JP4922522B2 - 位相フィルタリングによる増幅器のctb低減 - Google Patents
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Description
本発明は、ケーブルテレビジョンシステムに関し、特に、ケーブルテレビジョンシステムにおけるマルチキャリアビデオ信号の増幅に関する。
【0002】
[発明の背景]
ケーブルテレビジョンシステム(CATV)において、テレビジョンプログラムは、中央のヘッドエンドで提供される。プログラムは、分岐のツリーのような光ファイバのネットワークを介して、ヘッドエンドからローカルコミュニティのそれぞれにおける多数のハイブリッドファイバケーブルノード(HFCNs)に分配される。さらに、プログラムは、同軸ケーブルの分岐のツリーのようなネットワークを介して、HFCNsからカスタマインタフェースユニット(CIUs)、又はケーブル終端装置と呼ばれる装置に分配される。
【0003】
現在では、これらのシステムの多くは、ケーブルテレビジョンシステムを介して、電話サービス、コンピュータネットワークサービス(たとえばインターネット接続)のような、付加的な通信サービスを提供し始めてきている。電話及びコンピュータネットワークシステムは、ケーブルテレビジョンシステムにおいて、双方向性通信を要求している。これら付加的なサービスのためのフォワードデータ(forward data)信号は、上述のようにテレビジョン信号に類似したやり方で送信され、リターンデータ(return data)信号は、逆方向における同じ経路を介して送信される。すなわち、リターン信号は、分岐の同軸ケーブルネットワークを介してCIUsからHFCNsに集められ、さらにHFCNsを介して戻り、分岐の光ファイバネットワークを介してヘッドエンドに戻る。
【0004】
ヘッドエンドでは、放送テレビジョン及び付加的なサービス(電話及びコンピュータ通信)向けの、複数のフォワード情報信号が異なる周波数のキャリア信号のそれぞれを変調するために使用される。変調されたキャリア信号は、フォワードレーザビームにより搬送される光フォワード信号を作るためのフォワードレーザビームを変調するために使用される電気的な複数のキャリアフォワード信号に結合される。変調されたレーザビームは、光フォワード信号を搬送し、光ファイバネットワークを介して、複数のHFCNsに送信される。ローカルノードのそれぞれでは、光検出器は、光フォワード信号を逆変換して、電気フォワード信号にする。再変換された電気フォワード信号は同軸ケーブルネットワークを介して、HFCNsから家庭及び顧客の事業所でのCIUsに送信される。
【0005】
ケーブル終端装置では、顧客の電話及びコンピュータ装置はCIUsに接続される。顧客の装置は、CIUsにより同軸ケーブルネットワークに送信される電気リターン信号を生成する。リターン信号は、フォワード信号に類似した、マルチキャリア変調された信号である。リターン信号は、ツリーのような同軸ケーブルネットワークを介して移動し、HFCNsに戻る。HFCNsでは、リターン信号は、ダイプレックスフィルタ(diplex filter)により、フォワード信号から分離される。分離されたリターン信号は、リターンレーザビームにより搬送されるマルチキャリアの光リターン信号を作るためのリターンレーザビームを変調するために使用される。光リターン信号は、ツリーのような光ファイバネットワークを介して、ヘッドエンドに送信される。ヘッドエンドでは、リターン信号について光検出器により、光リターン信号は電気的なリターン信号に逆変換される。電気リターン信号は復調され、電話及びコンピュータ通信向けに使用される。
【0006】
ケーブル終端装置での信号対雑音比(S/N)について、許容光パワーに関する制限と共に必要条件は、100km周囲へのアナログテレビジョン信号の1方向の光送信の距離を制限する。同軸ケーブルネットワークにおいて、線路増幅器は、高周波の電気信号の振幅を維持するために、約300〜350m間隔で必要とされる。同軸ケーブルネットワークにおける線路増幅器は、信号送信距離をさらに制限する付加的雑音となる歪みをつくる。
【0007】
双方向送信において、光ファイバネットワークにおけるリターン光ビームの導入は、ケーブル放送の範囲をさらに減少する付加的雑音としてクロストークになる。線路増幅器は双方向でなければならず、フォワード及びリターン増幅器の両者は、送信距離をさらに制限するフォワード及びリターン方向の両者において増加された雑音をとなる歪みをつくる。
【0008】
電力増幅器により齎される歪みの重要な部分は、合成トリプルビート(3次)歪みである。双方向性の線路増幅器のそれぞれにおける2つの増幅器に加えて、光送信機、光受信機、及びCIUsのそれぞれは電力増幅器を含む。電力増幅器を介して信号源からCIUsへ信号が通過するにつれて、歪みは累積的である。また、線路増幅器におけるリターン信号増幅からの歪みもまた、フォワード信号の歪みに加わる。結果的に、双方向システムにおける信号送信は、これまでの1方向システムにおけるものよりも、雑音によりさらに制限される。
【0009】
当該技術分野において通常の知識を有するものは、以下の文献に向けられる。Preschutti等による米国特許第4,947,386号には、双方向の増幅器を有するブロードバンドネットワークが開示されている。Grils等による米国特許第5,343,158号には、別の双方向の増幅器が開示されている。米国特許第5,519,434号には、図2において全域通過フィルタが開示されている。
【0010】
上記参考文献は、全体の参照により本明細書に組み込まれる。
【0011】
[発明の概要]
ブロードバンド通信システムは、無線周波数(RF)通信信号の電力を増幅するためのマルチステージ電力増幅器システムを含む。増幅器システムのステージのそれぞれは、合成トリプルビート(CTB:composite triple beat)歪みを生じ、CTB歪みの位相が近似的に同じ(すなわち同相)である場合、歪みの振幅は加えられる(すなわち、「20dB」ルール)。本発明の増幅器システムは、電力増幅ステージの間に直列に位置される1つ又は複数の位相フィルタを含む。位相フィルタの間の増幅器ステージにおける通信信号の振幅から生じるCTB歪みの位相が実質的に異なるように(すなわち位相はずれ)、位相フィルタは、通信信号の位相をシフトするように調節されている。したがって、CTB歪みのパワーのみが加えられる(すなわち「10dB」ルール)。
【0012】
好ましくは、電力増幅器により増幅される周波数帯域にわたり、位相フィルタの同相シフトの応答(the shift in-phase response)は、帯域の少なくとも15%にわたり少なくとも30度である。好ましくは、本発明が線路増幅器のような実在する装置上に容易に実現するために、プラグインカード(plug-in card)に関する増幅器ユニットとして、マルチステージ電力増幅器は提供される。
【0013】
本発明は、位相フィルタの構成要素の特性を選択することにより制御される量により、通信信号の位相が確実にシフトすることができる特定の位相フィルタを含む。
【0014】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を使用する双方向の線路増幅器を含む。多くのかかる増幅器がブロードバンドネットワークシステムの同軸ケーブルネットワークに沿って直列に必要とされるために、かかる線路増幅器は本発明には特に有効である。累積的に結合されることから線路増幅器の直列のCTB歪みの振幅を防ぐために位相フィルタが使用される点で、本発明の重要な一態様である。
【0015】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を使用する光送信機を含む。電力増幅器は、レーザビームを変調するための修正電力(correct power)を提供するために必要とされる。これら光送信機は、フォワード方向においてハイブリッドファイバケーブルノード(HFCNs)を介してヘッドエンドから、光ファイバを介して通信信号を送信するために、また、光ファイバを介して、HFCNsからヘッドエンドに信号を送信して元に戻すために、ケーブルテレビジョンシステムにおいて使用される。光送信機における電力増幅から生じたCTB歪みは、システムにおける雑音をつくるための線路増幅器のCTB歪みと累積される。
【0016】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を使用した光受信機を含む。これらの受信機は、信号の前処理のための信号の増幅にための前置増幅器を通常含んでおり、前処理の後、信号は更なる歪みのために増幅される。これらの光受信機は、HFCNsで光ファイバからのフォワード通信信号を受信するために使用され、増幅された信号を同軸ケーブルネットワークに提供する。また、これらの光受信機は、ヘッドエンドで光ファイバからのリターン通信信号を受信するために使用される。光受信機における電力増幅から生じたCTB歪みは、システムにおける雑音をつくるための光送信機における線路増幅器及び電力増幅器のCTB歪みと累積される。
【0017】
また、本発明は、本発明のマルチステージ位相シフト電力増幅器を利用した、本発明の送信機及び受信機を使用したヘッドエンド、光ハブ及びHFCNsを含んでいる。
【0018】
本発明は、ケーブルテレビジョンシステムの通信リンクにおける幾つかの異なるタイプの装置における電力増幅器によりつくられた異なるCTB歪みの累積された振幅を低減する。
【0019】
ヘッドエンドとCIUsの間のフォワード信号におけるCTB歪みが低減され、CIUsからヘッドエンドへのリターン信号におけるCTB歪みが低減される。
【0020】
当該技術分野において通常の知識を有するものであれば、特許請求の範囲の特徴を例示する以下の図を参照すると共に好適な実施の形態の記載を習うことで、本発明、本発明の付加的な目的及び利点を理解することができよう。
【0021】
[本発明の実施の形態]
以下の記載において、異なる図での同一符号は同一部材を示しているが、記載の便宜上、同一の構成要素が異なる符号により識別される場合がある。
【0022】
図1は、本発明の全域通過フィルタ100を示している。全域通過フィルタは、入力端子101、出力端子102、キャパシタ103、インダクタ104、変圧器105、キャパシタ110及びインダクタ111を含んでいる。
【0023】
キャパシタ103は、入力端子と出力端子との間に接続されている。インダクタ104は、入力端子と出力端子との間に接続されている。変圧器105では、第1巻き線106が第1端子と第3端子107の間の方向に接続されており、第2巻き線108が第3端子と出力端子の間に同じ方向に接続されている。
【0024】
キャパシタ110及びインダクタ111は、第3端子とグランドの間に直列接続されている。キャパシタ110及びインダクタ111の接続の次数は任意である。変圧器105に関する点の位置は、巻き線108の方向が現実には図示されている方向とは反対であることを示している。この表記は、図の表示を容易にするために当該技術分野において一般的に使用されている。
【0025】
特定の全域通過フィルタ100は、搬送波周波数の範囲が約5〜50MHz又は約50〜550MHzであるマルチキャリア電気信号の位相の変化について、特に有効である。好ましくは、入力端子でのマルチキャリア信号の位相に関して、出力端子でのマルチキャリア信号の位相が少なくとも15度シフトされるように、キャパシタ、インダクタ及び変圧器の特性が選択される。
【0026】
図2は、本発明の増幅器モジュールを示している。増幅器モジュールは、第1増幅ステージ121、第1位相フィルタ122、第2増幅ステージ123を含んでいる。
【0027】
第1増幅ステージ121は、第1信号を増幅して第2信号をつくるために1つ又は複数の増幅器から構成される。第1位相フィルタ122は、第2信号の位相を変えて第3信号をつくる。第2増幅ステージ123は、第3信号を増幅して第4信号をつくるために1つ又は複数の増幅器から構成される。
【0028】
第1増幅器ステージによりつくられた合成トリプルビート(CTB)歪みが、第2増幅器ステージによりつくられたCTB歪みの振幅に直接加わらないように、位相フィルタはマルチキャリア信号の位相を変更する。
【0029】
第2増幅ステージによりつくられたCTB歪みが第1増幅ステージによりつくられたCTB歪みと同じ位相を有する場合、2つのCTB歪みの振幅は直接加えられ、大きなCTB歪みとなる。これは、いわゆる20dBルールである。
【0030】
通信システムにおいて、CTB歪みはシステムにおける雑音となるので、最小にされることが必要である。一般に、全体のCTB歪みがわずかに低減される2つのCTB歪み間にある小さな位相差が存在するように、増幅ステージは位相をわずかに変える。
【0031】
第2増幅器によるCTB歪みの位相が、第1増幅ステージによりつくられたCTB歪みの位相から正確に180度異なり(たとえば位相外れである)、CTB歪みが同じである場合、これら2つのCTB歪みは相殺され、全体のCTBがなくなる。しかし、全体の周波数範囲にわたり、CTBが180度の位相外れでつくられないように、位相フィルタによりつくられる同相の変化は周波数に依存する。
【0032】
また、増幅ステージが一般に異なるものであるが同一のものであっても、増幅器によりつくられるCTB歪みは異なる。これは、第2増幅器への入力信号が既に増幅されていることにより入力パワーレベルが異なるためである。また、CTB歪みは、通信の間に変化する入力信号の振幅に一般に依存する。2つ以上の増幅ステージがある場合、CTB歪みを相殺しようすることはより問題である。
【0033】
位相フィルタによる位相シフトが第1増幅ステージによりつくられる位相シフトに対して反対方向であるが、ブロードバンドネットワークにおいて使用される増幅器により典型的につくられる位相シフトよりもより大きいことが好ましい。
【0034】
位相シフトの目的は、増幅ステージによる位相シフトについて補償をするためのものではなく、歪みによる雑音が低減されるようにCTB歪みが少なくとも部分的に位相外れになるように、より大きな位相シフトを提供するためのものでもない。
【0035】
好ましくは、位相フィルタを有さない増幅ステージの類似のシステムに関して全体のCTB歪みが低減されるように、図2の位相フィルタは、第1増幅ステージの出力信号の位相を変える。
【0036】
好ましくは、第2ステージの入力信号の位相は、マルチキャリア信号の周波数帯域の少なくとも15%について、少なくとも30度であり、より好ましくは、第1増幅ステージの入力信号の位相よりも少なくとも60度異なる。さらに、より好ましくは、第2ステージへの入力信号の位相は少なくとも90度であり、さらに、より好ましくは、第1増幅ステージへの入力と約180度の位相外れである。この場合、増幅モジュールから生じる全体のCTB歪みは、増幅ステージのそれぞれによりつくられたCTBの振幅の全体よりも実質的に少ない。
【0037】
図3は、図2の位相フィルタ122を例示しており、図1の全域通過フィルタ100、及び振幅フィルタ124を含んでいる。全域通過フィルタ及び振幅フィルタは、当該技術分野において知られている。
【0038】
図3の全域通過フィルタは、帯域の少なくとも約15%にわたり少なくとも約30度、マルチキャリアブロードバンド信号のキャリア信号の位相を変えることができるいずれか知られた全域通過フィルタであってもよいが、好ましくは図1の全域通過フィルタである。好ましくは、全域通過フィルタ及び振幅フィルタは、これら両者の機能を提供する単一回路に結合される。
【0039】
図4は、本発明の増幅モジュール130を示しており、図2の増幅器モジュールに類似しているが、第4信号の位相を変えて第5信号をつくるための第2位相フィルタ131、及び第5信号を増幅して第6信号をつくるための1つ又は複数の増幅器から構成される第3増幅ステージ132をさらに含んでいる。
【0040】
第2位相フィルタは、第1位相フィルタに類似しているが、増幅ステージの入力の位相が他の2つの入力のいずれかでの位相から少なくとも約30度異なるように、好ましくは約2倍及び反対方向に位相をシフトする。
【0041】
この実施の形態では、増幅ステージのそれぞれに対する入力信号の位相は、他のいずれか他の増幅ステージの入力信号の位相よりも少なくとも約30度異なり、より好ましくは、位相は少なくとも約60度異なり、約120度よりも少ない。
【0042】
図5は、図2の増幅器モジュールを使用した本発明の双方向の線路増幅器200の一部を例示している。
【0043】
双方向の増幅器は、コネクタ201、コネクタ203〜204、第1ダイプレックスフィルタ210、第1増幅モジュール211、第2ダイプレックスフィルタ212、第2増幅モジュール213を含んでいる。
【0044】
コネクタ201は、第1同軸ケーブル202についてのものである。コネクタ203〜204は、第2同軸ケーブル205〜206のそれぞれについてのものである。第1ダイプレックスフィルタ210は、高周波の信号を第1同軸ケーブルからの信号から分離するためのものである。第1増幅モジュール211は、分離された高周波の信号を入力信号として増幅し、増幅された高周波信号を出力信号として第2同軸ケーブルに送信するためのものである。第2ダイプレックスフィルタ212は、低周波の信号を第2同軸ケーブルからの信号から分離するためのものである。第2増幅モジュール213分離された低周波の信号を入力信号として増幅し、増幅された低周波の信号を出力信号として第1同軸ケーブルに送信するためのものである。
【0045】
線路増幅器は、増幅された高周波の信号のコピーを第2増幅ケーブル205〜206のそれぞれに提供し、第2同軸ケーブルのそれぞれからの低周波の信号のそれぞれを第2ダイプレックスフィルタ212に提供するためのスプリッタをさらに含んでいる。
【0046】
少なくとも1つの増幅器モジュールは、図2の増幅器モジュール120に類似した増幅器モジュールであり、より好ましくは、増幅モジュールの両者は、図2のモジュールに類似したモジュールである。また、上述した増幅器モジュールは、これら増幅器モジュールに一般に適用される。
【0047】
50〜550MHz又は65〜550MHzの周波数帯域の15%にわたり少なくとも30度の位相差をつくるために、増幅器モジュール211の全域通過フィルタの構成要素が選択される。5〜50MHz又は5〜65MHzの周波数帯域の15%にわたり少なくとも30度の位相差をつくるために、増幅器モジュール213の全域通過フィルタの構成要素が選択される。
【0048】
図6は、本発明の光送信機220の一部を示している。
【0049】
光送信機220は、入力コネクション221、出力コネクション222、レーザパッケージ224、増幅器モジュール226、光学系システム227を含んでいる。
【0050】
入力コネクション221は、電気信号についてのものである。出力コネクション222は、(光ファイバのような)光経路についてのものである。レーザパッケージ224は、変調されたレーザビーム225をつくるためのものである。増幅器モジュール226は、電気信号を増幅してレーザパッケージに向けられる増幅された電気信号をつくるためのものである。光学系システム227は、変調されたレーザビームを光ファイバに向けるためのものである。
【0051】
レーザパッケージは、連続レーザ(continuous laser)及び外部変調器、又はDFBレーザのいずれであってもよい。レーザパッケージがDFBである場合、増幅された電気信号をバイアスして、DFBレーザのバイアス電流として使用するためのバイアス器228が必要とされる。
【0052】
送信機は、電気信号を歪ませて、増幅器モジュールによりつくられたCTBの少なくとも一部を補償するための歪み前補償器229をさらに含んでいる。また、前補償器は、レーザ変調及びレーザ波長でのゼロ分散を表さない光ファイバを介する光信号の送信によるCTB及びCSO歪みと共に、増幅器モジュールにより齎される合成2次(CSO:composite second order)歪みを補償してもよい。
【0053】
また、より大きなエクスカーションが低減されて、信号における大きな負のエクスカーションがレーザカットオフ電流以下となることを防ぎ、信号における大きな正のエクスカーションが増加された歪みを齎すことを防ぐために、前補償器は信号を形作ってもよい。
【0054】
増幅器モジュール226は、図2の増幅器モジュールに類似しており、また、上述の増幅器モジュール120も増幅器モジュールに適用される。電気信号の周波数帯域の少なくとも15%にわたり、少なくとも30度の位相差がつくるために、増幅器モジュール226の全域通過フィルタの構成要素が選択される。
【0055】
図7は、本発明の光受信機240を例示している。光受信機240は、コネクタ241、出力端子243、光検出器244、前置増幅器245、増幅器モジュール246を含んでいる。
【0056】
コネクタ241は、光経路(たとえば光ファイバ242)についてのものである。出力端子243は、電気経路についてのものである。光検出器244は、光ファイバにおける光信号を電気信号に変換するためのものである。前置増幅器245は、電気信号を増幅して前増幅された信号をつくるためのものである。増幅器モジュール246は、前増幅された信号を増幅して出力端子で出力信号をつくるためのものである。
【0057】
また、光受信機は、増幅器モジュール246によりつくられたCTB歪みの少なくとも一部を補償するための歪み後補償器247を含んでいる。また、後補償器は、レーザ変調及びレーザ波長でのゼロ分散を表さない光ファイバを介する光信号の送信によるCTB及びCSO歪みと共に、増幅器モジュールにより齎される合成2次(CSO)歪みを補償してもよい。
【0058】
好ましくは、デジタル信号の帯域幅は1オクターブよりも小さく、また、後補償器は、全てのCSO歪みを本質的にフィルタ出力するためのフィルタを含む。より詳細には、デジタル信号の帯域幅は0.5オクターブよりも小さく、後補償器のフィルタは、全ての4次歪みを本質的にフィルタ出力する。前補償器が信号のシェーピングを含む場合、好ましくは、送信機における信号シェーピングの前のその原形状に信号を戻すために、後補償器もまた信号シェーピングを含む。
【0059】
増幅器モジュール246は、図2の増幅器モジュール120に類似しており、上述の増幅器モジュール120もまた、増幅器モジュール246に一般に適用される。電気信号の周波数帯域の少なくとも15%にわたり、少なくとも30度の位相差をつくるために、増幅器モジュール211の全域通過フィルタの構成要素が選択される。
【0060】
図8は、本発明のヘッドエンド260の特定の実施の形態の一部を示している。ヘッドエンドは、ゲートウェイ装置261〜263、アクセスコントローラ264、1つ又は複数の変調器(MODS)270〜274、光送信機(TX)275〜279、1つ又は複数の光受信機(RX)290〜293、それぞれの復調器(DEMODS)295〜298を含んでいる。
【0061】
ゲートウェイ装置261〜263は、電気的なベースバンドのフォワード信号を提供し、電気的なベースバンドのリターン信号を受信するためのものである。アクセスコントローラ264は、ゲートウェイ装置とヘッドエンドの他の一部の間の電気的なベースバンドのフォワード及びリターン信号のルーティングを制御するためのものである。
【0062】
1つ又は複数の変調器(MODS)270〜274は、無線周波数のキャリア信号を電気的なフォワード信号で変調し、マルチキャリア電気的フォワード信号をつくるためのものである。
【0063】
それぞれの光送信機(TX)275〜279は、光経路のそれぞれについて、マルチキャリアの電気的なフォワード信号をマルチキャリアの光学的なフォワード信号に変換するためのものである。光信号は、光学的な波長を有する。ある送信機からの光学的信号の波長は、他の送信機からの光学的信号の波長とは異なる。
【0064】
1つ又は複数の光受信機(RX)290〜293は、マルチキャリア光学的リターン信号を光経路のそれぞれについてマルチキャリアの電気リターン信号に変換するためのものである。それぞれの復調器(DEMODS)295〜298は、マルチキャリアの電気リターン信号を復調して電気のベースバンドリターン信号をつくるためのものである。
【0065】
ゲートウェイ装置は、電話ネットワークとの双方向の電話通信のためのコネクション301を有する電話ゲートウェイ261、コンピュータネットワークで双方向のコンピュータ通信のためのコネクション302を有するインターネットゲートウェイ262、テレビジョンネットワークとのス方向のビデオ通信のためのコネクション303を有するテレビジョンゲートウェイ263を含んでいる。
【0066】
ヘッドエンドは、1つ又は複数の密な波長分割多重装置(dense wavelength division multiplexers)310〜311をさらに含んでいる。多重装置310のようなそれぞれの多重装置は、異なるそれぞれの光学的波長を有する複数の光経路312〜313からのマルチキャリアの光学的なフォワード信号を単一の共通の光経路317に結合する。
【0067】
また、単一の共通の光経路からの異なるそれぞれの光学的波長を有する複数のマルチキャリアの光リターン信号を複数の光学的なそれぞれの経路に分離する。コネクタ319〜321は、それぞれの光経路316〜318をそれぞれの光ファイバ322〜324に接続する。
【0068】
ヘッドエンドは、それぞれの光学的送信機276〜279とそれぞれの光受信機290〜293をそれぞれの光経路312〜315の同じ端部に接続するための1つ又は複数の光学的スプリッタ330〜333をさらに備えている。これにより、それぞれの光送信機は、それぞれの光受信機により受信される光リターン信号の光波長と近似的に同じ波長の光フォワード信号を送信することができる。
【0069】
光学的フォワード信号は、光ファイバ322を介して送信される、約50〜550MHz又は65〜550MHzキャリア周波数を有する1つ又は複数のアナログテレビジョン信号を含む。
【0070】
以下に示される光ハブに送信されるフォワードのデジタル信号は、約550〜840MHz、潜在的に将来的には840〜1260MHzのキャリア周波数帯域を有する。光ハブからのリターンデジタル信号は、400〜600MHz及び600〜900MHz、並びに潜在的に将来的には900〜1350MHzのキャリア周波数帯域を有する。
【0071】
ヘッドエンドの送信機275〜279は、図6の送信機220に類似しており、ヘッドエンドの受信機290〜293は、図7の受信機240に類似している。したがって、それぞれの送信機及び受信機は、図1の全域通過フィルタ100を含む図2の増幅器モジュール120と同様な増幅器モジュールを含む。
【0072】
図9は、本発明の光ハブ350の一部を示している。
【0073】
光ハブは、複数のコネクタ351〜354を含んでいる。複数のコネクタ351〜354は、それぞれのハイブリッドファイバ同軸ノード(HFCNs)について、それぞれの光ファイバ356〜359をそれぞれの光経路361〜364に接続し、それぞれのHFCNsについて、それぞれの光ファイバ366〜369をそれぞれの光経路371〜374に接続するためのするものである。
【0074】
また、光ハブは、複数の光受信機(RX)376〜379、1つ又は複数のアップコンバータ(VC)385〜386、それぞれの光送信機(TX)387〜388を含んでいる。
【0075】
複数の光受信機(RX)376〜379は、それぞれの光経路381〜384について、第1マルチキャリア光リターン信号を第1マルチキャリア電気信号にそれぞれ変換するものである。第1マルチキャリア信号のそれぞれは、第1キャリア信号のそれぞれを変調する複数のベースバンドの信号を含んでいる。
【0076】
1つ又は複数のアップコンバータ(VC)385〜386は、それぞれが2つ以上の第1マルチキャリアリターン信号を1つの第2マルチキャリア電気リターン信号に変換するためのものである。第2マルチキャリアリターン信号のそれぞれは、2つ以上の結合される第1リターン信号のそれぞれの全てのベースバンド信号を含んでいる。ベースバンド信号は、第2キャリア信号のそれぞれを変調し、第2キャリア信号は、第1キャリア信号の無線周波数よりも実質的に高い無線周波数を有する。
【0077】
それぞれの光送信機(TX)387〜388は、それぞれの光経路について第2マルチキャリアの電気フォワード信号を第2マルチキャリアの光フォワード信号に変換するものである。光信号は光波長を有する。送信機からの光信号の波長は、他の送信機からの光信号の波長とは異なる。
【0078】
光ハブは、WDM390をさらに含んでいる。WDM390は、それぞれのHFCNsについて、第2マルチキャリア光リターン信号を共通の光経路391に結合し、共通の光経路からのフォワードデジタル信号を第1光経路392〜393に分離するためのものである。コネクタ396は、光経路に接続されており、光ハブとヘッドエンドの間の光ファイバ397を接続するために設けられている。
【0079】
光ハブは、1つ又は複数の第1スプリッタをさらに含んでいる。1つ又は複数の第1スプリッタは、デジタル放送テレビジョンのための単一の光経路400からのフォワード光信号を、それぞれのHFCNsについての第2光経路401〜404におけるフォワード光信号の同様の部分にルーティングするためのものである。
【0080】
光ハブは、それぞれのHFCNsについて、複数の波長分割多重化装置(WDM)406〜409をさらに含んでいる。WDM406〜409は、それぞれの多重化装置は、第1分離光経路392〜395の1つと、第2光経路401〜404の1つからの光フォワード信号をそれぞれのHFCNについて共通の光経路366〜369の1つに結合し、HFCNについて経路366〜369の共通の光経路のそれぞれからのリターン信号をそれぞれの受信機について経路381〜384の分離リターン光経路に分離する。
【0081】
それぞれのWDMがヘッドエンドからのフォワード光信号から低周波のリターン光信号を分離することができるように、HFCNについてのリターン光信号の波長は、該HFCNについてのフォワード光信号の波長と異ならなければならない。
【0082】
光ハブは、1つ又は複数の第2スプリッタをさらに含んでいる。1つ又は複数の第2スプリッタは、アナログ放送テレビジョンのための単一光経路421からのフォワード光信号をそれぞれのHFCNsについて第3光経路361〜364におけるフォワード信号についての同様の部分にルーティングするためのものである。
【0083】
光ハブのアップコンバータは、当該技術分野において通常の技術を有する者により、復調器(図示せず)を変調器(図示せず)に接続することにより提供されていてもよい。
【0084】
光ハブの送信機387〜388は、図6の送信機220と同様であり、光ハブの受信機376〜379は、図7の受信機240と同様である。したがって、光ハブのそれぞれの送信機及び受信機は、図1の全域通過フィルタ100を含む図2の増幅器モジュールと同様の増幅器モジュールを含む。
【0085】
図10は、本発明のHFCN450の一部を例示している。HFCNは、光コネクタ451〜452、WDM457を含んでいる。
【0086】
光コネクタ451〜452は、光ファイバ453〜454を光経路455〜456のそれぞれに接続するためのものである。WDM457は、共通経路455におけるフォワード信号をそれぞれの経路458及び459における分離光信号に分離し、光経路459におけるリターン信号を共通のファイバ455にルーティングするためのものである。
【0087】
また、HFCNは、光受信機(RX)460〜462、結合器(COMB)466をさらに含んでいる。
【0088】
光受信機(RX)460〜462は、それぞれの光経路456,458,459における光フォワード信号をそれぞれの電気経路463〜465における第1電気フォワード信号に変換するためのものである。結合器(COMB)466は、経路463〜465における電気信号を電気経路467に結合するものである。
【0089】
HFCNは、ダイプレックスフィルタ468、光送信機(TX)469、スプリッタ471を有している。
【0090】
ダイプレックスフィルタ468は、電気リターン信号を電気経路における電気フォワード信号から分離するためのものである。光送信機(TX)469は、分離された電気リターン信号を光経路に470における光リターン信号に変換するものである。スプリッタ471は、光経路470におけるリターン信号を光経路459に結合するためのものである。
【0091】
HFCNは、電気スプリッタ471をさらに含んでいる。電気スプリッタ471は、電気経路467からの電気フォワード信号を電気経路472〜475にルーティングし、電気経路467からの電気フォワード信号を電気経路472〜475にルーティングするためのものである。また、コネクタ476〜479は、同軸ケーブル480〜483をそれぞれの電気経路472〜475に接続するために設けられる。なお、この場合、全てのケーブルが同じリターンチャネルを共有しているため、全ての接続される同軸ケーブルは、単一の同軸ケーブルネットワークを備えている。
【0092】
HFCNの受信機460〜462は、図7の受信機240と同様であり、HFCNの送信機469は、図6の送信機220と同様である。したがって、光ハブのそれぞれの送信機及び受信機は、図1の全域通過フィルタ100を含む図2の増幅器モジュール120と同様の増幅器モジュールを含んでいる。
【0093】
図11は、本発明のカスタマインタフェースユニット(CIU)500の一部を例示している。CIU500は、第1コネクション501、第2コネクション503、第1ダイプレックスフィルタ505、第1増幅器モジュール(AM)506を含んでいる。
【0094】
第1コネクション501は、外部の同軸ケーブルのネットワーク502のためのものである。第2コネクション503は、内部の同軸ケーブルのネットワークのためのものである。
【0095】
第1ダイプレックスフィルタ505は、外部の同軸ケーブルネットワークにおけるリターン信号からフォワード信号を分離するためのものである。第1増幅器モジュール(AM)506は、フォワード信号を増幅して増幅されたフォワード信号を内部の同軸ケーブルネットワークに提供するためのものである。
【0096】
CIUは、第2ダイプレックスフィルタ507、コントローラ508、復調器(DEMODS)509、変調器(MODS)510、第2増幅器モジュール(AM)511をさらに含んでいる。
【0097】
第2ダイプレックスフィルタ507は、内部の同軸ケーブルネットワークからカスタマのベースバンドのリターン信号を分離するためのものである。コントローラ508は、カスタマからのリターン信号の送信を制御するためのものである。
【0098】
復調器(DEMODS)509は、外部の同軸ケーブルネットワークからの制御信号をコントローラに提供するためのものである。変調器(MODS)510は、キャリア信号をベースバンドのリターン信号で変調し、カスタマからのマルチキャリアのリターン信号を提供するためのものである。第2増幅器モジュール(AM)511は、マルチキャリアのリターン信号を増幅するためのものである。
【0099】
コントローラは、同じ外部の同軸ケーブルネットワークに接続される他のカスタマインタフェースユニットからのリターン信号と、カスタマからのリターン信号との時分割多重を提供する。増幅器モジュール506及び511は、図1の全域通過フィルタ100を含む図2の増幅器モジュール120と同様である。
【0100】
図12は、ケーブルテレビジョンシステム520を示している。
【0101】
システムは、ヘッドエンド521、ネットワーク522〜524、複数の光ハブ525〜526、それぞれの共通ファイバ527〜528を含んでいる。ネットワーク522〜524は、ヘッドエンドに接続されるものである。それぞれの共通ファイバ527〜528は、複数の光ハブとヘッドエンドの間に接続される。
【0102】
システムは、それぞれの複数のHFCNs529〜530、1つ又は複数の光ファイバ531〜532、1つ又は複数の同軸ケーブルネットワーク533〜534、複数のCIU535〜536、複数の線路増幅器537〜538をさらに含んでいる。
【0103】
それぞれの複数のHFCNs529〜530は、それぞれの光ハブについてのものである。1つ又は、複数の光ファイバ531〜532は、それぞれのHFCNとHFCNについての光ハブの間に接続されている。1つ又は複数の同軸ケーブルネットワーク533〜534は、それぞれのHFCNについてのものである。複数のCIU535〜536は、それぞれの同軸ケーブルネットワークに接続される。複数の線路増幅器537〜538は、それぞれの同軸ケーブルネットワークに挿入される。
【0104】
ネットワーク522〜524は、電話ネットワーク522、コンピュータネットワーク523、テレビジョンネットワーク524を含んでいる。それぞれのネットワークは、ヘッドエンドとの双方通信を提供し、ヘッドエンドからのフォワード信号及びリターン信号を提供する。
【0105】
ヘッドエンド、光ハブ及びHFCNは、増幅器モジュールを含む光受信機及び送信機を含んでおり、また、線路増幅器及びカスタマインタフェースユニットは、増幅器モジュールを含んでいる。図12のシステムの増幅器モジュールは、図1の全域通過フィルタ100を含む図2の増幅器モジュール120と同様である。
【0106】
図13は、本発明のプラグインカード550の一部を例示しており、図2の増幅器モジュール120と同様である増幅器モジュール551を含んでいる。増幅器モジュール551は、第1増幅ステージ552、第1位相フィルタ553、及び第2増幅ステージ554を含んでいる。位相フィルタ553は、図1の位相フィルタ100と同様である。
【0107】
特定の好適な実施の形態を参照しながら本発明を開示してきた。これにより、当該技術分野において通常の技術を有するものは、本発明を製作及び利用することができ、本発明を実行するために意図されるベストモードを記載することができる。当該技術分野において通常の技術を有するものであれば、これらの実施の形態に対して修正又は追加してもよく、本発明の精神を逸脱せずに他の形態を提供してもよい。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の全域通過フィルタを例示する図である。
【図2】 位相フィルタを使用した本発明の増幅器モジュールを示す図である。
【図3】 図1の全域通過フィルタを含む図2の位相フィルタの詳細を例示する図である。
【図4】 本発明の増幅器モジュールの別の実施の形態を示す図である。
【図5】 本発明の双方向線路増幅器の一部を例示する図である。
【図6】 本発明の光送信機の一部を例示する図である。
【図7】 本発明の光受信機の一部を例示する図である。
【図8】 本発明のヘッドエンドの特定の実施の形態による一部を例示する図である。
【図9】 本発明の光ハブの一部を例示する図である。
【図10】 本発明のHFCNの一部を例示する図である。
【図11】 本発明のカスタマインタフェースユニット(CIU)の一部を例示する図である。
【図12】 本発明のケーブルテレビジョンシステムを示す図である。
【図13】 本発明のプラグインカードの一部を例示する図である。
Claims (2)
- キャリア信号を含む広帯域入力信号を受けて第一の増幅信号を出力する第一の増幅器であって、前記キャリア信号の第一のCTB(Composite Triple Beat)歪みを前記第一の増幅信号に生じさせる第一の増幅器と、
前記第一の増幅器に結合され、前記第一の増幅信号を入力として受けて第一の位相シフトされた信号を出力する第一の位相フィルタと、
前記第一の位相フィルタに結合され、前記第一の位相シフトされた信号を受けて第二の増幅された信号を出力する第二の増幅器であって、前記キャリア信号の第二のCTB歪みを生じさせる第二の増幅器とを備え、
前記第一の増幅器により生じた前記第一のCTB歪みと前記第二の増幅器により生じた前記第二のCTB歪みのパワーが蓄積される一方で、前記第一の増幅器により生じた前記第一のCTB歪みの振幅と前記第二の増幅器により生じた前記第二のCTB歪みの振幅の合計が低減されるように、前記第一の位相フィルタは、前記第一の増幅信号の位相をシフトする、
ことを特徴とする増幅器。 - 前記第二の増幅器に結合され、前記第二の増幅信号を入力として受信し、第二の位相シフトされた信号を出力する第二の位相フィルタと、
前記第二の位相フィルタに結合され、前記第二の位相シフトされた信号を受けて第三の増幅信号を出力する第三の増幅器であって、第三のCTB歪みを生じさせる第三の増幅器とを更に備え、
前記第一の増幅器により生じた前記第一のCTB歪みと前記第二の増幅器により生じた前記第二のCTB歪みと前記第三の増幅器により生じた前記第三のCTB歪みのパワーが蓄積される一方で、前記第一の増幅器により生じた前記第一のCTB歪みの振幅と前記第二の増幅器により生じた前記第二のCTB歪みの振幅と前記第三の増幅器により生じた前記第三のCTB歪みの振幅の合計が低減されるように、前記第一の位相フィルタ及び前記第二の位相フィルタは、前記第一の増幅信号及び前記第二の増幅信号の位相をそれぞれシフトする、
請求項1記載の増幅器。
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