HiNOC技術(shù)原理及技術(shù)成熟度

HiNOC技術(shù)

由于光通信的強(qiáng)大能力，“光進(jìn)銅退”將是提高用戶接入速率的必經(jīng)之路。但光

纖入戶及光纖到桌面還面臨著如保留現(xiàn)有布線的平滑過渡、工程施工標(biāo)準(zhǔn)、特種

光纖、便宜連接方式等問題需要解決，數(shù)年內(nèi)難以大規(guī)模工程實(shí)現(xiàn)。將光節(jié)點(diǎn)

推進(jìn)到距離用戶米甚至更近，采用或者或者

等技術(shù)延伸最后米是當(dāng)前提高用戶接入速率的有效方案。而有線電視網(wǎng)現(xiàn)有的

同軸電纜傳輸帶寬明顯高于雙絞線接入和無線接入，當(dāng)光節(jié)點(diǎn)更加挨近用戶，

每一個光節(jié)點(diǎn)下的用戶數(shù)量減少，避免了同軸電纜過多用戶共享所造成的諸多問

題后，采用同軸電纜的接入技術(shù)能為用戶提供高帶寬的接入方式，技術(shù)正是

基于同軸電纜的有效解決方案。

使用頻域

我國有線電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，同軸電纜以下的頻帶用于廣播電視信號傳

輸，以上頻帶均未使用，稱為帶外信道，帶外信道的傳輸特性為：整個

系統(tǒng)的傳輸特性在以下變化不大，在擺布，在的帶寬內(nèi)，

頻譜兒乎為平的。在到之間下降很快，到時衰減達(dá)到

以下。在以內(nèi)（特別是以內(nèi)）的頻段，比較有利用價值，

以上頻段衰減較大，而且匹配差，反射大，多徑嚴(yán)重，開辟成本較高。因此，

使用的頻域，并將其分為等頻寬的多個信道。

圖同軸電纜頻譜分割示意圖

調(diào)制技術(shù)

由于同軸電纜在以上屏蔽效應(yīng)好，用戶分配網(wǎng)絡(luò)中噪聲的主要來源

是基礎(chǔ)熱噪聲，根據(jù)《有線電視網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，以下頻段用戶分配網(wǎng)

中的噪聲不得超過，這里以此為參照，認(rèn)為以上頻段的噪聲

最大為。在這樣的噪聲環(huán)境下，可以使用效率較高的調(diào)制方式，如

等。

綜合考慮實(shí)現(xiàn)難度和同軸電纜帶外信道條件比較差、一致性不好的情況，

本方案擬采用的最高調(diào)制方式為。根據(jù)調(diào)制方式和誤碼率、信噪比

的計算公式，得到在誤碼率為時，采用所需要的為，

在到之間的大部份頻點(diǎn)可以采用調(diào)制技術(shù)，并可根據(jù)信

道實(shí)際的要求自適應(yīng)地使用，，，，直到，

調(diào)制。

由于分支分配器等器件與電纜在連接處不匹配，會引起反射從而形成多徑

效應(yīng)，在時域上表現(xiàn)為沖擊響應(yīng)脈沖被展寬。多徑主要是由匹配性能較差的分配

器和用戶終端盒引起，多徑的延遲與反射較大端口相連的電纜長度成正比。為避

免多徑引起碼間干擾，同時考慮到信道利用率，選擇多載波體制傳輸數(shù)

據(jù)。

物理層數(shù)據(jù)幀主要由兩部份組成，訓(xùn)練前導(dǎo)和傳輸數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)部

分全部是頻域信號，通過調(diào)制輸出，訓(xùn)練前導(dǎo)分為頻域前導(dǎo)和時域前導(dǎo)，

頻域信號每一個子載波用調(diào)制，時域信號采用單載波JI調(diào)制。

信道編碼模塊

這兩個數(shù)據(jù)模塊主要對信源數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼。

擾碼模塊

為了降低峰均比，用序列對頻域信號進(jìn)行擾碼。

加頻域的訓(xùn)練前導(dǎo)

頻域前導(dǎo)信號由兩個徹底相同的符號組成，兩個符號間沒有，直接相

連，在第一個符號前有一個，如圖所示，頻域前導(dǎo)主要用于接收機(jī)進(jìn)行信道

估計。

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圖頻域前導(dǎo)

映射模塊

根據(jù)探測幀進(jìn)行信道估計，得到每一個子載波調(diào)制的星座圖，按照星座圖把

數(shù)

據(jù)映射上去，每一個子載波可以調(diào)制，，……個比特，分別對應(yīng)未調(diào)制，，

,,,,調(diào)制。

模塊

模塊是把個子載波的頻域信號轉(zhuǎn)換成時域信號，參見圖O

加循環(huán)前綴模塊

為了減少符號間干擾，采用循環(huán)前綴（），即把的輸出符號的

最后個取樣添加到符號之前。

插值模塊

加窗模塊

為了減少輸出的帶外頻譜，在時域上用一個窗函數(shù)（比如升余弦函數(shù)）奏以

一個符號，相當(dāng)于頻率上做卷積，因為升余弦函數(shù)的頻譜比方脈沖對應(yīng)的函

數(shù)的頻域特性要好，可以有效的降低帶外噪聲。

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圖時域前導(dǎo)

加時域訓(xùn)練前導(dǎo)模塊

訓(xùn)練前導(dǎo)主要有兩部份組成，短序列和長序列，在接收機(jī)做同步和。

數(shù)字調(diào)制

把輸入的數(shù)據(jù)分開為兩個獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，一個數(shù)據(jù)流與正弦波相乘，一個

數(shù)據(jù)流與余弦波相乘，這兩個波形相加就形成為了中頻子載波。

射頻的相位噪聲模塊

射頻部份振蕩器的顫動會產(chǎn)生相位噪聲，在仿真時，我們用相位噪聲模塊來

摹擬。

載波調(diào)制模塊

功率放大器非線性模塊

由于調(diào)制峰均比有可能過大，在功率放大器處可能進(jìn)入功率放大器的

非線性區(qū)，造成時域波形尖峰被削平。

接收機(jī)模型：

接收機(jī)的模塊與發(fā)射機(jī)的模塊相對應(yīng)，但加之了同步（頻率同步和時間同步）

和信道估計的功能。模塊組成如圖所示：

圖接收機(jī)模型

載波解調(diào)

與載波調(diào)制相對應(yīng)，在解調(diào)過程中，由于接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的振蕩頻率不徹底

相同，易發(fā)生頻偏。

線性放大器

對接收的基帶信號進(jìn)行放大，使接收機(jī)后續(xù)處理的信號功率保持恒定，放大

的倍數(shù)受控制。

幀同步，，粗頻偏估計

這一模塊對位于傳輸信息最前端的時域前導(dǎo)中的短序列進(jìn)行處理，首先對

接受信號能量進(jìn)行檢測，當(dāng)大于域值時，即發(fā)現(xiàn)該幀；根據(jù)檢測到的信號能量反

饋給前一個模塊線性放大器，使其輸出保持恒定的功率完成；利用時域前導(dǎo)

短序列采用最大似然算法進(jìn)行頻率偏差的粗估U。

符號同步和細(xì)頻率同步

符號同步是指求巴符號的開始和接受的精確時刻，該模塊是基于接收

機(jī)已知的時域前導(dǎo)中的長序列，因此可以利用簡單的基于互相關(guān)系數(shù)的符號定時

算法。

細(xì)頻偏估計的算法和粗頻偏估計一樣，只是使用長序列比短序列要精確,

細(xì)頻偏估計的結(jié)果輸送給數(shù)字頻偏校正單元對數(shù)據(jù)流進(jìn)行頻偏校正。

去（加的逆過程）

（的逆過程）

信道估計

利用頻域前導(dǎo)或者訓(xùn)練序列，完成對子載波的頻響的的估計，估計的結(jié)

果送給信道校正進(jìn)行頻域均衡。

相位跟蹤

跟蹤由于相位噪聲，頻偏，取樣頻率偏差等引起的相位偏移，并控制相位

補(bǔ)償模塊進(jìn)行補(bǔ)償。

信道校正

頻域均衡，通過探測幀做信道估計得到的每一個子載波處的頻域響應(yīng)，消除

頻率選擇性衰落。

相位補(bǔ)償是指對由于相位噪聲，頻偏，取樣頻率偏差等引起解調(diào)模塊星座圖

的旋轉(zhuǎn)，因此要對其引起的相位偏移進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，主要受相位跟蹤模塊控制補(bǔ)

償?shù)摹?/p>

解調(diào)（根據(jù)星座圖，把每一個子載波上的數(shù)據(jù)解調(diào)下來）

解擾（擾碼的逆運(yùn)算，算法與擾碼徹底相同）

信道解碼

探測幀的傳輸

除了普通的數(shù)據(jù)之外，在信道建立的時候，收發(fā)端先發(fā)出探測幀對信道進(jìn)

行估計。探測幀也有頻域和時域之分，頻域探測幀主要用來進(jìn)行信道性能的探測，

進(jìn)一步得出每一個子載波的調(diào)制方式。時域探測幀主要用來測量信道的多徑情況,

結(jié)果則決定了符號中的長度。

技術(shù)

圖樓內(nèi)分配網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式

圖中擺布兩個圈分別代表兩個獨(dú)立的有線電視樓內(nèi)分配網(wǎng)絡(luò)。利用，

信號通過頭端設(shè)備進(jìn)入樓內(nèi)分配網(wǎng)絡(luò)，并被調(diào)制到的一個

帶外信道內(nèi)，經(jīng)分配網(wǎng)絡(luò)到達(dá)處于同一信道的調(diào)制潛（）,

經(jīng)解調(diào)后傳送到終端設(shè)備（或者）。從圖中可以看到，一個樓內(nèi)分配網(wǎng)絡(luò)可以

支持多個信道，各信道之間按照方式分隔。

在單個信道內(nèi)，其物理和邏根拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型。如圖所示。

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HMHMHMHMHMHM

圖總線型物理拓?fù)?/p>

為更好支持業(yè)務(wù)的和優(yōu)先級等特性，必須對該網(wǎng)絡(luò)施以更多的控制，

因此的層采用以下架構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)采用中心結(jié)點(diǎn)控制的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一

個最多支持個；采用全協(xié)同的；采用預(yù)約許可協(xié)議的

策略，保證各結(jié)點(diǎn)收發(fā)過程中無碰撞發(fā)生；支持不同級別的和各結(jié)點(diǎn)靈便的

帶寬分配。

首部部

圖層幀結(jié)構(gòu)

層的幀結(jié)構(gòu)如圖所示，包括首部，載荷和尾部三部份。幀分為

數(shù)據(jù)幀和控制幀兩大類，當(dāng)為數(shù)據(jù)幀時，載荷域包含上層，當(dāng)為控制幀時，

載荷域包含著實(shí)現(xiàn)控制機(jī)制的相關(guān)信息，如接納信息或者資源分配信息；尾部

是校驗序列，用于實(shí)現(xiàn)對載荷域的校驗。層首部結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖幀首部結(jié)構(gòu)

各幀的首部結(jié)構(gòu)是相同的，主要包含以下信息：發(fā)送時鐘、源結(jié)點(diǎn)地址、目

的結(jié)點(diǎn)地址、幀類型及幀子類型、幀長度、首部校驗和等。其他域的功能比較容

易理解，這里主要介紹發(fā)送時鐘域的作用。由于層的傳輸是徹底協(xié)同（同步）

的，網(wǎng)絡(luò)中建立一個系統(tǒng)時間（）,網(wǎng)絡(luò)中每一個結(jié)點(diǎn)必須與該系統(tǒng)時間

同步，該系統(tǒng)時間來自。其他結(jié)點(diǎn)通過讀取來自的幀首部的發(fā)送時鐘域獲

得系統(tǒng)時間。該系統(tǒng)時間的精度不小于。由于網(wǎng)絡(luò)范圍距離非常

小，信號在電纜媒質(zhì)上的傳輸時延非常小（以電信號在電纜上X的傳輸

速率計算，則距離為的傳輸時間為）,因此各點(diǎn)的時鐘偏差很小；同

時，為防止各結(jié)點(diǎn)時鐘不同步導(dǎo)致的傳輸沖突，各幀之間還應(yīng)預(yù)留足夠的幀保護(hù)

間隔。

層協(xié)議主要包括結(jié)點(diǎn)接納過程，數(shù)據(jù)收發(fā)過程和鏈路維護(hù)過程幾部份。

由于采用徹底協(xié)同的