宽带有线电视接入网从技术到应用PDF电子书下载

第1章 宽带光纤/同轴混合网概述 1

1.1 简介 1

1.2 传统的有线电视网络 3

1.3 双向 HFC 接入网 4

1.3.1 用户家庭终端 4

1.3.2 电缆调制解调器 6

1.3.3 IP 电话 7

1.4 其他有竞争力的接入技术 9

1.4.1 非对称数字用户线(ADSL) 9

1.4.2 光纤环(FITL) 11

1.4.3 直接广播卫星(DBS) 12

1.4.4 多信道多点分配业务(MMDS) 12

参考文献 14

第2章 有线电视的基本内容：调制信号的格式和同轴电缆系统 16

2.1 模拟调制视频信号的格式 16

2.1.1 NTSC 和 AM-VSB 视频信号 16

2.1.2 NTSC 信号的测试参数 19

2.1.3 PAL 和 SECAM 视频信号 20

2.2 数字视频和音频信号 22

2.2.1 MPEG-1标准 22

2.2.2 MPEG-2标准 25

2.2.3 MPEG 和 AC-3伴音 27

2.2.5 其他的数字视频标准 28

2.3 有线电视的频率安排 28

2.4 同轴有线电视的元器件和系统 34

2.4.1 同轴电缆 34

2.4.2 RF 放大器 36

2.4.3 接头 37

2.5 多信道同轴有线电视系统 38

2.5.1 单个和级联放大器的 CNR 38

2.5.2 非线性失真 CSO、CTB 和 XMOD 39

2.5.3 多径反射(回波)和群时延 40

2.5.4 AM 的交流信号 44

2.6 有线电视反向通道的传输特性 44

2.6.1 反向通道的噪声源 44

2.6.2 反向通道的噪声滤波 47

参考文献 48

第3章 直接调制的有线电视光波激光器发射机 50

3.1 半导体激光二极管 50

3.1.1 激光物理的基本概念 50

3.1.2 半导体激光器的结构 53

3.1.3 光电特性 54

3.2 DFB 和多量子井(MQW)激光二极管 56

3.2.1 DFB 激光二极管 56

3.2.2 多量子井(MQW)激光器 57

3.3 激光器的动态特性 58

3.3.1 小信号响应 58

3.3.2 大信号响应的电路模型 61

3.4 激光二极管的噪声 63

3.4.1 相对强度噪声(RIN) 63

3.4.2 激光器的相位噪声 64

3.5 DFB 激光器发射机 65

3.5.1 DFB 激光器发射机的系统设计 65

3.5.2 光隔离器 66

3.5.3 电热敏致冷器(TEC)的设计和工作原理 67

3.5.4 线性化的方法 68

3.5.5 DFB 激光器发射机的性能要求 68

3.6 反向通道的激光器发射机 70

3.6.1 模式分配噪声和模式跳跃噪声 70

3.6.2 性能指标 71

参考文献 73

第4章 外调制的有线电视光波激光器发射机 76

4.1 LiNbO3光调制器 76

4.1.1 LiNbO3强度调制器的基本工作原理 76

4.1.2 MZI 和 BBI 调制器的失真特性 79

4.2 光调制器的线性化方法 81

4.2.1 前馈线性化法 81

4.2.2 预失真线性化法 82

4.2.3 线性化器的电路 83

4.3 光线性化法 84

4.3.1 光双平行线性化法 85

4.3.2 光双级连线性化法 86

4.4 外调制激光器发射机的设计 87

4.4.1 外调制 YAG 激光器发射机 87

4.4.2 外调制 DFB 激光器发射机 89

参考文献 91

第5章 有线电视网络的光波接收机 93

5.1 p-i-n 光检测器 93

5.2 光波接收机的噪声源 97

5.2.1 散粒噪声 97

5.2.2 热噪声 98

5.2.3 激光器的 RIN 噪声 99

5.3 接收机的载噪比 99

5.4 p-i-n 光检测器的非线性特性 101

5.5 基本的有线电视接收机的设计 103

5.5.1 低阻抗和高阻抗前端接收机的设计 105

5.5.2 互阻抗前端接收机的设计 106

5.5.3 有线电视的高性能接收机的设计 106

参考文献 108

第6章 有线电视网络的光纤放大器 110

6.1 光纤放大器的元器件 110

6.1.1 波分复用设备 110

6.1.2 掺铒光纤(EDF) 115

6.1.3 泵浦激光器 120

6.2 EDFA 系统的基本结构 121

6.3 放大器的噪声和 CNR 的计算 123

6.3.1 光纤放大器的噪声 123

6.3.2 CNR 和噪声指数的计算 124

6.3.3 噪声指数的测量 125

6.4 有线电视网络中 EDFA 的要求 126

6.4.1 EDFA 噪声指数的要求 126

6.4.2 EDFA 的 CNR 指标 129

6.4.3 增益平坦的 EDFA 131

参考文献 132

第7章 RF 数字 QAM 调制解调器 136

7.1 RF QAM 调制解调器的组成部分 136

7.2 MPEG 传送成帧 137

7.3 Reed-Solomon 码 140

7.4 交叉器/解交叉器 142

7.5 Trellis 编码调制(TCM) 144

7.5.1 穿孔卷积编码 144

7.5.2 Viterbi 解码 145

7.5.3 64/256-QAM 调制的 TCM 147

7.5.4 差分预编码器 149

7.6 扰码器/解扰器 150

7.7 M 相 QAM 调制器的设计和工作原理 151

7.7.1 基带整形滤波器 151

7.7.2 M 相 QAM 调制器的组成结构 152

7.8 M 相 QAM 接收机的设计和工作原理 154

7.9 适配均衡器 155

7.10 载波和定时恢复 159

7.10.1 QAM 接收机的载波恢复 159

7.10.2 QAM 接收机的定时恢复 161

7.11 MER 和 EVM 163

7.11.1 MER 和 EVM 的定义 163

7.11.2 MER 和 EVM 的测试过程 163

7.12 AWGN 信道中 M 相 QAM 信号的 BER 166

参考文献 169

第8章 用户家庭终端 172

8.1 数字机顶盒的组成单元 172

8.2 有线电视的 RF 调谐器 173

8.3 带外(OOB)接收机 175

8.3.1 带外扰码器 176

8.3.2 OOB 的 Reed-solomon 编码 177

8.3.3 OOB 交叉器 178

8.3.4 OOB QPSK 映射 178

8.4 RF QAM 收发机 178

8.4.1 RF 上行的 FEC 180

8.5 MPEG 视频/音频分离器和解码器 181

8.5.1 VBI 恢复器和解码器 183

8.6 条件接入和控制 183

8.6.1 数字加密/解密的基本概念 184

8.6.2 接入控制的基本概念 185

8.6.3 可恢复的安全性 186

8.7 图形处理器 187

8.7.1 3D 图形的基本概念和技术 187

8.7.2 屏幕上视频和2D/3D 图形构图的要求 190

8.8 CPU 和存储器 192

8.8.1 机顶盒的 CPU 192

8.8.2 机顶盒的存储器 193

8.9 内置 DOCSIS 电缆调制解调器的高级机顶盒 194

8.10 HFC 网络中 M-QAM 传输的损伤 195

8.10.1 机顶盒的前端损耗 196

8.10.2 QAM 发射机的损耗 199

8.10.3 附加的高斯白噪声(AWGN) 199

8.10.4 多径反射 199

8.10.5 幅度和群时延的变化 202

8.10.6 突发和脉冲噪声 202

8.10.7 AM 的交流调制 203

8.10.8 64/256QAM 系统的功率预算 204

参考文献 206

第9章 WDM 多信道 AM/QAM 光波系统中的传输损伤 208

9.1 截止引起的非线性失真 208

9.1.1 截止噪声的渐进统计特性 209

9.1.2 由截止噪声引起的 M 相 QAM 信道的 BER 211

9.1.3 和实验结果的比较 213

9.1.4 由“动态截止”噪声导致的 QAM 信道的 BER 216

9.1.5 降低截止噪声的方法 217

9.2 突发的非线性失真 218

9.3 多次光反射 222

9.3.1 ORB 引起的干涉噪声 222

9.3.2 由多次离散的光反射引起的激光器的 RIN 223

9.3.3 多次光反射对 AM-VSB 信道的影响 224

9.3.4 多次反射对 QAM 信道的影响 227

9.4 色散引起的非线性失真 228

9.5 光纤的非线性效应 230

9.5.1 受激布里渊散射效应 230

9.5.2 自相位调制和外相位调制效应 233

9.5.3 受激拉曼散射效应 235

9.5.4 交叉相位调制效应 237

9.6 与极化有关的失真的影响 238

参考文献 240

第10章 基于 EDFA 的 WDM 多信道 AM/QAM 视频光波接入网络 244

10.1 多信道 AM-VSB/QAM 视频光波网络的结构和性能 244

10.1.1 多信道 AM/QAM 视频光波干线系统 245

10.1.2 多信道 AM-VSB 视频光波干线的结果 246

10.1.3 多信道 AM-VSB/QAM 视频光波干线的结果 248

10.1.4 AM-VSB 视频干线系统的差分检测 251

10.1.5 AM 视频干线系统中的 SPM 和 EPM 效应 252

10.1.6 AM 视频干线系统中的极化效应 253

10.1.7 AM 视频干线系统的增益斜率失真 254

10.2 目前 HFC 网络存在的问题 256

10.3 下行 DWDM 接入网络的结构 257

10.4 上行 DWDM 接入网络的结构 259

10.4.1 频率累积技术 259

10.4.2 数字反向通道的传送 260

参考文献 263

第11章 有线电视接口数据规范(DOCSIS)协议 265

11.1 DOCSIS 通信协议 265

11.2 下行物理层 266

11.3 上行物理层 268

11.3.1 上行信道的参数和指标 269

11.3.2 脉冲轮廓 270

11.3.3 脉冲定时 272

11.3.4 上行寄生的功率输出 273

11.3.5 脉冲的帧结构 275

11.4 下行传输的汇聚子层 275

11.5 媒质接入控制(MAC)层 276

11.5.1 MAC 帧的格式 277

11.5.2 MAC 的管理消息 277

11.6 随机接入和竞争分辨法 280

11.6.1 随机接入法 281

11.6.2 带二进制指数补偿算法的 p-持久法 282

11.7 MAC 层协议的工作方式 283

11.8 服务质量(QoS)和分割技术 284

11.8.1 基本概念和工作原理 284

11.8.2 上行业务流的调度 286

11.8.3 上行的分割 287

11.9 CM 和 CMTS 的互相配合 288

参考文献 290

第12章 数字机顶盒的软件结构和应用 292

12.1 数字机顶盒的软件结构 292

12.1.1 实时操作系统(RTOS) 293

12.1.2 机顶盒的中间件 294

12.2 固有的应用 297

12.2.1 电子节目导视(EPG) 297

12.2.2 家长的控制 299

12.3 基于 TV 的互动式应用 300

12.3.1 付费电视(PPV)和脉冲式的 PPV(IPPV) 300

12.3.2 增强的广播、互动和目标明确的广告 301

12.3.3 视频点播(VOD)和准 VOD(NVOD) 301

12.4 基于 Internet 的应用 302

12.4.1 机顶盒网络浏览器 302

12.4.2 E-mail 304

12.4.3 电子商务 305

12.4.4 家庭银行、家庭教育和家庭游戏 306

12.5 综合的机顶盒应用 306

参考文献 308

附录A DAVIC 和 DOCSIS 规范的比较 310

附录B 国际有线电视的频率安排 313

B.1 CCIR 系统的 B/G 的频率安排 313

B.2 CCIR 系统 I 的频率安排 315

B.3 CCIR 系统 D 的频率安排 316

附录C 用于有线电视网络的卫星转发器的参数 319

缩略语 320