(57)【要約】オーバーレイ・アークテクチャを備えたＨＦＣノード及びネットワークは、トランシーバーを使用する。トランシーバーは、かなり高いレベルの歪みの影響を受ける下り信号に接続される。この下り信号は、一般的に、デジタルテレビ信号を搬送する直交振幅変調（ＱＡＭ）信号である。トランシーバーは、消費者宅から発信され、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）プロバイダへ送信される上り信号にも接続される。第２の往路受信機は、歪みに対するより厳しい要求を課す下り信号を受信する。この下り信号は、一般的に、「ふつうの」アナログテレビ信号であり、振幅変調残留側波帯（ＡＭ−ＶＳＢ）信号と呼ばれる。二つの下り信号は、オーバーレイ・カプラーによって重ねられ、消費者宅へ送られる。一般的に、トランシーバーによって受信されるＱＡＭ信号は、かなり高いレベルの歪みを伴うので、トランシーバーは、ＱＡＭ信号がＡＭ−ＶＳＢ信号と重ね合わされる前に歪みを低減するフィルタに接続される。
2004507940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光信号を送受するのに適合し、第１の光信号の下り部分を第１の下り電気信号に変換し、第１の上り電気信号を第１の光信号の上り部分に変換するトランシーバーと、
第２の光信号を受けるのに適合し、第２の光信号を、第２の周波数帯を有する第２の下り電気信号に変換する往路受信機と、
第１の下り電気信号を受け、第２の周波数帯に対応した周波数で第１の下り電気信号を減衰させ、フィルタ処理された電気信号を生成するフィルタと、
第２の下り電気信号とフィルタ処理された電気信号を複合信号の形に組み合わせるオーバーレイ・カプラーと、
が設けられたＨＦＣネットワーク。
【請求項２】
第２の下り電気信号は振幅変調残留側波帯信号を含む、請求項１記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項３】
第１の下り電気信号は直交振幅変調信号を含む、請求項１記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項４】
第１の下り電気信号はデジタルテレビ信号のフォーマットである、請求項３記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項５】
第１の下り電気信号は第１の周波数帯を有し、
第１の周波数帯は第２の周波数帯と重なり合わず、
フィルタは、トランシーバーによって生じた第２の周波数帯内の周波数のパワーを有する歪みを低減するため、第２の周波数帯に対応した周波数で第１の下り電気信号を減衰させる、
請求項１記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項６】
第１の周波数帯の幅は、トランシーバーによって生じた最大パワーを有する歪みが第１の周波数帯に含まれないような幅である、請求項１記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項７】
トランシーバーは第１の光信号を送受し、
第１の光信号を送受する第２のトランシーバーが更に設けられ、
第２のトランシーバーは、第３の下り電気信号を第１の光信号の下り部分に変換し、第１の光信号の上り部分を第２の上り電気信号に変換する、
請求項１記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項８】
第１の光信号の下り部分の中心周波数は第１の周波数であり、
第１の光信号の上り部分の中心周波数は第１の周波数とは異なる第２の周波数である、
請求項７記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項９】
第１の光信号の下り部分を下り方向の電気的なデジタルテレビ信号に変換し、上り電気信号を第１の光信号の上り部分に変換するトランシーバーと、
第２の光信号を、ある周波数帯を有する電気的なアナログテレビ信号に変換する往路受信機と、
上記周波数帯に対応した周波数で下り方向の電気的なデジタルテレビ信号を減衰させるため、下り方向の電気的なデジタルテレビ信号をフィルタ処理するフィルタと、
電気的なアナログテレビ信号と、フィルタ処理された下り方向の電気的なデジタルテレビ信号を複合信号の形に組み合わせるオーバーレイ・カプラーと、
が設けられたＨＦＣネットワーク。
【請求項１０】
アナログテレビ信号は振幅変調残留側波帯信号を含む、請求項９記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項１１】
デジタルテレビ信号は直交振幅変調信号を含む、請求項９記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項１２】
デジタルテレビ信号を搬送する第１の光信号の下り部分の中心周波数は第１の周波数であり、
第１の光信号の上り部分の中心周波数は第２の周波数である、
請求項９記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項１３】
第２の電気的なデジタルテレビ信号を、デジタルテレビ信号を搬送する第１の光信号の下り部分に変換し、第１の光信号の上り部分を第２の上り電気信号に変換する第２のトランシーバーが更に設けられている、請求項１２記載のＨＦＣネットワーク。
【請求項１４】
第１の光信号、第１の下り電気信号、及び、第１の上り電気信号を繋ぐために適したトランシーバーを準備し、
第１の光信号の下り部分を、第１の周波数帯を有する第１の下り電気信号に変換し、
第１の上り電気信号を第１の光信号の上り部分に変換し、
第２の下り電気信号及び第２の下り光信号を繋ぐために適した往路受信機を準備し、
第２の下り光信号を、第２の周波数帯を有する第２の下り電気信号に変換し、
第２の周波数帯に対応した周波数で第１の下り電気信号を減衰させることにより第１の下り電気信号をフィルタ処理し、
第２の下り電気信号とフィルタ処理された第１の下り電気信号を複合信号の形に組み合わせる、
ＨＦＣネットワークで使用される方法。
【請求項１５】
第２の下り電気信号は振幅変調残留側波帯信号を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１の下り電気信号は直交振幅変調信号を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
第１の下り電気信号はデジタルテレビ信号のフォーマットである、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
第１の下り電気信号は第１の周波数帯を有し、
第１の周波数帯は第２の周波数帯と重なり合わず、
フィルタは、トランシーバーによって生じた第２の周波数帯内の周波数のパワーを有する歪みを低減するため、第２の周波数帯に対応した周波数で第１の下り電気信号を減衰させる、
請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
第１の周波数帯の幅は、トランシーバーによって生じた第１の下り電気信号の２次歪みが第１の周波数帯に含まれないような幅である、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
第１の光信号、第２の下り電気信号、及び、第２の上り電気信号を繋ぐために適した第２のトランシーバーを準備し、
第２の下り電気信号を第１の光信号の下り部分に変換し、
第１の光信号の上り部分を第２の上り電気信号に変換する、
請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一般的に、光ファイバ・同軸ケーブル・ハイブリッド方式（ＨＦＣ）ネットワークに係り、特に、ＨＦＣネットワークにおけるトランシーバーの使用方法に関する。
【０００２】
ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）プロバイダは、消費者に提供するサービスの拡大に絶えず努めている。たとえば、ＣＡＴＶプロバイダは、テレビの付加チャネルを追加し、消費者が上り方向のＣＡＴＶプロバイダへ情報を送信できるようにすることを試みている。この上り情報は、映画のリクエストから、高速インターネットアクセスまでに亘る。さらに、ＣＡＴＶプロバイダは、デジタルテレビ信号の配備を開始し、ケーブル電話サービスを提供している。
【０００３】
このような上り方向（ＣＡＴＶプロバイダ）への情報ストリーム及び下り方向（消費者）への情報ストリームに伴って、ＣＡＴＶプロバイダは、老朽化した一方向の同軸ケーブル系をアップグレードする必要が生じた。現在使用され、導入されている主要なアップグレードは、光ファイバ・同軸ケーブル・ハイブリッド方式（ＨＦＣ）ネットワークと称される。このネットワークは、消費者宅との間で非常に高速かつ高帯域のアクセスを可能にさせる。
【０００４】
ＨＦＣネットワークの一例は図３に示されている。図３のＨＦＣネットワーク３００は、ヘッドエンド３１０と、光ファイバリンク２９０と、ノード２２０と、を含む。ヘッドエンド３１０は、ケーブルテレビプロバイダから電気信号を受信し、電気信号を光に変換し、光信号を光ファイバリンク２９０を介してノード２２０へ送信する。ＨＦＣノード２２０は、光ファイバリンク２９０からの光信号を電気信号に変換する。電気信号は、複合信号１８３に加えられ、複合信号１８３によって消費者宅へ送信される。更に、一部の最新のＣＡＴＶ　ＨＦＣネットワークは、双方向型であり、消費者がＣＡＴＶプロバイダへデータを送信することが可能である。このデータは、通常、インターネット情報電話信号、或いは、映画のリクエストであるが、どのようなタイプの情報でも構わない。ノード２２０は、電気信号を受け取り、電気信号を光に変換し、光ファイバリンク２９０を介してヘッドヘンドへ、この光を送る。
【０００５】
上記の目的を容易に実現するため、ヘッドエンド３１０は、ヘッドエンド電気信号１０５及び１０６を夫々に受け取る２台の往路（フォワード）送信機１４０及び１５０を含む。往路送信機は、光を変調するため電気信号１０５、１０６を使用する電気光学装置である。変調された光信号１４１、２４４は、光ファイバリンク２９０へ供給される。ヘッドエンド３１０からノード２２０へ信号を伝達するため適当な媒体が使用される。そのため、信号を伝達する媒体ではなく、伝達される信号自体について考察する。一般的に、１台以上のスプリッタが信号を他のノードへ送る。たとえば、図３では、変調光信号１４１は、スプリッタ１３０を用いて、ノード２２０へ供給される下り光信号１３１と、他のノード（図示しない）に供給される別の光信号１３２と、に分離される。同様に、変調光信号２４４は、スプリッタ１３３によって、ノード２２０へ供給される下り光信号２３４と、別のノード（図示しない）に供給される別の光信号２３５と、に分離される。
【０００６】
下り信号１３１及び２３４は、ノード２２０に入り、夫々、往路受信機１２１及び２２２へ供給される。これらの受信機は、光信号を、下り電気信号１２５及び２２３と称される電気信号に戻す。２個の下り電気信号１２５及び２２３は、カプラー１８０によって結合される。カプラー１８０は、二つの信号を複合信号１８３に組み合わせる。
【０００７】
下り信号１０５、１４１、１３１及び１２５は、通常、振幅変調残留側波帯（ＡＭ−ＶＳＢ）信号であり、このＡＭ−ＶＳＢ信号は周知のアナログテレビチャネルを伝搬する。ＡＭ−ＶＳＢ信号は、通常、５５０メガヘルツ（ＭＨｚ）よりも低い周波数帯に存在する。下り信号１０６、２４４、２３４及び２２３は、通常、振幅変調されている。しかし、この振幅変調は、特に、デジタルテレビ標準に適合した直交振幅変調（ＱＡＭ）方式の振幅変調である。デジタルテレビ信号は、多数のデジタルテレビチャネルと、要求次第ではその他の情報と、を収容することができる。ＱＡＭ信号は、一般的に、５５０メガヘルツよりも高い周波数帯に存在する。これらの二つの信号は、二つの異なる周波数帯に存在するので、カプラー１８０は、これらの二つの信号をオーバーラップさせることなく加えることができる。このＨＦＣ系は、ＱＡＭとＡＭ−ＶＳＢの両方が同じケーブル上にあるので、一般的に、「オーバーレイ・アーキテクチャ」を備えていることが知られている。
【０００８】
複合信号１８３は、次に、一般的には同軸ケーブルを用いて、消費者宅（図示しない）へ供給される。一般的に、複合信号１８３は、トランク、若しくは、その他の分配システム（図示しない）を介して、数軒の家庭へ供給される。
【０００９】
同様に、数軒の家庭からのデータは、集められ、可能であれば、周波数多重化され、上り電気信号１２４を形成する。復路送信機２２６は、上り電気信号１２４を上り光信号２３７に変換し、この上り光信号２３７は、伝搬中に、他の上り光信号と一緒にされる。たとえば、図３において、スプリッタ１３６（本例の場合、カプラーとして使用される）は、上り信号２３８及び２３７を結合して光信号２４７を形成する。ヘッドエンド３１０側の復路受信機１６０は、光をヘッドエンド上り電気信号１０７に変換する。
【００１０】
ＨＦＣネットワーク３００は、多様なサービスを消費者にもたらすという潜在能力の点で面白いシステムではあるが、このネットワークはかなり費用がかかる。ネットワークを構築する個別の素子の数は、特に、このタイプの高帯域アクセスを世界中の人口の大部分に提供するために必要な装置の台数は膨大な数に達することを考えると、非常に多数であることがわかる。たとえ僅かであってもネットワークを構築する部品の僅かなコスト削減は、配備コストを実質的に削減する。
【００１１】
このように、ＨＦＣネットワークの配備及び利用は、これらのネットワークによって消費者へ提供される付加的なサービス及び番組の多様性の点で、直ちに行なわれることが望ましいが、これらのネットワークに付随するコストは非常に高い。これらのネットワークを配備するコストを削減する改良がなされない限り、ＣＡＴＶプロバイダは、構成部品の購入が可能になるまで、これらのネットワークの導入を遅らせるであろう。さらに、このようなコスト増加の対価を最終的に支払うのは消費者であろう。
【００１２】
本発明によれば、オーバーレイ・アーキテクチャを備えているＨＦＣノード及びネットワークは、トランシーバーを使用する。トランシーバーは、かなり高いレベルの歪みの影響を受ける下り信号に接続される。この下り信号は、一般的に、デジタルテレビ信号を搬送する直交振幅変調（ＱＡＭ）信号である。トランシーバーは、消費者宅から発信され、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）プロバイダへ送信される上り信号にも接続される。第２の往路受信機は、歪みに対するより厳しい要求を課す下り信号を受信する。この下り信号は、一般的に、「ふつうの」アナログテレビ信号であり、振幅変調残留側波帯（ＡＭ−ＶＳＢ）信号と呼ばれる。二つの下り信号は、オーバーレイ・カプラーによって重ねられ、消費者宅へ送られる。
【００１３】
一般的に、トランシーバーの内部構造は、反射、クロストーク、及び、その他の歪みを生じるので、ＱＡＭ信号は、電気信号に変換された後、かなり高いレベルの歪みを伴う可能性がある。この歪みを除去するため、トランシーバーの電気信号出力は、ＱＡＭ信号がＡＭ−ＶＳＢ信号と重ね合わされる前に、特定の周波数帯における歪みを低減するフィルタに接続される。
【００１４】
トランシーバーは受信機と送信機の両方を単一の小さいパッケージに収容するので、トランシーバーを利用することにより著しくコストが削減される。さらに、トランシーバーは同じケーブルで送受信するので、ケーブル敷設コストも削減される。これにより、ＨＦＣネットワークを配備し、アップグレードする総コストが削減される。ＣＡＴＶプロバイダのヘッドエンド側で別のトランシーバーを利用することによって更なるコスト節約が達成される。
【００１５】
本発明の上記の特徴、更なる特徴、及び、効果は、添付図面に例示されているような本発明の好ましい実施例の詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を説明する。添付図面中、同じ参照番号は同じ素子を表わす。
【００１７】
トランシーバーは、受信機と送信機の両方を具備した装置である。このため、一般的に、トランシーバーは、単一のケースに収容され、ケーブル長が短く、相対的に簡単に製造でき、部品数が少ないなどの理由によって、独立した受信機と送信機の組み合わせよりも低価格である。しかし、電気システムと光システムの混成システム用のトランシーバーは、典型的に、独立した受信機と送信機の組み合わせよりも非常に複雑な内部構造を有する。電気と光の混成システムの場合、送信機は、電気信号を変調光波に変換するレーザーダイオード若しくは発光ダイオードのような電気光学素子である。混成システムにおける受信機は、光波を受信し、光波を電気信号に変換する電気光学素子である。
【００１８】
トランシーバーの内部構造が複雑であるため、このトランシーバーは、電気システムと光システムの混成システムが（振幅変調残留側波帯変調を使用するシステムと同じ）アナログ等級の品質を必要とする場合に、このシステムにおいて殆ど用されることがない。トランシーバーの内部構造は、反射、クロストーク及び歪みを生じさせるので、システムは、トランシーバーによって生じた異常に対応するため、頑強性を要求される。
【００１９】
図３を参照するに、信号１０５、１４１、１３１及び１２５は、一般的に、振幅変調残留側波帯（ＡＭ−ＶＳＢ）信号を搬送する。これらの信号は、周知のアナログテレビ信号を搬送し、５５０ＭＨｚより下の周波数域を占める。このタイプの信号は、反射、クロストーク、及び、歪に対して厳しい要求を突きつける。信号は振幅変調されているので、このような異常は、当業者に周知の様態で著しい信号劣化を生じさせる。ＡＭ−ＶＳＢ信号の歪み許容能力は低いので、トランシーバーによって誘発される歪みがＡＭ−ＶＳＢ信号に認識できる不良を生じさせる場合に、往路受信機１２１（及び復路送信機２２６）の代わりにトランシーバーを使用することは許容されない。このため、消費者は、歪みによってテレビ信号に誤りが生じたときに、テレビを見ているときに、その歪みを認知するであろう。
【００２０】
信号１０６、２４４、２３４及び２２３は、デジタルテレビ標準に適合した、デジタルテレビ信号及びその他の情報を搬送する直交振幅変調（ＱＡＭ）信号を運ぶ。特に、マルチメディア・ケーブル・ネットワーク・システム・パートナーのデータ・オーバー・ケーブル・システム・インタフェース仕様書（ＭＣＮ　ＤＯＣＳＩＳ）は、ケーブルモデムの標準である。この標準は、６４ＱＡＭ及び１２８ＱＡＭ（国際電気通信連合アネックスＢ、不確定なインターリービング付き）と、６ＭＨｚのキャリア間隔と、毎秒２７又は３６メガビット（Ｍｂｐｓ）のデータレートと、ＭＰＥＧ−２（動画像専門家グループ）フレーミングと、リード・ソロモン符号を使用する前向き誤り訂正（ＦＥＣ）と、データ暗号化標準（ＤＥＳ）を使用する暗号化と、を許容する。ＱＡＭは、ＡＭ−ＶＳＢよりも歪み耐性がある。従来、往路受信機２２２（及び復路送信機２２６）をトランシーバーで代用すると、ＱＡＭ信号の歪みが非常に大きくなり、信号の著しい劣化が生じる、と考えられていた。
【００２１】
かくして、図３のノード２２０は、別々の往路受信機１２１及び１２２と、復路送信機２２６とを使用する。これらの受信機及び送信機は、トランシーバーよりも内部構造が簡単であるので、ネットワーク２００における歪みの低減については詳しく説明しない。たとえば、送信機１４０、１５０及び２２６は、通常、周波数に関して僅かしか変化しないデータを送信する。理想的には、送信機によって放出された光波に一つの振幅変調だけが行なわれるべきである。しかし、周波数に僅かな量の変化が生じる。この周波数変化は、チャーピングと呼ばれる僅かな周波数変調としても説明される。
【００２２】
この決して理想的ではない光信号が受信機１２１、１２２及び１６０に到達したとき、受信機は、周波数変化に対して線形に動作する場合には、この影響を制限することが可能である。独立した受信機の光学系は優れているので、受信機は、理想的ではない周波数変調を最小限に抑えるか、または、除去し得る。
【００２３】
複雑な内部光学構造を具備したトランシーバーの場合、トランシーバーの応答は、波長に依存し、かつ、非線形になる傾向がある。トランシーバーが僅かに周波数変調した光を電気信号に変換するとき、この波長依存性が信号を劣化させる歪を生じる。かくして、従来は、ＨＦＣネットワーク２００でトランシーバーを利用することは不可能であると考えられていた。しかし、本発明によれば、ＨＦＣネットワークにおいてトランシーバーを使用できるようになる。
【００２４】
上り信号１２４は、通常、上述のＭＣＮＳ　ＤＯＣＳＩＳ仕様書に適合する。この仕様には、現在、上り信号１２４が直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）又は１６ＱＡＭ変調と、２００キロヘルツ（ＫＨｚ）から３．２ＭＨｚまでの範囲の搬送周波数と、毎秒３２０キロビット（Ｋｂｐｓ）から１０Ｍｂｐｓまでの範囲のデータレートと、リード・ソロモン符号を使用するＦＥＣと、ＤＥＳ暗号方式と、を用いることが記載されている。
【００２５】
再度、図１を参照するに、本発明に従って構成されたＨＦＣネットワークが示されている。図１に示された一部の装置は、既に図３に関して説明した装置であるので、既に説明した装置については簡単にしか触れない。ＨＦＣネットワーク１００は、ヘッドエンド１１０と、光ファイバリンク１９０と、ノード１２０と、を含み、ノード１２０は、複合信号１８３を消費者宅へ供給する。ヘッドエンド１１０は、電気信号１０５を変調光信号１４１に変換する往路送信機１４０を具備する。この光信号１４１は、光ファイバリンク１９０を伝搬して、場合によっては、スプリッタ１３０によって転送され、光信号１３１及び１３２になる。
【００２６】
光信号１３１は、往路受信機１２１へ供給され、往路受信機１２１は、変調光信号を電気信号１２５に変換する。信号１０５、１４１、１３１、１３２及び１２５は、一般的に、ＡＭ−ＶＳＢ信号を含む。これらの信号は、通常、５０乃至５５０ＭＨｚのレンジに含まれる。
【００２７】
ＨＦＣネットワーク１００は、ＣＡＴＶプロバイダのヘッドエンド１１０側に、往路送信機１５０と復路受信機１６０を具備する。通常、ＱＡＭ信号である下り電気信号１０６は、往路送信機１５０へ供給される。ＱＡＭ信号は、一般的に、５５０乃至７５０ＭＨｚの周波数帯に含まれる。上り電気信号１０７は、復路受信機１６０から供給される。往路送信機１５０は、下り電気信号１０６を下り光信号１５６に変換する。復路受信機１６０には上り光信号１５７が供給される。通常、ＱＡＭ信号である下り光信号１５６と、上り光信号１５７は、カプラー１５７へ供給され、カプラー１５７によって重ねられ、光信号１４４を形成する。かくして、光信号１４４は、下り信号と上り信号の両方を含む。
【００２８】
下り信号と下り信号の二つの信号が異なる波長で動作する様子が図示されている。たとえば、往路送信機１５０は、１５５０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する変調光信号を生成することができ、復路受信機１６０は、１３１０ｎｍの波長を有する光信号を受信する。理論的には、同じ波長で送受信することが可能であるが、送信周波数及び受信周波数が異なる状況で送受信する方が容易である。カプラー１５８は、光信号１５６と光信号１５７の両方を、光信号１４４上で結合する。したがって、光信号１４４、１３５及び１４７は、下りデジタルテレビ信号を収容する第１の部分と、１軒以上の消費者宅からの上り信号を収容する第２の部分と、を有する。
【００２９】
カプラー１５８は、変更を加えることなく、両方の信号を一つに結合する装置である。しかし、一般的に、カプラーは、信号１５６と信号１５７を信号１４４に多重化する（或いは、信号１４４から逆多重化される）波長分割マルチプレクサである。このように、信号１５６は、往路送信機１５０で発生し、カプラー１５８によって信号１４４へ結合される。同時に、信号１４４の上り信号部分は、カプラー１５８によって波長分割され、信号１５７に入れられる。
【００３０】
光信号１４４は、光ファイバリンク１９０で、付加的な信号を加えるため、又は、付加的な信号を受け取るため分離される。図１の例において、光信号１４４は、二つの光信号１３５及び１４７を生成するスプリッタ１３３を有する。光信号１３５は、たとえば、別の消費者宅のグループ用の別ノードへ進む。光信号１４７はトランシーバー１２２に供給される。
【００３１】
トランシーバー１２２は、光信号１４７の下り信号部分を受け取り、この光信号を下り電気信号１２３に変換する。本例の場合、トランシーバーは、中心波長が約１５５０ｎｍである光信号を復調することにより、光信号１４７の下り信号部分を変換する。また、本例の場合、トランシーバー１２２は、上り電気信号１２４を、中心波長が約１３１０ｎｍである変調光信号に変換する。この変調光信号は、（往路送信機１５０からの）下り光信号部分と（トランシーバー１２２の送信部からの）上り光信号部分を含む光信号１４７に結合される。
【００３２】
電気信号１２３は、フィルタ１２８へ供給される。フィルタ１２８は、信号１２３をフィルタ処理（除波）し、フィルタ処理された信号１２６を生成する。フィルタ処理された信号１２６は、カプラー１８０へ供給される。カプラー１８０は、ＡＭ−ＶＳＢ電気信号１２５をフィルタ処理されたＱＡＭ信号１２６と結合し、複合信号１８３を生成する。図１には示されていないが、殆どの場合に、電気信号又は光信号の信号パワーを増大させるため増幅器が設けられている。多数の消費者宅を電気信号２２４若しくは光信号１３２、１３５及び１３８に接続するためのトランクのような他の装置は、図示されない。図１は、本発明の重要な特徴を例示するため使用される簡単な例であり、本発明は図１の例によって限定されるものではない。
【００３３】
理想的な場合（トランシーバー１２２によって生じる歪みを無視する場合）、電気ＡＭ−ＶＳＢ信号１２５は、電気ＱＡＭ信号１２６とオーバーラップしない。このようにして、二つの信号は、干渉を考慮することなく加えることができる。ここで、「オーバーラップしない」とは、電気ＡＭ−ＶＳＢ信号と電気ＱＡＭ信号が別々の周波数レンジに割り当てられ、その結果として、二つの信号の間の干渉が最小限に抑えられるか、或いは、全く存在しないことを意味する。しかし、当業者は、（他方の信号に割り当てられた周波数レンジに含まれる特定の周波数における一方の信号のパワーによって測定されるような）オーバーラップが僅かな量でも存在しないようにすることが非常に困難であることを認識するであろう。このように、「オーバーラップしない」という概念は、小量の誤りを生じさせない程度の量のオーバーラップが二つの信号の間に存在することを除外するものではない。
【００３４】
トランシーバーの歪みのため、電気ＱＡＭ信号１２３は、ＡＭ−ＶＳＢ周波数レンジでは、非常に有意な歪みパワーを有する（以下で、詳述する）。このため、二つの信号の間にオーバーラップが生じる。しかし、フィルタ２２８は、このオーバーラップの量を、処理しやすく、誤りを生じさせないレベルに抑える（以下で、詳述する）。
【００３５】
電気信号１２４は、１軒以上の消費者宅から到来し、一般的に、たとえば、映画のリクエスト、音声、或いは、インターネット要求若しくはアップロードのような比較的低い頻度の情報を搬送する。上述の通り、トンランシーバー１２２は、特定の波長で光信号１４７を変調するためこの電気信号を使用する。
【００３６】
トランシーバー１２２は、トランシーバーの内部構造が複雑であるため、波長に依存した応答を生じる。波長依存性とは、送信機の小さい周波数変動に因る波長の僅かな変動が歪みを生じさせることを意味する。さらに、トランシーバーの受信部と送信部の間には、通常、多少のクロストークが存在する。その上、トランシーバーの複雑な光学系構造は、受信機が独立している場合よりも大きい反射を生成する。
【００３７】
ＨＦＣアプリケーションにおけるトランシーバーの主要な歪みメカニズムは、トランシーバーの波長に依存する傾向がある。この波長依存性は、従来技術において周知の次数の歪みを生じさせる。２次歪みは、５５０乃至７５０ＭＨｚの帯域の範囲外の非常に強い歪みである。かなり強い２次歪みが５５０乃至７５０ＭＨｚの周波数域外に存在するということは、この周波数帯が１オクターブの範囲内に収まることによる幸運な結果である。周波数帯が広げられると、２次歪みはその周波数帯に入る。かくして、デジタルテレビ（ＱＡＭ）周波数帯の幅は、最高パワーを有する歪みがデジタルテレビ周波数帯の範囲を外れるようにされる。３次歪みもこの周波数帯の範囲外であるが、５５０乃至７５０ＭＨｚの周波数帯に成分が存在する。３次歪みは２次歪みよりも小さいが、それでも多少の問題が残る。パワーがかなり小さいので、４次以上の高次歪みは、たとえあるにしても、ＱＡＭ信号に殆ど影響を与えない。しかし、４次以上の高次歪みは、フィルタリングを用いることなくアナログテレビ信号に加えられたならば、アナログテレビ（ＡＭ−ＶＳＢ）信号に誤りを生じさせる可能性がある。
【００３８】
電気信号１２３（及び、対応した光信号１４４、１４７、１５６）は、ＱＡＭを搬送するので、５５０乃至７５０ＭＨｚ周波数帯内に収まる３次歪みに関連した問題は緩和される。ＱＡＭは、このタイプのノイズに対して、ＡＭ−ＶＳＢよりも高い耐性を備えている。３次歪みは、一般的に、パワーが低く、ＱＡＭは幾分ノイズ耐性が高いので、ＱＡＭ信号の歪みによって生じる信号劣化は、ＱＡＭ信号に重大な影響を与えない。これにより、トランシーバーをＨＦＣネットワーク２００で使用することが可能になり、トランシーバーはＱＡＭ信号に影響を与える歪みを生じさせるが、その歪みは重大なシンボル誤りを誘起する程度には至らない。このように、トランシーバー１２２は、電気ＱＡＭ信号１２３に歪みを生じさせるが、その歪みはかなり小さい。
【００３９】
しかし、５５０ＭＨｚ乃至７５０ＭＨｚの周波数レンジ内に含まれない強力な２次歪みと、それほど強力ではない３次歪み（４次歪み、以下同様）とが存在する。特に、これらの歪みの殆どは、５５０ＭＨｚレンジよりも下の周波数、すなわち、ＡＭ−ＶＳＢ周波数レンジ内にパワーがある。電気ＱＡＭ信号１２３が、これらの歪みを低減、若しくは、除去するための動作を行なうことなく、カプラー２８０によって電気ＡＭ−ＶＳＢ信号と結合される場合、歪みは、ＡＭ−ＶＳＢ信号を含む複合信号１８３の一部に重大な誤りを生じさせる。
【００４０】
上述の通り、ＡＭ−ＶＳＢ信号は、ＱＡＭ信号よりもノイズ耐性が著しく低い。すなわち、ＡＭ−ＶＳＢ信号は、ＱＡＭ信号よりも厳しいノイズ要求を課す。ノイズ耐性が比較的に高いＱＡＭの場合でも、２次歪みがＱＡＭ周波数帯に入るならば、２次歪みによる影響を受ける可能性がある。したがって、２次歪みは、ＡＭ−ＶＳＢ信号に重大なダメージを加える。
【００４１】
電気ＱＡＭ信号１２３のＡＭ−ＶＳＢ周波数帯に存在する他の次数の歪みを低減又は除去するため、フィルタ１２８は、好ましくは、５５０ＭＨｚより低い周波数を遮断するハイパスフィルタである。バンドパスフィルタを使用しても構わないが、通常、７５０ＭＨｚよりも高い周波数帯の歪みはＡＭ−ＶＳＢ信号に影響を与えず、ＱＡＭ受信機はこれらの歪みを無視すべきである。フィルタ１２８は、好ましくは、２次歪み及び３次歪みのレベルを、ＡＭ−ＶＳＢ信号に許容できない程度の誤りを生じさせることのない適度なレベルまで低下させるように設計される。より優れたフィルタ２２８が設計される程、ロールオフが高速化され、ＱＡＭ信号１２３のＡＭ−ＶＳＢ周波数帯における２次歪み及び３次歪みのパワーが低下する。しかし、優れたフィルタは、コスト高になる傾向がある。
【００４２】
一般的に、２次歪みのうちの一つの中心周波数は約１５０ＭＨｚであり、３次歪みのうちの一つの中心周波数は約５００ＭＨｚである。これらの両方の中心周波数は、ＡＭ−ＶＳＢ周波数レンジに収まる。さらに、２次歪みは、システムに依存して０から３００ＭＨｚまで広がり、３次歪みは、５００ＭＨｚよりも数百ＭＨｚ低い周波数から、７００ＭＨｚよりも数百ＭＨｚ高い周波数まで広がる。これらの歪みのパワーは、トランシーバー及びシステム（使用される光ファイバ、スプリッタによって生じる反射の量など）に依存する。典型的に、２次歪み及び３次歪みの大凡の中心周波数がトランシーバー及びシステムによって受ける影響は僅かである。トランシーバーと、システムコンポーネント／コンフィギュレーションのある種の組み合わせは、非常に高いパワーの３次歪みを生じさせる場合がある。この場合、（ＱＡＭ信号がＡＭ−ＶＳＢ信号に追加されるとき）フィルタがＡＭ−ＶＳＢ信号に誤りを生じないようにさせる低いパワーまで３次ノイズのパワーを十分に減少させないので、フィルタ２２８のロールオフは重要になる。３次歪みのパワーが大きくなると共に、フィルタ２２８はより大きいロールオフを備えるべきである。一般的に、３次歪みはかなり低パワーであるため、フィルタ２２８は、厳格なロールオフ規準に適合しない。
【００４３】
このように、トランシーバー１２２によって誘発され、デジタルテレビ信号の周波数レンジの範囲外にある歪みがフィルタ処理された場合、デジタルテレビ信号１２３は、アナログテレビ信号１２５に多数の誤りを生じさせること無く、アナログテレビ信号１２５に加えられる。さらに、トランシーバー１２２によって誘発され、デジタルテレビ信号の周波数帯に収まる歪みの次数は、比較的低パワーを有する次数である。このことは、デジタルテレビ信号１２３の高いノイズ耐性と組み合わせることによって、デジタルテレビ信号が、トランシーバーによって生じた、デジタルテレビ信号の周波数レンジ内の歪みによる被害を、実質的に受けないように保つことができる。
【００４４】
図１と図３を比較するに、図１のノード１２０へ入る信号（通常は、光ファイバケーブル）の数は、図３のノード２２０へ入る信号の数よりも一つ少なく、図３の送信機２２６と受信機２２２は、トランシーバー１２２及びフィルタ１２８によって置き換えられている。これにより、特に、トランシーバー及びフィルタは、一般的に、高品質の受信機及び送信機よりもかなり低価格であるため、ＨＦＣネットワーク１００のコストをかなり有効に削減することができる。
【００４５】
図２は、コスト節約のために、さらに大きな可能性がある一実施例を示す図である。本発明のこの実施例によれば、ＨＦＣネットワーク２００は、図１及び３の往路送信機１５０と復路受信機１６０の機能を実現するトランシーバー２７０を具備する。トランシーバー２７０は、下り電気信号１０６を、光信号１４４へ結合される下り光信号へ変換する。さらに、上り光信号に対応した光信号１４４の一部分は、上り電気信号１０７に変換される。また、下り光信号及び上り光信号は、信号をより簡単に送受信することができるように、異なる波長の付近に中心が置かれる。
【００４６】
２台のトランシーバーを備えたＨＦＣネットワークを実現するとき、設計エンジニアは、ネットワークの現在の容量及び未来の容量を知る必要がある。ある種の場合には、２台のトランシーバーを用いることは適切でない。ＨＦＣネットワークの一方の端若しくは両方の端で別々の送信機及び受信機を理由することは、一般的に、スループットの増大を可能にさせる。さらに、殆どのＨＦＣネットワークにおいて、上り部分は、下り部分とは別個に変更される。２台のトランシーバーを含むネットワークがその容量の限界で設計されているならば、付加的な光ファイバリンク、ヘッドエンド、及び、ノードを追加する必要がある。このように、２台のトランシーバーの利用は、コスト削減を実現し得るが、短期コスト削減は、未来に追加されるべき付加的な容量を圧迫しないであろう。
【００４７】
本発明をＨＦＣネットワークで使用する方法の好ましい一実施例は、
上り電気信号１２４を光信号１４７の上り部分に変換し、光信号１４７の下り部分を下り電気信号１２３に変換するため適したトランシーバーを準備する手順と、
第２の下り光信号１３１を、ある周波数帯を有する下り電気信号１２５へ変換するため適した往路受信機を準備する手順と、
上記周波数帯に対応した周波数で下り電気信号１２３を減衰させることにより、下り電気信号１２３をフィルタ処理する（したがって、トランシーバー１２２によって下り信号１２３の周波数帯で生じた歪みを除去若しくは低減する）手順と、
下り電気信号１２５と、フィルタ処理された電気信号１２６を組み合わせて、複合信号１８３を生成する手順と、
を有する。
【００４８】
このように、ＨＦＣネットワーク内でＱＡＭ、かつ、非ＡＭ−ＶＳＢを受信するためトランシーバーを適切に使用し、ＡＭ−ＶＳＢ周波数帯にパワーを有するトランシーバーによって生じた歪みをフィルタ処理することにより、本発明は、ＨＦＣネットワークにおいてトラシーバーを利用できるようにさせる。トランシーバーの利用は、別々の送信機及び受信機を使用する場合よりも著しいコスト削減になる。ＱＡＭのノイズ耐性は比較的に高いので、トランシーバーがＱＡＭ周波数レンジに歪みを生じさせても、重大な誤りは、殆ど、或いは、全く伴わない。
【００４９】
本発明は、光方式と電気方式の混成型のネットワーク、特に、比較的にノイズ耐性があり、かつ、１オクターブよりも狭い周波数レンジを占める一方の信号と、厳格なノイズ要求条件を課し、かつ、一方の信号の周波数レンジとは異なる周波数レンジを占める別の信号が用いられる光と電気の混成型のネットワークに適用可能である。
【００５０】
以上の通り、本発明は、特に、本発明の好ましい実施例に関して明らかにされ、説明されているが、当業者は、形態及び細部の種々の変更が本発明の精神及び範囲を逸脱することなくなされることを認めるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例によるオーバーレイ・アーキテクチャを備えたＨＦＣシステムのブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施例によるオーバーレイ・アーキテクチャを備えたＨＦＣシステムのブロック図である。
【図３】従来技術のＨＦＣシステムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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