KR100925331B1

KR100925331B1 - 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법

Info

Publication number: KR100925331B1
Application number: KR1020070127452A
Authority: KR
Inventors: 구한승; 송윤정; 이수인
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-11-04
Also published as: KR20090060580A

Abstract

본 발명은 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것으로서, 다중 채널 업컨버터 기능을 지원하는 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템은 수신 신호를 케이블 방송 신호로 디지털 변조하는 복수의 변조기와, 복수의 변조기 각각에 의하여 디지털 변조된 신호들을 업컨버팅하고, 업컨버팅된 신호들을 결합하는 다중 채널 업컨버터와, 다중 채널 업컨버터의 출력 신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기를 포함한다.

케이블 헤드엔드 시스템, 채널 업컨버터

Description

케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법{Cable Head End System and Method for Moving thereof}

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-019-02, 과제명: 하향 1Gbps 디지털 케이블 송수신 시스템 개발].

도 1은 일반적인 케이블 헤드엔드 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 케이블 헤드엔드 시스템은 변조기(10), 단일 채널 업컨버터(20), 결합기(30) 및 전광 변환기(40)를 포함한다.

변조기는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조기일 수 있으며, 입력되는 신호를 64 또는 256 QAM으로 디지털 변조한다.

단일 채널 업컨버터(20)는 디지털 변조된 6MHz 대역을 가지는 신호를 RF 신호 대역 즉, 54 ~ 864MHz으로 업컨버팅한다. 이때, 단일 채널 업컨버터(20)는 한 개의 디지털 신호를 업컨버팅 한다. 따라서, 도 1과 같이 8개의 디지털 변조된 신호들을 업컨버팅 하기 위해서는 입력되는 신호 개수와 동일한 개수의 단일 채널 업컨버터가 요구된다.

결합기(30)는 단일 채널 업컨버터(20)들의 출력 신호를 결합하여 하나의 신호로 출력한다. 이는, 업컨버팅된 신호들을 하나의 입력 포트로 구성된 전광 변환기(40)로 입력시켜 주기 위함이다.

전광 변환기(40)는 결합기(30)의 출력 신호를 광신호로 변환하여 케이블 네트워크로 출력한다.

이러한 케이블 헤드엔드 시스템은 채널 개수만큼 단일 채널 업컨버터를 사용해야 한다. 따라서, 케이블 시스템이 100개 이상의 채널을 운영하는 점에 비추어 볼 때, 케이블 헤드엔드 시스템의 구성 비용이 증가할 뿐만 아니라, 케이블 헤드엔드 시스템의 규모도 커지는 문제점이 있다.

또한, 60dBmV이상의 고출력 신호를 가지는 100개 이상의 채널들을 결합기를 사용해 결합할 경우 상호 간의 신호 간섭으로 인한 신호 품질 열화가 발생할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다수의 신호를 업컨버팅하고, 업컨버팅된 신호를 결합하여 출력하는 다중 채널 업컨버터를 구성함으로써, 비용이 절감되고, 신호 품질이 개선된 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템은, 수신 신호를 케이블 방송 신호로 디지털 변조하는 복수의 변조기와, 상기 복수의 변조기 각각에 의하여 디지털 변조된 신호들을 업컨버팅하고, 상기 업컨버팅된 신호들을 결합하는 다중 채널 업컨버터와, 상기 다중 채널 업컨버터의 출력 신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기를 포함한다.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템의 동작 방법은, 수신된 복수의 신호들을 케이블 방송 신호로 디지털 변조하는 단계와, 상기 복수의 디지털 변조된 신호들을 동시에 무선 주파수 대역으로 더블 컨버팅하고, 상기 컨버팅된 신호들을 한 개의 신호로 결합하는 단계와, 상기 결합된 신호를 광신호로 변환하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법은 다수의 신호를 업컨버팅하고, 업컨버팅된 신호를 결합하여 출력하는 다중 채널 업컨버터를 구성하여 채널 업컨버터 및 결합기를 감소시킴으로써, 시스템의 비용 및 신호 품질의 열화를 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 기본적인 원리는, 다수의 신호를 업컨버팅하고, 업컨버팅된 신호를 결합하여 출력하는 다중 채널 업컨버터를 구성하여 채널 업컨버터 및 결합기를 감소시킴으로써, 시스템의 비용 및 신호 품질의 열화가 감소된 케이블 헤드엔드 시스템을 제공하는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 케이블 헤드엔드 시스템은 변조기(100), 다중 채널 업컨버터(200) 및 전광 변환기(300)를 포함한다.

변조기(100)는 QAM 변조기일 수 있으며, 입력되는 신호를 64 또는 256 QAM으로 디지털 변조하여, 케이블 방송 신호를 출력한다.

다중 채널 업컨버터(200)는 디지털 변조된 6MHz 대역을 가지는 신호를 RF 신호 대역으로 업컨버팅한다. 이때, 다중 채널 업컨버터(200)는 다수의 디지털 변 조된 신호를 업컨버팅하고, 업컨버팅들을 결합하여 한 개의 신호로 출력한다.

전광 변환기(300)는 다중 채널 업컨버터(200)의 출력 신호를 광신호로 변환하여 케이블 네트워크로 출력한다.

케이블 헤드엔드 시스템은 다중 채널 업컨버터(200)를 구성함으로써, 다수의 디지털 신호를 한번에 업컨버팅할 수 있다. 또한, 다중 채널 업컨버터(200)가 업컨버팅된 신호들을 결합하여 한 개의 신호로 출력함에 따라 별도의 결합기를 필요로 하지 않는다. 따라서, 동일한 수의 사용 채널에 대해 채널 업컨버터의 수를 감소시킬 수 있으므로, 케이블 헤드엔드 시스템의 시스템의 비용을 절감할 수 있다.

한편, 사용 채널이 증가함에 따라 케이블 헤드엔드 시스템은 다수의 다중 채널 업컨버터를 포함할 수도 있다. 이때, 전광 변환기의 입력 포트는 한 개이므로, 케이블 헤드엔드 시스템은 다수의 다중 채널 업컨버터의 출력신호를 결합하는 결합기를 더 포함할 수 있다. 여기서, 동일한 수의 사용 채널에 대해, 다중 채널 업컨버터를 포함하는 케이블 헤드엔드 시스템은 단일 채널 업컨버터를 포함하는 케이블 헤드엔드 시스템보다 결합기의 수를 줄일 수 있으며, 또한 결합기에 입력되는 신호의 수가 상대적으로 적으므로 상호 간의 신호 간섭을 감소시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 다중 채널 업컨버터의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 다중 채널 업컨버터(200)는 다수의 다중 채널 업컨버터 블록(210) 및 능동 결합기 블록(220)을 포함한다.

다중 채널 업컨버터 블록(210)는 다수의 수신 신호 즉, 디지털 변조된 신호를 RF 신호 대역으로 업컨버팅한다.

구체적으로, 제1 다중 채널 업컨버터 블록(210)은 제1 신호 및 제2 신호를 중심 주파수 f1인 RF신호 대역으로, 제2 다중 채널 업컨버터 블록(210)은 제3 신호 및 제4 신호를 중심 주파수 f2인 RF신호 대역으로, 제3 다중 채널 업컨버터 블록(210)은 제5 신호 및 제6 신호를 중심 주파수 f3인 RF신호 대역으로, 제4 다중 채널 업컨버터 블록(210)은 제7 신호 및 제8 신호를 중심 주파수 f4인 RF신호 대역으로 각각 업컨버팅을 수행한다. 이때, 업컨버팅된 각각의 신호들은 서로 중첩되지 않는 대역으로 업컨버팅되어야 한다.

여기서, 다중 채널 업컨버터 블록(210)이 2개의 수신 신호에 대해 업컨버팅하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.

따라서, 다중 채널 업컨버터(200)가 업컨버팅할 수 있는 신호의 수는 다중 채널 업컨버터 블록(210)이 입력받을 수 있는 채널 개수 및 다중 채널 업컨버터 블록(210)의 개수에 의해 결정된다. 즉, 다중 채널 업컨버터 블록이 입력받을 수 있는 채널 개수가 N개이고, 이러한 다중 채널 업컨버터 블록의 개수가 M개라면, 한 개의 다중 채널 업컨버터가 처리할 수 있는 총 채널 개수는 NxM개가 된다. 예를 들어, 다중 채널 업컨버터가 4 개의 채널을 받을 수 있는 다중 채널 업컨버터 블록을 8 개를 포함한다면, 다중 채널 업컨버터는 32개의 디지털 신호에 대해 업컨버팅을 수행할 수 있다.

능동 결합기 블록(220)은 다중 채널 업컨버터 블록(210)의 출력 신호를 입력 받아 한 개의 신호로 결합한다. 이후, 능동 결합기 블록(220)은 결합한 신호를 예를 들어, 60dBmV 이상의 고출력 신호로 증폭한다.

도 4는 도 3의 다중 채널 업컨버터 블록(210)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 다중 채널 업컨버터 블록(210)은 결합부(211), 신호 전력 제어부(212), 신호 증폭부(213), 컨버젼부(214), PLL(Phase Locked Loop) 모듈(215) 및 PLL 선택부(216)를 포함한다.

결합부(211)는 다수의 입력 신호들을 한 개의 신호로 결합한다. 입력 신호들은 동일한 대역폭을 갖는 신호이다. 반면, 다른 중심 주파수를 갖는 다른 주파수 대역의 신호이다. 이때, 입력 신호들의 중심 주파수 간격은 입력 신호의 대역폭과 동일하다. 따라서, 결합부(211)의 출력 신호는 입력 신호가 인접 주파수 대역에 나란히 위치하나, 소정 주파수를 중심으로 입력 신호의 위치가 대칭을 이루며 결합된 신호일 수 있다. 결과적으로, 결합된 한 개의 출력 신호는 입력 신호들이 중첩되지 않으면서 결합된다.

예를 들어, 결합부(211)는 6 MHz 대역폭을 갖고, 중심 주파수가 10 MHz, 16 MHz 인 입력 신호가 수신되면, 7 ~ 19 MHz 의 신호를 출력한다. 이때, 출력 신호는 13 MHz를 중심으로 왼쪽에는 중심 주파수가 10 MHz의 입력 신호가 위치하며, 오른쪽에는 중심 주파수가 16 MHz의 입력 신호가 위치할 수 있다. 따라서, 결합된 신호는 입력 신호들이 같은 주파수 대역에 위치하지 않으므로 서로 중첩되지 않는다.

신호 전력 제어부(212)는 결합부(211)로부터 결합된 신호를 수신하고, 가변 감쇄기를 이용하여 수신된 신호의 전력을 감쇄함으로써, 전체 출력 전력을 제어한다.

신호 증폭부(213)는 신호 전력 제어부(212)의 출력 신호를 수신하고, 신호대 잡음비 개선을 위해 증폭기를 사용하여 수신된 신호를 증폭한다. 그런 다음, LC 대역필터를 이용하여 수신된 신호 중 섞여 있을 수 있는 불요파를 제거할 수 있다. 이후, 더블 컨버젼을 수행한다.

컨버젼부(214)는 업컨버젼부와 다운컨버젼부를 포함한다.

업컨버젼부는 더블 컨버젼 가운데 첫번째 주파수 컨버팅을 위한 믹서를 이용하여 업컨버팅한다. 그런 다음, 불요파 제거를 위해 입력받은 신호 중 특정 채널 대역의 신호만을 통과시키는 RF SAW 필터를 사용하여 필터링할 수 있다.

다운컨버젼부는 더블 컨버젼 가운데 두번째 주파수 컨버팅을 위한 믹서를 이용하여 다운컨버팅한다.

업컨버젼부는 예를 들어, 1G 대역으로 업컨버젼을 수행할 수 있으며, 다운컨버젼부는 업컨버젼부의 출력 신호를 RF 신호 대역으로 다운컨버젼을 수행할 수 있다.

결과적으로, 컨버젼부(214)에 입력되는 신호는 RF 신호 대역으로 업컨버젼 된다.

일반적으로 신호를 컨버팅할 때, 이미지 신호로 인해 원래 신호의 열화 현상이 발생할 수 있다. 더블 컨버젼은 이러한 열화 현상을 제어하는 역할을 할 수 있다.

PLL 모듈(215)은 컨버젼부(214)에 기준 신호인, 로컬 주파수(local frequency)를 제공하고, 3 개의 PLL로 즉, 제1, 제2 및 제3 PLL로 구성되어 있다.

구체적으로, 제1 PLL은 업컨버젼부에 로컬 주파수를 제공하고, 제2 및 제3 PLL은 다운컨버젼부에 로컬 주파수를 제공한다. 이때, 다운컨버젼부는 제2 및 제3 PLL 가운데 하나의 PLL로부터 로컬 주파수를 제공받되, 로컬 주파수를 제공하는 PLL은 PLL 선택부(216)에 의해 결정될 수 있다.

PLL 선택부(216)은 다운컨버젼부에 로컬 주파수를 제공하는 2 개의 PLL 가운데 컨버팅하고자 하는 무선 주파수 대역 위치에 따라 하나의 PLL을 선택한다.

구체적으로, 다운컨버젼부들이 업컨버젼부의 의해 업컨버젼된 신호를 RF 신호 대역 예를 들어, 60 ~ 860MHz로 다운컨버팅 한다고 할 때, PLL 선택부(216)는 60 ~ 460MHz로 다운컨버팅하는 다운컨버젼부와 460 ~ 860MHz로 다운컨버팅하는 다운컨버젼부를 구분하여 다른 PLL로부터 로컬 주파수를 제공받도록 선택한다. 가령, 입력 신호를 60 ~ 460MHz로 다운컨버팅하는 다운컨버젼부에 대해서는 제2 PLL을 선택한다. 또한, 입력 신호를 460 ~ 860MHz로 다운컨버팅하는 다운컨버젼부에 대해서는 제3 PLL을 선택한다. 따라서, 입력 신호를 60 ~ 460MHz로 다운컨버팅하는 다운컨버젼부는 제2 PLL로부터 로컬 주파수를 제공받고, 입력 신호를 460 ~ 860MHz로 다운컨버팅하는 다운컨버젼부는 제3 PLL로부터 로컬 주파수를 제공받는다. 이와 같이, 두 개의 PLL 가운데 스위프 주파수(sweep frequency) 대역에 따라 하나의 PLL을 선택하여 로컬 주파수를 제공하는 것은 위상 잡음에 대한 성능을 높이기 위함일 수 있다.

이후, 대역필터를 사용하여 로컬 주파수를 제거할 수 있다.

도 5는 도 3의 능동 결합기 블록의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 5을 참조하면, 능동 결합기 블록(220)은 신호 결합부(221), 임피던스 매칭부(222) 및 신호 증폭부(223)를 포함한다.

신호 결합부(221)는 다중 채널 업컨버터 블록(210)으로부터 입력된 다수의 신호들을 한 개의 신호로 결합한다.

임피던스 매칭부(222)는 신호 결합부(221)의 출력 신호에 대해 내부 임피던스와 매칭하여 출력한다.

신호 증폭부(223)는 임피던스 매칭부(222)의 출력 신호를 수신하여 예를 들어, 60dBmV 이상의 고출력 신호로 증폭한다. 이후, 증폭된 신호는 전광 변환기를 통해 광신호로 변환되어 케이블 네트워크로 출력된다.

도 6는 본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 수신 신호를 디지털 변조한다(S100).

예를 들어, 64 또는 256QAM으로 변조한다.

이어서, 다수의 디지털 변조된 신호들을 업컨버팅하고, 상기 업컨버팅된 신호들을 한 개의 신호로 결합한다(S200).

구체적으로, 다수의 디지털 신호들을 동시에 RF신호 대역으로 업컨버팅한다. 이때, 더블 컨버팅을 수행할 수 있으며, 입력 신호들은 같은 대역폭을 갖되, 다른 중심 주파수를 갖는 신호일 수 있다.

이후, 업컨버팅된 신호들을 한 개의 신호로 결합하고, 결합된 신호를 60dBmV 이상의 고출력 신호로 증폭시킨다.

이어서, 다중 채널 업컨버터의 출력 신호를 광신호로 변환한다(S300).

다중 채널 업컨버터의 출력 신호, 즉 업컨버팅된 고출력 신호의 전기 신호를 광 신호로 변환하여 케이블 네트워크로 출력한다.

본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템의 동작 방법은, 다중 채널을 동시에 업컨버팅함으로써 채널 업컨버터의 수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 케이블 헤드엔드 시스템의 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 케이블 헤드엔드 시스템 및 이의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등 의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 4는 도 3의 다중 채널 업컨버터 블록의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

Claims

수신 신호를 케이블 방송 신호로 디지털 변조하는 복수의 변조기;

상기 복수의 변조기 각각에 의하여 디지털 변조된 신호들을 업컨버팅하고, 상기 업컨버팅된 신호들을 결합하는 다중 채널 업컨버터; 및

상기 다중 채널 업컨버터의 출력 신호를 광신호로 변환하는 전광 변환기를 포함하는 케이블 헤드엔드 시스템.
복수의 케이블 방송 신호들을 한 개의 신호로 결합하는 결합부와 상기 결합된 신호를 무선 주파수 대역으로 업컨버팅하는 컨버젼부로 구성되는 복수의 다중 채널 업컨버터 블록을 포함하는 다중 채널 업컨버터.
제2 항에 있어서,

상기 복수의 케이블 방송 신호들의 중심 주파수 간격은 상기 케이블 방송 신호의 대역폭과 동일한 것을 특징으로 하는 다중 채널 업컨버터.
제2 항에 있어서,

상기 컨버젼부는 상기 결합된 신호를 업컨버팅하는 업컨버젼부와 업컨버팅된 신호를 다운컨버팅하는 다운컨버젼부를 포함하고,

상기 다운컨버젼부에 로컬 주파수를 제공하는 두 개의 위상고정루프와 컨 버팅되는 주파수 대역 위치에 따라 상기 위상고정루프 중 하나를 선택하는 위상고정루프 선택부를 더 포함하는 다중 채널 업컨버터.
제2 항에 있어서,

상기 복수의 다중 채널 업컨버터 블록의 출력 신호들을 한 개의 신호로 결합하는 능동 결합기 블록을 더 포함하는 다중 채널 업컨버터.
제5 항에 있어서,

상기 능동 결합기 블록은 상기 복수의 다중 채널 업컨버터 블록의 출력 신호들을 한 개의 신호로 결합하는 신호 결합부와 상기 결합된 한 개의 신호를 증폭시키는 신호 증폭부를 포함하는 다중 채널 업컨버터.
수신된 복수의 신호들을 케이블 방송 신호로 디지털 변조하는 단계;

상기 복수의 디지털 변조된 신호들을 동시에 무선 주파수 대역으로 더블 컨버팅하고, 상기 컨버팅된 신호들을 한 개의 신호로 결합하는 단계; 및

상기 결합된 신호를 광신호로 변환하는 단계를 포함하는 케이블 헤드엔드 시스템의 동작 방법.
제7 항에 있어서,

상기 디지털 변조된 신호들을 각각 다른 중심 주파수의 무선 주파수 대역 으로 업컨버팅하는 것을 특징으로 하는 케이블 헤드엔드 시스템의 동작 방법.