有线数字电视光链路技术要求

有线数字电视光链路技术要求前言我国NGB与三网融合建设已进入了实施阶段。有线电视网络双向化改造正在向纵深发展。一、光链路组成光链路组成有线数字电视光链路定义为由光发送机、光放大器、光纤及无源光器件、光接收机等设备组成，由光发送机的射频输入端至光接收机的射频输出端的电－光－电转换传输链路，传输信号为数字调制射频信号或以数字调制射频信号为主的模拟数字混合传输信号。二、光链路参考模型光链路参考模型1.短距离数字电视光链路参考模型10km光纤1310nm光发送机有线数字电视信号光衰减器光接收机10km光纤有线数字电视信号光衰减器1550nm直调光发送机光接收机注：1550nm直调光发送机射频输入信号频道数量应根据产品规格配置。2.长距离数字电视光链路参考模型光链路参考模型有线数字电视信号1550nm外调制光发送机光放大器60km光纤光衰减器光接收机光分路器注1：应根据传输距离选择合适的1550nm外调制光发送机SBS门限值。注2：实际的1550nm长距离数字电视光链路可能包含二级或多级掺铒光纤放大器（EDFA），甚至拉曼光纤放大器来补偿长距离光纤的损耗，还可能包含色散补偿模块（如光纤光栅色散补偿模块、色散补偿光纤段等）来补偿长距离光纤中色散与自相位调制（SPM）相结合造成的系统组合二次互调指标（CSO）的劣化。3.数字电视波分复用光链路参考模型光链路参考模型有线数字电视信号光放大器光分路器1550外调制光发送机（λ1）合波器1550直调制光发送机（λ2）50km光纤光衰减器光接收机10km光纤窄播信号数字广播电视光信号由1550nm波长外调制光发送机发送和光放大器放大，经光纤传输后与由1550nm波长直调光发送机发送的数字窄播电视光信号在合波器混合,然后再经光纤传输，最后被光接收机接收。1）窄播光插入系统3.数字电视波分复用光链路参考模型光链路参考模型2）数字电视信号与无源光网络（PON）信号共纤传输系统分波器IP网络OLTONU有线数字电视信号EDFA光分路器1550外调制光发送机（λ1）合波器50km光纤光衰减器10km光纤1310nm1490nm光接收机通过波分复用将数字电视射频光信号和基带数据光信号耦合进一根光纤传输。应注意选择传输参量以避免两种光信号的相互干扰，传输参量选择方法参见附录C。三.光链路性能指标参考点光链路性能指标参考点参考点为：QAM调制器输出测试点M、光发送机输出测试点T、光放大器输出测试点A（可选）、光接收机输入测试点R和光接收机输出测试点O。有线数字电视前端光发送机光放大器分光器MTARO光接收机四、技术要求光链路性能指标参考点有线数字电视系统光链路分HFC网和FTTH两种应用场景，性能指标见表1。表1适用于图5测试点T、A、R和O。窄播光插入系统的光链路性能应符合表1要求，测试方法见附录A。有线数字电视信号与PON信号共纤传输时，有线数字电视系统光链路性能应符合表1要求，测试方法见附录B。附表1项目单位指标要求备注HFC网光链路FTTH光链路频率范围MHz87～862(1000)87～862(1000）标称光波长nm1290～1330,1550～15601290～1330,1550～1560光发送机输入射频电平范围dBµV70～8570～85光接收机接收光功率范围dBm-6～+2-9～-1光接收机射频输出电平(SD,RF)dBµV≥90≥60系统射频输入口反射损耗dB≥16（87～550MHz）;≥14（550～1000MHz）系统射频输出口反射损耗dB≥16（87～550MHz）≥14（87～1000MHz）≥14（550～1000MHz）系统频响(全频段）dB≤3.0≤3.5端到端光链路指标群时延（全频段）ns≤10≤12附表1（续）项目单位指标要求备注HFC网光链路FTTH光链路MER(关均衡)64QAMdB≥26≥25端到端光链路指标。光链路传送6路模拟频道信号，87路数字频道信号；数字信道电平比模拟信道电平低6～10dB。256QAMdB≥32≥31MER(开均衡)64QAMdB≥33≥32256QAMdB≥35≥34误码率（BER）(RS解码前)≤1x10-4≤1x10-4端到端光链路指标。应至少测出100个错误比特。SD,RF/N64QAMdB≥27≥26端到端光链路指标。256QAMdB≥33≥32模拟频道C/NdB≥48（野外型光节点）≥46（FTTB）≥43对野外型光节点光链路，接收光功率为-4dBm；对FTTB光链路，接收光功率为-6dBm；对FTTH光链路，接收光功率为-9dBm。C/CTB（可选）dB≥63（野外型光节点）≥60（FTTB）≥54C/CSO（可选）dB≥60（野外型光节点）≥57（FTTB）≥54数字电视调制方式五、数字电视调制方式5.1数字电视传输系统调制制式依物理信道而异：卫星信道采用QPSK（四相相移键控）；有线信道采用MQAM（M进制正交振幅键）,M=16,32,64,128,256。交织器复用适配和能量扩散RS编码器(204,188)QAM调制基带形成卷积编码器TS流DVB-C中的信道编码与传输系统数字电视调制方式5.2相移键控BPSK二相相移键控1800oo“1”“0”载波已调信号数据信号（a）方框图1110（b）信号波形BPSK调制QPSK正交（四相)相移键控“0”“1”二相调制星座图符号相位00-135°01+135°11+45°10-45°QPSK调制原理及其星座图+串/并输出0cost数据输入IQ0sint(a)原理图载波Q(1,1)(1,0)(0,1)(0,0)(b)星座图数字电视调制方式5.3正交振幅键控16QAMQ5311-3-5I35-1-30011011110111111001000010000011001010100101010011000111011011100-3-1+1b211001010+3+1-1-30011b1+3yxa1a1a2b1b2(a)(b)a2010116-QAM星座和电平与信号状态关系图-5-1数字电视调制方式16QAM+3+1+3+116QAM信号的调制解调示意图0cost0sint-1-3-3-10sint0costMQAM串、并变换2-L电平转换2-L电平转换LPFLPF移相载波恢复LPFLPF位定时恢复判决(L-1)门限判决(L-1)门限串、并变换（a）调制器（b）解调器c902bR2bR900二进信息2bR2bRM-QAM调制器与解调器数字电视调制方式IQM=256M=128M=64M=32M=16M=4正交幅度调制星座图数字电视传输技术指标定义六、数字电视传输技术指标定义数字射频信号电平LevelofdigitalRFsignal数字射频信号电平SD,RF用等效噪声带宽内（等于QAM调制信号的符号率fs）的信号均方根功率给定，表示为75Ohm电阻上的dBm或dB值。数字射频信号的信噪比射频信道的数字信噪比SD,RF/N表示为SD,RF/N＝SD,RF-Nrms其中Nrms是射频信号的等效噪声带宽中的噪声均方根电平(75Ohm电阻上的dBm或dB值)。FrequencySD,RF/N数字电视传输技术指标定义调制误差率MER一个符号序列中，理想符号矢量的幅度的平方之和除以符号误差矢量的幅度的平方之和，表示为功率比的dB数。（dB）其中Ij,Qj分别是理想符号矢量的实分量和虚分量；分别是符号误差矢量的实分量和虚分量。MER是一个频道中数字已调射频信号质量的总的表征，它不但反映该频道内噪声的影响，而且包含了信道非线性失真（如激光器削波、放大器失真等）所造成的带内干扰。因此MER是比SD,RF/N更严格的数字调制射频信号的品质因数。N22jjj1N22jjj1IQ10logIQMER＝＝＋＝＋I,Qjj数字电视传输技术指标定义MER不仅由调制器产生，还包括了信号传输过程中所有类型的损伤，如各种噪声、载波泄漏、IQ幅度不平衡、IQ相位误差、等幅波干扰、相位抖动、群时延误差及激光器削波等非线性因素造成的非线性失真（二阶互调与三阶差拍）。在只存在白噪声的系统中，MER等同于载噪比CNR，定义为信号总功率和噪声总功率的比值。在射频模拟电视光纤传输系统中，CNR与CSO、CTB是分别测量的，因为在电视机屏幕上它们造成的人的视觉观感不同；而在数字电视系统中信号质量只用误码率表征，只由MER决定。就没有必要分别单独度量CNR与CSO、CTB。数字电视传输技术指标定义在数字调制光纤传输系统中，MER主要由载噪比CNR和互调干扰比决定：载噪比的概念来源于射频模拟电视，对于射频数字电视信号，由于不存在离散的载波谱线，实际上从测量的观点，CNR是没有定义的。-CNR-C/CSO-C/CTB101010MER10lg{10+10+10}2222jjjjIQIQ如果求由噪声造成的每一个星座图矢量点所对应的载噪比：那么仅仅由噪声造成的MER就是QAM信号的“平均载噪比”，也是QAM信号的信噪比SD,RF/N，即信号功率与信号占有带宽内的噪声功率之比。数字电视传输技术指标定义误码率BER在一段时间内错误比特数与传输比特总数之比。误码率BER与MEB密切相关。调制方式误码率射频信噪比(dB)OOK10-821QPSK10-81564QAM10-827.5256QAM10-833.5数字电视传输技术指标定义Eb/N0=C/N-10lg(fb/BW)1550nm光纤链路中的特殊现象七、1550nm光纤链路中的特殊现象受激布里渊散射StimulatedBrillouinScattering（SBS）光纤的非线性特性，与石英的振动激发态有关的受激非弹性散射现象之一。当过强的入射光波（泵浦光）进入光纤时，它通过石英分子的电磁伸缩形成声波，然后引起介质折射率的周期变化（光栅），折射率光栅散射泵浦光，产生一个频率下移的反向传播的散射光，下移频率就是石英分子的振动频率。在1550nm有线电视光链路中，当SBS出现时出纤的前向光功率和有线电视频道的载噪比会骤然下降，因为1550nm入射光的能量转移给了反向的散射光。-5051015+++++++++++++入射光功率(dBm)CNR(dB)数字电视传输技术指标定义在1550nm有线电视光链路的应用中，一定要将入纤光功率控制在SBS门限以下。产生SBS现象的最小入射光功率称为SBS门限功率。为了使光纤放大器的高输出功率能够有效地注入单模光纤，必须提高SBS门限功率。采用的方法主要是对信号光源作附加调制或对外调制器作附加调相（采用一个或二个微波频率），使SBS门限功率增大。这些SBS抑制技术已可将SBS门限功率提高到+17~+19dBm。)1(21BSeBethffLgbAP数字电视传输技术指标定义受激拉曼散射StimulatedRamanScattering（SRS）光纤的非线性特性，与石英的振动激发态有关的受激非弹性散射现象之一。当过强的入射光波（泵浦光）进入光纤时，入射光被石英分子散射成一个频率下移的散射光，同时石英分子完成两个振动态之间的跃迁。这是一种光波能量从入射波长转移到较长波长的现象，它与SBS的区别除了频移量以外，主要是SRS散射光波在前向、后向都存在，且门限光功率很高（因此，通常SRS不出现）。在1550nm干线光纤传输系统中，可利用SRS来构成拉曼光放大器。而在1550nm有线电视光波与1490nmPON共纤传输的光链路中要防止PON光波对有线电视光波的SRS串扰。数字电视传输技术指标定义自相位调制SelfPhaseModulation（SPM）Innn20石英光纤的折射率n与光强I有关：n0是光纤的线性折射率；n2是光纤的非线性折射率，当光强过大时，光纤折射率的非线性部分就突现出来，称为Kerr效应。由n2部分引起的光波的附加相位变化为:式中为光波波长，Le为光纤的等效长度。光波的附加相位调制与信号光强I成正比。当用电视信号对光波作强