專利名稱：線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種上行信號(hào)的傳輸方法，尤其是一種基于線纜的上行信號(hào)基帶傳輸方法，屬通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著寬帶多媒體業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，以較廉價(jià)和實(shí)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶入戶，即最后一公里問(wèn)題，是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。通過(guò)有線電視(CATV)電纜(Cable)接入寬帶多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的方法因現(xiàn)有有線電視網(wǎng)覆蓋面廣、帶寬資源豐富、易于改造等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。
現(xiàn)在大多數(shù)有線接入網(wǎng)(CATV)是由光線、同軸混合組成的雙向網(wǎng)絡(luò)(HFC網(wǎng)，即Hybrid Fiber/Coax Network)。小區(qū)外使用光纖骨干網(wǎng)，小區(qū)內(nèi)使用同軸電纜(線纜，又稱Cable)連接到各家各戶。從用戶終端到同軸電纜頭端的傳輸方向稱為上行，從同軸電纜頭端到用戶終端的方向稱為下行。每根同軸電纜都由近1吉的頻率資源，其中，100MHz以下用于上行信號(hào)傳輸，100MHZ以上全部用于下行信號(hào)傳輸。原來(lái)的同軸電纜主要用于下行傳輸模擬電視節(jié)目，經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后，可支利用上行頻率資源和多于的下行頻率資源支持雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
利用有線電視網(wǎng)接入雙向業(yè)務(wù)最主要的問(wèn)題是連接用戶的線纜的上行信號(hào)傳輸問(wèn)題?，F(xiàn)有的上行信號(hào)傳輸方法是調(diào)制方式，即將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到一定頻率上發(fā)到頭端，頭端再解調(diào)，恢復(fù)出數(shù)據(jù)，這種方式的問(wèn)題是1、頻段利用率低。上行頻段處于線纜頻率的低端，約0-100MHz。由于5MHz到20MHz這一頻段受外界的干擾非常大，不能傳輸調(diào)制載波，因此在調(diào)制上行方式下，上行傳輸頻段基本上都是從20MHz開(kāi)始的。20MHz以下基本無(wú)法適用。
2、漏斗噪聲很難避免，每條同軸電纜支持的用戶數(shù)受限。有線電視網(wǎng)的用戶接入端呈樹(shù)形結(jié)構(gòu)，即許多用戶串接在同一根線纜上，接收下行信號(hào)，發(fā)送上行信號(hào)。每個(gè)用戶發(fā)送的信號(hào)中，有信號(hào)功率，也有發(fā)射機(jī)的噪聲功率，頭端收到的噪聲功率是所有用戶發(fā)射機(jī)噪聲功率的總和。這種用戶噪聲功率在線纜頭端匯合、累加的現(xiàn)象就稱為漏斗噪聲。隨著用戶數(shù)的增多，頭端的漏斗噪聲急劇增加，而信號(hào)功率是一定的。從而使頭端的信噪比惡化，解調(diào)失敗。因此，漏斗噪聲的存在，限制了每條同軸電纜可以支持的用戶數(shù)。一般每條同軸電纜支持的用戶數(shù)典型值為200戶。
本發(fā)明的目的在于提供一種線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法，通過(guò)用基帶上行傳輸方式，取代現(xiàn)有的調(diào)制上行信號(hào)傳輸方式，克服調(diào)制帶來(lái)的漏斗噪聲問(wèn)題，利用數(shù)字信號(hào)的再生能力，提高線纜的上行傳輸能力，而且實(shí)現(xiàn)成本較低。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種線纜上行信號(hào)基帶傳輸方法，它包括發(fā)送、中繼、接收；其中發(fā)送的步驟為對(duì)用戶終端發(fā)出的串行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶編碼，電平放大，成形濾波后通過(guò)同軸電纜中的銅芯向頭端發(fā)送；中繼的步驟為在信號(hào)傳輸途中，采用匹配濾波器接收銅芯上衰減和變形的基帶信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、電平恢復(fù)后，再進(jìn)行波形和相位恢復(fù)，然后成形濾波，在下一段電纜上繼續(xù)發(fā)送；接收的步驟為在線纜頭端設(shè)備采用匹配濾波器接收基帶上行信號(hào)，放大、電平恢復(fù)，然后進(jìn)行波形和相位恢復(fù)，對(duì)恢復(fù)后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶解碼，恢復(fù)出有效串行數(shù)據(jù)，傳送給用戶數(shù)據(jù)接收設(shè)備。
其中，所述的中繼進(jìn)行一次以上中繼，以滿足實(shí)際需求。
使用本發(fā)明的方法進(jìn)行基帶上行信號(hào)傳輸，不僅能夠有效地克服調(diào)制帶來(lái)的漏斗噪聲問(wèn)題，而且可大大增加每根線纜支持的用戶數(shù)量。假設(shè)上行信道頻率范圍為0～75MHz，采用基帶上行信號(hào)傳輸，傳輸速率可以達(dá)到120Mbps。現(xiàn)在用戶的業(yè)務(wù)主要是VOD點(diǎn)撥，WWW瀏覽，資料下載等非均衡業(yè)務(wù)，即上行信息很少，下行信息很多，而線纜的下行頻率資源非常豐富，因此，120MHZ的上行信道完全可以支持1500個(gè)用戶(從統(tǒng)計(jì)角度講，每個(gè)用戶可保證有最少100KHz的上行信道資源，基本能夠滿足普通家庭的需求。當(dāng)然，根據(jù)用戶對(duì)上行接入速率的要求，每根線纜接入的用戶數(shù)可適當(dāng)調(diào)整)。此外，基帶傳輸?shù)陌l(fā)端設(shè)備很簡(jiǎn)單，用戶設(shè)備成本可以大大降低。在這種方式下，用戶端省去了復(fù)雜的調(diào)制設(shè)備，直接發(fā)送基帶信號(hào)。只要在傳輸中解決好基帶數(shù)字信號(hào)的再生和中繼問(wèn)題，就可以大規(guī)模推廣，為有線用戶提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。


圖1為本發(fā)明線纜基帶上行信號(hào)發(fā)送流程圖；圖2為本發(fā)明線纜基帶上行信號(hào)中繼流程圖；圖3為本發(fā)明線纜基帶上行信號(hào)接收流程圖具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容現(xiàn)有的線纜上行信號(hào)傳輸都是基于DOCSIS或IEEE802.14協(xié)議，采用調(diào)制方式進(jìn)行，隨著用戶數(shù)的增加，上行漏斗噪聲急劇增加。而調(diào)制信號(hào)是疊加在噪聲信號(hào)上的，只有通過(guò)解調(diào)，才能恢復(fù)出數(shù)據(jù)，排除噪聲。單純的信號(hào)放大會(huì)連噪聲和調(diào)制信號(hào)一起放大，起不到抑制噪聲的目的。但解調(diào)設(shè)備非常昂貴復(fù)雜，在傳輸過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行信號(hào)解調(diào)。因此，隨著用戶數(shù)增多，用戶發(fā)送設(shè)備的熱噪聲累加在一起，很快會(huì)淹沒(méi)有用信號(hào)，造成無(wú)法解調(diào)。
相對(duì)于調(diào)制信號(hào)來(lái)講，基帶信號(hào)雖然傳輸距離較短，但信號(hào)的恢復(fù)要容易的多。通過(guò)使用中繼設(shè)備，在傳輸過(guò)程中多次對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生和放大，可不斷消除各種噪聲干擾和信號(hào)衰減，把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地傳到頭端進(jìn)行處理。本發(fā)明正是利用了基帶信號(hào)可再生的特點(diǎn)。在這種方式下，漏斗噪聲不再是影響傳輸質(zhì)量和用戶數(shù)量的主要問(wèn)題，每個(gè)線纜支持的用戶數(shù)可遠(yuǎn)超過(guò)200個(gè)。
有線電視網(wǎng)的同軸電纜主要用于傳送模擬電視信號(hào)，因此，它的外屏蔽層是接地的。這樣，在同軸電纜上就無(wú)法實(shí)現(xiàn)差分傳輸。為了與現(xiàn)有的模擬電視業(yè)務(wù)兼容，因此本發(fā)明采用單極性信號(hào)傳輸。發(fā)送過(guò)程如圖1所示。
中繼電路的目的是為了補(bǔ)償信號(hào)在線纜中產(chǎn)生的電平衰減和波形畸變。基帶信號(hào)在線纜中傳輸，每傳輸200米將衰減到3V左右，一但高電平信號(hào)的幅度低于接收電路的判決門限，就會(huì)產(chǎn)生誤碼。因此要求每隔一定距離，進(jìn)行一次電平放大，還原。此外，20MHz以下的低頻干擾，主要來(lái)自汽車、家用電器等環(huán)境噪聲，也會(huì)對(duì)基帶信號(hào)的頻譜產(chǎn)生干擾，從而使基帶信號(hào)的相位產(chǎn)生抖動(dòng)，引起波形畸變。如果相位失真太嚴(yán)重，收端電路同樣無(wú)法正確接收，因此，在對(duì)信號(hào)電平進(jìn)行中繼放大的時(shí)候，還要對(duì)波形和相位進(jìn)行恢復(fù)，才能保證信號(hào)能正確傳送到頭端。圖2顯示了基帶上行信號(hào)的再生和中繼過(guò)程。
參見(jiàn)圖3，接收端的處理過(guò)程和中繼接收的處理過(guò)程相同，首先通過(guò)匹配濾波從線纜上接收基帶上行信號(hào)，通過(guò)電平比較，恢復(fù)數(shù)字信號(hào)電平，再通過(guò)碼形恢復(fù)，糾正波形和相位畸變，最后進(jìn)行信道譯碼，恢復(fù)出有效串行數(shù)據(jù)。使用基帶上行信號(hào)傳輸，可大大增加每根線纜支持的用戶數(shù)量。假設(shè)上行信道頻率范圍為0～75MHz，采用基帶上行信號(hào)傳輸，傳輸速率可以達(dá)到120Mbps?，F(xiàn)在用戶的業(yè)務(wù)主要是VOD點(diǎn)撥，WWW瀏覽，資料下載等非均衡業(yè)務(wù)，即上行信息很少，下行信息很多，而線纜的下行頻率資源非常豐富，因此，120MHZ的上行信道完全可以支持1500個(gè)用戶(從統(tǒng)計(jì)角度講，每個(gè)用戶可保證有最少100KHz的上行信道資源，基本能夠滿足普通家庭的需求。當(dāng)然，根據(jù)用戶對(duì)上行接入速率的要求，每根線纜接入的用戶數(shù)可適當(dāng)調(diào)整)。此外，基帶傳輸?shù)陌l(fā)端設(shè)備很簡(jiǎn)單，用戶設(shè)備成本可以大大降低。在這種方式下，用戶端省去了復(fù)雜的調(diào)制設(shè)備，直接發(fā)送基帶信號(hào)。只要在傳輸中解決好基帶數(shù)字信號(hào)的再生和中繼問(wèn)題，就可以大規(guī)模推廣，為有線用戶提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法，其特征在于它包括發(fā)送、中繼、接收；其中發(fā)送的步驟為對(duì)用戶終端發(fā)出的串行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶編碼，電平放大，成形濾波后通過(guò)同軸電纜中的銅芯向頭端發(fā)送；中繼的步驟為在信號(hào)傳輸途中，接收銅芯上衰減和變形的基帶信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、電平恢復(fù)后，再進(jìn)行波形和相位恢復(fù)，然后成形濾波，在下一段電纜上繼續(xù)發(fā)送；接收的步驟為接收基帶上行信號(hào)，放大、電平恢復(fù)，然后進(jìn)行波形和相位恢復(fù)，對(duì)恢復(fù)后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶解碼，恢復(fù)出有效串行數(shù)據(jù)，傳送給用戶數(shù)據(jù)接收設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法，其特征在于所述的中繼步驟重復(fù)進(jìn)行一次以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法，其特征在于所述的中繼步驟中接收采用匹配濾波器接收。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法，其特征在于所述的接收步驟中的從電纜上接收基帶上行信號(hào)是在線纜頭端設(shè)備采用匹配濾波器進(jìn)行。
全文摘要
一種線纜上行信號(hào)的基帶傳輸方法，它包括對(duì)用戶終端發(fā)出的串行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶編碼，電平放大，成形濾波后通過(guò)同軸電纜中的銅芯向頭端發(fā)送；在信號(hào)傳輸途中，采用匹配濾波器接收銅芯上衰減和變形的基帶信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、電平恢復(fù)后，再進(jìn)行波形和相位恢復(fù)，然后成形濾波，在下一段電纜上繼續(xù)發(fā)送；在線纜頭端設(shè)備采用匹配濾波器接收基帶上行信號(hào)，放大、電平恢復(fù)，然后進(jìn)行波形和相位恢復(fù)，對(duì)恢復(fù)后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶解碼，恢復(fù)出有效串行數(shù)據(jù)，傳送給用戶數(shù)據(jù)接收設(shè)備。本發(fā)明通過(guò)用基帶上行傳輸方式，取代現(xiàn)有的調(diào)制上行信號(hào)傳輸方式，克服調(diào)制帶來(lái)的漏斗噪聲問(wèn)題，利用數(shù)字信號(hào)的再生能力，提高線纜的上行傳輸能力，實(shí)現(xiàn)成本較低。
文檔編號(hào)H04B3/50GK1402438SQ01124138
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2001年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者馬正新, 蘇東 申請(qǐng)人:洋浦百年樹(shù)人實(shí)業(yè)有限公司