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HFC传输系统的设计方案分析
  2006-9-14
 
  

    由于我们的设计对象是一个“光缆、电缆CATV综合网络”,其传输网络功能设计的指导思想应该是:从目前的以“模拟”为主的“广播电视网”,逐步过渡到将来的以“数字”为主的“模数混合宽带综合信息网”。因此,在讨论设计前,有必要简单了解一下HFC传输的几种调制方式和网络拓朴结构。
  1.HFC传输系统的几种调制方式方案 
     CATV传输系统从调制方案上分为模拟信号传输系统和数字信号传输系统。根据信号的接口方式又分为基带信号传输系统和射频信号传输系统。目前应用较多的系统是模拟射频传输系统,主要原因为VSB-AM系统与数字系统相比造价相对较低,且可采用6MHz带宽传输,它与电缆分配网络及前端接口之间匹配良好。当选用光缆作干线时,还要考虑光缆延伸的范围,决定分配电缆网的大小。光纤传输有线电视信号需对电视信号进行处理(调制),然后对光源进行调制。对光源进行调制分为外调制和内调制两种。外调制光发射机采用稳定光源(常用YAG固体激光器)由电信号加在外光调制器上对通过激光束进行光强调制,这种外调制光发射机调制失真小,输出信号噪声低,传输距离远,动态范围大,负载能力强,但需对失真进行补偿,且价格也较昂贵。电信号直接对分布反馈(DFB)半导体激光器进行光强调制,称之为内调制。此类光发射机价格便宜,使用方便,现在被大量采用。根据对电信号的处理,可分为下面三种调制方式。
  1.1幅度调制光缆传输(VSB-AM) 

     这是一种模拟传输方式,常简称为AM光纤技术。这种方式是电视信号对相应频道的载波(VHF或UHF)进行残留边带调幅调制,然后把各路已调制的载波混合在一起对激光器进行强度调制。这是一种模拟的传输方式。AM光缆技术的最大优点是可以与通常的电缆CATV网兼容;光接收机输出信号可以直接作为电缆CATV网的输入信号,不需解调和调制。目前,AM光缆传输是最便宜的方式,也是目前应用最广泛的一种,但对激光器的线性要求非常严格。现在,AM光缆传输设备的典型指标为:光损耗10dB,C/N为50dB CSO/CTB为(60~63)dB。一级AM光纤链路可达25km。同样的距离如果用电缆需要50个放大器级联。
  1.2频率调制光缆传输(FM-IM) 
     这也是一种模拟传输方式。首先,电视信号对每个频道的载波进行频率调制(FDM),然后把各个经过FDM调制后的信号混合起来对激光进行强度调制。采用FM方式有以下显著优点:①传输带宽27MHz,由于宽频带增益和加强增益,可以把S/N对C/N改善20dB以上。②由于不易受到失真干扰之影响,故可确保较高的光调制度;于是可大幅度放宽对LD性能之要求。对所要求之接收光功率可降低到约-20dBm。③由于不易受到反射光的影响,故可进一步降低对接收光功率之要求。采用FM方式尚需解决的技术问题是与同轴CATV的连接。若内装BS调谐器在TV接收机中,则可廉价地实现包括HDTV在内的卫星广播业务之FTTH系统(FiberToTheHome)。
总之,其最大的缺点是原电缆CATV系统不兼容,每个频道都需要调制器和解调器,因此成本较高。另外,由于FM占用频带较宽,传输节目数量受到限制。其优点是对激光器的线性不敏感,灵敏度高,光路允许损耗大,传输距离相对AM光纤要长。目前,FM光纤的典型水平是用1310nm波长的单模光纤,允许光损耗为20dB,传输距离大于40km。一般可传输16个电视频道。
  1.3数字调制光缆传输(PCM-IM) 
     数字光缆传输采用脉冲编码调制(PCM)方式。这种方式是将基带电视信号经取样,编码,复接后对光进行强度调制,一般使用6~8bA/D(模/数)变换。一路电视信号编码数率为140Mb/s,经过压缩编码后可低于34Mb/s。一根光纤能传输8~12路电视节目,数字光缆传输距离长,单级传输距离达60km,其S/N可达60dB,CTB和CSO为70dB。这种方式在传输中无噪声积累,无非线性失真,可多次进行中继,仍保持很高的图像质量。同FM光缆一样,数字光缆和CATV分配网相联接时,需要增加调制解调器,其成本高于FM光缆。但由于其传输距离长,传输质量好,是网间长距离传输的最佳方式,随着成本的下降,这种方式将会被更普遍地采用,特别是省内干线联网。光CATV系统向数字化方向发展适应了社会向信息化方向发展之必然趋势。随着信息化社会之迅速发展,人们对多媒体技术之关注与日俱增。以数字技术为基础,把广播、通信和信息处理融为一体,不仅进行简单的图像分配,而且出现了把图像、声音、数据、图形等巧妙地组合起来的多媒体业务。CATV采用光纤传输加上数字化,则将与B-ISDN之联系更紧密,可进一步实现CATV业务之多样化;并可担负提供多媒体业务的重要一翼。

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