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我国有线电视接入网速率目前仅有几百兆,频谱利用率最高仅为7bps/Hz,速率难以满足用户日益增长的高速宽带接入需求。因此,如何提高同轴电缆接入速率和频谱利用率是首要问题。本文就这个问题,从物理层帧结构设计和关键算法研究两方面进行了探讨,并进行了系统级仿真。首先,本文进行了合理的物理层方案设计,包括了时隙划分,导频时隙结构设计和常规时隙结构设计。同时,本文采用OFDM系统和高阶QAM调制,调制最高可以达到4096QAM,有效提高了频谱利用率,在128MHz的带宽下,接入速率达到1126Mbps,频谱利用率达到8.8bps/Hz。其次,本文对时频同步、相噪消除和信道估计等多种物理层关键技术进行了研究和探讨。时频同步算法先利用训练序列在时域做粗同步,然后在频域提出一种联合估计算法,估计残余载波频偏和采样频率偏移,接着对频偏造成的相位旋转进行补偿,最后利用重采样滤波器纠正采样频率偏移,在SNR为-2dB时,时间同步检测概率可以到达99%以上,虚警概率维持在510?,在SNR为32dB时,平滑后频偏估计的归一化均方误差可以达到310?以下。信道估计采用最小二乘和迭代算法,在SNR大于25dB时,平滑后信道估计的归一化均方误差可以达到410?。相噪消除算法同时可以消除相位噪声带来的固定相位旋转和载波间干扰,已取得阶段性研究成果。最后,本文先进行了物理层链路级浮点仿真,在b0E N为29.5dB时,系统误比特率达到710?。然后进行了物理层链路级定点仿真,达到相同误码率时,信噪比损失为1dB。为了进一步提高物理层传输速率和频谱效率,未来考虑将MIMO与OFDM技术相结合,并采用更高阶的调制,预计未来接入网速率将达到10Gpbs,频谱利用率将达到12bps/Hz。