(57)【要約】分散されたＴＶ信号増幅器（６５０）を採用する「ツリーおよびブランチ」同軸ケーブル分配システムのデジタル伝送容量を拡大する方法とシステム。特に、多数の分離された帯域を主フィーダ・ケーブル（６２４）で使用し、それが周波数偏移され、多数のローカル同軸ケーブル分配ネットワークへ印加される。好ましい実施形態では、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク（７６２、７６６、および７７０）はそれぞれ、上流周波数および下流周波数（１１６および１２０）の同じペアを使用する。上流周波数と下流周波数の同じペアを使用することで、任意のローカル同軸ケーブル分配ネットワークに接続可能な単一の標準化された非同調エンドユーザ・データ・インターフェース（クライアント・モデム４０８）を使用できる。この要約は、特許を検索する人向けのものであって、請求項の範囲を制限するものではない。
2004526354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ通信およびテレビジョン信号を搬送するためのツリーおよびブランチ分配ネットワークであって、
上流端から下流端へテレビジョン信号およびデータ通信を搬送するものであり、前記下流端は第１のローカル分配ネットワークと第２のローカル分配ネットワークに接続されるものであり、前記第１のローカル分配ネットワークおよび前記第２のローカル分配ネットワークで信頼性をもって使用できる周波数の帯域を超える周波数の帯域で通信を搬送する容量を有するフィーダ・ケーブルを備え、
前記第１のローカル分配ネットワークが、前記第２のローカル分配ネットワークから分離され、それにより、第１の下流周波数で前記第１のローカル分配ネットワークへ配信される下流通信が、前記第２のローカル分配ネットワークに接続されているクライアント・モデムにより前記第１の下流周波数で読み取られることのないようにするものであり、
前記第１のローカル分配ネットワークおよび前記第２のローカル分配ネットワークのそれぞれの中で、２つの前記ローカル分配ネットワークの遠位端でデータを受信するための一組のクライアント・モデムであり、該クライアント・モデムは、該クライアント・モデムの下流に接続されるデバイスに通信するように適合されるものである、一組のクライアント・モデムと、
前記フィーダ・ケーブルを通じて前記ローカル通信ネットワークの前記遠位端にある前記一組のクライアント・モデムに搬送されるデータ通信のソースへの接続と、
前記フィーダ・ケーブルを通じて下流へ搬送される第１のフィーダ・ケーブル周波数でのデータ通信であり、前記第１のローカル分配ネットワークの前記遠位端にある前記一組のクライアント・モデムの１つのものへの送信のために前記データ通信のソースから受信したデータ通信と、
前記フィーダ・ケーブルを通じて下流へ搬送される第２のフィーダ・ケーブル周波数でのデータ通信であり、該データ通信は、前記第２のローカル分配ネットワークの前記遠位端にある前記一組のクライアント・モデムの１つのものへの送信のために前記データ通信のソースから受信したものであり、前記第２のフィーダ・ケーブル周波数は、前記フィーダ・ケーブルに適しており、前記ローカル分配ネットワークで信頼性をもって使用できる前記周波数の帯域よりも上にあり、前記第２のフィーダ・ケーブル周波数は前記第１のフィーダ・ケーブル周波数と異なるものである、データ通信と、
前記フィーダ・ケーブルの前記下流端および前記第２のローカル分配ネットワークとのデータ通信において、前記第２のフィーダ・ケーブル周波数の前記データ通信を、前記第２のローカル分配ネットワークに対する下流データ周波数へシフトする下流周波数シフタであり、該下流周波数シフタの出力が、前記第２のローカル分配ネットワークへ送られ、前記第２のローカル通信ネットワークの前記遠位端にある前記一組のクライアント・モデムへ搬送されるものである、下流周波数シフタと
を備えるツリーおよびブランチ分配ネットワーク。
【請求項２】
前記第１のフィーダ・ケーブル周波数が前記第１のローカル分配ネットワークに対する下流データ周波数に等しい、請求項１に記載のツリーおよびブランチ分配ネットワーク。
【請求項３】
前記下流周波数シフタが発振器、シンセサイザ、およびミキサを備える、請求項１に記載のツリーおよびブランチ・ネットワーク。
【請求項４】
前記第１のローカル分配ネットワークが、前記第１のローカル分配ネットワークと前記第２のローカル分配ネットワークと前記フィーダ・ケーブルとの間に配置されている指向性タップを使用して、前記第２のローカル分配ネットワークから分離される、請求項１に記載のツリーおよびブランチ・ネットワーク。
【請求項５】
前記フィーダ・ケーブルの前記下流端および前記第２のローカル分配ネットワークとのデータ通信において、上流通信を、前記第２のローカル分配ネットワークに対する上流データ周波数から第３のフィーダ・ケーブル周波数へシフトする上流周波数シフタを更に備え、前記第３のフィーダ・ケーブル周波数は、前記フィーダ・ケーブルに適しており、前記ローカル分配ネットワークで信頼性をもって使用できる前記周波数の帯域よりも上であり、前記第３のフィーダ・ケーブル周波数は前記第１のフィーダ・ケーブル周波数および前記第２のフィーダ・ケーブル周波数と異なり、前記上流周波数シフタからの出力が前記フィーダ・ケーブルへ伝送されるものである、請求項１に記載のツリーおよびブランチ分配ネットワーク。
【請求項６】
ツリーおよびブランチ分配ネットワークの容量を増やす際に使用するマルチバンド・エクステンダであって、
フィーダ・ケーブルと通信するために接続されるものであり、テレビジョン信号を搬送するために前記フィーダ・ケーブルにより使用される第１の周波数帯域における周波数に対して区別を行う接続を通じて前記フィーダ・ケーブルに接続される第１のスプリッタ・デバイスと、
前記第１のスプリッタ・デバイスから出て、第２のスプリッタ・デバイスとデータ通信する下流経路と、
第１の周波数で通信を下流へ伝達させるために第１のフィルタとデータ通信する前記第２のスプリッタ・デバイスの出力と、
第３のポートから分離されている第２のポートと、前記第３のポートとに接続される第１のポートを持つ第１の指向性タップと、
前記第１のフィルタが前記第１の指向性タップの前記第３のポートに接続されることと、
前記第１の指向性タップの前記第１のポートが第１のダイプレクサの高周波数ポートに接続され、前記第１のダイプレクサが、前記第１の周波数よりも低い前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号ソースとデータ通信する低周波数ポートを備えることと、
少なくとも１つのテレビジョンと少なくとも１つのクライアント・モデムに接続される第１のローカル分配ネットワークに接続される前記第１のダイプレクサの下流レッグと、
第２の周波数で通信を下流へ伝達させ、前記第１の周波数の通信に対して区別を行うために第２のフィルタとデータ通信する前記第２のスプリッタ・デバイスの出力と、
前記第２のフィルタが、下流周波数シフタに接続され、前記第２の周波数のデータ通信を第２のローカル分配ネットワークの下流周波数へシフトすることと、
第３のポートから分離されている第２のポートと、前記第３のポートとに接続される第１のポートを持つ第２の指向性タップと、
前記第２の指向性タップの前記第３のポートとデータ通信する前記下流周波数シフタの出力と、
前記第２の指向性タップの前記第１のポートが第２のダイプレクサの高周波数ポートに接続され、前記第２のダイプレクサが、前記第１の周波数よりも低い周波数帯域のテレビジョン信号ソースとデータ通信する低周波数ポートを有することと、
前記第２のダイプレクサの前記下流レッグが、少なくとも１つのテレビジョンと少なくとも１つのクライアント・モデムとに接続される第２のローカル分配ネットワークに接続されることと、
を備えるマルチバンド・エクステンダ。
【請求項７】
前記第２のローカル分配ネットワークが、或る周波数帯域範囲で使用する定格の少なくとも１つの構成要素を含み、前記第２の周波数が前記周波数帯域範囲の外にある、請求項６に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項８】
前記第２の周波数が１．０ＧＨｚを超える、請求項６に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項９】
前記第１の指向性タップの前記第２のポートおよび前記第２の指向性タップの前記第２のポートが両方ともコンバイナ・デバイスとデータ通信するものであり、
前記コンバイナ・デバイスの上流出力が前記第１のスプリッタ・デバイスに接続されるものであり、これにより、
Ａ）前記第１のローカル分配ネットワークからの上流通信が、前記第１のローカル分配ネットワークから、前記第２のポートから出ている前記第１の指向性タップを通り、その後前記コンバイナ・デバイスを通り、その後上流に前記第１のスプリッタ・デバイスを通り、その後前記フィーダ・ケーブルへ達するように、上流へ伝達することができ、
Ｂ）前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信が、前記第２のローカル分配ネットワークから、前記第２のポートから出ている前記第２の指向性タップを通り、その後前記コンバイナ・デバイスを通り、その後上流に前記第１のスプリッタ・デバイスを通り、その後前記フィーダ・ケーブルへ達するように、上流へ伝達することができ、
Ｃ）前記フィーダ・ケーブルは、
前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号と、
前記第１のローカル分配ネットワークで使用する前記第１の周波数の下流通信と、
前記第２のローカル分配ネットワークで使用する前記第２の周波数（前記第１の周波数と異なる）の下流通信と、
前記第１のローカル分配ネットワークからの上流通信と、
前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信と
を搬送する
請求項６に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１０】
前記第１のローカル分配ネットワークからの前記上流通信を搬送するために前記フィーダ・ケーブル上で使用される周波数が、
前記第１のローカル分配ネットワークでの上流通信に使用される周波数に等しく、この周波数は、
前記第２のローカル分配ネットワークからの前記上流通信を搬送するために前記フィーダ・ケーブルで使用される周波数に等しく、この周波数は、
前記第２のローカル分配ネットワークでの上流通信に使用される周波数に等しい、
請求項９に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１１】
前記第１の指向性タップの前記第２のポートは、前記第１のローカル分配ネットワークの上流周波数が通過するように設定されている第３のフィルタとデータ通信し、
前記第３のフィルタの上流出力がコンバイナ・デバイスとデータ通信し、
前記コンバイナ・デバイスの上流出力が前記第１のスプリッタ・デバイスとデータ通信し、
前記第２の指向性タップの前記第２のポートは、前記第２のローカル分配ネットワークによって使用される上流周波数が通過するように設定されている第４のフィルタとデータ通信し、
前記第４のフィルタの上流出力が、前記第２のローカル分配ネットワークによって使用される前記上流周波数の前記データ通信を第２の上流フィーダ・ケーブル周波数にシフトする上流周波数シフタとデータ通信し、
前記上流周波数シフタの出力が、前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数が通過するように設定されている第５のフィルタとデータ通信し、
前記第５のフィルタの上流出力が前記コンバイナ・デバイスとデータ通信するものであり、
Ａ）前記第１のローカル分配ネットワークからの上流通信が、前記第１のローカル分配ネットワークから、前記第２のポートから出ている前記第１の指向性タップを通り、その後前記第３のフィルタを通り、その後前記コンバイナ・デバイスを通り、その後上流に前記第１のスプリッタ・デバイスを通り、その後前記フィーダ・ケーブルに達するように、上流に伝達されることができ、
Ｂ）前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信が、前記第２のローカル分配ネットワークから、前記第２のポートから出ている前記第２の指向性タップを通り、その後前記第４のフィルタを通り、その後前記上流周波数シフタを通り、その後前記第５のフィルタを通り、その後前記コンバイナ・デバイスを通り、その後前記フィーダ・ケーブルに達するように、上流に伝達されることができ、
Ｃ）前記フィーダ・ケーブルは、
前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号と、
前記第１のローカル分配ネットワークで使用する前記第１の周波数の下流通信と、
前記第２のローカル分配ネットワークで使用する前記第２の周波数（前記第１の周波数と異なる）の下流通信と、
前記第１のローカル分配ネットワークからの上流通信と、
前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数の前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信と
を搬送する、
請求項６に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１２】
前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数が１．０ＧＨｚを超える、請求項１１に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１３】
前記第１のローカル分配ネットワークからの前記上流通信を搬送するために前記フィーダ・ケーブルで使用される周波数が、
前記第１のローカル分配ネットワークの上流通信に使用される周波数に等しいが、この周波数は、
前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数に等しくない、
請求項１１に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１４】
前記第１のローカル分配ネットワークからの前記上流通信は、前記第１のローカル分配ネットワークの前記上流周波数から第１の上流フィーダ・ケーブル周波数へシフトされ、前記第１の上流フィーダ・ケーブル周波数は前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数に等しくない、請求項１１に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１５】
シンセサイザによって提供される単一のヘテロダイン周波数ソースが、前記下流周波数シフタおよび前記上流周波数シフタの両方によって使用される、請求項１１に記載のマルチバンド・エクステンダ。
【請求項１６】
ツリーおよびブランチ分配ネットワークにおいてフィーダ・ケーブルの容量を増やす際に使用するマルチバンド・エクステンダを備えるネットワークであって、
Ａ）第１の周波数帯域でテレビジョン信号を分配するため、および少なくとも１つのクライアント・モデムとの間でデータ通信を行うための第１のローカル分配ネットワークであり、第１のローカル分配ネットワーク下流周波数で前記少なくとも１つのクライアント・モデムへ下流通信を行い、第１のローカル分配ネットワーク上流周波数で前記少なくとも１つのクライアント・モデムから上流通信を行う、第１のローカル分配ネットワークと、
Ｂ）第１のダイプレクサの共通ポートとデータ通信を行う前記第１のローカル分配ネットワークの上流端と、
Ｃ）前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号を供給するテレビジョン増幅器の出力に接続される前記第１のダイプレクサの低周波数ポートと、
Ｄ）第１の指向性タップの第１のポートに接続される前記第１のダイプレクサの高周波数ポートであり、前記第１のポートを持つ前記第１の指向性タップが、信号を第２のポートおよび第３のポートに渡すものであり、前記第２のポートが前記第３のポートから分離されているものである、第１のダイプレクサの高周波数ポートと、
Ｅ）上流端が第１の増幅器の出力に接続される第２のスプリッタ・デバイスとデータ通信を行う前記第１の指向性タップの前記第３のポートと、
Ｆ）上流ポートを備える第１のスプリッタ・デバイスに接続される前記第１の増幅器の入力と、
Ｇ）第２のフィーダ・ケーブル・ダイプレクサの高周波数ポートに接続される前記第１のスプリッタ・デバイスの前記上流ポートと、
Ｈ）前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号を前記テレビジョン増幅器へ渡すように設定される低周波数ポートと、共通ポートとを備える前記第２のフィーダ・ケーブルダイプレクサと、
Ｉ）前記フィーダ・ケーブルでデータ通信を行う前記第２のフィーダ・ケーブル・ダイプレクサの前記共通ポートと、
Ｊ）前記第１のローカル分配ネットワークの上流周波数を通過させるように設定される第１のフィルタとデータ通信する前記第１の指向性タップの前記第２のポートと、
Ｋ）コンバイナ・デバイスとデータ通信する前記第１のフィルタの上流出力と、
Ｌ）上流増幅器とデータ通信する前記コンバイナ・デバイスの上流出力と、
Ｍ）前記第１のスプリッタ・デバイスとデータ通信する前記上流増幅器と、
Ｎ）前記第１の周波数帯域でテレビジョン信号を分配するため、および少なくとも１つのクライアント・モデムとの間でデータ通信を行うための第２のローカル分配ネットワークであり、第２のローカル分配ネットワーク下流周波数で前記少なくとも１つのクライアント・モデムへ下流通信を行い、第２のローカル分配ネットワーク上流周波数で前記少なくとも１つのクライアント・モデムから上流通信を行う、第２のローカル分配ネットワークと、
Ｏ）第２のダイプレクサの共通ポートとデータ通信を行う前記第２のローカル分配ネットワークの上流端と、
Ｐ）前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号を供給する前記テレビジョン増幅器の前記出力に接続される前記第２のダイプレクサの低周波数ポートと、
Ｑ）第２の指向性タップの第１のポートに接続される前記第２のダイプレクサの高周波数ポートであり、前記第１のポートを持つ前記第２の指向性タップが信号を第２のポートと第３のポートとに渡し、前記第２のポートが前記第３のポートから分離されているものである、第２のダイプレクサの高周波数ポートと、
Ｒ）前記第２のスプリッタ・デバイスでデータ通信を行う前記第２の指向性タップの前記第３のポートと、
Ｓ）前記第２のローカル分配ネットワークの上流周波数を通過させるように設定される第２のフィルタに接続される前記第２の指向性タップの前記第２のポートと、
Ｔ）前記第２のフィルタの上流出力が、前記第２のローカル分配ネットワークの上流周波数の前記データ通信を第２の上流フィーダ・ケーブル周波数へシフトする上流周波数シフタと、データ通信することと、
Ｕ）前記上流周波数シフタの出力が、前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数を通過させるように設定される第３のフィルタとデータ通信することと、
Ｖ）前記第３のフィルタの上流出力が前記コンバイナ・デバイスとデータ通信することと、
これにより、
前記第１のローカル分配ネットワークからの上流通信が、前記第１のローカル分配ネットワークから、前記第２のポートから出る前記第１の指向性タップを通り、その後前記第１のフィルタを通り、その後前記コンバイナ・デバイスを通り、その後前記第２フィーダ・ケーブルダイプレクサを通り、その後前記フィーダ・ケーブルに達するように、上流へ伝達され、
前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信が、前記第２のローカル分配ネットワークから、前記第２のポートから出る前記第２の指向性タップを通り、その後前記第２のフィルタを通り、その後前記上流周波数シフタを通り、その後前記第３のフィルタを通り、その後前記コンバイナ・デバイスを通り、その後前記第２のフィーダ・ケーブル・ダイプレクサを通り、その後前記フィーダ・ケーブルに達するように、上流へ伝達され、
前記フィーダ・ケーブルが、
前記第１の周波数帯域のテレビジョン信号と、
前記第１のローカル分配ネットワークで使用する下流通信と、
前記第２のローカル分配ネットワークで使用する下流通信と、
前記第１のローカル分配ネットワークからの上流通信と、
前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数の前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信と
を搬送する、
ネットワーク。
【請求項１７】
前記第２のローカル分配ネットワークの上流周波数が１．０ＧＨｚより下であり、前記第２の上流フィーダ・ケーブル周波数が１．０ＧＨｚより上である、請求項１６に記載のネットワーク。
【請求項１８】
第１のローカル分配ネットワークおよび第２のローカル分配ネットワークに対するデータ通信および第１の周波数帯域のテレビジョン・チャンネルを搬送するツリーおよびブランチ・ネットワーク・フィーダ・ケーブルの容量を増やす方法であって、前記第１のローカル分配ネットワークおよび前記第２のローカル分配ネットワークは、前記第１の周波数帯域よりも高く、前記第１のローカル分配ネットワークおよび第２のローカル分配ネットワークで信頼性をもってサービスを提供できる動作上限周波数よりも低い第２の周波数帯域でデータ通信を搬送するものであり、
前記第１のローカル分配ネットワークを前記第２のローカル分配ネットワークから分離して、前記第１のローカル分配ネットワークの第１の周波数による下流データ通信が、前記第２のローカル分配ネットワークのクライアント・モデムにより前記第１の周波数で受信できないようにするステップと、
第１の下流周波数で前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルにより前記第１のローカル分配ネットワークへ下流通信を送るステップと、
前記第２の周波数帯域よりも高く且つ前記第１の下流周波数と異なる第２の下流周波数で前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルにより前記第２のローカル分配ネットワークへ下流通信を送るステップと、
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルの下流で、前記第２の下流周波数の前記下流通信を、第２のローカル分配ネットワーク下流周波数と整合する前記第２の周波数帯域の周波数にシフトするステップと、
を備え、
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルが下流へ、
前記第１の周波数帯域のテレビジョン・チャンネルと、
前記第１の下流周波数の下流通信と、
前記第２の下流周波数の下流通信と
を搬送するものである、
方法。
【請求項１９】
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルの下流で、前記第１の下流周波数の前記下流通信を、第１のローカル分配ネットワーク下流周波数と整合する前記第２の周波数帯域の周波数にシフトするステップを更に含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１の上流周波数で前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルにより前記第１のローカル分配ネットワークから上流通信を送るステップと、
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルの下流で、前記第２のローカル分配ネットワークからの上流通信を、前記第２の周波数帯域の第２のローカル分配ネットワーク上流周波数から、前記第２の周波数帯域よりも高く且つ前記第１の上流周波数と異なる前記第２の上流周波数へシフトするステップと、
を更に備え、
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルが、
前記第１の周波数帯域のテレビジョン・チャンネルと、
前記第１の下流周波数の下流通信と、
前記第２の下流周波数の下流通信と、
前記第１の上流周波数の上流通信と、
前記第２の上流周波数の上流通信と
を搬送するものである、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
第１のローカル分配ネットワークおよび第２のローカル分配ネットワークに対するデータ通信および第１の周波数帯域のテレビジョン・チャンネルを搬送するツリーおよびブランチ・ネットワーク・フィーダ・ケーブルの容量を増やす方法であって、前記第１のローカル分配ネットワークおよび前記第２のローカル分配ネットワークは、前記第１の周波数帯域よりも高く、前記第１のローカル分配ネットワークおよび第２のローカル分配ネットワークで信頼性をもってサービスを提供できる動作上限周波数よりも低い第２の周波数帯域でデータ通信を搬送するものであり、
前記第１のローカル分配ネットワークを前記第２のローカル分配ネットワークから分離して、前記第１のローカル分配ネットワークの第１の周波数による下流データ通信が、前記第２のローカル分配ネットワークのクライアント・モデムにより前記第１の周波数で受信できないようにするステップと、
第１の下流周波数で前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルにより前記第１のローカル分配ネットワークへ下流通信を送るステップと、
前記第１の下流周波数と異なる第２の下流周波数で前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルにより前記第２のローカル分配ネットワークへ下流通信を送るステップと、
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルの下流で、前記第２の下流周波数の前記下流通信を第２のローカル分配ネットワーク下流周波数にシフトするステップと、
を備え、
前記ネットワーク・フィーダ・ケーブルが下流へ、
前記第１の周波数帯域のテレビジョン・チャンネルと、
前記第１の下流周波数の下流通信と、
前記第２の下流周波数の下流通信と
を搬送するものである、
方法。
【請求項２２】
前記第２の下流周波数が５ＭＨｚから４２ＭＨｚの範囲である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の下流周波数が７５０ＭＨｚから８６０ＭＨｚの周波数範囲にある、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の下流周波数が前記第１の周波数帯域内にある、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の下流周波数が前記第２の周波数帯域内にある、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
明細書および参照する図で説明および図示されている発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連した出願に対する相互参照
本出願は、２００１年２月７日に出願した米国仮特許出願第６０／２６７０４６号の優先権を主張する。本出願は、システムの信号搬送容量を増やし、１９９９年１月１３日に出願した仮出願第６０／１１５６４６号に基づく同時係属の出願第０９／４８２８３６号で説明されている「ローカル同軸ケーブルを通じての高速データ通信」を提供する手段を提供する。本発明の環境を説明している共通の譲受人ｃｏａＸｍｅｄｉａ，Ｉｎｃ（コアクシメディア社）に譲渡されている他の出願は、「ＭＤＵおよびホテル向けのインターネット通信用の自動化分散利得制御のためのアーキテクチャおよび方法」（仮出願第６０／１９３８５５号に基づく出願第０９／８１８３７８号）である。この’８５５出願の出願日は２０００年３月３０日である。
【０００２】
読者の便宜のため、出願人は多数のトピック見出しを付け加え、本明細書の内部構成が明らかになるようにし、また特定の説明の位置をわかりやすくした。これらのトピック見出しは、単に便利な補助手段であり、その特定のトピック内にある文章を制限するものではない。
【０００３】
説明をわかりやすくするため、構成要素には一般的な用語を用いている。開示されている発明の範囲内の何らかの目的を実施するのに適している構成要素の特定の用語の使用は、その構成要素および互換的な構成要素の内部動作において同じ原理が使用されているか否かにかかわらず、同じ目的を達成するために動作するすべての技術的均等物を含むものと解釈すべきである。明確にするためのこのような限定的な使用は、説明または請求項で制限を明示していない限り、開示の範囲をその構成要素に制限しているものと誤解すべきではない。
【０００４】
発明の背景
技術分野
本発明は、データ通信の分野に付け加えるものである。より具体的には、本発明は、データ通信の分野における継続的改善の１つであり、ハブ・サーバと２つまたはそれ以上のクライアント・モデムのセットとの間のアップストリーム（上流）およびダウンストリーム（下流）のデータ通信のためのツリー（木）およびブランチ（枝）分配システムの使用に関する。クライアント・モデムは、プラグ・アンド・プレイ接続、またはラップトップとツリーおよびブランチ・ネットワークの間の他の容易な接続を可能にするように適合されているのが好ましい。ツリーおよびブランチ・ネットワークは、インターネットに接続するのが好ましい。そこで、本発明をホテルまたは集合住宅（ＭＤＵ）または類似の建物で利用することにより、既存の同軸テレビジョン・ネットワークを通じてインターネットにプラグ・アンド・プレイのアクセスを行うことができる。ただし、本発明はホテルまたは集合住宅（ＭＤＵ）または類似の建物への設置に制限されるものではなく、これらは本発明の利点を使用できる場所の例であることに留意されたい。
【背景技術】
【０００５】
’８３６出願では、パーソナル・コンピュータなどのデバイスを、ホテル、集合住宅（ＭＤＵ）、または類似の建物における従来のツリーおよびブランチ同軸ケーブル・ネットワークに接続する特別のモデムへ接続することができるシステムについて説明している。この’８３６出願で説明しているシステムでは、ケーブルＴＶに使用されている範囲外の２つの帯域を使用していた。従って、システムは、下流データ・チャンネルに１つの周波数範囲を持ち、上流データ・チャンネルに１つの周波数範囲を持った。これはツリーおよびブランチ・ネットワークであり、すべてのモデム・デバイスが通信を受け取るので、下流へ向かう全ての通信が、何れのモデム・デバイス（１または複数）がアドレス指定されているかを識別しなければならない。逆に、多数の個々のモデム・デバイスからネットワークの上流側への通信を制御して、一度に１つのモデム・デバイスのみが上流通信を送るようにして、複数のクライアント・モデムが同時に同じ周波数で送信することで生じる上流データの歪み（「バス競合」）を避けるようにしなければならない。参照されている出願で使用されている制御方法は、ポーリングおよび応答のモデルに基づく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、クライアント・モデムから、およびクライアント・モデムへの通信を行うメイン・フィーダ・ケーブルの容量を増やす手段を提供することにより、譲受人ｃｏａＸｍｅｄｉａ，Ｉｎｃ．による従来技術を改善する。
【０００７】
好ましい実施形態では、クライアント・モデムはすべて大量生産品であり、上流および下流の周波数帯域の同じペアで動作する。
参照されている出願と本発明との両方で取りあげている状況は、一般に、図１に示される。
【０００８】
環境
すでに説明した解決法を図１にまとめることができる。図１では、５０ＭＨｚから８６０ＭＨｚの間の帯域幅（１０８）がテレビジョン信号の下流送信のために割り当てられている。５ＭＨｚから４２ＭＨｚの帯域（１０４）は、ペイ・パー・ビューなどのような上流トラフィックを使用する既存サービスに使用される。８６０ＭＨｚから９００ＭＨｚまでの範囲（１１２）の周波数の大半は、セルラ電話などのような他のアプリケーションに使用される。ポータブル・セルラ電話機の電界強度放射は比較的大きいため、セルラ電話に使用される周波数に近い周波数を使用することは避けるのが賢明である。
【０００９】
従来の同軸ケーブル分配ネットワークは、最大約１ＧＨｚ（１０００ＭＨｚ）まで十分に動作可能なスプリッタとカプラとを備えている。そこで、’８３６出願と’３７８出願では、データ用の下流周波数とデータ用の上流周波数を用意し、両方とも９００ＭＨｚから１０００ＭＨｚの間の帯域とするよう提案している。図１では、上流周波数は９１５ＭＨｚ（１１６）で示されており、下流周波数は９８０ＭＨｚ（１２０）で示されている。上流周波数と下流周波数との単一のペアで、５０から１００のユーザまたはクライアント・モデムの統計的な双方向インターネット・アクセスのニーズに十分対応できると考えられていた。
【００１０】
’３７８出願には、既存の構成要素を、１ＧＨｚから約１．６ＧＨｚの間の周波数帯域で適切に動作する構成要素に置き換えた場合に、その帯域にさらに下流スペクトルを割り当てることができることを教示している。この解決法をとる場合には、クライアント・モデムが、９８０ＭＨｚの通常の下流チャンネルから高い周波数チャンネルへの切り換え要求を認識する手段を必要とする。そのため、従来の同軸ケーブル・ネットワークの構成要素をアップグレードするコストに加えて、複数の下流周波数で動作可能なより高価なクライアント・モデムを用意せざるを得なくなる。
【００１１】
対処する問題
図２に示されているように、大きい集合住宅（ＭＤＵ）の建物内の同軸テレビジョン分配システムは、一般に、５０を超える同軸レセプタクルが必要になる。それらの大きい分配システムは、通常、テレビジョン・チャンネルに加えて混合されたローカル・サービス６０４を備える。ホテルでは、ローカル・サービスが、デジタル・ビデオ・サーバ、チェックアウト情報、およびホテル・レストランに関する情報を含み得る。
【００１２】
ローカル・サービス６０４とケーブル・テレビジョン・チャンネル６０８をエレメント６１２で組み合わせ、フィーダ・ケーブル６２４（同軸ライザ（coax riser）とも言われることがある）の前の中央位置増幅器６２０により増幅する。
【００１３】
さらに大きなシステムは、増幅器６３４と別の長いフィーダ・ケーブル６３８との追加のペアに給電する１または複数の中央位置スプリッタ６３０を備えることもある。図面を乱雑にするのを避けるため、長いフィーダ・ケーブル６３８に接続されているローカル分配ネットワークは示していない。これらの分配システムには、同軸ケーブル、スプリッタ、および指向性タップでの損失により減衰した信号レベルを上げ、テレビジョンやその他の娯楽機器などに十分な信号レベルを供給するために、中間増幅器６５０が必要である。これらの中間増幅器６５０は、ＭＤＵ内で、中央供給点から建物までのある距離に分配され、ＣＡＴＶ、テレビジョン放送アンテナから、または光ファイバなどの手段を介してサービスが供給される。これらの中間増幅器６５０は、通常、５０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの範囲の周波数でテレビジョン・チャンネル信号を一方向のみに搬送する。場合によっては、これらの増幅器に、５ＭＨｚから４２ＭＨｚの範囲の周波数で信号を搬送できる逆方向増幅器を備えることもある。逆チャンネルは、ペイ・パー・ビュー（ＰＰＶ）・テレビジョン・サービスを要求するため、または周波数が高い場合は、インターネット・アクセスに使用されるケーブル・モデムの上流チャンネルのためのコマンド信号を搬送するために使用されることもある。
【００１４】
テレビジョン同軸ケーブル分配システムを使用して、ＣＡＴＶ周波数帯の外のデータを搬送する場合、周波数選択ダイプレクサを介して同軸ケーブルに接続されている、それぞれの信号方向に対するバイパス増幅器を用意する必要がある。そこで、既存のケーブル・テレビジョン・ネットワークでデータを搬送するシステムを実施する場合、図３に示されているような回路でデータ信号をブーストする必要がある。
【００１５】
図３は、既存のＣＡＴＶ回線エクステンダ増幅器６５０の動作に干渉しないで動作するものである。増幅器６５０は、ダイプレクサ６６０内のローパス・フィルタ６５４のペアにより分離されている。既存の増幅器６５０の周辺の高周波バイパスを、ハイパス・フィルタ６５８のペアにより提供する。バイパスは、スプリッタ６６４により下流チャンネルと上流チャンネルに分割される。下流チャンネルと上流チャンネルは、シールド６６８により互いに分離される。
【００１６】
９８０ＭＨｚを下流周波数とし、９１５ＭＨｚを上流周波数として使用するシステムでは、下流チャンネルは、９８０ＭＨｚバンドパス・フィルタ６７２、可変アッテネータ６７６、増幅器６８０、および９１５ＭＨｚバンド・ストップ・フィルタ６８４からなる。上流チャンネルは、９１５ＭＨｚバンドパス・フィルタ６８８、可変アッテネータ６７６、増幅器６９２、および９８０ＭＨｚバンド・ストップ・フィルタ６９６からなる。
【００１７】
データ分配システムを共有するユーザが多すぎる場合、容量が不足することがある。容量が不足すると、データ・パケットが失われたり到着が遅れるなどの形で、サービスの低下が生じることがある。「多すぎる」というユーザの数は、個別ユーザのデータのニーズの種類によって異なる。「多すぎる」ユーザとは、どれくらいのユーザの数のことであろうか。これは、ユーザが同時に接続する可能性があるかどうか、大量のデータを受信または転送する必要があるかどうか、およびアプリケーション側でのデータ・パケットを受信する際の遅れをどの程度重視しているかによって決まる。接続した単一のユーザに対して通信されるデータの量が、マルチメディア、ビデオ会議、およびその他のデータ集約的アプリケーションの発展とともに増大するにつれ、データ・ネットワークでサポートできるユーザの数は低下する。ビデオ会議やＩＰ（インターネット・プロトコル）による音声通話などの低レイテンシ・アプリケーションでは、このような問題を悪化させる。
【００１８】
上流チャンネルおよび／または下流チャンネルで単に追加の周波数を使用する、というのは魅力的に思えるかもしれないが、これは魅力的な解決法ではない。
単一の下流周波数を受信し、単一の上流周波数で送信するようにチューニングされているクライアント・モデムのセットを用意することには、いくつかの利点がある。例えば、或る範囲の受信周波数または送信周波数で動作するようにチューニング可能なモデムを用意する必要がなければ、製造およびセットアップ・コストが低減される。
【００１９】
設計者が１セットのクライアント・モデムの全体に送信周波数と受信周波数の同じペアを使用する利点を活かす意志があったとしても、９００ＭＨｚを超えての利用可能な周波数帯の数に実用上の限界がある。問題の１つは、約１ＧＨｚが有効周波数の限度であるという点である。この制限は、スプリッタ、指向性タップ、コネクタ、および時には同軸ケーブル分配ツリーおよびブランチ・ネットワークの遠端部の同軸ケーブル自体が、１ＧＨｚを超えた周波数では性能が低下するとい現実から来るものである。
【００２０】
９００ＭＨｚを超え、１ＧＨｚより下のスペクトルで複数の周波数チャンネルを使用することには、独自の問題がある。問題の１つは、チャンネルを追加すると、合計の信号出力が増えるということである。このような追加の信号出力により、ネットワークの能動エレメントに信号過負荷が生じる危険性が高まる。過負荷は、テレビジョン・サービスの配信に悪影響を及ぼす恐れがある。さらに問題として、追加するチャンネルが増えると、個々のチャンネルを分離するために必要なフィルタの複雑さも増すという点があげられる。
【００２１】
幸運なことに、供給点から建物への間でテレビジョン信号を接続するメイン（フィーダ）同軸分配ケーブル（６２４、６３８）と分散される「ブースタ」増幅器６５０は、通常、１ＧＨｚを十分に超える周波数を搬送することができるが、それは、これらのフィーダ・ケーブルが、通常、指向性タップまたはスプリッタを含まないからである。ブースタ増幅器の前にタップまたはスプリッタが少しあるとしても、コンポーネントを交換またはアップグレードするのは簡単である。これが容易であるのは、ブースタ増幅器の前にタップまたはスプリッタがあるとしても、ごくわずかであり、簡単にアクセスできるためである。これは、ブースタ増幅器の後に多数のタップがあり、ほとんどがアクセスしにくい状況とは非常に対照的である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
開示の簡単な概要
本発明は、２段システムを利用することにより従来技術の制限を解決する。好ましい実施形態では、フィーダ・ケーブル段でフィーダ・ケーブルの容量を活かして、１ＧＨｚを超える周波数スペクトルで複数の帯域のデータを搬送する。ローカル段では、これらの帯域のデータを、テレビジョン「ブースタ」増幅器の位置で、周波数範囲９００ＭＨｚから１ＧＨｚの対応する帯域に変換し、そして、テレビジョン同軸ケーブル分配システムの個別のローカル・ツリーおよびブランチ・ネットワークにグループで接続されているエンドユーザへの前方送信のために増幅する。同様に、上流通信のうちの少なくとも一部を、フィーダ・ケーブルでの上流送信のため１ＧＨｚを超える周波数へシフトする。本発明の解決法では、すべてのデータ・インターフェース「モデム」を同一にすることができ、しかも複雑なチューニング機能を持たせずに、システムにおける著しく高いデータ容量を実現できる。即ち、多くの上流帯域および下流帯域が分配のローカル段の標準の上流および下流周波数チャンネルへと変換されるため、ツリーおよびブランチ・ネットワークのエンド・ユーザ終端点で使用するモデムを、大量生産し、所与の上流および下流チャンネルに対してプリセットすることができる。モデムを、複数の異なるローカルのツリーおよびブランチ・ネットワークで互換性をもって使用することができる。
【００２３】
オプションとして、一組の上流通信および下流通信をクライアント・モデムで使用する周波数でフィーダ・ケーブルに流し、通信のこの部分には周波数シフトが必要ないようにできる。すべてのクライアント・モデムに同じ周波数を使用することは管理上や経済上の理由から望ましいことではあるが、本発明は、すべてのクライアント・モデムが上流および下流周波数の１つのペアだけで動作するネットワークに限定されるものではない。１ＧＨｚ超の周波数帯域以外の他の周波数帯域が、他の実施形態の説明の中で提案される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図４と図５の概要
図４および図５は、本発明の２つの主要な実施形態を示している。これらの実施形態は両方とも、フィーダ・ケーブル６２４の上流にある機器を示す図Ａと、フィーダ・ケーブル６２４の下流にある機器を示す図Ｂとの組み合わせで示されている。
【００２５】
両方の実施形態とも、１または複数のフィーダ・ケーブル（６２４または６３８）および最終的には多数のローカル・ネットワークへの供給のための１つの中央システムを備える。好ましい実施形態では、各ローカル・ネットワークは、標準クライアント・モデムと送信および受信用にプリセットされている周波数とを使用する。
【００２６】
図４は、１つの上流周波数が１セットのクライアント・モデムの全体に適しているが、下流データ要件が単一の下流周波数の帯域幅を超える状況を予想しているという点で、図５と異なる。図４と図５の両方において、システムは、パラレル・ローカル・ネットワークでの送信のため標準下流周波数に変換する前に、フィーダ・ケーブルで下流送信を行うために複数の周波数を使用する。図４の実施形態は、クライアント・モデムから上流に送信されるよりも遙かに多い情報をクライアント・モデムの下流へ送信するという多くの状況に適している。Ｗｅｂ（ウェブ）のブラウジングは、この下流／上流の不均衡を伴うアプリケーションの一実施例である。Ｗｅｂページを作成するのに必要なデータを伝達するのに必要な下流容量は、そのＷｅｂページの表示のための単純な要求を上流に伝達するのに必要な容量に比べて遙かに多い。下流容量に対する追加の負荷は、ブロードバンド容量を必要とするローカル・デジタル・ビデオ・サービスなどのような付加価値（Value Added）（ＶＡ）サービスである。インターネット・サービス・プロバイダからの下流データと帯域幅集約的な付加価値サービスとが組み合わさることで、上流の容量に比べて下流の容量を増やす必要が頻繁に生じる。さまざまな状況で、既存のフィーダ・ケーブルにより９００ＭＨｚから１ＧＨｚのスペクトルの一つの下流周波数ですべてを搬送すると下流トラフィックは大きくなりすぎる。
【００２７】
図５に示されているシステムは、図のシステムではフィーダ・ケーブルに対して複数の下流周波数があるという点で、図４に似ている。図５に示されている実施形態は、フィーダ・ケーブルを通る上流搬送に複数の上流周波数があるという点で、図４と異なる。図５は、上流と下流の両方のトラフィックがフィーダ・ケーブル上の一つの周波数の帯域幅を超える状況で動作するように適用されている。上流データと下流データとでより均等な分配となっているアプリケーションの例が、電子メールまたはＩＰによる音声通話である。
【００２８】
図４の詳細
ＣＡＴＶサービス・ドロップ（引込み線）に接続されている同軸ケーブル６０８からのケーブル・テレビジョン信号は、ダイプレクサ３１６の低周波数レッグに達する前に増幅器３１２で増幅される。
【００２９】
ダイプレクサ３１６の高周波数レッグにインターネット・アクセス、ローカル付加価値サービス（もしあれば）、およびデジタル・ビデオ・サーバ７１２（もしあれば）からデータを受信する。より具体的には、インターネット７０４への接続は、ＣＡＴＶサービス・ドロップ・ケーブル６０８から分割するか、または光ファイバ、ケーブル・モデム、または無線などの他の通信経路を通じて来る。
【００３０】
図４Ａでは、中央ハブの機能が、一組のコンポーネントにわたって割り当てられている。インターネット・プロトコルからローカル・ネットワーク・プロトコルへの変換は、中央サーバ７０８で実行される。通常、変換は下流方向ではＥｈｔｅｒｎｅｔからＰＰＰｏＥ（ＰＰＰ  ｏｖｅｒ  Ｅｈｔｅｒｎｅｔ）へとされるものであり、上流送信ではその逆である。オプションにより、他のローカル付加価値サービスを中央サーバ７０８で管理することができる。ローカル付加価値サービスの一部に、デジタル・ビデオ・サーバ７１２からの内容を配信する要求を含めることができる。
【００３１】
デジタル・ビデオ・サーバ７１２からのデータを含む下流データは、ルータ７１６に渡され、このルータがデータを２つまたはそれ以上の中央モデム（７２０、７２２、および７２４）を含む１セットのモデムへデータを配信する。本実施形態は上流トラフィックが比較的少ないシステムに対して設定されるので、上流トラフィックを受け取るのに使用する中央モデム７２０は１つだけである。図４Ａに示されている例では、下流トラフィックは９８０ＭＨｚのフィーダ・ケーブル周波数で、一組のクライアント・モデムへ搬送される。別のセットのクライアント・モデムへの下流トラフィックは、フィーダ・ケーブル周波数１．０５ＧＨｚで搬送され、１ＧＨｚを超える周波数を搬送するフィーダ・ケーブルの容量を利用している。更に別のセットのクライアント・モデムへの下流トラフィックはフィーダ・ケーブル周波数１．１０ＧＨｚで搬送される。
【００３２】
好ましい実施形態では、下流トラフィックに使用される追加のフィーダ・ケーブル周波数毎にモデムが追加される。図４Ｂの説明から明らかなように、フィーダ・ケーブル周波数の１つとしてクライアント・モデムにより使用される下流周波数を利用することで、図４Ｂで使用するコンポーネントの量を減らすことができる。また、すべての中央モデムに対して１ＧＨｚ超の下流フィーダ・ケーブル周波数を使用し、そして、すべて下流トラフィックをクライアント・モデムによって使用される下流周波数に変換するように、システムを設定できる。
【００３３】
すべてのクライアント・モデムからの上流トラフィックは、９１５ＭＨｚの単一の上流フィーダ・ケーブル周波数で送信されるものであり、この周波数は、クライアント・モデムによって使用されるものと同じである。３つの中央モデムのそれぞれからの同軸ケーブルは、ダイプレクサ３１６の高周波数レッグへ接続されているコンバイナ７３４に接続される。
【００３４】
図４Ｂは、図４Ａで使用するマルチバンド同軸エクステンダを示している。概観として、マルチバンド同軸エクステンダは、３つの下流帯域のそれぞれを受信し、ローカル周波数シンセサイザ（合成器）とミキサ・エレメントとを使用して、受信した帯域のうちの２つを、メイン・フィーダ・ケーブルの下流に搬送される第３のスペクトルと同じ帯域を持つ２つの別々のストリームへと変換する。次に、スペクトル・ダイプレクサを使用して、これらの各ストリームを別々の同軸ケーブル・ブランチへと導き、このブランチが恐らくは５０以上のクライアント・モデム（ｃｏａＸｍｅｄｉａ  ＳａｎｄＤｏｌｌａｒ（商標）クライアント・モデムなど）へ供給を行う。上流方向では、指向性タップを使用し、個別の同軸ケーブル・ブランチのそれぞれからの同じスペクトルの信号を組み合わせ、フィルタ処理して、帯域外の雑音を除去し、フィーダ・ケーブル６２４へ挿入前に上流信号として増幅し、さらに上流受信機を持つ中央モデム７２０に戻される。
【００３５】
システムは、概要を上述したように、図４Ｂに示されている以下の詳細を持つ一実施形態で実施される。図４Ｂに示されているフィーダ・ケーブル６２４の遠位端から始めると、フィーダ・ケーブル６２４からダイプレクサ７５０が供給（給電）を受ける。好ましい一実施形態では、ダイプレクサ７５０は、ＤＣから８６５ＭＨｚのローパスを持つように設定され、ハイパスは９０５ＭＨｚ超に設定される。ダイプレクサ７５０の低周波数レッグは入力をテレビジョン増幅器６５０へ送り、この増幅器が次にダイプレクサ７５４、７５６、および７５８に対する送りを行う。ダイプレクサ（７５４、７５６、および７５８）のそれぞれからローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２、７６６、または７７０へ送りが行われる。
【００３６】
予想される負荷に応じて、分配ネットワークは約５０人のエンド・ユーザにサービスほ提供できる。分配ネットワークは、ブロック４００に示されているような機器で終端する。多くのブロックのうちの１つの詳細を図４Ｂに示す。ブロック４００内のコンポーネントの実際のレイアウトは、本発明の目的には重要ではなく、この与えられたサンプルを本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。説明のため、ブロック４００内のコンポーネントは以下のとおりとする。
【００３７】
クラスタ４００内で、クライアント・モデム４０８はダイプレクサ４０６のハイパス・ポートに接続する。ダイプレクサ４０６は、同軸ケーブルのレセプタクル４０４に接続される。ダイプレクサ４０６の下流レッグのサンプル値はＬＰが５ＭＨｚから８６０ＭＨｚまでと、ＨＰが９００  ＭＨｚから１ＧＨｚである。従来のテレビジョン同軸ケーブル４１２は、テレビジョン４１６をダイプレクサ４０６のローパス・ポートに接続する。クライアント・モデム４０８は、譲受人のクライアント・モデムの譲受人の商標名に敬意を表して「ＳａｎｄＤｏｌｌａｒ」として示されている。
【００３８】
ユーザは、下流デバイス４２０をクライアント・モデム４０８のデータ・コードに接続することができる。ユーザの下流デバイス４２０は、パーソナル・コンピュータ（「ＰＣ］）とすることもできる。下流デバイス４２０はデスクトップまたはラップトップのパーソナル・コンピュータのいずれかである可能性が高いが、外部デジタル・データ・ソースとインターフェースすることができる他のデバイスであってもよい。このような実施例の１つは、ＰＤＡ（「パーソナル・デジタル・アシスタント」）と呼ばれる各種デバイスである。即ち、本発明では、下流デバイス４２０とインターネットとの間で、ケーブル・テレビジョン信号をユーザのテレビジョン４１６へ配信するために使用される既存のインフラストラクチャを実質的に用いることにより、通信を行うことができる。
【００３９】
３つのダイプレクサ（７５４、７５６、および７５８）のそれぞれが、９８０ＭＨｚで下流送信を、９１５ＭＨｚで上流送信を受け取る。３つすべてのローカル同軸ケーブル分配ネットワーク（７６２、７６６、および７７０）の下流トラフィック全体は重すぎてフィーダ・ケーブル６２４を使用して１つの周波数で搬送できないが、３つのパラレルのローカル・ネットワークに分割してしまえば、下流トラフィックすべてが同じ周波数上にあっても問題はない。
【００４０】
ブロック８００のコンポーネントは、３つのフィーダ・ケーブル周波数から３つのパラレルのローカル・ネットワークへの変換の処理を行う。下流経路は、増幅器６５０の上流にあるダイプレクサ７５０から始まる。ダイプレクサ７５０の高周波数レッグはスプリッタ８０４へ送信を行う。下流経路は、スプリッタ８０４から増幅器８０８へ続く。９８０ＭＨｚでの下流トラフィックの部分は、９８０ＭＨｚに設定されているバンドパス・フィルタ８１２を通る（±２０ＭＨｚを通過させるものであり、バンドパス・フィルタ８３６および８５２も同じである）。９８０ＭＨｚは、クライアント・モデム４０８で使用する標準周波数であるので、変換は必要なく、下流トラフィックは指向性タップ８１６を通り、途中のダイプレクサ７５４の高周波数レッグを通り、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２へ入る。
【００４１】
ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２への下流トラフィックの経路とパラレルに、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６６への下流トラフィックの経路がある。フィーダ・ケーブル周波数１．０５ＧＨｚでのネットワーク７６６の下流トラフィックは、増幅器８０８を出て、１．０２ＧＨｚを超える周波数を通すように設定されているハイパス・フィルタ８２０を通る。ハイパス・フィルタ８２０は、いずれかのミキサ（８３２または８４３）を直接通過する可能性のある残留する低い帯域のスペクトルが、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７５６または７５８の下流トラフィックの高いスペクトル・バンドからのダウンコンバージョン（down-conversion）により生じる９８０ＭＨｚ範囲の類似のスペクトルと干渉するのを防ぐために、使用される。
【００４２】
オシレータ（発振器）８２４、合成器８２８、およびミキサ８３２を使用することにより、下流トラフィックは９８０ＭＨｚへシフトし、バンドパス・フィルタ８３６と指向性タップ８４０を通り、ダイプレクサ７５６の高周波数レッグに到達する。（典型的な合成器出力値は７０ＭＨｚまたは２．０３ＧＨｚとなる。）ダイプレクサ７５６は、ローカル分配ネットワーク７６６に接続される。
【００４３】
同様にして、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７７０の下流トラフィックは、同軸フィーダ・ケーブル６２４を１．１０ＧＨｚで伝わる。下流トラフィックは、ハイパス・フィルタ８２０を通る。オシレータ８２４、合成器８４４、およびミキサ８４８を使用することにより、下流送信は９８０ＭＨｚへシフトし、バンドパス・フィルタ８５２と指向性タップ８５６を通り、ダイプレクサ７５８の高周波数レッグに到達する。（典型的な合成器出力値は１２０ＭＨｚまたは２．０８ＧＨｚとなる。）ダイプレクサ７５８は、ローカル分配ネットワーク７７０に接続される。
【００４４】
図４Ａと関連して述べたように、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２への下流トラフィックは、クライアント・モデム４０８で使用される標準の下流周波数（９８０ＭＨｚ）と異なる周波数でフィーダ・ケーブル６２４上で搬送されることができる。この選択をすると、フィルタ方式の調整とともに、合成器およびミキサを追加する必要が生じる。
【００４５】
３つのローカル同軸ケーブル分配ネットワークからの上流トラフィックは、標準の周波数９１５ＭＨｚで送信される。上流経路は、ダイプレクサ７５４、７５６、および７５８から、指向性タップ８１６、８４０、および８５６を通り、コンバイナ８６０へ達する。
【００４６】
組み合わされた上流トラフィックは、９１５ＭＨｚ（±１０ＭＨｚ）に設定されているバンドパス・フィルタ８６４を通る。上流トラフィックは、８６８で増幅され、スプリッタ８０４を通り、ダイプレクサ７５０の高周波数レッグに入り、フィーダ・ケーブル６２４に達する。
【００４７】
図４は、３つのローカル分配ネットワークに対処する３つのモデム・ペアを備えるシステムを示している。実際は、この件では、必要な下流容量を考慮して、任意の数のモデム・ペアを組み合わせることができる。２つの小さなローカル分配ネットワークは、モデムとフィーダ・ケーブル周波数の１つのペアを共有することができる。本発明は、２つまたはそれ以上のローカル同軸ケーブル分配ネットワークが有る状況で使用できる。
【００４８】
図５の詳細
図５Ａは、図４Ａに示されているものと似た構成を示す図であるが、ただし、それぞれの中央モデム（７２０、７２６、および７２８）は上流受信機を含む。各受信機は、異なる同軸フィーダ・ケーブル上流周波数へとチューンさせる。この構成の利点は、上流容量の増大にある。この原理は、使用する周波数またはスペクトルと無関係に適用できるので、示されている特定の周波数帯域は単なる例に過ぎない。下流周波数の場合のように、クライアント・モデム４０８の標準の送信周波数を同軸フィーダ・ケーブル上流周波数のうちの１つとして使用することには、少し利点がある。しかし、同軸フィーダ・ケーブル上流周波数のうちの１つがクライアント・モデム４０８の標準の送信周波数と同じである必要はない。
【００４９】
図５Ｂは、図４Ｂに示されているものと類似の構成を示しているが、ただし、
個別のローカル同軸ケーブル分配ネットワークのうちの２つのものからの同じスペクトルの上流帯域は、メイン同軸フィーダ・ケーブル６２４での上流方向への送信のために組み合わされる前に周波数偏移される。この例では、スプリッタ８０４での下流トラフィックは、周波数９８０ＭＨｚ、１．１１ＧＨｚ、および１．２４ＧＨｚで搬送される。スプリッタ８０４での上流トラフィックは、周波数９１５ＭＨｚ、１．０４５ＧＨｚ、および１．１７５ＧＨｚで搬送される。
【００５０】
より具体的には、好ましい実施形態では、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２からの上流通信は、９１５ＭＨｚの上流周波数を変更せずに、ダイプレクサ７５４、指向性タップ８１６、およびバンドパス・フィルタ８７２を通り、コンバイナ８６０へ達する。（バンドパス・フィルタ８７２、８７６、および８８０の典型的な値は、９１５±２０ＭＨｚである）。
【００５１】
ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６６からの上流トラフィックもまた９１５ＭＨｚであるが、ダイプレクサ７５６、指向性タップ８４０、およびバンドパス・フィルタ８７６を通った後、上流トラフィックは、１３０ＭＨｚでの合成器８３８出力を用いてミキサ８８４により１０４５ＭＨｚへシフトされる。シフトされた上流トラフィックは、１０４５ＭＨｚ±２０ＭＨｚに設定されているバンドパス・フィルタ８９２を通る。
【００５２】
同様に、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７７０からの上流トラフィックも９１５ＭＨｚで始まる。ダイプレクサ７５８、指向性タップ８５６、およびバンドパス・フィルタ８８０を通った後、上流トラフィックは、２６０ＭＨｚの合成器８４４の出力を使用してミキサ８８８により１０７５ＭＨｚへシフトされる。シフトされた上流トラフィックは、１０７５ＭＨｚ±２０ＭＨｚに設定されているバンドパス・フィルタ８９６を通る。
【００５３】
他の実施形態
図５に示されている実施例では、合成器によって提供される単一のヘテロダイン周波数ソースを使用して、下流信号および上流信号の両方を周波数シフトさせる。従って、送信の両方向に対する周波数シフトの量は同じになる。それとは別に、別々のヘテロダイン周波数を使用することもでき、その場合、より柔軟な周波数の方式が可能となる。
【００５４】
図５Ａおよび図５Ｂに示されているシステムでは、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク（７６２、７６６、および７７０）で上流通信に９１５ＭＨｚを、下流通信に９８０ＭＨｚを使用している。図５Ｂに示されているように、フィーダ・ケーブル６２４で送信される周波数のペアのうちの１つは９１５ＭＨｚと９８０ＭＨｚであり、これは、ローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２の１つにより周波数シフトなしに使用される。これにより、これらの信号の周波数シフトを行うために追加の１組のコンポーネントを追加する必要がなくなる。これは都合の良いことであるが、必要なわけではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、帯域のすべてを周波数シフトすることができる。
【００５５】
図５Ｂに示されているバンドパス・フィルタは、プリント回路基板のストリップ・ライン・エレメントを使用して好都合かつ経済的に作成することができる。セラミックや表面弾性波のタイプなどの他の形態のフィルタを代わりに使用することもできる。
【００５６】
採用している解決法では、フィーダ・ケーブル６２４にを通じて同じ上流または下流周波数を使用する複数のローカル同軸ケーブル分配ネットワークを備えることもできるが、それは、フィーダ・ケーブル上の総トラフィックが所与の周波数に対する搬送容量を超えないようにした場合である。即ち、幾つかのローカル同軸ケーブル分配ネットワークが、１つのローカル同軸ケーブル分配ネットワークで使用されているのと同じフィーダ・ケーブル周波数を使用することができる。他のローカル同軸ケーブル分配ネットワークの１つまたは複数のものが通信周波数のうちの一方または両方をシフトして、フィーダ・ケーブル６２４の搬送容量へ加えることになる。
【００５７】
説明した方法は、任意の形式の変調を使用して、または同軸ケーブル分配システムの一部で異なる変調形式を使用して、デジタル送信システムで使用することができる。
本発明の表題および開示されている実施形態は、従来のケーブル・テレビジョン同軸ケーブル・ツリーおよびブランチ・ネットワークを使用したデータ通信に関しての形態である。上流および下流通信に選択した周波数は、この環境を反映している。当業者であれば、特に、ケーブル・テレビジョン信号の配信で使用する同軸ケーブル・ネットワークではないツリーおよびブランチ・ネットワークや、同軸ケーブルを使用しないツリーおよびブランチ・ネットワークで、本発明を実施する際に他の周波数または変調方式を選択することもできることに留意されたい。
【００５８】
好ましい実施形態では、従来のケーブル・テレビジョン同軸ケーブル・ツリーおよびブランチ・ネットワークを使用するデータ通信と関連して使用する場合に、ローカル分配ネットワークの有用な周波数範囲を超えるフィーダ・ケーブル上の周波数（通常は、１．０ＧＨｚを超える）を使用する。当業者であれば、本発明の教示を用いて、フィーダ・ケーブル上で追加の搬送波周波数を使用して、１．０ＧＨｚより下の周波数を用いてフィーダ・ケーブルの帯域幅を増やすことができるであろう。一般に、これらの他の周波数を使用する際には克服可能な障害がある。５から４２ＭＨｚの帯域は、特に、付加的なフィーダ・ケーブル下流周波数に使用できるが、この帯域は、時間とともに変化するさまざまな用途に左右される。
【００５９】
テレビジョン・チャンネルに確保されている周波数は最大８６０ＭＨｚまでである。多くのシステムでは、約７５０ＭＨｚから８６０ＭＨｚの周波数帯域を使用しない。この帯域は、追加のフィーダ・ケーブル周波数に使用することも可能である。この帯域の周波数を使用することの欠点は、或る地域のケーブル・テレビジョン・プロバイダがすでに７５０ＭＨｚから８６０ＭＨｚの帯域を使用している可能性があり、この解決法を全体的に適用することができないという点である。追加のフィーダ・ケーブル周波数を入れられる他の場所としては、テレビジョン・チャンネルに使用されている周波数の帯域のうちの未使用のテレビジョン・チャンネルがある。フィーダ・ケーブル周波数を搬送するために使用する変調およびフィルタ機器に応じて、１つのフィーダ・ケーブル周波数を搬送するために幾つかの連続する未使用のテレビジョン・チャンネルを見つける必要がある。未使用チャンネルを使用するうえでの問題点は、ケーブル・テレビジョン・プロバイダがその時々にテレビジョン信号を搬送するために使用するチャンネルを変更することである。ケーブル・テレビジョン・プロバイダによる変更により、未使用テレビジョン・チャンネルが活動テレビジョン・チャンネルになったときに、追加のフィーダ・ケーブル周波数を用意する計画と衝突が生じる可能性があり、そのため、異なる周波数を使用するように機器を調整する必要が生じる。
【００６０】
約９００ＭＨｚから１．０ＧＨｚの周波数帯域は、追加のフィーダ・ケーブル周波数を搬送するためのもう１つの可能な帯域である。上述のように、好ましい実施形態ではすでに９１５ＭＨｚと９８０ＭＨｚを使用しているので、フィーダ・ケーブル周波数をこの帯域に追加するためには、より厳しいフィルタ方式が必要であるという問題と、総信号出力の問題とが発生する可能性がある。これらの要因は、１．０ＧＨｚを超える帯域を使用することを指し示すが、９００ＭＨｚと１．０ＧＨｚの間の帯域は、２つのフィーダ・ケーブル周波数ではなく３つまたはそれ以上のフィーダ・ケーブル周波数を搬送できる。
【００６１】
当業者であれば、本発明の方法および装置には多数の応用があり、本発明は本発明の理解を促すために取りあげられた特定の実施例に制限されないことを理解するであろう。さらに、当業者であればわかるであろうが、本発明の範囲には本明細書で説明したシステム構成要素のさまざまな変形、変更、および置換の形態も含まれる。
【００６２】
請求されている発明の範囲の法律的な制限は、請求の範囲に明記されており、法的均等物も対象とするように拡大解釈される。均等性に関する法的試験に馴染みがない場合は、米国特許商標庁またはそれに対応する機関などの本特許を付与した特許機関に業務登録されている人に問い合わせるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、ケーブル・テレビジョン用の従来のツリーおよびブランチ分配ネットワークで上流（１１６）と下流（１２０）へデータを伝達するために関連する出願の中で使用されている周波数帯域を示す。
【図２】図２は、フィーダ・ケーブル（６２４および６３８）とローカル同軸ケーブル分配ネットワーク７６２、７６６、７６８、および７７０との関係を示す。
【図３】図３は、従来のツリーおよびブランチ分配ネットワークで送信されるデータの増幅された信号を供給するために使用される回線エクステンダの構成要素を示す。
【図４Ａ】図４は、フィーダ・ケーブル６２４を通じて３つの異なる下流周波数を使用するが、フィーダ・ケーブル６２４を通じて１つのみの上流周波数を使用する本発明の一実施形態を示す。
【図４Ｂ】図４は、フィーダ・ケーブル６２４を通じて３つの異なる下流周波数を使用するが、フィーダ・ケーブル６２４を通じて１つのみの上流周波数を使用する本発明の一実施形態を示す。
【図５Ａ】図５は、フィーダ・ケーブル６２４を通じて３つの異なる下流周波数を使用し、フィーダ・ケーブル６２４を通じて３つの異なる上流周波数を使用する本発明の一実施形態を示す。
【図５Ｂ】図５は、フィーダ・ケーブル６２４を通じて３つの異なる下流周波数を使用し、フィーダ・ケーブル６２４を通じて３つの異なる上流周波数を使用する本発明の一実施形態を示す。
【図１】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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