一种符合我国有线电视双向传输的同步码分多址S-CDMA技术
时间：10-29
来源：EDNChina
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表面看CATV网络实现双向传输，只要在系统中加上反向模块即可运行，不是件很难的事，实际并非如此，反向上行通道受噪声的干扰极其严重，不但影响了系统的交互操作，也影响了系统下行信号的传输质量，严重的使系统陷于瘫痪。本文论述了应用于CATV网络的S-CDMA传输技术，对其抗噪声干扰的性能进行分析。
一、概述
由于CATV（有线电视）网络的电缆部分采用树状的拓朴结构，导致了HFC（光纤同轴电缆混合网）反向通道中的结构噪声严重。其原因有两个：一是所有上行通道的信号都集中在５～６５ＭＨｚ频段之内；二是所有家用电器、工业电器、短波通讯，对这个频段将产生严重的干扰（主要以热噪声、汇入噪声、光端机的噪声、入侵噪声冲击干扰、窄带连续波干扰、用户家中TV接收机的干扰）。致使上行通道性能恶化、S/N（信噪比）大幅度下降、数据误码严重。
尽管全球各大CATV公司不断地改造他们的网络，见表一，其改造后的网络由于双向用户不多，在小范围、小规模的情况下，是解决了一些问题，但随着双向用户数量的不断增加，汇聚噪声的干扰也日趋严重……还是没有能从根本上解决汇聚噪声的干扰问题。
为此，美国Ｔｅｒａｙｏｎ（泰立洋）通信公司于１９９６年４月提出了利用Ｓ－ＣＤＭＡ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：同步码分多址）技术解决上述问题的设想。此后，Ｔｅｒａｙｏｎ与Ｃｉｓｃｏ合作，于１９９９年后陆续推出了Ｔｅｒａｙｏｎ ＣＭ（Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ：电缆调制解调器）和Ｔｅｒａ Ｌｉｎｋ１０００两种Ｓ－ＣＤＭＡ产品，用于解决上行汇聚噪声的干扰问题。
１、S-CDMA克服上行通道汇聚噪声的技术策略
（１）将信道分割，每６ＭＨｚ为一个通道，这不但限制了通道中的噪声功率，有利于保持Ｓ／Ｎ的稳定，而且更重要的是避免了各通道间的相互干扰，有效地抑制了各通道和各信号自身的噪声。
（２）利用CDMA的扩展及独特的编码技术，使接收设备对Ｓ／Ｎ的要求降低，接收端的Ｓ／Ｎ在１３ｄＢ的恶劣环境下仍能达到１０－６的误码率，Ｃ／Ｎ（载噪比）在０ｄＢ以下，极限在－１３ｄＢ时仍能工作，系统接收端得到２０ｄＢ的增益。
（３）为了克服有用信号的相互干扰，Ｔｅｒａｙｏｎ专门采取了信号同步技术，让通道内各路信号相互同步并具有正交性，从而增加了系统的容量。
（４）在１４Ｍｂ／ｓ的速率下又以６４ｋｂ／ｓ为一子带分成多路ＴＳ（数据传输码流），并以栅格编码方式对这些ＴＳ进行交织编码，进一步限制了带宽的噪声累积，提高了系统抗脉冲干扰的能力，使系统得到４．８ｄＢ的增益。
２、同步和频响矫正两项措施确保了系统的容量
（１）同步措施是为了使所有用户的信息码位都能同时到达高端。这是靠连续地进行时延测量以矫正距离和温度变化引起的同步时间差异实现的。
（２）频响矫正措施是通过对传输频响特性相反的曲线对信号进行处理，在接收端得到平坦的频响特性，从抗干扰能力和系统容量两方面提高了上行通道的综合指标。
二、扩频CDMA技术
１、扩频、码片、Ｇ、相关
（１）扩频即扩展频谱，是用特定的扩频码序列填插在数据比特之中，扩频码序列的每个码元（又称码片）的宽度要比数据比特窄很多倍。当扩频序列和数据相乘时，其结果即是扩频后的序列，这时序列的码元即为码片的宽度，由于它宽度窄，因此频谱就变宽了（频谱宽度和脉冲宽度成反比）。码片比数据码元窄多少倍，频谱也就扩宽了多少倍。数据码元宽度Ｔｂ和扩频码片宽度Ｔｃ之比称为扩频倍数（又称扩频增益），用Ｇ表示。
Ｇ＝（Ｔｂ）／（Ｔｃ）。若以ｄＢ表示，则：Ｇｓｓ（ｄＢ）＝１０ ｌｏｇ（Ｔｂ）／（Ｔｃ）
如：每个数据比特被一个长度为５１１的码片序列所填插，频谱就被展宽５１１倍，则Ｇ为２７ｄＢ 。
（２）扩频后的功率将散布在更宽的频谱上，原有的功率谱密度相应地降低了。降低的倍数即扩频的倍数，若扩频倍数很大，则将原有的功率谱降到噪声功率的密度以下，这样原有的信号就淹没在噪声之中，外人将无法检测，这就是扩频技术的抗侦察作用。
（３）在接收端用与发送端完全相同的扩频码序列，去接收已扩信号，运算后，就可得到原来的数据信号，此过程是扩频的逆运算，称为相关（又称：解扩）。相关时，只有原来已被扩频的信号才会被还原成本来的数据信号。没有被该扩频信号运算过的任何信号都不会被接收，而是当做噪声被滤波器滤除掉。
（４）由Ｓｈａｎｎｏｎ（仙农）信道容量公式可知：Ｃ＝ Ｗ ｌｏｇ（１＋Ｓ／Ｎ）
（式中：Ｃ为传输速率、Ｗ为频带宽度）
在Ｃ不变的条件不，Ｗ与Ｓ／Ｎ的关系是相反的，即在Ｗ增加的情况下，可在较低的Ｓ／Ｎ下，以不变的Ｃ传递ＩＴ。Ｗ足够大，信号几乎被噪声淹没，也能进行可靠的通信。
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