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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 CNR38

2.5.2 非线性失真 CSO、CTB 和 XMOD39

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 EDFA131

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 TCM147

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 EVM163

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 BER166

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 FEC180

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 CPU192

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 BER211

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 BER216

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 RIN223

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-mail304

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