有线电视网络

有线电视网络课程背景1.随着社会的进步和人们对信息服务个性化要求的日益提高，现代社会对信息网络在宽带、交互性、智能化、承载综合业务的能力等方面提出了越来越高的要求；2.有线电视网络已经成为广播电视最主要的有效覆盖手段之一，并正以极其迅猛的发展速度向综合信息网过渡；3.先进的有线电视网络汇集了当代电子技术许多领域的新成就，体现了现代广播电视技术、现代通信技术、现代计算机技术的交叉和融合，具有数字化、智能化、网络化、综合化等现代信息网络的一切特征。学习和了解《有线电视网络》具有十分重要的意义和价值课程特点应用性综合性涉及面广体系独特强调应用注重方法学习目的和要求基本组成1.熟悉有线电视网络的｛主要设备关键技术系统分析方法2.掌握有线电视网络的｛基本理论与概念工作原理主要参数及计算研究动态3.了解有线电视网络的｛发展趋势热点和难点＊寻找相关课题，进行深入研究抓住重点掌握方法学习方法课堂学习与自学相结合广泛阅读参考书概念清晰理解到位举一反三融会贯通参考书目《有线电视网络》，作者：刘剑波等，中国广播电视出版社，2002年12月《有线电视综合信息网技术》，作者：李鉴增等，人民邮电出版社，1999年7月夏业松、白玉琨、刘剑波编著：《有线电视与光纤传输技术》，中国广播电视出版社，1997年3月王晖、关亚林、王晓路编著：《有线电视测量》，北京广播学院出版社，2001年6月施国强、黄吴明、张万书编著：《有线电视网络技术手册》，电子工业出版社，2002年12月车晴、王京玲编著：《数字卫星广播系统》，北京广播学院出版社，2000年4月第一章概论本章重点：有线电视系统的基本组成及各部分的主要功能有线电视系统的频率划分和频道配置方法相关基础知识本章难点：现代有线电视网络的基本组成形式VSB-AM高频电视信号的形成过程电压的叠加1.1有线电视网络的发展概况1.1.1有线电视网络的发展历程公共天线系统（MasterAerialTelevision,简称MATV，1948年）共用天线系统（CommunityAntennaTelevision，简称CATV，五、六十年代）有线电视系统（或称电缆电视系统，CableTelevision,仍简称CATV，七、八十年代）有线电视发展到今天，无论是其系统组成、技术手段，还是其系统规模、服务功能，各方面都发生了翻天覆地的变化现代意义上的“有线电视网络”，实际上是一个脱胎于传统CATV系统，但早已突破了“有线”的束缚和“电视”的局限，具有综合信息服务功能的信息网络体系1.1.2我国有线电视网络的发展现状起步较晚发展迅速初具规模亟待完善1.1.3有线电视网络的特点（1）实现广播电视的有效覆盖（2）图像质量好，抗干扰能力强（3）频道资源丰富，传送的节目多（4）系统规模大，节约投资、美化市容（5）宽带入户，便于综合利用（6）能够实现有偿服务（7）建网可以循序渐进，逐步发展1.1.4有线电视网络的发展趋势与展望（1）数字化（2）综合化（3）网络化（4）智能化全方位服务网（FullServiceNet，简称FSN）有线电视网络发展的最终目标也许会是全数字化的全光网络，它依托IP+DWDM的传输模式，真正实现在一个统一平台（EverythingoverIP）上的多媒体综合信息服务。到那时，不仅是网络环境会达到几近完美的程度，而且，信息资源也将得到极大的丰富。这样，真正意义上的信息高速公路便不再是纸上谈兵，而是实实在在的现实，标志着人类社会将进入一个崭新的信息时代1.2有线电视系统的基本组成物理模型:任何有线电视线系统均可视为由信号源、前端、传输系统、用户分配网四个部分（或称四个功能模块）组成图1－1中，信号源是指提供系统所需各类优质信号的各种设备；前端则是系统的信号处理中心，它将信号源输出的各类信号分别进行处理，并最终混合成一路复合射频信号提供给传输系统；传输系统将前端产生的复合信号进行优质稳定的远距离传输；而用户分配网则准确高效地将传输系统传送过来的信号分送到千家万户1.2.1传统有线电视系统的基本组成yxds\final\3.htm1.2.2现代有线电视网络的基本组成1.3有线电视系统的频率划分和频道配置1.3.1电视频道的频带宽度残留边带调幅(VSB-AM)yxds\final\2\1\1.3.0.htm1.3.2地面电视广播的频道配置地面电视广播能够使用的无线电频率主要有48.5～108MHz，167～223MHz，470～566MHz，606～958MHz四个频段，我国规定的开路电视频道具体配置方案见表1-1频谱分布情况：掌握规律！！！1.3.3有线电视系统的频率划分和频道配置1.标准频道与增补频道的概念动态演示2.双向有线电视系统的上、下行频率分割问题动态演示频段划分表双向系统频道配置表3.系统容量单向系统:300MHz:28个（12个标准，16个增补）450MHz:47个（12个标准，35个增补）550MHz:59个（22个标准，37个增补）750MHz:84个（42个标准，42个增补）862MHz:98个（56个标准，42个增补）双向系统:750MHz:79个（37个标准，42个增补）862MHz:93个（51个标准，42个增补）1.4有线电视网络的总体规划自学1.5相关基础知识自学第2章有线电视系统的性能分析和性能参数本章重点：系统噪声的分析信噪比与载噪比的概念载噪比的计算衡量非线性失真影响程度的性能参数非线性失真指标的计算系统线性失真的概念系统指标的叠加与分配本章难点：噪声系数的概念系统非线性失真的分析CSO和CTB的概念研究目的：建立客观评价体系研究对象：模拟电视信号研究内容：噪声与失真本章的目的在于通过对有线电视系统在传输模拟电视信号时的性能进行深入分析，建立起一套科学、合理的客观评价体系。具体地讲，就是要分析模拟信号波形失真和噪声产生的根源和性质，研究和掌握其规律，并讨论采用什么性能参数才能准确、恰当地进行度量，以及如何采取技术措施来确保失真和噪声的影响程度被控制在国家标准允许的范围内。2.1系统噪声2.1.1系统噪声的产生和分类噪声是指能使图像遭受损伤的与传输信号本身无关的各种形式寄生干扰的总称，它是一种紊乱、断续、随机的电磁振动，在电视屏幕上的主观视觉效果表现为杂乱无章的雪花状干扰系统噪声外部噪声内部噪声非固有内部噪声固有内部噪声导体半导体器件2.1.2热噪声基础热噪声功率：Pn0=kT△f等效噪声带宽的定义：N0=20lgUn0=2.4dBμV2.1.3信噪比与载噪比1.信噪比（S/N）信噪比的定义信噪比与图像质量的关系：（S／N）dB＝２３－Ｑ＋１.１Ｑ2为了得到４级以上的图像质量，要求信噪比指标高于36.6dB2.载噪比（C/N）载噪比定义对射频系统而言，用载造比来描述系统的噪声性能最方便载噪比和信噪比都能用来衡量系统的噪声性能，他们之间存在着一定的内在联系2.1.4噪声系数噪声系数的定义:设有一个放大器，其功率放大倍数为Ｇ，在输入端的噪声功率仅是基础热噪声Ｐn0，若放大器本身不产生噪声，则其输出端的噪声功率为GPn0。但放大器本身是肯定要产生噪声的，因而其输出端的噪声功率一定比GPn0要大，设为FGPn0，这个倍数F就称为该放大器的噪声系数。噪声系数的物理意义:当放大器的输入噪声为基础热噪声时，由于放大器内部产生噪声的结果，使放大器的输出噪声功率扩大了F倍放大器的噪声系数等于输入噪声为基础热噪声时的输入载噪比和输出载噪比之差。也就是说，当放大器的输入噪声为基础热噪声时，输出载噪比将比输入载噪比小FdB（注意特定条件）2.1.5载噪比的计算（C／N）dB＝10lg（Pc/FPn0）＝10lgPc－10lgF－10lgPn0＝Si－FdB－2.4dB（C／N）dB＝Si－FtdB－2.4FtdB＝10lg[F1＋（F2－1）/G1＋（F3－1）/(G1G2)＋……＋（Fn－1）/(G1G2……Gn-1)]动态演示（注意公式成立的特定条件）总结：在有线电视系统中计算各部分的载噪比指标时，可直接利用上述公式进行计算，其中，对前端而言，Ft≈F1对同轴电缆干线而言，若干线由相同放大器组成，则Ft≈nFFtdB=FdB+10lgnniitFF12.2系统非线性失真2.2.1系统非线性失真的产生及分析有线电视系统中非线性失真最严重、对信号质量影响最大的设备是放大器，我们将重点研究放大器的非线性失真特性描述放大器实际传输特性的数学近似模型：Uo＝K1Ui＋K2Ui2＋K3Ui3简化的信号模型：（设输入信号由三个频率分量组成）输出信号的各种产物列表tCtBtAUcbaicoscoscos各项失真产物的特点和规律：（1）失真的类型二次失真：二次谐波失真二次互调失真三次失真：三次谐波失真三次互调失真三次差拍失真交扰调制失真非线性失真的产生、网纹及交调干扰现象演示频道内互调干扰的概念（2）失真的大小对二次失真而言，二次互调失真幅度最大，实际中只需考虑二次互调失真即可；对三次失真产物中的三种新频率分量型的同类失真而言，三次差拍失真幅度最大，实际应用中，可以只研究分析和测量三次差拍失真。一般来说，单个的二次互调失真比单个三次差拍的幅度要大。（3）失真的数量失真数量与频道数量的关系表从表可以看出，三次差拍失真的数量随频道数的增长而急剧增多。结论：幅度大是二次互调的显著特征，必须采取有效措施；三次差拍失真的数量巨大，而交调失真在主观感觉上较严重，在频道数较少时（例如十几个频道以下），主要考虑交调失真，而在频道数较多时，则应主要考虑三次差拍失真。（4）CSO和CTB一般来说，落入到一个频道内的所有失真项往往会有规律地集中在几个频率点上或落在该频率点附近很窄的频带内，形成所谓的干扰“簇”，在累加的基础上合成为较大的总干扰（形成“组合”效应）。综合以上分析结果，我们可以将非线性失真的规律和特点简单总结如下：放大器的非线性失真特性带来了许多二次、三次失真产物，在二次失真产物中，以二次互调的影响最大，在三次失真产物中，则以交调和三次差拍的影响为甚，因而实际中主要考虑上述三种失真。这三种失真各有特点（二次互调幅度大、三次差拍数量多，而交调对图像质量的影响最直接），在不同的场合会有不同的影响。一般来说，现代的同轴电缆系统可以不考虑二次失真的影响，但光传输系统则必须重点考虑；在频道数量较少的系统中，主要考虑交调的影响，而在频道数量较多的场合，则应主要考虑三次差拍而可以不再顾及交调；另外，在多频道系统中，无论是二次互调还是三次差拍，均应考虑它们的组合效应。因此，对现代HFC网络而言，同时考虑CSO和CTB是全面评价系统非线性失真性能的必要而充分的手段。2.2.2衡量非线性失真影响程度的性能参数（1）载波互调比（IM）（2）载波组合二次差拍比（C/CSO）和载波组合三次差拍比（C/CTB）（3）交扰调制比（CM）（4）微分增益（DG）失真和微分相位（DP）失真（5）信号交流声比（HM）2.2.3非线性失真指标同放大器工作电平的关系当各频道的信号电平降低1dB时，系统的二次非线性失真指标（例如载波组合二次差拍比C/CSO及载波二次互调比IM2）可以改善1dB。当各频道的信号电平降低1dB时，系统的三次非线性失真指标（例如交调比CM、载波三次互调比IM3、载波组合三次差拍比C／CTB等）则可以改善2dB。2.2.4非线性失真指标的计算C/CTB＝C/CTB1－20lgn＝C/CTB0+2（Sot－So）－20lgnC/CSO＝C/CSO1－15lgn＝C/CSO0＋（Sot－So）－15lgn上述两式在工程计算时非常有用2.3系统线性失真2.3.1系统线性失真的产生及其分析由于无源部件（线性电路）的频率特性不良所引起的失真称为线性失真，也称为频率失真。系统线性失真应包括振幅-频率失真和相位-频率失真。2.3.2衡量线性失真的性能参数（1）幅频特性国标规定频道内幅频特性的不平度在整个频道范围内不超过±2dB，在任意的0.5MHz范围内不超过±0.5dB