adsl調制解調技術

摘要：介紹ADSL的特點及三種調制技術QAM、CAP和DMT，并對這三種調制技術做了比較。

關鍵詞：ADSL；QAM；CAP；DMT；調制技術

ADSL及其特點

ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非對稱數(shù)字用戶線）是一種速率非對稱的銅線接入網(wǎng)技術，它利用數(shù)字編碼技術從現(xiàn)有銅質電話線上獲取較大數(shù)據(jù)傳輸速率，同時又不干擾在同一條線上進行的常規(guī)話音業(yè)務。ADSL在銅質電話線上創(chuàng)建了可以同時工作的三個信道，即高速下傳信道（High Speed Downstream）、中速雙工信道（Medium Speed Duplex）和POTS信道（它用以保證即使ADSL連接失敗時，語音通信仍能正常運轉）。ADSL采用了高級的數(shù)字信號處理技術和新的算法壓縮數(shù)據(jù)，使大量的信息得以在網(wǎng)上高速傳輸。

　　為了在電話線上分隔有效帶寬，產(chǎn)生多路信道，ADSL調制解調器一般采用兩種方法實現(xiàn)，頻分多路復用（FDM）或回波消除（Echo Cancellation）技術。FDM在現(xiàn)有帶寬中分配一段頻帶作為數(shù)據(jù)下行通道，同時分配另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過時分多路復用（TDM）技術再分為多個高速信道和低速信道。同樣，上行通道也由多路低速信道組成。再回波消除技術則使上行頻帶與下行頻帶疊加，通過本地回波抵消來區(qū)分兩頻帶。當然，無論使用兩種技術中的哪一種，ADSL都會分離出4KHz的頻帶用于電話服務（POTS）。

　　ADSL的非對稱性表現(xiàn)在雙向的數(shù)據(jù)速率不對稱性，一般都是下行速率遠遠大于上行速率，它對于網(wǎng)上沖浪和遠端LAN用戶接入都極具吸收力。ADSL能夠向終端用戶提供8Mbit/s的下行傳輸速度和1Mbit/s的上行傳輸速度，遠遠大于傳統(tǒng)Modem或者ISDN的速度。

　　2　ADSL的調制技術

　　目前，國際上廣泛采用的ADSL調制技術有三種：正交幅度調制QAM（Quadature Amplitude Modulation），無載波幅度/相位調制CAP（Carrierless Amplitude-plase Modulation），離散多音DMT（Discrete Multitone）。

　　2.1QAM調制技術

　　在QAM調制中，發(fā)送數(shù)據(jù)在比特/符號編碼器內(nèi)被分成速率各為原來1/2的兩路信號，分別與一對正交調制分量相乘，求和后輸出。接收端完成相反過程，正交解調出兩個相反碼流，均衡器補償由信道引起的失真，判決器識別復數(shù)信號并映射回二進制信號。采用QAM調制技術，信道帶寬至少要等于碼元速率，為了定時恢復，還需要另外的帶寬，一般要增加15％左右。與其它調制技術相比，QAM調制技術具有充分利用帶寬、抗噪聲強等特點。但QAM調制技術用于ADSL的主要問題是如何適應不同電話線路之間較大的性能差異。要取得較為理想工作特性，QAM接收器需要一個和發(fā)送端具有相同的頻譜和相應特性的輸入信號用于解碼，QAM接收器利用自適應均衡器來補償傳輸過程中信號產(chǎn)生的失真，因此采用QAM的ADSL系統(tǒng)的復雜性來自于它的自適應均衡器。

　　2.2CAP調制技術

　　CAP調制技術是以QAM調制技術為基礎發(fā)展而來的，可以說它是QAM技術的一種變種，它與QAM的區(qū)別是其實現(xiàn)手段的數(shù)字化。輸入數(shù)據(jù)被送入編碼器，在編碼器內(nèi)，m位輸入比特被映射為k=2m個不同的復數(shù)符號，由k個不同的復數(shù)符號構成k-CAP線路編碼。編碼后和被分別送入同相和正交數(shù)字整形濾波器，求和后送入D/A轉換器，最后經(jīng)低通濾波器發(fā)送出去。

　　CAP解調時使用軟判決技術，并利用均衡器進行適配，CAP產(chǎn)生的頻譜形狀和QAM相同。

　　CAP編碼是二維冗余線性調制碼，功率譜是帶通型，上限是180KHz，低頻截止頻率小于20KHz。CAP受低頻能量豐富的脈沖噪聲及高頻的近端串擾等的干擾程度較小，無低頻延時畸變，由群延失真引起的碼間干擾也較小。CAP技術用于ADSL的主要技術難點是要克服近端串音對信號干擾，一般通過使用近端串音抵消器或近端串音均衡來解決這一問題。相對于QAM而言，CAP實現(xiàn)起來更容易、更方便、更靈活。

　　2.3DMT調制技術

　　DMT調制技術將銅纜線路的0-1104KHz頻帶進行了劃分，其中0-4KHz為話音頻段，用于普通電話業(yè)務的傳輸，其他的頻帶被分成255個子載波，子載波之間的頻率間隔為4.3125KHz。在每個子載波上分別進行QAM調制形成一個子信道，其中低頻部分的一部分子載波用于上行數(shù)據(jù)的傳輸，其余子載波用于下行信號傳輸，上下行載波的分離點由具體設備設定。

　　DMT調制能力的范圍是0-15bit/s。DMT調制系統(tǒng)根據(jù)情況使用這255個子信道，可以根據(jù)各子信道的瞬時衰減特性、群時延特性和噪聲特性決定子信道的傳輸速率。在性能優(yōu)良的中間頻率子信道一般調制能力均大于10bit/s/Hz，而在低頻率或高頻率的子信道，DMT技術可根據(jù)信道性能自適應地將調制能力降為4bit/s/Hz。不能傳輸數(shù)據(jù)的信道將被關閉。

　　如果實際使用了N個子信道，每個子信道上傳個比特，映射為一個DMT復數(shù)子符號（j=1,.....N），利用2N點IFFT（快速傅立葉逆變換）將頻域中N個復數(shù)子符號變化號2N個實數(shù)樣值（j=1,...,2N），經(jīng)數(shù)模變換和低通濾波后在線路上輸出。接收端進行相反的變換，對抽樣后的2N個時域樣值做FFT變換，得到頻域內(nèi)的N個復數(shù)子符號，譯碼后恢復成原始輸入比特流。

　　3　結束語

　　電話雙絞線的0-1.1MHz的頻帶是非線性的，不同頻率衰減不同，噪聲干擾情況不同，時延也不同，如果將全頻帶做為一個通道，一個單頻噪聲干擾就會影響整個傳輸性能。而DMT調制方式將整個頻帶分成很多信道，每個信道頻帶窄，可認為是線性的，各個信道根據(jù)干擾和衰減情況可以自動調整傳輸比特率，獲得較好的傳輸性能。與CAP、QAM相比，DMT在信噪比、通信速率、帶寬利用率、頻率兼容性、實際性能等方面都更具有優(yōu)勢。