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JP3835965B2 - Two-way communication system - Google Patents

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JP3835965B2
JP3835965B2JP2000017372AJP2000017372AJP3835965B2JP 3835965 B2JP3835965 B2JP 3835965B2JP 2000017372 AJP2000017372 AJP 2000017372AJP 2000017372 AJP2000017372 AJP 2000017372AJP 3835965 B2JP3835965 B2JP 3835965B2
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えば双方向ＣＡＴＶ等，親局と１又は複数の子局との間で双方向のデータ通信を行う双方向通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＡＴＶ(Cable Television)は，元々テレビ電波の届きにくい難視聴地域にテレビ放送を配給することを目的としてサービスが開始されたため，従来のＣＡＴＶは専ら単方向のＴＶ配信サービスとして利用されてきた。しかしながら近年では，上記ＣＡＴＶのケーブル網を利用して双方向通信を実現し，各家庭に対して例えば高速なインターネット常時接続サービスや電話サービスを提供しようとする試みがなされ，注目されている（例えば特開平９−４６６６７号公報）。
しかしながら，上記のような従来のＣＡＴＶ網を用いた双方向通信システムでは，全ての加入者宅までケーブルを敷設する必要があり，加入者の増加に伴って大きな投資が必要になる。また，種々の理由でケーブルの敷設が不可能，若しくは困難な場合も多い。例えば集合住宅などの場合には，各戸が連続して並んでいることから，実際にサービスを享受しない隣接戸などにも工事が必要な場合がある。このように，上記従来の双方向ＣＡＴＶ通信システムでは加入者を増加させる上で大きな問題点があった。
そこで，家庭用端末に無線送受信機能を持たせ，ネットワークの末端部分を無線に置き換えた双方向無線ＣＡＴＶシステムが，例えば特開平１０−１３８１８号公報に提案されている。この双方向無線ＣＡＴＶシステムは，図１７に示すように，家庭用端末１０１（子局），基地局１０２，ノード局１０４，及びこれらを一括して制御するヘッドエンド局１０３（親局）からなり，上記ヘッドエンド局１０３から上記ノード局１０４を介して上記基地局１０２までは従来通りケーブル接続され，上記基地局１０２と複数の家庭用端末１０１との間は１０ＧＨｚ帯以上の周波数を用いて無線で接続される。上記基地局１０２では，通信データの変復調，及び無線周波数との間の周波数変換が行われる。
これにより，新たにケーブルを敷設することが難しい地域などでも容易にサービスを提供することが可能となり，また，集合住宅などにも好適である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記のような双方向無線ＣＡＴＶシステムでは，基地局から家庭用端末に至る構成が従来からのケーブル接続のみによる双方向ＣＡＴＶシステムと全く異なることから，例えば従来からのケーブル接続のみによる双方向ＣＡＴＶシステムを拡張して無線接続による加入者を共存させるようなシステムとすることは難しい。特に，家庭用端末として従来からのケーブル接続用の家庭用端末を用いることはできず，新たに無線送受信機能を持たせた家庭用端末を用いる必要があり，有線接続，無線接続それぞれの機器仕様が統一できないという問題点があった。また，末端以外の経路の一部を無線化したり，既存のＣＡＴＶ網の一部を無線に置き換えたりといったことには対応できない。
更に，上記双方向無線ＣＡＴＶシステムのように１０ＧＨｚ帯以上の無線周波数帯を用いた通信では，降雨減衰によって時には数十ｄＢ以上の大きな信号減衰が予想されるが，上記双方向無線ＣＡＴＶシステムではこれに対する特別の配慮がなされていないために，無線系の信号減衰量の変動によって復調特性が悪化する可能性があった。また，このような大きな信号減衰量の変化に対応できる特別のモデムを設計することも考えられるが，コスト高となってシステム全体のコストパフォーマンスを損なう恐れが生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，従来のケーブル接続用の子局の基本仕様を変えることなくネットワークの一部を無線化することができ，更に，システム全体のコストパフォーマンスを損なうことなく無線系の信号減衰量の変動に対応することが可能な双方向通信システムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，親局と１又は複数の子局との間で双方向のデータ通信を行う双方向通信システムにおいて，上記親局と上記子局とを結ぶケーブル経路上の任意箇所が，互いに無線で通信を行う１対の親局側無線通信手段と子局側無線通信手段とで接続され，上記親局側無線通信手段と上記子局側無線通信手段は，それぞれ，ケーブル側から受信した変調信号を所定の無線送信用周波数に変換して送出すると共に，相手側の無線通信手段から無線により受信した信号を所定のケーブル送信用周波数に変換してケーブル側に送出するように構成され，上記親局側無線通信手段が，高次の直交振幅変調信号である上記親局からの下り信号を復調するとともに，再度，より低次の直交振幅変調方式で変調する第１の復変調変換器を具備し，上記子局側無線通信手段が，上記より低次の直交振幅変調信号である上記親局からの下り信号を復調するとともに，再度，上記高次の直交振幅変調方式で変調する第２の復変調変換器を具備してなることを特徴とする双方向通信システムとして構成されている。
更に，上記親局側無線通信手段が，上記親局側からの信号のうち，当該親局側無線通信手段の下流側に接続されている子局に対する信号のみを選択的に上記子局側無線通信手段に送信するようにすれば，無線周波数が効率的に使用できる。また，無線の送信アンプの負荷も軽減できるため，より出力の小さな安価なシステムとすることが可能である。
また，上記親局から上記子局への下り信号を所定レベルに補正する下り信号レベル補正手段と，上記子局から上記親局への上り信号を上記下り信号レベル補正手段による補正量に基づいて補正する上り信号レベル補正手段とを，上記子局側無線通信手段若しくは上記子局に搭載すれば，親局に到達した時点での上り信号のレベルを，有線系，無線系での減衰変動に関わらず常に一定値とすることが可能である。
更に，上記下り信号レベル補正手段，及び上記上り信号レベル補正手段を上記親局側無線通信手段にも搭載すれば，子局に搭載される上記下り信号レベル補正手段及び上記上り信号レベル補正手段は無線系（親局側−子局側無線通信手段間）での動的な減衰変動のみを補正すればよく，比較的狭いダイナミックレンジで設計を行うことが可能となり，回路的な負荷が低減できる。
【０００５】
一般にケーブル網内では下り方向に６４値や２５６値の多値直交振幅変調が行いられているが，このような高次変調方式では高い信号対雑音比が要求される。しかしながら，１０ＧＨｚ以上の無線周波数帯を用いた通信では，伝搬距離に応じて大きな信号減衰を受ける可能性があるため，ケーブル網内の信号をそのまま周波数変換して１０ＧＨｚ無線周波数帯域で飛ばす場合には，この様な多値の変調方式を採用することは難しい。そこで，上記親局側無線通信手段に，高次（例えば６４値や２５６値）の直交振幅変調信号を復調し，より低次（例えば４値や１６値）の直交振幅変調方式で変調する上記第１の復変調変換器を搭載し，更に，上記子局側無線通信手段にも，低次（例えば４値や１６値）の直交振幅変調信号を復調し，より高次（例えば６４値や２５６値）の直交振幅変調方式で変調する上記第２の復変調変換器を搭載することが望ましい。
【０００６】
また，上記子局から受信した信号レベルと所定の適正レベルとの比較に基づく信号レベル補正指令を上記子局に対して送信する補正指令送出手段を上記親局に搭載し，上記親局から受信した上記信号レベル補正指令に基づいて，上記親局へ送信する信号の送信レベルを補正する送信レベル制御手段を上記子局に搭載すれば，親局に到達したときの上り信号のレベルを所定の適正レベルに精度良く一致させることが可能となる。
また，上記子局側無線通信手段へ送信する信号と共に一定強度のパイロット信号を送出するパイロット信号発生手段を上記親局側無線通信手段に搭載し，上記親局側無線通信手段から受信した上記パイロット信号に基づいて上記親局側無線通信手段から受信した信号のレベルと上記子局側から受信した上り信号のレベルとを補正する信号補正手段を上記子局側無線通信手段に搭載して無線区間でのレベル変動を補正すれば，子局では，無線系（親局側−子局側無線通信手段間）で下り／上り信号が経験する動的変動の影響を受けずに有線系で発生するゲイン変動のみを補正すればよく，比較的少ないダイナミックレンジで設計をおこなうことができ，回路的な負荷が低減される。また，無線系を介して接続を行う場合に，有線系での接続を前提に設計された子局をそのまま用いることが可能となる。尚，当該双方向通信システムは，例えばケーブルテレビのネットワーク上に構築することが可能である。
【０００７】
【作用】
本発明によれば，親局側−子局側無線通信手段間では無線送信用周波数に変換された上り／下り信号が送受信されるが，無線で受信した上り／下り信号は，上記無線送信用周波数への変換前の周波数に変換されてケーブル側に送出される。従って，上記子局側無線通信手段の配下にある子局は，ケーブルのみで接続されている子局と同様の構成とすることができる。更に，上記親局側／子局側無線通信手段は，各子局の直前に設置するだけでなく，ケーブル経路上の任意の箇所に設置することが可能であるため，通信網の構成の自由度が広がると共に，既存の有線系のみによる通信網を拡張することも容易である。このように，本発明によって，従来のケーブル接続用の子局の基本仕様を変えることなくネットワークの一部を無線化することが可能となる。
また，上記親局から上記子局への下り信号を所定レベルに補正する下り信号レベル補正手段と，上記子局から上記親局への上り信号を上記下り信号レベル補正手段による補正量に基づいて補正する上り信号レベル補正手段とを，上記子局側無線通信手段若しくは上記子局に搭載すれば，上り信号が親局に到達するまでに受けるであろう減衰量を予め子局において補正される。これにより，親局に到達した時点での上り信号のレベルを，有線系，無線系での減衰変動に関わらず常に一定値とすることが可能となる。
更に，上記下り信号レベル補正手段，及び上記上り信号レベル補正手段を上記親局側無線通信手段にも搭載すれば，無線系に送出されるときの送信レベルが一定に保たれる。これにより，子局に搭載される上記下り信号レベル補正手段及び上記上り信号レベル補正手段は無線系での動的な減衰変動のみを補正すればよく，比較的狭いダイナミックレンジで設計を行うことが可能となり，回路的な負荷が低減できる。
【０００８】
また，上記親局側無線通信手段に，高次（例えば６４値や２５６値）の直交振幅変調信号を復調し，より低次（例えば４値や１６値）の直交振幅変調方式で変調する第１の復変調変換器を搭載し，ケーブル網内の高次の直交振幅変調信号を，無線周波数に変換する前に信号対雑音比の要求が緩い低次の直交振幅変調信号に変換するので，降雨等の大きな減衰を受ける無線区間において安定な通信が実現可能となる。
更に，上記子局側無線通信手段に，低次（例えば４値や１６値）の直交振幅変調信号を復調し，より高次（例えば６４値や２５６値）の直交振幅変調方式で変調する第２の復変調変換器を搭載するので，子局側の有線系では親局から送出された下り信号と同一の変調方式となるため，途中に変調方式の異なる無線区間が存在するか否かに関わらず，全て同じ構成の子局を用いることが可能である。
【０００９】
また，上記子局から受信した信号レベルと所定の適正レベルとの比較に基づく信号レベル補正指令を上記子局に対して送信する補正指令送出手段を上記親局に搭載し，上記親局から受信した上記信号レベル補正指令に基づいて，上記親局へ送信する信号の送信レベルを補正する送信レベル制御手段を上記子局に搭載すれば，上記送信レベル制御手段による上り信号の送信レベル調整が繰り返され，親局における受信レベルが次第に適正レベルに収束する。これにより，親局に到達したときの上り信号のレベルを所定の適正レベルに精度良く一致させることが可能となる。
また，上記子局側無線通信手段へ送信する信号と共に一定強度のパイロット信号を送出するパイロット信号発生手段を上記親局側無線通信手段に搭載し，上記親局側無線通信手段から受信した上記パイロット信号に基づいて上記親局側無線通信手段から受信した信号のレベルと上記子局側から受信した上り信号のレベルとを補正する信号補正手段を上記子局側無線通信手段に搭載すれば，上記子局側無線通信手段の下流側での下り信号のレベルは上記親局側無線通信手段の上流側でのレベルと同一となる。従って，子局では無線系で下り／上り信号が経験する動的変動の影響を受けずに有線系で発生するゲイン変動のみを補正すればよく，比較的少ないダイナミックレンジで設計をおこなうことができ，回路的な負荷が低減される。また，無線系を介して接続を行う場合に，有線系での接続を前提に設計された子局をそのまま用いることが可能となる。
以上のように，システム全体のコストパフォーマンスを損なうことなく無線系の信号減衰量の変動に対応することが可能な双方向通信システムを提供することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して本発明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態１に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１の概略全体構成を示す図，図２は親局１０の概略構成を示すブロック図，図３は無線中継基地局２０の概略構成を示すブロック図，図４は無線中継子局４０の概略構成を示すブロック図，図５は子局６０の概略構成を示すブロック図，図６は上記双方向ＣＡＴＶシステムＡ１における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図，図７は実施の形態２に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ２における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図，図８はＣＡＴＶヘッドエンド出口における同軸ケーブルＣ中の信号の周波数配置の一例を示す図，図９は実施の形態３に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１′における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図，図１０は実施の形態４に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ２′における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図，図１１は実施の形態５に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ３における無線中継基地局２０′の概略構成を示すブロック図，図１２は同じく無線中継子局４０′の概略構成を示すブロック図，図１３は上記無線中継子局４０′のパイロット信号レベル検出器５３の周辺についての詳細ブロック図，図１４はパイロット信号レベルｐとｄｅｆ（パイロット信号レベルｐと参照レベルｒｅｆとの差）との関係，及び上記ｄｅｆと上記可変アッテネータの制御量（減衰量）の関係の一例を示す図，図１５は上記双方向ＣＡＴＶシステムＡ３における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図，図１６は上記双方向ＣＡＴＶシステムＡ３におけるＣＡＴＶヘッドエンド出口の同軸ケーブルＣ中の信号の周波数配置の一例を示す図である。
【００１１】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１は，請求項１〜４に係る双方向通信システムをＣＡＴＶ網に適用し，各加入者にアナログＴＶ放送の他，高速のインターネット常時接続サービスを提供できるようにした一例であり，図１に示す如く，ＣＡＴＶヘッドエンド０と，各加入者宅に設置される複数の子局６０ａ，６０ｂ（子局６０で総称する）と，それらを結ぶ信号経路を構成する同軸ケーブルＣ（ケーブルの一例）と，該同軸ケーブルＣの任意箇所を無線で接続する無線中継基地局２０（親局側無線通信手段の一例）／無線中継子局４０（子局側無線通信手段の一例）とを具備して構成されている。
【００１２】
上記ＣＡＴＶヘッドエンド０は，アナログＴＶ映像を配信するためのＣＡＴＶアナログ映像配信システム１の他，双方向通信のための複数の親局１０や各種サーバ，それらをインターネットに接続するルータ２が収容されている。上記ＣＡＴＶアナログ映像配信システム１と上記各親局１０はその下流側で接続され，その接続点には合波器２が設置されている。
上記ＣＡＴＶヘッドエンド０の下流側出口からは，同軸ケーブル網がツリー状に敷設され，その端部にはＴＶ受信機や子局６０ｂ，上記無線中継基地局２０が接続されている。ここで，上記ＣＡＴＶヘッドエンド０と上記ＴＶ受信機や子局６０ｂを結ぶケーブル網部分については，従来のケーブル接続のみによるＣＡＴＶ網の構成と基本的に共通である。
また，上記無線中継基地局２０の下流側には，上記無線中継基地局２０との間で無線通信を行う無線中継子局４０が設置され，更に上記無線中継子局４０の下流側には同軸ケーブルＣによって子局６０ａが接続されている。即ち，上記無線中継基地局２０から下流側は，既存のＣＡＴＶ網を拡張する形で設置されている。
上記子局６０ａ，６０ｂはそれぞれＥｔｈｅｒｎｅｔインターフェイスを搭載しており，１又は複数のパソコン等がネットワーク接続されている。尚，上記子局６０ａと６０ｂは，親局１０との間の信号経路上に無線系（無線中継基地局２０−無線中継子局４０）を介在しているか否かが異なるのみで，基本的構成は共通である。また，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０との関係，及び上記無線中継子局４０と子局６０ａとの関係は，それぞれ１対１でも１対多でもよい。
【００１３】
本システムＡ１の通信経路上では，上記ＣＡＴＶアナログ映像配信システム１からＴＶ受信機へのアナログＴＶ放送波と，上記親局１０と上記子局６０との間の双方向データ通信波との共存が可能である。上記双方向データ通信については，子局６０から親局１０方向の信号を伝送する上り信号と，親局１０から子局６０方向の下り信号とは別々の周波数を用いる周波数分割二重化方式（ＦＤＤ）が用いられている。更に，上記下り信号は，時分割多重化方式（ＴＤＭ）により異なる子局６０への信号が多重化され，上記上り信号は，異なる子局６０からの信号がバースト波による時分割多元接続（ＴＤＭＡ）により多重化される。上記ＣＡＴＶヘッドエンド０の下流側出口では，上記ＣＡＴＶアナログ映像配信システム１からのアナログＴＶ放送波と，双方向データ通信用の上記上り／下り信号が重畳されており，その周波数配置は例えば図８のようになっている。
【００１４】
続いて，図２〜図５に示す親局１０，無線中継基地局２０，無線中継子局４０，及び子局６０の概略構成ブロック図を参照しながら，各部の動作，及び通信の流れについて説明する。
まず，図２，図５を用いて，親局１０と子局６０との間の通信動作について説明する。
本システムＡ１では，加入者に対してインターネット常時接続サービスを提供している。そのため，図２，図５に示すように，親局１０，子局６０共にＥｔｈｅｒｎｅｔのインターフェイス回路１１，６６を備えている。
親局１０において，上記インターフェイス回路１１を介して取り込まれた各子局向け信号は，通信制御部１２において時分割多重化方式によって多重化され，変調器１３においてＱＰＳＫ変調が施された後，自分（当該親局）の送信周波数として割り当てられた帯域に周波数変換され，周波数によって信号の流れ方向を制御するデバイスであるダイプレクサ１４を介して下り信号として送出される。上記親局１０からの下り信号は，他の親局１０からの下り信号や上記ＣＡＴＶアナログ映像配信システム１からのアナログＴＶ放送波と重畳されて同軸ケーブルＣに送出される。
上記同軸ケーブルＣや後述する無線中継系（無線中継基地局２０と無線中継子局４０）を介して子局６０に到達した下り信号は，ダイプレクサ６１を介して子局６０内に取り込まれる。子局６０では予め自分が通信を行う親局１０に割り当てられている周波数帯域が分かっており，バンドパスフィルタ６２によってその周波数帯域のみが取得される。続いて，上記下り信号は受信ＡＧＣ回路６３（下り信号レベル補正手段の一例）によって受信ゲインが一定レベルに補正された後，復調器６４によってＱＰＳＫ復調され，通信制御部６５において再生される。得られたデータが，自分の配下に接続されている加入者機器宛のものであれば，上記インターフェイス回路６６を介して上記加入者機器に送られる。
【００１５】
一方，上記加入者機器からインターフェイス回路６６を介して子局６０内に取り込まれた上り信号は，まず通信制御部６５に送られる。
ここで，上記上り信号はポーリング方式によって子局６０から親局１０に対して送信される。即ち，親局１０がポーリングによって各子局６０に対して上り方向のトラフィックを持っているか否かを尋ね，ある子局が上り方向のトラフィックを持っていればその子局がポーリングを受けたタイミングで上り信号を送出する。この時，各子局の送信クロックは親局のそれとは完全に同期が取れていないので，送出するフレームの先頭には同期用のプリアンブルが必要である。この時，各子局は親局から連続波として送信されている下り信号からクロック再生を行い，これを送信の際のクロックとして利用すれば，上記同期が容易となる。
このように，上記通信制御部６５は上記親局１０からのポーリングを待って上記上り信号を送出する。上記上り信号は，変調器６７においてＱＰＳＫ変調が施された後，送信ＧＣ回路６８（上り信号レベル補正手段の一例）によって送信ゲインが補正される。この送信ＧＣ回路６８によるゲイン補正には，上記受信ＡＧＣ回路６３によって行われた下り信号のゲイン補正量がそのまま用いられる（詳細は後述する）。上記送信ＧＣ回路６８でゲイン補正された上り信号は，ダイプレクサ６１を介して親局１０に接続された同軸ケーブルＣに送出される。
上記同軸ケーブルＣや後述する無線中継系（無線中継基地局２０と無線中継子局４０）を介して親局１０に到達した上り信号は，上記ダイプレクサ１４を介して親局１０内に取り込まれ，復調器１５において復調された後，上記通信制御部１２に送られて再生される。得られたデータは，必要に応じて上記インターフェイス回路１１を介してインターネットに送出される。
【００１６】
続いて，図３，図４を用いて，無線中継基地局２０と無線中継子局４０との間の無線中継系の動作説明を行う。
無線中継基地局２０は，上記親局１０と，有線ＣＡＴＶネットワーク（同軸ケーブルＣ）を介して接続されている。
上記同軸ケーブルＣからダイプレクサ２１を介して取り込まれた高調波側の下り信号（図８参照）は，バンドパスフィルタ２２によって当該基地局２０の配下に接続されている子局に無関係の信号が排除された後，受信ＡＧＣ回路２３（下り信号レベル補正手段の一例）によって受信ゲインが一定レベルに補正され，アップコンバータ２４によって無線周波数に周波数変換される。この際，変換前の下り信号周波数と変換後の無線周波数はチャネルセレクタ３２によって設定可能である。上記チャネルセレクタ３２は周波数シンセサイザからなり，アップコンバータ２４に供給する発振周波数を変更することで，信号を所望の無線周波数に変換することが可能である。無線周波数に周波数変換された下り信号は，パワーアンプ２５によって電力増幅され，送信アンテナ２６を介して空中に放射される。ここで，送信アンテナ２６からは，当該基地局２０の配下に接続されていない子局６０に対する信号を送出しないため，無線周波数が効率的に使用できる。また，無線の送信アンプの負荷も軽減できるため，より出力の小さな安価なシステムとすることが可能である。尚，送信アンテナ２６は，空間的に散らばって存在する複数の無線中継子局４０に対して下り信号を送信するためにホーンアンテナを用いることが望ましい。
適度に広がりを持って送出された下り信号は，空間を伝搬して無線中継子局４０の受信アンテナ４１に到達する。無線中継子局４０の受信アンテナ４１は，対応する所定の無線中継基地局２０からの送信波を受信するため，指向性の強いパラボラアンテナを用いることが望ましい。上記受信アンテナ４１で受信された下り信号は，ローノイズアンプ４２で必要な増幅を受けた後，ダウンコンバータ４３で当該信号が同軸ケーブルＣ上を伝搬される場合に割り当てられた周波数帯域に周波数変換され，バンドパスフィルタ４４，ダイプレクサ４５を介して配下の子局６０に接続された同軸ケーブルＣに送出される。
【００１７】
一方，配下の子局６０からの上り信号は同軸ケーブルＣから無線中継子局４０に取り込まれ，ダイプレクサ４５，バンドパスフィルタ４６を介してアップコンバータ４７によって無線周波数に周波数変換された後，パワーアンプ４８によって電力増幅され，送信アンテナ４９を介して空中に送出される。送信アンテナ４９は，対応する所定の無線中継基地局２０に対してのみ送信を行えばよいため，指向性の強いパラボラアンテナを用いることが望ましい。上記送信アンテナ４９から送出された上り信号は，空間を伝搬して無線中継基地局２０の受信アンテナ２７に到達する。
無線中継基地局２０の受信アンテナ２７は，空間的に散らばって存在する複数の無線中継子局４０からの上り信号を受信するためにホーンアンテナを用いることが望ましい。上記受信アンテナ２７で受信された上り信号は，ローノイズアンプ２８で一定の増幅を受けた後，ダウンコンバータ２９で当該信号が同軸ケーブルＣ上を伝搬される場合に割り当てられた周波数帯域に周波数変換され，送信ＧＣ回路３０（上り信号レベル補正手段の一例）によってゲイン補正される。この送信ＧＣ回路３０によるゲイン補正には，上記受信ＡＧＣ回路２３で用いられた下り信号のゲイン補正量がそのまま用いられる（詳細は後述する）。上記送信ＧＣ回路３０でゲイン補正された上り信号は，バンドパスフィルタ３１，ダイプレクサ２１を介して親局１０に接続された同軸ケーブルＣに送出される。
以上のように，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０との間では無線周波数に変換された上り／下り信号が送受信されるが，無線で受信した上り／下り信号は，上記無線周波数への変換前の周波数に変換されてケーブル側に送出されるため，上記無線中継子局４０の配下にある子局６０ａは，ケーブルのみで接続されている子局６０ｂと同様の構成とすることができる。更に，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０は，図１のように各子局６０の直前に設置するだけでなく，ＣＡＴＶ網の任意の箇所に設置することが可能である。これにより，ＣＡＴＶ網の構成の自由度が広がると共に，既存の有線系のＣＡＴＶ網を拡張することも容易である。
また，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０は変復調機能を持たないために，その設備は極めて軽微なものにすることが可能である。また，これにより，自然環境の変化（雨，風，気温差等）に対する防護対策もまた軽微なものにすることが可能であり，コスト低減という副次的効果も得られる。
【００１８】
続いて，図６を用いて，本システムＡ１におけるゲイン調整について説明する。
図６の上半分には，図２〜図５に示した親局１０，無線中継基地局２０，無線中継子局４０，及び子局６０の構成ブロック図の中から，ゲイン調整に関与する要素を中心に以下の説明に必要な要素のみを抜き出して図示している。本図では，簡単のため，１つの無線中継基地局２０を介して各１つの無線中継子局４０及び子局６０が有線系に接続された例を示しているが，無線中継基地局２０が複数あっても，また無線中継子局４０及び子局６０が複数あっても説明の主旨に変わりはない。また，図６の下半分には，上半分のブロック図に対応する形で，下り信号及び上り信号のレベルダイヤグラムを図示している。尚，上記レベルダイヤグラムの縦軸は，その位置での信号強度を相対的に示したものであって絶対的な強度を示したものではない。
【００１９】
図６を参照しながら，まず下り信号のゲイン調整の様子を説明する。
親局１０から送信された下り信号は，同軸ケーブルＣを伝搬して無線中継基地局２０に至る。ここで，親局１０からの送信出力は一定レベルである。これは，下り信号は数多くの子局によって受信されるため，親局側で各子局の個別の状況に合わせてゲイン調整をすることはできないからである。下り信号は，無線中継基地局２０に至るまでの間に伝搬距離に応じた減衰を受ける（図６のレベルダイヤグラムに実線で示す）。ところが，無線中継基地局２０に至る同軸ケーブルＣは例えば数ｋｍ以上といった長さであるため，この間の減衰量はケーブル特性の経年変化や，途中経路の分岐工事などによって変化する（一例を図６のレベルダイヤグラムに破線で示す）。
このような到達レベルの違いに関わらず，無線中継基地局２０の受信ＡＧＣ回路２３では下り信号が一定レベルに調整される。受信ＡＧＣ回路２３によってゲイン補正を受けた下り信号は，周波数変換，パワーアンプ２５による増幅を経て空中に放射される。尚，上記パワーアンプ２５による増幅率は常に一定である。無線中継基地局２０から放射された無線波はやがて無線中継子局４０に至る。この無線伝搬時に下り信号は減衰を受けるが，その減衰量は天候等に大きく左右される。例えば１０ＧＨｚ帯以上の周波数では，晴天時には実線で示すような減衰であったものが，降雨時には雨粒による散乱で破線で示すようなより大きな減衰を受ける。このように，無線経路の環境により，無線中継子局４０に到達する信号レベルは動的に変化する。
無線中継子局４０に到達した下り信号は非常に微弱になっているので，ローノイズアンプ４２による一定増幅率の増幅を受けて周波数変換され，子局６０側に送出される。このように，無線中継子局４０内では下り信号の到達レベルの差（図中の実線と破線のレベル差）はそのまま維持される。
子局６０では，上記無線中継子局４０から受信した下り信号が，受信ＡＧＣ回路６３によって再び一定レベルに調整され，復調器６４に送られる。
以上のように，本システムＡ１では，無線中継基地局２０に受信ＡＧＣ回路２３を搭載することにより無線系に送出されるときの送信レベルが一定に保たれるため，子局６０に搭載される受信ＡＧＣ回路６３は無線系での動的な減衰変動のみを補正すればよく，比較的狭いダイナミックレンジで設計を行うことが可能となり，回路的な負荷が低減できる。無線区間の降雨減衰量変動は，場合によっては数十ｄＢに達することがあり，これに加えて有線系での減衰量変動を補正する場合には，一箇所のＡＧＣ回路では非常に大きな制御ダイナミックレンジが必要になり，設計が困難になる。
また，無線中継基地局２０，及び子局６０における受信ＡＧＣ回路（及び送信ＧＣ回路）の追従範囲を図６に斜線で示したが，無線中継基地局２０及び子局６０を設置した後の動的なゲイン変動がこの範囲に収まっていれば，残りの追従ダイナミックレンジはマージンとして残る。これは，このマージンの分は設置時の固定的な受信レベルがずれていても許容されるということを示しており，動的ゲイン変動に対する補正が無線中継基地局２０と子局６０に分散されて，マージンが増えれば設置時の調整もそれだけ容易になる。
【００２０】
続いて，同様に上り信号のゲイン調整の様子を説明する。
上り信号は数多くの子局から親局に対して送信されるため，親局側で各子局からの個別の状況に合わせて上り信号のゲイン調整をすることはできない。そこで，上り信号は下り信号と同じ経路を通過して親局に至るということを利用して，下り信号のレベル変動分を上り信号のゲイン調整にフィードフォワードし，上り信号が親局に到達するまでに受けるであろう減衰量を予め子局において補正することにより，途中経路の減衰量変動の如何に関わらず親局に到達したときの上り信号のレベルが一定となるように制御する。即ち，まず子局６０において，変調器６７から一定レベルで送出された上り信号に対して，送信ＧＣ回路６８によるゲイン補正が行われる。このときの補正量としては，上述した理由から上記受信ＡＧＣ回路６３による下り信号の補正量がそのまま用いられる。
例えば，子局６０の受信ＡＧＣ回路６３における補正量が小さい場合には，無線区間の減衰が少なく比較的高レベルで下り信号が無線中継子局４０に到達したことを意味している。従って，この場合には送信ＧＣ回路６８において上記受信ＡＧＣ回路６３による補正量と同じ小さな補正量を用いることにより，上記無線区間を通過して無線中継基地局２０に至る上り信号のレベルダイヤグラムは実線で示すようになる。逆に，下り信号の減衰が大きかった場合には，送信ＧＣ回路６８において上記受信ＡＧＣ回路６３による補正量と同じ大きな補正量を用いることにより，上り信号のレベルダイヤグラムは破線で示すようになる。結果的に，低レベルで送出された場合には小さな減衰を受け，高レベルで送出された場合には大きな減衰を受けるため，無線中継基地局２０に到達した時点の上り信号のレベルは常に一定値となる。
無線中継基地局２０に到達した上り信号は，ローノイズアンプ２８で増幅され，周波数変換を受けて送信ＧＣ回路３０に至る。この送信ＧＣ回路３０においても，上記子局６０の送信ＧＣ回路６８の場合と同様，有線系（親局１０と無線中継基地局２０との間のケーブル経路）で受けるであろう減衰量を予め補正するため，受信ＡＧＣ回路２３による下り信号の補正量がそのまま用いられる。これにより，親局１０に到達した時点での上り信号のレベルは，有線系での減衰変動に関わらず常に一定値となる（図６の実線，破線のレベルダイアグラム参照）。
【００２１】
以上説明したように，本実施の形態１に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１では，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０との間では無線周波数に変換された上り／下り信号が送受信されるが，無線で受信した上り／下り信号は，上記無線周波数への変換前の周波数に変換されてケーブル側に送出されるため，上記無線中継子局４０の配下にある子局６０ａは，ケーブルのみで接続されている子局６０ｂと同様の構成とすることができる。更に，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０は，図１のように各子局６０の直前に設置するだけでなく，ＣＡＴＶ網の任意の箇所に設置することが可能である。これにより，ＣＡＴＶ網の構成の自由度が広がると共に，既存の有線系のＣＡＴＶ網を拡張することも容易である。
また，上記無線中継基地局２０と上記無線中継子局４０は変復調機能を持たないために，その設備は極めて軽微なものにすることが可能である。また，これにより，自然環境の変化（雨，風，気温差等）に対する防護対策もまた軽微なものにすることが可能であり，コスト低減という副次的効果も得られる。
更に，無線中継基地局２０においては，その配下に接続されていない子局６０に対する信号は送出されないため，無線周波数が効率的に使用できる。また，無線の送信アンプの負荷も軽減できるため，より出力の小さな安価なシステムとすることが可能である。
また，無線中継基地局２０に受信ＡＧＣ回路２３を搭載することにより，無線系に送出されるときの送信レベルが一定に保たれるため，子局６０に搭載される受信ＡＧＣ回路６３は無線系での動的な減衰変動のみを補正すればよく，比較的狭いダイナミックレンジで設計を行うことが可能となって回路的な負荷が低減できる。また，これは上り信号に関する送信ＧＣ回路３０，６８についても同様のことがいえる。
更に，上記子局６０における送信ＧＣ回路６８，及び無線中継基地局２０における送信ＧＣ回路３０のゲイン補正量として，それぞれ受信ＡＧＣ６３，及び受信ＡＧＣ２３による下り信号のゲイン補正量がそのまま用いられるため，親局１０に到達した時点での上り信号のレベルを，有線系，無線系での減衰変動に関わらず常に一定値とすることが可能である。
【００２２】
尚，上記のように，下り側の受信ＡＧＣ回路及び上り側の送信ＧＣ回路は，子局６０と無線中継基地局２０の両方に搭載することが理想であるが，無線中継基地局２０側でそれらを省略したとしても本発明は成立する。
また，上記子局６０に搭載されている受信ＡＧＣ回路６３，及び送信ＧＣ回路６８は，無線系を介して接続されている子局６０ａにおいてはそれを省略し，代わりに同様の構成を上流側の無線中継子局４０側に搭載することもできる。しかしながらこの場合には，有線系のみで接続されている子局６０ｂと無線系を介して接続されている子局６０ａとで構成が異なってしまうことに注意が必要である。
【００２３】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では，子局６０及び無線中継子局４０において下り信号の受信ＡＧＣ回路の補正量を上り信号の送信ＧＣ回路の制御量として利用することで，親局１０に到達した時点での上り信号のレベルを一定値とすることを可能にしている。しかしながら，この方法では親局１０に到達した上り信号のレベルが完全に所定の適正レベルと一致している保証はなく，多少の誤差が生じる可能性もある。そこで，親局１０に到達した上り信号のレベルと所定の適正レベルとの差に基づいて上記子局６０の送信ＧＣ回路による上り信号のゲイン調整量を制御することも有効である（請求項１〜４を引用する請求項１１に係る発明）。以下，図７を用いて本実施の形態２に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ２について説明する。尚，双方向ＣＡＴＶシステムＡ２を構成する親局１０，無線中継基地局２０，無線中継子局４０，及び子局６０の各構成図は図７で代用する。
図７は，図６と同様，上半分にゲイン調整に関与する要素を用いた構成ブロック図を，下半分に下り信号，及び上り信号のレベルダイヤグラムを図示したものである。尚，同図では，受信ＡＧＣ回路，及び送信ＧＣ回路を，子局６０ではなく無線中継子局４０に搭載しているが，勿論上記実施の形態１と同様に子局６０側に搭載してもよい。
【００２４】
図７のレベルダイヤグラムのうち，実線は比較的通信経路の減衰量が小さい場合を，破線は減衰量が大きい場合をそれぞれ示している。通信経路の減衰量が比較的小さい場合においても，上記送信ＧＣ回路６８′は，起動時点では図７に太線で示すようにある初期設定誤差を有している。この設定誤差は，無線系，有線系をそのまま伝搬し，最終的に親局１０に到達する。途中，無線中継基地局２０の送信ＧＣ回路３０においてゲイン補正が行われるが，ここでの補正量は例えば受信ＡＧＣ回路２３における下り信号の補正量が用いられるため，上記送信ＧＣ回路６８′の初期設定誤差分は補正されない。
親局１０には，上り信号のレベルを検出する図示しないレベル検出回路が搭載されている。通信制御部１２（補正指令送出手段の一例）では，上記レベル検出回路によるレベル検出値と所定の適正レベルとを比較し，上り信号レベルが上記適正レベルに対して高いか低いかの情報よりなる信号レベル補正指令を子局６０に対する下り信号に含めて送信する。
子局６０の通信制御部６５（送信レベル制御手段の一例）では，下り信号から上記信号レベル補正指令を取り出し，これに基づいて送信ＧＣ回路６８′を制御する。例えば，上り信号レベルが上記適正レベルに対して高すぎたのであれば次の送信では上記送信ＧＣ回路６８′の補正量を少し低めに，低すぎたのであれば少し高めに制御する。この動作が，親局１０における受信レベルが適正レベルとなるまで繰り返される。これにより，送信ＧＣ回路６８′の誤差は次第に０に収束し，レベルダイヤグラムは太線から実線のように変化する。
また，天候が悪化した場合も，初期誤差の場合と同様，まず発生した誤差分が親局１０で検出され，それに基づく信号レベル補正指令によって上記送信ＧＣ回路６８′の調整を繰り返すことで次第に破線に示すような状態に収束する。
尚，上記親局１０のレベル検出回路は，複数の子局からの受信バースト毎に動作し，信号レベル補正指令も各子局向けに発行されるため，ネットワークに複数の子局が接続されていても各子局をそれぞれ正しく制御することが可能である。更に，上記実施の形態１と上記実施の形態２を組み合わせて，無線中継子局４０の送信ＧＣ回路６８′の初期設定値として受信ＡＧＣ回路６３′における下り信号の補正量を用いるようにすることが望ましい。これにより，上記初期設定誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
（実施の形態３）
一般に，ケーブル網内では下り方向に６４値や２５６値の多値直交振幅変調が行いられているが，このような高次変調方式では高い信号対雑音比が要求される。しかしながら，１０ＧＨｚ以上の無線周波数帯を用いた通信では，伝搬距離に応じて大きな信号減衰を受ける可能性があるため，ケーブル網内の信号をそのまま周波数変換して１０ＧＨｚ無線周波数帯域で飛ばす場合には，この様な多値の変調方式を採用することは難しい。この問題点を解決するためには，ケーブル網内の高次の直交振幅変調信号を，無線周波数に変換する前に低次の直交振幅変調信号に変換し，無線区間通過後，ケーブル網に出力される前に再び高次の直交振幅変調信号に変換するようにすればよい。
【００２６】
降雨等の大きな減衰を受ける無線区間においては，より信号対雑音比の要求が緩い低次の変調方式を用いることで，安定な通信が実現可能である。例えば，親局−子局間の変調方式として６４値の直交変調方式（以下，６４ＱＡＭという）を用いている場合，１０Ｅ−６のエラーレートで通信を行うためには，ビット当たりの信号電力対雑音電力密度の比で１９ｄＢ程度必要である（斉藤洋一著，「ディジタル無線通信の変復調」，第１２５ページ，図４．１６より）。これに対して，これを１６値の直交変調方式（以下，１６ＱＡＭという）に変換した場合，必要なビット当たりの信号電力対雑音電力密度比は１４．２ｄＢで済む（同上）。一方，同じ伝送レートの信号を１６ＱＡＭで変調した場合，占有帯域幅は６４ＱＡＭに比べて１．５倍拡大する。つまり，１６ＱＡＭに変換した場合，同じ信号電力対雑音電力比を実現するためには１．５倍大きな出力が必要となる。以上を勘案して６４ＱＡＭと１６ＱＡＭとを比較すると，１６ＱＡＭを用いた場合，（１９ｄＢ−１４．２ｄＢ）−１０×ｌｏｇ10１．５＝３ｄＢ低い出力で６４ＱＡＭと同等の品質を得ることができることが分かる。１６ＱＡＭを用いた場合，占有帯域幅が増加するが，無線周波数帯域に十分な帯域が確保されていれば問題にはならない。また，一般に多値変調になるほど，出力アンプの線形性や，変調に用いる局部発振器の位相ノイズなどへの性能要求も厳しくなるので，特に１０ＧＨｚ以上の高い周波数帯域の無線周波数を用いる場合には，無線区間においてより信号対雑音比の要求が緩い低次の変調方式を用いることの有効性は高い。
【００２７】
以上のような考えに基づいて上記実施の形態１に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１を改良した双方向ＣＡＴＶシステムＡ１′（請求項５〜１０に係る発明を具現化した一例）を，図９を用いて説明する。尚，双方向ＣＡＴＶシステムＡ１′を構成する親局１０，無線中継基地局２０′，無線中継子局４０′，及び子局６０の各構成図は図９で代用する。図９は，図６と同様，上半分にゲイン調整に関与する要素を用いた構成ブロック図を，下半分に下り信号及び上り信号のレベルダイヤグラムを図示したものである。
【００２８】
図９を参照しつつ，まず下り信号のゲイン調整の様子を説明する。
親局１０の６４ＱＡＭ変調器１３で変調された下り信号は，同軸ケーブルＣよりなる有線系を介して無線中継基地局２０′に到達する。無線中継基地局２０′で受信された下り信号は，下り信号レベル補正手段としての受信ＡＧＣ回路２３により，復調のための適切な信号レベルに補正される。これにより，下り信号が有線系で受けた減衰が補正される。上記受信ＡＧＣ回路２３によりレベル補正された下り信号は，子局の復調器６４と同様の構成を有する６４ＱＡＭ復調器３５において復調される。この際，６４ＱＡＭ変調信号では変調信号１シンボル当たり６ｂｉｔのディジタルデータが復元される。復調されたディジタルデータは，１６ＱＡＭ変調器３６に入力される。１６ＱＡＭ変調器３６では１シンボル当たり４ｂｉｔのディジタルデータが送信可能であるから，親局１０から受信したデータを過不足なく中継するために，１６ＱＡＭ変調器３６のシンボルクロックとしては，６４ＱＡＭ復調器３５のシンボルクロックの６／４（＝１．５）倍のシンボルクロックが用いられる。これにより，６４ＱＡＭ復調器３５で受信したデータを１６ＱＡＭ変調器３６で過不足なく変調し，送信することができる。１６ＱＡＭ変調器３６で再変調された下り信号は，周波数変換器２４′で無線周波数に変換された後，パワーアンプ２５を介して空中に送出される。尚，変調信号の占有帯域幅はシンボルレートに比例するので，１６ＱＡＭの変調信号は親局１０から送出された６４ＱＡＭの変調信号に比べて帯域が１．５倍に広がっている。ここで，上記６４ＱＡＭ復調器３５及び上記１６ＱＡＭ変調器３６が第１の復変調変換器の一例である。
無線中継子局４０′において受信された下り信号は，ローノイズアンプ４２で必要な増幅を受けた後，周波数変換器４３′で後の１６ＱＡＭ復調器５６で用いられる中間周波数帯に変換される。続いて，下り信号レベル補正手段としての受信ＡＧＣ回路５５により，復調のための適切な信号レベルに補正される。これにより，下り信号が無線系で受けた減衰や降雨によるレベル変動が補正され，次の１６ＱＡＭ復調器５６への入力レベルを一定に保つことが可能である。上記受信ＡＧＣ回路５５によりレベル補正された下り信号は，１６ＱＡＭ復調器５６において復調され，１シンボル当たり４ｂｉｔのディジタルデータが復元された後，更に続く６４ＱＡＭ変調器５７で再変調される。ここで，６４ＱＡＭ変調では１シンボル当たり６ｂｉｔの情報が伝送可能であるから，親局１０から送信されたデータを過不足なく伝送するために，上記１６ＱＡＭ復調器５６のシンボルクロックの４／６（＝２／３）倍のシンボルクロックレートで変調される。ここで，上記１６ＱＡＭ復調器５６及び上記６４ＱＡＭ変調器５７が第２の復変調変換器の一例である。
このようにして再び親局送出時と同様の６４ＱＡＭ変調を受けた下り信号は，子局側の有線系を介して子局６０に入力される。子局６０には，子局側有線系での信号減衰を補正するための受信ＡＧＣ回路６３が備えられており，これによって受信信号レベルが適切なレベルに補正された後，６４ＱＡＭ復調器６４で復調され，通信制御部６５に入力される。
【００２９】
以上説明したように，本実施の形態３に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１′の下り信号には，降雨等の大きな減衰を受ける無線区間において，ケーブル網内に比べてより信号対雑音比の要求の緩い低次の変調方式（１６ＱＡＭ）を用いているため，安定な通信が実現可能である。
また，子局６０で受信される下り信号は，親局から送出された下り信号と同一の変調方式（６４ＱＡＭ）が用いられているため，途中に変調方式の異なる無線区間が存在するか否かに関わらず，全て同じ構成の子局を用いることが可能である。
【００３０】
続いて，同様に上り信号のゲイン調整の様子を説明する。この上り信号のゲイン調整については，基本的に上記実施の形態１に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１とほぼ同じである。
子局６０において，まず１６ＱＡＭ変調器６７で変調された上り信号は，送信ＧＣ回路６８において送信レベルの補正を受ける。上記送信ＧＣ回路６８は，上記受信ＡＧＣ回路６３の補正信号に基づいて上り信号レベルを補正する。上記受信ＡＧＣ回路６３の補正信号は，子局側有線系での下り信号のレベル変動を反映したものであるため，予めこの補正信号で上り信号を補正しておくことで，無線中継基地局４０′には上り信号が子局側有線系で受けるであろうレベル変動が補正された状態で到達する。これにより，子局側有線系での減衰変動を補正することができる。子局側有線系における下り信号の上記受信ＡＧＣ回路６３によるレベル補正と，上り信号の上記送信ＧＣ回路６８によるレベル補正との関係は，図９下のレベルダイヤグラムのようになる。
子局側有線系を介して無線中継基地局４０′に達した上り信号は，上り信号補正手段としての送信ＧＣ回路５８によってレベル補正を受ける。上記送信ＧＣ回路５８は，上記受信ＡＧＣ回路５５の補正信号に基づいて上り信号レベルを補正する。上記受信ＡＧＣ回路５５の補正信号は，無線系での下り信号のレベル変動を反映したものであるため，予めこの補正信号で上り信号を補正しておくことで，上り信号が無線系を伝搬する際に受けるであろう減衰変動を予め補正することができる。上記送信ＧＣ回路５８によってレベル補正を受けた上り信号は，周波数変換器４７で無線周波数に変換された後，パワーアンプ４８で増幅され，空中に送出される。無線系における下り信号の上記受信ＡＧＣ回路５５によるレベル補正と，上り信号の上記送信ＧＣ回路５８によるレベル補正との関係は，図９下のレベルダイヤグラムのようになる。
無線中継基地局２０′で受信された上り信号は，周波数変換器２９により親局側有線系で使用される上り信号周波数に周波数変換され，上り信号レベル補正手段としての送信ＧＣ回路３０に入力される。上記送信ＧＣ回路３０は，上記受信ＡＧＣ回路２３の補正信号に基づいて上り信号レベルを補正する。上記受信ＡＧＣ回路２３の補正信号は，親局側有線系での下り信号のレベル変動を反映したものであるため，予めこの補正信号で上り信号を補正しておくことで，親局１０には上り信号が親局側有線系で受けるであろうレベル変動が補正された状態で到達する。これにより，親局側有線系での減衰変動を補正することができる。親局側有線系における下り信号の上記受信ＡＧＣ回路２３によるレベル補正と，上り信号の上記送信ＧＣ回路３０によるレベル補正との関係は，図９下のレベルダイヤグラムのようになる。以上説明したような子局６０から親局１０に至る一連の送信ＧＣ回路でのレベル補正により，子局側有線系，無線系，親局側有線系の減衰変動によらず，上り信号は親局１０に到達した時点で一定の適切なレベルに保たれる。適切なレベルで親局に入力した上り信号は，１６ＱＡＭ復調器１５によって復調され，通信制御部１２に入力される。
【００３１】
尚，以上説明した実施の形態３に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１′では，下り信号が無線中継基地局４０′から子局側有線系を介して子局６０に送信される例を示したが，子局６０を無線中継基地局４０′に直接接続することも可能である。この場合には無線中継基地局４０′の１６ＱＡＭ復調器５６と６４ＱＡＭ変調器５７は必要なく，下り信号が１６ＱＡＭのままで子局６０に入力されるようにすればよい。但し，この場合の子局の構成は子局側有線系を介して接続される他の子局と異なってしまうことに注意が必要である。
また，上記の例では，ケーブル網内で６４ＱＡＭ，無線区間で１６ＱＡＭを用いたが，これに限られるものではない。例えば，ケーブル網内で２５６ＱＡＭ，無線区間で４ＱＡＭを用いるような構成も可能である。また，必ずしも直交振幅変調方式を用いる必要はなく，ケーブル網内と無線区間のいずれか若しくは両方に他の変調方式を用いることも可能である。
【００３２】
（実施の形態４）
以上説明した実施の形態３についても，上記実施の形態２と同様，親局１０に到達した上り信号のレベルと所定の適正レベルとの差に基づいて上記子局６０の送信ＧＣ回路による上り信号のゲイン調整量を制御するような構成を追加することが有効である（請求項５〜１０を引用する請求項１１に係る発明）。以下，図１０を用いて本実施の形態４に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ２′について説明するが，基本的な考え方は上記実施の形態２と全く同じである。
図１０に示すように，双方向ＣＡＴＶシステムＡ２′では，下り信号と異なり，上り信号については子局６０′から親局１０′までの間で周波数変換と送信ＧＣ回路によるレベル補正を行っているだけであって，無線中継子局４０′の送信ＧＣ回路５８では無線区間で上り信号が受けるであろう減衰変動の補正が，無線中継基地局２０′の送信ＧＣ回路３０では親局側有線系で上り信号が受けるであろう減衰変動の補正が，それぞれ送信ＡＧＣ回路５５，２３の補正信号に基づいて行われる。従って，図１０下のレベルダイヤグラムに示すように，もし子局６０′の送信ＧＣ回路６８が初期設定誤差を有していた場合には，その誤差は子局側有線系，無線系，親局側有線系をそのまま伝搬し，最終的に親局１０′に到達する。
親局１０′には，上り信号のレベルを検出する図示しないレベル検出回路が搭載されている。通信制御部１２′（補正指令送出手段の一例）では，上記レベル検出回路によるレベル検出値と所定の適正レベルとを比較し，上り信号レベルが上記適正レベルに対して高いか低いかの情報よりなる信号レベル補正指令を子局６０′に対する下り信号に含めて送信する。子局６０′の通信制御部６５′（送信レベル制御手段の一例）では，下り信号から上記信号レベル補正指令を取り出し，これに基づいて送信ＧＣ回路６８を制御する。例えば，上り信号レベルが上記適正レベルに対して高すぎたのであれば次の送信では上記送信ＧＣ回路６８の補正量を少し低めに，低すぎたのであれば少し高めに制御する。この動作が，親局１０′における受信レベルが適正レベルとなるまで繰り返される。これにより，送信ＧＣ回路６８の誤差は次第に０に収束してレベルダイヤグラムは太線から実線のように変化し，上記送信ＧＣ回路６８の初期設定誤差が補正される。
尚，初期設定誤差は，子局６０′以外の無線中継子局４０′や無線中継基地局２０′で生じたものであっても，同様に親局１０′まで伝搬するため，子局６０′の送信ＧＣ回路６８において同様に補正することが可能である。
【００３３】
（実施の形態５）
続いて，請求項１２に係る発明を具現化した一例を説明する。
本実施の形態５に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ３は，親局１０，及び子局６０の構成については図２，図５に示すものと同様である。
無線中継基地局２０′（図１１）は，図３に示す無線中継基地局２０における受信ＡＧＣ回路２３及び送信ＧＣ回路３０が省略され，合波器３３及びパイロット信号発生回路３４（パイロット信号発生手段の一例）が新たに搭載されている。
また，無線中継子局４０′（図１２）は，図４に示す無線中継子局４０に，更にバンドパスフィルタ４４′，パイロット信号レベル検出器５３，受信ＧＣ回路５１，及び送信ＧＣ回路５２が新たに搭載されている。ここで，上記パイロット信号レベル検出器５３，受信ＧＣ回路５１，及び送信ＧＣ回路５２が信号補正手段の一例である。
【００３４】
以下，図１１，図１２を用いて，まず無線中継基地局２０′と無線中継子局４０′との間の無線中継系の動作を説明する。
無線中継基地局２０′は，上記親局１０と，有線ＣＡＴＶネットワーク（同軸ケーブルＣ）を介して接続されている。
上記同軸ケーブルＣからダイプレクサ２１を介して取り込まれた高調波側の下り信号は，バンドパスフィルタ２２によって当該基地局２０′の配下に接続されている子局に無関係の信号が排除された後，アップコンバータ２４によって無線周波数に周波数変換される。この際，変換前の下り信号周波数と変換後の無線周波数はチャネルセレクタ３２によって設定可能である。無線周波数に周波数変換された下り信号は，合波器３３により，パイロット信号発生回路３４で発生されたパイロット信号が加えられた後，パワーアンプ２５によって電力増幅され，送信アンテナ２６を介して空中に放射される。ここで，上記パイロット信号発生回路３４では，下り信号とは異なる一定の周波数で一定出力の連続波が上記パイロット波として発振される。上記無線中継基地局２０′の無線周波数側におけるアナログＴＶ放送波，上り／下り変調波，及び上記パイロット信号の周波数配置の一例を図１６に示す。
【００３５】
適度に広がりを持った下り信号は，空間を伝搬して無線中継子局４０′の受信アンテナ４１に到達する。上記受信アンテナ４１で受信された下り信号は，ローノイズアンプ４２で必要な増幅を受けた後，ダウンコンバータ４３で当該信号が同軸ケーブルＣ上を伝搬される場合に割り当てられた周波数帯域に周波数変換される。周波数変換された下り信号は２つに分岐され，その一方はバンドパスフィルタ４４′において上記パイロット信号の周波数以外の変調波等が除去され，パイロット信号レベル検出器５３に入力される。上記パイロット信号レベル検出器５３では，入力されたパイロット信号の強度と所定の参照レベルとの差を演算し，これに基づいて，受信ＧＣ回路５１のアッテネータの制御信号を発生する（図１３に示す詳細ブロック図参照。尚，上記受信ＧＣ回路５１へは，上記ダウンコンバータ４３から出力された下り信号がバンドパスフィルタ４４を介して入力される。）。例えば，検出されたパイロット信号の強度が上記参照レベルに対し１ｄＢ大きければ，可変アッテネータの減衰量を１ｄＢ増加させ，逆にパイロット信号の強度が上記参照レベルに対し１ｄＢ小さければ，可変アッテネータの減衰量を１ｄＢ減少させる。
図１４に，パイロット信号レベルｐとｄｅｆ（パイロット信号レベルｐと参照レベルｒｅｆとの差）との関係，及び上記ｄｅｆと上記可変アッテネータの制御量（減衰量）の関係の一例を示す。無線中継子局４０′の初期設定は，降雨減衰のない晴天時に行う。晴天時には，受信ＧＣ回路５１の可変アッテネータは小さい減衰量に設定し，これを通常時の動作点とする。尚，上記動作点は，降雨時に減衰量を十分に減少させて必要な受信レベルが得られるように適当な値に設定する必要がある。この調整は，参照レベルの調整によって可能である。図１４に示すように，参照レベルを下げると動作点は高い側，即ち減衰量が大きい側に移動する。この調整以降，降雨により実際の受信レベルが低下してくると，動作点は図１４の左方向に移動し，可変アッテネータの減衰量は小さくなり，結果として受信ＧＣ回路５１を通過して子局６０に至る下り信号は（有線系の減衰が一定であれば）設置時と同じレベルに維持されることになる。
上記受信ＧＣ回路５１を通過した下り信号は，ダイプレクサ４５を介して配下の子局６０に接続された同軸ケーブルＣに送出される。
【００３６】
一方，配下の子局６０からの上り信号は同軸ケーブルＣから無線中継子局４０′に取り込まれ，ダイプレクサ４５を介して送信ＧＣ回路５２に入力される。上記送信ＧＣ回路５２では，上記受信ＧＣ回路５１で用いられた調整量（上記パイロット信号レベル検出器５３からの出力値）が用いられる。上記送信ＧＣ回路５２から出力された上り信号は，バンドパスフィルタ４６を介してアップコンバータ４７によって無線周波数に周波数変換された後，パワーアンプ４８によって電力増幅され，送信アンテナ４９を介して空中に送出される。上記送信アンテナ４９から送出された上り信号は，空間を伝搬して無線中継基地局２０′の受信アンテナ２７に到達する。
無線中継基地局２０′の受信アンテナ２７で受信された上り信号は，ローノイズアンプ２８で必要な増幅を受けた後，ダウンコンバータ２９で当該信号が同軸ケーブルＣ上を伝搬される場合に割り当てられた周波数帯域に周波数変換され，バンドパスフィルタ３１，ダイプレクサ２１を介して親局１０に接続された同軸ケーブルＣに送出される。
【００３７】
続いて，図１５を用いて，本システムＡ３におけるゲイン調整について説明し，本実施の形態５の特徴点を明らかにする。
図１５は，図６と同様，上半分にゲイン調整に関与する要素による構成ブロック図を，下半分に，上半分のブロック図に対応する形で，下り信号，及び上り信号のレベルダイヤグラムを図示したものである。尚，上記レベルダイヤグラムの縦軸はその位置での信号強度を相対的に示したものであって絶対的な強度を示したものではない。
【００３８】
図１５を参照しながら，まず下り信号のゲイン調整の様子を説明する。
親局１０から送信された下り信号は，同軸ケーブルＣを伝搬して無線中継基地局２０′に至る。ここで，親局１０からの送信出力は一定レベルである。下り信号は，無線中継基地局２０′に至るまでの間に伝搬距離に応じた減衰を受ける（図１５のレベルダイヤグラムに実線で示す）。ところが，無線中継基地局２０′に至る同軸ケーブルＣは例えば数ｋｍ以上といった長さであるため，この間の減衰量はケーブル特性の経年変化や，途中経路の分岐工事などによって変化する（一例を図１５のレベルダイヤグラムに破線で示す）。
ダイプレクサ２１を介して無線中継基地局２０′内に取り込まれた下り信号は，周波数変換を受けた後，パイロット信号発生器３４で発生されたパイロット信号が加えられ，パワーアンプ２５によって電力増幅された後，送信アンテナ２６を介して空中に放射される。尚，上記パワーアンプ２５による増幅率は常に一定である。
無線中継基地局２０′から放射された無線波はやがて無線中継子局４０′に至る。この無線伝搬時に下り信号は減衰を受けるが，その減衰量は天候等に大きく左右される。例えば１０ＧＨｚ帯以上の周波数では，晴天時には細線（実線：有線系での減衰小，破線：有線系での減衰大）で示すような減衰であったものが，降雨時には雨粒による散乱で太線（実線：有線系での減衰小，破線：有線系での減衰大）で示すようなより大きな減衰を受ける。このように，無線経路の環境により，無線中継子局４０′に到達する信号レベルは動的に変化する。無線中継子局４０′に到達した下り信号は，ローノイズアンプ４２による一定増幅率の増幅を受けて周波数変換された後，先に説明したようにパイロット信号レベル検出器５３からの出力値に基づいて受信ＧＣ回路５２によるゲイン補正を受ける。これにより，下り信号の強度は上記無線中継基地局２０′から無線送出される前のレベルに補正される。またこのとき，有線系での減衰量の差によるレベル差は補正されない（細実線と細破線との間のレベル差は変わらない）。即ち，子局６０には親局１０から無線中継子局４０′への有線系で生じるゲイン変動がそのまま透過的に伝わることがわかる。従って，子局６０における受信ＡＧＣ回路６３は無線系で下り信号が経験する動的変動の影響を受けずに有線系で発生したゲイン変動のみを補正すればよく，比較的少ないダイナミックレンジで設計をおこなうことができ，回路的な負荷が低減される。また，無線系を介して接続を行う場合でも，有線系での接続を前提に設計された子局をそのまま用いることが可能となる。
【００３９】
続いて，同様に上り信号のゲイン調整の様子を説明する。
上記実施の形態１に係るシステムＡ１と同様，上り信号が親局に到達するまでに受けるであろう減衰量を予め子局において補正するため，まず子局６０において，変調器６７から一定レベルで送出された上り信号に対して，送信ＧＣ回路６８によるゲイン補正が行われ，無線中継子局４０′に送られる。このときの補正量としては，上述した理由から上記受信ＡＧＣ回路６３による下り信号の補正量がそのまま用いられる。この補正量は，子局６０から親局１０までの経路における有線系での減衰量に相当し，無線系の減衰量は含まない。
無線中継子局４０′の送信ＧＣ回路５１では，親局１０までの経路における無線系での減衰量を予め補正するため，上記受信ＧＣ回路５２による下り信号のレベル補正に用いられた補正量を用いて上り信号のレベル補正が行われる。その後，上り信号は無線周波数に周波数変換され，パワーアンプ４８による一定の増幅を受けた後，無線送出される。
無線中継基地局２０′に到達した上り信号は，ローノイズアンプ２８で増幅され，周波数変換を受け，ダイプレクサ２１を介して親局１０側の同軸ケーブルＣに送出される。この時点での上り信号は，上記無線中継子局４０′の送信ＧＣ回路５１でのゲイン補正分は使い果たされ，上記子局６０の送信ＧＣ回路６８による有線系を対象としたゲイン補正分のみが残っている。このゲイン補正分は有線系において失われ，上記上り信号は所定の適正レベルで親局１０に到達する。
以上説明したように，本実施の形態５に係るシステムＡ３によれば，子局６０における受信ＡＧ回路６３及び送信ＧＣ回路６８では，無線系で下り／上り信号が経験する動的変動の影響を受けずに有線系で発生するゲイン変動のみを補正すればよく，比較的少ないダイナミックレンジで設計をおこなうことができ，回路的な負荷が低減される。また，無線系を介して接続を行う場合でも，有線系での接続を前提に設計された子局をそのまま用いることが可能となる。
【００４０】
更に，以上の実施の形態においては，上記無線中継系でアナログＴＶ放送波を中継することも当然可能である。
また，親局−子局間の通信は，ＱＰＳＫ変調を用いたものに限られるものではなく，ＱＡＭ方式などその他の変調方式を用いたものであっても本発明の本質は変わらない。また上り信号の送信方法についても，ポーリング方式に限られるものではなく，公知のSlotted ALOHA などの制御方式を用いることも可能である。更に，本発明はＣＡＴＶ網に限らず，他の双方向通信システムに適用することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，親局と１又は複数の子局との間で双方向のデータ通信を行う双方向通信システムにおいて，上記親局と上記子局とを結ぶケーブル経路上の任意箇所が，互いに無線で通信を行う１対の親局側無線通信手段と子局側無線通信手段とで接続され，上記親局側無線通信手段と上記子局側無線通信手段は，それぞれ，ケーブル側から受信した変調信号を所定の無線送信用周波数に変換して送出すると共に，相手側の無線通信手段から無線により受信した信号を所定のケーブル送信用周波数に変換してケーブル側に送出するように構成されてなることを特徴とする双方向通信システムとして構成されているため，上記子局側無線通信手段の配下にある子局は，ケーブルのみで接続されている子局と同様の構成とすることができる。更に，上記親局側無線通信手段，子局側無線通信手段は，各子局の直前に設置するだけでなく，ケーブル経路上の任意の箇所に設置することが可能であるため，通信網の構成の自由度が広がると共に，既存の有線系のみによる通信網を拡張することも容易である。このように，本発明によって，従来のケーブル接続用の子局の基本仕様を変えることなくネットワークの一部を無線化することが可能となる。
さらに，上記親局側無線通信手段に，高次（例えば６４値や２５６値）の直交振幅変調信号を復調し，より低次（例えば４値や１６値）の直交振幅変調方式で変調する第１の復変調変換器を搭載するので，ケーブル網内の高次の直交振幅変調信号を，無線周波数に変換する前に低次の直交振幅変調信号に変換することができ，降雨等の大きな減衰を受ける無線区間において，より信号対雑音比の要求が緩い低次の変調方式を用いることで，安定な通信が実現可能である。
更に，上記子局側無線通信手段に，低次（例えば４値や１６値）の直交振幅変調信号を復調し，より高次（例えば６４値や２５６値）の直交振幅変調方式で変調する第２の復変調変換器を搭載するので，子局側の有線系では親局から送出された下り信号と同一の変調方式となるため，途中に変調方式の異なる無線区間が存在するか否かに関わらず，全て同じ構成の子局を用いることが可能である。
更に，上記親局側無線通信手段が，上記親局側からの信号のうち，当該親局側無線通信手段の下流側に接続されている子局に対する信号のみを選択的に上記子局側無線通信手段に送信するようにすれば，無線周波数が効率的に使用できる。また，無線の送信アンプの負荷も軽減できるため，より出力の小さな安価なシステムとすることが可能である。
また，上記親局から上記子局への下り信号を所定レベルに補正する下り信号レベル補正手段と，上記子局から上記親局への上り信号を上記下り信号レベル補正手段による補正量に基づいて補正する上り信号レベル補正手段とを，上記子局側無線通信手段若しくは上記子局に搭載すれば，親局に到達した時点での上り信号のレベルを，有線系，無線系での減衰変動に関わらず常に一定値とすることが可能である。
更に，上記下り信号レベル補正手段，及び上記上り信号レベル補正手段を上記親局側無線通信手段にも搭載すれば，子局に搭載される上記下り信号レベル補正手段及び上記上り信号レベル補正手段は無線系（親局側−子局側無線通信手段間）での動的な減衰変動のみを補正すればよく，比較的狭いダイナミックレンジで設計を行うことが可能となり，回路的な負荷が低減できる。
【００４２】
また，上記子局から受信した信号レベルと所定の適正レベルとの比較に基づく信号レベル補正指令を上記子局に対して送信する補正指令送出手段を上記親局に搭載し，上記親局から受信した上記信号レベル補正指令に基づいて，上記親局へ送信する信号の送信レベルを補正する送信レベル制御手段を上記子局に搭載すれば，親局に到達したときの上り信号のレベルを所定の適正レベルに精度良く一致させることが可能となる。
また，上記子局側無線通信手段へ送信する信号と共に一定強度のパイロット信号を送出するパイロット信号発生手段を上記親局側無線通信手段に搭載し，上記親局側無線通信手段から受信した上記パイロット信号に基づいて上記親局側無線通信手段から受信した信号のレベルと上記子局側から受信した上り信号のレベルとを補正する信号補正手段を上記子局側無線通信手段に搭載すれば，子局では，無線系（親局側−子局側無線通信手段間）で下り／上り信号が経験する動的変動の影響を受けずに有線系で発生するゲイン変動のみを補正すればよく，比較的少ないダイナミックレンジで設計をおこなうことができ，回路的な負荷が低減される。また，無線系を介して接続を行う場合に，有線系での接続を前提に設計された子局をそのまま用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１の概略全体構成を示す図。
【図２】 親局１０の概略構成を示すブロック図。
【図３】 無線中継基地局２０の概略構成を示すブロック図。
【図４】 無線中継子局４０の概略構成を示すブロック図。
【図５】 子局６０の概略構成を示すブロック図。
【図６】 上記双方向ＣＡＴＶシステムＡ１における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図。
【図７】 実施の形態２に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ２における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図。
【図８】 ＣＡＴＶヘッドエンド出口における同軸ケーブルＣ中の信号の周波数配置の一例を示す図。
【図９】 実施の形態３に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ１′における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図。
【図１０】 実施の形態４に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ２′における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図。
【図１１】 実施の形態５に係る双方向ＣＡＴＶシステムＡ３における無線中継基地局２０′の概略構成を示すブロック図。
【図１２】 同じく無線中継子局４０′の概略構成を示すブロック図。
【図１３】 上記無線中継子局４０′のパイロット信号レベル検出器５３の周辺についての詳細ブロック図。
【図１４】 パイロット信号レベルｐとｄｅｆ（パイロット信号レベルｐと参照レベルｒｅｆとの差）との関係，及び上記ｄｅｆと上記可変アッテネータの制御量（減衰量）の関係の一例を示す図。
【図１５】 上記双方向ＣＡＴＶシステムＡ３における無線系を介する親局−子局間での上り／下り信号の強度レベル変動の一例を示す図。
【図１６】 上記双方向ＣＡＴＶシステムＡ３におけるＣＡＴＶヘッドエンド出口の同軸ケーブルＣ中の信号の周波数配置の一例を示す図。
【図１７】 従来の双方向無線ＣＡＴＶシステムの概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２，Ａ３…双方向ＣＡＴＶシステム
１０…親局
１２…通信制御部（補正指令送出手段の一例）
２０，２０′…無線中継基地局（親局側無線通信手段の一例）
２２…バンドパスフィルタ
２３…受信ＡＧＣ回路（下り信号レベル補正手段の一例）
２４…アップコンバータ
２９…ダウンコンバータ
３０…送信ＧＣ回路（上り信号レベル補正手段の一例）
３４…パイロット信号発生回路（パイロット信号発生手段の一例）
３５…６４ＱＡＭ復調器
３６…１６ＱＡＭ変調器（３５，３６が第１の復変調変換器の一例）
４０，４０′…無線中継子局（子局側無線通信手段の一例）
４３…ダウンコンバータ
４７…アップコンバータ
５１…受信ＧＣ回路
５２…送信ＧＣ回路
５３…パイロット信号レベル検出器（上記５１，５２と共に信号補正手段の一例を構成）
５６…１６ＱＡＭ復調器
５７…６４ＱＡＭ変調器（５６，５７が第２の復変調変換器の一例）
６０（６０ａ，６０ｂ）…子局
６３，６３′…受信ＡＧＣ回路（下り信号レベル補正手段の一例）
６５…通信制御部（送信レベル制御手段の一例）
６８，６８′…送信ＧＣ回路（上り信号レベル補正手段の一例）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bidirectional communication system that performs bidirectional data communication between a master station and one or more slave stations, such as bidirectional CATV.
[0002]
[Prior art]
Since CATV (Cable Television) was originally started for the purpose of distributing television broadcasts to difficult viewing areas where television radio waves are difficult to reach, conventional CATV has been used exclusively as a one-way TV distribution service. In recent years, however, attempts have been made to realize bi-directional communication using the CATV cable network and to provide, for example, high-speed Internet always-on connection service and telephone service to each home (for example, JP-A-9-46667).
However, in the bidirectional communication system using the conventional CATV network as described above, it is necessary to lay cables to all subscriber houses, and a large investment is required as the number of subscribers increases. In addition, it is often impossible or difficult to lay cables for various reasons. For example, in the case of an apartment house, since the doors are arranged side by side, it may be necessary to work on adjacent doors that do not actually enjoy the service. As described above, the conventional bidirectional CATV communication system has a big problem in increasing the number of subscribers.
Therefore, a bidirectional wireless CATV system in which a home terminal is provided with a wireless transmission / reception function and the end portion of the network is replaced with wireless is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-13818. As shown in FIG. 17, this bidirectional wireless CATV system includes a home terminal 101 (slave station), abase station 102, anode station 104, and a head end station 103 (master station) that collectively controls them. Thehead end station 103 is connected to thebase station 102 via thenode station 104 via the conventional cable, and thebase station 102 and the plurality ofhome terminals 101 are wirelessly connected using a frequency of 10 GHz or higher. Connected with. In thebase station 102, modulation / demodulation of communication data and frequency conversion between radio frequencies are performed.
This makes it possible to provide services easily even in areas where it is difficult to lay new cables, and is also suitable for housing complexes.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the bidirectional wireless CATV system as described above, the configuration from the base station to the home terminal is completely different from the conventional bidirectional CATV system using only cable connection. It is difficult to expand the CATV system so that subscribers by wireless connection coexist. In particular, it is not possible to use a conventional home terminal for cable connection as a home terminal, and it is necessary to use a home terminal with a new wireless transmission / reception function. There was a problem that could not be unified. Further, it is impossible to cope with a part of the route other than the terminal being wireless or a part of the existing CATV network being replaced with wireless.
Further, in communication using a radio frequency band of 10 GHz or higher as in the above-described bidirectional wireless CATV system, a large signal attenuation of several tens of dB or more is expected due to rain attenuation. Since no special consideration is given to the above, there is a possibility that the demodulation characteristics may be deteriorated due to fluctuations in the signal attenuation of the radio system. In addition, it is conceivable to design a special modem that can cope with such a large change in signal attenuation. However, the cost may increase and the cost performance of the entire system may be impaired.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make a part of the network wireless without changing the basic specifications of the conventional slave station for cable connection. It is an object of the present invention to provide a bidirectional communication system that can cope with fluctuations in signal attenuation of a wireless system without impairing cost performance of the entire system.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides a cable path connecting the master station and the slave station in a bidirectional communication system that performs bidirectional data communication between the master station and one or more slave stations. The above arbitrary locations are connected by a pair of master station side wireless communication means and slave station side wireless communication means that communicate with each other wirelessly, and the master station side wireless communication means and the slave station side wireless communication means are: Each of the modulated signals received from the cable side is converted into a predetermined wireless transmission frequency and transmitted, and the signal received wirelessly from the counterpart wireless communication means is converted into a predetermined cable transmission frequency to the cable side. Configured to send outThe master station side wireless communication means demodulates the downlink signal from the master station, which is a high-order quadrature amplitude modulation signal, and again modulates with a lower-order quadrature amplitude modulation method. And the slave station side wireless communication means demodulates the downlink signal from the master station, which is a lower-order quadrature amplitude modulation signal, and again modulates the signal using the higher-order quadrature amplitude modulation method. Comprising a second post-modulation converterThis is configured as a bidirectional communication system.
  Further, the master station side wireless communication means selectively selects only the signal for the slave station connected to the downstream side of the master station side wireless communication means from among the signals from the master station side. If transmitted to the communication means, the radio frequency can be used efficiently. In addition, since the load on the wireless transmission amplifier can be reduced, an inexpensive system with smaller output can be achieved.
  Further, a downstream signal level correcting means for correcting a downstream signal from the master station to the slave station to a predetermined level, and an upstream signal from the slave station to the master station based on a correction amount by the downstream signal level correcting means. If the uplink signal level correcting means to be corrected is mounted on the slave station side wireless communication means or the slave station, the level of the uplink signal at the time of reaching the master station is changed to attenuation fluctuation in the wired system and the wireless system. Regardless, it can always be a constant value.
  Further, if the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means are also installed in the master station side wireless communication means, the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means installed in the slave station are: It is only necessary to correct the dynamic attenuation fluctuation in the wireless system (between the master station side and the slave station side wireless communication means), making it possible to design with a relatively narrow dynamic range and reducing the circuit load. .
[0005]
oneIn general, 64-value or 256-value multi-value quadrature amplitude modulation is performed in the downstream direction in the cable network, but such a high-order modulation method requires a high signal-to-noise ratio. However, in communication using a radio frequency band of 10 GHz or more, there is a possibility that a large signal attenuation may occur depending on the propagation distance. Therefore, when the signal in the cable network is directly converted and skipped in the 10 GHz radio frequency band. Therefore, it is difficult to adopt such a multi-level modulation method. Therefore, the master station side wireless communication means demodulates a higher-order (for example, 64-value or 256-value) quadrature amplitude modulation signal and modulates it by a lower-order (for example, 4-value or 16-value) quadrature amplitude modulation method.the aboveEquipped with first demodulation converterAnd furtherFurther, the slave side wireless communication means also demodulates a low-order (for example, 4-value or 16-value) quadrature amplitude modulation signal and modulates it by a higher-order (for example, 64-value or 256-value) quadrature amplitude modulation method.the aboveIt is desirable to mount a second post-modulation converter.
[0006]
The master station is equipped with correction command transmission means for transmitting a signal level correction command based on a comparison between the signal level received from the slave station and a predetermined appropriate level to the slave station, and received from the master station. If the transmission level control means for correcting the transmission level of the signal transmitted to the master station is installed in the slave station based on the signal level correction command, the uplink signal level when reaching the master station is set to a predetermined level. It becomes possible to match the appropriate level with high accuracy.
Also, the pilot signal generating means for transmitting a pilot signal having a constant strength together with a signal to be transmitted to the slave station side wireless communication means is mounted on the master station side wireless communication means, and the pilot signal received from the master station side wireless communication means is received. A signal correction means for correcting the level of the signal received from the master station side radio communication means and the level of the uplink signal received from the slave station side based on the signal is mounted on the slave station side radio communication means, and the radio section If the level fluctuation is corrected, the slave station generates it in the wired system without being affected by the dynamic fluctuation experienced by the downlink / uplink signal in the wireless system (between the master station side and the slave station side wireless communication means). It is only necessary to correct the gain variation, and the design can be performed with a relatively small dynamic range, and the circuit load is reduced. In addition, when connecting via a wireless system, a slave station designed on the assumption of a wired connection can be used as it is. The bidirectional communication system can be constructed on a cable television network, for example.
[0007]
[Action]
According to the present invention, uplink / downlink signals converted into radio transmission frequencies are transmitted / received between the radio communication means on the master station side and the slave station side. It is converted to the frequency before conversion to frequency and sent to the cable side. Therefore, the slave stations under the slave station side wireless communication means can have the same configuration as the slave stations connected only by the cable. Furthermore, since the above-mentioned master station side / slave station side wireless communication means can be installed not only immediately before each slave station but also at any location on the cable path, the configuration of the communication network can be freely set. As the degree expands, it is easy to expand the existing wired network. As described above, according to the present invention, a part of the network can be made wireless without changing the basic specifications of the conventional cable connection slave station.
Further, a downstream signal level correcting means for correcting a downstream signal from the master station to the slave station to a predetermined level, and an upstream signal from the slave station to the master station based on a correction amount by the downstream signal level correcting means. If the uplink signal level correcting means to be corrected is installed in the slave station side wireless communication means or the slave station, the attenuation amount that the uplink signal will receive before reaching the master station is corrected in advance in the slave station. . As a result, the level of the upstream signal when it reaches the master station can always be a constant value regardless of attenuation fluctuations in the wired system and the wireless system.
Furthermore, if the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means are also installed in the master station side wireless communication means, the transmission level when sent to the wireless system is kept constant. As a result, the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means mounted on the slave station need only correct dynamic attenuation fluctuations in the radio system, and can be designed with a relatively narrow dynamic range. This makes it possible to reduce the circuit load.
[0008]
  Further, the master station side wireless communication means demodulates a high-order (for example, 64 value or 256 value) quadrature amplitude modulation signal and modulates it by a lower order (for example, 4 value or 16 value) quadrature amplitude modulation method. Equipped with 1 demodulation converter, high-order quadrature amplitude modulation signal in cable network is converted to low-order quadrature amplitude modulation signal with low signal-to-noise ratio requirement before conversion to radio frequencySoStable communication can be realized in a wireless section that receives large attenuation such as rainfall.
  Further, the slave station side wireless communication means demodulates a low-order (for example, 4 value or 16 value) quadrature amplitude modulation signal and modulates it by a higher order (for example, 64 value or 256 value) quadrature amplitude modulation method. 2 post-modulation convertersBecauseBecause the cable system on the slave station side uses the same modulation scheme as the downlink signal sent from the master station, all slave stations with the same configuration can be used regardless of whether there are radio sections with different modulation schemes. It is possible to use.
[0009]
The master station is equipped with correction command transmission means for transmitting a signal level correction command based on a comparison between the signal level received from the slave station and a predetermined appropriate level to the slave station, and received from the master station. If the transmission level control means for correcting the transmission level of the signal transmitted to the master station is installed in the slave station based on the signal level correction command, the uplink signal transmission level adjustment by the transmission level control means is repeated. As a result, the reception level at the master station gradually converges to an appropriate level. As a result, the level of the upstream signal when it reaches the master station can be matched with a predetermined appropriate level with high accuracy.
Also, the pilot signal generating means for transmitting a pilot signal having a constant strength together with a signal to be transmitted to the slave station side wireless communication means is mounted on the master station side wireless communication means, and the pilot signal received from the master station side wireless communication means is received. If signal correction means for correcting the level of the signal received from the master station side wireless communication means based on the signal and the level of the uplink signal received from the slave station side is mounted on the slave station side wireless communication means, The level of the downstream signal on the downstream side of the slave station side wireless communication means is the same as the level on the upstream side of the master station side wireless communication means. Therefore, in the slave station, it is only necessary to correct the gain fluctuation generated in the wired system without being affected by the dynamic fluctuation experienced by the downlink / uplink signal in the wireless system, and the design can be performed with a relatively small dynamic range. , Circuit load is reduced. In addition, when connecting via a wireless system, a slave station designed on the assumption of a wired connection can be used as it is.
As described above, it is possible to provide a bidirectional communication system that can cope with fluctuations in the signal attenuation of a wireless system without impairing the cost performance of the entire system.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a bidirectional CATV system A1 according toEmbodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of amaster station 10, and FIG. 3 is a radiorelay base station 20 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the radiorelay slave station 40, FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of theslave station 60, and FIG. 6 is a radio system in the bidirectional CATV system A1. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of fluctuations in the intensity level of an upstream / downstream signal between a master station and a slave station via the base station; FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of frequency arrangement of signals in the coaxial cable C at the CATV head end exit, and FIG. 9 is a bidirectional CATV according to the third embodiment. System A FIG. 10 is a diagram showing an example of fluctuations in the intensity level of the upstream / downstream signal between the master station and the slave station via the radio system in FIG. 10, and FIG. 10 is a master station via the radio system in the bidirectional CATV system A2 ′ according to the fourth embodiment. FIG. 11 is a diagram showing an example of fluctuation of the intensity level of uplink / downlink signals between slave stations, FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the radiorelay base station 20 ′ in the bidirectional CATV system A3 according to the fifth embodiment, 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the radio relay slave station 40 ', FIG. 13 is a detailed block diagram of the periphery of the pilotsignal level detector 53 of the radio relay slave station 40', and FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the relationship between def (difference between pilot signal level p and reference level ref) and the relationship between the def and the control amount (attenuation amount) of the variable attenuator. FIG. 16 is a diagram showing an example of fluctuation in the intensity level of the upstream / downstream signal between the master station and the slave station via the wireless system in the bidirectional CATV system A3, and FIG. 16 shows the coaxial of the CATV headend exit in the bidirectional CATV system A3. 3 is a diagram illustrating an example of a frequency arrangement of signals in a cable C. FIG.
[0011]
(Embodiment 1)
The interactive CATV system A1 according to the first embodiment applies the interactive communication system according toclaims 1 to 4 to a CATV network, and provides each subscriber with a high-speed Internet always-on connection service in addition to analog TV broadcasting. As shown in FIG. 1, a CATV headend 0, a plurality ofslave stations 60a and 60b (collectively referred to as slave stations 60) installed in each subscriber's home, and a signal path connecting them And the wireless relay base station 20 (an example of the master station side wireless communication means) / the wireless relay slave station 40 (the slave station side) that wirelessly connects an arbitrary portion of the coaxial cable C to each other. An example of wireless communication means).
[0012]
The CATV headend 0 accommodates a CATV analogvideo distribution system 1 for distributing analog TV video, a plurality ofmaster stations 10 and various servers for bidirectional communication, and arouter 2 for connecting them to the Internet. ing. The CATV analogvideo distribution system 1 and eachmaster station 10 are connected on the downstream side, and amultiplexer 2 is installed at the connection point.
A coaxial cable network is laid in a tree shape from the downstream outlet of the CATV head end 0, and a TV receiver, aslave station 60b, and the radiorelay base station 20 are connected to the end of the coaxial cable network. Here, the cable network portion connecting the CATV head end 0 to the TV receiver and theslave station 60b is basically the same as the configuration of the CATV network based only on the conventional cable connection.
Further, a radiorelay slave station 40 that performs radio communication with the radiorelay base station 20 is installed on the downstream side of the radiorelay base station 20, and coaxially on the downstream side of the radiorelay slave station 40. Aslave station 60a is connected by a cable C. That is, the downstream side from the radiorelay base station 20 is installed in the form of expanding the existing CATV network.
Each of theslave stations 60a and 60b is equipped with an Ethernet interface, and one or a plurality of personal computers are connected to the network. Theslave stations 60a and 60b are basically different only in whether or not a radio system (wireless relay base station 20-wireless relay slave station 40) is interposed on a signal path between theslave stations 10a and 60b. The configuration is common. The relationship between the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40 and the relationship between the radiorelay slave station 40 and theslave station 60a may be one-to-one or one-to-many.
[0013]
On the communication path of the system A1, the coexistence of the analog TV broadcast wave from the CATV analogvideo distribution system 1 to the TV receiver and the bidirectional data communication wave between themaster station 10 and theslave station 60 exists. Is possible. For the bidirectional data communication, an uplink signal for transmitting a signal in the direction from theslave station 60 to themaster station 10 and a downlink signal in the direction from themaster station 10 to theslave station 60 use frequency division duplexing (FDD) using different frequencies. Is used. Further, the downlink signal is multiplexed with a signal to adifferent slave station 60 by time division multiplexing (TDM), and the uplink signal is a time division multiple access (TDMA) using a signal from adifferent slave station 60 by a burst wave. ). At the downstream exit of the CATV head end 0, the analog TV broadcast wave from the CATV analogvideo distribution system 1 and the uplink / downlink signal for bidirectional data communication are superimposed, and the frequency arrangement is, for example, FIG. It is like this.
[0014]
Subsequently, the operation of each unit and the flow of communication will be described with reference to schematic configuration block diagrams of themaster station 10, the radiorelay base station 20, the radiorelay slave station 40, and theslave station 60 shown in FIGS. To do.
First, the communication operation between themaster station 10 and theslave station 60 will be described with reference to FIGS.
This system A1 provides a constant Internet connection service to subscribers. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 5, both themaster station 10 and theslave station 60 are provided withEthernet interface circuits 11 and 66.
In themaster station 10, the signals for each slave station taken in via the interface circuit 11 are multiplexed by thecommunication control unit 12 by the time division multiplexing method, and after being subjected to QPSK modulation in themodulator 13, The frequency is converted into a band assigned as the transmission frequency of the (the master station), and is transmitted as a downlink signal through adiplexer 14 which is a device that controls the signal flow direction according to the frequency. The downlink signal from themaster station 10 is superimposed on the downlink signal from theother master station 10 and the analog TV broadcast wave from the CATV analogvideo distribution system 1 and transmitted to the coaxial cable C.
Downlink signals that reach theslave station 60 via the coaxial cable C and the radio relay system (the radiorelay base station 20 and the radio relay slave station 40) described later are taken into theslave station 60 via thediplexer 61. Theslave station 60 knows in advance the frequency band assigned to themaster station 10 with which it communicates, and theband pass filter 62 acquires only that frequency band. Subsequently, after the reception gain is corrected to a constant level by the reception AGC circuit 63 (an example of the downlink signal level correction unit), the downlink signal is QPSK demodulated by thedemodulator 64 and reproduced by thecommunication control unit 65. If the obtained data is destined for a subscriber device connected under its control, the data is sent to the subscriber device via theinterface circuit 66.
[0015]
On the other hand, the upstream signal taken into theslave station 60 from the subscriber device via theinterface circuit 66 is first sent to thecommunication control unit 65.
Here, the upstream signal is transmitted from theslave station 60 to themaster station 10 by a polling method. That is, theparent station 10 asks whether or not eachchild station 60 has upstream traffic by polling, and if a certain child station has upstream traffic, at the timing when the child station has received polling. Send upstream signal. At this time, since the transmission clock of each slave station is not completely synchronized with that of the master station, a synchronization preamble is required at the head of the frame to be transmitted. At this time, if each slave station performs clock recovery from a downstream signal transmitted as a continuous wave from the master station and uses this as a clock at the time of transmission, the above synchronization is facilitated.
In this way, thecommunication control unit 65 waits for polling from themaster station 10 and transmits the uplink signal. The upstream signal is subjected to QPSK modulation by themodulator 67, and then the transmission gain is corrected by a transmission GC circuit 68 (an example of upstream signal level correction means). For the gain correction by thetransmission GC circuit 68, the gain correction amount of the downlink signal performed by thereception AGC circuit 63 is used as it is (details will be described later). The uplink signal whose gain is corrected by thetransmission GC circuit 68 is sent to the coaxial cable C connected to themaster station 10 via thediplexer 61.
The upstream signal that has reached themaster station 10 via the coaxial cable C or the radio relay system (the radiorelay base station 20 and the radio relay slave station 40) described later is taken into themaster station 10 via thediplexer 14, After being demodulated by thedemodulator 15, it is sent to thecommunication control unit 12 for reproduction. The obtained data is sent to the Internet via the interface circuit 11 as necessary.
[0016]
Subsequently, the operation of the radio relay system between the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40 will be described with reference to FIGS.
The radiorelay base station 20 is connected to themaster station 10 via a wired CATV network (coaxial cable C).
The harmonic-side downstream signal (see FIG. 8) captured from the coaxial cable C via thediplexer 21 excludes signals unrelated to the slave stations connected under thebase station 20 by the band-pass filter 22. After that, the reception gain is corrected to a constant level by the reception AGC circuit 23 (an example of the downlink signal level correction means), and the frequency is converted to a radio frequency by the upconverter 24. At this time, the downlink signal frequency before conversion and the radio frequency after conversion can be set by thechannel selector 32. Thechannel selector 32 is composed of a frequency synthesizer, and can change a signal to a desired radio frequency by changing the oscillation frequency supplied to the up-converter 24. The downstream signal frequency-converted to the radio frequency is amplified by thepower amplifier 25 and radiated into the air via thetransmission antenna 26. Here, since the transmittingantenna 26 does not transmit a signal to theslave station 60 not connected to thebase station 20, the radio frequency can be used efficiently. In addition, since the load on the wireless transmission amplifier can be reduced, an inexpensive system with smaller output can be achieved. The transmittingantenna 26 is desirably a horn antenna for transmitting a downlink signal to a plurality of wirelessrelay slave stations 40 that are scattered in space.
The downlink signal transmitted with an appropriate spread propagates through the space and reaches the receivingantenna 41 of the radiorelay slave station 40. The receivingantenna 41 of the wirelessrelay slave station 40 preferably uses a highly directional parabolic antenna in order to receive a transmission wave from the corresponding predetermined wirelessrelay base station 20. The downstream signal received by the receivingantenna 41 is subjected to necessary amplification by thelow noise amplifier 42 and then frequency-converted by thedown converter 43 to the frequency band assigned when the signal is propagated on the coaxial cable C. , The signal is sent to the coaxial cable C connected to thesubordinate slave station 60 via theband pass filter 44 and thediplexer 45.
[0017]
On the other hand, the upstream signal from thesubordinate slave station 60 is taken into the radiorepeater slave station 40 from the coaxial cable C, converted into a radio frequency by the up-converter 47 via thediplexer 45 and theband pass filter 46, and then the power amplifier. The power is amplified by 48 and sent to the air via the transmittingantenna 49. Since thetransmission antenna 49 only needs to transmit to the corresponding predetermined radiorelay base station 20, it is desirable to use a highly directional parabolic antenna. The uplink signal transmitted from thetransmission antenna 49 propagates through the space and reaches thereception antenna 27 of the radiorelay base station 20.
As the receivingantenna 27 of the radiorelay base station 20, it is desirable to use a horn antenna in order to receive uplink signals from a plurality of radiorelay slave stations 40 scattered in space. The upstream signal received by the receivingantenna 27 is subjected to constant amplification by thelow noise amplifier 28 and then frequency-converted by thedown converter 29 to the frequency band assigned when the signal is propagated on the coaxial cable C. , The gain is corrected by the transmission GC circuit 30 (an example of the uplink signal level correction means). For the gain correction by thetransmission GC circuit 30, the gain correction amount of the downlink signal used in thereception AGC circuit 23 is used as it is (details will be described later). The upstream signal whose gain has been corrected by thetransmission GC circuit 30 is sent to the coaxial cable C connected to themaster station 10 via thebandpass filter 31 and thediplexer 21.
As described above, an uplink / downlink signal converted into a radio frequency is transmitted / received between the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40. Since it is converted to a frequency before being converted to a frequency and transmitted to the cable side, theslave station 60a under the radiorelay slave station 40 has the same configuration as theslave station 60b connected only by the cable. be able to. Further, the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40 can be installed not only in front of eachslave station 60 as shown in FIG. 1, but also in any location of the CATV network. As a result, the degree of freedom of configuration of the CATV network is widened, and the existing wired CATV network can be easily expanded.
Further, since the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40 do not have a modulation / demodulation function, the equipment can be extremely light. As a result, protection measures against changes in the natural environment (rain, wind, temperature difference, etc.) can also be minimized, and a secondary effect of cost reduction can be obtained.
[0018]
Next, gain adjustment in the system A1 will be described with reference to FIG.
The upper half of FIG. 6 includes elements involved in gain adjustment from the configuration block diagrams of themaster station 10, the radiorelay base station 20, the radiorelay slave station 40, and theslave station 60 shown in FIGS. Only the elements necessary for the following explanation are extracted and illustrated. In this figure, for the sake of simplicity, an example is shown in which each wirelessrelay slave station 40 andslave station 60 are connected to a wired system via one wirelessrelay base station 20, but the wirelessrelay base station 20 Even if there are a plurality of radiorelay slave stations 40 and a plurality ofslave stations 60, the gist of the description remains unchanged. Further, in the lower half of FIG. 6, the level diagrams of the downlink signal and the uplink signal are illustrated in a form corresponding to the block diagram of the upper half. The vertical axis of the level diagram shows the relative signal strength at that position and does not show the absolute strength.
[0019]
With reference to FIG. 6, the manner of adjusting the gain of the downstream signal will be described first.
The downlink signal transmitted from themaster station 10 propagates through the coaxial cable C and reaches the radiorelay base station 20. Here, the transmission output from themaster station 10 is at a constant level. This is because the downlink signal is received by many slave stations, and the master station cannot adjust the gain according to the individual situation of each slave station. The downlink signal is attenuated according to the propagation distance before reaching the radio relay base station 20 (indicated by a solid line in the level diagram of FIG. 6). However, since the coaxial cable C reaching the radiorelay base station 20 has a length of, for example, several kilometers or more, the amount of attenuation during this period changes due to aging of the cable characteristics, branching work on the way route, etc. (an example shown in FIG. 6). (Shown as a broken line in the level diagram).
Regardless of such a difference in arrival level, thereception AGC circuit 23 of the radiorelay base station 20 adjusts the downlink signal to a constant level. The downstream signal that has been subjected to gain correction by thereception AGC circuit 23 is radiated into the air through frequency conversion and amplification by thepower amplifier 25. The amplification factor by thepower amplifier 25 is always constant. The radio wave radiated from the radiorelay base station 20 eventually reaches the radiorelay slave station 40. Downlink signals are attenuated during radio propagation, but the amount of attenuation depends greatly on the weather and the like. For example, at a frequency of 10 GHz band or higher, the attenuation shown by the solid line at the time of fine weather is more attenuated as shown by the broken line due to scattering by raindrops when it rains. Thus, the signal level reaching the wirelessrelay slave station 40 dynamically changes depending on the environment of the wireless path.
Since the downlink signal that has reached the wirelessrelay slave station 40 is very weak, it is amplified by a constant amplification factor by the low-noise amplifier 42, is frequency-converted, and is sent to theslave station 60 side. As described above, the difference in the arrival level of the downlink signal (level difference between the solid line and the broken line in the figure) is maintained as it is in the radiorelay slave station 40.
In theslave station 60, the downlink signal received from the wirelessrelay slave station 40 is adjusted again to a constant level by thereception AGC circuit 63 and sent to thedemodulator 64.
As described above, in the present system A1, since thetransmission AGC circuit 23 is installed in the radiorelay base station 20 so that the transmission level when it is transmitted to the radio system is kept constant, it is installed in theslave station 60. Thereception AGC circuit 63 only needs to correct dynamic attenuation fluctuations in the radio system, and can be designed with a relatively narrow dynamic range, thereby reducing the circuit load. The rain attenuation fluctuation in the wireless section may reach several tens of dB in some cases, and in addition to this, when correcting the attenuation fluctuation in the wired system, a very large control dynamic is required in one AGC circuit. A range is required, making design difficult.
Further, the tracking range of the reception AGC circuit (and transmission GC circuit) in the radiorelay base station 20 and theslave station 60 is shown by hatching in FIG. 6, but the operation after the radiorelay base station 20 and theslave station 60 are installed is shown. If the typical gain fluctuation falls within this range, the remaining tracking dynamic range remains as a margin. This indicates that this margin is allowed even if the fixed reception level at the time of installation is shifted, and correction for dynamic gain fluctuation is distributed to the radiorelay base station 20 and theslave station 60. As the margin increases, adjustment during installation becomes easier.
[0020]
Next, the state of gain adjustment of the upstream signal will be described in the same manner.
Since uplink signals are transmitted from a large number of slave stations to the master station, the master station cannot adjust the gain of the uplink signal according to the individual situation from each slave station. Therefore, using the fact that the upstream signal passes the same path as the downstream signal and reaches the master station, the level fluctuation of the downstream signal is fed forward to the gain adjustment of the upstream signal, and the upstream signal reaches the master station. By correcting the attenuation amount that will be received by the slave station in advance, control is performed so that the level of the uplink signal when reaching the master station becomes constant regardless of the variation in the attenuation amount of the intermediate path. That is, first, theslave station 60 performs gain correction by thetransmission GC circuit 68 on the upstream signal transmitted from themodulator 67 at a constant level. As the correction amount at this time, the correction amount of the downlink signal by thereception AGC circuit 63 is used as it is for the reason described above.
For example, when the correction amount in thereception AGC circuit 63 of theslave station 60 is small, it means that the downlink signal has reached the radiorelay slave station 40 at a relatively high level with little attenuation in the radio section. Therefore, in this case, thetransmission GC circuit 68 uses a small correction amount that is the same as the correction amount by thereception AGC circuit 63, so that the level diagram of the upstream signal passing through the wireless section and reaching the wirelessrelay base station 20 is a solid line. As shown in On the other hand, when the attenuation of the downlink signal is large, thetransmission GC circuit 68 uses the same correction amount as the correction amount by thereception AGC circuit 63, so that the level diagram of the uplink signal becomes as indicated by a broken line. As a result, when it is transmitted at a low level, it receives a small attenuation, and when it is transmitted at a high level, it receives a large attenuation. Therefore, the level of the uplink signal when reaching the radiorelay base station 20 is always constant. Value.
The uplink signal that has reached the radiorelay base station 20 is amplified by thelow noise amplifier 28, undergoes frequency conversion, and reaches thetransmission GC circuit 30. In thistransmission GC circuit 30 as well, in the same way as in the case of thetransmission GC circuit 68 of theslave station 60, the attenuation amount that will be received in the wired system (the cable path between themaster station 10 and the radio relay base station 20) is previously determined. In order to perform correction, the correction amount of the downstream signal by thereception AGC circuit 23 is used as it is. As a result, the level of the uplink signal when it reaches themaster station 10 is always a constant value regardless of the attenuation fluctuation in the wired system (see the solid line and broken line level diagrams in FIG. 6).
[0021]
As described above, in the bidirectional CATV system A1 according to the first embodiment, uplink / downlink signals converted into radio frequencies are transmitted and received between the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40. However, since the uplink / downlink signal received wirelessly is converted to the frequency before the conversion to the radio frequency and transmitted to the cable side, theslave station 60a under the radiorelay slave station 40 is connected to the cable. It can be set as the structure similar to theslave station 60b connected only by. Further, the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40 can be installed not only in front of eachslave station 60 as shown in FIG. 1, but also in any location of the CATV network. As a result, the degree of freedom of configuration of the CATV network is widened, and the existing wired CATV network can be easily expanded.
Further, since the radiorelay base station 20 and the radiorelay slave station 40 do not have a modulation / demodulation function, the equipment can be extremely light. As a result, protection measures against changes in the natural environment (rain, wind, temperature difference, etc.) can also be minimized, and a secondary effect of cost reduction can be obtained.
Furthermore, since the radiorelay base station 20 does not send a signal to theslave station 60 that is not connected to the radiorelay base station 20, the radio frequency can be used efficiently. In addition, since the load on the wireless transmission amplifier can be reduced, an inexpensive system with smaller output can be achieved.
Since thereception AGC circuit 23 is installed in the radiorelay base station 20, the transmission level when it is transmitted to the radio system is kept constant. Therefore, thereception AGC circuit 63 installed in theslave station 60 is a radio system. It is sufficient to correct only the dynamic attenuation fluctuations in the circuit, and the design can be performed with a relatively narrow dynamic range, so that the circuit load can be reduced. The same applies to thetransmission GC circuits 30 and 68 related to the upstream signal.
Furthermore, since the gain correction amounts of the downlink signals by thereception AGC 63 and thereception AGC 23 are used as they are as the gain correction amounts of thetransmission GC circuit 68 in theslave station 60 and thetransmission GC circuit 30 in the radiorelay base station 20, respectively. The level of the upstream signal when it reaches thestation 10 can always be a constant value regardless of attenuation fluctuations in the wired system and the wireless system.
[0022]
As described above, the downstream side reception AGC circuit and the upstream side transmission GC circuit are ideally installed in both theslave station 60 and the radiorelay base station 20, but the radiorelay base station 20 side has Even if they are omitted, the present invention is established.
Further, thereception AGC circuit 63 and thetransmission GC circuit 68 mounted on theslave station 60 are omitted in theslave station 60a connected via the wireless system, and the same configuration is used instead on the upstream side. It can also be mounted on the wirelessrelay slave station 40 side. However, in this case, it should be noted that the configuration differs between theslave station 60b connected only via the wired system and theslave station 60a connected via the wireless system.
[0023]
(Embodiment 2)
In the first embodiment, when theslave station 60 and the radiorelay slave station 40 use the correction amount of the downstream AGC circuit as the control amount of the upstream signal transmission GC circuit, It is possible to set the level of the upstream signal to a constant value. However, in this method, there is no guarantee that the level of the upstream signal that has reached themaster station 10 completely matches the predetermined appropriate level, and some errors may occur. Therefore, it is also effective to control the gain adjustment amount of the uplink signal by the transmission GC circuit of theslave station 60 based on the difference between the level of the uplink signal reaching themaster station 10 and a predetermined appropriate level. The invention according to claim 11 quoting ˜4). Hereinafter, the bidirectional CATV system A2 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, each block diagram of themaster station 10, the radiorelay base station 20, the radiorelay slave station 40, and theslave station 60 configuring the bidirectional CATV system A2 is substituted in FIG.
As in FIG. 6, FIG. 7 shows a configuration block diagram using elements related to gain adjustment in the upper half, and shows a level diagram of downstream signals and upstream signals in the lower half. In the figure, the reception AGC circuit and the transmission GC circuit are mounted not on theslave station 60 but on the wirelessrelay slave station 40. Of course, as in the first embodiment, they are mounted on theslave station 60 side. Also good.
[0024]
In the level diagram of FIG. 7, a solid line indicates a case where the attenuation amount of the communication path is relatively small, and a broken line indicates a case where the attenuation amount is large. Even when the attenuation amount of the communication path is relatively small, the transmission GC circuit 68 'has an initial setting error as shown by a thick line in FIG. This setting error propagates through the wireless system and the wired system as it is, and finally reaches themaster station 10. On the way, the gain correction is performed in thetransmission GC circuit 30 of the radiorelay base station 20, and the correction amount here is, for example, the correction amount of the downlink signal in thereception AGC circuit 23, so that the initial value of the transmission GC circuit 68 ' The setting error is not corrected.
Themaster station 10 is equipped with a level detection circuit (not shown) that detects the level of the upstream signal. The communication control unit 12 (an example of a correction command sending unit) compares the level detection value obtained by the level detection circuit with a predetermined appropriate level, and includes information indicating whether the upstream signal level is higher or lower than the appropriate level. The signal level correction command is included in the downstream signal for theslave station 60 and transmitted.
The communication control unit 65 (an example of transmission level control means) of theslave station 60 takes out the signal level correction command from the downstream signal and controls thetransmission GC circuit 68 ′ based on the signal level correction command. For example, if the uplink signal level is too high with respect to the appropriate level, the correction amount of the transmission GC circuit 68 'is controlled to be slightly lower in the next transmission, and if it is too low, it is controlled to be slightly higher. This operation is repeated until the reception level at themaster station 10 becomes an appropriate level. Thereby, the error of thetransmission GC circuit 68 ′ gradually converges to 0, and the level diagram changes from a thick line to a solid line.
Further, even when the weather deteriorates, as in the case of the initial error, the generated error is first detected by themaster station 10, and the adjustment of the transmission GC circuit 68 'is repeated according to the signal level correction command based on the detected error. It converges to the state shown in.
The level detection circuit of themaster station 10 operates for each received burst from a plurality of slave stations, and a signal level correction command is also issued for each slave station. Therefore, a plurality of slave stations are connected to the network. However, it is possible to control each slave station correctly. Further, by combining the first embodiment and the second embodiment, the correction amount of the downstream signal in thereception AGC circuit 63 ′ is used as the initial setting value of thetransmission GC circuit 68 ′ of the radiorelay slave station 40. Is desirable. As a result, the initial setting error can be minimized.
[0025]
(Embodiment 3)
In general, 64-value or 256-value multilevel quadrature amplitude modulation is performed in the downstream direction in the cable network, but such a high-order modulation scheme requires a high signal-to-noise ratio. However, in communication using a radio frequency band of 10 GHz or more, there is a possibility that a large signal attenuation may occur depending on the propagation distance. Therefore, when the signal in the cable network is directly converted and skipped in the 10 GHz radio frequency band. Therefore, it is difficult to adopt such a multi-level modulation method. In order to solve this problem, a high-order quadrature amplitude modulation signal in the cable network is converted to a low-order quadrature amplitude modulation signal before being converted to a radio frequency, and is output to the cable network after passing through the radio section. It may be converted again to a higher-order quadrature amplitude modulation signal before being processed.
[0026]
In wireless sections that are subject to significant attenuation, such as rainfall, stable communication can be realized by using a low-order modulation method that requires less signal-to-noise ratio. For example, when a 64-value quadrature modulation method (hereinafter referred to as 64QAM) is used as a modulation method between a master station and a slave station, in order to perform communication at an error rate of 10E-6, the signal power per bit The ratio of noise power density is about 19 dB (from Yoichi Saito, “Modulation and Demodulation of Digital Wireless Communication”,page 125, FIG. 4.16). On the other hand, when this is converted into a 16-value quadrature modulation system (hereinafter referred to as 16QAM), the required signal power to noise power density ratio per bit is only 14.2 dB (same as above). On the other hand, when a signal having the same transmission rate is modulated by 16QAM, the occupied bandwidth is expanded by 1.5 times compared to 64QAM. That is, when converted to 16QAM, an output that is 1.5 times larger is required to achieve the same signal power to noise power ratio. Considering the above, when comparing 64QAM and 16QAM, when 16QAM is used, (19 dB-14.2 dB) -10 × logTenIt can be seen that a quality equivalent to 64QAM can be obtained at an output lower by 1.5 = 3 dB. When 16QAM is used, the occupied bandwidth increases, but this is not a problem if a sufficient band is secured in the radio frequency band. In general, as multi-level modulation is performed, the performance requirements for the linearity of the output amplifier and the phase noise of the local oscillator used for modulation become stricter. Therefore, particularly when using a radio frequency in a high frequency band of 10 GHz or more, It is highly effective to use a low-order modulation method that requires less signal-to-noise ratio in the wireless section.
[0027]
A bidirectional CATV system A1 ′ (an example embodying the invention according to claims 5 to 10) obtained by improving the bidirectional CATV system A1 according to the first embodiment based on the above-described concept is shown in FIG. I will explain. In addition, each block diagram of themaster station 10, the radio relay base station 20 ', the radio relay slave station 40', and theslave station 60 constituting the bidirectional CATV system A1 'is substituted in FIG. FIG. 9 shows a configuration block diagram using elements related to gain adjustment in the upper half, as in FIG. 6, and shows a level diagram of the downstream signal and upstream signal in the lower half.
[0028]
With reference to FIG. 9, the manner of adjusting the gain of the downstream signal will be described first.
The downstream signal modulated by the64QAM modulator 13 of themaster station 10 reaches the radiorelay base station 20 ′ via a wired system composed of the coaxial cable C. The downlink signal received by the radio relay base station 20 'is corrected to an appropriate signal level for demodulation by thereception AGC circuit 23 as downlink signal level correction means. As a result, the attenuation of the downstream signal received by the wired system is corrected. The downstream signal level-corrected by thereception AGC circuit 23 is demodulated by a64QAM demodulator 35 having the same configuration as thedemodulator 64 of the slave station. At this time, 6-bit digital data is restored per symbol of the modulation signal in the 64QAM modulation signal. The demodulated digital data is input to the16QAM modulator 36. Since the16QAM modulator 36 can transmit digital data of 4 bits per symbol, in order to relay the data received from themaster station 10 without excess or deficiency, the symbol clock of the16QAM modulator 36 includes the64QAM demodulator 35. A symbol clock that is 6/4 (= 1.5) times the symbol clock is used. As a result, the data received by the64QAM demodulator 35 can be modulated and transmitted by the16QAM modulator 36 without excess or deficiency. The downlink signal re-modulated by the16QAM modulator 36 is converted to a radio frequency by thefrequency converter 24 ′, and then transmitted to the air via thepower amplifier 25. Since the occupied bandwidth of the modulation signal is proportional to the symbol rate, the 16QAM modulation signal is 1.5 times wider than the 64QAM modulation signal transmitted from themaster station 10. Here, the64QAM demodulator 35 and the16QAM modulator 36 are examples of a first demodulation converter.
The downstream signal received by the radio relay slave station 40 'is subjected to necessary amplification by thelow noise amplifier 42, and then converted by the frequency converter 43' to an intermediate frequency band used by thesubsequent 16QAM demodulator 56. Subsequently, the signal is corrected to an appropriate signal level for demodulation by the reception AGC circuit 55 as the downlink signal level correction means. As a result, attenuation of the downstream signal received by the wireless system and level fluctuation due to rainfall are corrected, and the input level to thenext 16QAM demodulator 56 can be kept constant. The downstream signal level-corrected by the reception AGC circuit 55 is demodulated by the16QAM demodulator 56, and after restoring 4 bits of digital data per symbol, it is remodulated by thesubsequent 64QAM modulator 57. Here, in 64QAM modulation, information of 6 bits per symbol can be transmitted. Therefore, in order to transmit data transmitted from themaster station 10 without excess or deficiency, 4/6 of the symbol clock of the 16QAM demodulator 56 (= The signal is modulated at a symbol clock rate of 2/3) times. Here, the16QAM demodulator 56 and the64QAM modulator 57 are examples of a second demodulation converter.
In this way, the downlink signal that has been subjected to the same 64QAM modulation as when the master station is transmitted again is input to theslave station 60 through the wired system on the slave station side. Theslave station 60 is provided with areception AGC circuit 63 for correcting signal attenuation in the cable system on the slave station side, whereby the received signal level is corrected to an appropriate level, and then the64QAM demodulator 64 Demodulated and input to thecommunication control unit 65.
[0029]
As described above, the downstream signal of the bidirectional CATV system A1 ′ according to the third embodiment is more demanding of a signal-to-noise ratio in a wireless section that receives a large attenuation such as rain compared to the cable network. Since a loose low-order modulation scheme (16QAM) is used, stable communication can be realized.
Further, since the downlink signal received by theslave station 60 uses the same modulation scheme (64QAM) as the downlink signal transmitted from the master station, whether or not there is a radio section with a different modulation scheme in the middle. Regardless, it is possible to use slave stations having the same configuration.
[0030]
Next, the state of gain adjustment of the upstream signal will be described in the same manner. The gain adjustment of the upstream signal is basically the same as that of the bidirectional CATV system A1 according to the first embodiment.
In theslave station 60, the upstream signal modulated by the16QAM modulator 67 is first subjected to transmission level correction in thetransmission GC circuit 68. Thetransmission GC circuit 68 corrects the upstream signal level based on the correction signal from thereception AGC circuit 63. Since the correction signal of thereception AGC circuit 63 reflects the level fluctuation of the downlink signal in the slave station side wired system, the radiorelay base station 40 can be corrected by correcting the uplink signal in advance with this correction signal. 'Is reached in a state in which the level fluctuation that the upstream signal is likely to receive in the slave station side wired system is corrected. As a result, attenuation fluctuations in the slave station side wired system can be corrected. The relationship between the level correction of the downstream signal by thereception AGC circuit 63 and the level correction of the upstream signal by thetransmission GC circuit 68 in the slave station side wired system is as shown in the lower level diagram of FIG.
The upstream signal reaching the wireless relay base station 40 'via the slave station side wired system is subjected to level correction by a transmission GC circuit 58 as upstream signal correction means. The transmission GC circuit 58 corrects the upstream signal level based on the correction signal from the reception AGC circuit 55. Since the correction signal of the reception AGC circuit 55 reflects the level fluctuation of the downlink signal in the radio system, the uplink signal propagates through the radio system by correcting the uplink signal with this correction signal in advance. It is possible to correct in advance the attenuation fluctuations that will be experienced. The upstream signal subjected to the level correction by the transmission GC circuit 58 is converted to a radio frequency by thefrequency converter 47, amplified by thepower amplifier 48, and transmitted to the air. The relationship between the level correction of the downstream signal by the reception AGC circuit 55 and the level correction of the upstream signal by the transmission GC circuit 58 in the wireless system is as shown in the level diagram of FIG.
The uplink signal received by the radio relay base station 20 'is frequency-converted by thefrequency converter 29 to the uplink signal frequency used in the master station side wired system, and input to thetransmission GC circuit 30 as the uplink signal level correcting means. The Thetransmission GC circuit 30 corrects the upstream signal level based on the correction signal from thereception AGC circuit 23. Since the correction signal of thereception AGC circuit 23 reflects the fluctuation of the level of the downstream signal in the parent station side wired system, by correcting the upstream signal with this correction signal in advance, The upstream signal arrives in a state where the level fluctuation that the master station side wire system will receive is corrected. As a result, it is possible to correct the attenuation fluctuation in the wired system on the master station side. The relationship between the level correction of the downstream signal by thereception AGC circuit 23 and the level correction of the upstream signal by thetransmission GC circuit 30 in the parent station side wired system is as shown in the lower level diagram of FIG. By the level correction in the series of transmission GC circuits from theslave station 60 to themaster station 10 as described above, the upstream signal is transmitted to the master station regardless of the attenuation variation of the slave station side wired system, the wireless system, and the master station side wired system. When thestation 10 is reached, it is kept at a certain appropriate level. The uplink signal input to the master station at an appropriate level is demodulated by the16QAM demodulator 15 and input to thecommunication control unit 12.
[0031]
In the bidirectional CATV system A1 ′ according to the third embodiment described above, an example is shown in which a downlink signal is transmitted from the radiorelay base station 40 ′ to theslave station 60 via the slave station side wired system. It is also possible to directly connect theslave station 60 to the radio relay base station 40 '. In this case, the16QAM demodulator 56 and the64QAM modulator 57 of the radio relay base station 40 'are not necessary, and the downlink signal may be input to theslave station 60 while maintaining 16QAM. However, it should be noted that the configuration of the slave station in this case is different from other slave stations connected via the slave station side wired system.
In the above example, 64QAM is used in the cable network and 16QAM is used in the wireless section. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration using 256 QAM in the cable network and 4 QAM in the wireless section is possible. Further, it is not always necessary to use the quadrature amplitude modulation method, and it is also possible to use another modulation method in either or both of the cable network and the wireless section.
[0032]
(Embodiment 4)
Also in the third embodiment described above, as in the second embodiment, the upstream signal by the transmission GC circuit of theslave station 60 is based on the difference between the level of the upstream signal reaching themaster station 10 and a predetermined appropriate level. It is effective to add a configuration for controlling the gain adjustment amount of the above (invention according to claim 11 quoting claims 5 to 10). Hereinafter, the bidirectional CATV system A2 ′ according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 10, but the basic idea is exactly the same as the second embodiment.
As shown in FIG. 10, in the bidirectional CATV system A2 ′, unlike the downstream signal, the upstream signal is subjected to frequency conversion and level correction by the transmission GC circuit between theslave station 60 ′ and themaster station 10 ′. However, the transmission GC circuit 58 of the radio relay slave station 40 'corrects the attenuation fluctuation that the uplink signal will receive in the radio section, while thetransmission GC circuit 30 of the radio relay base station 20' corrects the parent station side wired system. The attenuation fluctuations that the upstream signal will receive are corrected based on the correction signals of thetransmission AGC circuits 55 and 23, respectively. Therefore, as shown in the lower level diagram of FIG. 10, if thetransmission GC circuit 68 of the slave station 60 'has an initial setting error, the error is indicated by the slave station side wired system, the wireless system, and the master station. It propagates through the side wired system as it is, and finally reaches the master station 10 '.
The master station 10 'is equipped with a level detection circuit (not shown) that detects the level of the upstream signal. Thecommunication control unit 12 ′ (an example of a correction command sending unit) compares the level detection value obtained by the level detection circuit with a predetermined appropriate level, and determines whether the upstream signal level is higher or lower than the appropriate level. The signal level correction command is included in the downstream signal for the slave station 60 'and transmitted. Thecommunication control unit 65 ′ (an example of transmission level control means) of theslave station 60 ′ extracts the signal level correction command from the downstream signal, and controls thetransmission GC circuit 68 based on this. For example, if the upstream signal level is too high with respect to the appropriate level, the correction amount of thetransmission GC circuit 68 is controlled slightly lower in the next transmission, and if it is too low, it is controlled slightly higher. This operation is repeated until the reception level at the master station 10 'becomes an appropriate level. As a result, the error of thetransmission GC circuit 68 gradually converges to 0, the level diagram changes from a thick line to a solid line, and the initial setting error of thetransmission GC circuit 68 is corrected.
Even if the initial setting error occurs in the radiorelay slave station 40 ′ and the radiorelay base station 20 ′ other than theslave station 60 ′, it propagates to themaster station 10 ′ in the same manner. In thetransmission GC circuit 68, the same correction can be performed.
[0033]
(Embodiment 5)
Next, an example embodying the invention according to claim 12 will be described.
In the bidirectional CATV system A3 according to the fifth embodiment, the configurations of themaster station 10 and theslave station 60 are the same as those shown in FIGS.
In the radiorelay base station 20 ′ (FIG. 11), thereception AGC circuit 23 and thetransmission GC circuit 30 in the radiorelay base station 20 shown in FIG. 3 are omitted, and amultiplexer 33 and a pilot signal generation circuit 34 (pilot signal generation means). Example) is newly installed.
Further, the radio relay slave station 40 '(FIG. 12) includes a bandpass filter 44', a pilotsignal level detector 53, areception GC circuit 51, and atransmission GC circuit 52 in addition to the radiorelay slave station 40 shown in FIG. Newly installed. Here, the pilotsignal level detector 53, thereception GC circuit 51, and thetransmission GC circuit 52 are examples of signal correction means.
[0034]
Hereinafter, the operation of the radio relay system between the radio relay base station 20 'and the radio relay slave station 40' will be described with reference to FIGS.
The radio relay base station 20 'is connected to themaster station 10 via a wired CATV network (coaxial cable C).
The harmonic side downstream signal taken from the coaxial cable C through thediplexer 21 is excluded from the signal irrelevant to the slave station connected to the base station 20 'by theband pass filter 22, The up-converter 24 converts the frequency to a radio frequency. At this time, the downlink signal frequency before conversion and the radio frequency after conversion can be set by thechannel selector 32. The downlink signal frequency-converted to the radio frequency is added with the pilot signal generated by the pilotsignal generation circuit 34 by themultiplexer 33, and then is amplified by thepower amplifier 25, and is sent to the air via thetransmission antenna 26. Radiated. Here, in the pilotsignal generation circuit 34, a continuous wave having a constant output at a constant frequency different from the downstream signal is oscillated as the pilot wave. An example of the frequency arrangement of the analog TV broadcast wave, the uplink / downlink modulated wave, and the pilot signal on the radio frequency side of the radiorelay base station 20 ′ is shown in FIG.
[0035]
The downstream signal having a moderate spread propagates through the space and reaches thereception antenna 41 of the radio relay slave station 40 '. The downstream signal received by the receivingantenna 41 is subjected to necessary amplification by thelow noise amplifier 42 and then frequency-converted by thedown converter 43 to the frequency band assigned when the signal is propagated on the coaxial cable C. The The frequency-converted downlink signal is branched into two, one of which is subjected to a band-pass filter 44 ′ to remove a modulated wave other than the frequency of the pilot signal, and is input to the pilotsignal level detector 53. The pilotsignal level detector 53 calculates the difference between the strength of the input pilot signal and a predetermined reference level, and generates a control signal for the attenuator of thereception GC circuit 51 based on the difference (shown in FIG. 13). (Refer to the detailed block diagram. Note that the downstream signal output from thedown converter 43 is input to thereception GC circuit 51 via the band pass filter 44). For example, if the detected pilot signal strength is 1 dB greater than the reference level, the attenuation amount of the variable attenuator is increased by 1 dB. Conversely, if the pilot signal strength is 1 dB smaller than the reference level, the attenuation amount of the variable attenuator. Is reduced by 1 dB.
FIG. 14 shows an example of the relationship between the pilot signal level p and def (difference between the pilot signal level p and the reference level ref) and the relationship between the def and the control amount (attenuation amount) of the variable attenuator. The initial setting of the radio relay slave station 40 'is performed in fine weather with no rain attenuation. At the time of fine weather, the variable attenuator of thereception GC circuit 51 is set to a small attenuation, and this is set as a normal operation point. The operating point needs to be set to an appropriate value so that a necessary reception level can be obtained by sufficiently reducing the attenuation during rain. This adjustment is possible by adjusting the reference level. As shown in FIG. 14, when the reference level is lowered, the operating point moves to the higher side, that is, the side with the larger attenuation. After this adjustment, when the actual reception level decreases due to rain, the operating point moves to the left in FIG. 14, and the attenuation amount of the variable attenuator becomes small. As a result, it passes through thereception GC circuit 51 and passes through the slave station. The downstream signal reaching 60 is maintained at the same level as at the time of installation (if the attenuation of the wired system is constant).
The downstream signal that has passed through thereception GC circuit 51 is sent to the coaxial cable C connected to thesubordinate slave station 60 via thediplexer 45.
[0036]
On the other hand, the uplink signal from thesubordinate slave station 60 is taken into the radiorelay slave station 40 ′ from the coaxial cable C and input to thetransmission GC circuit 52 via thediplexer 45. In thetransmission GC circuit 52, the adjustment amount (output value from the pilot signal level detector 53) used in thereception GC circuit 51 is used. The upstream signal output from thetransmission GC circuit 52 is frequency-converted to a radio frequency by the up-converter 47 through the band-pass filter 46, is then amplified by thepower amplifier 48, and is sent to the air through thetransmission antenna 49. Is done. The uplink signal transmitted from thetransmission antenna 49 propagates through the space and reaches thereception antenna 27 of the radiorelay base station 20 ′.
The uplink signal received by the receivingantenna 27 of the radio relay base station 20 'is assigned when the signal is propagated on the coaxial cable C by thedown converter 29 after being subjected to the necessary amplification by thelow noise amplifier 28. The frequency is converted into a frequency band, and is sent to the coaxial cable C connected to themaster station 10 via theband pass filter 31 and thediplexer 21.
[0037]
Next, gain adjustment in the present system A3 will be described with reference to FIG. 15, and the characteristic points of the fifth embodiment will be clarified.
FIG. 15 shows a block diagram of the elements related to gain adjustment in the upper half, as in FIG. 6, and a level diagram of the downstream signal and upstream signal in the form corresponding to the block diagram of the upper half in the lower half. It is a thing. It should be noted that the vertical axis of the level diagram shows the relative signal strength at that position and does not show the absolute strength.
[0038]
With reference to FIG. 15, the manner of gain adjustment of the downstream signal will be described first.
The downlink signal transmitted from themaster station 10 propagates through the coaxial cable C and reaches the radio relay base station 20 '. Here, the transmission output from themaster station 10 is at a constant level. The downlink signal is attenuated according to the propagation distance before reaching the radiorelay base station 20 ′ (shown by a solid line in the level diagram of FIG. 15). However, since the coaxial cable C reaching the radio relay base station 20 'has a length of, for example, several kilometers or more, the amount of attenuation during this period changes due to aging of the cable characteristics, branching work on the way route, etc. (Indicated by the dashed line in the 15 level diagram).
The downlink signal taken into the radiorelay base station 20 ′ via thediplexer 21 is subjected to frequency conversion, and then the pilot signal generated by thepilot signal generator 34 is added to the power signal by thepower amplifier 25. Then, it is radiated into the air via the transmittingantenna 26. The amplification factor by thepower amplifier 25 is always constant.
The radio wave radiated from the radio relay base station 20 'eventually reaches the radio relay slave station 40'. Downlink signals are attenuated during radio propagation, but the amount of attenuation depends greatly on the weather and the like. For example, at a frequency of 10 GHz or higher, the attenuation is as shown by a thin line (solid line: small attenuation in the wired system, broken line: large attenuation in the wired system) in fine weather, but a thick line (solid line) is scattered by raindrops in the rain. : Large attenuation as shown by broken line: Large attenuation in wired system. Thus, the signal level reaching the radiorelay slave station 40 ′ dynamically changes depending on the environment of the radio path. The downstream signal that has reached the radiorelay slave station 40 ′ is subjected to frequency conversion by being amplified by a constant amplification factor by thelow noise amplifier 42, and based on the output value from the pilotsignal level detector 53 as described above. Gain correction is performed by thereception GC circuit 52. As a result, the strength of the downlink signal is corrected to a level before being wirelessly transmitted from the wireless relay base station 20 '. At this time, the level difference due to the difference in attenuation in the wired system is not corrected (the level difference between the thin solid line and the thin broken line does not change). That is, it can be seen that the gain variation generated in the wired system from themaster station 10 to the wireless relay slave station 40 'is transmitted to theslave station 60 as it is. Therefore, thereception AGC circuit 63 in theslave station 60 only needs to correct the gain fluctuation generated in the wired system without being affected by the dynamic fluctuation experienced by the downlink signal in the wireless system, and can be designed with a relatively small dynamic range. This can be done and the circuit load is reduced. Even when connecting via a wireless system, a slave station designed on the assumption of a wired connection can be used as it is.
[0039]
Next, the state of gain adjustment of the upstream signal will be described in the same manner.
Similar to the system A1 according to the first embodiment, in order to correct in advance in the slave station the amount of attenuation that the upstream signal will receive before reaching the master station, theslave station 60 starts with a constant level from themodulator 67. A gain correction is performed by thetransmission GC circuit 68 on the transmitted upstream signal, and the signal is transmitted to the radio relay slave station 40 '. As the correction amount at this time, the correction amount of the downlink signal by thereception AGC circuit 63 is used as it is for the reason described above. This correction amount corresponds to the attenuation amount in the wired system in the path from theslave station 60 to themaster station 10, and does not include the attenuation amount of the wireless system.
In thetransmission GC circuit 51 of the radiorelay slave station 40 ′, the correction amount used for the level correction of the downlink signal by thereception GC circuit 52 is used in order to correct the attenuation amount in the radio system in the route to themaster station 10 in advance. In this way, the level correction of the upstream signal is performed. Thereafter, the upstream signal is frequency-converted to a radio frequency, subjected to constant amplification by thepower amplifier 48, and then transmitted by radio.
The uplink signal reaching the radiorelay base station 20 ′ is amplified by thelow noise amplifier 28, subjected to frequency conversion, and sent to the coaxial cable C on themaster station 10 side via thediplexer 21. As for the upstream signal at this time, the gain correction in thetransmission GC circuit 51 of the wirelessrelay slave station 40 ′ is used up, and the gain correction for the wired system by thetransmission GC circuit 68 of theslave station 60 is used. Only remains. This gain correction is lost in the wired system, and the upstream signal reaches themaster station 10 at a predetermined appropriate level.
As described above, according to the system A3 according to the fifth embodiment, thereception AG circuit 63 and thetransmission GC circuit 68 in theslave station 60 are affected by the dynamic fluctuation experienced by the downlink / uplink signal in the radio system. It is only necessary to correct the gain fluctuations that occur in the wired system without being affected, so that the design can be performed with a relatively small dynamic range, and the circuit load is reduced. Even when connecting via a wireless system, a slave station designed on the assumption of a wired connection can be used as it is.
[0040]
Furthermore, in the above embodiment, it is naturally possible to relay analog TV broadcast waves by the wireless relay system.
Communication between the master station and the slave station is not limited to communication using QPSK modulation, and the essence of the present invention does not change even if communication using another modulation method such as the QAM method is used. Also, the uplink signal transmission method is not limited to the polling method, and a known control method such as Slotted ALOHA can also be used. Furthermore, the present invention is not limited to the CATV network but can be applied to other bidirectional communication systems.
[0041]
【The invention's effect】
  As described above, the present invention provides a bidirectional communication system that performs bidirectional data communication between a master station and one or more slave stations on a cable path that connects the master station and the slave stations. Arbitrary locations are connected by a pair of master station side wireless communication means and slave station side wireless communication means that communicate with each other wirelessly, and the master station side wireless communication means and the slave station side wireless communication means are respectively The modulated signal received from the cable side is converted to a predetermined wireless transmission frequency and transmitted, and the signal received wirelessly from the counterpart wireless communication means is converted to a predetermined cable transmission frequency and transmitted to the cable side. The slave station under the slave station side wireless communication means has the same configuration as the slave station connected only by the cable. To do It can be. Furthermore, the above-mentioned master station side radio communication means and slave station side radio communication means can be installed not only immediately before each slave station but also at any location on the cable route. As the degree of freedom of configuration expands, it is easy to expand a communication network using only existing wired systems. As described above, according to the present invention, a part of the network can be made wireless without changing the basic specifications of the conventional cable connection slave station.
Further, the master station side wireless communication means demodulates a higher-order (for example, 64-value or 256-value) quadrature amplitude modulation signal and modulates it by a lower-order (for example, 4-value or 16-value) quadrature amplitude modulation method. Since 1 demodulation converter is installed, the high-order quadrature amplitude modulation signal in the cable network can be converted into a low-order quadrature amplitude modulation signal before it is converted to radio frequency. Stable communication can be realized by using a low-order modulation method that requires less signal-to-noise ratio in the radio section where the signal is received.
Further, the slave station side wireless communication means demodulates a low-order (for example, 4 value or 16 value) quadrature amplitude modulation signal and modulates it by a higher order (for example, 64 value or 256 value) quadrature amplitude modulation method. Since thesecondary modulation converter 2 is installed, the cable system on the slave station side has the same modulation system as the downlink signal transmitted from the master station, so whether there is a wireless section with a different modulation system in the middle. Regardless, it is possible to use slave stations having the same configuration.
Further, the master station side wireless communication means selectively selects only the signal for the slave station connected to the downstream side of the master station side wireless communication means from among the signals from the master station side. If transmitted to the communication means, the radio frequency can be used efficiently. In addition, since the load on the wireless transmission amplifier can be reduced, an inexpensive system with smaller output can be achieved.
  Further, a downstream signal level correcting means for correcting a downstream signal from the master station to the slave station to a predetermined level, and an upstream signal from the slave station to the master station based on a correction amount by the downstream signal level correcting means. If the uplink signal level correcting means to be corrected is mounted on the slave station side wireless communication means or the slave station, the level of the uplink signal at the time of reaching the master station is changed to attenuation fluctuation in the wired system and the wireless system. Regardless, it can always be a constant value.
  Further, if the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means are also installed in the master station side wireless communication means, the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means installed in the slave station are: It is only necessary to correct the dynamic attenuation fluctuation in the wireless system (between the master station side and the slave station side wireless communication means), making it possible to design with a relatively narrow dynamic range and reducing the circuit load. .
[0042]
MaThe master station is equipped with correction command sending means for transmitting a signal level correction command based on the comparison between the signal level received from the slave station and a predetermined appropriate level to the slave station, and is received from the master station. If the transmission level control means for correcting the transmission level of the signal transmitted to the master station is installed in the slave station based on the signal level correction command, the uplink signal level when reaching the master station is set to a predetermined level. It becomes possible to match the appropriate level with high accuracy.
  Also, the pilot signal generating means for transmitting a pilot signal having a constant strength together with a signal to be transmitted to the slave station side wireless communication means is mounted on the master station side wireless communication means, and the pilot signal received from the master station side wireless communication means is received. If signal correction means for correcting the level of the signal received from the master station side wireless communication means based on the signal and the level of the uplink signal received from the slave station side is mounted on the slave station side wireless communication means, The station only needs to correct the gain fluctuation that occurs in the wired system without being affected by the dynamic fluctuation experienced by the downlink / uplink signal in the wireless system (between the master station side and slave station side wireless communication means). It is possible to design with less dynamic range and reduce the circuit load. In addition, when connecting via a wireless system, a slave station designed on the assumption of a wired connection can be used as it is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a bidirectional CATV system A1 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of amaster station 10;
3 is a block diagram showing a schematic configuration of a radiorelay base station 20. FIG.
4 is a block diagram showing a schematic configuration of a radiorelay slave station 40. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of aslave station 60;
FIG. 6 is a diagram showing an example of fluctuations in the intensity level of uplink / downlink signals between a master station and a slave station via a wireless system in the bidirectional CATV system A1.
FIG. 7 is a diagram showing an example of fluctuations in the intensity level of uplink / downlink signals between a master station and a slave station via a wireless system in the bidirectional CATV system A2 according to the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a frequency arrangement of signals in the coaxial cable C at the CATV head end exit.
FIG. 9 is a diagram showing an example of fluctuations in the intensity level of uplink / downlink signals between a master station and a slave station via a wireless system in the bidirectional CATV system A1 ′ according to the third embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing an example of fluctuations in the intensity level of uplink / downlink signals between a master station and a slave station via a wireless system in the bidirectional CATV system A2 ′ according to the fourth embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a radiorelay base station 20 ′ in the bidirectional CATV system A3 according to the fifth embodiment.
FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the radiorelay slave station 40 ′.
FIG. 13 is a detailed block diagram of the periphery of the pilotsignal level detector 53 of the wirelessrelay slave station 40 ′.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a relationship between a pilot signal level p and def (difference between a pilot signal level p and a reference level ref) and a relationship between the def and the control amount (attenuation amount) of the variable attenuator.
FIG. 15 is a diagram showing an example of fluctuations in the intensity level of an uplink / downlink signal between a master station and a slave station via a wireless system in the bidirectional CATV system A3.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a frequency arrangement of signals in a coaxial cable C at a CATV head end exit in the bidirectional CATV system A3.
FIG. 17 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional bidirectional wireless CATV system.
[Explanation of symbols]
A1, A2, A3 ... Interactive CATV system
10 ... Master station
12. Communication control unit (an example of correction command sending means)
20, 20 '... Wireless relay base station (an example of a master station side wireless communication means)
22 ... Band pass filter
23. Reception AGC circuit (an example of downlink signal level correction means)
24 ... Upconverter
29 ... Down converter
30: Transmission GC circuit (an example of upstream signal level correction means)
34 ... Pilot signal generating circuit (an example of pilot signal generating means)
35 ... 64QAM demodulator
36... 16QAM modulator (35 and 36 are examples of the first demodulation converter)
40, 40 '... wireless relay slave station (example of slave station side wireless communication means)
43 ... Down converter
47 ... Upconverter
51. Reception GC circuit
52. Transmission GC circuit
53... Pilot signal level detector (configures an example of signal correction means together with 51 and 52)
56 ... 16QAM demodulator
57... 64QAM modulator (56 and 57 are examples of the second demodulation converter)
60 (60a, 60b) ... Slave station
63, 63 '... Reception AGC circuit (an example of downlink signal level correction means)
65 ... Communication control unit (an example of transmission level control means)
68, 68 '... Transmission GC circuit (an example of upstream signal level correction means)

Claims (8)

Translated fromJapanese
親局と１又は複数の子局との間で双方向のデータ通信を行う双方向通信システムにおいて，
上記親局と上記子局とを結ぶケーブル経路上の任意箇所が，互いに無線で通信を行う１対の親局側無線通信手段と子局側無線通信手段とで接続され，
上記親局側無線通信手段と上記子局側無線通信手段は，それぞれ，ケーブル側から受信した変調信号を所定の無線送信用周波数に変換して送出すると共に，相手側の無線通信手段から無線により受信した信号を所定のケーブル送信用周波数に変換してケーブル側に送出するように構成され，
上記親局側無線通信手段が，高次の直交振幅変調信号である上記親局からの下り信号を復調するとともに，再度，より低次の直交振幅変調方式で変調する第１の復変調変換器を具備し，
上記子局側無線通信手段が，上記より低次の直交振幅変調信号である上記親局からの下り信号を復調するとともに，再度，上記高次の直交振幅変調方式で変調する第２の復変調変換器を具備してなることを特徴とする双方向通信システム。In a bidirectional communication system that performs bidirectional data communication between a master station and one or more slave stations,
Arbitrary locations on the cable path connecting the master station and the slave station are connected by a pair of master station side wireless communication means and slave station side wireless communication means that communicate with each other wirelessly,
The master station side wireless communication means and the slave station side wireless communication means respectively convert the modulated signal received from the cable side into a predetermined wireless transmission frequency and send it out, and wirelessly from the other party wireless communication means. The received signal is converted to a predetermined cable transmission frequency and sent to the cable side.
The first post-modulation converter in which the master station side wireless communication means demodulates the downlink signal from the master station, which is a high-order quadrature amplitude modulation signal, and modulates again by a lower-order quadrature amplitude modulation method. Comprising
The slave radio communication means demodulates the downlink signal from the master station, which is a lower-order quadrature amplitude modulation signal, and again modulates the signal using the higher-order quadrature amplitude modulation method. A bidirectional communication systemcomprising a converter . 上記親局側無線通信手段が，上記親局側からの信号のうち，当該親局側無線通信手段の下流側に接続されている子局に対する信号のみを選択的に上記子局側無線通信手段に送信する請求項１記載の双方向通信システム。  The master station side wireless communication means selectively selects only the signal for the slave station connected to the downstream side of the master station side wireless communication means from among the signals from the master station side. The two-way communication system according to claim 1, wherein the two-way communication system is transmitted. 上記親局から上記子局への下り信号を所定レベルに補正する下り信号レベル補正手段と，
上記子局から上記親局への上り信号を，上記下り信号レベル補正手段による補正量に基づいて補正する上り信号レベル補正手段とが，上記子局側無線通信手段若しくは上記子局に搭載されてなる請求項１又は２記載の双方向通信システム。Downlink signal level correcting means for correcting a downlink signal from the master station to the slave station to a predetermined level;
Uplink signal level correction means for correcting the uplink signal from the slave station to the master station based on the correction amount by the downlink signal level correction means is mounted on the slave station side wireless communication means or the slave station. The bidirectional communication system according to claim 1 or 2. 上記下り信号レベル補正手段，及び上記上り信号レベル補正手段が，更に上記親局側無線通信手段にも搭載されてなる請求項３記載の双方向通信システム。  4. The bidirectional communication system according to claim 3, wherein the downlink signal level correction means and the uplink signal level correction means are further mounted in the master station side wireless communication means. 上記高次の直交振幅変調信号が６４値又は２５６値の直交振幅変調信号であり，上記より低次の直交振幅変調方式が４値又は１６値の直交振幅変調方式である請求項１〜４のいずれかに記載の双方向通信システム。A quadrature amplitude modulated signal QAM signal of the high-order 64 value or 256 values,of claims1 to 4,the lower-order quadrature amplitude modulation scheme is quadrature amplitude modulation scheme 4 values or 16 values The bidirectional communication system accordingto any one of the above. 上記親局に搭載され，上記子局から受信した信号レベルと所定の適正レベルとの比較に基づく信号レベル補正指令を上記子局に対して送信する補正指令送出手段と，
上記子局に搭載され，上記親局から受信した上記信号レベル補正指令に基づいて，上記親局へ送信する信号の送信レベルを補正する送信レベル制御手段とを具備してなる請求項１〜５のいずれかに記載の双方向通信システム。A correction command sending means mounted on the parent station for transmitting a signal level correction command based on a comparison between a signal level received from the slave station and a predetermined appropriate level to the slave station;
Mounted on said child station, based on the signal level correction instruction received from the master station, 1 to claim made by a transmitting level control means for correcting the transmission level of the signal to be transmitted to the master station5 The bidirectional communication system according to any one of the above. 上記親局側無線通信手段に搭載され，上記子局側無線通信手段へ送信する信号と共に一定強度のパイロット信号を送出するパイロット信号発生手段と，
上記子局側無線通信手段に搭載され，上記親局側無線通信手段から受信した上記パイロット信号に基づいて上記親局側無線通信手段から受信した信号のレベルと上記子局側から受信した上り信号のレベルとを補正する信号補正手段とを具備してなる請求項１〜６のいずれかに記載の双方向通信システム。A pilot signal generating means mounted on the master station side wireless communication means and for transmitting a pilot signal of a constant strength together with a signal to be transmitted to the slave station side wireless communication means;
The level of the signal received from the master station side radio communication unit based on the pilot signal received from the master station side radio communication unit and the upstream signal received from the slave station side, which is mounted on the slave station side radio communication unit two-way communication system according to any one of the levels of claims1-6 formed by and a signal correcting means for correcting the. 当該双方向通信システムがケーブルテレビのネットワーク上に構築されてなる請求項１〜７のいずれかに記載の双方向通信システム。The bidirectional communication system according to any one of claims 1 to7 , wherein the bidirectional communication system is constructed on a cable television network.
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