CN103067044B - 一种单根同轴电缆双向数据传输增距提速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信领域，发明公开了一种基于选频放大电路的单根同轴电缆双向数据传输增距提速的方法，能够在1000m单根同轴电缆上双向传输20Mbps的数据。上、下行数据进行时分复用并采用曼彻斯特码编码后基带传输；选频放大电路构成频域均衡器补偿同轴电缆频率衰减，从而在接收端能恢复出与发送端相同的基带信号；利用每帧上行数据帧头时钟信息提取时钟并再生连续时钟，通过锁相环跟踪锁存后得到与发送端同步的锁相环时钟，利用锁相环时钟解码出上行数据，下行数据根据锁相环时钟找到相应的下行数据时隙进行发送，达到上、下行数据同步传输。此技术十分适合应用于小空间、低成本、可靠性高的长距离单根同轴电缆双向数据传输系统中。

Description

一种单根同轴电缆双向数据传输增距提速的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于选频放大电路的能够提高单根同轴电缆双向数据传输距离和速率的方法。

背景技术

阻抗为75Ω的单根同轴电缆双向数据传输多采用模拟调制方式传输，频分复用是目前模拟通信中最主要的一种方式，广泛应用于有线电视和微波通信，但有两个缺点：一是调制和解调设备比较复杂，二是因滤波器特性不够理想和信道内存在非线性而产生路间干扰。阻抗为50Ω的单根同轴电缆双向数据传输采用数字基带传输或者载波数字调制，相同信噪比条件下数字基带传输误码率低于载波数字调制。由于同轴电缆固有的频率衰减特性，传输速率和传输距离成为单根同轴电缆双向数据传输的瓶颈。现有技术中多数采用中继的方式提高传输距离，但很多场合要求长距离同轴电缆需完整无断点，中继方法也就不能满足实际需要，现有无中继单根同轴电缆载波数字调制系统传输距离不大于400m，传输速率不大于10Mbps。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术瓶颈，提供一种能够增大单根同轴电缆双向数据传输距离和提高传输速率的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

上、下行进行数据时分复用并采用曼彻斯特码编码后基带传输，每帧时隙内部分别由上行数据时隙、空闲时隙、下行数据时隙组成，每帧之间留有空闲时隙，上、下行数据时隙之间的空闲时隙避免同轴电缆传输延时造成上、下行数据发生重叠；选频放大电路构成频域均衡器补偿同轴电缆频率衰减，从而在接收端能恢复出与发送端相同的基带信号；利用每帧上行数据帧头时钟信息提取时钟并再生连续时钟，通过锁相环跟踪锁存后得到与发送端同步的锁相环时钟，利用锁相环时钟解码出上行数据，下行数据根据锁相环时钟找到相应的下行数据时隙进行发送，达到上、下行数据同步传输；

具体包括以下步骤：

步骤一，上行数据在源时钟统一分配上行数据时隙，将上行数据变成曼彻斯特码并在帧头位置插入与源时钟频率一致的数据，滤波去除毛刺，通过宽带变压器Ⅰ匹配后发送至同轴电缆；

步骤二，上行数据经过同轴电缆后，通过宽带变压器Ⅱ匹配接收，根据上行数据传输速率以及接收端信号幅度进行频率响应参数和放大量参数计算选择进行选频放大、门限判决获取与上行发送端几乎一样的基带信号，利用异步高频时钟对每帧上行数据帧头采样并锁存，然后对后续时隙计数器地址赋相应锁存值，相当于把采样帧头信息连续复制直到下一帧，再生出和帧头频率一致的连续时钟信号，通过锁相环跟踪锁存后得到与发送端同步的锁相环时钟，上行数据就可被锁相环时钟解码出来；

步骤三，下行数据通过锁相环时钟找到相应的下行数据时隙，把下行数据信息编码滤波通过宽带变压器Ⅱ匹配后发送至同轴电缆；

步骤四，下行数据经过同轴电缆后，通过宽带变压器Ⅰ匹配接收，根据下行数据传输速率以及接收端信号幅度进行频率响应参数和放大量参数计算选择进行选频放大、门限判决获取与下行发送端几乎一样的基带信号，利用上行数据源时钟解码出下行数据。

本方案所述的曼彻斯特码的有用信号频谱主要由基频和倍频组成，通过同轴电缆传输后经选频放大电路利用滤波器的频率特性去补偿基带系统的频率特性，将基频和倍频信号处理成幅度一致的信号，并且通过低通滤波器将同轴电缆传输产生的高频反射无用信号过滤。

本发明能带来以下有益效果：

与现有技术相比，此方法可以使接收端能接收信噪比较低的信号，不仅提高同轴电缆双向数据传输距离，而且同时可以提高传输速率。信号通过长距离同轴电缆后，在有用信号幅度比噪声幅度几乎相同甚至还小，通过选频放大电路可以有效地将有用信号放大，提高信噪比，恢复出发送端的基带信号。放大滤波后的信号通过门限判决可以获得与发送端几乎一样的基带信号。通过本方法在1000m单根同轴电缆上可以双向传输20Mbps的数据。

附图说明

图1  单根同轴电缆双向数据传输增距提速电路框图；

图2  选频放大电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本技术方案进行详细说明：

如图1所示，单根同轴电缆120两端分别定义为A端110和B端130，上行数据定义为A端110发送至B端130，下行数据定义为B端130发送至A端110。A端110具有源时钟，A端所有信号受A端时钟114统一同步控制，将上行数据编码111并在帧头位置插入与A端时钟114频率一致的数据一起放置于上行时隙中，经过滤波112、宽带变压器Ⅰ113匹配发送，通过同轴电缆传输至B端130；B端130通过宽带变压器Ⅱ134匹配后接收上行数据，选频放大133、门限判决132后从上行数据帧头信息中提取时钟并再生连续时钟，利用锁相环将B端时钟135跟踪提取时钟137，即B端时钟135同步于提取时钟137，也同步于上行数据，相应用B端时钟135解码出上行数据。B端130将下行数据信息放置于相应的同步下行时隙中，编码138、滤波139、宽带变压器Ⅱ134匹配发送，通过同轴电缆传输至A端110；此时，上行数据和下行数据各自在相应时隙中同步传输，A端110已经和B端130建立同步时序，因此A端110通过宽带变压器Ⅰ113匹配后接收下行数据，选频放大117、门限判决116后直接用A端时钟114解码出下行数据。

如图2所示，A端、B端的选频放大电路都需要发送端匹配网络210、接收端匹配网络230和选频放大网络220组成。发送端匹配网络210要求发送端阻抗小，接收端匹配网络230要求接收端阻抗大，与整个通路阻抗特性相匹配；选频放大网络220根据上、下行数据传输速率以及接收端信号幅度进行频率响应参数和放大量参数计算选择。

最高速率为20Mbps曼彻斯特数据包括10MHz和5MHz两种频率信息，在发送端的幅度为4V，经过1000m同轴电缆后，接收端10MHz信息的幅度仅为0.1V，5MHz信息的幅度仅为0.16V，此时，选频放大电路把10MHz信息放大10倍，5MHz信息放大6倍，放大输出的两种频率信号幅度基本一致，接收端就能将发送端信号解调出来。

任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种单根同轴电缆双向数据传输增距提速的方法，其特征在于：上、下行数据进行时分复用并采用曼彻斯特码编码后基带传输，每帧时隙内部分别由上行数据时隙、空闲时隙、下行数据时隙组成，每帧之间留有空闲时隙，上、下行数据时隙之间的空闲时隙避免同轴电缆传输延时造成上、下行数据发生重叠；选频放大电路构成频域均衡器补偿同轴电缆频率衰减，从而在接收端能恢复出与发送端相同的基带信号；利用每帧上行数据帧头时钟信息提取时钟并再生连续时钟，通过锁相环跟踪锁存后得到与发送端同步的锁相环时钟，利用锁相环时钟解码出上行数据，下行数据根据锁相环时钟找到相应的下行数据时隙进行发送，达到上、下行数据同步传输；

具体包括以下步骤：

步骤一，上行数据在源时钟统一分配上行数据时隙，将上行数据变成曼彻斯特码并在帧头位置插入与源时钟频率一致的数据，滤波去除毛刺，通过宽带变压器Ⅰ匹配后发送至同轴电缆；

步骤二，上行数据经过同轴电缆后，通过宽带变压器Ⅱ匹配接收，根据上行数据传输速率以及接收端信号幅度进行频率响应参数和放大量参数计算选择进行选频放大、门限判决获取与上行发送端几乎一样的基带信号，利用异步高频时钟对每帧上行数据帧头采样并锁存，然后对后续时隙计数器地址赋相应锁存值，相当于把采样帧头信息连续复制直到下一帧，再生出和帧头频率一致的连续时钟信号，通过锁相环跟踪锁存后得到与发送端同步的锁相环时钟，上行数据被锁相环时钟解码出来；

步骤三，下行数据通过锁相环时钟找到相应的下行数据时隙，把下行数据信息编码滤波通过宽带变压器Ⅱ匹配后发送至同轴电缆；

步骤四，下行数据经过同轴电缆后，通过宽带变压器Ⅰ匹配接收，根据下行数据传输速率以及接收端信号幅度进行频率响应参数和放大量参数计算选择进行选频放大、门限判决获取与下行发送端几乎一样的基带信号，利用上行数据源时钟解码出下行数据。

2.根据权利要求1所述的一种单根同轴电缆双向数据传输增距提速的方法，其特征在于：所述曼彻斯特码的有用信号频谱主要由基频和倍频组成，通过同轴电缆传输后经选频放大电路利用滤波器的频率特性去补偿基带系统的频率特性，将基频和倍频信号处理成幅度一致的信号，并且通过低通滤波器将同轴电缆传输产生的高频反射无用信号过滤。