KR20040104167A

KR20040104167A - 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치

Info

Publication number: KR20040104167A
Application number: KR1020030035693A
Authority: KR
Inventors: 정복자
Original assignee: (주)이에스티
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-10
Also published as: KR100559782B1

Abstract

본 발명은 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치에 관한 것으로서, 가입자 측에서, CATV 서비스 센터로부터 가입자 방향으로 송신되는 하향신호와 가입자 측으로부터 CATV 서비스 센터 방향으로 송신되는 상향신호를 분리하는 제1다이플렉스 필터와; 상기 제1다이플렉스 필터로부터 분리된 상향신호의 주파수를 국부 발진된 신호와 혼합 변조하여 밴드 패스 필터(BPF)로 필터링한 뒤 다시 원래의 주파수로 변환함으로써 노이즈를 제거하는 IF 필터부와; 상기 IF 필터부를 통과한 상향신호로부터 고주파 신호를 제거하는 LPF와; 상기 LPF를 통과한 상향신호를 증폭하는 상향신호 증폭부와; CATV 서비스 센터 측에서, 상향신호와 하향신호를 분리하는 제2다이플렉스 필터 및; 상기 제2다이플렉스 필터를 통과한 하향신호를 증폭하는 하향신호 증폭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 장치에 따르면 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서 단일매체에 의한 복합적 통신방식으로부터 야기되는 신호의 간섭, 가전제품에서 발생하는 노이즈, 아마츄어 무선(HAM) 통신 등에서 발생하는 신호와의 간섭 및 커넥터나 케이블 불량 등에 의한 간섭으로 인한 영향을 최소화시키면서 동시에 증폭 기능을 수행할 수 있는 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치 {An apparatus for filtering noises and amplifying signals in telecommunication system using CATV network}

본 발명은 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, CATV 케이블 망(HFC, 혼합 광동축 케이블망)을 기반으로 케이블 모뎀 등 가입자 접속 기술을 이용하여 가입자에게 서비스를 제공하는 통신 시스템에 있어서 노이즈 필터링과 신호의 증폭을 동시에 수행할 수 있는 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치에 관한 것이다.

도1은 기존의 CATV 망을 이용하여 인터넷 서비스를 제공하는 통신 시스템의 구성도이다. 인터넷(11)으로부터 라우터(13)로 전송된 데이터 패킷은 CMTS(15, Cable Modem Termination System)에 의해 변환되어 결합기(19)에서 CATV 서비스 센터(10)의 송신국(17)에서 송신된 CATV 신호와 결합되어 HFC 망(21)을 거쳐 분기기(23)를 통하여 MATV 네트웍(25)이나 각 가정으로 전송되어, CATV 신호는 컨버터(33)를 통해 TV로 전송되고 인터넷 패킷 신호는 케이블 모뎀(35)을 통하여 PC(31)로 전송된다.

상기 CMTS(15)는 기존의 케이블망 혹은 HFC 망을 이용하여 초고속 인터넷을 가능하게 해주는 시스템으로서, 가입자단의 케이블 모뎀과 RF를 데이터 통신망에 연계시키는 기능과 케이블 모뎀 맥 어드레스를 DHCP Server IP Range에 연결시키는기능 등 모뎀에 대한 제어와 관리를 하는 장치이다.

상기 HFC 망(21)은 혼합 광·동축 케이블망(Hybrid Fiber Coaxial Cable)의 약어로서, 광케이블(Fiber)과 동축케이블(Coaxial Cable)을 혼합한 망으로 양방향 특성이 뛰어나며, HFC 망은 방송국에서 원거리까지는 광케이블을 이용해서 데이터를 전송하고, 광단국에서 가입자까지는 동축케이블을 사용한다.

상기 MATV 망(25, Master Antenna Television Network)은 아파트나 상가, 대형 빌딩, 호텔 등의 복합건물에서 사용되는 공시청망으로서, 같은 건물이나 건물 밀집지역 내의 다양한 TV 수상기들을 연결시키는 단일 수신체계를 의미하며, 하나의 주 안테나를 세우고 거기에서 TV 신호를 복수의 TV 수상기에 분배하여 시청할 수 있도록 하는 네트워크망을 의미한다.

사용자의 PC(31)로부터 데이터 패킷이 인터넷(11)으로 전송되는 과정은 상기한 데이터 패킷 수신 과정의 역순으로서, 케이블 모뎀(35)에서 HFC 망(21)에 적합한 데이터로 변환되어 HFC 망(21)을 거쳐 CMTS(15)를 통과하면서 다시 데이터 변환되어 라우터(13)를 통해 인터넷(11)으로 전송된다.

상기한 바와 같은 CATV 망에서 사용되는 주파수 영역은 5 MHz ~ 750 MHz 대역으로서, CATV 서비스 센터(10)에서 사용자 측으로 데이터 전송시 이용되는 다운로드 채널은 550 MHz ~ 750 MHz이고, 케이블 TV 방송용 채널은 54 MHz ~ 450 MHz이며, 사용자 측에서 CATV 서비스 센터(10)로 데이터 전송시 이용되는 업로드 채널은 5 MHz ~ 42 MHz이다.

CATV 망을 이용한 인터넷 서비스 시스템은 기존의 HFC 망을 이용하여 가입자에게 빠르고 안정적인 인터넷 서비스를 제공할 수 있다는 점에서 적지 않은 의미를 갖고 있긴 하지만, 보다 양질의 서비스 제공을 위하여 해결해야 할 숙제 또한 갖고 있다. 즉, 단일매체에 의한 복합적 통신방식으로부터 야기되는 신호의 간섭, 가전제품에서 발생하는 노이즈, 아마츄어 무선(HAM) 통신 등에서 발생하는 신호와의 간섭 및 커넥터나 케이블 불량 등에 의한 간섭으로 인하여 통신의 질이 저하되는 것을 미연에 방지할 필요가 있다. 특히, 이러한 문제는 CATV 서비스 센터 측에서 가입자 쪽으로 전송하는 신호(이하 '하향신호'라 함)의 경우보다는 반대의 경우, 즉 가입자 측에서 CATV 서비스 센터 CATV 서비스 센터 쪽으로 전송되는 신호(이하 '상향신호'라 함)의 경우에 두드러지게 나타나고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 CATV망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 통신상의 불필요한 노이즈를 제거함과 동시에, 상향신호 및 하향신호를 증폭할 수 있는 증폭 기능을 가지고 있어 별도의 증폭기 없이 필드에서 사용할 수 있는 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 CATV 망을 이용한 인터넷 시스템의 구성 블록도

도2는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예의 구성 블록도

도3은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예의 IF 필터부의 세부 구성도

도4는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예의 BPF부의 변형례

도5a는 네트웍 분석기(Nestwork Analyzer)를 통하여 측정한 타겟제품인 타회사 제품의 상향특성 그래프

도5b는 네트웍 분석기를 통하여 측정한 본 발명에 따른 장치의 상향특성 그래프

<도면 주요부호의 설명>

40 제어부, 41 제1다이플렉스 필터, 42 IF 필터부, 43 LPF, 44 상향신호 증폭부, 45 상향 이퀄라이져, 46 상향 감쇠기, 47 제2다이플렉스 필터, 48 하향 감쇠기, 49 하향 이퀄라이져, 50 하향신호 증폭부, 51 제1감쇠기, 52 제1혼합기, 53 제1IF 채널 필터, 54 제1IF 증폭기, 55 BPF부, 56 제2IF 증폭기, 57 제2감쇠기, 58 제2IF 채널 필터, 59 제2혼합기, 60 PLL 회로,61 LO AMP, 62 디바이더, 64, 65 RF 스위치

발명의 개요

본 발명은 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서 노이즈 필터링과 신호 증폭을 위한 장치로서,

가입자 측에서, CATV 서비스 센터로부터 가입자 방향으로 송신되는 하향신호와 가입자 측으로부터 CATV 서비스 센터 방향으로 송신되는 상향신호를 분리하는 제1다이플렉스 필터와;

상기 제1다이플렉스 필터로부터 분리된 상향신호의 주파수를 국부 발진된 주파수와 혼합되어 중간 주파수로 변환하여 밴드 패스 필터(BPF)로 필터링한 뒤 다시 원래의 주파수로 변환함으로써 노이즈를 제거하는 IF 필터부와;

상기 IF 필터부를 통과한 상향신호로부터 고주파 신호를 제거하는 LPF와;

상기 LPF를 통과한 상향신호를 증폭하는 상향신호 증폭부와;

CATV 서비스 센터 측에서, 상향신호와 하향신호를 분리하는 제2다이플렉스 필터 및;

상기 제2다이플렉스 필터를 통과한 하향신호를 증폭하는 하향신호 증폭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서의 기술적 특징은, 상향신호 전송시에 원래의 주파수를 국부 발진된 주파수와 혼합시켜 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)를 만들고, IF 신호를 밴드 패스 필터(Band Pass Filter)로 필터링한 뒤 원래의 주파수로 환원하는 방식을 이용하여 입출력 단의 영향을 줄여 주었다는 것과, IF단에서 국부 발진기(LO, Local Oscillator)를 가변함으로써 사용 채널 주파수를 가변할 수 있다는 것과, IF 단에서 다수의 필터를 병렬적으로 연결시켜 스위칭시킴으로써 사용 대역폭을 가변할 수 있게 하였다는 것이다. 또한, 상기의 채널 가변과 대역폭 가변은 통신부를 통하여 원격적으로 수행할 수 있게 할 수 있다.

한편, 하향신호 전송시에는 하향신호의 손실을 보상함과 동시에 신호 이득을 위해 하향신호 증폭기를 추가하였다는 점과, 이득 및 경사도를 가변할 수 있는 구조로 되어 있어 실제의 필드에서 폭넓게 사용될 수 있다는 특징을 갖는다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성, 작용 및 효과에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 더욱 부각될 수 있을 것이다.

실시예

도2는 본 발명에 따른 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치(200)의 일 실시예의 블록 구성도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 사용자 측(20)에서 하향신호와 상향신호를 분리하는 제1다이플렉스 필터(41)와, 상기 제1다이플렉스 필터(41)로부터 분리된 상향신호의 주파수를 중간 주파수로 변조하고 밴드 패스 필터로 필터링한 뒤 다시 원래의 주파수로 환원하여 노이즈를 제거하는 IF 필터부(42)와, 상기 IF 필터부(42)를 통과한 상향신호로부터 고주파 신호를 제거하는 고주파 제거 필터(43)와, 상기 고주파 제거 필터(43)를 통과한 상향신호를 증폭하는 상향신호 증폭부(44)와, 특정 주파수 대역에서의 신호 감쇠를 보상하기 위한 상향 이퀄라이져(45, equalizer)와, 상향 감쇠기(48)와, HFC 망(21) 측에서 상향신호와 하향신호를 분리하는 제2다이플렉스 필터(47)와, 하향 감쇠기(486)와, 하향 이퀄라이져(49)와, 상기 하향 이퀄라이져(49)로부터 출력된 하향신호를 증폭하는 하향신호 증폭부(50)를 포함하여 구성된다.

도2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치(200)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

사용자 측(20)에서 업로드되는 상향신호는 5 MHz ~ 42 MHz 대의 주파수 대역을 차지하는 신호로서, 제1다이플렉스 필터(41)에서 54 MHz ~ 750 MHz 대의 하향신호와 분리되어 IF 필터부(42)에 입력된다. IF 필터부(42)에서 입력된 상향신호는 국부 발진된 주파수와 혼합되어 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency) 대역으로 변환되어 필터링된다. 도3은 IF 필터부(42)의 세부 구성도를 도시한 것이다.

IF 필터부(42)에 입력된 상향신호는 제1감쇠기(51, attenuator)를 통해 적정 레벨로 조정된 후, 제1혼합기(52, mixer)에서 PLL 회로(60)를 통해 만들어지고 LO(Local Oscillator) 증폭기(61)에서 증폭된 국부 주파수와 혼합되어 중간 주파수 대역의 신호(이하 'IF 신호'라 함)로 변조된다. IF 신호는 제1IF 채널 필터(53)에 의해 필터링되어 발진부에서 만들어진 국부발진신호 및 상향신호와의 간섭을 없앤 후에 제1IF 증폭기(54)에서 증폭되고 밴드 패스 필터부(55, BPF부)로 입력된다. BPF부(55)는 불필요한 대역의 신호를 필터링하는데, 샤프한 신호를 만들기 위하여 SAW 필터(66)로 하는 것이 바람직하다. BPF부(55)로부터 출력된 신호는 제2IF 증폭기(56)에서 다시 한 번 증폭되고, 제2감쇠기(57)에서 적정한 신호의 레벨로 조정된 후에, 제2IF 채널 필터(58)를 통과하면서 불요주파수 제거와 국부발진신호 및 상향신호와의 간섭을 최소화시킨 뒤, 제2혼합기(59)에서 발진부(63)로부터 출력된 국부발진신호와 혼합되어 원래의 상향신호의 주파수 대역으로 복원되어 출력된다.

도4는 BPF부(55)의 변형된 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 통과대역을 달리하는 다수의 SAW 필터(66)를 병렬로 연결하여 제어부(40)의 제어에 의해 스위칭함으로써 사용 대역폭을 가변시킬 수 있는 구조를 취하였다. 한편, PLL 회로(60)에서 발생되는 주파수를 제어부(40)의 제어에 따라 가변시킬 수 있는 구조로 하는 것이 바람직하다.

다시 도2로 돌아가 설명하면, IF 필터부(42)를 통하여 노이즈가 제거된 상향신호는 고주파 제거 필터(43)로 입력된다. 고주파 제거 필터(43)는 주로 제1다이플렉스 필터(41)에서 제거되지 않고 남아 있는 미세한 하향신호가 IF 필터부(42)를 통과하면서 증폭된 것과 IF 필터부(42)에서 발생된 하향 대역의 신호를 제거하는 역할을 한다. 하향신호의 주파수가 상향신호의 주파수보다 높기 때문에 고주파 제거 필터(43)를 사용하며, 고주파 제거 필터(43)로는 LPF나 BPF중 어느 것을 사용하더라도 무방하다.

고주파 통과 필터(43)를 통과한 상향신호는 IF 필터부(42)에서의 감쇠를 보상하기 위하여 상향신호 증폭부(44)에 의해 증폭되고 상향 이퀄라이져(45)와 상향 감쇠기(46)를 거쳐 출력 레벨이 조정되어 HFC 망(21)으로 전송된다.

HFC 망(21)에서 사용자 측(20)으로 전송되는 하향신호의 경우에는 제2다이플렉스 필터(47)에서 상향신호와 분리되어 하향 감쇠기(48)를 통해 적정 레벨로 조정된 후 하향 이퀄라이져(49)에서 전송선로의 주파수 특성에 따른 신호의 감쇠를 보상하고, 하향신호 증폭부(50)를 통하여 증폭되어 사용자 측(20)으로 전달된다. 하향신호의 전송 시스템에 있어서는 이득 및 경사도를 가변할 수 있는 구조로 되어 있어 실제의 필드에서 응용범위가 넓은 특징을 갖는다.

도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 장치와 타회사 제품의 상향특성을 비교하기 위하여 네트웍 분석기(Network Analyzer)를 통하여 측정한 그래프로서, 도5a가 타회사 제품의 상향특성이고, 도5b가 본 발명에 따른 장치의 상향특성이다. 그래프에서 원으로 표시한 수평라인이 상향 주파수 특성 중 이득에 대한 것이다.

타사 제품의 상향 입력으로 CATV 전주파수(상향: 5∼42㎒. 하향: 54∼750㎒)를 인가하고 채널 세팅을 38㎒로 하였을 경우의 출력 파형에 의해 상향측은 본 발명에 따른 장치의 이득이 높다는 것과 반사계수 특성이 좋다는 것을 확인할 수 있으며, 특히 중요한 사항은 하향측의 이득이 타사 제품은, 예를 들어 마커(marker) 2(65㎒)번의 경우에 -1.9409dB인데 본 발명에 따른 장치는 -23.985dB로 훨씬 특성이 좋은 것으로 나타났다는 것이다.

마커(marker) 2번 뿐만이 아니라 하향 전대역에 걸쳐서 비슷한 파형이 나타나고 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 장치가 상향 입력측의 하향신호 성분이 상향 출력측에 많이 감쇠되서 영향을 주지 않을 정도의 신호 성분으로 바뀌어 출력되고 있음을 알 수 있다. 또한, 이 그래프에서 간접적으로 알 수 있는 사항은 상향측에서 발생한 하향신호 성분도 타사 제품에 비해 본 발명에 따른 장치에 의해 많이 제거될 수 있다는 것이다.

이상에서 설명된 실시예들은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것으로 이용되어서는 아니된다. 본 발명의 기술적 범위는 이하의 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되어야 한다.

본 발명에 의한 장치에 따르면 CATV 망을 이용한 통신 시스템에 있어서 단일매체에 의한 복합적 통신방식으로부터 야기되는 신호의 간섭, 가전제품에서 발생하는 노이즈, 아마츄어 무선(HAM) 통신 등에서 발생하는 신호와의 간섭 및 커넥터나 케이블 불량 등에 의한 간섭으로 인한 영향을 최소화시키면서 동시에 증폭 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발진부에서 발생되는 주파수를 가변시킬 수 있도록 함으로써 사용 채널 주파수를 가변시킬 수 있으며, IF단의 필터부를 서로 다른 통과 대역을 갖는 다수의 BPF를 병렬로 연결시키는 구조로 하여 스위칭 제어에 의해 사용 대역폭을 가변할 수 있는 효과가 있다. 한편, 상기 채널의 가변과 대역폭의 가변은 원격적으로 수행하는 것도 가능하다.

Claims

CATV망을 이용한 통신 시스템에 있어서 노이즈 필터링과 신호 증폭을 위한 장치로서,

가입자 측에서, CATV 서비스 센터로부터 가입자 방향으로 송신되는 하향신호와 가입자 측으로부터 CATV 서비스 센터 방향으로 송신되는 상향신호를 분리하는 제1다이플렉스 필터와,

상기 제1다이플렉스 필터로부터 분리된 상향신호를, 국부 발진된 신호와 혼합하여 밴드 패스 필터(BPF)로 필터링한 뒤 다시 원래의 주파수로 변환함으로써 노이즈를 제거하는 IF 필터부와,

상기 IF 필터부를 통과한 상향신호로부터 고주파 신호를 제거하는 고주파 제거 필터와,

상기 LPF를 통과한 상향신호를 증폭하는 상향신호 증폭부와,

CATV 서비스 센터 측에서, 상향신호와 하향신호를 분리하는 제2다이플렉스 필터 및,

상기 제2다이플렉스 필터를 통과한 하향신호를 증폭하는 하향신호 증폭부를 포함하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2다이플렉스 필터와 상기 하향신호 증폭부의 사이에는,

상기 제2다이플렉스 필터를 통과한 하향신호를 적정 레벨로 조정하는 하향 감쇠기와,

상기 하향 감쇠기로부터 출력된 하향신호의 전체 주파수 특성을 보정하는 하향 이퀄라이져를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제1항에 있어서,

상기 고주파 제거 필터는 LPF인 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제1항에 있어서,

상기 고주파 제거 필터는 BPF인 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제1항에 있어서, 상기 IF 필터부는,

입력된 상향신호를 적정 신호 레벨로 조정하는 제1감쇠기와,

제1감쇠기로부터 출력된 상향신호와 발진부에 의해 생성된 국부발진신호와 혼합하여 중간 주파수(Intermediate Frequency)로 변조하는 제1혼합기와,

상기 제1혼합기로부터 출력된 IF신호로부터 상향신호 및 발진부에서 생성된국부발진신호를 제거하는 제1IF 채널 필터와,

상기 IF 채널 필터로부터 출력된 IF신호를 증폭하는 제1IF 증폭기와,

상기 IF 증폭기에 의해 증폭된 IF신호로부터 잡음을 제거하는 BPF부와,

상기 BPF부로부터 출력된 IF신호를 증폭하는 제2IF 증폭기와,

상기 제2IF 증폭기로부터 출력된 IF신호를 적정 신호 레벨로 조정하는 제2감쇠기와,

상기 제2감쇠기로부터 출력된 IF신호로부터 상향신호 및 국부발진신호 등의 불요주파수를 필터링하는 제2IF 채널 필터와,

상기 제2IF 채널 필터로부터 출력된 IF신호와 발진부로부터 출력된 국부발진신호를 혼합하여 상향신호로 복원하는 제2혼합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제5항에 있어서,

상기 BPF부는 통과 대역을 달리하는 다수의 BPF를 병렬로 연결하여 구성하고, 상기 BPF부의 스위칭 제어를 할 수 있는 제어부를 추가로 포함하여, 상기 제어부를 제어함으로써 통과 대역폭을 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 발진부는,

국부발진신호를 발생하는 발진기와, 국부발진신호를 증폭하는 LO 증폭기와, 국부발진신호를 분기하여 상기 제1혼합기와 제2혼합기로 입력하는 디바이더로 구성되되,

상기 발진기로부터 출력되는 국부발진신호의 주파수를 변경함으로써 사용 채널 주파수를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 BPF는 SAW 필터인 것을 특징으로 하는 케이블 티브이망을 이용한 통신 시스템에 있어서의 노이즈 필터링 및 신호 증폭 장치.