鲁银祥 代旭伟
众所周知，HFC网在实际应用中面临的一个致命问题是由于其电缆部分的树状拓扑结构致使其上行通道的噪声干扰比较严重，而现行处理办法均有不尽人意之处。因此，对抗噪声干扰问题成为成功设计HFC双向网的关键。S-CDMA技术则非常圆满地解决了上行路径中进入的干扰和脉冲噪声，解决了HFC网络中传输双向高速数据时最令人棘手的问题。
1 HFC双向网络中的噪声来源及成因
上行通道的噪声是由多种因素形成的，概括起来，影响HFC网络上行通道信号传输的主要因素可分网络结构噪声和系统入侵噪声两大部分。结构噪声是指反向通道各支路级联噪声叠加汇聚到反向发射机入端形成的噪声，主要有基础热噪声；汇入点噪声，光端机噪声；入侵噪声是指一些随机的不规则的外界电磁波的侵入而形成的噪声，包括窄边带短波信号干扰、脉冲噪声干扰、本地特有信号干扰等。在上行通道，同轴电缆部分处于一个极其复杂的电磁环境，每种干扰都处于HFC网的反向频段内，同时由于同轴电缆网上的放大器、分支器、分配器、同轴电缆接头以及终端盒屏蔽、连接不好等原因，造成回传信号受到严重的噪声干扰。有数据表明，70％的噪声混入来源于用户端，25％源于分支系统，5％源于弯曲的电缆。
2 常见对抗噪声的调制方式
在返回信道中，目前有多种调制方式和多种多路复用技术，对噪声干扰问题均做了相应的考虑，常用的有FDMA、TDMA和CDMA三种。
（1）FDMA（频分多址）
FDMA是应用于模拟蜂窝网的标准，其基本特征是一条线路的可用频带被分割成互不重叠的频谱，每一个用户被指定占用一个独立的频谱，并在一定时间内100％使用此频谱，各个用户所用频谱频率不同，但它们可在同一时间发送。
（2）TDMA（时分多址）
其基本特征是用户仍然被分配到一个个的频谱上，但多个用户是在一个时间槽的基础上共享载波的，多个用户轮换使用这个通道，频分方式仍在使用，只是这些载波被进一步分成多个时间槽，每一个用户被指定为某一载波的一个特定的时间槽，并且只能在指定的时间槽内收发信息，不论其它时间槽是否被别的用户使用，对任何用户来说，信息流不再是连续的，而是“一阵一阵”的收发，这些断续的信息流在接收端被重新组装起来，因为这些处理是非常快的，所以重新组装起来的信息看起来仍是连续的。
由于TDMA需要快速获取，使得数据对窄带干扰非常敏感，在信噪比（SNR）低于某个极限值时，TDMA系统有可能不能运行。
（3）CDMA（码分多址）
CDMA的基本特征是每个用户被分配了一个二的直接序列码（DS码），DS码是一个用宽带伪随机噪声序列进行线性调制而产生的信号，宽带信号降低了相互干扰并可用同一频率重叠使用，这里没有时分，所有用户在所有的时间使用所用的载波。
（4）“国际鸡尾酒会”
要说明这三种多址技术的不同，可以用“国际鸡尾酒会”来做个比喻。假设在巴黎一个很大的房子内，人人要进行对话，每对对话者仅想听到他们自己的谈话，而对其他人的谈话并不感兴趣，要想达到这样的效果，就必须设定每对对话者的环境，以此类推到一个FDMA系统，那么这个FDMA系统的环境就好比在这个大房子里垒了好多道墙，从而建起许多个房间，每对人进入一个小房间举行他们的对话，当他们的对话结束后就离开，然后另一对再进入，这样他们相互之间就不会有干扰。以此类推到一个TDMA系统，那么在这个TDMA系统的环境里，每个小房间将能“同时”供应多对对话，比如三对（即一个三个时间槽的TDMA系统），即一个小房间包括三对对话者，每一对将轮流对话，假设每对每分钟有20秒的对话时间，那么Ａ对将使用1-20秒，Ｂ对将使用21-40秒，Ｃ对将使用41-60秒（即使在小房间时砂于三对，每对每分钟的对话仍被限制在20秒），这样彼此之间的对话也不会相互干扰。
对于CDMA系统来说，是去掉所有的小房子，每对对话者都同时进入那个大房子，如果每一对都使用一种不同的语音，对于他们的声音来说，房子内的空气就像一种载波一样，他们都能使用而相互之间的影响却很小。在这里的类推是这样的，房间内的空气好比是一种宽带“载波”，而那些不同的语音好比是CDMA系统分配的“码”。另外语音像被加上了“滤波器”，讲德语的人从讲西班牙语的人那里在事实上是什么也听不到的。
我们可以继续增加房内对话者的对数，每一对对话人都使用唯一的语音（好象被确定的唯一的码），直到全部的“背景”噪声的影响使得一些对话者相互之间听不清为止，这时，通过控制所有对话者的声音（即信号强度）不超过彼此听汪的最小要求（既不能过大，但相互之间又能听到），我们就可以最大限度地在房间内放置对话者的对数（每一个载波所能承载的最大的用户数）。所以，每个载波所能承载的最大的用户数或者有效的传输频道数依赖于每个频道内的活动程度而不是精确度，它是一个“软”过载概念，如果需要还可以增加用户数，代价无非是对其他用户有一点小小的影响。
3. S-CDMA的基本原理
S-CDMA（同步码分多址）是CDMA的延伸与发展，CDMA是一种基于扩频的通信方式，扩频即为扩展频率的简称，就是用一个特定的序列码把有用的信号扩展到更宽的频带上。
单数据流的扩频技术同样可以应用在多数据流传输上。该技术被称为码分复用技术（CDMA）。CDMA把扩频技术拓展到了多数据流传输上从而使得一个广播频道可以同时被多个用户使用。每个数据流通过一个特定的码（片序列）被扩展，然后并到共享的频带上进行传输，整个系统必须进行仔细规划以避免传输器的电平总和超过信道所允许的范围。在接收端，不同的数据流依靠特定的码进行解扩操作，分解出原始信号。
S-CDMA被设计成各序列码是“零”时间位移时零相关，即各个用户必须同步。类推到应用S-CDMA技术的双向HFC网络中，即多个Cable Modem同时发射时，它们必须保持频率和相位同步，这样才能保证这些序列码是互相正交的，只有这样这些序列码在同一载波中被传输时才不会相互干扰，也只有这样才能保证这些序列码在同一载波中被传输时才不会相互干扰，也只有这样才能保证在同一载波中可容纳的用户数最大。
4 S-CDMA的优点
（1）容量大
为了克服有用信号间的相互干扰采用信号同步技术，让通道内每路信号有正交性，从而能最大限度地提高系统的容量。
（2）抗干扰能力强
CDMA在解扩过程中，只有已被扩频的信号才会被解扩还原成原来的数据信号，没有被扩频序列运算过的任何其他信号（如噪声）都不会被接收，而是被当作无用信号被滤波器滤掉，这就是扩频信号具有抗干优作用的原理。S-CDMA是在CDMA基本原理的基础上，让通道内的每路信号正交的同时，要求其相互同步，进一步消除了有用信号相互间的干扰，从而圆满地解决了HFC网中较难解决的干扰难题。
（3）成本低：
采用S-CDMA技术后，原有的HFC网络基本不用大的改造，用户盒不用换成带屏蔽的，电缆不换成四屏蔽的，分支、分配器用原来的即可，大量的接头不用重新做，只需把原有的单向放大器换成双向放大器、原有的光接收机换成双向光接收机或者加入反向发射即可，所以用S-CDMA技术进行的双向改造需要的投资较小，并且起步快，时间短，日常维护的工作量也不大，对中、小城市的有线电视网络来说，在资金不足、融资又困难的情况下，要想依靠自己的力量来跟上网络技术的发展，满足市场的需求，S-CDMA技术将是一个不错的选择。并且，在即将推出的DOCSIS 2.0标准中也将融入该技术，在该标准中上行通道将采用S-CDMA技术。
摘自《广播电视信息》
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