JP5080632B2 - 双方向catvシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法と自動調整装置 - Google Patents

双方向catvシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法と自動調整装置 Download PDF

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Description

本願発明は、双方向CATVシステム、特にHFC(Hybrid fiber-coaxial)システムの上り回線のレベルと周波数特性を自動調整する方法と装置に関するものである。
双方向CATVシステムでは、敷設された同軸ケーブルの長さ、CATV線路に挿入された線路機器(例えば分岐・分配器等)の使用数や分配数等により生じる周波数毎のロスが異なるため、線路機器から上り回線を使用してセンター(ヘッドエンド)に送られる上り信号のレベルや周波数特性(図6(a)〜(d)に示すスロープ:低い周波数F1と高い周波数F2のレベルの傾き:周波数特性)が異なる。
CATV線路には不特定長の同軸ケーブルと、不特定数の分岐・分配器が使用されるが、いずれの場合もセンターに到着するレベルは一定に保つ必要がある。このため、CATV線路や線路機器の新設時、増設時、改修時、変更時等には、上り回線を使用してヘッドエンドに送られる上り信号が所定の(設計された)レベル、周波数特性になるように調整する必要がある。
一例として、従来の、上り回線のレベルと周波数特性(前記スロープ)の調整方法を図4のシステムに基づいて説明する。図4のシステムは線路(同軸ケーブル)Aに接続される分岐・分配器等の線路機器Bに、上り帯域の周波数であって異なる2波以上の信号を発振できる信号発振器SGを接続し、信号発振器SGから発振される2波以上の信号を、線路機器Bを通して上り回線に送出する。ここで、2波以上の信号を発振できるSGを使用するのは、線路に使用される同軸ケーブルA、線路に接続される線路機器Bにより生じる周波数毎のロスが、同軸ケーブルAの長さや線路機器Bの使用数、分配数等により異なるため、低い周波数F1と高い周波数F2の信号を端末側から挿入してセンター(ヘッドエンド)に到達するレベルを確認するためである。
信号発振器SGから発振された周波数の異なる2つの信号は、図5の線路機器B内の増幅器D1、上り調整回路E1に入力される。それらから出力された信号は同軸ケーブルAと線路機器Bにて構成されるCATV線路C(図4)を通って光ノードFに入力される。
光ノードFに入力された電気信号は光ノードFにおいて光信号に変換されて出力され、その光信号は上り光伝送路G1を通り、ヘッドエンドHEの「O/E」にて電気信号に戻されて、スペクトラムアナライザーHに入力される。スペクトラムアナライザーHは図6(a)〜(d)の様な波形にて両信号の絶対レベルとレベル差を確認することができる。スペクトラムアナライザーHは図6(a)〜(d)の様な波形画面をビデオ信号で出力する。このビデオ信号はテレビ変調器Iで下りの空きチャンネルに変調され、ヘッドエンドHEの「E/O」にて光信号に変換されて下り光伝送路G2に送出される。この光信号は、光ノードFで電気信号に変換されてからCATV線路Cに出力される。線路機器B側では前記テレビ信号をテレビ受信機TVで受信し、TVの画面を見て、ヘッドエンドHEに到着する信号のレベルを確認しながら、線路機器Bに装備されている上り調整回路E1、例えば、プラグイン方式のATT(減衰器)やイコライザー、利得調整回路(GC回路:Gain Control回路)やスロープ回路等を手動操作して、上り回線を伝送される上り信号のレベルや周波数特性を調整する。
周波数特性が傾いているプラグイン方式のイコライザー及びスロープ回路の場合は、図6(a)の入力に対して図6(d)のように周波数F2のレベルが殆ど同じまま、F1のレベルのみが下がる。
CATV線路Cが周波数毎にロスが異なる同軸ケーブルAの場合は、図6(a)の入力に対して図6(c)の様に周波数F1に比べてF2のロスが大きくなる。
レベル調整で使用するプラグイン方式のATT及び利得調整回路は、周波数F1、F2共に同じだけレベルが変化して、図6(a)の入力に対して図6(b)のように周波数F1、F2のレベルが共に同等に下がる。
レベル調整で使用するプラグインイコライザー及びスロープ回路により、周波数F2のレベルをあまり変化させずに、周波数F1のレベルだけを変化させると、図6(a)の入力が図6(d)の出力になる。図6(d)が入力で図6(a)が出力となる場合もある。
双方向CATVシステムにおける上りTV変調信号の自動レベル調整方法として、特許文献1があるが、それはインカム(通話機)を利用して、センターとTV変調器間で通話しながら調整する方法であり、本願発明とは調整方法が異なる。
特開平7−222136号
図4のシステムを使用した上り信号調整方法は次のような難点があった。
1.上り線路調整時に、上り帯域の異なる周波数の2波以上を発振可能なSGを、線路機器側に運搬する必要があるため運搬作業が大変である。
2.ビデオ出力のある高価なスペクトラムアナライザーが必要である。
3.周波数帯域に限りある下りチャンネルを使用するため、下りチャンネルに空きがない場合は使用できない。
4.マニュアル調整であるため、調整作業が面倒であり、調整者によってバラツキが出る。
5.デジタル放送に移行後は、高価なデジタル変調器が必要になる。
前記特許文献1は、通話器を利用するものであるため、通話可能区間でしか使用できない。
本願発明は、信号発振器やテレビを線路機器側に運搬する必要がなく、高価なスペクトラムアナライザーが不要であり、下りチャンネルを使用する必要もなく、マニュアル操作の必要がなく自動調整可能であり、CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性を自動調整可能とすることにある。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法は、線路に挿入された線路機器に設けられた信号発振器から周波数の異なる2以上の信号を出力してヘッドエンドに送るステップと、ヘッドエンドにおいて前記2以上の信号を受信して夫々のレベルを測定するステップと、測定レベルとレベル調整規格値との差分値を検出するステップと、その差分値を前記線路機器に送るステップと、線路機器に設けた上り回線調整回路を線路機器で受信した前記差分値に基づいて自動調整するステップを備え、前記レベル測定、差分値の算出、線路機器への差分値の伝送、その差分値に基づく上り回線調整回路の自動調整を、線路機器から送る信号のレベルや周波数特性が規格値に入るまで繰返し行う自動調整方法である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法は、前記双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法において、双方向CATVシステムがHFC方式であり、周波数の異なる2以上の信号を同軸ケーブルを通して光ノードに送るステップと、その信号を光ノードでE/O変換するステップと、E/O変換した光信号を光伝送路を通してヘッドエンドに送るステップと、受光した光信号をヘッドエンドでO/E変換するステップと、O/E変換した2以上の信号の夫々をヘッドエンドでレベル測定するステップを備えた自動調整方法である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法は、前記双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法において、ヘッドエンドから線路機器に送る差分値を線路上の全ての線路機器に対するグローバルアドレスで送出し、上り回線を通してヘッドエンドに伝送される信号のレベルや周波数特性を自動調整してから(規格値に入るまで調整してから(調整終了後)又は調整中(調整終了前))、ヘッドエンドから線路機器にアドレスを要求するステップと、線路機器が前記アドレス要求により線路機器のアドレスをヘッドエンドに応答するステップと、ヘッドエンドが線路機器のアドレス判明後にその線路機器に信号発振器からの信号出力停止命令を送るステップと、その信号出力停止命令を受信した線路機器が前記信号出力を停止するステップを備えた自動調整方法である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置は、ヘッドエンドと上り回線に挿入された線路機器を備え、ヘッドエンドは少なくともレベル測定器とコンピュータとRFモデムを備え、線路機器は少なくとも、周波数の異なる2以上の周波数の信号を出力可能な信号発振器とマイコンとRFモデムと上り回線調整回路を備え、前記レベル測定器は前記信号発振器から発振されて上り回線に出力される前記2以上の信号の夫々のレベルを測定してその測定レベルをヘッドエンドの前記コンピュータに伝送可能であるか、又は測定レベルとレベル調整規格値との差分値を求めてその差分値を前記コンピュータに伝送可能であり、前記コンピュータはレベル測定器から出力される測定レベルとレベル調整規格値との差分値を求めてその差分値をヘッドエンドのRFモデムを通して線路機器に送ることができるか、又はレベル測定器から出力される差分値を前記RFモデムを通して線路機器に送ることができ、線路機器の前記マイコンは受信した差分値に基づいて線路機器の前記上り回線調整回路を、上り回線を通してヘッドエンドに送られる信号レベル及び周波数特性が規格値に入るまで自動調整可能な自動調整装置である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置は、前記双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置において、双方向CATVシステムがHFC方式であり、HFC方式の光ノードが上り信号を電気/光変換するE/O変換器と、下り信号を光/電気変換するO/E変換器を備え、ヘッドエンドが上り信号を光/電気変換するO/E変換器と、下り信号を電気/光変換するE/O変換器を備えた自動調整装置である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置は、前記双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置において、上り回線調整回路がマイコンで自動調整可能な減衰器、等価器、利得調整回路、スロープ回路のいずれか一つ又は二以上である自動調整装置である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法は、線路機器にて自動調整開始の操作を行うと,線路機器内のマイコンからの指示によりSG出力のオンから、線路機器から送る信号のレベルや周波数特性が規格値に入るまで、上り回線調整回路の調整が繰返し自動的に行われるので、マニュアル操作が殆ど必要なく、調整作業が容易である。
本願発明の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置は、線路機器に周波数の異なる2以上の信号を出力可能な信号発振器、コンピュータ、RFモデム、上り回線調整回路が装備されているので、次のような効果がある。
1.上り線路調整時に、周波数の異なる2以上の信号を発振可能な信号発振器及びTVを線路機器側に運搬する必要がない。
2.ビデオ出力のある高価なスペクトラムアナライザーが不要である。
3.周波数帯域に限りある下りチャンネルを使用しないため、線路機器への信号伝送が空きチャンネルの制約を受けない。
4.マニュアル操作が殆ど必要ないため、調整作業が容易である。
本願発明の上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置の一例を示すブロック図。 図1のブロック図における線路機器の一例を示すブロック図。 図1のブロック図におけるレベル測定器の一例を示すブロック図。 従来の上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置の一例を示すブロック図。 図4のブロック図における線路機器の一例を示すブロック図。 (a)〜(d)は上り信号のレベルの各種例の説明図。
(実施形態1)
本願発明の双方向CATVシステムにおける上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法及びその装置の実施形態の一例を以下に説明する。本願発明の自動調整方法及びその装置はHFC方式以外のものであってもよいが、図1に示した双方向CATVシステムはHFC方式であり、センター(ヘッドエンド)1と光ノード2の間が光線路3で結ばれ、光ノード2と線路機器4の間が同軸ケーブル5で結ばれている。
前記線路機器4にはマイコン(CPU)6、RFモデム7、信号発振器(SG)8、自動調整回路9が搭載(内蔵)され、ヘッドエンド1にはレベル測定器10、コンピュータ(パソコン)11、RFモデム12が設置されている。
前記線路機器4におけるRFモデム7はヘッドエンド1と通信を行うための変・復調器、信号発振器(SG)8は周波数の異なる2以上の信号を発振可能なもの、自動調整回路9は信号発振器(SG)8から発振される信号の周波数、レベル等を調整可能なもの、マイコン6はRFモデム7、信号発振器(SG)8、自動調整回路9を制御可能なものである。
前記線路機器4の構成の一例を図2に示す。図2の線路機器4は下り入力・上り出力端子13と上り入力・下り出力端子14との間に上り回線15と下り回線16があり、上り回線15にローパスフィルタ(LPF1)−分岐・分配器17−上り信号増幅器18−上り調整回路9−ローパスフィルタ(LPF2)が挿入され、下り回線16にハイパスフィルタ(HPF1)−下り調整回路19−下り信号増幅器20−分岐・分配器21−ハイパスフィルタ(HPF2)が挿入されている。図2では、マイコン6で制御されて信号発振器(SG)8、RFモデム7から出力される信号が分岐・分配器(混合器)22で混合され、上り回線15に挿入されている分岐・分配器17−上り信号増幅器18を経て上り調整回路9に入力されるようにしてある。
図1、図2の上り調整回路9には減衰器、利得調整回路、等価器、スロープ回路等のいずれか一つ又は二以上が使用され、減衰器の場合は減衰量が、利得調整回路の場合は増幅器の利得が、等価器の場合は等価量が、スロープ回路の場合は上り回線15を伝送される2以上の信号のレベルがマイコン6で電気的に自動的に調整されて、信号レベル、周波数特性(F1、F2の傾き)が調整されるようにしてある。
前記ヘッドエンド1におけるRFモデム12は線路機器4と通信を行うための変・復調器、コンピュ−タ11はレベル測定器10及びRFモデム12を制御可能なものである。
前記レベル測定器10の構成の一例を図3に示す。このレベル測定器10は、上り入力端25とマイコン26との間に、線路機器4からの信号(F1)が通過可能なバンドパスフィルタ(BPF1)−信号F1用の信号増幅器27−局部信号発振器28−周波数変換用のミキサー29−変換後周波数が通過可能なバンドパスフィルタ(BPF3)−変換後信号増幅器30−検波器31が挿入された信号伝送路(F1用)32と、線路機器4からの信号(F2)が通過可能なバンドパスフィルタ(BPF2)−信号F2用の信号増幅器33−局部信号発振器34−周波数変換用のミキサー35−変換後周波数が通過可能なバンドパスフィルタ(BPF4)−変換後信号増幅器36−検波器37が挿入された信号伝送路(F2用)38が並列に配置されている。前記局部信号発振器28、周波数変換用のミキサー29は、IF処理用であり、上り入力端25から入力される信号の周波数(F1、F2)を、汎用のバンドパスフィルタ(BPF3)で通過し易い狭帯域の周波数に変換するためのものである。このレベル測定器10では、線路機器4の信号発振器(SG)8から送られる周波数の異なる2以上の信号のレベルを測定し、受信したレベルと基準値とを比較して、差分値を求めて、差分値をコンピュータに出力可能なものである。レベル測定器10はレベルを測定するが、差分値は求めずに、そのレベルをコンピュータ11に出力し、差分値はコンピュータ11で求めることもできる。
図2の構成の線路機器4が線路に挿入され、図3の構成のレベル測定器10がヘッドエンド1に装備されたCATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性を自動調整する場合の一例を以下に示す。
(1)線路機器4にて自動調整開始の操作を行うと、線路機器4内のマイコン6からの指示によりSG8の出力がオンする。
(2)線路機器4のSG8から発振された周波数の異なる二以上の信号は、図2の線路機器4内の分岐・分配器17を通して信号増幅器18、上り調整回路9に入力される。入力された信号はローパスフィルタ(LPF2)を通過して同軸ケーブル5と分岐・分配器等にて構成されるCATV線路を通って光ノード2(図1)に入力される。
(3)光ノード2に入力された電気信号は光信号に変換されて出力される。その光信号は光線路3を通り、ヘッドエンド1の光・電器変換器O/Eにて電気信号に変換される。
(4)前記周波数の異なる2以上の電気信号はヘッドエンド1のレベル測定器10で受信されてレベル測定器10でレベル測定される。レベル測定器10は前記2以上の信号の着信と、各々の信号の測定レベルとレベル調整規格値との差分値を求め、その差分値をヘッドエンド1のコンピュ−タ11に出力する。この場合、差分値を求めずに、測定レベルそのものをコンピュ−タ11に出力することもできる。
(5)ヘッドエンド1のコンピュ−タ11は、レベル測定器10から読み込んだ差分値を、RFモデム12を通して線路機器4に送る。この場合、コンピュ−タ11において、レベル測定器10での測定レベルとレベル調整規格値との差分値を求め、その差分値を、RFモデム12を通して線路機器4に送ることもできる。
(6)前記差分値を線路機器4に送るとき、CATV線路上のどの線路機器4が上り信号を出力したか不明であるため、CATV線路上の全ての線路機器4に対するグローバルアドレスで送出する。
(7)線路機器4はRFモデム12から受信した差分値に基づいて、線路機器4の上り調整回路9(図2)の減衰量、利得、等価量、スロープ等を自動的に調整して、上り回線を伝送される信号のレベルや周波数特性を調整する。
(8)ヘッドエンド1に到着する信号のレベル及び周波数特性が規格値に入るまで前記(2)〜(7)の操作を自動的に繰返し行って上り回線の自動調整を終了する。
(9)前記自動調整が完了したら、ヘッドエンド1のコンピュ−タ11は線路機器4にアドレスの要求を出力する。
(10)線路機器4のマイコン6(図1、図2)は前記アドレス要求に応じて、対象線路機器が初めてヘッドエンド1にアドレスを応答する。
(11)ヘッドエンド1のコンピュ−タ11は線路機器4のアドレス判明後、その線路機器4にSG8からの上り信号の出力停止命令を送る。
(12)線路機器4側のマイコン6は前記出力停止命令の受信によりSG8の出力を停止する。
前記(9)では、自動調整完了後にアドレス要求を出力するようにしてあるが、本願発明におけるアドレス要求の出力は自動調整完了後ではなく、調整の途中(調整前)においても行うことができる。
1 ヘッドエンド
2 光ノード
3 光線路
4 線路機器
5 同軸ケーブル
6 線路機器のマイコン
7 RFモデム
8 信号発振器(SG)
9 自動調整回路
10 レベル測定器
11 コンピュータ
12 RFモデム
13 下り入力・上り出力端子
14 上り入力・下り出力端子
15 上り回線
16 下り回線
17 分岐・分配器
18 上り信号増幅器
19 下り調整回路
20 下り信号増幅器
21 分岐・分配器
22 分岐・分配器
25 入力端
26 レベル測定器のマイコン
27 上り信号増幅器
28 局部信号発振器
29 ミキサー
30 周波数変換後信号増幅器
31 検波器
32 信号伝送路
33 上り信号増幅器
34 局部信号発振器
35 ミキサー
36 上り信号増幅器
37 検波器
38 信号伝送路
A 線路(同軸ケーブル)
B 線路機器
C CATV線路
D1、D2 増幅器
E1 上り調整回路
E2 下り調整回路
F 光ノード
F1、F2 周波数
G1 上り光伝送路
G2 下り光伝送路
H スペクトラムアナライザー
HE ヘッドエンド
I テレビ変調器
SG 信号発振器
TV テレビ受信機

Claims (5)

  1. 双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性を自動調整する方法において、
    線路に挿入された線路機器に設けられた信号発振器から周波数の異なる2以上の信号を出力してヘッドエンドに送るステップと、
    ヘッドエンドにおいて前記2以上の信号を受信して夫々のレベルを測定するステップと、測定レベルとレベル調整規格値との差分値を検出するステップと、その差分値を前記線路機器に送るステップと、
    線路機器の上り回線調整回路を線路機器で受信した前記差分値に基づいて自動調整するステップと、
    前記レベル測定、差分値の算出、線路機器への差分値の伝送、その差分値に基づく上り回線調整回路の自動調整を、線路機器から送る信号のレベルや周波数特性が規格値に入るまで繰返し行うステップを備え、
    前記ヘッドエンドは、線路機器への差分値の伝送を、線路上の全ての線路機器に対するグローバルアドレスで送出し、上り回線を通してヘッドエンドに伝送される信号のレベルや周波数特性が自動調整されてから、線路機器にアドレスを要求し、
    線路機器は、前記アドレス要求により線路機器のアドレスをヘッドエンドに応答し、
    ヘッドエンドは、線路機器のアドレス判明後にその線路機器に信号発振器からの信号出力停止命令を送り、
    その信号出力停止命令を受信した線路機器は前記信号出力を停止することを特徴とする双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法。
  2. 請求項1記載の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法において、
    双方向CATVシステムがHFC方式であり、周波数の異なる2以上の信号を同軸ケーブルを通して光ノードに送るステップと、その信号を光ノードでE/O変換するステップと、E/O変換した光信号を光伝送路を通してヘッドエンドに送るステップと、受光した光信号をヘッドエンドでO/E変換するステップと、O/E変換した2以上の信号の夫々をヘッドエンドでレベル測定するステップを備えたことを特徴とする双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整方法。
  3. 双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性を自動調整する装置において、
    ヘッドエンドと上り回線に挿入された線路機器を備え、
    ヘッドエンドは少なくともレベル測定器とコンピュータとRFモデムを備え、
    ヘッドエンドは、線路機器に送る差分値を線路上の全ての線路機器に対するグローバルアドレスで送出する機能と、上り回線を通してヘッドエンドに伝送される信号のレベルや周波数特性が自動調整されてから線路機器にアドレスを要求する機能と、線路機器が前記アドレス要求により線路機器のアドレスをヘッドエンドに応答することにより、線路機器のアドレスが判明した後にその線路機器に当該線路機器の信号発振器からの信号出力停止命令を送る機能を備え、
    線路機器は少なくとも、周波数の異なる2以上の周波数の信号を出力可能な信号発振器とマイコンとRFモデムと上り回線調整回路を備え、
    前記レベル測定器は前記信号発振器から発振されて上り回線に出力される前記2以上の信号の夫々のレベルを測定してその測定レベルをヘッドエンドの前記コンピュータに伝送可能であるか、又は測定レベルとレベル調整規格値との差分値を求めてその差分値を前記コンピュータに伝送可能であり、
    前記コンピュータはレベル測定器から出力される測定レベルとレベル調整規格値との差分値を求めてその差分値をヘッドエンドのRFモデムを通して線路機器に送ることができるか、又はレベル測定器から出力される差分値を、前記RFモデムを通して線路機器に送ることができる機能を備え、
    線路機器の前記マイコンは、受信した差分値に基づいて線路機器の前記上り回線調整回路を、上り回線を通してヘッドエンドに送られる信号レベル及び周波数特性が規格値に入るまで自動調整可能な機能を備え、
    前記線路機器は、前記ヘッドエンドからのアドレス要求により線路機器のアドレスをヘッドエンドに応答する機能を備え、ヘッドエンドから信号出力停止命令を受信すると信号発振器からの信号出力を停止する機能を備えたことを特徴とする双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置。
  4. 請求項3記載の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置において、
    双方向CATVシステムがHFC方式であり、HFC方式の光ノードが上り信号を電気/光変換するE/O変換器と、下り信号を光/電気変換するO/E変換器を備え、ヘッドエンドが上り信号を光/電気変換するO/E変換器と、下り信号を電気/光変換するE/O変換器を備えたことを特徴とする双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置。
  5. 請求項又は請求項記載の双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置において、
    上り回線調整回路がマイコンで自動調整可能な減衰器、等価器、利得調整回路、スロープ回路のいずれか一つ又は二以上であることを特徴とする双方向CATVシステムの上り回線のレベル及び周波数特性自動調整装置。
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