HFC接入网中Cable Modem物理层信号处理关键技术研究

论文摘要

论文首先介绍了HFC接入网及其相关的DOCSIS1.1协议(HFC网络数据传输系统技术规范)。在此基础上深入研究DOCSIS1.1协议中的信号处理的关键技术,包括RS编码和QPSK调制解调技术。在DOCSIS1.1协议中规定上行信道处理中的参数是从下行信道中传送过来的,因此本论文分析了下行信道中MAC层的MAC帧的格式,用基于NiosⅡ的SOPC技术实现了对上行信道描述符的解析。在硬件的实现上采用Altera公司的FPGA,软件在NiosⅡIDE中设计运行。利用SOPC技术可以使设计周期大为缩短,系统灵活性也大为增强,而且设计成本很低。RS码是一种典型的纠错码,在线性分组码中具有最强的纠错能力,既能纠正随机错误,也能纠正突发错误,获得了广泛的实际应用。论文研究了RS编码器的硬件实现方法。在RS编码器的设计中,利用有限域常数乘法器的特性对编码电路进行优化。用Verilog语言对RS编码器进行描述,并在Model sim中进行了仿真,仿真的结果和在MATLAB中计算的结果完全一致。论文研究了QPSK调制解调的基本原理,并研究了解调的几种算法。因为在相干解调中,载波恢复部分不可缺少,本文重点介绍了载波恢复的原理和算法,分析了平方环、四次方环和科斯塔斯环等方法的结构和性能,并比较了各种算法的优缺点。根据QPSK信号特点对科斯塔斯环进行改进,并设计了一个载波恢复的模块,对这个模块在MATLAB中进行了仿真,结果表明这个模块可以实现对QPSK信号的载波恢复。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 国外研究综述
• 1.2.2 国内研究综述
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第二章 DOCSIS 1.1协议分析
• 2.1 DOCSIS标准概述
• 2.2 DOCSIS1.1协议结构分析
• 2.3 物理层
• 2.3.1 PMD子层有关技术标准
• 2.3.2 传输会聚子层（TC）相关技术标准
• 2.4 MAC子层
• 第三章 基于SOPC的DOCSIS1.1基带信号解析
• 3.1 SOPC技术研究
• 3.1.1 SOPC技术概述
• 3.1.2 Nios Ⅱ嵌入式系统开发
• 3.2 系统详细设计
• 3.2.1 下行信道的协议解析
• 3.2.2 硬件设计
• 3.2.3 软件设计
• 3.3 测试结果
• 第四章 RS编码实现
• 4.1 RS码的定义
• 4.2 RS编码算法的研究
• 4.3 RS编码器的实现
• 4.3.1 有限域乘法器的实现
• 4.3.2 RS编码器的电路设计
• 4.3.3 RS编码器的仿真实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 QPSK调制解调技术研究
• 5.1 QPSK调制
• 5.2 差分QPSK
• 5.3 QPSK解调
• 5.4 QPSK解调中载波同步的研究
• 5.4.1 QPSK解调载波恢复基本原理
• 5.4.2 QPSK解调载波恢复算法综述
• 5.4.3 QPSK解调载波恢复的设计与仿真
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢