HFC网络中上行信道噪声干扰的分析与对策

hfc网在实现双向传输方式后，网络中存在的各种干扰噪声不容忽视。对传输质量产生最大威胁的就是上行通道中的噪声瓶颈效应较难克服，HFC网络中的噪声干扰是传输技术中要克服的难点。

HFC网络上行信道的噪声和干扰有两大类：来源于网络内部的结构噪声和来源于网络外部的侵入噪声，后者又称为侵入干扰。结构噪声分内部噪声和公共通道干扰。内部噪声为网络内上行通道中有源设备和部件所固有，包括电缆放大器的热噪声、电源的交流声调制、光探测器的光电转换散弹噪声、激光器的相对强度噪声和削波噪声。其中放大器的热噪声会因为树状电缆网络的漏斗效应而大大加强，激光器造成的上行信号削波失真会对数字射频信号的解调产生干扰。公共通道干扰是指同轴连接部件的非线性所产生的下行信号差拍分量对上行信道的干扰。侵入干扰由电缆网所处的外部环境所引起，HFC网的电缆网处在一个复杂的电磁环境中，而其树型结构又犹如一部庞大的分布天线，收集着各种类型的干扰信号，包括无线电干扰、用户设备产生的电磁干扰、工业交通电磁波干扰和天电干扰。按其特性，侵入干扰又可分为两类：窄带连续波干扰和宽带冲激干扰。

HFC双向数据网络中的噪声汇聚问题是任何一个网络建设者都无法回避的，这是由网络的结构决定的。但是另一方面，虽然我们无法从根本上去除网络的噪声汇聚，却可以采取种种措施来降低网络噪声。

一、合理设置网络结构，减少光节点的用户。一般认为，来源于用户家庭的噪声约占上行通道中噪声总量的50％或更多，通过同轴电缆进入系统的约占20～30％。因此，减少HFC网络中每个光节点的服务用户是较为彻底的解决方法，但会增加系统造价。一般来说，每个光节点的服务用户不超过500户为宜。

二、采用回传通道滤波器。高通滤波器(HPF)用于非双向用户的接点，可以阻止入侵干扰进入回传信道。HPF对回传信号5～30MHz完全衰减，对大于50MHz的信号完全通过，其目的是把非双向用户与交互式业务用户网隔离开来。HPF一般装在定向分支器上，可保证来自家用线路或电缆接点的入侵干扰排除在回传信道之外，HPF提高了信噪比，消除了一大部分非双向用户造成的潜在干扰源。这在网络建设的初期，交互式用户不太多的情况下，具有较好的效果，但HPF不能解决交互式用户自身使用回传通道而带来的噪声干扰。它的最大好处是均衡回传信号的电平，降低噪声电平，增加用户端的隔离，改进用户入口的阻抗匹配。

窗孔式高通滤波器是为交互式业务的付费用户安装的，这些滤波器用于在回传通道中有选择性地通过群频信号。窗孔式高通滤波器将消除回传通道带外的其他信号。窗孔式高通滤波器通常也设计成带衰减的形式，以避免过量的噪声和回传信号电平过高引起回传激光器过载，同时减少回传总功率，也降低了噪声电平。

带回传衰减的窗孔式高通滤波器由于过量噪声、回传信号电平过高，将会引起激光器过载，这种激光器过载也将导致完全破坏一个节点的回传信号。为此对回传信号有选择地引入6或12dB的衰减，会减少回传总功率，也降低了噪声电平。

三、采用具有较强的抗干扰能力的调制方式和合适的编码方式。由于有线电视HFC系统采用的是一种模拟技术，要实现数字信号的传输，必须进行宽带调制，即称为电缆调制解调器(Cable Modem)的新技术。由于在网络中数据业务传输流量的不对称性，DOCSISl.0标准中规定：下行信号采用64QAM或256QAM调制方式，并采用RS编码进行前向纠错；上行信号采用QPSK调制技术或16QAM调制技术，以提高系统的抗干扰的能力。

CDMA调制技术(码分多址)的特点是可有效利用有限的频谱资源，扩大通信容量，更主要的是降低噪声，提高信噪比。其主要技术特点是利用扩频技术，将要传输的具有一定带宽的数字信号，用一带宽远大于被传信号的高速伪随机码去调制它，使原信号得到大大的扩展即扩频，再经载波调制后发射出去。接收端则使用完全相同的伪随机码与接收的宽带信号作相关处理，还原成原信息数据(解扩)，实现数字通信。CDMA每一个频道是由多个数据流组成了总的14Mb／s的数据数率，每一数据数率流均采用格栅编码，交错编织并分布在6Mb／s的带宽内，每一数据流均使用自己的扩展(地址)码。扩频信号还使用了前向纠错和交织技术，使得数据流对脉冲噪声和窄带干扰具有极强的抗干扰能力。

四、采用纠错技术。脉冲干扰的持续时间较短，通常只造成一段码流的误码率增高，所以采用前向纠错技术可以有效地消除脉冲噪声带来的影响。为了加强抗噪声性能，一般进行数据传输时，都要对数据重新进行信道编码，以适应信道的传输。常见的是交叉交织里德一索罗门编码，它具有理想的误码发现以及错码纠正能力。通过设置FEC纠错参数 (交叉交织深度)可以适当地调整网络的抗噪声能力。较高的交错深度在HFC网络上提供了更多的抗噪声性能，但同时又提高了回传信息的反应时间。

五、选用优质的终端设备。在宽带网络中，设备的选用是一个相当关键的问题。设备产生的电气噪声以及信号流经设备时的离散偏移、相位偏移等都不容忽视。在设备的选用上应首先选用低噪声、相位及频率稳定度高、不易漂移的产品。对于线材以及无源器件(如广泛使用的分支分配器等)的选用，要选择那些屏蔽性能好、隔离度高、宽通频带的产品。良好的设备方能保证网络的正常运行。

在有线电视数据传输系统中，采用优质的Cable Modem作为系统的终端设备。优质的Cable Modem一方面具有自动跳频的功能，它可在设定的频段内自动寻找干扰最小的频率点来进行信号的回传。同时还能够根据线路的状况，自动适应调整信号的发送速率；另一方面可以自动调整其上行输出信号的电平，以达到最佳的信噪比。并且在与之相连的计算机设备空闲时，及时关断上行信号的载波，减少系统噪声的汇聚。

六、提高工程建设的质量设备。网络工程的设计水平要由施工质量来体现，网络建设时必须对诸多环节加以考虑。网络首先要注意到的是信号的屏蔽性能。实践证明，网络中的噪声侵入，有很大一部分是由那些非屏蔽的端口引入的。在有线台的机房中，各种低频段的噪声本来就相当高，一旦未对设备的接入端口进行处理，则此部分噪声便能够轻易进入到系统中来。在对未用的端口进行屏蔽的同时，也要对线缆接头的制作质量进行校验，网络中不合格的接头极易引起线路噪声的产生。

（作者单位：宜春广电网络分公司）

栏目责编：肖月