專利名稱：線纜上行信號的基帶傳輸方法
技術領域：
本發明涉及一種上行信號的傳輸方法，尤其是一種基于線纜的上行信號基帶傳輸方法，屬通信技術領域。
背景技術：
隨著寬帶多媒體業務的不斷增長，以較廉價和實用的技術實現寬帶入戶，即最后一公里問題，是人們普遍關心的問題。通過有線電視(CATV)電纜(Cable)接入寬帶多媒體數據業務的方法因現有有線電視網覆蓋面廣、帶寬資源豐富、易于改造等優點而受到廣泛關注。
現在大多數有線接入網(CATV)是由光線、同軸混合組成的雙向網絡(HFC網，即Hybrid Fiber/Coax Network)。小區外使用光纖骨干網，小區內使用同軸電纜(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以下用于上行信號傳輸，100MHZ以上全部用于下行信號傳輸。原來的同軸電纜主要用于下行傳輸模擬電視節目，經過升級改造后，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據業務。
利用有線電視網接入雙向業務最主要的問題是連接用戶的線纜的上行信號傳輸問題。現有的上行信號傳輸方法是調制方式，即將數據信號調制到一定頻率上發到頭端，頭端再解調，恢復出數據，這種方式的問題是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，不能傳輸調制載波，因此在調制上行方式下，上行傳輸頻段基本上都是從20MHz開始的。20MHz以下基本無法適用。
2、漏斗噪聲很難避免，每條同軸電纜支持的用戶數受限。有線電視網的用戶接入端呈樹形結構，即許多用戶串接在同一根線纜上，接收下行信號，發送上行信號。每個用戶發送的信號中，有信號功率，也有發射機的噪聲功率，頭端收到的噪聲功率是所有用戶發射機噪聲功率的總和。這種用戶噪聲功率在線纜頭端匯合、累加的現象就稱為漏斗噪聲。隨著用戶數的增多，頭端的漏斗噪聲急劇增加，而信號功率是一定的。從而使頭端的信噪比惡化，解調失敗。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。一般每條同軸電纜支持的用戶數典型值為200戶。
本發明的目的在于提供一種線纜上行信號的基帶傳輸方法，通過用基帶上行傳輸方式，取代現有的調制上行信號傳輸方式，克服調制帶來的漏斗噪聲問題，利用數字信號的再生能力，提高線纜的上行傳輸能力，而且實現成本較低。
本發明的目的是這樣實現的一種線纜上行信號基帶傳輸方法，它包括發送、中繼、接收；其中發送的步驟為對用戶終端發出的串行數字信號進行基帶編碼，電平放大，成形濾波后通過同軸電纜中的銅芯向頭端發送；中繼的步驟為在信號傳輸途中，采用匹配濾波器接收銅芯上衰減和變形的基帶信號，對信號進行放大、電平恢復后，再進行波形和相位恢復，然后成形濾波，在下一段電纜上繼續發送；接收的步驟為在線纜頭端設備采用匹配濾波器接收基帶上行信號，放大、電平恢復，然后進行波形和相位恢復，對恢復后的數字信號進行基帶解碼，恢復出有效串行數據，傳送給用戶數據接收設備。
其中，所述的中繼進行一次以上中繼，以滿足實際需求。
使用本發明的方法進行基帶上行信號傳輸，不僅能夠有效地克服調制帶來的漏斗噪聲問題，而且可大大增加每根線纜支持的用戶數量。假設上行信道頻率范圍為0～75MHz，采用基帶上行信號傳輸，傳輸速率可以達到120Mbps。現在用戶的業務主要是VOD點撥，WWW瀏覽，資料下載等非均衡業務，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個用戶(從統計角度講，每個用戶可保證有最少100KHz的上行信道資源，基本能夠滿足普通家庭的需求。當然，根據用戶對上行接入速率的要求，每根線纜接入的用戶數可適當調整)。此外，基帶傳輸的發端設備很簡單，用戶設備成本可以大大降低。在這種方式下，用戶端省去了復雜的調制設備，直接發送基帶信號。只要在傳輸中解決好基帶數字信號的再生和中繼問題，就可以大規模推廣，為有線用戶提供寬帶上網業務。
圖1為本發明線纜基帶上行信號發送流程圖；圖2為本發明線纜基帶上行信號中繼流程圖；圖3為本發明線纜基帶上行信號接收流程圖具體實施方式
現結合附圖，詳細介紹本發明的內容現有的線纜上行信號傳輸都是基于DOCSIS或IEEE802.14協議，采用調制方式進行，隨著用戶數的增加，上行漏斗噪聲急劇增加。而調制信號是疊加在噪聲信號上的，只有通過解調，才能恢復出數據，排除噪聲。單純的信號放大會連噪聲和調制信號一起放大，起不到抑制噪聲的目的。但解調設備非常昂貴復雜，在傳輸過程中無法進行信號解調。因此，隨著用戶數增多，用戶發送設備的熱噪聲累加在一起，很快會淹沒有用信號，造成無法解調。
相對于調制信號來講，基帶信號雖然傳輸距離較短，但信號的恢復要容易的多。通過使用中繼設備，在傳輸過程中多次對信號進行再生和放大，可不斷消除各種噪聲干擾和信號衰減，把數據準確地傳到頭端進行處理。本發明正是利用了基帶信號可再生的特點。在這種方式下，漏斗噪聲不再是影響傳輸質量和用戶數量的主要問題，每個線纜支持的用戶數可遠超過200個。
有線電視網的同軸電纜主要用于傳送模擬電視信號，因此，它的外屏蔽層是接地的。這樣，在同軸電纜上就無法實現差分傳輸。為了與現有的模擬電視業務兼容，因此本發明采用單極性信號傳輸。發送過程如圖1所示。
中繼電路的目的是為了補償信號在線纜中產生的電平衰減和波形畸變。基帶信號在線纜中傳輸，每傳輸200米將衰減到3V左右，一但高電平信號的幅度低于接收電路的判決門限，就會產生誤碼。因此要求每隔一定距離，進行一次電平放大，還原。此外，20MHz以下的低頻干擾，主要來自汽車、家用電器等環境噪聲，也會對基帶信號的頻譜產生干擾，從而使基帶信號的相位產生抖動，引起波形畸變。如果相位失真太嚴重，收端電路同樣無法正確接收，因此，在對信號電平進行中繼放大的時候，還要對波形和相位進行恢復，才能保證信號能正確傳送到頭端。圖2顯示了基帶上行信號的再生和中繼過程。
參見圖3，接收端的處理過程和中繼接收的處理過程相同，首先通過匹配濾波從線纜上接收基帶上行信號，通過電平比較，恢復數字信號電平，再通過碼形恢復，糾正波形和相位畸變，最后進行信道譯碼，恢復出有效串行數據。使用基帶上行信號傳輸，可大大增加每根線纜支持的用戶數量。假設上行信道頻率范圍為0～75MHz，采用基帶上行信號傳輸，傳輸速率可以達到120Mbps。現在用戶的業務主要是VOD點撥，WWW瀏覽，資料下載等非均衡業務，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個用戶(從統計角度講，每個用戶可保證有最少100KHz的上行信道資源，基本能夠滿足普通家庭的需求。當然，根據用戶對上行接入速率的要求，每根線纜接入的用戶數可適當調整)。此外，基帶傳輸的發端設備很簡單，用戶設備成本可以大大降低。在這種方式下，用戶端省去了復雜的調制設備，直接發送基帶信號。只要在傳輸中解決好基帶數字信號的再生和中繼問題，就可以大規模推廣，為有線用戶提供寬帶上網業務。
權利要求
1.一種線纜上行信號的基帶傳輸方法，其特征在于它包括發送、中繼、接收；其中發送的步驟為對用戶終端發出的串行數字信號進行基帶編碼，電平放大，成形濾波后通過同軸電纜中的銅芯向頭端發送；中繼的步驟為在信號傳輸途中，接收銅芯上衰減和變形的基帶信號，對信號進行放大、電平恢復后，再進行波形和相位恢復，然后成形濾波，在下一段電纜上繼續發送；接收的步驟為接收基帶上行信號，放大、電平恢復，然后進行波形和相位恢復，對恢復后的數字信號進行基帶解碼，恢復出有效串行數據，傳送給用戶數據接收設備。
2.根據權利要求1所述的線纜上行信號的基帶傳輸方法，其特征在于所述的中繼步驟重復進行一次以上。
3.根據權利要求1所述的線纜上行信號的基帶傳輸方法，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.根據權利要求1所述的線纜上行信號的基帶傳輸方法，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是在線纜頭端設備采用匹配濾波器進行。
全文摘要
一種線纜上行信號的基帶傳輸方法，它包括對用戶終端發出的串行數字信號進行基帶編碼，電平放大，成形濾波后通過同軸電纜中的銅芯向頭端發送；在信號傳輸途中，采用匹配濾波器接收銅芯上衰減和變形的基帶信號，對信號進行放大、電平恢復后，再進行波形和相位恢復，然后成形濾波，在下一段電纜上繼續發送；在線纜頭端設備采用匹配濾波器接收基帶上行信號，放大、電平恢復，然后進行波形和相位恢復，對恢復后的數字信號進行基帶解碼，恢復出有效串行數據，傳送給用戶數據接收設備。本發明通過用基帶上行傳輸方式，取代現有的調制上行信號傳輸方式，克服調制帶來的漏斗噪聲問題，利用數字信號的再生能力，提高線纜的上行傳輸能力，實現成本較低。
文檔編號H04B3/50GK1402438SQ01124138
公開日2003年3月12日 申請日期2001年8月16日 優先權日2001年8月16日
發明者馬正新, 蘇東 申請人:洋浦百年樹人實業有限公司