HFC接入网中Cable Modem物理层信号处理关键技术研究

摘要

论文首先介绍了HFC接入网及其相关的DOCSIS1.1协议(HFC网络数据传输系统技术规范)。在此基础上深入研究DOCSIS1.1协议中的信号处理的关键技术，包括RS编码和QPSK调制解调技术。
　　 在DOCSIS1.1协议中规定上行信道处理中的参数是从下行信道中传送过来的，因此本论文分析了下行信道中MAC层的MAC帧的格式，用基于NiosⅡ的SOPC技术实现了对上行信道描述符的解析。在硬件的实现上采用Altera公司的FPGA，软件在NiosⅡ IDE中设计运行。利用SOPC技术可以使设计周期大为缩短，系统灵活性也大为增强，而且设计成本很低。
　　 RS码是一种典型的纠错码，在线性分组码中具有最强的纠错能力，既能纠正随机错误，也能纠正突发错误，获得了广泛的实际应用。论文研究了RS编码器的硬件实现方法。在RS编码器的设计中，利用有限域常数乘法器的特性对编码电路进行优化。用Verilog语言对RS编码器进行描述，并在Modelsim中进行了仿真，仿真的结果和在MATLAB中计算的结果完全一致。
　　 论文研究了QPSK调制解调的基本原理，并研究了解调的几种算法。因为在相干解调中，载波恢复部分不可缺少，本文重点介绍了载波恢复的原理和算法，分析了平方环、四次方环和科斯塔斯环等方法的结构和性能，并比较了各种算法的优缺点。根据QPSK信号特点对科斯塔斯环进行改进，并设计了一个载波恢复的模块，对这个模块在MATLAB中进行了仿真，结果表明这个模块可以实现对QPSK信号的载波恢复。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究综述

1.2.1国外研究综述

1.2.2国内研究综述

1.3论文主要研究内容

1.3.1研究内容

1.3.2论文结构

第二章DOCSIS 1.1协议分析

2.1 DOCSIS标准概述

2.2 DOCSIS1.1协议结构分析

2.3物理层

2.3.1 PMD子层有关技术标准

2.3.2传输会聚子层(TC)相关技术标准

2.4 MAC子层

第三章基于SOPC的DOCSIS1.1基带信号解析

3.1 SOPC技术研究

3.1.1 SOPC技术概述

3.1.2 NiosⅡ嵌入式系统开发

3.2系统详细设计

3.2.1下行信道的协议解析

3.2.2硬件设计

3.2.3软件设计

3.3测试结果

第四章RS编码实现

4.1 RS码的定义

4.2 RS编码算法的研究

4.3 RS编码器的实现

4.3.1有限域乘法器的实现

4.3.2 RS编码器的电路设计

4.3.3 RS编码器的仿真实现

4.4本章小结

第五章QPSK调制解调技术研究

5.1 QPSK调制

5.2差分QPSK

5.3 QPSK解调

5.4 QPSK解调中载波同步的研究

5.4.1 QPSK解调载波恢复基本原理

5.4.2 QPSK解调载波恢复算法综述

5.4.3 QPSK解调载波恢复的设计与仿真

5.5本章小结

第六章总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢