幅器２０によって増幅され、帯域拡大増幅器３０をバイパスして各需要家に伝送される。
【００１６】
逆に、帯域拡大増幅器３０は図２（ｂ）に示すように、例えば１０〜６５ＭＨｚまでの帯域を他方向伝送の帯域とすることができる。即ち、需要家に設置された図示しない端末装置からのデータ信号を低群上り信号としてこの拡張された帯域を用いて伝送することができる。
このように、上記増幅器２０が高群下り帯域のみを増幅する下り増幅器であれば、図２（ｂ）の低群上り帯域Ａが追加され、全体としては双方向増幅器となる。
【００１７】
又、詳細は後述するが、上記増幅器２０を双方向増幅器と想定することもできる。この場合は、従来の帯域に図２（ｂ）に示す帯域Ｂが追加されて、低群上り帯域Ａが形成される。上記増幅器２０が何れであっても、図１に示す双方向増幅器は、図２（ｂ）に示す拡大された低群上り帯域Ａを用いて上り方向にデータ通信することができる。即ち、上りチャネルが追加されるので、待機時間の短縮された効率のよい伝送が可能となる。
【００１８】
（第２実施例）
図３に本発明の帯域拡大方式を用いた双方向増幅器を示す。図は、回路図である。本実施例の双方向増幅器は、信号を高群下り信号と低群上り信号に分波する第１分波器である分波器３３、第２分波器である分波器３７、低群上り信号を増幅する上り増幅器であるアンプ３６、高群下り信号を増幅するアンプ２５、高群下り信号をのみを通過させるハイパスフィルタ（以降、ＨＰＦ）２４から構成される。ここで、アンプ２５、ＨＰＦ２４が従来の増幅器であり、ここでは片方向増幅器２０Ａで表す。又、分波器３３、分波器３７、アンプ３６が帯域拡大増幅器３０である。
高群下り信号と低群上り信号は、図３の矢印で示すように、分波器３３、３７によってそれぞれ分波される。分波された高群下り信号の経路を高群経路、低群上り信号の経路を低群経路と呼ぶ。
【００１９】
信号の流れに沿って、各構成要素の機能を説明する。入力端子３１から入力された高群下り信号は、先ず分波器３３に入力される。分波器３３は、フィルタであり図２（ｂ）に示した通過特性を有している。即ち、高帯域の８５〜７７０ＭＨｚと低帯域の１０〜６５ＭＨｚを分離する特性である。従って、８５〜７７０ＭＨｚ帯域の高群下り信号は、従来のＨＰＦ２４を経てアンプ２５で増幅される。増幅された高群下り信号は、再びＨＰＦ２４、分波器３７をへて下流に出力される。高群下り信号は、この様に高群経路を経て各需要家に伝送される。
【００２０】
逆に、低群上り信号は分波器３３、３７の図２（ｂ）の周波数特性によって、１０〜６５ＭＨｚの帯域Ａで他方向（上流方向）に伝送される。即ち、下流からの低群上り信号は低群上り経路上に配置されたアンプ３６で増幅されて上流に伝送される。この時、図２（ｂ）の帯域Ａは、従来より帯域Ｂだけ（１０ＭＨｚ程度）拡大されている。
即ち、上りチャネルが拡大されるので、従来より待機時間の短縮された効率のよい伝送が可能となる。よって、本発明の帯域拡大方式と帯域拡大増幅器を用いれば、容易に帯域が拡大された新たな双方向増幅器が実現され、より効率よく双方向通信させることができる。
【００２１】
（第３実施例）
図４に本発明の第３実施例を示す。図は、ブロック図である。本実施例の特徴は、第２実施例のＨＰＦ２４とアンプ２５からなる片方向増幅器２０Ａを双方向増幅器２０Ｂとした場合である。尚、本実施例に用いる他の構成要素が第２実施例のそれと同一の場合は、同一番号が記してある。その作用は、第２実施例のそれと同等である。従って、ここでは帯域拡大増幅器３０の分波器３３、３７が双方向増幅器２０Ｂの周波数配置に及ぼす影響についてのみ記述する。
【００２２】
従来の双方向増幅器２０Ｂの周波数構造を図５（ａ）に示す。７０〜７７０ＭＨｚの高帯域Ｃが高群下り信号の伝送に使用される帯域であり、１０〜５０ＭＨｚの低帯域Ｄが低群上り信号の伝送に使用される帯域である。高帯域Ｃと低帯域Ｄに挟まれた箇所がガードバンドである。これらの周波数構造は、双方向増幅器の入出力に設けられた分波器４１、４２によって決定されている。
【００２３】
本実施例では、これらの分波器４１、４２の外側に更に帯域拡大増幅器３０の分波器３３、３７が配置されている。図５（ｂ）に、分波器３３、３７によって決定される周波数配置を示す。分波器３３、３７は分波器４１、４２の外側に設けられているので、入力信号に対しては分波器３３、３７が有効となる。即ち、図５（ｂ）に示す周波数配置が、帯域拡大増幅器３０と双方向増幅器２０Ｂからなる新たな双方向増幅器の周波数配置となる。
【００２４】
これは、ガードバンドが高帯域側に△ｆシフトされて、低帯域Ｄの上限が△ｆだけ高帯域側にシフトされ、その結果低帯域Ｄが△ｆだけ拡大されたことを意味する。低帯域Ｄの拡大は、上りチャネルの追加を意味するので、そのチャネルを利用すれば通信時の待機時間が短縮される。よって、本発明の帯域拡大増幅器を従来の双方向増幅器に適用した場合でも、より伝送効率のよい双方向通信が実現できる。
【００２５】
（第４実施例）
図６に本発明の帯域拡大方式を利用した構内ネットワークの１例を示す。本実施例の構内ネットワークは、周波数変換装置５０、帯域拡大増幅器３０、双方向増幅器２０Ｂ、分配器５４、同軸ケーブル５６、分配器５８、ＴＶ受信器６０、端末装置６２から構成される。この構内ネットワークは、例えばＣＡＴＶネットワーク幹線路１００に設けられたノード１１０に接続される。
【００２６】
通常、構内ネットワークでは、例えば、延出された同軸ケーブル５６に各需要家のＴＶ受信装置６０、端末装置６２が接続されている。そのネットワークシステムにおける周波数配置は、図５（ａ）に示したそれである。即ち、７０〜７７０ＭＨｚ帯域で高群下り信号（ＴＶ信号とデータ信号）が伝送され、１０〜５０ＭＨｚ帯域で低群上り信号（データ信号）が伝送される。この時、低群上り帯域が狭いため端末装置数が増大すると待機時間が増大し伝送効率が低下する。又、流合雑音の影響も受けやすい。
【００２７】
本実施例では、従来の構内ネットワークの双方向増幅器２０Ｂに帯域拡大増幅器３０を、ノード１１０と帯域拡大増幅器３０の間に周波数変換装置５０を備えている。即ち、構内ネットワークの周波数変換装置５０以降の周波数配置は、帯域拡大増幅器３０を備えているので第３実施例と同じ理由で図５（ｂ）となる。即ち、低群上り信号が使用する周波数帯域が拡大される。帯域が拡大されてチャネルが増大するので、上り信号の待機時間が短縮されその伝送効率が向上する。又、流合雑音の影響を受け難い高い帯域をデータ伝送に用いることができるので、データ伝送の品質が向上する。
【００２８】
又、この構内ネットワークは他ネットワークシステム、例えばＣＡＴＶネットワークシステムとは周波数変換装置５０を介して接続されている。構内ネットワークから外部への出力時には、図５（ａ）の従来の所定の周波数配置に変換してて送出する。これにより、従来のネットワークシステムと双方向通信が可能となる。従って、従来のネットワークシステムにも接続可能な利便性に優れた方式となる。
又、構内ネットワークであれば、上記帯域拡大増幅器３０に構内の電源から容易に給電することができる。これによっても、外部のネットワークシステムの電力供給に何ら影響を与えることはない。よって、より安価な方式となる。
【００２９】
（変形例）
以上、本発明を表わす１実施例を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。
例えば、第２実施例、第３実施例では、帯域拡大増幅器３０にアンプ３６を備えたが、増幅する必要がない場合は増幅率を１又はアンプ３６を省略してもよい。即ち、分波器３３、３７のみで形成してもよい。
【００３０】
又、第４実施例では、双方向増幅器２０Ｂと帯域拡大増幅器３０はノード１１０と分配器５４間に配置したが、構内ネットワーク内ならば何処でもよい。又、その個数は複数でもよい。周波数配置が同一であれば、複数設置して大規模ＬＡＮが形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わる帯域拡大方式を説明するブロック図。
【図２】本発明の第１実施例に係わる帯域拡大方式の適用前の周波数配置図（ａ）、適用後の周波数配置図（ｂ）。
【図３】本発明の第２実施例に係わる帯域拡大増幅器の回路図。
【図４】本発明の第３実施例に係わる帯域拡大増幅器を適用した双方向増幅器の回路図。
【図５】本発明の第３実施例に係わる帯域拡大方式の適用前の周波数配置図（ａ）、適用後の周波数配置図（ｂ）。
【図６】第４実施例に係わる帯域拡大方式を適用した構内ネットワークの構成図。
【符号の説明】
１０ 伝送路
２０Ａ 片方向増幅器
２０Ｂ 双方向増幅器
２１，２２，３１，３２ 端子
２４ ハイパスフィルタ
２５ アンプ
３０ 帯域拡大増幅器
３３、３７ 分波器
３６ アンプ
４１、４２ 分波器
５０ 周波数変換装置
５４、５８ 分配器
５６ 同軸ケーブル
６０ ＴＶ受信器
６２ 端末装置

Claims (2)

1. 伝送する高周波信号の帯域を拡大する帯域拡大方式であって、
   構内ネットワークの伝送路上の双方向増幅器に帯域拡大増幅器を併設することによって、該増幅器に割り当てられた高群下り帯域の最低周波数から所定帯域幅を制限し、その制限された所定帯域幅だけ低群上り帯域の最高周波数から周波数帯域を拡大させ、
   構内ネットワークから外部のＣＡＴＶネットワークシステムへの出力時には、拡大された低群上り帯域を本来のＣＡＴＶネットワークシステムの低群上り帯域の周波数帯域に変換して送出することを特徴とする帯域拡大方式。
2. 請求項１に記載の帯域拡大方式を用いる帯域拡大増幅器であって、
   前記双方向増幅器の入力端子に接続され、高群信号を下流に低群信号を上流に分波する第１分波器と、
   前記双方向増幅器の出力端子に接続され、高群信号を下流に低群信号を上流に分波する第２分波器と、
   前記第１分波器と前記第２分波器を結ぶ低群経路間に、前記双方向増幅器に並列に接続された上り増幅器と
   を備えたことを特徴とする帯域拡大増幅器。

Images