實(shí)現(xiàn)下一代同軸以太網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)物理層及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及同軸以太網(wǎng)技術(shù)，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)下一代同軸以太網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)物理層及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]同軸電纜是實(shí)現(xiàn)有線電視信號(hào)接入的主要介質(zhì)，視頻、音頻、高清數(shù)字電視、3D視頻等的融合構(gòu)成當(dāng)今家庭有線電視的基本需求，基于有線電視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的寬帶服務(wù)業(yè)務(wù)正是同軸以太網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)的魅力所在。高吞吐率是同軸以太網(wǎng)提供高可靠性和高覆蓋率的基礎(chǔ)，然而，存在于同軸電纜中的頻率選擇性信道和各種噪聲是實(shí)現(xiàn)同軸以太網(wǎng)通信的主要挑戰(zhàn)。
[0003]中國(guó)廣電總局于2013年頒布了有線電視同軸電纜寬帶接入E0C標(biāo)準(zhǔn)C-HPAV(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GY/T 269—2013)Χ-ΗΡΑν是源于IEEE 1901標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了擴(kuò)充。然而，隨著服務(wù)需求的增加，C-HPAV技術(shù)已經(jīng)很難滿足人們的需求。當(dāng)前，對(duì)于下一代C-HPAV標(biāo)準(zhǔn)(C-NGHPAV)的技術(shù)愿景已經(jīng)確定，物理層(PHY)由C-HPAV1.0的PHY與擴(kuò)展PHY組成。其中，C-HPAV1.0的PHY符合GY/T 269-2013的規(guī)定。擴(kuò)展PHY包括:擴(kuò)展系統(tǒng)工作頻率范圍，LDPC前向糾錯(cuò)編碼方式，支持增強(qiáng) OFDM (Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing，正交頻分復(fù)用)調(diào)制模式與傳輸機(jī)制。然而新技術(shù)在增強(qiáng)PHY魯棒性的同時(shí)卻損失了部分吞吐率。
[0004]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中之基于濾波器的正交頻分復(fù)用系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖，如圖1所示，將兩路經(jīng)過(guò)CP-0FDM((循環(huán)前綴Cyclic Prefix, CP)處理之后的數(shù)據(jù)相加，相加之后的符號(hào)序列實(shí)現(xiàn)了固定頻段內(nèi)異構(gòu)子帶填充，實(shí)現(xiàn)兩路直接相加的條件是CP-0FDM(循環(huán)前綴Cyclic Prefix, CP)輸出采樣率一致。
[0005]C-HPAV 1.0利用基礎(chǔ)信道通信，C-NGHPAV利用擴(kuò)展信道通信。MAC將基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道的MPDU (Media Protocol Data Unit，媒體協(xié)議數(shù)據(jù)單元)分別送到FECI (ForwardError Correct1n，前向糾錯(cuò))和FEC2。不同信道根據(jù)具體需要采用不同長(zhǎng)度的IFFT (快速傅里葉逆變換)實(shí)現(xiàn)不同的子載波帶寬，利用IFFT符號(hào)映射的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)信道頻帶和擴(kuò)展信道頻帶的劃分。經(jīng)過(guò)0FDM調(diào)制后的符號(hào)序列利用FIR(Finite Impulse Response，濾波器)對(duì)帶外進(jìn)行有效抑制，使得子帶之間的干擾最小，以及保證沒(méi)有子載波功率損失，兩路信號(hào)相加后耦合到同軸電纜內(nèi)傳輸。接收機(jī)經(jīng)過(guò)模擬前端以及ABB得到基帶信號(hào)，利用不同的FIR(Finite Impulse Response，有限脈沖響應(yīng)濾波器)對(duì)基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道的符號(hào)序列進(jìn)行提取，此處的FIR需要很高的階數(shù)，固采用頻域?yàn)V波。不同信道的符號(hào)序列經(jīng)過(guò)解調(diào)處理和譯碼，最后，將譯碼結(jié)果送回MAC。
[0006]目前，MAC(Media Access Control媒體介入控制層)層多址方式為T(mén)DMA(TimeDivis1n Multiple Access，時(shí)分多址)，雙工方式為 TDD (Time Divis1n Duplexing，時(shí)分雙工技術(shù))。C-HPAV1.0采用基礎(chǔ)信道通信，C-NGHPAV采用擴(kuò)展信道通信，后者的優(yōu)先級(jí)高。當(dāng)兩代CNU(Coaxial_Cable Network Unit，同軸網(wǎng)絡(luò)單元)同時(shí)對(duì)具有擴(kuò)展信道功能的CLT(Coaxial-cable Line Terminal，同軸線路終端)發(fā)出請(qǐng)求的時(shí)候，需要通過(guò)基于優(yōu)先級(jí)的CSMA(Carrier Sense Multiple Access，載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn))方式競(jìng)爭(zhēng)初始接入信道。延長(zhǎng)了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，降低了系統(tǒng)吞吐率。
[0007]另外，現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)FT (Fast Fourier Transformat1n，快速傅里葉變換)輸出符號(hào)需要經(jīng)過(guò)加窗處理或者升余弦濾波器成型輸出，使得頻帶開(kāi)槽處的帶外得到抑制。但是，這種成型技術(shù)的效果受限于滾降因子，滾降因子增加則帶外抑制明顯，但是，卻以延長(zhǎng)符號(hào)持續(xù)時(shí)間為代價(jià)，降低了系統(tǒng)吞吐率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)下一代同軸以太網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)物理層及其實(shí)現(xiàn)方法，其利用基于濾波器的正交頻分復(fù)用技術(shù)作為PHY的基礎(chǔ)波形，修改MAC在不同版本的CNU在初始接入信道時(shí)的邏輯關(guān)系，減少了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間；同時(shí)使基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道在信道間隔為一個(gè)子載波間隔時(shí)同時(shí)通信，提高了物理層吞吐率，使得擴(kuò)展信道的所有子帶并行發(fā)送，子帶之間的間隔大小和子載波開(kāi)槽數(shù)目相等，提升了系統(tǒng)吞吐率。
[0009]為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種實(shí)現(xiàn)下一代同軸以太網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)物理層，包括基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道，發(fā)射機(jī)的MAC將經(jīng)過(guò)模擬前端和模擬基帶處理得到的基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道的媒體協(xié)議數(shù)據(jù)單元分別送到基礎(chǔ)信道的前向糾錯(cuò)處理單元和擴(kuò)展信道前向糾錯(cuò)處理單元，各自經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)信道串并轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展信道串并轉(zhuǎn)換后，該基礎(chǔ)信道經(jīng)過(guò)IFFT和加窗處理完成CP-0FDM調(diào)制，該擴(kuò)展信道將符號(hào)分別映射到不同的IFFT完成F-0FDM調(diào)制，經(jīng)過(guò)0FDM調(diào)制后的符號(hào)序列分別利用基礎(chǔ)信道有限脈沖響應(yīng)濾波器和擴(kuò)展信道有限脈沖響應(yīng)濾波器對(duì)帶外進(jìn)行有效抑制，兩路信號(hào)相加后得到基帶信號(hào)，該基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬前端調(diào)制后耦合到同軸電纜內(nèi)傳輸；接收機(jī)經(jīng)過(guò)模擬前端以及模擬基帶處理得到基帶信號(hào)，利用基礎(chǔ)信道有限脈沖響應(yīng)濾波器和擴(kuò)展信道有限脈沖響應(yīng)濾波器對(duì)基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道的符號(hào)序列進(jìn)行提取，該基礎(chǔ)信道的符號(hào)序列經(jīng)過(guò)FFT完成CP-0FDM解調(diào)，擴(kuò)展信道的符號(hào)序列經(jīng)過(guò)相應(yīng)的FFT完成F-0FDM解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)分別經(jīng)基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道并串轉(zhuǎn)換后各自再經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)信道的前向糾錯(cuò)處理單元和擴(kuò)展信道前向糾錯(cuò)處理單元后完成譯碼，將譯碼結(jié)果送回MAC。
[0010]進(jìn)一步地，C-HPAV 1.0利用基礎(chǔ)信道通信，支持7.6MHz?30MHz頻帶，可選支持7.6MHz?65MHz頻帶，C-NGHPAV利用擴(kuò)展信道通信，擴(kuò)展信道的頻段可在65MHz?1GHz內(nèi)靈活選定。
[0011]進(jìn)一步地，該系統(tǒng)應(yīng)用于有線電視網(wǎng)絡(luò)，該有線電視網(wǎng)絡(luò)包含同軸線路終端與同軸網(wǎng)絡(luò)單元。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)同軸線路終端具有擴(kuò)展信道功能，同軸網(wǎng)絡(luò)單元中包含兩代產(chǎn)品，在進(jìn)行上行通信的時(shí)候，兩代同軸網(wǎng)絡(luò)單元同時(shí)對(duì)同軸線路終端進(jìn)行信息回傳，該同軸線路終端利用F-0FDM架構(gòu)中的有限脈沖響應(yīng)濾波器對(duì)基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道分別提取，無(wú)需通過(guò)基于優(yōu)先級(jí)的CSMA方式競(jìng)爭(zhēng)初始接入信道，下一代同軸網(wǎng)絡(luò)單元可以同時(shí)利用基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道進(jìn)行通信。
[0013]進(jìn)一步地，在下行通信的時(shí)候，同軸線路終端對(duì)上一代同軸網(wǎng)絡(luò)單元傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，只需使能基礎(chǔ)信道鏈路即可，對(duì)下一代同軸網(wǎng)絡(luò)單元傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道可以同時(shí)工作，此時(shí)下一代同軸網(wǎng)絡(luò)單元可以利用并行原理同時(shí)接收基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道的信號(hào)，在MAC處做合并。
[0014]進(jìn)一步地，當(dāng)該同軸線路終端不具有擴(kuò)展信道功能，同軸網(wǎng)路單元中包含兩代產(chǎn)品，上行通信時(shí)，下一代同軸網(wǎng)絡(luò)單元僅需使能基礎(chǔ)信道，下行通信時(shí)，下一代同軸網(wǎng)絡(luò)單元無(wú)需做特殊處理。
[0015]進(jìn)一步地，該基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道在信道間隔為一個(gè)子載波間隔時(shí)同時(shí)通信。
[0016]進(jìn)一步地，該系統(tǒng)使擴(kuò)展信道的所有子帶并行發(fā)送，子帶之間的間隔大小和子載波開(kāi)槽數(shù)目相等。
[0017]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種實(shí)現(xiàn)下一代同軸以太網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)物理層的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一，發(fā)射機(jī)的MAC將經(jīng)過(guò)模擬前端和模擬基帶處理得到的基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道的媒體協(xié)議數(shù)據(jù)單元分別送到基礎(chǔ)信道的前向糾錯(cuò)處理單元和擴(kuò)展信道前向糾錯(cuò)處理單元，各自經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)信道串并轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展信道串并轉(zhuǎn)換；
[0019]步驟二，基礎(chǔ)信道經(jīng)過(guò)IFFT和加窗處理完成CP-0FDM調(diào)制，擴(kuò)展信道不同子帶經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的FIR提取后，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的IFFT處理，完成F-0FDM調(diào)制；
[0020]步驟三，經(jīng)過(guò)0FDM調(diào)制后的符號(hào)序列分別利用基礎(chǔ)信道有限脈沖響應(yīng)濾波器和擴(kuò)展信道有限脈沖響應(yīng)濾波器對(duì)帶外進(jìn)行有效抑制，使得子帶之間的干擾最小，使得基礎(chǔ)信道和擴(kuò)展信道之間的干擾最小，以及保證沒(méi)有子載