专利名称：线缆上行信号的基带传输方法
技术领域：
本发明涉及一种上行信号的传输方法，尤其是一种基于线缆的上行信号基带传输方法，属通信技术领域。
背景技术：
随着宽带多媒体业务的不断增长，以较廉价和实用的技术实现宽带入户，即最后一公里问题，是人们普遍关心的问题。通过有线电视(CATV)电缆(Cable)接入宽带多媒体数据业务的方法因现有有线电视网覆盖面广、带宽资源丰富、易于改造等优点而受到广泛关注。
现在大多数有线接入网(CATV)是由光线、同轴混合组成的双向网络(HFC网，即Hybrid Fiber/Coax Network)。小区外使用光纤骨干网，小区内使用同轴电缆(线缆，又称Cable)连接到各家各户。从用户终端到同轴电缆头端的传输方向称为上行，从同轴电缆头端到用户终端的方向称为下行。每根同轴电缆都由近1吉的频率资源，其中，100MHz以下用于上行信号传输，100MHZ以上全部用于下行信号传输。原来的同轴电缆主要用于下行传输模拟电视节目，经过升级改造后，可支利用上行频率资源和多于的下行频率资源支持双向数据业务。
利用有线电视网接入双向业务最主要的问题是连接用户的线缆的上行信号传输问题。现有的上行信号传输方法是调制方式，即将数据信号调制到一定频率上发到头端，头端再解调，恢复出数据，这种方式的问题是1、频段利用率低。上行频段处于线缆频率的低端，约0-100MHz。由于5MHz到20MHz这一频段受外界的干扰非常大，不能传输调制载波，因此在调制上行方式下，上行传输频段基本上都是从20MHz开始的。20MHz以下基本无法适用。
2、漏斗噪声很难避免，每条同轴电缆支持的用户数受限。有线电视网的用户接入端呈树形结构，即许多用户串接在同一根线缆上，接收下行信号，发送上行信号。每个用户发送的信号中，有信号功率，也有发射机的噪声功率，头端收到的噪声功率是所有用户发射机噪声功率的总和。这种用户噪声功率在线缆头端汇合、累加的现象就称为漏斗噪声。随着用户数的增多，头端的漏斗噪声急剧增加，而信号功率是一定的。从而使头端的信噪比恶化，解调失败。因此，漏斗噪声的存在，限制了每条同轴电缆可以支持的用户数。一般每条同轴电缆支持的用户数典型值为200户。
本发明的目的在于提供一种线缆上行信号的基带传输方法，通过用基带上行传输方式，取代现有的调制上行信号传输方式，克服调制带来的漏斗噪声问题，利用数字信号的再生能力，提高线缆的上行传输能力，而且实现成本较低。
本发明的目的是这样实现的一种线缆上行信号基带传输方法，它包括发送、中继、接收；其中发送的步骤为对用户终端发出的串行数字信号进行基带编码，电平放大，成形滤波后通过同轴电缆中的铜芯向头端发送；中继的步骤为在信号传输途中，采用匹配滤波器接收铜芯上衰减和变形的基带信号，对信号进行放大、电平恢复后，再进行波形和相位恢复，然后成形滤波，在下一段电缆上继续发送；接收的步骤为在线缆头端设备采用匹配滤波器接收基带上行信号，放大、电平恢复，然后进行波形和相位恢复，对恢复后的数字信号进行基带解码，恢复出有效串行数据，传送给用户数据接收设备。
其中，所述的中继进行一次以上中继，以满足实际需求。
使用本发明的方法进行基带上行信号传输，不仅能够有效地克服调制带来的漏斗噪声问题，而且可大大增加每根线缆支持的用户数量。假设上行信道频率范围为0～75MHz，采用基带上行信号传输，传输速率可以达到120Mbps。现在用户的业务主要是VOD点拨，WWW浏览，资料下载等非均衡业务，即上行信息很少，下行信息很多，而线缆的下行频率资源非常丰富，因此，120MHZ的上行信道完全可以支持1500个用户(从统计角度讲，每个用户可保证有最少100KHz的上行信道资源，基本能够满足普通家庭的需求。当然，根据用户对上行接入速率的要求，每根线缆接入的用户数可适当调整)。此外，基带传输的发端设备很简单，用户设备成本可以大大降低。在这种方式下，用户端省去了复杂的调制设备，直接发送基带信号。只要在传输中解决好基带数字信号的再生和中继问题，就可以大规模推广，为有线用户提供宽带上网业务。
图1为本发明线缆基带上行信号发送流程图；图2为本发明线缆基带上行信号中继流程图；图3为本发明线缆基带上行信号接收流程图具体实施方式
现结合附图，详细介绍本发明的内容现有的线缆上行信号传输都是基于DOCSIS或IEEE802.14协议，采用调制方式进行，随着用户数的增加，上行漏斗噪声急剧增加。而调制信号是叠加在噪声信号上的，只有通过解调，才能恢复出数据，排除噪声。单纯的信号放大会连噪声和调制信号一起放大，起不到抑制噪声的目的。但解调设备非常昂贵复杂，在传输过程中无法进行信号解调。因此，随着用户数增多，用户发送设备的热噪声累加在一起，很快会淹没有用信号，造成无法解调。
相对于调制信号来讲，基带信号虽然传输距离较短，但信号的恢复要容易的多。通过使用中继设备，在传输过程中多次对信号进行再生和放大，可不断消除各种噪声干扰和信号衰减，把数据准确地传到头端进行处理。本发明正是利用了基带信号可再生的特点。在这种方式下，漏斗噪声不再是影响传输质量和用户数量的主要问题，每个线缆支持的用户数可远超过200个。
有线电视网的同轴电缆主要用于传送模拟电视信号，因此，它的外屏蔽层是接地的。这样，在同轴电缆上就无法实现差分传输。为了与现有的模拟电视业务兼容，因此本发明采用单极性信号传输。发送过程如图1所示。
中继电路的目的是为了补偿信号在线缆中产生的电平衰减和波形畸变。基带信号在线缆中传输，每传输200米将衰减到3V左右，一但高电平信号的幅度低于接收电路的判决门限，就会产生误码。因此要求每隔一定距离，进行一次电平放大，还原。此外，20MHz以下的低频干扰，主要来自汽车、家用电器等环境噪声，也会对基带信号的频谱产生干扰，从而使基带信号的相位产生抖动，引起波形畸变。如果相位失真太严重，收端电路同样无法正确接收，因此，在对信号电平进行中继放大的时候，还要对波形和相位进行恢复，才能保证信号能正确传送到头端。图2显示了基带上行信号的再生和中继过程。
参见图3，接收端的处理过程和中继接收的处理过程相同，首先通过匹配滤波从线缆上接收基带上行信号，通过电平比较，恢复数字信号电平，再通过码形恢复，纠正波形和相位畸变，最后进行信道译码，恢复出有效串行数据。使用基带上行信号传输，可大大增加每根线缆支持的用户数量。假设上行信道频率范围为0～75MHz，采用基带上行信号传输，传输速率可以达到120Mbps。现在用户的业务主要是VOD点拨，WWW浏览，资料下载等非均衡业务，即上行信息很少，下行信息很多，而线缆的下行频率资源非常丰富，因此，120MHZ的上行信道完全可以支持1500个用户(从统计角度讲，每个用户可保证有最少100KHz的上行信道资源，基本能够满足普通家庭的需求。当然，根据用户对上行接入速率的要求，每根线缆接入的用户数可适当调整)。此外，基带传输的发端设备很简单，用户设备成本可以大大降低。在这种方式下，用户端省去了复杂的调制设备，直接发送基带信号。只要在传输中解决好基带数字信号的再生和中继问题，就可以大规模推广，为有线用户提供宽带上网业务。
权利要求
1.一种线缆上行信号的基带传输方法，其特征在于它包括发送、中继、接收；其中发送的步骤为对用户终端发出的串行数字信号进行基带编码，电平放大，成形滤波后通过同轴电缆中的铜芯向头端发送；中继的步骤为在信号传输途中，接收铜芯上衰减和变形的基带信号，对信号进行放大、电平恢复后，再进行波形和相位恢复，然后成形滤波，在下一段电缆上继续发送；接收的步骤为接收基带上行信号，放大、电平恢复，然后进行波形和相位恢复，对恢复后的数字信号进行基带解码，恢复出有效串行数据，传送给用户数据接收设备。
2.根据权利要求1所述的线缆上行信号的基带传输方法，其特征在于所述的中继步骤重复进行一次以上。
3.根据权利要求1所述的线缆上行信号的基带传输方法，其特征在于所述的中继步骤中接收采用匹配滤波器接收。
4.根据权利要求1所述的线缆上行信号的基带传输方法，其特征在于所述的接收步骤中的从电缆上接收基带上行信号是在线缆头端设备采用匹配滤波器进行。
全文摘要
一种线缆上行信号的基带传输方法，它包括对用户终端发出的串行数字信号进行基带编码，电平放大，成形滤波后通过同轴电缆中的铜芯向头端发送；在信号传输途中，采用匹配滤波器接收铜芯上衰减和变形的基带信号，对信号进行放大、电平恢复后，再进行波形和相位恢复，然后成形滤波，在下一段电缆上继续发送；在线缆头端设备采用匹配滤波器接收基带上行信号，放大、电平恢复，然后进行波形和相位恢复，对恢复后的数字信号进行基带解码，恢复出有效串行数据，传送给用户数据接收设备。本发明通过用基带上行传输方式，取代现有的调制上行信号传输方式，克服调制带来的漏斗噪声问题，利用数字信号的再生能力，提高线缆的上行传输能力，实现成本较低。
文档编号H04B3/50GK1402438SQ01124138
公开日2003年3月12日 申请日期2001年8月16日 优先权日2001年8月16日
发明者马正新, 苏东 申请人:洋浦百年树人实业有限公司