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通過損耗測試實現(xiàn)高性能調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計

作者: 時間:2012-04-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

線纜設(shè)計中語音、視頻和數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性日益增強,為了實現(xiàn)三者之間的并行傳輸,設(shè)計工程師必須開發(fā)出解決網(wǎng)絡(luò)傳輸方法。為了迎接這個新挑戰(zhàn),設(shè)計工程師正努力開發(fā)以及利用電纜數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)接口規(guī)范DOCSIS 1.1的前端設(shè)備。DOCSIS 1.1標準的優(yōu)點在于可提供一整套的QoS技術(shù)對系統(tǒng)設(shè)計中的語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行優(yōu)先級分配。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/194026.htm

但僅僅只滿足DOCSIS 1.1標準是不夠的,調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的有可能影響到網(wǎng)絡(luò)上的語音、視頻和數(shù)據(jù)的傳輸。為解決這個問題,設(shè)計工程師必須盡可能按實際運行環(huán)境進行設(shè)計。

解決這個問題的關(guān)鍵在于正確的。通過用強大的方案,設(shè)計工程師可有效地仿真噪聲和干擾對調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)生的影響。這樣,設(shè)計工程師可以在系統(tǒng)設(shè)計的早期設(shè)法消除或減小這些影響。

HFC網(wǎng)絡(luò)

目前多數(shù)服務(wù)運營商已經(jīng)對電纜網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備進行了升級,這些網(wǎng)絡(luò)能支持高速雙向數(shù)據(jù)、語音和視頻傳輸。目前已升級的雙向電纜網(wǎng)絡(luò)可在光纖和同軸電纜的混合線纜上傳輸廣播電視、高速數(shù)據(jù)以及語音業(yè)務(wù)。

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光纖用來傳輸調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(CMTS)的數(shù)據(jù)包。光纖將信息從終端系統(tǒng)傳輸?shù)奖镜氐墓饨狱c,而從光節(jié)點到目的地之間剩余距離由同軸電纜傳輸。由于同時使用了光纖和同軸電纜,通常稱這類網(wǎng)絡(luò)為光纖-同軸(HFC)混合線纜網(wǎng)絡(luò)。

光纖主要用來傳輸前端和用戶之間的數(shù)據(jù)。光纖需要的放大器數(shù)目少于同軸電纜,而且光放大器具有比同軸電纜放大器更好的噪聲和失真特性。

調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)必須排除多種情況,其中最主要的兩種是噪聲和干擾。各種來源的噪聲和干擾將對HFC網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包傳輸產(chǎn)生失真。包括一般家用電器在內(nèi)的許多設(shè)備,如垃圾處理機和攪拌機都將發(fā)射位于上行頻帶(美國規(guī)定為5MHz至42MHz)的信號。

這些信號通過屏蔽較差的電纜或者通信設(shè)備進入網(wǎng)絡(luò),因而一般稱為入口干擾。入口干擾通常具有脈沖特性和窄帶特點,這是因為這類干擾信號一般是在很小的頻率范圍,在瞬間具有很高的功率電平。

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除了入口干擾,HFC網(wǎng)絡(luò)上的其它傳輸流,如來自其它調(diào)制解調(diào)器用戶的信號和電視信號也能干擾數(shù)據(jù)包的傳輸。這些信號可能同時出現(xiàn)在下行和上行信道,并且干擾信號具有與數(shù)據(jù)信號相同的頻率(這種干擾稱為同頻道干擾)或相近的頻率(這種干擾稱為鄰頻干擾)。

入口干擾與其它干擾信號相結(jié)合能降低信道的載噪比(CNR),隨著前向糾錯(FEC)技術(shù)在傳輸差錯處理中的作用日益突出,較低的CNR同時也降低了數(shù)據(jù)的傳輸效率。在一定程度上信號損耗是不可避免的,無論HFC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計得如何完備,總會出現(xiàn)一定的入口干擾和其它干擾信號,并影響調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的。

某些設(shè)備生產(chǎn)商在CMTS中還采用了專有技術(shù),通過將入口干擾的影響降至最低來獲得最佳。一個實例是CMTS在信道中采用入口干擾信號檢測并改變上行信道的功能。設(shè)備生產(chǎn)商和業(yè)務(wù)提供商在考慮干擾問題時都應(yīng)考慮這類先進功能。新開發(fā)的DOCSIS 1.1測試工具提供了用于測量調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的各類噪聲、入口干擾和干擾信號源。DOCSIS RF-PHY-22上行數(shù)據(jù)誤包率測試工具詳細描述了幀丟失特性測試,這種測試得到生成目標數(shù)據(jù)包丟失值的載波信號損耗比。PHY-22規(guī)定了在模擬 HFC網(wǎng)絡(luò)的典型情況下出現(xiàn)的各種噪聲和干擾類型,包括背景噪聲、QAM16和QPSK(DOCSIS上行調(diào)制技術(shù))噪聲、連續(xù)波(CW)干擾及AM信號。

信號失真

放大器可用來補償信號通過HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸時產(chǎn)生的一種稱為互調(diào)失真(IMD)的損耗。圖1顯示了調(diào)制解調(diào)器無損耗信號的星座圖。星座圖在二維空間上顯示了信號的幅度和相位分量,這里每個點表示多位數(shù)據(jù)。

圖2的星座圖表示了IMD存在時的信號壓縮,IMD引發(fā)的調(diào)制解調(diào)器失真信號的星座圖顯示了被壓縮的外部星座點。

這些點的壓縮(這里傳輸功率達到最大值)將導(dǎo)致調(diào)制解調(diào)器將一個星座點錯譯為另一個星座點。因此在HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸中,隨著星座點表示的信息發(fā)生變化,調(diào)制解調(diào)器出現(xiàn)的誤碼率也將不斷增大。

每個放大器還有一個雙工濾波器,在放大器之前和之后濾除帶外信號。當多個放大器用在電纜網(wǎng)絡(luò)時,雙工濾波器的群延時與幅度失真響應(yīng)產(chǎn)生總的群延時和幅度失真。這種情況主要出現(xiàn)在上行傳輸方向,在上行方向的低通濾波器的最高頻率為42MHz。

多個濾波器的組合響應(yīng)將使濾波器通頻帶邊緣附近的群延時和幅度失真增加。數(shù)據(jù)在線纜中傳輸時,上行信道中出現(xiàn)的嚴重群延時和幅度失真特性將導(dǎo)致誤碼率顯著增加。HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可包含的放大器數(shù)量在5個到20個之間,這意味著調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)必須設(shè)計成能夠在較大群延時和幅度失真環(huán)境下工作。

微反射

同軸電纜設(shè)備,如放大器、耦合器和同軸電纜之間出現(xiàn)的阻抗失配將產(chǎn)生另一種稱為微反射的干擾。當出現(xiàn)微反射時,反射信號經(jīng)過延時和損耗到達接收端。多個反射信號將在接收端產(chǎn)生碼間干擾(ISI),ISI可能導(dǎo)致接收器檢測到錯誤的輸入信號幅度和相位。

DOCSIS 1.1調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)的設(shè)計中還加入了抵消這種反射的預(yù)均衡功能。CMTS通過在HFC網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的微反射來確定預(yù)均衡系數(shù),然后將該系數(shù)發(fā)送到調(diào)制解調(diào)器,該調(diào)制解調(diào)器將在以后的傳輸中采用這個系數(shù)來調(diào)整信號傳輸。

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CMTS 和調(diào)制解調(diào)器必須正確地進行預(yù)均衡處理,正確的均衡處理可以保證微反射條件下數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。DOCSIS RF-PHY-20預(yù)均衡器測試可提供7種不同的微反射測試情況,通過這些情況的測試能對調(diào)制解調(diào)器/CMTS的性能進行分析。模擬不同的微反射情況對于系統(tǒng)設(shè)計工程師理解調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)在各種條件下的性能至關(guān)重要。


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