JP4889619B2 - Ｈｆｃ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム - Google Patents

Description

本発明は、ＨＦＣ（Hybrid Fiber-Coax）網から発生して累積される信号の歪み及びノイズ成分を相殺させて除去するＨＦＣ網の歪み及びノイズ相殺システムに係る。さらに詳しくは、光ケーブルと同軸ケーブルを共に使用して所定の信号を伝送する光・同軸混合網であるＨＦＣ網において、光ケーブルを介して伝送された光信号をＯＮＵ（Optical Network Unit）がＲＦ（Radio Frequency）信号に変換して同軸ケーブルを介して伝送する場合、同軸ケーブルにカスケード（cascade）接続された複数の同軸幹線増幅器によって発生して累積される歪み及びノイズ成分を、同軸分配ハブ（hub）で相殺させることによって、放送及び通信網の信号伝送特性を向上させることができるＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システムに関する。

ＨＦＣ網は、光ケーブルと同軸ケーブルを効率的に結合した通信網であって、多チャンネルケーブルＴＶ放送信号の伝送と分配に多用されている。ケーブルＴＶ放送信号を送り出す放送局では多チャンネルケーブルＴＶ放送信号を集めてヘッドエンド（headend）で光ケーブルを使って分配センターに伝送し、分配センターでは受信された光信号を多数本の光ケーブルに分割して複数のＯＮＵに伝送する。

前記ヘッドエンドから複数のＯＮＵまでは数ｋｍ〜数十ｋｍ程度の比較的に長い距離であるが、広帯域の多チャンネルケーブルＴＶ放送信号を光信号により光ケーブルを介して伝送することによって信号の減衰と歪みが極めて小さい。
そして、前記ＯＮＵでは前記光信号がＲＦ信号に変換され、変換されたＲＦ信号は同軸ケーブルと多数段の同軸幹線増幅器を通じて同軸分配ハブに伝送された後、同軸分配ハブから再び同軸ケーブルと増幅器を介して加入者端末機まで伝送される。

前記ＯＮＵにおいて、同軸分配ハブ間の距離は数百ｍ〜数ｋｍ程度であり、割合に短い距離であるが、同軸ケーブルを介してＲＦ信号を伝送するので信号の減衰が極めて大きく、同軸幹線増幅器が一定した間隔毎に多数段カスケード接続で使用されているので、複数の同軸幹線増幅器によって多くの歪み及びノイズが発生して累積されてしまう。

このようなＨＦＣ網は、放送と通信の結合傾向によってＴＶ放送信号の伝送にだけ限らず、インターネット接続、ＶｏＩＰ（Voice Over Internet Protocol）、ＶＯＤ（Video On Demand）及び遠隔検針などを始めとした各種付加サービスまで提供できるなど、その役割が増大しつつある。

特に、最近放送のデジタル化、通信と放送の融合化及び多チャンネル、多媒体化などの技術傾向によって、前記ＨＦＣ網に求められる伝送チャンネルの数と付加サービスがさらに増加して、伝送帯域幅が拡張され、高性能が求められ、通信及び放送の基幹通信網として大事なインフラ（infrastructure）と位置づけられている。

前記ＨＦＣ網は比較的に広帯域の信号伝送が可能であり、信頼性と経済性に富み、作業性に優れ、網の設置、拡張及び除去が容易である。また、１本の同軸ケーブルを用いて双方向の通信を低価格で具現でき、各種能動機器の電力も同軸ケーブルにＲＦ信号と交流電力を重畳させて供給できるなどの長所が多く、ケーブルＴＶの伝送及び分配網として最も幅広く使用されている。

しかし、前記ＨＦＣ網は種々の短所と限界性を持っている。すなわち、光ケーブル区間は長距離を低損失で伝送でき、無限の帯域幅と平坦な帯域特性が得られる。しかし、同軸ケーブルを使って伝送する区間では比較的に広帯域の伝送は可能であるが、光ケーブル区間における損失に比べると、伝送損失が周波数によって数十倍ないし数百倍に至るほどに極めて大きく、周波数の二乗に比例して損失が増加する平坦ではない帯域特性を有する。

従って、ＨＦＣ網はＯＮＵから加入者端末機まで同軸ケーブルを使って幹線（trunk line）と枝線（bridger line）に連結し、そして、同軸ケーブルの高い損失を補償するために信号の減衰が約２０ｄＢ程度になる距離である約２００〜４００ｍ間隔毎に同軸幹線増幅器を設けて伝送する信号を増幅することで、帯域特性を平坦に調節している。そして加入者端末機は分岐器（tap-off）を通じて引込線（drop cable）に接続している。

前記同軸幹線増幅器間の距離は、使用される同軸ケーブルにおける伝送損失と、伝送しようとするチャンネル数または伝送帯域幅によって違ってくる。また、前記同軸幹線増幅器をカスケード接続できる段数は、歪み及びノイズ成分の累積量が、求められる加入者の信号品質を満足させられる範囲に制限され、求められる品質によって５〜２０段を接続できる。

従って、前記ＨＦＣ網の性能は、同軸幹線増幅器のカスケード接続によるノイズ成分の累積と、それぞれの同軸幹線増幅器の非線形性による相互変調及び混変調などの歪み成分の累積とによって左右される。

実際に、ケーブルＴＶ放送システムは周波数分割多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplex）方式によって６０チャンネル以上２００チャンネル近くのアナログＴＶチャンネルとデジタルＴＶチャンネルとを伝送している。従って、ＨＦＣ網が下り（downstream）に伝送する信号には、アナログＴＶ放送の映像搬送波、音声搬送波及び色副搬送波とデジタルＴＶ放送の搬送波、インターネットデータ信号及び各種付加サービス用信号などを始めとして数百の搬送波が混合されている。

もし、同軸ケーブルの伝送区間に使われる同軸幹線増幅器の伝達関数に非線形性が存在する場合には、前記数百の搬送波が非線形に増幅され歪みが発生してしまう。また、任意の複数の搬送波の相互間に振幅変調が生じてしまい、各搬送波周波数の間の和と差成分が発生するようになる。従って、ケーブルＴＶ放送システムでは各搬送波の任意の組合わせによって数千以上の和と差の周波数成分（これをbeat productまたはbeatと称する）となる信号が生成される。前記生成された信号は、伝送しようとする信号成分以外の周波数スペクトル成分なので、歪み成分としてＴＶ伝送チャンネルに重畳され妨害を与える。
前記ＨＦＣ網の伝送特性のうち最も大事な性能要素は、ＴＶ映像信号に最も影響を与える歪み成分である２次歪みを指すＣＳＯ（Composite Second Order）及び３次歪みを指すＣＴＢ（Composite Triple Beat）成分であり、ノイズの量を指す搬送波対ノイズ比であるＣＮＲ（Carrier-to-Noise Ratio）である。

本発明は前述した従来の問題点を解決するために案出されたもので、その目的はＨＦＣ網の同軸カスケード増幅段から発生するＣＳＯ及びＣＴＢなど歪み成分とＣＮＲで表現されるノイズ成分を相殺させてＨＦＣ網の伝送特性を向上させ、加入者端末機に伝達される信号性能を改善できるＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システムを提供するところにある。

前述した課題を解決するために本発明のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システムは、ヘッドエンド側から第１光ケーブルを介して受信される光信号をＲＦ信号に変換して同軸ケーブルを介して同軸分配ハブに伝送するＯＮＵと、前記同軸ケーブルにカスケード接続され前記ＲＦ信号を増幅する複数の同軸幹線増幅器と、前記第１光ケーブルで光信号を分岐して第２光ケーブルを介して前記同軸分配ハブに伝送する光分岐器と、前記同軸分配ハブは、前記第２光ケーブルを介して受信される光信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号と結合して歪み及びノイズ成分を抽出する歪み及びノイズ成分抽出部と、前記歪み及びノイズ成分抽出部が抽出した歪み及びノイズ成分を前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号に結合して歪み及びノイズ成分を相殺させる相殺部とを含んで構成される歪み及びノイズ相殺部を含むことを特徴とする。

本発明のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システムによれば、光ケーブルを介して伝送される光信号をＯＮＵがＲＦ信号に変換し、同軸ケーブルを介して同軸分配ハブに伝送しつつ複数の同軸幹線増幅器にＲＦ信号を増幅して同軸ケーブルにおける伝送損失を補償する。
そして、光ケーブルに光分配器を設けて光信号を多数に分割し、分割した光信号を必要とする多数箇所の同軸分配ハブまで光ケーブルを介して伝送する。前記同軸分配ハブは歪み及びノイズ相殺部を備える。前記歪み及びノイズ相殺部は、前記光ケーブルを介して伝送された光信号をＲＦ信号に変換し、前記同軸ケーブルと複数の同軸幹線増幅器を通じて伝送されるＲＦ信号との差値を歪み及びノイズ成分として抽出する。
前記抽出した歪み及びノイズ成分を、前記同軸ケーブルと複数の同軸幹線増幅器とを通じて伝送されたＲＦ信号に、位相が互いに反対になるようにして合成する。従って、同軸ケーブルを介して伝送されたＲＦ信号に含まれている歪み及びノイズ成分が互いに相殺され除去され、同軸分配ハブでは次後の網や加入者端末機に歪み及びノイズ成分が除去された優れた信号性能のＲＦ信号を供給することができる。

また、前記歪み及びノイズ相殺部は、前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号を分割して前記歪み及びノイズ成分抽出部及び前記相殺部にそれぞれ入力させる方向性結合器をさらに含む構成とすることができる。

前記歪み及びノイズ成分抽出部は、前記第２光ケーブルを介して受信される光信号をＲＦ信号に変換する光／ＲＦ信号変換器と、前記光／ＲＦ信号変換器が変換したＲＦ信号を遅らせる遅延器と、前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号から前記遅延器が遅延させたＲＦ信号を減算して歪み及びノイズ成分を抽出する方向性結合器を含む構成とすることができる。

前記光/ＲＦ信号変換器と遅延器との間に前記光/ＲＦ信号変換器が変換したＲＦ信号の総合周波数応答特性を調節する等化器をさらに含む構成とすることができる。

また、前記歪み及びノイズ成分抽出部は、前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号を減衰させる減衰器をさらに含む構成とすることができる。

前記相殺部は、前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号から前記歪み及びノイズ成分抽出部が抽出した歪み及びノイズ成分を減算する方向性結合器を含む構成とすることができる。

また、前記相殺部は、前記歪み及びノイズ成分抽出部が抽出した歪み及びノイズ成分を増幅して前記方向性結合器に入力させるエラー増幅器と、前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号の位相を遷移させて前記方向性結合器に入力させる位相遷移器をさらに含む構成とすることができる。

以上述べたように、本発明は、ＨＦＣ網の同軸ケーブル及び同軸幹線増幅器がＲＦ信号を伝送する過程で発生する歪み及びノイズ成分を抽出し、その抽出した歪み及びノイズ成分を同軸ケーブル及び同軸幹線増幅器が伝送するＲＦ信号に逆位相で結合させて前記抽出した歪み及びノイズ成分と前記ＲＦ信号に含まれている歪み及びノイズ成分を互いに相殺させることによって、ＨＦＣ網の最も大事な３種の性能要素である搬送波対ノイズ比（ＣＮＲ）、２次歪み（ＣＳＯ）及び３次歪み（ＣＴＢ）を相当量軽減できるので、ＨＦＣ網の伝送品質を改善することができる。
従って、本発明はＨＦＣ網の加入者端末装置に歪み及びノイズ成分のない優れた信号性能の多チャンネルケーブルＴＶ放送信号を供給でき、信号性能の改善余裕分ほどＨＦＣ網のカスケード接続段数を増やすことができるので、ＨＦＣ網の伝送距離をさらに遠く拡張することができるか、または同じ距離を伝送する場合には伝送可能な総チャンネル数を増大できる効果を奏する。これは、一般のＨＦＣ網を高性能のＨＦＣ網に進化させることを意味するものである。

以下の詳細な説明は例示に過ぎず、本発明の一実施例を示すに過ぎない。また、本発明の原理と概念は最も有用であり、容易に説明する目的として提供される。従って、本発明の基本理解のための必要以上の詳しい構造を提供しようとしていないことは勿論、通常の知識を有する者が本発明の実体から実施されうる種々の形態を図面を通じて例示する。

図１は、本発明に係る歪み及びノイズ相殺システムによるＨＦＣ網の全体構成を概略的に示した図である。ＨＦＣ網はケーブルＴＶ放送信号の送出装置であるヘッドエンド１００で光信号を出力する。前記ヘッドエンド１００から出力された光信号は光ケーブル１０２を介して分配センター１０４まで伝送される。前記分配センター１０４は前記光信号を複数に分配する。前記分配された複数の光信号はそれぞれ複数の光ケーブル１０６を介して各地域の光ハブに設けられている複数のＯＮＵ１０８に伝送される。
前記ヘッドエンド１００から前記ＯＮＵ１０８までの距離は数ｋｍ〜数十ｋｍ程度に比較的長い距離であるが、ケーブルＴＶ放送信号を光ケーブル１０２，１０６を介して光信号により伝送することによって信号の減衰と歪みはごく少ない。

前記複数のＯＮＵ１０８は前記伝送された光信号をＲＦ信号に変換し、変換されたＲＦ信号を同軸ケーブル１１０を介して複数の同軸分配ハブ１１２に伝送する。
前記同軸ケーブル１１０を介してＲＦ信号を伝送する際には減衰が発生する。従って、前記同軸ケーブル１１０を介して伝送するＲＦ信号の損失が約２０ｄＢほどになる位置、例えば約２００〜４００ｍの間隔毎に同軸幹線増幅器１１４を設けてＲＦ信号の減衰を補償する方式により、必要な個数の同軸幹線増幅器１１４を同軸ケーブル１１０にカスケード接続してＲＦ信号を同軸分配ハブ１１２まで伝送する。そして、前記同軸分配ハブ１１２は前記ＲＦ信号を分岐増幅器または延長増幅器（図示せず）などを使って加入者端末機に伝送する。

このように、ＨＦＣ網は、前記ＯＮＵ１０８から出力されるＲＦ信号を同軸ケーブル１１０を介して同軸分配ハブ１１２に伝送する過程で発生するＲＦ信号の減衰を補償するために、複数の同軸幹線増幅器１１４を使用してＲＦ信号を増幅している。しかし、前記複数の同軸幹線増幅器１１４でＲＦ信号を増幅することによって歪み及びノイズが発生し、その発生した歪み及びノイズ成分は各同軸幹線増幅器１１４を通過する度に累積されてＲＦ信号が劣化するようになる。

従って、本発明では、前記分配センター１０４から前記ＯＮＵ１０８に光信号を伝送する光ケーブル１０６に光分岐器１１６を備えて、光ケーブル１０６が伝送する光信号の一部を分岐させる。前記光分岐器１１６で分岐された光信号は、光分配器１１８で複数の光信号に分配した後、光ケーブル１２０を介してそれぞれ複数の同軸分配ハブ１１２に伝送する。

前記光ケーブル１０６から分岐され前記光分配器１１８及び光ケーブル１２０を介して同軸分配ハブ１１２に伝送される光信号は損失がごく少なく、光ケーブル１２０だけを経由するので歪みやノイズが殆んど含まれていない。

前記複数の同軸分配ハブ１１２のそれぞれは、歪み及びノイズ相殺部１２２を備える。前記歪み及びノイズ相殺部１２２は前記同軸ケーブル１１０を介して受信されるＲＦ信号と前記光ケーブル１２０を介して受信される光信号を用いて前記ＲＦ信号に含まれている歪み及びノイズ成分を抽出する。そして、前記歪み及びノイズ相殺部１２２は前記抽出した歪み及びノイズ成分を、前記同軸ケーブル１１０を介して受信されたＲＦ信号に合成してそのＲＦ信号に含まれている歪み及びノイズ成分を相殺させる。

図２は本発明の歪み及びノイズ相殺システムの望ましい実施形態の構成を示した図である。同図に示すように、前記同軸ケーブル１１０を介して受信されるＲＦ信号が、増幅器２００で増幅され、方向性結合器２１０に入力されることで、ＲＦ信号の一部が分離される。前記分離されたＲＦ信号は、歪み及びノイズ相殺部１２２の歪み及びノイズ成分抽出部２２０に入力される。

前記歪み及びノイズ成分抽出部２２０は、光／ＲＦ信号変換器２２１、等化器（equalizer）２２３、遅延器２２５、減衰器２２７及び方向性結合器２２９を含む。前記光分配器１１８で光ケーブル１２０を介して受信される光信号は、前記歪み及びノイズ成分抽出部２２０の光／ＲＦ信号変換器２２１に入力され、ＲＦ信号に変換される。前記光／ＲＦ信号変換器２２１で変換されたＲＦ信号は、ＲＦ信号の総合周波数応答特性を前記同軸ケーブル１１０を介して受信されるＲＦ信号の総合周波数応答特性と同じく一致させるために、等化器２２３で等化される。

前記等化器２２３で等化されたＲＦ信号は、遅延器２２５に入力されることで、前記同軸ケーブル１１０及び同軸幹線増幅器１１４を全て通過して伝送されるＲＦ信号の遅延時間と同じ程度に遅延した後、方向性結合器２２９の負極性入力端子（−）に入力される。

そして、前記方向性結合器２１０で一部が分離されたＲＦ信号は、減衰器２２７に入力されることで、前記遅延器２２５から出力されるＲＦ信号と電圧レベルが同じくなるように減衰した後、方向性結合器２２９の正極性入力端子（＋）に入力される。
すると、前記方向性結合器２２９が前記遅延器２２５から負極性入力端子（−）に入力されるＲＦ信号と、前記減衰器２２７から正極性入力端子（＋）に入力される歪み及びノイズ成分が含まれたＲＦ信号とを合成することで、ＲＦ信号でシグナル（signal）成分が除去され、歪み（distortion）及びノイズ（noise）成分だけを抽出することができる。

前記方向性結合器２２９で抽出された歪み及びノイズ成分は、相殺部２３０のエラー増幅器２３１に入力されることで増幅された後、方向性結合器２３５の負極性入力端子（−）に入力される。

また、前記方向性結合器２１０を通過したＲＦ信号は、位相遷移器２３３において、前記エラー増幅器２３１における位相遅延ほど位相が遷移され方向性結合器２３５の正極性入力端子（＋）に入力される。

従って、前記方向性結合器２３５は、前記位相遷移器２３３から正極性入力端子（＋）に入力される歪み及びノイズ成分が含まれたＲＦ信号に、前記エラー増幅器２３１から負極性入力端子（−）に入力される歪み及びノイズ成分を相互間に結合することで、歪み及びノイズ成分が相殺されたきれいなＲＦ信号を出力することができる。

このような本発明の歪み及びノイズ相殺システムについて、ＲＦ信号に混合されている歪み及びノイズ成分を除去し、きれいなＲＦ信号を出力するという動作を、図３に基づいてさらに詳述する。

例えば、歪み及びノイズ成分がないきれいなＲＦ信号のシグナル成分をＳ（ｔ）とし、ＲＦ信号に混合されている歪み及びノイズ成分をＤ（ｔ）と仮定する。
すると、同軸ケーブル１１０（図２参照）を介して受信されるノイズ及び歪み成分が含まれたＲＦ信号Ｓ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）は増幅器２００で増幅される。ここで、増幅器２００の増幅利得をＧと仮定した場合、増幅器２００の出力信号はＧ・Ｓ（ｔ）＋Ｇ・Ｄ（ｔ）になる。

前記増幅器２００の出力信号Ｇ・Ｓ（ｔ）＋Ｇ・Ｄ（ｔ）は方向性結合器２１０でそのレベルが各々Ｇ１とＧ２とに分割され、Ｇ１レベルが減衰器２２７に入力される。ここで、前記方向性結合器２１０の損失値を含んだ減衰器２２７の総減衰値を１／Ｇ１と設定すれば、減衰器２２７は前記増幅器２００の出力信号Ｇ１・Ｓ（ｔ）＋Ｇ１・Ｄ（ｔ）を１／Ｇ１減衰させてＳ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）を出力する。前記減衰器２２７の出力信号Ｓ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）は方向性結合器２２９の正極性入力端子（＋）に入力される。

そして、図２または図３に示す光分配器１１８と光ケーブル１２０を介して受信される光信号を、光／ＲＦ信号変換器２２１が入力して、歪み及びノイズ成分が殆んどないきれいなＲＦ信号Ｓ（ｔ）に変換する。前記光／ＲＦ信号変換器２２１が変換したＲＦ信号Ｓ（ｔ）は等化器２２３及び遅延器２２５を通じて方向性結合器２２９の負極性入力端子（−）に入力される。

ここで、前記遅延器２２５はＲＦ信号Ｓ（ｔ）を遅らせて、前記減衰器２２７から出力されるノイズ及び歪み成分が含まれたＲＦ信号Ｓ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）の遅延時間と一致させる。

前記方向性結合器２２９は、前記減衰器２２７から正極性入力端子（＋）に入力されるノイズ及び歪み成分が含まれたＲＦ信号Ｓ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）と、前記遅延器２２５から負極性入力端子（‐）に入力されるきれいなＲＦ信号Ｓ（ｔ）とを結合することで、式１のようにＲＦ信号のシグナル成分であるＳ（ｔ）が互いに相殺されるので、ノイズ及び歪み成分Ｄ（ｔ）だけを抽出することができる。
［Ｓ（ｔ）＋Ｄ（ｔ）］−Ｓ（ｔ）＝Ｄ（ｔ）・・・（式１）

前記方向性結合器２２９が抽出したノイズ及び歪み成分Ｄ（ｔ）はエラー増幅器２３１で増幅される。
ここで、エラー増幅器２３１の増幅利得がＧ２と設定されていると仮定する。すると、前記エラー増幅器２３１の出力信号はＧ２・Ｄ（ｔ）となる。前記エラー増幅器２３１の出力信号Ｇ２・Ｄ（ｔ）は方向性結合器２３５の負極性入力端子（−）に入力される。

そして、前記方向性結合器２１０で損失を考慮して分配されたノイズ及び歪み成分が含まれたＲＦ信号のレベルをＧ２・Ｓ（ｔ）＋Ｇ２・Ｄ（ｔ）とすれば、これが位相遷移器２３３で位相を調節することで、前記エラー増幅器２３１から出力されるノイズ及び歪み成分Ｇ２・Ｄ（ｔ）と位相を一致させた後、前記方向性結合器２３５の正極性入力端子（＋）に入力される。

従って、前記方向性結合器２３５は、前記エラー増幅器２３１から負極性入力端子（−）に入力されるノイズ及び歪み成分Ｇ２・Ｄ（ｔ）と、前記位相遷移器２３３から正極性入力端子（＋）に入力されるノイズ及び歪み成分が含まれたＲＦ信号Ｇ２・Ｓ（ｔ）＋Ｇ２・Ｄ（ｔ）とを結合することで、式２のようにノイズ及び歪み成分Ｇ２・Ｄ（ｔ）が相殺されるので、ノイズ及び歪み成分のないきれいなＲＦ信号Ｇ２・Ｓ（ｔ）を出力することができる。
[Ｇ２・Ｓ（ｔ）＋Ｇ２・Ｄ（ｔ）]−Ｇ２・Ｄ（ｔ）＝Ｇ２・Ｓ（ｔ）・・・（式２）

図４は、本発明の歪み及びノイズ相殺システムをＨＦＣ網の同軸分配ハブ分岐増幅器に適用した実施例の構成を示した図である。ここで、符号３００は、既存のＨＦＣ網で典型的に使用されている同軸分岐増幅器（Bridger Amplifier）の回路構成図であって、上り及び下り信号部分と、交流電力の供給部分及び網監視（Network Management System）用トランスポンダ（transponder）部分などを含む全構成要素が含まれた商用製品の構成図を示した例である。

そして、図４において符号４００は、既存のＨＦＣ網用同軸分岐増幅器３００の部分にさらに本発明によって付加する部分であって、基本的に図２に示す歪み及びノイズ相殺部１２２と同じ構成を有する。但し、この歪み及びノイズ相殺装置４００は、実際商用製品として設置及び調整の便宜のために必要なプラグインディレイ（plug-in-delay）及びプラグインパッド（plug-in-pad）などを追加し、その他構成の少しを変更したもので、具体的な動作は図２の説明に含まれているので省略する。

前記同軸分岐増幅器３００において符号３０２，３０４，３０６，３０８及び３１０は全て同軸ケーブル接続端子である。同軸ケーブル接続端子３０２はＨＦＣ網のＯＮＵ１０８（図２参照）から同軸ケーブル１１０を介して伝送されるＲＦ信号の入力端子である。また、同軸ケーブル接続端子３０４，３０６，３０８，３１０は分岐出力端子であって、全て双方向に信号を伝送する際に使用される。すなわち、低域周波数と高域周波数とを分けてそれぞれ上り（upstream）信号及び下り（downstream）信号として使う。

符号３１２はＲＦ／ＡＣ分離器である。前記ＲＦ／ＡＣ分離器３１２は、ＲＦ信号とＡＣ電力とを分離するＬＣインピーダンス回路網であって、ＨＦＣ網用同軸ケーブルにＲＦ信号を送り出しながら同時に５０〜６０ＨｚのＡＣ電力を共に通過させて、ＲＦ信号とＡＣ電力とを分離したり、ＲＦ信号にＡＣ電力を挿入して混合したりするものである。前記ＡＣ電力は整流器（図示せず）で整流して直流電圧に変換された後、増幅器及び全ての能動回路の動作電圧に供給される。

図４では、同軸ケーブル接続端子３０２にだけＲＦ/ＡＣ分離器３１２を示しているが、同軸ケーブル接続端子３０４，３０６，３０８，３１０の全てにＲＦ／ＡＣ分離器を備えることもできる。

符号３１４はダイプレクサ（diplexer）である。前記ダイプレクサ３１４は、中央に低域及び高域周波数の信号が入力されれば、高域周波数の信号は上側（Ｈ）部分に出力され、低域周波数の信号は下側（Ｌ）に出力される。また、その逆の動作も可能な高域及び低域フィルタを結合している。

従って、同軸ケーブル接続端子３０２に入力されるＲＦ信号は、ＲＦ／ＡＣ分離器３１２からＲＦ側に入り、ＡＣ電力は下部のＡＣ側に分離され電源供給器（図示せず）に連結される。前記ＲＦ／ＡＣ分離器３１２のＲＦ端子に出力されるＲＦ信号はダイプレクサ３１４に入力されるが、高域周波数である下り信号は上側（Ｈ）に出力され等化器３１６に入力されることで下り信号の帯域周波数応答特性の平坦度が調節され、減衰器パッド３１８で後端の前置増幅器（pre-amplifier）３２０の入力に適するように信号レベルが適宜に減少される。

前記前置増幅器３２０で増幅された下り信号は、高域通過フィルタ及び利得制御器３２２を通過し、減衰器パッド３２４と等化器３２６で信号の振幅レベルと出力信号の帯域周波数応答特性である平坦度がそれぞれ調節された後、ピンダイオード３２８を通じて後置増幅器（post-amplifier）３３０に入力され、最終振幅レベルに増幅される。

ここで、前記ピンダイオード３２８は、自動振幅調整（ＡＬＣ: Automatic Level Control）回路３３６の制御電圧に分岐回路出力用増幅器３６６の振幅レベルを抜粋してフィードバックされ後置増幅器３３０の入力レベルを加減、制御することによって分岐回路出力信号レベルを安定化させる。すなわち、前記自動振幅調整回路３３６は、方向性結合器３３２から減衰器パッド３３４を通過した分岐出力のレベルを感知し、レベルの変動によって出力を安定化させる負帰還回路である。

前記後置増幅器３３０の出力信号は、直接、出力−歪み／ノイズ相殺切換スイッチ３３８に入力されるが、出力−歪み／ノイズ相殺切換スイッチ３３８の可動端子を一側となる固定端子ａに接続させる場合では、前記後置増幅器３３０の出力信号が本発明の歪み及びノイズ相殺装置４００を通過せずに、方向性結合器３４０に直接入力される。そして、出力−歪み／ノイズ相殺切換スイッチ３３８の可動端子を他側となる固定端子ｂに接続させる場合では、前記後置増幅器３３０の出力信号が本発明の歪み及びノイズ相殺装置４００に入力され、歪み及びノイズ成分が相殺された後、方向性結合器３４０に入力される。
前記本発明の歪み及びノイズ相殺装置４００は前述した図２の動作と同じなので、具体的な動作説明は省く。

前記方向性結合器３４０に入力された信号の小さいレベルの一部がトランスポンダ３４２に入力されることで、状態監視システム（status monitoring system）や網管理システム（network management system）の作動のために、下り信号中に含まれる網装備制御用受信信号が解読される。また、前記トランスポンダ３４２から出力される網監視用または状態監視用の送信信号は、方向性結合器３４４と、上り増幅器（reverse amplifier）３４６と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）及び利得制御装置３４８と、上り減衰器パッド３５０と、上り等化器３５２とを通じてダイプレクサ３１４の低域通過フィルタのＬ部分とＲＦ／ＡＣ分離器３１２を通じて同軸ケーブル接続端子３０２に出力されヘッドエンドの方向に上り信号が伝送される。

前記方向性結合器３４０の主経路側に出力される信号は、分岐出力用等化器３５４と、分岐出力用減衰器パッド３５６を通じて高周波分配器（ＲＦ splitter）３５８で同等なレベルの二つの信号に分割される。前記高周波分配器３５８で分割された一方の信号は分岐増幅器３６０及びダイプレクサ３６２を通じて同軸ケーブル接続端子３０４、３０６に出力され加入者端末機側に伝送される。

そして、前記高周波分配器３５８で分割されたもう一方の信号は、分岐用パッド３６４と方向性結合器３３２及びダイプレクサ３６８を通じて同軸ケーブル接続端子３０８，３１０に出力され加入者端末機側に伝送される。前記方向性結合器３３２は前述したように分岐出力のレベルを検出して自動振幅調節に使われる。

また、加入者端末機や本装置の後端に位置する装置から同軸ケーブル接続端子３０４，３０６と同軸ケーブル接続端子３０８，３１０に入力される上り信号は、ダイプレクサ３６２，３６８の低域通過フィルタとリターンスイッチ３７０，３７２を通じて高周波合成器（ＲＦ Combiner）３７４に入力され、一つの信号に合成される。前記合成された信号は方向性結合器３４４を通じて上り増幅器３４６で増幅された後低域通過フィルタ及び利得制御装置３４８と、上り減衰器パッド３５０と、上り等化器３５２を通じてダイプレクサ３１４の低域通過フィルタとＲＦ/ＡＣ分離器３１２を通じて同軸ケーブル接続端子３０２に出力されヘッドエンドの方向に信号が伝送される。

前記リターンスイッチ３７０，３７２は、上り信号が存在する場合には通過させ、存在しない場合には回路を遮断させて上流に向かう不要なノイズを除去する役割を果たす。

以上、代表的な実施形態を通じて本発明について詳述してきたが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は前述した実施形態について、本発明の範疇に逸脱しない限度内で多様な変形が可能であることが理解できよう。
従って、本発明の権利範囲は、説明された実施例に限定すべきでものではなく、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定まるべきである。

本発明に係る歪み及びノイズ相殺システムをＨＦＣ網に構成する場合にシステム装備の構築によって差があるが、ＣＮＲ、ＣＳＯ及びＣＴＢがそれぞれ最小限２ｄｂ、４ｄＢ及び１０ｄＢ以上向上させることができる。これは、既存のＨＦＣ網の同軸ケーブル区間距離が約２ｋｍと仮定する場合、これを４〜６ｋｍ程度とすることで伝送距離を２〜３倍に増加させることができる。そして、伝送距離を既存の距離のままにすれば、このような性能マージンによって収容できるチャンネルの数を約２倍近く（例えば、伝送したＴＶチャンネル数が６０チャンネルであったとすれば９０〜１２０チャンネルほどに増大する）拡張して伝送できる。

従って、本発明の歪み及びノイズ相殺システムのうち歪み及びノイズ相殺装置４００を既に設けられている既存ＨＦＣ網にさらに付加すれば、既存のＨＦＣ網の伝送特性を高性能にアップグレードして改造することができ、新規に設けるＨＦＣ網に本発明のシステムを適用すれば、高性能のＨＦＣ網を新たに構築することができる。

本発明の歪み及びノイズ相殺システムを含むＨＦＣ網の全体構成を概略的に示した図である。 本発明の歪み及びノイズ相殺システムの望ましい実施例の構成を示した図である。 本発明の歪み及びノイズ相殺システムの動作原理を説明するための図である。 本発明の歪み及びノイズ相殺システムをＨＦＣ網の同軸分配ハブ分岐増幅器に適用した実施例の構成を示した図である。

符号の説明

１００ ヘッドエンド
１０２ 光ケーブル
１０４ 分配センター
１０６ 光ケーブル
１０８ ＯＮＵ
１１０ 同軸ケーブル
１１２ 同軸分配ハブ
１１４ 同軸幹線増幅器
１１６ 光分岐器
１１８ 光分配器
１２０ 光ケーブル
１２２ 歪み及びノイズ相殺部
２００ 増幅器
２１０ 方向性結合器
２２０ 歪み及びノイズ成分抽出部
２２１ 光／ＲＦ信号変換器
２２３ 等化器
２２５ 遅延器
２２７ 減衰器
２２９ 方向性結合器
２３０ 相殺部
２３１ エラー増幅器
２３３ 位相遷移器
２３５ 方向性結合器
３００ 同軸分岐増幅器
３０２，３０４，３０６，３０８，３１０ 同軸ケーブル接続端子
３１２ ＲＦ／ＡＣ分離器
３１４ ダイプレクサ
３１６ 等化器
３２０ 前置増幅器
３２２ 高域通過フィルタ及び利得制御器
３２４ 減衰器パッド
３２６ 等化器
３２８ ピンダイオード
３３０ 後置増幅器
３３２ 方向性結合器
３３４ 減衰器パッド
３３６ 自動振幅調整回路
３３８ 出力−歪み／ノイズ相殺切換スイッチ
３４０ 方向性結合器
３４２ トランスポンダ
３４４ 方向性結合器
３４６ 上り増幅器
３４８ 低域通過フィルタ及び利得制御装置
３５０ 上り減衰器パッド
３５２ 上り等化器
３５４ 分岐出力用等化器
３５６ 分岐出力用減衰器パッド
３５８ 高周波分配器
３６０ 分岐増幅器
３６２ ダイプレクサ
３６４ 分岐用パッド
３６６ 分岐回路出力用増幅器
３６８ ダイプレクサ
３７０ リターンスイッチ
３７４ 高周波合成器
４００ 歪み及びノイズ相殺装置

Claims (6)

1. ヘッドエンド側から第１光ケーブルを介して受信される光信号をＲＦ信号に変換して同軸ケーブルを介して同軸分配ハブに伝送するＯＮＵと、
   前記同軸ケーブルにカスケード接続され前記ＲＦ信号を増幅する複数の同軸幹線増幅器と、
   前記第１光ケーブルで光信号を分岐して第２光ケーブルを介して前記同軸分配ハブに伝送する光分岐器と、
   前記第２光ケーブルを介して受信される光信号をＲＦ信号に変換し、変換したＲＦ信号を前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号と結合して歪み及びノイズ成分を抽出する歪み及びノイズ成分抽出部、および前記歪み及びノイズ成分抽出部が抽出した歪み及びノイズ成分を前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号に結合して歪み及びノイズ成分を相殺させる相殺部を含んで構成され、前記同軸分配ハブに備えられる歪み及びノイズ相殺部とを含み、
   前記歪み及びノイズ成分抽出部は、
   前記第２光ケーブルを介して受信される光信号をＲＦ信号に変換する光／ＲＦ信号変換器と、
   前記光／ＲＦ信号変換器が変換したＲＦ信号を遅らせる遅延器と、
   前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号から前記遅延器が遅延させたＲＦ信号を減算して歪み及びノイズ成分を抽出する方向性結合器とを含んで構成されることを特徴とするＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム。
2. 前記歪み及びノイズ相殺部は、
   前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号を分割して前記歪み及びノイズ成分抽出部及び前記相殺部にそれぞれ入力させる方向性結合器をさらに含む請求項１に記載のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム。
3. 前記光/ＲＦ信号変換器と遅延器との間に、前記光/ＲＦ信号変換器が変換したＲＦ信号の総合周波数応答特性を調節する等化器をさらに含む請求項１に記載のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム。
4. 前記歪み及びノイズ成分抽出部は、
   前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号を減衰させる減衰器をさらに含む請求項１に記載のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム。
5. 前記相殺部は、
   前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号から前記歪み及びノイズ成分抽出部が抽出した歪み及びノイズ成分を減算する方向性結合器を含む請求項１に記載のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム。
6. 前記相殺部は、
   前記歪み及びノイズ成分抽出部が抽出した歪み及びノイズ成分を増幅して前記方向性結合器に入力させるエラー増幅器と、
   前記同軸ケーブルを介して受信されるＲＦ信号の位相を遷移させて前記方向性結合器に入力させる位相遷移器をさらに含む請求項５に記載のＨＦＣ網における同軸カスケード増幅区間の歪み及びノイズ相殺システム。

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