[转帖]HDSL中的关键技术

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HDSL关键技术
    目前HDSL使用的铜线主要有两种：24线规（24AWG大约为0.5mm线径）和26线规（26AWG大约为0.4mm线径）。在同等条件下，26AWG比24AWG的传输距离远，但若不采取先进的数字信号处理技术，如数字调制技术、回波抵消技术等，高速数字信号在铜线上是不可能达到实用的传输距离的。
    1、线路编码
    铜线的衰减随着频率的增高而增加，用它来传送高速率的数字信号时，传输距离受到了极大的限制。因高频信号的损耗大都受到噪声的干扰，速率越高，传输距离越近外
传输速率也与线径和质量有关。当采用HDSL接入时，还必须采用合适的调制方式形成健全的线路码，通常采用的调制技术有：2BIQ、CAP和DMT3种，它们都是利用了高频频带。HDSL系统采用的线路码型主要有两种：即2B1Q码和CAP码
    （1）2BIQ方式  它是由2个二进制比特通过编码后转换为1个四进制模拟脉冲幅度，是一种无冗余度的4电平幅度调制码，实际上属于PAM调制方式中的一种。每个符号位表示2比特，共有4种符号位：+3，+1，-1，-3，分别表示：10、11、01、00，其中第一位为符号位，第二位为幅度位。
        这种编码的优点是：实现电路简单，使用经验成熟，与原有的电话和ISDN 兼容好。但采用这种编码的HDSL系统与采用CAP编码的系统相比，其线路信号的功率谱较宽，故信号的时延失真较大。引起的码间干扰较大，同时近端串话干扰也较大。所以需要使用设计良好的均衡器和回波抵消器，来消除码间干扰和近端串话的影响。
        目前采用2B1Q编码的系统有两种：
     一种是两对线系统，另一种是三对线系统。               
     前一种系统的线路速率为1168Kb/s,后一种的线路速率为784Kb/s。由于后一种线路速率较低，所以在同样线径的线路上其传输距离较远。但是，由于它多用一对双绞线，成本较高，故不多用。            
     
    （2）CAP方式  它是一种无载波的幅度相位调制，将输入码流经串并变换分为两路，分别通过两个数字带通滤波器，然后相加即得到CAP码。它的基本原理与正交幅度调制（QAM）一样。数据经两路正交信号分别调制后叠加，只是CAP中抑制了载波（因载波并不携带信息）。与16QAM、64QAM相对应，也有16CAP和64CAP。同2BIQ相比，CAP码的带宽减少了一半，传输效率提高了一倍，所引起的码间干扰较小。
                          图
    （3）DMT方式  它被称为离散多频调制。在多频调制系统中，为更有效地利用整个传输带宽，将它分成几百个子信道，每个子信道有一个载波，各个子信道是完全独立的，在频谱上也是分离的。每个子信道的信号功率只集中在非常窄的一个小部分。对于传输线路来说，高频衰减远远大于低频衰减，另外，无线广播等电磁波还对信号造成各种窄带噪声，所以当多频调制信号在长距离铜线上传输时，达到最佳的传输线利用率，如让信噪比高的子信道传送更多的比特，而完全关闭被窄带噪声淹没的子信道。那么，多频调制如何实现呢？只要对数据分段进行正交变换就可以了，常用的是离散傅立叶变换（DFT），利用DFT的多频调制就是DMT。
    2、回波抵消技术
    它是在二线传输的两个方向上同时间、同频谱的占用线路。在线路上两个方向传输的信号是完全混合在一起的，为了分开收、发两线，一般是采用混合电路，即将2/4线变换器。回波抵消技术用来抵消由于混合平衡网络误差而汇漏的发送信号以及由于线路阻抗不匹配引起反射的本端发送信号。利用回波抵消技术，就可以实现信号的二线全双工数字传输。利用回波抵消技术，可达到的传输距离要长些，如采用0.4mm线径时，一般距离为4km；采用0.5mm线径时，一般距离为5-6km。目前，由于微电技术及大规模集成电路的发展，回波抵消器都进行大规模集成或超大规模集成。因此，回波抵消技术也已经数字化了。在HDSL系统中回波抵消技术是一个不能缺少的关键技术。
      （1）、由于HDSL系统中的线路传输速率提高，因此，要求回波抵消器中的数字信号处理器（DSP）的处理速度更快，以适应信号的快速变化。
       （2）、同时，由于线路特性引起信号拖尾较长，要求回波抵消器具有更多的抽头。
       （3）、本系统内部两对（或三对）双绞线之间的近端串话，也可以由回波抵消器予以消除，因为系统知道串话源的情况。
    3、高速自适应滤波技术
    回波抵消技术中的回波抵消器采用高速自适应滤波器，根据从本端发送支路引入的部分发送信号，来消除接收信号中的本端发送信号产生的回波，也就是将回波从接收信号中消除。这种技术实际上是一种对码间干扰的自适应均衡技术，它是一种数字滤波器，其目的是为了消除码间干扰。
    在HDSL系统中，影响系统性能的主要因素有两个：其一是HDSL系统内部两对双绞线之间产生的近端串话，它将随线路频率的增高而增大，可以采用回波抵消技术予以消除。其二，邻近线对上的PSTN信令产生的脉冲噪声，这种噪声有时较大，甚至会使耦合变压器出现饱和失真，从而产生非线性效应。需要采用纠错编码技术，不过采用纠错编码会引入附加时延。
    因此，HDSL是通过回波抵消技术实现一对对绞铜线上全双工传输；用特定的编码与调制方式产生线路码来提高传输质量，延长传输距离；用DMT对并行传输减低每线对上的传信率，以增加传输距离；通过高速自适应滤波等信号处理技术来实现低噪声的信号传输。