同轴电缆千兆速率接入物理层数字信号处理关键技术

摘要

广播电视网、电信网、互联网三网融合是我国基础信息设施发展的重要方向。三网融合中，有线广播电视网在资源、用户数上占据优势。对现有光纤同轴混合网宽带化、双向化改造，构建高速接入网，是下一代广播电视网迫切解决的课题。
　　然而，现已研制的同轴电缆接入系统物理层速率仅有100Mbps，很难满足高速数据传输需求。为此，本文研究同轴电缆千兆速率接入系统物理层，目标是实现物理层每秒1000M比特速率传输。
　　本文主要研究同轴电缆千兆速率接入物理层的同步和信道估计技术，提出工程实现的技术方案，研发物理层数字信号处理DSP软件。
　　第一，对物理层信号处理进行需求分析。针对低噪声、时慢变、多径同轴电缆网络信道，分析千兆用户接入速率的可行性。设计出 OFDMA体制不对称业务下行4096QAM、上行256QAM千兆速率传输方案，在保证误比特率10-7，通过4通道聚合，128M信号带宽最大承载1126M比特速率，频谱效率8.01bps/Hz。
　　第二，给出物理层同步、信道估计方案。文中分析OFDM系统在多径高斯信道中存在的符号定时偏差、载波频率偏差、采样定时偏差。针对实测同轴电缆信道，设计出用于工程实现的上行同步、信道估计方案。通过链路级定点仿真，下行接收机支持4096 QAM，解调门限为39.5dB，误比特率为10-7，上行接收机支持256 QAM，解调门限为27.5dB，误比特率为10-7。
　　第三，设计物理层数字信号处理DSP软件。基于Ti DSP芯片TMS320TCI6488实现同步、信道估计方案。首先架构软件总体结构，然后以模块化思想对方案软件仿真实现，最后详细设计主要功能模块，并以终端测DSP子系统实现举例。
　　最后，工程验证。在实验室环境，搭建测试平台。4通道聚合下，1个局端，1个终端组成同轴实验网络，实测误比特率性能与MATLAB定点仿真差异小于2dB。
　　本文对同轴接入网络 OFDMA体制的同步、信道估计技术进行研究，研制的物理层数字信号处理软件已用于系统样机，具有实用和经济价值。

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缩略词表

主要数学符号表

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究内容及贡献

1.3 本文结构安排

第二章 同轴电缆接入物理层关键技术现状

2.1 同轴电缆网络信道特性

2.2 EoC接入技术现状

2.3 物理层关键技术

2.4 本章小结

第三章 同轴电缆千兆速率接入物理层信号处理需求分析

3.1 应用场景

3.2 系统物理层描述

3.3 需求分析

3.4 本章小结

第四章 物理层数字信号处理算法与软件总体设计

4.1 物理层信号处理构架

4.2 DSP关键算法设计

4.3 DSP软件总体设计

4.4 本章小结

第五章 物理层数字信号处理DSP软件实现

5.1 DSP关键算法实现

5.2 DSP软件详细设计

5.3 DSP终端子系统实现举例

5.4 本章小结

第六章 工程验证与性能测试

6.1 工程验证

6.2 性能测试

6.3 本章小结

第七章 结束语

7.1 总结及主要贡献

7.2 下一步工作的建议和未来研究方向

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果

修改说明