JP4312723B2

JP4312723B2 - ケーブルモデム及びそのケーブルモデムの周波数帯域別フィルタリング方法

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Publication number: JP4312723B2
Application number: JP2005009829A
Authority: JP
Inventors: 信雄桂
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
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Filing date: 2005-01-18
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Description

本発明は、ケーブルモデム及びそのケーブルモデムの周波数帯域別フィルタリング方法に関し、より詳しくは、ケーブルモデム及びケーブルＳＴＢに内蔵された相異なるＨＦＣ伝送路を通じて上向き信号を伝送して、ＨＦＣネットワーク全体の性能を改善するケーブルモデム及びそのケーブルモデムの周波数帯域役別フィルタリング方法に関する。

ケーブルモデムは、ＨＦＣ（Hybrid Fiber Coaxial：同軸線）ネットワークを通じて、ＣＭＴＳ(Cable Modem Termination System)に上向き信号(up-stream signal)を伝送し、下向き信号(down-stream signal)を受信する。

ケーブルモデム又はケーブルＳＴＢ(set top box)は、ＨＦＣネットワークを用いてデータ及び映像信号を送受信する。このとき、ＣＭＴＳ及びＨｅａｄＥｎｄ装置と、ケーブルモデム及びケーブルＳＴＢとの通信は、ＨＦＣネットワーク全体の性能を左右するが、その中で、ケーブルモデム及びケーブルＳＴＢから伝送する上向き信号が、最も重要な役割を担当する。

図１は、従来の一般的なケーブルモデムを示す図である。

図１を参照すると、一般的なケーブルモデム１０は、ＣＰＵ１１と、上向き信号制御部１２と、トランスフォーマー１３と、ＬＰＦ１４と、チューナー１５と、２０ＭＨｚＨＰＦ１６と、で構成される。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１は、ケーブルモデム１０の全体の動作を制御して、第１のイネーブル信号(EN1)と、第２のイネーブル信号(EN2)と、を生成して、データバスでデータ(DATA)を出力する。

ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０において、ＣＭＴＳ或いはＨｅａｄＥｎｄ２０と通信するために、上向き信号をＨＦＣネットワークへ伝送するが、このときの上向き信号の周波数は、ＣＭＴＳ或いはＨｅａｄＥｎｄ２０がＨＦＣネットワークを通じて伝送する信号情報を、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０のＣＰＵ１１が受信して決定する。

即ち、上向き信号の周波数は、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０が決定するものではなく、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が、ＨＦＣネットワークの信号状態によって決定するものである。

したがって、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が、上向き信号の周波数及びその他の情報を含む信号を、該当ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０に伝送する場合には、該当ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０のＣＰＵ１１は、これを受信して上向き送信周波数を決定して、この周波数を送信周波数として使用する。

上向き信号制御部１２は、ＣＰＵ１１の制御を通じて上向き信号であるデータを受信して利得を調節する。

トランスフォーマー１３は、上向き信号制御部１２の出力信号を受信して、上向き信号制御部１２と後段階とを分離する。

低域通過フィルター(ＬＰＦ：Low Pass Filter)１４は、トランスフォーマー１３の出力信号を受信して高周波成分を除去するためのものであり、４２ＭＨｚ以下の信号のみを通過させる。これは、モデムで使用される上向き信号は、５〜４２ＭＨｚ帯域のみを使用するためであり、４２ＭＨｚ以上の信号は必要なく、この低域通過フィルター１４により除去することとするものである。

チューナー１５は、高周波成分が除去された上向き信号をＨＦＣネットワークに伝送する。

２０ＭＨｚＨＰＦ１６は、上向き信号のノイズ問題を解決するためのものである。ここで、２０ＭＨｚＨＰＦ１６を装着する理由は、ＨＦＣネットワークにおいては、５〜２０ＭＨｚ帯域はノイズが多いため、ＨＰＦを使用して、５〜２０ＭＨｚ帯域を遮断して、ＨＦＣネットワークを改善すするためである。これによって、５〜２０ＭＨｚ帯域は、ノイズが多いため、ＨＦＣネットワーク全体に上向き信号の上向き帯域の周波数である５〜４２ＭＨｚの中で５〜２０ＭＨｚ帯域は使用しないものとする。

図１に示されたケーブルモデム１０の送信部は、ＨＦＣネットワークを通じてＣＭＴＳ２０に上向き信号を伝送する。

上向き信号であるデータは、ＣＰＵ１１の制御によって上向き信号制御部１２により、その信号のサイズが調節される。

ケーブルモデム１０からＣＭＴＳ２０へ伝送する信号のサイズは、常に一定ではなく、ＣＭＴＳ２０の命令に従って、そのサイズが変化する。その理由は、ケーブルモデム１０とＣＭＴＳ２０との間の距離が遠くなるほど、上向き信号のサイズを拡大して伝送することにより、上向き信号がＣＭＴＳ２０まで到逹することができるからである。

トランスフォーマー１３は、上向き信号制御部１２と低域通過フィルター１４との間を分離(isolation)する機能を実行する。

上向き信号制御部１２でサイズが調節された上向き信号は、低域通過フィルター１４により高周波成分が除去される。上向き信号は、５〜４２ＭＨｚ帯域のみを使用するので、４２ＭＨｚ以上の信号はこの低域通過フィルター１４により除去される。

しかしながら、従来のケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０を使用するＨＦＣネットワークでは、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム１０の前端に２０ＭＨｚＨＰＦ１６を使用するので、ＨＦＣネットワーク全体の５〜２０ＭＨｚ帯域でノイズの有無に関係なくこの帯域を使用することができない。

上向き周波数帯域は、５〜４２ＭＨｚであり帯域は広くないが、２０ＭＨｚＨＰＦを使用する場合には、２０ＭＨｚ帯域を遮断するので、上向き信号周波数で使用することができる帯域幅が一層狭くなるという問題点がある。

したがって、本発明は上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、上向き信号を、ケーブルモデム及びケーブルＳＴＢに内蔵された相異なるＨＰＦ伝送路を通じて伝送して、ケーブルモデム及びそのケーブルモデムの周波数帯域別フィルタリング方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるケーブルモデムは、ＨＦＣネットワークに上向き信号を伝送する必要がある場合には、伝送する上向き信号の周波数の帯域にしたがって、相異なる高帯域フィルタリングを実行するための制御信号を出力するＣＰＵと、通過帯域の周波数が相異なる複数の高帯域通過フィルターを備え、入力される上向き信号を周波数帯域別に、異なる経路でフィルタリングを実行する多重高帯域通過フィルターと、制御信号によって、多重高帯域通過フィルターに具備された複数の高帯域通過フィルターの中で、上向き信号が通過する経路が相異なるように、高帯域通過フィルターを選択する高帯域通過フィルター選択部と、を含み、多重高帯域通過フィルターは、上向き信号が１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数を有し、かつ、ＨＦＣネットワークにノイズがない場合には、上向き信号について高帯域通過フィルタリングを実行するために、１０ＭＨｚ以上の周波数を通過させる第１の高帯域通過フィルターと、上向き信号が２０ＭＨｚ以上の周波数を有する場合、又は、ＨＦＣネットワークにノイズがある場合には、上向き信号について高帯域通過フィルタリングを実行するために、２０ＭＨｚ以上の周波数を通過させる第２の高帯域通過フィルターと、を含み、高帯域通過フィルター選択部は、上向き信号が５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満の周波数を有し、かつ、ＨＦＣネットワークにノイズがない場合には、多重高帯域通過フィルターによりフィルタリングが発生しないように、そのまま通過させるように動作する。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、ＣＰＵから上向き信号を受信して、上向き信号の利得を調節して出力する上向き信号制御部をさらに含む。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、上向き信号制御部の出力信号を受信して、上向き信号制御部と後段階を分離するトランスフォーマーをさらに含む。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、高帯域通過フィルター選択部により選択された高帯域通過フィルターにより、フィルタリングされた上向き信号について、低帯域通過フィルタリングを実行してＨＦＣネットワークに伝送する低帯域通過フィルターをさらに含む。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、低帯域通過フィルターにより高周波成分が除去された上向き信号をＨＦＣネットワークに伝送するチューナーをさらに含む。

好ましくは、ＣＰＵは、上向き信号の周波数帯域別に相異なる制御信号を出力する。

好ましくは、高帯域通過フィルター選択部は、ＣＰＵの制御信号によってＯＮ/ＯＦＦが制御されるトランジスターと、トランジスターのＯＮ/ＯＦＦ動作により多重高帯域通過フィルター部から該当高帯域通過フィルターへの接続をスイッチングするように動作するリレーと、を含む。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、上向き信号を伝送する必要がある場合には、ＣＰＵから出力される制御信号によりＯＮ/ＯＦＦされて、上向き信号をＨＰＦネットワークに伝送するときだけＯＮ状態で動作する制御ゲートをさらに含む。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、ＨＰＦに流入されるＤＣ電流成分を除去するためのキャパシタをさらに含む。

好ましくは、本発明のケーブルモデムは、多重高帯域通過フィルターに接続して伝達される信号を相互に分離するスプリッターをさらに含む。

一方、上記目的を達成するための本発明によるフィルタリング方法は、ＨＦＣネットワークに上向き信号を伝送する必要がある場合に、ＨＦＣネットワークから受信された上向き信号の送信周波数帯域を判断する段階と、上向き信号の送信周波数の帯域とＨＦＣネットワークのノイズの有無とにしたがって、相異なる高帯域フィルタリングを実行するための制御信号を出力する段階と、制御信号により相異なる複数の高帯域通過フィルタリング経路の中で、周波数帯域別に該当する高帯域通過フィルタリング経路を選択する段階と、選択された高帯域通過フィルタリング経路により、上向き信号をフィルタリングして、ＨＦＣネットワークに伝送する段階と、を含み、上向き送信周波数帯域を、５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満、かつ、ＨＦＣネットワークにノイズがない場合と、１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満、かつ、ＨＦＣネットワークにノイズがない場合と、２０ＭＨｚ以上４２ＭＨｚ以下、又は、ＨＦＣネットワークにノイズがある場合である場合と、で区分する。

本発明では、ＳＴＢ或いはケーブルモデムを使用するＨＦＣネットワークにおいて、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム内に通過帯域周波数が異なる複数のＨＰＦを内蔵して、可能な限り５〜４２ＭＨｚの上向き周波数帯域を使用できるように、ＨＦＣネットワークの状態によって、各々通過帯域周波数が異なる経路を通じて、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム上向き信号が、ＨＦＣネットワークに伝送されることとなるため、上向き周波数帯域を効率的に利用することができる。

以下、本発明の実施形態によるケーブルモデム及びそのケーブルモデムの周波数帯域別フィルタリング方法の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態によるケーブルモデムの構成ブロック図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態によるケーブルモデム３０は、ＣＰＵ（制御部）３１と、上向き信号制御部３２と、トランスフォーマー３３と、多重ＨＰＦ３４と、ＨＰＦ選択部３５と、ＬＰＦ３６と、チューナー３７と、で構成される。

多重ＨＰＦ３４は、不図示の第１のＨＰＦと第２のＨＰＦからなる。第１のＨＰＦは、１０ＭＨｚ以上の周波数帯域を通過させる高帯域通過フィルターであり、第２のＨＰＦは、２０ＭＨｚ以上の周波数帯域を通過させる高帯域通過フィルターである。

ＨＰＦ選択部３５は、トランスフォーマー３３と多重ＨＰＦ３４との間の接続を選択的にスイッチングするもので、ＣＰＵ３１の制御を受ける。即ち、ＨＰＦ選択部３５は、多重ＨＰＦ３４内に備わる第１のＨＰＦと第２のＨＰＦとの中で、トランスフォーマー３３に接続することを選択する機能を実行する。ＨＰＦ選択部３５は、トランスフォーマー３３と多重ＨＰＦ３４との接続形態を三種類選択できる。即ち、トランスフォーマー３３と第１のＨＰＦが接続する形態と、トランスフォーマー３３と第２のＨＰＦが接続する形態と、トランスフォーマー３３が第１のＨＰＦと第２のＨＰＦのいずれにも接続せずそのまま通過させる形態である。

ＬＰＦ３６は、多重ＨＰＦ３４の出力信号を受信して高周波成分を除去するためのもので、４２ＭＨｚ以下の信号のみを通過させる。これは、モデムでは５〜４２ＭＨｚ帯域の上向き信号のみを使用するためであり、４２ＭＨｚ以上の信号は、この低域通過フィルター３６により除去するものである。

チューナー３７は、低域通過フィルター３６により高周波成分が除去された上向き信号を、ＨＦＣネットワークに伝送する。

ＣＰＵ３１は、上向き信号を伝送する場合に、上向き信号制御部３２に、上向き信号データとイネーブル信号を出力する。同時に、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数の帯域によって、ＨＰＦ選択部３５を制御するための制御信号を出力する。ここで、上向き送信周波数帯域は、３種類で分けることができる。即ち、１０ＭＨｚ未満である場合(５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ)と、１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満である場合と、２０ＭＨｚ以上である場合(２０ＭＨｚ〜４２ＭＨｚ)と、で分けられる。

これによって、ＣＰＵ３１は、上向き信号を伝送する必要がある場合には、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数の帯域によって、ＨＰＦ選択部３５に該当制御信号を出力する。

ＣＰＵ３１は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が１０ＭＨｚ未満である場合には、ＨＰＦ選択部３５に第１の制御信号を出力して、トランスフォーマー３３が、多重ＨＰＦ３４の第１のＨＰＦと第２のＨＰＦとの中でいずれにも接続しないで、そのまま通過させる。このようにすることにより、トランスフォーマー３３から出力された上向き信号は、多重ＨＰＦ３４で、いかなるフィルタリングも行わずにＬＰＦ３６とチューナー３７とを経て、ＨＦＣネットワークに信号が伝送されることとなる。

一方で、ＣＰＵ３１は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が２０ＭＨｚ以上である場合には、ＨＰＦ選択部３５に第２の制御信号を出力して、トランスフォーマー３３が多重ＨＰＦ３４の第２のＨＰＦに接続するようにする。このようにすることにより、トランスフォーマー３３から出力された上向き信号は、多重ＨＰＦ３４の第２のＨＰＦによるフィルタリングが行われた後に、ＬＰＦ３６とチューナー３７とを経て、ＨＦＣネットワークに信号が伝送されることとなる。

また一方で、ＣＰＵ３１は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの間である場合には、ＨＰＦ選択部３５に第３の制御信号を出力して、トランスフォーマー３３が、多重ＨＰＦ３４の第１のＨＰＦに接続するようにする。このようにすることにより、トランスフォーマー３３から出力された上向き信号は、多重ＨＰＦ３４の第１のＨＰＦによるフィルタリングが行われた後に、ＬＰＦ３６とチューナー３７とを経てＨＦＣネットワークに信号が伝送されることとなる。

上向き信号制御部３２は、ＣＰＵ３１の制御によって上向き信号をＨＦＣネットワークに伝送する場合には、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数によって該当周波数の利得を調節する機能を実行する。これによって、上向き信号制御部３２は、自動利得制御(AGC)モジュールを具備して安定した周波数の上向き信号を生成する。

トランスフォーマー３３は、上向き信号制御部３２の出力信号を受信して、上向き信号制御部３２と後段階を分離する。

このように構成された本発明の一実施形態によるケーブルモデムの動作について説明する。

ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が１０ＭＨｚ未満である場合には、ＣＰＵ３１は、上向き信号制御部３２に該当送信周波数の上向き信号とイネーブル信号とを出力する。これによって、上向き信号制御部３２は、ＣＰＵ３１のイネーブル信号によって、上向き信号の利得を調節して出力する。一方、ＣＰＵ３１は、ＨＰＦ選択部３５に第１の制御信号を出力する。これによって、ＨＰＦ選択部３５は、トランスフォーマー３３が、多重ＨＰＦ３４の第１のＨＰＦと第２のＨＰＦとのいずれにも接続しないようにして、上向き信号をフィルタリングなしに通過させるように動作する。これによって、トランスフォーマー３３から出力された上向き信号は、多重ＨＰＦ３４で、いかなるフィルタリングも行われずにＬＰＦ３６とチューナー３７とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送される。

一方で、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、２０ＭＨｚ以上である場合には、ＣＰＵ３１は、上向き信号制御部３２に、該当送信周波数の上向き信号とイネーブル信号とを出力する。これによって、上向き信号制御部３２は、ＣＰＵ３１のイネーブル信号によって上向き信号の利得を調節して出力する。一方、ＣＰＵ３１は、ＨＰＦ選択部３５に第２の制御信号を出力する。これによって、ＨＰＦ選択部３５は、トランスフォーマー３３が、多重ＨＰＦ３４の第２のＨＰＦに接続するように動作する。これによって、トランスフォーマー３３から出力された上向き信号が、多重ＨＰＦ３４の第２のＨＰＦによるフィルタリングが行われた後に、ＬＰＦ３６とチューナー３７とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送される。

また一方で、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの間である場合には、ＣＰＵ３１は、上向き信号制御部３２に、該当送信周波数の上向き信号とイネーブル信号とを出力する。これによって、上向き信号制御部３２は、ＣＰＵ３１のイネーブル信号によって上向き信号の利得を調節して出力する。一方、ＣＰＵ３１は、ＨＰＦ選択部３５に第３の制御信号を出力する。これによって、ＨＰＦ選択部３５は、トランスフォーマー３３が、多重ＨＰＦ３４の第１のＨＰＦに接続するように動作する。これによって、トランスフォーマー３３から出力された上向き信号が、多重ＨＰＦ３４の第１のＨＰＦによるフィルタリングが行われた後に、ＬＰＦ３６とチューナー３７とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送される。

図３は、本発明の他の実施形態によるケーブルモデムの構成ブロック図である。

図３を参照すると、本発明の他の実施形態によるケーブルモデム４０は、ＣＰＵ４１と、上向き信号制御部４２と、制御ゲート４３と、トランスフォーマー４４と、第１キャパシタ(Ｃ１)と、第２キャパシタ(Ｃ２)と、ＬＰＦ４５と、チューナー４６と、第１のスイッチ４７と、第２のスイッチ４８と、第１のＨＰＦ４９と、第２のＨＰＦ５０と、スプリッター５１と、で構成される。

前記第１のスイッチ４７及び第２のスイッチ４８は、各々一つのトランジスター（Ｑ１、Ｑ２）と、抵抗と、リレーからなっている。ここで、トランジスターは、バイポーラートランジスター又はＦＥＴにより構成することができる。

ＣＰＵ４１は、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の３つのポートを有している。Ｐ１は、制御ゲート(control gate)４３をＯＮ/ＯＦＦするための制御信号を制御ゲート４３に出力するポートであり、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した情報を受けて、上向き信号を伝送するときだけ使用する。

Ｐ２、Ｐ３は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数の帯域によって、第１のスイッチ４７と第２のスイッチ４８とのＯＮ/ＯＦＦを制御するための制御信号を出力するポートである。ここで、上向き送信周波数帯域は、３種類に分類することができる。即ち、１０ＭＨｚ未満である場合(５ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ)と、１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満である場合と、２０ＭＨｚ以上である場合(２０ＭＨｚ〜４２ＭＨｚ )と、で分けられる。

これによって、ＣＰＵ４１は、上向き信号を伝送する必要がある場合には、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数の帯域によって、各Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ポートに該当制御信号を出力するようになる。

即ち、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０で上向き信号を伝送する時にだけ、Ｐ１にＨＩ信号（ｈｉｇｈｓｉｇｎａｌ）を出力して、制御ゲート４３がＯＮになり、他の場合には、Ｐ１に常にＬＯＷ信号（ｌｏｗｓｉｇｎａｌ）を出力して、制御ゲート４３を常にＯＦＦさせることにより、同軸線(ＨＦＣ)には、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０からのいかなる上向き信号をも伝送しないようにする。

ＣＰＵ４１は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、１０ＭＨｚ未満である場合には、Ｐ１(Port1)にＨＩ信号を出力して、制御ゲート４３をＯＮさせ、Ｐ２(Port2)とＰ３(Port3)にＬＯＷ信号を出力して、Ｑ１(トランジスター又はＦＥＴ)、Ｑ２(トランジスター又はＦＥＴ)を各々ＯＦＦさせて、上向き信号が、第１のＨＰＦ４９又は第２のＨＰＦ５０を経ずにスプリッター５１とＬＰＦ４５とチューナー４６とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送するようにする。

一方で、ＣＰＵ４１は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、２０ＭＨｚ以上である場合には、Ｐ２(Port2)とＰ３(Port3)に各々ＨＩ信号を出力して、Ｑ１とＱ２をイネーブル(enable)させて、上向き信号が、第２のＨＰＦ５０を経て、スプリッター５１とＬＰＦ４５とチューナー４６とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送するようにする。

また一方で、ＣＰＵ４１は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満の間である場合には、Ｐ２(Port2)にＨＩ信号を出力して、Ｑ１だけイネーブルさせて、上向き信号が、第１のＨＰＦ４９を経て、スプリッター５１とＬＰＦ４５とチューナー４６を経て、ＨＦＣネットワークに伝送するようにする。

上向き信号制御部４２は、ＣＰＵ４１の制御によって、上向き信号をＨＦＣネットワークに伝送する場合には、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数によって、該当周波数に利得を調節する機能を実行する。これによって、上向き信号制御部４２は、自動利得制御(AGC)モジュールを備えて、安定した周波数の上向き信号を生成する。

制御ゲート４３は、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した情報を受けて、上向き信号を伝送するときにだけ使用する。これは、上向き信号を伝送しない場合に、上向き信号制御部４２のノイズ成分が、同軸線(ＨＦＣ)に流入することを防ぐためである。

このために、制御ゲート４３は、ＣＰＵ４１のＰ１(Port1)から出力する値によって、ＯＮ/ＯＦＦが決定される。即ち、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０から上向き信号を伝送する場合には、ＣＰＵ４１のＰ１が、ＨＩ信号を出力することにより、制御ゲート４３はＯＮになり、他の場合には、ＣＰＵ４１のＰ１が、常にＬＯＷ信号を出力することによって、制御ゲート４３は常にＯＦＦされて、同軸線(ＨＦＣ)には、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０からのいかなる上向き信号も伝送されないようにする。

トランスフォーマー４４は、制御ゲート４３を通じて、上向き信号制御部４２の出力信号を受信して、上向き信号制御部４２と後段階とを分離する。

第１のキャパシタ(Ｃ１)と第２のキャパシタ(Ｃ２)は、ＡＣカップリング用として使用するものであり、上向き信号の中のＤＣ成分を除去する。

低域通過フィルター(ＬＰＦ)４５は、スプリッター５１の出力信号を受信して、高周波成分を除去するためのもので、４２ＭＨｚ以下の信号のみを通過させる。これは、モデム４０では、５〜４２ＭＨｚ帯域の上向き信号のみを使用するので、４２ＭＨｚを超える信号はこの低域通過フィルター４５により除去するためである。

チューナー４６は、低域通過フィルター４５により高周波成分が除去された上向き信号を、ＨＦＣネットワークに伝送する。

第１のスイッチ４７は、第１のスイッチ４７を構成するトランジスターＱ１の状態によって、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号の伝送経路を決定する。例えば、第１のスイッチ４７は、トランジスターＱ１が‘ＯＦＦ’状態である場合には、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号が、直接スプリッター５１に伝達されるようにし、トランジスターＱ１が‘ＯＮ’状態である場合には、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号が、第１のＨＰＦ４９又は第２のＨＰＦ５０を経て、スプリッター５１に伝達されるようにする。即ち、第１のスイッチ４７は、トランジスターＱ１が‘ＯＦＦ’状態である場合には、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号をスプリッター５１に伝達し、トランジスターＱ１が‘ＯＮ’状態である場合には、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号を、第１のＨＰＦ４９又は第２のＨＰＦ５０に伝達する。このとき、トランスフォーマー４４から出力した上向き信号が、第１のＨＰＦ４９又は第２のＨＰＦ５０のどちらを経由して伝達されるかは、第２のスイッチ４８により決定される。

第２のスイッチ４８は、第２のスイッチ４８を構成するトランジスターＱ２状態によって、第１のスイッチ４７を通じて伝達された上向き信号の伝送経路を決定する。例えば、第２のスイッチ４８は、トランジスターＱ２が‘ＯＦＦ’状態である場合には、第１のスイッチ４７を通じて伝達された上向き信号が、第１のＨＰＦ４９を経てスプリッター５１に伝達されるようにし、トランジスターＱ２が‘ＯＮ’状態である場合には、第１のスイッチ４７を通じて伝達された上向き信号が、第２のＨＰＦ５０を経て、スプリッター５１に伝達されるようにする。即ち、第２のスイッチ４８は、トランジスターＱ２が‘ＯＦＦ’状態である場合には、第１のスイッチ４７を通じて伝達された上向き信号を、第１のＨＰＦ４９に伝達し、トランジスターＱ２が‘ＯＮ’状態である場合には、第１のスイッチ４７を通じて伝達された上向き信号を、第２のＨＰＦ５０に伝達する。

第１のＨＰＦ４９は、１０ＭＨｚ以上の周波数帯域を通過させて、１０ＭＨｚ未満の周波数帯域は除去する。これは、上向き送信周波数が１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの間にある場合のための高帯域通過フィルターである。

第２のＨＰＦ５０は、２０ＭＨｚ以上の周波数帯域を通過させて、２０ＭＨｚ未満の周波数帯域は除去する。これは、上向き送信周波数が２０ＭＨｚ以上である場合のための高帯域通過フィルターである。

スプリッター５１は、電話通信で、時に“POTS splitter”とも呼ばれる。スプリッター５１は、電話信号を、各々選択された周波数範囲を伝送する二つ以上の信号に分離する装置であり、複数の場所から入ってくる信号を、一つの信号に再度組立てることも実行できる。ＡＤＳＬサービスで、インターネットに接続する使用者の中で、自分の家や会社にスプリッターを設置しなければならない場合がある。また、他の使用者は、スプリッターを使用しないサービス、即ち、家にスプリッターを設置しなくても良いサービスを使用することもできる。ＡＤＳＬで、スプリッターは、低周波数は音声装置に伝送し、データのための高周波数は、コンピューターに伝送するために、入ってくる信号を分離する。電話局においても、低周波数音声信号は、電話網に伝送し、高周波数のデータは、インターネット伝送のためのＤＳＬＡＭ（ＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅＡｃｃｅｓｓＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）に伝送するために、ＰＯＴＳスプリッターを使用する。

これによって、スプリッター５１は、トランスフォーマー４４を通過した信号が、第１のＨＰＦ４９と、第２のＨＰＦ５０との中でいずれか一つを選択して、伝達される信号を分離することにより、互いに干渉することを防止する。

このように構成された本発明の他の実施形態によるケーブルモデム４０の動作について説明する。

ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が１０ＭＨｚ未満である場合には、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０のＣＰＵ４１は、Ｐ１(Port1)にＨＩ信号を出力して、制御ゲート４３をＯＮさせて、Ｐ２(Port2)とＰ３(Port3)にＬＯＷ信号を出力する。

ＣＰＵ４１のＰ２(Port2)とＰ３(Port3)に、ＬＯＷ信号が出力されると、Ｑ１(トランジスター又はＦＥＴ)とＱ２(トランジスター又はＦＥＴ)が、各々ＯＦＦ状態になって、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号は、第１のＨＰＦ４９或いは第２のＨＰＦ５０を経ずに、スプリッター５１とＬＰＦ４５とチューナー４６とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送される。

一方で、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、２０ＭＨｚ以上である場合には、ＣＰＵ４１は、Ｐ１(Port1)にＨＩ信号を出力して、制御ゲート４３をＯＮさせて、Ｐ２(Port2)とＰ３(Port3)に、各々ＨＩ信号を出力する。ＣＰＵ４１のＰ２(Port2)とＰ３(Port3)にＨＩ信号が出力されると、Ｑ１とＱ２がイネーブルになって、リレーの接続は、トランスフォーマー４４と第２のＨＰＦ５０を接続するように駆動する。これによって、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号が、第２のＨＰＦ５０を経て、スプリッター５１とＬＰＦ４５とチューナー４６を経て、ＨＦＣネットワークに伝送される。

また一方で、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した上向き送信周波数が、１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満の間である場合には、ＣＰＵ４１は、Ｐ１(Port1)にＨＩ信号を出力して、制御ゲート４３をＯＮさせて、Ｐ２(Port2)にＨＩ信号を出力して、Ｐ３(Port3)にはＬＯＷ信号を出力する。これによって、Ｑ１だけイネーブルされて、リレーは、トランスフォーマー４４と第１のＨＰＦ４９を接続するように駆動する。これによって、トランスフォーマー４４から出力された上向き信号は、第１のＨＰＦ４９を経て、スプリッター５１とＬＰＦ４５とチューナー４６とを経て、ＨＦＣネットワークに伝送される。

ここで、Ｐ１(Port1)は、制御ゲート４３をＯＮ/ＯＦＦするポートとして、ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ２０が伝送した情報を受けて上向き信号を伝送するときだけ使用する。ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０で上向き信号を伝送するときにだけ、Ｐ１にＨＩ信号を出力して、制御ゲート４３がＯＮになり、その以外の場合には、Ｐ１に常にＬＯＷ信号が出力されて、制御ゲート４３は常にＯＦＦになるので、同軸線(ＨＦＣ)には、ケーブルＳＴＢ或いはケーブルモデム４０からのいかなる上向き信号も伝送されないようになる。同時に、第１のキャパシタ(Ｃ１)と第２のキャパシタ(Ｃ２)は、ＡＣカップリング用に使用されて、ＨＦＣに、ＤＣ電流成分が流入することを防止してノイズを減少する。

ポートの状態による、ＨＰＦ連結構成マトリックス(Matrix)は、次のようである。Ｐ１(port1)が、ＬＯＷである場合には、ケーブルモデム或いはケーブルＳＴＢ４０から伝送する上向き信号がない場合であるため、下の表は、Ｐ１(port1)がＨＩである場合のみ該当する。

図１のケーブルモデムは、２０ＭＨｚＨＰＦを使用する場合に、同軸線(ＨＦＣ)ネットワークにノイズの有無に関係なく、５〜２０ＭＨｚ帯域は常に使用できないため、上向き帯域幅を効率的に使用することができない。しかしながら、本発明の実施形態によれば、上向き周波数によって、ＨＰＦ経路が変化するため、上向き帯域幅を効率的に使用することができる。

一般的なケーブルモデムを示す図である。本発明の一実施形態によるケーブルモデムの構成ブロック図である。本発明の他の実施形態によるケーブルモデムの構成ブロック図ある。

符号の説明

２０ＣＭＴＳ又はＨｅａｄＥｎｄ
３０、４０ケーブルモデム
３１、４１ＣＰＵ
３２、４２上向き信号制御部
３３、４４トランスフォーマー
３４多重ＨＰＦ
３５ＨＰＦ選択部
３６、４５ＬＰＦ
３７、４６チューナー
４３制御ゲート
４７第１のスイッチ
４８第２のスイッチ
４９第１ＨＰＦ
５０第２ＨＰＦ
５１スプリッター

Claims

ＨＦＣネットワークに上向き信号を伝送する必要がある場合に、伝送する上向き信号の周波数の帯域にしたがって、相異なる高帯域フィルタリングを実行するための制御信号を出力する制御部と、
通過帯域の周波数が相異なる複数の高帯域通過フィルターを備え、入力する上向き信号を周波数帯域別に、異なる経路でフィルタリングを実行する多重高帯域通過フィルターと、
前記制御信号によって、前記多重高帯域通過フィルターに備わる複数の高帯域通過フィルターの中で、上向き信号が通過する経路が相異なるように、前記高帯域通過フィルターを選択する高帯域通過フィルター選択部と、を含み、
前記多重高帯域通過フィルターは、
上向き信号が１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数を有し、かつ、前記ＨＦＣネットワークにノイズがない場合には、前記上向き信号について高帯域通過フィルタリングを実行するために、１０ＭＨｚ以上の周波数を通過させる第１の高帯域通過フィルターと、
上向き信号が２０ＭＨｚ以上の周波数を有する場合、又は、前記ＨＦＣネットワークにノイズがある場合には、前記上向き信号について高帯域通過フィルタリングを実行するために、２０ＭＨｚ以上の周波数を通過させる第２の高帯域通過フィルターと、を含み、
前記高帯域通過フィルター選択部は、上向き信号が５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満の周波数を有し、かつ、前記ＨＦＣネットワークにノイズがない場合には、前記多重高帯域通過フィルターによりフィルタリングが発生しないように、そのまま通過させるように動作することを特徴とするケーブルモデム。
前記制御部から上向き信号を受信して、上向き信号の利得を調節して出力する上向き信号制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
前記上向き信号制御部の出力信号を受信して、該上向き信号制御部と後段階を分離するトランスフォーマーをさらに含むことを特徴とする請求項２記載のケーブルモデム。
前記高帯域通過フィルター選択部により選択された高帯域通過フィルターによりフィルタリングされた上向き信号について、低帯域通過フィルタリングを実行してＨＦＣネットワークに伝送する低帯域通過フィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
前記低帯域通過フィルターにより高周波成分が除去された上向き信号を、ＨＦＣネットワークに伝送するチューナーをさらに含むことを特徴とする請求項４記載のケーブルモデム。
前記制御部は、前記上向き信号の周波数帯域別に相異なる制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
前記高帯域通過フィルター選択部は、前記制御部の制御信号によってＯＮ/ＯＦＦが制御されるトランジスターと、
前記トランジスターのＯＮ/ＯＦＦ動作により、前記多重高帯域通過フィルター部から該当高帯域通過フィルターへの接続をスイッチングするように動作するリレーと、を含むことを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
上向き信号を伝送する必要がある場合には、前記制御部から出力される制御信号によりＯＮ/ＯＦＦされて、上向き信号をＨＰＦネットワークに伝送するときだけ、ＯＮ状態で動作する制御ゲートをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
ＨＰＦに流入するＤＣ電流成分を除去するための、キャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
前記多重高帯域通過フィルターに接続して伝達される信号を、相互に分離するスプリッターをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のケーブルモデム。
ＨＦＣネットワークに上向き信号を伝送する必要がある場合に、ＨＦＣネットワークから受信された上向き信号の送信周波数帯域を判断する段階と、
前記上向き信号の送信周波数の帯域と前記ＨＦＣネットワークのノイズの有無とにしたがって、相異なる高帯域フィルタリングを実行するための制御信号を出力する段階と、
前記制御信号により相異なる複数の高帯域通過フィルタリング経路の中で、前記周波数帯域別に該当する高帯域通過フィルタリング経路を選択する段階と、
前記選択された高帯域通過フィルタリング経路により、上向き信号をフィルタリングして、前記ＨＦＣネットワークに伝送する段階と、を含み、
前記上向き送信周波数帯域は、５ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満、かつ、前記ＨＦＣネットワークにノイズがない場合と、１０ＭＨｚ以上２０ＭＨｚ未満、かつ、前記ＨＦＣネットワークにノイズがない場合と、２０ＭＨｚ以上４２ＭＨｚ以下である場合、又は、前記ＨＦＣネットワークにノイズがある場合と、で区分されることを特徴とするケーブルモデムの周波数帯域別フィルタリング方法。