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„Signalpegel-Definition bei DOCSIS3.1 …“ März 2019 Walter Fischer Rohde&Schwarz Trainingszentrum München

Walter Fischer Rohde&Schwarz Trainingszentrum München · BER=f(SNR) in DVB-C/DOCSIS3.0 14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 26 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

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„Signalpegel-Definition bei DOCSIS3.1 …“

März 2019

Walter FischerRohde&Schwarz Trainingszentrum München

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Referent

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 2

Walter FischerDipl.Ing.(FH)

Rohde&Schwarz

Training Center, Munich

[email protected]

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 3

Zusammenfassung

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 4

Zusammenfassung

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Broadband Internet & Telephone via CATV

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 5

CMTSCable

modemtermination

systemIP RF

RF

Cablemodem

RF

Coax/HFCIP

Phone

DOCSIS

Return channel

Downstream

Upstream

DOCSIS – Data-over-Cable Service Interface Specification

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DOCSIS – Data over Cable Service Interface Specification

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 6

DOCSIS 1.0 1997 Cable Labs, ITU-T spec. ITU-T J.112DOCSIS 1.1 1999 QoS capabilitiesDOCSIS 2.0 2001 enhanced upstream speeds ITU-T J.122DOCSIS 3.0 2006 increase of both up and downstream speed, IPv6 ITU-T J.222DOCSIS 3.1 2013 10Gbit/s downstream, 1Gbit/s upstream, OFDM, 4096QAM

DOCSIS standard =bidirectional transmission of high-speed data over broadband cable networks using hybrid fiber-coaxial infrastructure

all DOCSIS standards are backward compatible

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DOCSIS Physical Layer

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 7

DOCSIS 1.0 ... 3.0:Downstream = ITU-T J83B [US] Single Carrier 64QAM/256QAMorITU-T J83A (DVB-C) [EURO-DOCSIS] Single Carrier 64QAM/256QAM

Upstream = Single Carrier, QPSK ... 64QAM, TDMA, CDMA

DOCSIS 3.1:Downstream = OFDM, 4096 (4K) QAM and higher (16K QAM)4K/8K OFDM, 50/25 kHz carrier distance

Upstream = OFDM, minislots in time and frequency domainup to 4096 (4K) QAM, 2K/4K OFDM, 50/25 kHz carrier distance

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DOCSIS Downstream and Upstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 8

Source coding

Channel coding

Modulation

Demodulation

Channel decoding

Source decoding

Modulation

Channel coding

Source coding

Source decoding

Channel decoding

Demodulation

Downstream (DS) Upstream (US)

Cable Modem

CMTS

CATV network

n.a.n.a.

n.a.n.a.

n.a. = not applicable

MAC = Media Access Control

MAC layer

MAC layer

InformationInformation

Information Information

IP

IP

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DOCSIS 3.1 Downstream

Parameter DOCSIS 3.1 DOCSIS 3.0

Type of modulation OFDM4K and 8 K FFT

single carrier(J.83/B, DVB-C)

Frequency range 108 MHz to 1218 MHz(1794 MHz)

45 MHz to1002 MHz

Block bandwidth up to 192 MHz 6 MHz / 8 MHz

QAM constellations up to 4096, 8k, 16k up to 256

Cyclic prefix length 0.9375 µs to 5 µs n/a

Pilots scattered and continuous n/a

Forward Error Correction BCH-LDPC Reed-Solomon

DS capacity (bps) 8 G (10 G) 300 M (1 G)

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 9

25 kHz / 50 kHz carrier spacing7680 / 3840 carriers in 192 MHz bandwidth

up to 16384QAM

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DOCSIS 3.1 Upstream

Parameter DOCSIS 3.1 DOCSIS 3.0

Type of modulation OFDM2K and 4 K FFT

single carrierTDMA, S-CDMA

Frequency range 5 MHz to 204 MHz 5 MHz to 85 MHz

Block bandwidth up to 96 MHz up to 6.4 MHz

QAM constellations up to 4096 QPSK to 64

Cyclic prefix length 0.9375 µs to 6.25 µs n/a

Pilots complementary and continuous

n/a

Forward Error Correction LDPC Reed-Solomon

US capacity (bps) 400 M (1 G to 2.5 G) 100 M (300 M)

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 10

25 kHz / 50 kHz carrier spacing3840 / 1920 carriers in 96 MHz bandwidth

up to 4096QAM

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DOCSIS 3.1 Downstream Spectrum

Center carriercarrier # m

Blockbandwidth

IFFTbandwidth

Signalband width

Carrier # e Carrier # w

4K/8K mode

max. 190 MHz 7600 or 3800 active

carriers)

Block bandwidth192 MHz (7680 or

3840 totalno. of carriers)

25 kHz / 50 kHz carrier spacing7680 / 3840 carriers

configurabledownstream

blockspacing

from24 ... 192 MHz

downstreamoperating

frequency range54 ... 1002 MHz

(1218/1794 MHz)

204.8 MHz

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 11

(… DOCSIS3.1 symbol duration … 20 or 40 µs … OFDM, 1…5µs guard)

Up to 1024/4096/16384QAM

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DOCSIS3.1 Downstream Block Bandwidth

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 12

4096 · 50 kHz = 204.8 MHz = IFFT bandwidth3800 · 50 kHz = 190 MHz = signal bandwidth3840 · 50 kHz = 192 MHz = block bandwidth

8192 · 25 kHz = 204.8 MHz = IFFT bandwidth7600 · 25 kHz = 190 MHz = signal bandwidth7680 · 25 kHz = 192 MHz = block bandwidth

4K mode

8K mode

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Downstream: OFDM Subcarriers in DOCSIS3.1

f

Up to 192 MHz

∆f

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 13

(… DOCSIS3.1 carrier distance … 25 or 50 kHz)

Up to 1024/4096/16384QAM

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DOCSIS 3.1 Upstream Spectrum

Center carriercarrier # m

Blockbandwidth

IFFTbandwidth

Signalband width

Carrier # e Carrier # w

25 kHz / 50 kHz carrier spacing3840 / 1920 carriers

Block bandwidthmax. 96 MHz (3840 or

1920 totalno. of carriers)

max. 95 MHz 3800/1900 active

carriers)

configurableupstream

blockspacing

up96 MHz

upstreamoperating

frequency range5 ... 204MHz

2K/4K mode102.4 MHz

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 14

(… DOCSIS3.1 symbol duration … 20 or 40 µs … OFDM, 1…5µs guard)

Up to 4096QAM

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DOCSIS3.1 - 1024QAM Downstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 15

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DOCSIS3.1 - 4096QAM Downstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 16

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DOCSIS3.1 - 16384QAM Downstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 17

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DOCSIS 3.1 Channel Occupation

f/MHz

f/MHz

Current CATV frequency occupation

DOCSIS 3.1

FM

sou

ndbr

oadc

ast

87.5

...10

8 M

Hz

DOCSIS 3.1Upstream

5...204 MHz(42/65/85/117/204 MHz)

DOCSIS 3.1Downstream

258...1218 (1794) MHz

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 18

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 19

Zusammenfassung

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Fall-off-the-Cliff @ DVB-C/J83A

20

Go No-Go

BERbefore Reed-Solomon=2•10-4

Decoding with visible impairements

or no more decodingError-free decoding

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1

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Typical FEC Structure

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 21

Basebandscrambler

FEC-1 Interleaver FEC-2Data

inDataout

FEC-1FEC-2

... brakes upones and zerossequences

... distributesinformation overtime ...

... adds dataoverhead tothe data stream

... adds dataoverhead tothe data stream

code ratecode rate

data rate in data

rat

e ou

t

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DVB-x1 – FEC-Structure

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 22

Basebandscrambler

Reed-Solomon188, 204

Forneyinterleaver

Convol.coder &

puncturing

Datain

Dataout

FEC-1FEC-2

... brakes upones and zerossequences

... distributesinformation overtime ...

... adds dataoverhead tothe data stream

... adds dataoverhead tothe data stream

188/204code rate

data rate in data

rat

e ou

t

„squeeze“puncturing

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DVB-C & DOCSIS3.0 – FEC-Structure

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 23

Basebandscrambler

Reed-Solomon188, 204

Forneyinterleaver

Datain

Dataout

FEC-1

... brakes upones and zerossequences

... distributesinformation overtime ...

... adds dataoverhead tothe data stream

188/204data rate in da

ta r

ate

out

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DVB-x2 and DOCSIS3.1 – FEC-Structure

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 24

Basebandscrambler

BCHcoder

Bitinterleaver

LDPCcoder

Datain

Dataout

FEC-1FEC-2

data rate in data

rat

e ou

t

LDPC = Low Density Parity Check Coding

(… approx. 30% more data rate, closer to Shannon limit)BCH=Bose, Chaudhuri, Hocquenghem

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BCH and LDPC Block Code

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 25

Data

Algorithm(linear algebra)

Code

k lm

m = k + l

BCH, LDPC

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BER=f(SNR) in DVB-C/DOCSIS3.0

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 26

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 401 10 12

1 10 11

1 10 10

1 10 9

1 10 8

1 10 7

1 10 6

1 10 5

1 10 4

BER for 4 / 16 / 64 / 256 QAM

C/N in dB

1 10 1

1 10 0

1 10 3

1 10 2

END NOISE MARGIN

ACTUAL C/N

S/N [dB]

BER

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 401 10 12

1 10 11

1 10 10

1 10 9

1 10 8

1 10 7

1 10 6

1 10 5

1 10 4

BER for 4 / 16 / 64 / 256 QAM

C/N in dB

1 10 1

1 10 0

1 10 3

1 10 2

END NOISE MARGIN

ACTUAL C/N

S/N [dB]

BER

SNR[dB]

BER[1]

BERfall-off=2·10-4

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Required SNR(QAM Order)

SNR4+6dB SNR16+6dB SNR64+6dB SNR256+6dB

4QAM, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, ...

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Mainly used Modulation in Cable: 64QAM, 256QAM

64QAM 256QAM

SNR64+6dB = SNR256

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 28

Fall-off-the-cliff~25dB Fall-off-the-cliff~31dBBERfall-off=2·10-4 BERfall-off=2·10-4

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DVB-C @256QAM @Fall-off-the-Cliff

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 29

256QAM

MER=30.4dB

BER=1.1·10-4

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DVB-C @64QAM @Fall-off-the-Cliff

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 30

64QAM

MER=24.6dB

BER=1.1·10-4

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DOCSIS 3.1 FEC – Forward Error Correction

BCH InterleaverLDPCin out

Downstream - FEC

LDPCin out

Upstream - FEC

Interleaver depth 0...32

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 31

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DOCSIS 3.1 Modulation ParameterModulation modedownstream

min CNR(AWGN)(... 1GHz)

min CNR(AWGN)(...1.2GHz)

16QAM 15.0 dB 15.0 dB

64QAM 21.0 dB 21.0 dB

128QAM 24.0 dB 24.0 dB

256QAM 27.0 dB 27.0 dB

512QAM 30.5 dB 30.5 dB

1024QAM 34.0 dB 34.0 dB

2048QAM 37.0 dB 37.5 dB

4096QAM 41.0 dB 41.5 dB

8192QAM

16384QAM

Modulationmodeupstream

min CNR(AWGN)

QPSK 11.0 dB

8QAM 14.0 dB

16QAM 17.0 dB

32QAM 20.0 dB

64QAM 23.0 dB

128QAM 26.0 dB

256QAM 29.0 dB

512QAM 32.5 dB

1024QAM 35.5 dB

2048QAM 39.0 dB

4096QAM 43.0 dB

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 32

31dB@DVB-C

= - 4dB gain

∆=+2dB rel. DS

only LDPC

no BCH

LDPC

+

BCH

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 33

Zusammenfassung

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CATV Channel (DVB-C, J83A, B, C, DOCSIS-Downstream)

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 34

Channel bandwidth8/7/6 MHz

Signalbandwidth

(US-)DOCSIS: 6 MHz channel bandwidth

EuroDOCSIS: 8 MHz channel bandwidth (7 MHz)

(US-)DOCSIS: 5.056941 MS/s @64QAM,

5.360537 MS/s @256QAM

EuroDOCSIS: 6.952 MS/s

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DVB-C-Spectrum (r=0.15, SR=6.9 MS/s)

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 35

= Symbol rate

-3 dB @ modulator output

Symbol rate

DVB-C: 6.9 MS/s

EURO-DOCSIS: 6.952 MS/s

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DOCSIS 3.1 Downstream Spectrum

Center carriercarrier # m

Blockbandwidth

IFFTbandwidth

Signalband width

Carrier # e Carrier # w

4K/8K mode

max. 190 MHz 7600 or 3800 active

carriers)

Block bandwidth192 MHz (7680 or

3840 totalno. of carriers)

25 kHz / 50 kHz carrier spacing7680 / 3840 carriers

configurabledownstream

blockspacing

from24 ... 192 MHz

downstreamoperating

frequency range54 ... 1002 MHz

(1218/1794 MHz)

204.8 MHz

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 36

(… DOCSIS3.1 symbol duration … 20 or 40 µs … OFDM, 1…5µs guard)

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DOCSIS3.1 Downstream Spectrum

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 37

Signal bandwidth

max. 190 MHz

Block bandwidth

max. 192 MHz

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 38

Zusammenfassung

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DVB-C (J83A) Constellation Diagram (EuroDOCSIS)

64QAM, SR = 6.952 MS/s, r=0.15Gross data rate = 6.952 MS/s · 6 bit/symbol =

41.712 Mbit/s;Net data rate = 188/204 · 41.712 Mbit/s = 38.44 Mbit/s;

256QAM, SR = 6.952 MS/s, r = 0.15Gross data rate = 6.952 MS/s · 8 bit/symbol =

55.616 Mbit/s;Net data rate = 188/204 · 55.616 Mbit/s = 51.25 Mbit/s;

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 39

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DVB-C @256QAM @Fall-off-the-Cliff

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 40

256QAM

MER=30.4dB

BER=1.1·10-4

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DVB-C @64QAM @Fall-off-the-Cliff

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 41

64QAM

MER=24.6dB

BER=1.1·10-4

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Required SNR(QAM Order)

SNR4+6dB SNR16+6dB SNR64+6dB SNR256+6dB

4QAM, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM, 4096QAM, ...

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DOCSIS3.1 - 1024QAM Downstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 43

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DOCSIS3.1 - 4096QAM Downstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 44

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DOCSIS3.1 - 16384QAM Downstream

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 45

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 46

Zusammenfassung

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Channel Power and Power Density

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 47

Noise floor

DOCSIS3.1 block bandwidth B

B=6.9/6.952/8 MHz

Power in a window of 1Hz

Power density P0

Channel power = P0[dBm/Hz]+10 log(B[Hz]);

24…192 MHz

SNR

DOCSIS3.1 SNR gain of ~4dB in DS (BCH+LDPC)

DOCSIS3.1 SNR gain of ~2dB in US (LDPC)

Comparable physical parameters between DOCSIS3.0 and DOCSIS3.1: power density P0

„Leistungsdichte“

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Example CATV Spectrum including DOCSIS3.1

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 48

DOCSIS3.1 Downstream@1024QAM sollte eine vergleichbare

Leistungsdichte aufweisen wie 256QAM DOCSIS3.0/DVB-C

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Messung der Leistung bei DOCSIS3.1 und DOCSIS3.0

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 49

DOCSIS3.0

Messung der Leistung

in einer Bandbreite

entsprechend

der Symbolrate

(6.9 … 6.952 MHz)

DOCSIS3.1

Messung der Leistung

- in 6 MHz Bandbreite

- in der vollen Kanalbandbreite (190 MHz)

- (in 8 MHz Bandbreite ?)

- Leistungsdichte in dBm/Hz

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DOCSIS3.1 Messungen

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 50

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 51

Zusammenfassung

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DOCSIS3.1 Measurement Technology …

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 52

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CLGD … Simulating Multichannel CATV Load

ATVDVB-CDOCSIS

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 53

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SFD … Single Channel DOCSIS 3.0/3.1/ARB Generator

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 54

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R&S DSA – DOCSIS Signal Analyzer

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 55

DVB-C

J83A, B, C

DOCSIS

EuroDOCSIS

DOCSIS3.1

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DOCSIS1.0…3.0 Downstream Measurement Parameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 56

SNR = Signal to Noise RatioCNR = Carrier to Noise RatioMER = Modulation Error RatioBER = Bit Error Ratio

RF

IFDemod.

I

QBaseband

De-mapper

Datastream

CNR

SNRMER

BER

FEC-1

BERDatastream

RF level

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Terms CNR, SNR, MER, BER

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 57

The CNR is the carrier to noise ratio that means the relation between the wanted carrier signal („Carrier“) and the unwantedinterferers (typically so-called „white noise“, AWGN = Additive White Gaussion Noise), measured in the RF channel.

That means the CNR is a measurement parameter at the receiver input (or transmitter output).

The SNR is the distance between the wanted demodulated LF signal (LF = Low Frequency, e.g. audio) and the unwantednoise.

That means the SNR = Signal to Noise Ratio is a measurement parameter inside the receiver.

During a data transmission bit errors will happen caused by interferers at the transmission link.

Bit errors are a function of the CNR and SNR. The bit error ratio BER represents the the relation between the bit errors andthe transmitted bits.

In digital modulation the so-called MER (Modulation Error Ratio) describes the „modulation quality“ of a digital moduliertedcarrier. In mobile communication instead of the MER the EVM = Error Vector Magnitude is in use.

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MER – Modulation Error Ratio

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 58

MER

NoisePhase Jitter

Interferer .....

MER[dB] <= SNR[dB]

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MER – Modulation Error Ratio

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 59

I

Q

Ideal vector

Error vectorResulting vector

Ideal center of decision field

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Guard Interval / CP before and behind of the Symbol

OFDM Symbol

∆t

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 60

(… DOCSIS3.1 symbol duration … 20 or 40 µs … OFDM, 1…5µs guard)

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Guard Interval & Windowing

OFDM Symbol

∆t

DOCSIS 3.1

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 61

Tukey-raised cosine windowing,

embedded in the cylclic prefix

Tukey-rised cosine windowingin DOCSIS 3.1

(… DOCSIS3.1 symbol duration … 20 or 40 µs … OFDM, 1…5µs guard)

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Cyclic Prefix and Windowing Roll-Off Periode

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 62

Roll-off periode (µs) Roll-off periode samples

0 0 · Ts

0.3125 64 · Ts

0.625 128 · Ts

0.9375 192 · Ts

1.25 256 · Ts

Cyclic prefix (µs) Cyclic prefix samples

0.9375 192 · Ts

1.25 256 · Ts

2.5 512 · Ts

3.75 768 · Ts

5.0 1024 · Ts

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Windowing and Spectrum Shape

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 63

0%

1%2%3%4%5%

0

-10

-20

-30

-40

-50

A[dB]

f[MHz]

4k FFT

fc+94 fc+96fc+98

fc+100 fc+102

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Windowing Function and Shoulders …

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 64

Windowing 1.25µs

Windowing 0µs

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Windowing Function and Shoulder

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 65

0µs 0.3125µs 0.625µs 0.9375µs 1.25µs

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Agenda

Einleitung … DOCSIS3.1 im Überblick

Fehlerschutz DOCSIS3.0 versus DOCSIS3.1

Spektrum DOCSIS3.0 vs DOCSIS3.1

Modulationsverfahren DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Signalpegelung bei DVB-C/DOCSIS3.0 und DOCSIS3.1

Messparameter

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 66

Zusammenfassung

Page 67: Walter Fischer Rohde&Schwarz Trainingszentrum München · BER=f(SNR) in DVB-C/DOCSIS3.0 14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 26 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Zusammenfassung

14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 67

• DOCSIS3.1 bereits in einigen Regionen in Europa in Betrieb

• DOCSIS3.1 mit modernem Fehlerschutz (wie DVB-T2 und jetzt auch bei 5G)

• DOCSIS3.1 mit OFDM und bis zu 16364QAM

• Verbesserter DOCSIS3.1-Fehlerschutz bringt ca. 4 dB im Downstream

• Fehlerschutz im Upstream ohne BCH-Codierung, deswegen um ca. 2 dB „schlechter“ wie DS

• 190 MHz breites DOCSIS3.1-Spektrum im Vergleich zum 8 MHz breiten DVB-C/DOCSIS3.0-Kanal

• DOCSIS3.1-Pegelung nach „Leistungsdichte“ nicht nach Gesamt-Block-Pegel

oder nach äquivalent breitem 6 bzw. 8-MHz-Kanal-Pegel

• DOCSIS3.1-Messparameter grundsätzlich vergleichbar wie bei DVB-C/DOCSIS3.0

• MER-Messung auch auf OFDM-Träger-Ebene

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14.03.2019 Signalpegel-Definition bei DOCSIS 3.1 68

.

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