KR100309748B1 - 상향파일럿신호를이용한케이블에취에프씨망을위한양방향간선증폭기및에취에프씨망의케이블모뎀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상향 파일럿 신호를 이용한 케이블 HFC망을 위한 양방향 간선증폭 기 및 HFC망의 케이블 모뎀에 관한 것이다.
본 발명의 양방향 서비스를 하는 HFC망의 케이블 모뎀은, 쏘필터, 혼합기/AGC, LPF, 동조기, 이득제어기, 하향 복조기, 상향 변조기, 맥제어기, 중앙처리장치, 프로그래머블 어태뉴에이터로 이루어진 케이블 모뎀에 있어서, 파일럿 발생기 및 상기 중앙처리장치의 제어에 의해 상기 동조기와 상기 파일럿 발생기를 연결시켜주는 스위치를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명의 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기는, 하향신호와 상향신호를 분리하는 두 개의 DF, 슬로프 조정과 자동 이득 조정기능을 갖는 레벨 제어부, 동축케이블의 주파수 특성과 거의 등화의 특성을 갖는 감쇄기로 동축 케이블의 감쇄량을 보정하고 입력레벨을 정합시키는 PAD, 선로상에서 생긴 주파수 편차를 보정하는 기능을 갖는 EQ 및 일정레벨로 입력신호를 증폭하기 위한 AMP를 포함한다.
본 발명은, 중요한 상향 신호의 균일한 레벨을 제공하기 위하여 상향 신호에 대한 자동 이득 조절이 가능한 양방향 증폭기를 구성하였으므로, 상향 선로의 안정화를 향상시킬 수 있다.

Description

상향 파일럿 신호를 이용한 케이블 에취에프씨망을 위한 양방향 간선증폭기 및 에취에프씨망의 케이블 모뎀{Bidirectional trunk amplifier for cable hybrid fiber coaxial network by using upstream signals and cable modem of hybrid fiber coaxial network}
본 발명은 광섬유· 동축 혼용선(Hybrid Fiber and Coax: HFC) 망(Network)과 케이블 모뎀(Cable Modem)에 관한 것으로서, 특히 선로의 안정화를 위하여 레벨 검출용 신호로 파일럿 신호(Pilot Signal)를 이용하는 양방향 증폭기(Bidirectional Amplifier)에 관한 것이다.
도 1 은 종래의 HFC 망의 구성을 설명하고 있다. HFC 망은 헤드 엔드(100)(Head/End), ONU(101), 증폭기(102), 케이블 등으로 구성된다.
현재의 HFC 망에서는 하향 신호(Downstream Signal)의 전송 시 일반적으로 451.25MHz의 파일럿 신호를 발생하고, 이 신호로 장거리 케이블로 발생할 수 있는 레벨의 변동을 흡수할 수 있다.
도 2에서 설명되는 바와 같이 케이블 모뎀의 구성은 동조기(200), 하향 복조기(201), MAC(202), 상향 변조기(203), CPU(204)등으로 구성된다.
일반적으로 엔드 헤드(100)에서 신호를 하향시킬 때 국가마다 약간의 차이가 있지만 50MHz에서 860MHz사이의 주파수 대역을 사용한다. HFC 망의 경우 많은 중간 증폭기(102)를 사용한다. 그러나 장거리일수록 최종 단말에서 받는 레벨의 변동이 크다. 그래서 중간에 증폭기(102)를 사용하고 그 증폭기에 자동 이득 조절(Automatic Gain Control) 기능을 부여하고 있다.
도 3 은 종래의 하향 선로에 대한 파일럿 신호의 주파수 대역을 설명한다. 도 3을 참조하여 설명하면, 레벨 검출용 신호로 451.25MHz의 파일럿 신호를 사용하는 것이 일반적이고, 경우에 따라서는 73MHz를 사용하여 고역 또는 저역 양측의 변동을 흡수하는 2 파일럿을 사용한다.
종래의 구조는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 한 방향만을 서비스하고 있다. 즉 하향 신호에 대한 레벨의 변동만을 고려하는 문제점이 있다.
그 레벨의 변동에 대한 해결책으로 하향 파일럿 신호를 이용하여 중간 증폭기를 자동 이득 조절함으로서 증폭기의 출력 레벨을 일정하게 한다. 이렇게 함으로써 최단말에서 균일한 레벨을 처리할 수 있다. 그러나 HFC 망에서 양방향을 서비스 하는 경우 하향 신호뿐만 아니라 상향 신호도 중요하다. 현 시점에서 이 상향 선로의 안정화에 대한 파일럿 신호는 없다.
상향 신호가 중요한 것은 명백하며, 그러한 상향 신호에 대해 어느 정도 균일한 신호 레벨을 제공해야 한다. 더욱이 상향 신호는 인그레스 노이즈(Ingress Noise)와 같은 성분으로 인한 영향을 받으므로 더욱 제어에 엄격해야 한다.
따라서, 본 발명은 상기된 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상향 신호와 하향 신호에 대한 자동 이득 조절이 가능한 양방향 증폭기를 사용하여 선로의 안정화의 양방향 서비스를 가능하게 해주기 위해, 상향 파일럿 신호를 이용한 케이블 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기 및 HFC망의 케이블 모뎀을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 케이블 모뎀에 파일럿 발생기와 스위치를 포함하여 양방향 서비스가 되는 상태에서 케이블 모뎀이 상향 파일럿 신호를 제공하고 그 신호를 증폭기가 자동 이득 조절하면 헤드 엔드에서 각 단말에 올라오는 상향 파일럿 신호를 균일하게 받도록 하는 것을 목적으로 한다.
제1도는 종래의 HFC 망의 구성도.
제2도는 종래의 케이블 모뎀의 구성도.
제3도는 종래의 하향 선로에 대한 파일럿 신호의 주파수 대역 신호도.
제4도는 본 발명의 일 실시예에 의한 HFC 망의 구성도.
제5도는 상향 신호에 대한 자동 이득 조절이 가능한 양방향 간선 증폭기의 일 실시예.
제6도는 본 발명의 일 실시예에 의한 케이블 모뎀의 구성도.
제7도는 상향 주파수 대역에서 선택된 상향 파일럿 신호도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 헤드 엔드(Head End) 101 : ONU(Optical Network Unit)
102 : 하향 파일럿 신호에 대해서만 자동 이득 조절이 가능한 양방향 증폭기
103, 403 : 단말 200 : 동조기
201 : 하향 복조기 202 : MAC(Medium Access Control)
203 : 상향 변조기 204 : CPU(Central Processing Unit)
400 : 헤드 엔드 401 : ONU
402 : 상향 파일럿 신호와 하향 파일럿 신호 양쪽에 대해서 자동 이득 조절이 가능한 양방향 증폭기
403 : 단말
500 : 하향 신호와 상향 신호를 분리하는 방향성 필터
501 : 동축 케이블의 주파수 특성과 거의
502 : 선로상에서 생긴 주파수 편차를 보정하는 기능을 수행하는
503 : 일정한 레벨로 증폭시키는 증폭기
504 : 슬로프 조정과 자동 이득 조정 기능을 수행하는 레벨 제어부
600 : 동조기 601 : 하향 복조기
602 : MAC 603 : 상향 변조기
604 : CPU 605 : 신호 발생기
606 : 스위치
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양방향 서비스를 하는 HFC망의 케이블 모뎀의 바람직한 일 실시예는, 쏘필터, 혼합기/AGC, LPF(Low Pass Filter), 동조기, 이득제어기, 하향 복조기, 상향 변조기, 맥제어기, 중앙처리장치, 프로그래머블 어태뉴에이터로 이루어진 도 2에 도시한 바와 같은 종래의 케이블 모뎀에 있어서, 파일럿 발생기 및 상기 중앙처리장치의 제어에 의해 상기 동조기와 상기 파일럿 발생기를 연결시켜주는 스위치를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 파일럿 발생기는
상기 스위치에 연결된 BPF(Broadband Pass Filter), 상기 BPF와 병렬로 상기 스위치에 연결된 AGC, 상기 BPF에 연결된 고주파발생기, 상기 고주파발생기와 AGC에 병렬로 연결된 레벨 제어기, 상기 레벨제어기에 연결된 체배기, 상기 체배기에 연결되고 출력측은 접지된 발진기를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 파일럿 발생기는 평상시 신호들간에 간섭을 주지않기 위해 오프되어 있는 것이 바람직하다.
H/E에서 필요시 상기 파일럿 발생기에게 파일럿 신호발생을 요청한다. 그리고 증폭기는 상기 파일럿 발생기의 신호를 이용하여 AGC를 수행하고, 단말의 케이블 모뎀은 파일럿신호를 발생시킨다.
상기 H/E는 항상 일정한 신호레벨을 수신하고, 상향신호의 안정된 신호를 제공하기 위해 양방향 증폭기는 AGC를 수행한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기의 바람직한 일 실시예는,
하향신호와 상향신호를 분리하는 두 개의 DF(Directional Filter), 슬로프 조정과 자동 이득 조정기능을 갖는 레벨 제어부, 동축케이블의 주파수 특성과 거의 등화의 특성을 갖는 감쇄기로 동축케이블의 감쇄량을 보정하고 입력레벨을 정합시키는 PAD(Padding), 선로상에서 생긴 주파수 편차를 보정하는 기능을 갖는 EQ(Equalization) 및 일정레벨로 입력신호를 증폭하기 위한 AMP(amplifier)를 포함 한다.
본 발명에 있어서, 상기 레벨 제어부는, 상기 DF로부터 입력신호를 받아들이는 AMP, 상기 AMP와 연결된 슬로프부, 상기 슬로프부와 레벨 제어부 외부의 AMP와 연결된 이득부, 이득과 슬로프를 제어하는 AGC ASC(automatic slope control) 제어부를 구비한다.
상기 양방향 간선증폭기는 간선 증폭기와 모든 양방향 증폭기에 적용가능하다. 그리고 상기 HFC망의 상향전송로의 안정화를 위해 상향용 파일럿 신호를 사용한다.
양방향 증폭기의 상향신호에 대해서도 AGC제어를 수행한다.
상향 파일럿 신호의 경우 상향 주파수 대역에서 파일럿 신호를 선택하여 사용하여 단말에 가능한 균일한 신호 레벨을 제공한다. 그리고 상기 케이블 모뎀은 H/E의 요구가 있을 때만 파일럿 신호를 발생하고, 파일럿 발생기는 트리구조의 마지막 셀에서 하나의 단말만 파일럿 발생기를 구비하는 것이 바람직하다.
파일럿 발생기는 평상시 신호들간에 간섭을 주지않기 위해 오프된다.
도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 상향 파일럿 신호를 이용한 HFC망과 케이블 모뎀의 동작을 설명한다.
(1) HFC 망
도 4를 참조하여 설명하면, 상향 파일럿 신호와 하향 파일럿 신호에 대한 자동 이득 조절이 가능한 양방향 증폭기(402)를 HFC 망에 설치한다. 그리고 상향 신호의 안정된 신호를 제공하기 위해 상기 양방향 증폭기(402)를 사용하여 자동 이득 조절을 수행한다. 그러므로서 헤드 엔드(400)는 항상 일정한 신호 레벨을 수신한다.
도 5는 양방향 간선 증폭기의 한 예로서 기존에는 하향 선로에만 사용하던 자동 이득 조절을 상향 선로에도 사용함으로서 상향 선로의 안정화를 실현 할 수 있다. 이와 같은 회로는 간선 증폭기뿐만 아니라 모든 양방향 증폭기에도 적용이 가능하다.
(2) 케이블 모뎀
도 6을 참조하여 설명하면, 신호 발생기(605), 즉 파일럿 신호 발생기를 포함한 케이블 모뎀을 설치한다. 그리고 평상시 신호들간의 간섭을 줄 수 있는 파일럿 신호 발생기(605)는 꺼놓는다. 항상 파일럿 신호가 필요한 것은 아니다. 왜냐하면 파일럿 신호가 노이즈의 원인이 될 수 있기 때문이다. 그러므로 케이블 모뎀은 헤드 엔드(400)의 요구가 있을 때만 파일럿 신호를 발생한다. 헤드 엔드(400)에서 파일럿 신호를 발생시키면, 증폭기(402)는 신호 발생기의 신호를 이용하여 상향 과 하향 파일럿 신호에 대한 자동 이득 조절을 수행한다.
그러나 모든 단말에서 파일럿 신호 발생기를 내장할 필요는 없다. 트리 구조(Tree Structure)의 마지막 셀(Cell)에서 하나 정도만 파일럿 신호를 발생 할 수 있으면, 그 종단 그룹(End Group)의 증폭기는 이득 조정을 수행할 수 있다.
도 7과 같이 상향 주파수 대역과 하향 주파수 대역을 설정하여 사용한다. 상기 상향 파일럿 신호는 5MHz에서 42MHz사이의 비교적 저주파수 대역을 사용하는 것을 알 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고, 여러 가지 형태를 취할 수 있지만, 그에 따른 특별한 실시예만 도면에 도시되어 있고, 그에 대해서는 상세하게 기술될 것이다. 하지만, 본 발명은 명세서에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된, 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같이 동작하는 본 발명은, 중요한 상향 신호의 균일한 레벨을 제공하기 위하여 상향 신호에 대한 자동 이득 조절이 가능한 양방향 증폭기를 구성하였으므로, 상향 선로의 안정화를 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 동축케이블과 연결된 튜너; 상기 튜너와 연결된 쏘필터(saw filter); 상기 쏘필터와 연결된 혼합기/AGC(automatic gain control); 상기 혼합기/AGC와 연결된 하향 복조기; 상기 하향 복조기의 신호의 이득을 제어가여 상기 튜너에게 전송하기 위한 이득제어기; 상기 하향 복조기와 신호를 주고받기 위한 MAC(medium access control) 제어기; 상기 MAC 제어기와 단말기를 제어하기 위한 CPU(central processing unit); 상기 MAC 제어기와 연결되는 상향 변조기; 상기 상향 변조기와 상기 튜너사이에 연결된 프로그래머블 어테뉴에이터; 상기 CPU의 제어를 받아 상향신호 전송시에 사용하기 위한 파일럿 신호를 발생하는 파일럿 발생기; 및 상기 파일럿 발생기를 온/오프하기 위한 스위치를 포함하는, 양방향 서비스를 하는 HFC(hybrid fiber coax)망의 케이블 모뎀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파일럿 발생기는 상기 스위치에 연결된 BPF(broadband pass filter); 상기 BPF와 병렬로 상기 스위치에 연결된 AGC; 상기 BPF에 연결된 고주파발생기; 상기 고주파발생기와 AGC에 병렬로 연결된 레벨 제어기; 상기 레벨제어기에 연결된 체배기; 및 상기 체배기에 연결되고 출력측은 접지된 발진기를 포함하여 이루어지는, 양방향 서비스를 하는 HFC망의 케이블 모뎀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파일럿 발생기는 평상시 신호들간에 간섭을 주지않기 위해 오프되어 있는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망의 케이블 모뎀.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파일럿 발생기는 H/E(head end)의 요청이 있을 경우에만 파일럿 신호를 발생시키는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망의 케이블 모뎀.
  5. 제4항에 있어서, 상기 파일럿 발생기는 파일럿 신호를 발생시켜 자동 이득 제어를 수행함으로써 H/E가 단말에서 올라오는 상향신호를 항상 균일하게 수신하도록 하는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망의 케이블 모뎀.
  6. 하향신호와 상향신호를 분리하는 두 개의 DF(directional filter); 상기 두 개의 DF에 각각 연결되어 슬로프 조정과 자동 이득 조정기능을 수행하는 두 개의 레벨 제어부; 상기 DF에 연결되어 동축케이블의 주파수 특성과 등화의 특성을 갖는 감쇄기로 동축케이블의 감쇄량을 보정하고 입력레벨을 정합시키는 두 개의 PAD(padding); 상기 PAD에 연결되어 선로상에서 생긴 주파수 편차를 보정하는 기능을 갖는 두 개의 EQ(equalization); 및 상기 EQ에 연결되어 일정레벨로 입력신호를 증폭하기 위한 두 개의 제 1 AMP(amplifier)를 포함하는, 양방향 서비스를 하는 HFC(hybrid fiber coax)망을 위한 양방향 간선증폭기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 각 레벨 제어부는 상기 DF로부터 입력신호를 받아들이는 제 2 AMP; 상기 제 2 AMP와 연결된 슬로프부; 상기 슬로프부와 상기 제 1 AMP와 연결된 이득부; 및 상기 이득부 및 슬로프부와 연결되어 이득과 슬로프를 제어하는 AGC(automatic gain control) ASC(automatic slope control) 제어부를 구비하는, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 양방향 간선증폭기는 모든 양방향 증폭기를 포함하는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 HFC망의 상향전송로의 안정화를 위해 상향용 파일럿 신호를 사용하는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상향용 파일럿 신호에 대해 AGC제어를 수행하는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
  11. 제10항에 있어서, 파일럿 발생기를 통해 H/E(head end)의 요구가 있을 때만 파일럿 신호를 발생하는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 파일럿 발생기는 트리구조의 마지막 셀에서 하나의 단말에만 설치되는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
  13. 제12항에 있어서, 파일럿 발생기는 평상시 신호들간에 간섭을 주지 않기 위해 오프되어 있는 것이 특징인, 양방향 서비스를 하는 HFC망을 위한 양방향 간선증폭기.
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