三网融合广电标准的HINOC关键技术研究

摘要

三网融合正逐步走向应用,而xPON+EOC(PassiveopticalnetworksandEthernetovercable无源光网络加同轴电缆的以太网)的改造模式是目前最为简单实用的双向网络改造模式。广科院基于我国有线电视网络现状提出的HiNOC(HighperformanceNetworkOverCoax,高性能同轴网络)技术,目标足掌握我国自主的核心知识产权,建立符合我国国情的行业标准。由此带动我国企业在接入网领域的理论与技术上的进步与提升,推动相关产业的进一步发展。HiNOC技术依托于有线电视网络信道实现宽带接入,我国现存的同轴电缆信道网络的特殊特性给技术的研究提出了特殊的要求。基于同轴电缆的特点,论文对HiNOC的关键技术进行了深入研究,主要内容有:
　　 (1)突发数字通信系统中多接入技术的HINOC信号突发同步技术的研究。多接入技术的HiNOC系统是突发式数字通信系统,要求实现信号的突发同步。本课题基于HiNOC协议的特殊帧结构(前导序列与负载符号)实现针对突发包的突发帧同步算法、载波频偏估计算法与采样时钟频偏估计算法。突发帧同步算法采用前导PN序列自相关算法,包括部分相干相关同步算法与全相干相关同步算法,该算法精度高,即时性好,可适用于不同的实际场合。频偏估计算法利用PD帧头前导序列在时域中进行粗频偏估计,利用四次方方法去除帧负载OFDM符号的调制信息,在频域中进行精细频偏估计,算法具有高精度、大范围的特点。通过采用OPSK四相调制的OFDM符号负载进行采样时钟频偏估计,通过四次方方法求数据的高阶特性,进而计算相位曲线的斜率实现偏差的估计。
　　 (2)时变特征不明显信道的HINOC信噪比估计算法的研究。针对时变特征不显著的信道特征,设计了HiNOC的信噪比估计算法及其改进措施。通过发送多个训练帧进行子载波信噪比估计。这种算法利用了不同时刻估计得到的信道估计幅度差估计子载波上的噪声功率大小,进而得到各个子载波上的信噪比值。由此得到信道响应估计值,同时得到了子载波信噪比估计,算法简单易实现,硬件开销小。
　　 (3)HINOC信号接收相位噪声与IQ不平衡因素的消除算法的研究。相位噪声及IQ在分析相位噪声对OFDM系统接收产生的影响的基础上,针对比较常见类型的相位噪声建立仿真模型,设计了消除相位噪声CPE的一种盲估计方法。针IQ幅度与相位不平衡,以及IQ延时不平衡对系统的影响做了较深入的分析,针对这3种不平衡类型,设计了不同的估计方法,仿真表明这些算法可以准确的估计出不平衡的量的大小,提高系统的性能。
　　 对上述所完成的理论分析与设计实现工作进行FPGA板级验证与测试。测试结果以及对结果数据的分析表明:突发帧同步算法可实现对每帧数据的快速即时同步,同时在此基础上,在载波相对频偏0～±3.0、采样时钟频偏小于±2000pm时,设计算法能正常准确工作；设计SNR估计算法估计范围为10～50dB,适用于同轴电缆信道,精度高,误差<0.5dB:系统的IQ不平衡的估计及补偿算法,IQ幅度不平衡在0.9～1.1之间,估计误差<0.1,IQ相位不平衡在-10～10度之间,估计误差<1度。本文所设计算法已经应用到芯片BW7800中,测试表明算法很好的达到预期目标,具有较好的实际应用参考价值。此外,在以上基础上提出了HiNOC终端的预研方案。