NL1031482C2 - Kabeltelevisiesysteem met uitgebreide kwadratuuramplitudemodulatiesignaaluitwisseling, zendmiddelen en een beheercentrum daarvoor. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Kabeltelevisiesysteem met uitgebreide kwadratuuramplitude-modulatiesignaaluitwisseling, zendmiddelen en een beheercentrum daarvoor.

5 BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een kabeltelevisiesysteem, omvattende ten minste een ontvangstation en via een kabeltelevisienet met het ten minste ene ontvangstation verbonden eindaansluitpunten, waarbij het kabeltelevisiesysteem is ingericht voor neerwaartse signaaloverdracht in de richting 10 van de eindaansluitpunten en voor opwaartse signaaloverdracht in de richting weg van de eindaansluitpunten.

Kabeltelevisiesystemen, ook wel aangeduid met het acroniem CATV ("CAble TeleVison Network”) of CAI (Centrale Antenne Installatie), zijn van oorsprong lange-afstand signaaldistributienetten, waarbij in principe vanuit een 15 centraal punt, ook wel ontvang- of kopstation genoemd, via een kabeltelevisienet een groot aantal geografisch verspreid gelegen eindaansluitpunten in woningen, kantoren en dergelijke tegelijk van (analoge) omroepsignalen worden voorzien. Onder omroepsignalen ("Broadcast Signals") worden in dit verband radio- en televisieprogramma's en andere informatiesignalen verstaan, die door lokaal, 20 nationaal of internationaal werkende radio- en televisie-omroeporganisaties of andere instanties worden verspreid. De geografische spreiding van kabeltelevisienetten strekt zich in het algemeen uit over een stad of regio.

De traditionele lange-afstand kabeltelevisienetten kunnen voor wat betreft hun netstructuur in wezen worden onderverdeeld in een hoofd- of trajectnet, 25 een verdeel- of wijknet en een aansluitnet. Het wijknet, waarop via het aanslurtnet de individuele eindaansluitpunten zijn aangesloten, is via het trajectnet op een ontvang- of kopstation aangesloten. Het trajectnet dient voor het overbruggen van de soms relatief grote afstanden tussen het kopstation en de diverse wijknetten met tussengeschakelde verdeelstations, ook wel wijkcentra genoemd. De aansluitnetten 30 bestaan hedentendage voornamelijk uit zogeheten mini-sternetten waarbij de aansluitpunten stervormig op het wijknet zijn aangesloten. Het wijk- en trajectnet kan zowel stervormig als ringvormig zijn uitgevoerd, waarbij de keuze in het algemeen door de geografische spreiding en omvang, dat wil zeggen het aantal eindaansluitpunten, van het betreffende kabeltelevisienet wordt bepaald.

1031482 2

Als signaaltransportmedium wordt in mini-sternetten en in-huis kabeltelevisienetten nog in hoofdzaak gebruik gemaakt van coaxiale kabel, terwijl voor de wijknetten naast coaxiale kabel tegenwoordig ook meer en meer glasvezelkabel wordt toegepast. Het trajectnet bestaat hedentendage vrijwel alleen 5 uit glasvezelkabel.

Hoewel de specifieke opbouw van kabeltelevisiesystemen van land tot land en van gebouw tot gebouw kan variëren, evenals de benaming van de diverse tussengeschakelde stations, komt de algemene opbouw van dergelijke kabeltelevisiesystemen overeen met de boven beschreven structuren.

10 Van oorsprong zijn de kabeltelevisienetten ingericht voor analoge signaaloverdracht op de bekende TV-frequentiebanden, dat wil zeggen de VHF-("Very High Frequency")-band l/lll van 47-230 MHz, de UHF-("Ultra High Frequency")-band IV/V van 300-860 MHz en de analoge FM-radiofrequentieband van 87-108 MHz, waarbij afhankelijk van de voor de signaaloverdracht benodigde 15 bandbreedte een aantal televisie- en radiokanalen zijn gedefinieerd.

Als modulatietechniek voor de analoge televisiesignaaloverdracht wordt voor frequenties tot 860 MHz in hoofdzaak gebruik gemaakt van amplitudemodulatie (AM). Signalen in de FM-radiofrequentieband zijn +r* frequentie gemoduleerd, een speciale vorm van exponentiele modulatie. Onder exponentiële 20 modulatie, of ook wei hoekmodulatie genoemd, worden alle in de praktijk bekende modulatietechnieken verstaan waarbij niet de amplitude van het signaal maar de hoek (in het geval van een vectorrepresentatie) dan wel het argument (in het geval van een exponentiële notatie) wordt gemoduleerd. In de praktijk bekende exponentiële modulatiewijzen zijn frequentiemodulatie (FM) waarbij de 25 draaggolffrequentie in het ritme van het informatiesignaal wordt gevarieerd en fasemodulatie (PM) waarbij de fase van het draaggolfsignaal aan de hand van het informatiesignaal wordt gevarieerd. In het geval van digitaal gemoduleerde signalen spreekt men over "Frequency Shift Keying" (FSK) of" Phase Shift Keying” (PSK), welke modulatietechnieken corresponderen met FM respectievelijk PM met een 30 pulsvormig informatiesignaal.

Zoals bekend treedt er bij transport van elektrische signaien onvermijdelijk demping op. Om de in kabeltelevisienetten, in bijvoorbeeld een coaxiaal aansluitnet en/of wijknet, voorkomende (grotere) afstanden te kunnen overbruggen, is het noodzakelijk om in een verbinding verschillende versterkers op 3 te nemen. Door deze versterkers worden in hoofdzaak twee principiële problemen in de signaaloverdracht geïntroduceerd, namelijk ruis en intermodulatie. Ruis en intermodulatie hebben een storende invloed op het te distribueren signaal. Bij versterking van een signaal voegt de versterker hieraan ruis toe, waardoor de 5 signaalkwaliteit vermindert. Intermodulatiestoringen in het signaal ontstaan als gevolg van niet-lineaire effecten in een versterker en leggen een beperking op aan het aantal over te dragen kanalen. Door niet-lineairiteiten ontstaan ook andere soorten vervorming, zoals bijvoorbeeld kruismodulatie. Voor het geheel van de door niet-lineaire effecten veroorzaakte storingen en signaalvervormingen wordt ook de 10 term intermodulatie gebruikt.

Door de sterke opkomst van het Internet wordt vanaf ca. 1995 ook dataverkeer via kabeltelevisienetten uitgewisseld. Door middel van een zogeheten kabelmodem bij een eindaansluitpunt zoals bij de gebruiker thuis, wordt een dataverbinding opgezet met het wijkcentrum of kopstation. Hier wordt het 15 dataverkeer verder getransporteerd en gekoppeld aan de rest van het Internet. De kabelexploitant treedt hierbij dan op als Internetdiensten-verschaffer ("Internet Service Provider") (ISP). Kabelinternet is een vorm van breedband-internet.

Was van oorsprong de signaaloverdracht in een kabeltelevisienet slechts stroomafwaarts in de richting naar een eindaansluitpunt, door de komst van 20 Internetverkeer vindt nu ook retourverkeer op het kabeltelevisienet plaats, dat wil zeggen van een eindaansluitpunt stroomopwaarts naar een verdeelstation en/of ontvangstation.

Voor het dataverkeer van het kabelmodem naar de apparatuur in het verdeelstation of wijkcentrum en/of ontvang- of kopstation (stroomopwaarts 25 verkeer) worden in de meeste gevallen frequenties in de retourband van 5 tot 23 MHz, 30 MHz en inmiddels ook 65 MHz (onderband) gebruikt. Dit deel van het spectrum op het kabeltelevisienet is nooit ingezet voor televisie- en radiodistributie, mede omdat het berucht is om hoge impulsruis, instraling en ruissommering, smalbandige interferenties (van radioverkeer in de 27 MHz-band), breedbandige 30 Gaussische (thermische) ruis, impedantie-misaanpassingen en intermodulatie. Om stroomopwaarts verkeer mogelijk te maken zijn de aansluit- en wijknetten voorzien van speciale filters en versterkers, afgestemd op de bovengenoemde retourband(en).

Kabelmodems die hun signaal stroomopwaarts sturen en vooral de 4 bijbehorende systeemdelen in het ontvangstation moeten robuust worden ontworpen om de genoemde storingsbronnen het hoofd te bieden. Dit heeft tot gevolg dat de frequentie-efficiëntie van de modulatietechniek die gebruikt wordt in de stroomopwaartse richting lager is dan in de stroomafwaartse richting. Typisch wordt 5 een 4-fasenmodulatietechniek gebruikt QPSK ("Quadrature Phase Shift Keying") dan wel D-QPSK ("Differential QPSK”) en kwadratuuramplitudemodulatie zoals n-QAM ("Quadrature Amplitude Modulation").

D-QPSK biedt digitale kanalen van 3 Mbit/s bruto stroomopwaarts. Dit leidt voor dataverkeer tot ongeveer 2 Mbit/s netto na aftrek van overhead op de 10 datalinklaag. Hiervoor wordt 2 MHz bandbreedte in het hoogfrequent spectrum gebruikt.

Uit de Duitse octrooiaanvrage DE 199 39 588 en de internationale octrooiaanvrage WO 01/52492 zijn kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen bekend voor gebruik in de retourband van een kabeltelevisienet. De in deze publicaties 15 beschreven kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen zijn, door het ontbreken van een MF-trap en een zogeheten HF-upconverter, beperkt tot gebruik in het frequentiebereik van circa 5 MHz tot 65 MHz.

n-QAM is in wezen een combinatie van AM en PSK met twee voor wat betreft hun fase orthogonale draaggolven, het in-fasesignaal (I) en het 20 kwadratuursignaal (Q). De faseconstellatie of bitlading van een QAM-signaal wordt met het getal n aangegeven, dat kan variëren van bijvoorbeeld n=16 voor een hedendaags kabelinternetmodem tot bijvoorbeeld n=32, 64, 128 of 256, waarbij bijvoorbeeld n=256 voor de overdracht van digitale televisiesignalen wordt gebruikt, die bijvoorbeeld in de MPEG-(“Motion Picture Expert Group”)-standaard kunnen zijn 25 gecodeerd, zoals MPEG-2 of MPEG-7, etc. De aldus gecodeerde en gemoduleerde signalen worden in de tijd gemultiplext over het kabeltelevisienet uitgewisseld. Een n-QAM-signaal kan op een bestaande draaggolf van een televisie- of radiokanaal in het kabeltelevisienet worden gesuperponeerd.

Op het glasvezelkabel trajectnet van het kopstation naar één of 30 meer verdeelstations of wijkcentra wordt in toenemende mate alleen nog gebruikt gemaakt van digitale technieken. Een aantal te distribueren informatiesignalen, in het algemeen een multipel van vijf, wordt in MPEG-formaat gecodeerde vorm via een multiplexer tot een zogeheten “transportstream” samengevoegd. Afhankelijk van de capaciteit van de glasvezelkabelverbinding, kunnen op deze wijze 5 verschillende multipels worden gedistribueerd.

Voordat een transportstream als informatiesignaal over het kabeltelevisienet kan worden gedistribueerd wordt deze aan een aantal bewerkingen onderworpen. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van 5 kwadratuuramplitudemodulatie n-QAM, waarbij n kan worden ingesteld (n = 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 of hoger). Dit modulatieproces vindt plaats op een vaste relatief lage frequentie, meestal 36,15 MHz. Het op die frequentie verkregen resultaat heet het middenfrequentsignaal (MF). In de Engelstalige vakliteratuur aangeduid als IF (“Intermediate Frequency"). Dit middenfrequentsignaal (MF-10 signaal) moet vervolgens met een zogeheten omhoog- of upconverter in frequentie worden opgemengd naar de uiteindelijke kabelfrequentie, dat wil zeggen het hoogfrequent-(HF)-kanaal c.q. de HF-draaggolf. In de Engelstalige vakliteratuur ook aangeduid met RF (“Radio Frequency”). Dit laatste proces is technisch gecompliceerd en bewerkelijk en daardoor relatief duur. Het vergt ook de nodige 15 ruimte in een kopstation om de hiervoor benodigde omvangrijke apparatuur te herbergen. Het gebruik van n-QAM in het kabeltelevisienet biedt echter een enorme capaciteitsverhoging, in het bijzonder voor het overdragen van digitale informatiesignalen.

Naast televisie- en radiosignalen, al dan niet analoog of digitaal 20 voor ontvangst met afzonderlijke TV- en radiotoestellen en internetdataverkeer, wordt tegenwoordig op kabeltelevisienetten een variëteit aan diensten verschaft, zoals telefonie en telemetrie, maar ook digitale kabel-TV voor directe weergave op een Personal Computer (PC) zoals volgens de DVB-C (“Digital Video Broadcasting-Cable”) norm. De uitgewisselde informatiesignalen hebben elk eigen specifieke 25 signaal- en gebruikskenmerken, zoals bijvoorbeeld overdracht in ware-tijd voor telefonie en interactieve diensten of uitgestelde transmissie in het geval van telemetriedata en zogeheten “streaming data” voor DVB-C.

Niet alleen het aantal diensten groeit, maar ook de transportcapaciteit van de verschillende diensten neemt door verbeterde of andere 30 signaaldistributie- en modulatietechnieken en apparatuur toe. Zo wordt verwacht dat de snelheid voor Internetverkeer in de komende jaren zal groeien van 2 Mbit/s naar bijvoorbeeld 50 of zelfs 100 Mbit/s en dat voor digitale signaaloverdracht een 1024-QAM modulatietechniek toepasbaar wordt.

In de huidige kabeltelevisiesystemen is bijvoorbeeld alleen al in 6

Nederland voor ruim 6 miljoen aansluitingen voor vele miljarden euro geïnvesteerd. Er gaan stemmen op of de noodzakelijke uitbreiding van de signaaldistributie-capaciteit, in het bijzonder stroomafwaarts, met gebruikmaking van de huidige infrastructuur nog te realiseren is. Met als belangrijkste randvoorwaarde dat deze 5 uitbreiding gerealiseerd moet kunnen worden zonder (ingrijpende) aanpassingen van het in de grond liggende coaxiale aansluitkabelnet en de daarbij behorende versterkers en verdeelstations of wijkcentra. Met de huidige, in een kabeltelevisie-systeem gebruikte technische apparatuur is dit niet mogelijk. In de praktijk wordt daarom voorgesteld om niet alleen in het trajectnet of het wijknet maar zelfs tot aan 10 een eindaansluitpunt gebruik te maken van glasvezelkabel.

Vervanging van de coaxiale kabel door glasvezelkabel dan wel het aanleggen van een extra glasvezelnet naast het bestaande coaxiale kabelnet vergt niet alleen een forse investering in apparatuur en installatiekosten, maar brengt ook maatschappelijk ongemak met zich mee door het leggen van nieuwe kabels. 15 Reparatie van glasvezelkabel is voorts, in vergelijking tot reparatie van coaxkabel, nog steeds een kostbare en tijdrovende zaak.

Aan de uitvinding ligt daarom de opgave ten grondslag om een uitbreidingsmogelijkheid op de bestaande informatiesignaaloverdracht in een kabeltelevisiesysteem aan te geven, waarbij gebruik kan worden gemaakt van de 20 bestaande coaxiale kabelnetinfrastructuur, in het bijzonder stroomafwaarts. Onder informatiesignaaloverdracht wordt in deze beschrijving en de uitvinding in wezen alle signaaloverdracht in een kabeltelevisiesysteem beschouwd, waaronder ook dataverkeer.

Deze opgave wordt door de uitvinding daardoor opgelost, dat in het 25 kabeltelevisiesysteem modulatiemiddelen voor directe kwadratuuramplrtude-modulatie (n-DQAM) zijn opgenomen, ingericht voor het direct op een over het kabeltelevisienet over te dragen draaggolfsignaal moduleren van een informatie-signaal, waarbij het draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz ligt.

30 Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag dat, om aan de te verwachten vraag naar een nog hogere informatieoverdracmscapaciteit van bestaande kabeltelevisienetten te kunnen voldoen, kwadratuuramplitudemodulatie (n-QAM) bijzonder geschikt is. Door hun enorme fysieke omvang en navenant hoge kosten zijn de huidige indirecte n-QAM-modulatiemiddelen, met een MF-tussentrap 7 en HF-upconversie, echter niet geschikt voor toepassing op grote schaal. Hierdoor blijft hun inzet beperkt tot kopstations, voor signaaloverdracht tussen een kopstation en één of meer wijkcentra- of verdeelstations.

Daarom voorziet de uitvinding, anders dan in de genoemde Duitse 5 octrooiaanvrage DE 199 39 588 of de internationale octrooiaanvrage WO 01/52492, in directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen met directe of rechtstreekse modulatie van het informatiesignaal op een over het kabelnet te distribueren draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz, waardoor de volumineuze en dure HF-upconverter kan vervallen. De opbouw van de directe 10 kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen volgens de uitvinding kan dan veel compacter en goedkoper geschieden, terwijl technische specificaties verbeteren. De voordelen hiervan zijn evident, minder omvangrijke apparatuur, een hogere informatie-transportcapaciteit naar de eindaansluitpunten en kostenbesparing.

Voor gebruik volgens de uitvinding geschikte directe kwadratuur-15 amplitudemodulatiemiddelen zijn ontwikkeld door en beschikbaar van de firma Analog Devices. Deze schakelingen kenmerken zich naast hun geringe afmetingen ook door een zeer laag vermogensverbruik in vergelijking tot de bekende indirecte (met HF-upconverter) QAM-modulatiemiddelen.

Met voordeel kunnen de directe kwadratuuramplitudemodulatie-20 middelen samen met de bijbehorende zendmiddelen in de vorm van één (of enkele) applicatiespecifieke geïntegreerde halfgeleiderschakeling(en) (“Application Specific Integrated Circuit(s)”) (ASIC(s)) zijn uitgevoerd.

Door de veel geringere afmetingen van de directe kwadratuur-amplitudemodulatiemiddelen, welke slechts een fractie beslaan van de ruimte van 25 de huidige indirecte kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen voor frequenties boven 100 MHz, voorziet de uitvinding in een verdere uitvoeringsvorm daarin, dat zendmiddelen omvattende directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen voor draaggolffrequenties boven circa 100 MHz in het ten minste ene ontvangstation en/of in ten minste één verdeelstation of wijkcentrum zijn geplaatst.

30 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, zijn de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen ingesteld voor informatiesignaaloverdracht op een draaggolfsignaal, bijvoorbeeld van een vrij kanaal, in een via het aansluitnet naar een eindaansluitpunt over te dragen signaalspectrum, zoals bijvoorbeeld in de boven besproken UHF-band of in het algemeen tussen ca. 100 - 860 MHz. Hierdoor 8 kan met voordeel de bestaande infrastructuur van een uit coaxiale kabel opgebouwd kabeltelevisienet in gebruik blijven, met realisatie van de beoogde uitbreiding van de signaaldistributiecapaciteit stroomafwaarts, zoals in het voorgaande besproken.

Bij plaatsing van de directe kwadratuuramplitudemodulatie-5 middelen volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding in een kopstation, kan het betreffende n-QAM-informatiesignaal dan in een wijkcentrum zonder verdere demodulatie/modulatie van het, van het kopstation ontvangen signaal naar de eindaansluitpunten worden gedistribueerd. Uiteraard afgezien van de conversie van het optische signaal voor overdracht op het trajectnet in een via het wijknet en 10 aansluitnet elektrisch over te dragen signaal.

Bij plaatsing van de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen volgens de uitvinding in een verdeelstation of wijkcentrum, kan het via de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen te moduleren informatiesignaal ofwel via het trajectnet naar het betreffende wijkcentrum worden aangevoerd en/of direct bij 15 het wijkcentrum aan de directe kwadratuuramplitudemodutatiemiddelen worden toegevoerd. In het laatste geval kan bijvoorbeeld worden gedacht aan informatiesignaaluitwisseling met een lokaal karakter.

Door de relatief geringe afmetingen van de directe kwadratuur-amplitudemodulatiemiddelen volgens de uitvinding, voorziet een uitvoeringsvorm 20 hiervan tevens daarin, dat ten minste één eindaansluitpunt van het kabeltelevisiesysteem is aangesloten op c.q. is voorzien van zendmiddeien omvattende directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen, waarbij het aansluitnet is ingericht voor retourtransmissie op een niet in de retourband (5 tot 23 MHz, 30 MHz en inmiddels ook 65 MHz) gelegen frequentie. Bijvoorbeeld voor transmissie in 25 de zogeheten superband, gelegen boven 860 MHz. Begrepen zal worden dat de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen dan zijn ingesteld voor transmissie op een draaggolfsignaal in de betreffende superband.

De uitvinding voorziet in een uitvoeringsvorm voorts daarin, dat ten minste één lokaal in een verdeel- of ontvangstation dan wel op afstand gelegen 30 beheercentrum werkzaam met de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen is verbonden, voor het instellen en bewaken van de bedrijfsinstellingen van de modulatiemiddelen, zoals onder andere de uitgangsfrequentie, de faseconstellatie n, de modulatiesymboolsnelheid, de roll-off factor a, het HF-uitgangsniveau en diverse overige bedrijfs-en systeemparameterinstellingen.

9

Met een dergelijk beheercentrum of beheercentra kan op effectieve wijze de signaaluitwisseling in het kabeltelevisienet worden beheerd en bewaakt, om een zoveel mogelijk ongestoorde signaaloverdracht te garanderen, hetgeen een bijzonder belangrijke eis is in de hedendaagse, van een betrouwbare en continue 5 informatieuitwisseling afhankelijke, informatiemaatschappij.

De uitvinding voorziet tevens in een beheercentrum zoals in het voorgaande beschreven.

De uitvinding wordt in het navolgende aan de hand van de bijgevoegde figuren verder toegelicht.

10 Fig. 1 toont schematisch de typische opbouw van een bestaand, hedendaags lange-afstand kabeltelevisiesysteem.

Fig. 2 toont schematisch een kabeltelevisienet volgens fig. 1, met daarin volgens de uitvinding in een ontvangstation opgenomen zendmiddelen met directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen.

15 Fig. 3 toont schematisch een kabeltelevisienet volgens fig. 1, met daarin volgens de uitvinding in een verdeelstation opgenomen zendmiddelen met directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen, alsmede een beheercentrum.

Fig. 4 toont schematisch een kabeltelevisienet volgens fig. 1, met daarin volgens de uitvinding in een eindaansluitpunt opgenomen zendmiddelen met· 20 directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen.

Fig. 5 toont een uitgebreid blokschema van een uitvoeringsvorm van zendmiddelen voorzien van directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont schematisch een typische opbouw van een 25 kabeltelevisiesysteem voor het distribueren van omroepsignalen, zoals radio- en televisieprogramma's en andere informatiesignalen welke in een ontvang- of kopstation 1 worden ontvangen of aangeboden en datasignalen.

De betreffende signalen worden in het ontvang- of kopstation 1 samengevoegd voor stroomafwaartse overdracht, dat wil zeggen weg van het 30 kopstation 1, naar één of meer verdeelstations of wijkcentra 12, via een uit glasvezelkabel opgebouwd trajectnet 11. Vanuit een verdeelstation of wijkcentrum 12 worden de signalen via een wijk- of verdeelnet 24 en een aansluitnet 30 uiteindelijk afgeleverd bij eindaansluitpunten 25 bij abonnees of gebruikers thuis, op kantoor, etc.

10

In het ontvang- of kopstation 1 zijn ontvang- en conversiemiddelen 2 opgesteld voor het ontvangen van door aardse of landgebonden zenders uitgezonden signalen, ontvang- en conversiemiddelen 3 voor het ontvangen van door satellietzenders uitgezonden signalen en ontvang- en conversiemiddelen 4 5 voor het distribueren van bijvoorbeeld via kabel of anderszins aangeboden radio of televisieprogramma's en andere diensten, bijvoorbeeld vanuit een lokale studio, waaronder begrepen digitale televisie- en radiosignalen. Met de verwijzingscijfers 5 en 6 zijn middelen voor datauitwisseling · aangeduid, zoals bijvoorbeeld Internetverkeer 7 en ander dataverkeer 8. Met het verwijzingscijfer 9 zijn 10 ontvangmiddelen aangeduid voor bijvoorbeeld signaaluitwisseling met een ander ontvang- of kopstation (niet getoond). De ontvang- en conversiemiddelen 2-9 geven digitale signalen af, zoals bijvoorbeeld in het MPEG-formaat gecodeerde signalen.

Een multipel van vijf MPEG-gecodeerde signalen wordt door een multiplexer 10 tot een zogeheten “transportstream” samengevoegd.

15 Achter de multiplexer 10, gezien in stroomafwaartse richting, zijn modulatiemiddelen 13 verschaft, voor het op een draaggolfsignaal moduleren van het uitgangssignaal van de mutiplexer 10. In de stand van de techniek worden hiertoe onder meer indirecte kwadraatuuramplitudemodulatiemiddelen (n-QAM) toegepast, met een MF-tussentrap en een HF-upconverter zoals in de inleiding 20 besproken.

In het kopstation 1 kunnen een m aantal modules 14 bestaande uit ontvang- en conversiemiddelen 2-9, een multiplexer 10 en modulatiemiddelen 13 zijn opgesteld, waarbij de modulatiemiddelen 13 van de afzonderlijke modules zijn ingericht voor transmissie op onderling verschillende draaggolfsignalen.

25 Voorts is met het verwijzingscijfer 15 een analoge signaal- transmissiemodule aangegeven, voorzien van analoge ontvang- en conversiemiddelen 16, 17, 18 die via HF-sommatiemiddelen 19 tot een HF-signaalspectrum worden samengevoegd, voor overdracht over het trajectnet 11.

De van de modules 14 afkomstige digitale signalen en zo nodig de 30 analoge signalen van de module 15 worden door HF-sommatiemiddelen 20 in het ontvang- of kopstation 1 tot een enkel HF-signaalspectrum samengevoegd, voor stroom-afwaartse overdacht over het trajectnet 11. Hiertoe zijn op zichzelf bekende conversiemiddelen 21 verschaft, omvattende een laser of dergelijke, voor het omzetten van het elektrische (E) uitgangssignaal van de HF-sommatiemiddelen 20 11 in een optisch (O) signaal voor overdracht over het glasvezelkabel trajectnet 11.

Het trajectnet 11 eindigt telkens in een verdeelstation of wijkcentrum 12, waar het arriverende optische signaal door op zichzelf bekende conversiemiddelen 22 van een optisch (O) signaal wordt omgezet in een elektrisch 5 (E) signaal voor verdere verwerking en distributie naar eindaansluitpunten 25 via een in het algemeen nog uit coaxiale kabel opgebouwd wijknet 24. De eindaansluitpunten 25 zijn via een uit coaxiale kabel opgebouwd aansluitnet 30 en een zogeheten mini-sterverdeelelement 29 met het wijknet 24 gekoppeld. De diverse secties van het aansluitnet 30 vormen een zogeheten mini-stersectie.

10 In een verdeelstation of wijkcentrum 12 bevindt zich in het algemeen een verdeelversterker 23 voor het, via het wijknet 24 uitwisselen van signalen met de eindaansluitpunten 25. In een wijknetsectie 24 kan een versterker. 31 zijn geschakeld, voor het stroomafwaarts op een gewenst niveau aan de eindaansluitpunten 25 aanbieden van de signalen.

15 Omwille van de duidelijkheid zijn in fig. 1 slechts eer> beperkt aantal secties van het trajectnet 11, een beperkt aantal secties van het wijknet 24, een enkel wijkcentrum 12 en een beperkt aantal eindaansluitpunten 25 en versterkers 31 getoond. Begrepen zal worden dat in de praktijk meer of minder secties en meer wijkcentra, eindaansluitpunten en versterkers aanwezig kunnen zijn en dat meer en 20 andere middelen voor signaaluitwisseling in een ontvang- of kopstation 1 mogelijk en denkbaar zijn en dat zelfs verschillende ontvang- of kopstations 1 kunnen zijn ingericht.

Voor retourverkeer van een eindaansluitpunt 25 naar het wijkcentrum 12, dat wil zeggen stroomopwaarts gerichte signaaluitwisseling, zijn de 25 wijkversterkers 23 ingericht voor tweezijdige signaaltransmissie. Dat wil zeggen, stroomafwaarts in een frequentiebereik van bijvoorbeeld 100-860 MHz en stroomopwaarts in een frequentiebereik van bijvoorbeeld 5-65 MHz. Stroomopwaarts verkeer van een wijkcentrum 12 naar een kopstation 1 vindt hedentendage over aparte glasvezelverbindingen plaats, in fig. 1 overzichtelijk-30 heidshalve slechts schematisch aangeduid met het verwijzingscijfer 32. Begrepen zal worden dat in het kopstation 1 voorts geschikte ontvangmiddefen aanwezig zijn (niet getoond). Retourverkeer bestaat bijvoorbeeld uit dataverkeer zoals Internetverkeer, domoticasignalen en telefonieverkeer.

In fig. 2 is een uitvoeringsvorm van de uitvinding getoond, waarbij in 12 het kopstation 1 aanvullende zendmiddelen met directe kwadratuuramplitude-modulatiemiddelen (n-DQAM) 35 zijn opgesteld. Het door de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 35 gemoduleerde uitgangssignaal van op een aansluitpunt 36 daarvan aangeboden informatiesignalen wordt via 5 conversiemiddelen 37, omvattende een laser of dergelijke, omgezet van een elektrisch (E) signaal in een optisch (O) signaal voor overdracht over het glasvezelkabeltrajectnet 11. Afhankelijk van de opbouw van het trajectnet kunnen de optische signalen van de omzetters 21 en 37 elk op een verschillende kleur in een op zichzelf bekende wijze worden samengevoegd of gemultiplext, zoals 10 schematisch in fig. 2 aangegeven. Hiertoe zijn optische middelen 38 verschaft. Het is uiteraard ook mogelijk om het optische signaal van de conversiemiddelen 37 over een aparte optische vezel gescheiden van de signalen van de conversiemiddelen 21 over te dragen.

Voor ontvangst en omzetting van het signaal van de n-DQAM-15 middelen 35 zijn in de opstelling van fig. 2 in een betreffend verdeelstation 12 optische splitsingsmiddelen 39 verschaft, met achtergeschakelde conversiemiddelen 40 om het ontvangen optische signaal om te zetten in een elektrisch signaal. Door met de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 35 het uitgangssignaal te moduleren op een HF-draaggolf in het frequentiespectrum van 20 het, over het wijk- of verdeelnet 24 en het aansluitnet 30 over te dragen signaal, kan het elektrische signaal van de conversiemiddelen 40 direct via de verdeelversterker 23 en zo nodig een versterker 31 naar de eindaansluitpunten 25 worden overgedragen.

In fig. 2 is de situatie weergegeven waarbij ook het signaal van de 25 n-QAM-modulatiemiddelen 13 in het ontvang- of kopstation 1 op een draaggolf-signaal in het frequentiespectrum van de over het wijk- of verdeelnet 24 en het aansluitnet 30 over te dragen signalen zijn gemoduleerd, waardoor in een verdeelstation 12 de signalen van de conversiemiddelen 22 en 40 eenvoudig via HF-sommatiemiddelen 41 kunnen worden samengevoegd, voor distributie naar de 30 eindaansluitpunten 25.

Met de n-DQAM-middelen 35 volgens de uitvinding kan nu op relatief eenvoudige, goedkope en met een relatief weinig fysieke ruimte innemende opstelling de capaciteit van over het kabeltelevisiesysteem over te dragen signalen worden uitgebreid. Begrepen zal worden dat ook de n-QAM-middelen 13 in het 13 kopstation 1 met voordeel door n-DQAM-middelen 35 volgens de uitvinding kunnen worden vervangen.

Fig. 3 illustreert een uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 42, 43 in een verdeelstation 12 zijn 5 opgenomen. Van het kopstation 1 op het aansluitpunt 36 ontvangen signalen worden nu direct aan de conversiemiddelen 37 toegevoerd, voor overdracht over het trajectnet 11, zoals boven besproken. In het verdeelstation wordt het ontvangen en door de conversiemiddelen 40 geconverteerde elektrische signaal via directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 42 op een draaggolfsignaal voor overdracht 10 naar de eindaansluitpunten 25 gemoduleerd.

Met het verwijzingscijfers 43 zijn n-DQAM-middelen volgens de uitvinding aangegeven, voor het naar de eindaansluitpunten .25 distribueren van lokaal in het verdeelstation 12 op bijvoorbeeld een aansluitpunt 44 aangeboden digitale informatiesignalen. Bijvoorbeeld informatiesignalen met een lokaal karakter. 15 Door de geringere fysieke ruimte kunnen de n-DQAM-middelen 42, 43 volgens de uitvinding in een verdeelstation 12 worden opgenomen, zonder dat hiervoor verbouwingen of andere ruimte-uitbreidingen noodzakelijk zijn. Met de uitvinding kan derhalve flexibel extra signaaloverdrachtscapaciteit. aan het kabeltelevisie-systeem worden toegevoegd.

20 Begrepen zal worden dat meer en/of minder zendmiddelen met direct kwadratuuramplitudemodulatie boven circa 100· MHz op diverse plaatsen in het kabeltelevisienet kunnen zijn opgenomen. Een en ander onder andere afhankelijk van de specifieke behoeften aan informatie-uitwisseling.

Hoewel niet getoond, zullen deskundigen begrijpen dat in het 25 kabeltelevisienet dan wel in de daarop aangesloten apparatuur, zoals de middelen bij een gebruiker in een eindaansluitpunt 25 geschikte digitale ontvang- en decodeermiddelen voor het ontvangen en decoderen van n-QAM signalen zijn verschaft. Dergelijke ontvang- en decodeermiddelen zijn op zichzelf voor een deskundige bekend en hoeven geen verdere toelichting.

30 Voor het op afstand beheren van de n-DQAM-middelen volgens de uitvinding is een beheercentrum 45 getoond, met koppelingen 46, 47 naar de n-DQAM-middelen 42, 43. Begrepen zal worden dat de koppelingen 46, 47 voor het overdragen van beheer- en stuursignalen tussen het beheercentrum 45 en de n-DQAM-middelen 42, 43 op verschillende, op voor een deskundige bekende 14 manieren kunnen worden gerealiseerd. Naast vaste verbindingen, bijvoorbeeld via het telefoonnet, kan ook gedacht worden aan draadloze overdracht via het mobiele telefoonnet, of dergelijke. Uiteraard is ook signaaluitwisseling via het kabeltelevisienet zelf mogelijk. Hoewel niet getoond, zal begrepen worden dat het beheercentrum 5 45 ook met n-DQAM-middelen 13, 35 in een ontvang- of kopstation 1 kan zijn gekoppeld (zie fig. 2).

Fig. 4 toont een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen (n-DQAM) 50 volgens de uitvinding in het aansluitnet 30, dan wel in het wijk- of verdeelnet 24 dan wel bij een eindaansluitpunt 10 25 zijn opgesteld, voor het verschaffen van extra retourcapaciteit stroomopwaarts in het kabeltelevisie-systeem.

Omdat zowel het wijk- of verdeelnet 24 en het aansluitnet 30 in hoofdzaak uit coaxiale kabel zijn opgebouwd, bevinden zich hierin versterkers 52 voor stroomafwaarts verkeer en versterkers 53 voor stroomopwaarts verkeer. Door 15 middel van geschikte bandfilters 54, 55 wordt door de versterker 52 bijvoorbeeld alleen verkeer in de frequentieband van 100-860 MHz versterkt. De bandfilters 56, 57 zijn ingericht voor het door de versterker 53 versterken van retourverkeer (stroomopwaarts) in de frequentieband van bijvoorbeeld 5-65 MHz.

Overeenkomstig de uitvinding zijn bandfilters 58, 59 verschaft, die 20 bijvoorbeeld signalen doorlaten in de superband, d.w.z. boven 860 MHz. De n-DQAM-middelen 50 zijn ingericht voor het direct moduleren van mformattesrgnalen op een draaggolfsignaal in de superband, voor overdracht naar een verdeelstation of wijkcentrum 12. In het verdeelstation 12 kunnen middelen zijn verschaft voor het zonodig stroomopwaarts naar het ontvang- of kopstation 1 overdragen van het 25 retourverkeer of voor het bijvoorbeeld in een verdeelstation 12 zelf verwerken van het retourverkeer. Op deze wijze kan op eenvoudige wijze een ongekende uitbreiding van de digitale retourcapaciteit in het kabeltelevisienet worden verschaft.

Ook de n-DQAM-middelen 50 kunnen op afstand vanuit het beheercentrum 45 worden beheerd, via een beheer- of stuuraansluiting 51, 30 waardoor een bijzonder flexibel en onderhoudsvriendelijk systeem ontstaat.

Fig. 5 toont een uitgebreid blokschema van een uitvoeringsvorm van zendmiddelen voorzien van directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen (n-DQAM) volgens de uitvinding, als geheel aangeduid met het verwijzingscijfer 60. De n-DQAM-middelen 60 bestaan uit een cascadeschakeling van blokken 61-64.

15

Blok 61 is in hoofdzaak ingericht en werkzaam voor het scheiden van een synchronisatiebyte uit aan een dataingang 65 aangeboden te moduleren digitaal informatiesignaal. Bijvoorbeeld elk 8e synchronisatiebyte wordt geïnverteerd en hierbij wordt ook de spectrale energieverdeling (“dispersal”) toegevoegd. Ingang 5 66 is een klokingang voor het aanbieden van een kloksignaal, zoals op zichzelf bekend.

Blok 62 is ingericht en werkzaam voor codering van het digitale signaal, bijvoorbeeld middels een op zichzelf bekende Reed Solomon FEC-codering. Hierbij worden 16 bytes (RS, 204, 188) aan een frame van 188 bytes 10 toegevoegd. Dit geeft aan ontvangstzijde de mogelijkheid 8 verminkte bytes te corrigeren. Dit blok omvat ook een zogeheten convolutionele “bit-interleaver". Bit interleaving geeft een bescherming tegen burst- of salvofouten. In wezen betreft het hier een geschikte herschikking van de bits middels transpositie c.q. matrixgewijs.

In blok 63 wordt het byte-brede dataformaat in N bit brede data 15 omgezet waarbij N=2Log(64) in het geval van bijvoorbeeld 64-QAM modulatie. Tevens vindt hier afbeelding of “mapping” plaats. Mapping is het aanwijzen van de fase en amplitude van de HF-vector die bij de N-bits brede data hoort die naar de modulator gaat. Het blok 63 produceert een I- en Q-uitgangssignaal, overeenkomstig de kwadratuuramplitudemodulatietechniek. Dit blok voorziet ook in 20 differentiële codering, hetgeen daarin resulteert dat niet de absolute fase en amplitude van de vector van belang zijn voor decodering bij ontvangst, maar het verschil met de voorgaande vectorstand.

Blok 64 tenslotte zijn de directe kwadratuuramplitudemodulatie-middelen (n-DQAM) (n=64, 128, 256, 512, 1024) volgens de uitvinding, waarbij 25 direct of rechtstreeks op de HF-draaggolf van een kabeltelevisiekanaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz wordt gemoduleerd, dus zonder MF-tussentrap en zonder HF-omhoog- of upconverter volgens de stand van de techniek. Het over het kabeltelevisienet uit te wisselen gemoduleerde signaal op de ingestelde HF-draaggolf c.q. het HF-kabelkanaal is beschikbaar aan uitgang 67 van 30 de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 60.

Met het verwijzingscijfer 68 is een stuur- of bebeeFingang aangeven, voor beheer op afstand middels bijvoorbeeld een beheercentrum 45 van diverse instellingen van de n-DQAM-middelen 60, zoals onder andere de draaggolfuitgangsfrequentie, de faseconstellatie (n), de modulatiesymboolsnelheid, 16 de roll-off factor, het HF-uitgangsniveau en diverse overige bedrijfs- en systeemparameterinstellingen van de directe kwadratuuramplitudemodulatie-middelen

De schakeling 60 kan als geheel worden uitgevoerd in de vorm van 5 een applicatiespecifieke geïntegreerde halfgeleiderschakeling (ASIC) schematisch aangeduid met een streeplijnkader.

De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de in het voorgaande besproken uitvoeringsvoorbeelden.

Samenvattend geldt dat het concept volgens de uitvinding op een 10 relatief goedkope en eenvoudige wijze uitbreiding van de transmissiecapaciteit voor digitale informatiesignalen over kabelnetten opgebouwd uit coaxiale kabel mogelijk maakt, voorbereid op toekomstige eisen aan overdrachtscapaciteit en -snelheid, zonderde noodzaak voor grote investeringen in glasvezelkabel of fysieke ruimte.

1031482

Claims (17)

1. Kabeltelevisiesysteem, omvattende ten minste een ontvangstation en via een kabeltelevisienet met het ten minste ene ontvangstation verbonden 5 eindaansluitpunten, waarbij het kabeltelevisiesysteem is ingericht voor neerwaartse signaaloverdracht in de richting van de eindaansluitpunten en voor opwaartse signaaloverdracht in de richting weg van de eindaansluitpunten, met het kenmerk, dat in het kabeltelevisiesysteem modulatiemiddelen voor directe kwadratuur^ amplitudemodulatie zijn opgenomen, ingericht voor het direct op een over het 10 kabeltelevisienet over te dragen draaggolfsignaal moduleren van een informatiesignaal, waarbij het draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz ligt.

2. Kabeltelevisiesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eindaansluitpunten via een of meer verdeelstations met het ten minste ene 15 ontvangstation zijn verbonden en dat ten minste één verdeelstation is voorzien van zendmiddelen omvattende directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen voor een draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz.

3. Kabeltelevisiesysteem volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ten minste ene ontvangstation is voorzien van 20 zendmiddelen voor neerwaartse signaaloverdracht omvattende directe kwadratuur-amplitudemodulatiemiddelen voor een draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz.

4. Kabeltelevisiesysteem volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 25 zijn ingesteld voor informatiesignaaloverdracht op een draaggolfsignaal of kanaal in een bij een eindaansluitpunt af te leveren signaalspectrum.

5. Kabeltelevisiesysteem volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één eindaansluitpunt is aangesloten op zendmiddelen omvattende directe kwadratuuramplitudemoauiatiemiddeien voor een 30 draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz.

6. Kabeltelevisiesysteem volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het draaggolfsignaal in de frequentieband tussen 100-860 MHz ligt.

7. Kabeltelevisiesysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 1031482 de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen zijn ingesteld voor informatie-signaaloverdracht op een draaggolfsignaal gelegen in de zogeheten superband boven 860 MHz, waarbij ten minste een gedeelte van het kabeltelevisienet van een eindaansluitpunt naar een ontvangstation is ingericht voor opwaartse signaal-5 overdracht in de superband.

8. Kabeltelevisiesysteem volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zendmiddelen en de directe kwadratuur-amplitudemodulatiemiddelen zijn uitgevoerd in de vorm van een applicatiespecifieke geïntegreerde halfgeleiderschakeling (ASIC).

9. Kabeltelevisiesysteem volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één beheercentrum werkzaam met de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen is verbonden, voor het instellen en bewaken van de bedrijfsinstellingen van de modulatiemiddelen.

10. Kabeltelevisiesysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat 15 het beheercentrum is ingericht voor het· onder andere instellen van de uitgangsfrequentie, de faseconstellatie, de modulatiesymboolsnelheid, de roll-off factor, het HF-uitgangsniveau en diverse overige bedrijfs- en systeemparameter-instellingen van de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen .

11. Beheercentrum, ingericht voor het instellen en bewaken van de 20 bedrijfsinstellingen van de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen volgens conclusie 9 of 10.

12. Zendmiddelen, omvattende digitale dataverwerkingsmiddelen en kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen, in het bijzonder voor gebruik in kabeltelevisienetten, met het kenmerk, dat de kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen 25 zijn ingericht voor directe kwadratuuramplitudemodulatie van een door de dataverwerkingsmiddelen verwerkt digitaal informatiesignaal, voor het direct moduleren van het digitale informatiesignaal op een draaggolfsignaal in het frequentiebereik boven circa 100 MHz.

13. Zendmiddelen volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de 30 directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen zijn ingericht voor het direct moduleren van het informatiesignaal op een draaggolfslgn-aal in de voor kabeltelevisienetten gebruikte frequentieband van circa 100 - 860 MHz.

14. Zendmiddelen volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat de directe kwadratuuramplitudemodulatiemiddelen zijn ingericht voor het direct moduleren van het informatiesignaal op een draaggolfsignaal in de voor kabeltelevisienetten gebruikte superband boven 860 MHz.

15. Zendmiddelen volgens conclusie 12, 13 of 14, met het kenmerk, dat de dataverwerkingsmiddelen in cascade geschakelde digitale synchronisatie- 5 middelen, digitale coderingsmiddelen en digitale formaat-aanpassings- en afbeeldingsmiddelen omvat.

16. Zendmiddelen volgens conclusie 12, 13, 14 of 15, met het kenmerk, dat de zendmiddelen zijn voorzien van een stuur- of beheeringang voor het op afstand beheren en aanpassen van diverse parameterinstellingen van de 10 zendmiddelen.

17. Zendmiddelen volgens conclusie 12, 13, 14, 15 of 16, met het kenmerk, dat de zendmiddelen geheel of grotendeels zijn uitgevoerd in de vorm van een applicatiespecifieke geïntegreerde halfgeleiderschakeling ASIC. 1031482