高性能同轴电缆接入系统中的信道均衡算法研究与实现

• 作 者: 赵翠
• 机 构: 北京大学
• 出 处: 北京大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 同轴电缆接入系统 下一代广播电视网络 信道均衡 信道估计 信道修正 相位修正 硬件实现

下一代广播电视网络(NGB)能够支持电话网、互联网和电视网的“三网融合”。当前骨干网带宽基本可以满足网络融合的需要,而接入网速率限制成为影响业务融合发展的瓶颈。因此需对现有接入网进行宽带双向化改造。分布广泛的同轴电缆有线电视分配网具有频带宽、容量大、抗干扰能力强等优点,利用其进行宽带接入在技术和经济上都有很大的优势。高性能同轴电缆接入系统(HINOC)就是面向NGB的同轴电缆接入新技术,利用已经敷设到户的有线电视网为每个家庭构建宽带接入网络。为了提高传输效率,系统支持基于OFDM的高阶调制方式,在16MHz信道带宽上实现100Mbps以上的物理层传输速率。　　
考虑的同轴电缆信道的慢变特性,HINOC系统采用分布式信道均衡机制:探测帧采用一种利用DQPSK符号特性的盲信道估计算法完成信道估计,并通过多帧平均降低噪声的影响;数据帧利用前导序列,对采样起始时刻和载波起始相位偏差导致的相位旋转进行估计,并对信道相位值进行修正后用于均衡。测试发现,当信道中存在相位跳变点时,去调制信息过程中的相位搬移错误导致信道估计会出现错误;高阶调制方式如1024QAM下的系统性能无法满足设计指标。针对这些问题,本文对信道估计和修正算法做了进一步研究和改进:通过增加相位二次修正算法,利用连续多个子载波之间的相位关系进行再次修正,保证信道估计的正确性;分析发现,可能存在的残留采样起始时刻和载波起始相位偏差、残留时频偏是制约系统性能的主要因素,增加信道修正2和信道修正3算法,通过对OFDM符号进行判决反馈,实现对上述四种残留偏差的估计和修正。此外,本文第二部分工作是对信道均衡算法进行了模块设计、硬件实现和测试验证。　　
为了验证HINOC系统中信道均衡算法的性能,首先在Matlab平台上进行了仿真,结果表明,信道均衡算法能够准确估计信道状况,达到预定的误码性能,并且应用信道修正算法使多个数据帧能够利用同一个信道估计值进行均衡,大大提高了频带利用率。然后在ModelSim平台上对硬件实现进行了仿真,结果表明各个模块的硬件设计是正确的。最后在HINOC原型样机验证平台上进行了实际测试,测试结果表明,信道均衡算法能够支持系统得到较高的传输性能。