第六章《双向HFC网络中的上行信道系统》小结(陈柏年)

第六章《双向HFC网络中的上行信道系统》小结

浙江传媒学院陈柏年

一、上行回传系统

1、上行传输特点：由于上行传输方式是多点对一点。所以，上行系统中从任何支路或任何用户引入的噪声会降低所有支路和所有用户的回传性能。

2、我国HFC上行传输通道波段划分

3、汇聚噪声和汇集均衡

（1）汇聚噪声或“漏斗噪声”：由于HFC网络反向同轴部分的“漏斗效应”，各用户室内和沿线的噪声沿上行通道汇集到光节点所形成的噪声。

（2）汇集均衡：对用户上行信号电平进行调整，使之到达汇聚点的电平一致所采取的均衡措施。

4、上行系统的三类噪声

（1）同轴分配系统的热噪声（Thermo Noise）

系统背景噪声（噪声本底Noise Floor）NB=2.4[dBμV]

噪声谱功率密度（每Hz噪声功率）=－65. 2 [dBμV/Hz]

上行信号的带宽变化从100KHz到6MHz。因此，对不同的带宽背景噪声亦不同。

（2）光纤链路噪声（Fiberoptic Link Noise）

影响光链路的载噪比因素：光纤、激光器、光检测器。

光纤链路噪声工程设计工具：光链路CNR与链路长度关系曲线。

（3）侵入噪声（Ingress）

由于同轴电缆系统屏蔽性能不完善，造成外界辐射干扰侵入电缆系统内部引起的噪声，包含有不连续的和弥漫性的信号。

主要侵入源：用户端电子产品、短波通信、业余无线电、冲击脉冲。

5、HFC的回传系统的载噪比主要决定因素

结论：HFC的回传系统的载噪比主要由上行光纤链路的噪声决定。光链路的噪声对总的载噪比贡献最大。

6、对回传噪声分析有用结论

（1）从最远小分支器用户引入回传噪声大于最近大分支器用户，小分支器用户噪声对整个回传噪声的控制有关键作用。

（2）由于用户回传信号电平差的存在，回传噪声对于不同用户影响会不一样。

（3）虽然侵入噪声的存在给HFC上行系统带来很多麻烦，但由于对上行系统认识的深化以及技术的进步，侵入噪声带来的问题现在已不难解决。

二、HFC数字调制技术

1、基带数字信号：占据基本频带，未经调制（频率搬移）的原始数字信号，即由0和1两种状态组成的数字信号。

2、HFC网络中数字信号特征：一个高速数据流通过一个有限带宽的射频信道。在HFC 网络中，数字信号必须要通过调制，即将数字基带信号对RF载波进行调制，然后以频分复用（FDM）调制载波的方式进行传输。

3、数字信号的频带传输：对基带数字信号进行调制，将其频带搬移到射频、光波或微

波频段上，利用同轴电缆、光缆、微波和卫星等信道传输的已调数字信号。把基带数字信号变换为频带数字信号的过程。

4、基带传输与频带传输比较

传输方式基带传输频带传输

波形数字信道码（数字信号波形）数字调制的正弦波（模拟信号波形）

频谱结构信号频谱分量处在0到（1/T）

或0到（1.5/T）之间，且呈现

出高、低频频谱分量很小，中

间频谱分量较大的结构特点。

信号频谱分量处在f0为中心的（f0 - f B）

到（f0 + f B）之间，且呈现出上、下边

带频谱分量对称的结构特点。

适用信道低通型信道带通型信道

5、基本的二进制数字调制：（1）数字调幅（幅移键控ASK），（2）数字调频（频移键控FSK），（3）数字调相（绝对相移键控），（4）数字相对调相（差分相移键控DPSK）

6、M－QAM调制器方框图

7、HFC网络对数字调制两个基本工程标准：

（1）频谱利用率E OS（或频谱效率、频谱利用率）[bps/Hz]：每单位调制带宽所能传送的比特数；

（2）[Eb / N0] ：每比特能量Eb和噪声谱密度N0之比，用于描述在规定传送准确度下（即保证要求的BER所需的载噪比）的每比特能量。

8、E b /N0与CNR关系

Eb/N0与CNR直接的关系如下：

CNR =(E b /N0 )(R/B)

式中，B 是检波器中滤波器的噪声带宽，R 是比特率(bps)。

9、信道容量和香农公式

（1）信道容量C：信道极限的传输能力，即对在给定条件、给定通信路径或信道上的极限数据传送速度，用最大信息速率来表述。

（2）香农公式（针对白色高斯噪声干扰的信道）

C =B×log2（1+CNR ）[bps]

式中：C为信道容量（bps），B是信道带宽（Hz），CNR为载噪比的真值(单位用比率表示)

C实际≈(B/2)×[log10(CNR)/log102] ≈(B/6)×CNR [dB]

规则说明：高效率的调制方式必须具有好的载噪比。

换言之，每Hz的运载能力bps近似等于CNR 除以6，即频带利用率EOS= CNR [dB]/6。

10、数字调制信号的频谱和峰值因子

（1）数字调制信号的频谱特点：数字调制信号的能量均匀地分布在整个频带上，与带限噪声频谱类似，呈现平坦的频谱。

（2）数字调制信号的峰值因子：信号的峰值（振幅值）与有效值之比。

三、HFC上行系统RF功率分配

1、载波互调噪声比C/（I+N）和噪声功率比NPR

（1）载波互调噪声比C/（I+N）=数字信号功率/反向总噪声功率

C/（I+N）[dB] =数字信号电平－反向总噪声电平

反向总噪声电平：包括所有上行通道由热噪声、干扰噪声和数字非线性失真的交调噪声按功率叠加而形成的电平。

（2）噪声功率比（NPR）：数字信号电平与反向通道总噪声功率之比。

噪声功率比（NPR）[dB] =信号电平－频道内噪声与互调失真电平

2、每Hz固定功率法

（1）每Hz固定功率法：各种业务功率谱密度（1Hz上功率）相等。

方法：首先将总的可用功率以1Hz增量划分，然后以每种业务占有的带宽为依据，将每Hz的功率指派到每个业务信道上。

（2）计算公式：

每Hz功率=激光器的可用总驱动功率（dBmV）/上行信道可用总带宽（MHz）

3、每Hz固定功率法特点：

（1）各种业务带宽可以不同，但可使各种业务的CNR相同。

（2）便于测试和检查，各种业务在频谱仪上观察到的频谱高度一致，即1Hz上功率（功率谱密度）相等。

（3）保证未来业务开展，不致造成回传激光器驱动电平的过载；还可以针对当前业务选择合适的电平而不受将来新加入业务的影响。

（4）功率的分配简单，对任何一项新的业务，按照其带宽可以很容易分配功率。保证所有的可用功率得到分配。

4、HFC正向设计和反向设计对比