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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Hybrid-Fiber-Coax-(HFC)-Telekommunikationssystem, das
eine Vielzahl von Modulations-Mitteln und ein damit gekoppeltes
Kombinierer-Mittel
enthält,
um von ihnen modulierte Signale zu empfangen, wobei das Kombinierer-Mittel
mit einem Koaxialkabel verbunden ist, um darauf modulierte Signale
in vorher festgelegten Frequenzkanälen zu senden, die für jedes der
Modulations-Mittel
unterschiedlich sind, wobei jedes der Modulations-Mittel Signal-Mischer-Mittel
enthält,
die einen ersten Eingang haben, der an einen Quadratur-Signal-Generator
angeschlossen ist, der so angepasst ist, dass er ein Trägersignal
dorthin liefert, die einen zweiten Eingang haben, an den ein analoges
Telekommunikationssignal angelegt wird, und einen Ausgang, der mit
dem Kombinierer-Mittel gekoppelt ist und an dem das modulierte Signal
als Ergebnis einer Modulation des Trägersignals durch das analoge
Telekommunikationssignal in dem Signal-Mischer-Mittel geliefert
wird.
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Ein
solches Hybrid-Fiber-Coax-(HFC)-Telekommunikationssystem
ist allgemein in der Technik bekannt. Der Grundgedanke bei HFC ist
es, verschiedene Telekommunikationssignale, die über optische Fasern empfangen
werden, auf verschiedene Videokanäle zu stellen und diese Kanäle an das
Koaxialkabel anzulegen, vorzugsweise entsprechend der FDMA-Struktur
(Frequency Division Multiple Access, Vielfachzugriff mit Frequenzvielfach).
Jeder Kanal wird auf ein anderes Trägersignal moduliert, dessen
Frequenz sich im Videoband befindet. Die Ausgänge der Signal-Mischer-Mittel sind im Allgemeinen über Treiber
mit verschiedenen Eingängen
des Kombinierer-Mittels verbunden. Das Kombinierer-Mittel summiert die
Signale an den Ausgängen
der Treiber, d.h. es summiert die Spannungen der modulierten Signale.
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Ein
Kombinierer-Mittel enthält
mindestens einen Kombinierer, wie er zum Beispiel aus Abschnitt
2 "Power Splitter/Combiners" des "RF/IF Designer's Handbook – Mini-Circuits" Ausgabe 92/93 von
Scientific Components bekannt ist. Im Allgemeinen wird ein ohmscher
oder induktiver Kombinierer mit einem Spartransformator für jeweils
zwei Eingangssignale, d.h. für
zwei Modulations-Mittel benutzt. Mehrere solche Kombinierer werden
dann in Reihe geschaltet, um ein Kombinierer-Mittel zu bilden, das
so angepasst ist, dass es bis zu 12 Eingangssignale im Spannungsmodus
an einer 50- oder 75-Ohm-Schnittstelle akzeptiert. Für jeden
dieser Kombinierer führt
ein Spartransformator eine Dämpfung
von 3 dB für
jeweils zwei summierte Signale ein, während ein ohmscher Kombinierer
eine Dämpfung
von 6 dB einführt. Im
Dokument WO 9641452 A wird der Einsatz eines solchen Kombinierers
gezeigt.
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Diese
Dämpfung
ist ein Problem für
die Leistung der oben erwähnten
Treiber. Tatsächlich
ist der Treiber ein Leistungsverstärker, dessen gesamte Leistung
in dem daran angeschlossenen Kombinierer verbraucht wird.
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Ein
weiteres Problem des bekannten HFC-Telekommunikationssystems sind die Linearitätsanforderungen,
die bei den hohen Frequenzen, bei denen das System benutzt wird,
im Allgemeinen einen kritischen Faktor darstellen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Hybrid-Fiber-Coax-Telekommunikationssystems
des bekannten Typs, in dem aber der Leistungsverbrauch verringert
und die Linearität
optimiert ist.
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Gemäß der Erfindung
wird dieses Ziel durch die Tatsache erreicht, dass die Signal-Mischer-Mittel jedes
Modulations-Mittels
so angepasst sind, dass sie als moduliertes Signal einen Ausgangsstrom
liefern, und dass das Kombinierer-Mittel ein Strom-Summations-Knoten
für die
Ausgangsströme der
Signal-Mischer-Mittel
der Vielzahl von Modulations-Mitteln ist.
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Die
Erfindung besteht somit indem Betrieb des Kombinierer-Mittels als
Strom-Summations-Knoten, anstelle eines Spannungs-Summations-Knotens.
Die Implementation eines Strom-Summations-Knotens ist relativ einfach,
und seine Linearität ist
größer als
die eines Spannungs-Summations-Knotens.
Weiterhin werden keine Treiber oder Leistungsverstärker mehr
benötigt,
da in einem solchen Kombinierer-Mittel keine Leistung verbraucht wird,
also auch kein Leistungsverlust kompensiert werden muss. Zusätzlich dazu
werden das Integrations-Volumen des HFC-Telekommunikationssystems sowie die
Kosten für
einen externen Kombinierer verringert.
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Eine
weitere charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Erfindung
ist, dass der Strom-Summations-Knoten ein Verbindungspunkt ist,
der an die Ausgänge
der Signal-Mischer-Mittel
und an das Koaxialkabel angeschossen ist.
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Zur
Summation der Ströme
ist es nur erforderlich, die Ausgänge der Stromquellen, d.h.
in der vorliegenden Anwendung der Signal-Mischer-Mittel, miteinander
zu verbinden. Durch Reduktion des Kombinierer-Mittels auf einen
einzigen Verbindungspunkt wird die Linearität des Systems offensichtlich optimiert.
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Eine
weitere charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Erfindung
ist, dass jedes der Signal-Mischer-Mittel ein Paar von Mischer-Schaltkreisen
enthält,
an die Quadratur-Trägersignale
und analoge Quadratur-Telekommunikationssignale über den ersten
bzw. den zweiten Eingang angeschlossen werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist dadurch auf Telekommunikationssysteme
vom Quadratur-Phasen-Modulations-Typ anwendbar.
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In
einer Variante der vorliegenden Erfindung sind die Ausgänge der
Mischer-Schaltkreise jedes der Modulations-Mittel über die
Reihenschaltung eines zweiten Strom-Summations-Knotens und eines Stromverstärkers mit
dem zuerst erwähnten Strom-Summations-Knoten
gekoppelt.
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In
manchen Anwendungen können
Stromverstärker
erforderlich sein, zum Beispiel wenn die Ausgangsströme der Mischer-Schaltkreise nicht
ausreichen, um direkt an das Koaxialkabel angelegt zu werden.
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Da
das an die Modulations-Mittel angelegte Telekommunikations-Signal
im Allgemeinen ein Digitalsignal ist, ist die vorliegende Erfindung
auch dadurch gekennzeichnet, dass das Modulations-Mittel weiterhin
Digital-/Analog-Wandler-Mittel
enthält,
die an den zweiten Eingang des Signal-Mischer-Mittels angeschlossen
und so angepasst sind, dass sie das Telekommunikationssignal in
einer digitalen Form empfangen und es in eine analoge Form umwandeln, bevor
sie es an das Signal-Mischer-Mittel anlegen.
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Weitere
charakteristische Eigenschaften des vorliegenden Hybrid-Fiber-Coax-Telekommunikationssystems
werden in den beigefügten
Ansprüchen erwähnt.
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Die
oben angegebenen und weitere Aufgaben und Eigenschaften der Erfindung
werden deutlicher, und die Erfindung selbst wird am besten verstanden,
indem man auf die folgende Beschreibung einer Ausführung in
Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
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1 ein
Hybrid-Fiber-Coax-(HFC)-Telekommunikationssystem
zeigt, das mehrere Modulations-Einrichtungen
(MC1-MCn) und eine Kombinierer-Einrichtung (CSN) gemäß der Erfindung
enthält; und
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2 eine
Variante des Telekommunikationssystems aus 1 zeigt.
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Das
in 1 gezeigte Hybrid-Fiber-Coax-(HFC)-Telekommunikationssystem
wird dazu benutzt, Telekommunikationssignale, die über verschiedene
optische Fasern empfangen werden, zu einem einzelnen Koaxialkabel
COAX zu senden, auf dem diese Signale entsprechend der bekannten FDMA-Struktur
(Frequency Multiple Access) gesendet werden. Zu diesem Zweck enthält das Telekommunikationssystem
n, z.B. n=12, Modulations-Einrichtungen MC1-MCn, die so angepasst
sind, dass sie die Telekommunikations-Signale in einer digitalen Form
an einem Eingang I1-In empfangen, sowie einen Strom-Summations-Knoten
CSN, der die Ausgangsströme
der Modulationseinrichtungen aufsummiert und das Ergebnis dieser
Summe an das Koaxialkabel COAX anlegt.
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Jede
der Modulations-Einrichtungen MC1/MCn enthält zwei Digital-/Analog-Wandler DRI1/DAIn
und DAQ1/DAQn, deren Eingänge
gemeinsam an den Eingang I1/In der Modulations-Einrichtung angeschlossen und die in
der Lage sind, das an diesem Eingang empfangene digitale Telekommunikationssignal
in ein analoges Telekommunikationssignal zu wandeln. Die Ausgänge der
Digital-/Analog-Wandler sind die Signale I und Q mit Phasen-Quadratur.
Das bedeutet, dass die analogen Telekommunikations-Signale an den
Ausgängen
der beiden Wandler eine relative Phasendifferenz von 90° haben. Jeder
Wandler DAI1/DAIn, DAQ1/DAQn ist mit einem ersten Eingang eines
bestimmten Mischer-Schaltkreises MXI1/MXIn, MXQ1/MXQn verbunden.
Ein zweiter Eingang dieser Mischer-Schaltkreise ist mit einem Quadratur-Signal-Generator
QG1/QGn verbunden, der ein Trägersignal
liefert, dessen Frequenz in dem oder oberhalb des Videobandes liegt,
das von 50 MHz bis 800 MHz reicht.
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Detaillierter
beschrieben bilden die beiden Mischer-Schaltkreise MXI1/MXIn und MXQ1/MXQn einer
Modulationseinrichtung MC1/MCn zusammen eine Mischer-Einrichtung MX1/MXn,
mit der die Digital-/Analog-Wandler DAI1/DAIn und DAQ1/DAQn sowie
der Quadratur-Signal-Generator QG1/QGn verbunden ist. Der Quadratur-Signal-Generator
liefert ein "In-Phase"-Trägersignal
0°, das
an einen ersten Mischer-Schaltkreis
MXI1/MXIn der Mischer-Einrichtung MX1/MXn angelegt wird, während ein "In Quadratur"-(der Phase)-Trägersignal
90°, das
ebenfalls vom Quadratur-Signal-Generator geliefert wird, an den
zweiten Mischer-Schaltkreis MXQ1/MXQn der Mischer-Einrichtung angelegt
wird. Die Mischer-Schaltkreise sind so angepasst, dass sie das eintreffende
Trägersignal
mit dem eintreffenden analogen Telekommunikationssignal modulieren
und als resultierendes moduliertes Signal einen Ausgangsstrom liefern.
Die Ausgangsströme
der beiden Mischer-Schaltkreise MXI1/MXIn und MXQ1/MXQn werden an
Eingänge
eines Strom-Summations-Knotens
CS1/CSn angelegt, der einen Teil der Modulationseinrichtung MC1/MCn
bildet. Der Ausgang dieses Strom-Summations-Knotens CS1/CSn ist
mit einem Eingang eines Stromverstärkers CA1/CAn verbunden, der
ebenfalls einen Teil der Modulationseinrichtung MC1/MCn bildet.
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Es
muss darauf hingewiesen werden, dass der Strom-Summations-Knoten CS1/CSn tatsächlich nur
ein Verbindungspunkt zwischen den Ausgängen der Mischer-Schaltkreise
und dem Stromverstärker ist.
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Die
Struktur des vorliegenden HFC-Telekommunikationssystems
ist so, dass jede Modulationseinrichtung MC1/MCn und spezieller
deren Quadratur-Signal-Generator
QG1/QGn mit einer anderen Frequenz und zu einem unterschiedlichen
Zeitpunkt arbeitet, so dass an den Ausgängen O1/On der Modulationseinrichtungen
MC1/MCn die gleich bezeichneten Telekommunikationssignale auf verschiedene Video-Frequenz-Kanäle moduliert
werden. Wie bereits erwähnt,
werden diese modulierten Signale O1/On in Form von Strömen geliefert.
Die Frequenz-Kanäle
werden dann an einen anderen Strom-Summations-Knoten CSN angelegt,
wo sie aufsummiert werden, und das Ergebnis dieser Summe wird an
das Koaxialkabel COAX angelegt. Um die Ausgangsströme von den
verschiedenen Modulations-Einrichtungen MC1-MCn aufzusummieren,
kann auch hier der Strom-Summations-Knoten CSN wieder nur aus einem
Verbindungspunkt der entsprechenden Ausgänge O1-On mit dem Koaxialkabel COAX
bestehen.
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Wenn
die Ströme
an den Ausgängen
der Modulationseinrichtungen MC1-MCn und spezieller an deren Ausgängen der
Mischer-Schaltkreise MXI1, MXIn und MXQ1, MXQn ausreichend groß sind,
kann das HFC-Telekommunikationssystem in eine Variante vereinfacht
werden, wie in 2 gezeigt. Darin sind die oben
erwähnten
Strom-Summations-Knoten CS1-CSn und die Stromverstärker CA1-CAn
aus den Modulations-Einrichtungen
MC1'-MCn' entfernt. Als Folge
davon werden die modulierten Signale oder Ströme OI1, OIn/OQ1, OQn an den
gleich bezeichneten Ausgängen
des ersten MXI1/MXIn bzw. des zweiten Mischer-Schaltkreises MXQ1/MXQn
der Mischer-Einrichtungen
MX1/MXn direkt an den Strom-Summations-Knoten, d.h. an den Verbindungspunkt
CSN angelegt. In dieser Variante der Ausführung wird die Anzahl verwendeter
Komponenten offensichtlich verringert.
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Obwohl
die Prinzipien der Erfindung oben in Verbindung mit einer speziellen
Vorrichtung, z.B. der Quadratur-Phasen-Modulation beschrieben wurden, muss
deutlich verstanden werden, dass diese Beschreibung nur als Beispiel
erfolgt und nicht als Einschränkung
des Umfangs der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen definiert wird.