[发明专利]电缆电视扩展频谱数据传输设备

说明书

本发明涉及电缆电视系统，特别涉及通过电缆电视易受噪声干扰的频道传输数据的设备，该被传输的数据至少在电缆电视频道的一部分频谱上被扩展。

电缆电视系统的发展已达到这样一个阶段，不仅要求提供双路信息流，而且实际上需要新的服务器具。例如，间断（impulse）每看一次付一次费（pay-per-view）服务器具。用户可以间断地选择收看一个节目而且付一次费，至少需要一个从电缆电视的用户至电缆电视的起始端的数据频道以报告服务使用率的数据。返回通路的其他用途包括：功率表读数、报警服务、用户的投票和选举以及家庭购物等。然而，不是每个电视电缆系统的操作员都提供双路传输，电缆电视设备的制造者已力图提供由一用户向一起始端所谓上行传输。实际上，所有的制造者都在提供具有上行传输频谱的所谓对分（Split）或双路系统，它至少包括一个0-30MHz的频带。这个有关频带包括电缆电视频道T₇（5.75-11.75MHz）、T₈（11.75-17.75MHz）、T₉（17.75-23.75MHz）以及T₁₀（23.75-29.75MHz）。所谓“亚分”（sub-split）“中分”（mid split）或“多路分”（high split）系统已被起始端的操作员用到双路传输，所有的三种对分传输系统一般都包含有关的0-30MHz频带的上行传输。

Richard    Citta和Dennis    Mutzbaugh在1984年国家电缆电视协会会议文集上发表的题为“双路电缆装置特性”文章表明了典型的CATV（电缆电视）返回装置的测试结果。分析了0-30MHz上行传输频带的五个主要特性，包括白噪声和漏斗效应：侵入或有害的外来信号;来自不良的分配设备的共模失真;来自电源线干扰的和其他影响的脉动噪声;以及放大器的非线性。

白噪声和高斯噪声是常用来描述随机噪声特性的术语。白噪声描述噪声功率对频率的均匀分布，也就是在有关频带，本文中的0-30MHz，功率频谱密度为一常数。随机噪声的成分包括与温度有关的热噪声，由有源器件产生的散弹噪声，以及随频率增高而降低的l/f或低频噪声。术语噪声最低额用来描述整个有关的频带上这种白噪声的恒定功率电平。

该噪声传过每一返回分配放大器，并加上放大器自身的噪声，再将噪声从所有的分支传给连到起始端的线路。这种树形分配网络的每一个分支的附加噪声被通称为噪声汇集或漏斗效应。恒定噪声最低额功率电平定义了：一个数据载波的功率电平应超过一个噪声电平。

本发明涉及在有关的频带内可导致噪声频谱密度分布尖峰的干扰噪声。当执行公知的数据传输编码技术，如频移或者相移键控时，干扰噪声将破坏数据传输。实际上，干扰噪声特别与前述的返回装置的四种特性有关：侵入、共模失真、脉动噪声以及放大器的非线性。

侵入是在电缆的弱点处，如屏蔽间断处。电缆铅皮不适当地接地和虚焊，及劣等连接件处进入电缆装置的有害的外来信号。在这些簿弱环节，射频载波可借广播，如地区调幅波段、民用波段、业余无线电爱好者波段或地区或国际短波波段进入。因而在对易受侵入的装置进行噪声频谱密度的测量中，可以看到特别的载波频率的干扰噪声的尖峰。

共模失真是在电缆装置由于连接件的锈蚀而产生了点接触二极管作用，而引起非线性的后果。该二极管在返回装置中的作用是驱动信号在6MHz的倍频，即在有关的频带的6、12、18、24和30MHz上一致呈现噪声功率尖峰。

脉动噪声定义为由大功率电平和短时期的脉动构成的噪声。电晕和间隙脉冲噪声是由电源线放电产生的。温度和湿度对电晕噪声等级的测定特别有影响，而间隙噪声是电源系统故障的直接结果，如一个坏的或破损的绝缘子。总脉动噪声频谱可扩展到具有sinx/x分布的几千兆赫。

放大器非线性或振荡与由临界稳定或劣等终端放大器导致的脉冲再生振荡有关。其频率尖峰在返回装置频带内呈梳状，它们的间隔与终端失配和放大器间的距离有关。

所有这些现象，在本说明书以及权利要求书中都被定义为干扰噪声。本发明提供一种在抗噪声干扰方面要比已知的调制的频移或相移键控数据传输技术几乎优越20dB。

由测验典型的电缆分布装置，Citta等人的结论是，在噪声频谱的尖峰之间的波谷处存在“空档”，它们标绘位于0-30MHz之间。他们假定，在这些波谷内精心选取“开槽”的返回载波，可更好地利用这些波谷。