ADSL非對(duì)稱數(shù)字用戶線接入技術(shù)中的調(diào)制

1.ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非對(duì)稱數(shù)字用戶線）是一種速率非對(duì)稱的銅線接入網(wǎng)技術(shù)，它利用數(shù)字編碼技術(shù)從現(xiàn)有銅質(zhì)電話線上獲取較大數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)又不干擾在同一條線上進(jìn)行的常規(guī)話音業(yè)務(wù)。ADSL在銅質(zhì)電話線上創(chuàng)建了可以同時(shí)工作的三個(gè)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(shí)，語(yǔ)音通信仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)）。ADSL采用了高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)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(diào)制解調(diào)器一般采用兩種方法實(shí)現(xiàn)，頻分多路復(fù)用（FDM）或回波消除（Echo Cancellation）技術(shù)。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(shí)分配另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過(guò)時(shí)分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)再分為多個(gè)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(shù)則使上行頻帶與下行頻帶疊加，通過(guò)本地回波抵消來(lái)區(qū)分兩頻帶。當(dāng)然，無(wú)論使用兩種技術(shù)中的哪一種，ADSL都會(huì)分離出4KHz的頻帶用于電話服務(wù)（POTS）。

ADSL的非對(duì)稱性表現(xiàn)在雙向的數(shù)據(jù)速率不對(duì)稱性，一般都是下行速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上行速率，它對(duì)于網(wǎng)上沖浪和遠(yuǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)Modem或者ISDN的速度。

2　ADSL的調(diào)制技術(shù)

目前，國(guó)際上廣泛采用的ADSL調(diào)制技術(shù)有三種：正交幅度調(diào)制QAM（Quadature Amplitude Modulation），無(wú)載波幅度/相位調(diào)制CAP（Carrierless Amplitude-plase Modulation），離散多音DMT（Discrete Multitone）。

2.1QAM調(diào)制技術(shù)

在QAM調(diào)制中，發(fā)送數(shù)據(jù)在比特/符號(hào)編碼器內(nèi)被分成速率各為原來(lái)1/2的兩路信號(hào)，分別與一對(duì)正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。接收端完成相反過(guò)程，正交解調(diào)出兩個(gè)相反碼流，均衡器補(bǔ)償由信道引起的失真，判決器識(shí)別復(fù)數(shù)信號(hào)并映射回二進(jìn)制信號(hào)。采用QAM調(diào)制技術(shù)，信道帶寬至少要等于碼元速率，為了定時(shí)恢復(fù)，還需要另外的帶寬，一般要增加15％左右。與其它調(diào)制技術(shù)相比，QAM調(diào)制技術(shù)具有充分利用帶寬、抗噪聲強(qiáng)等特點(diǎn)。但QAM調(diào)制技術(shù)用于ADSL的主要問(wèn)題是如何適應(yīng)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(gè)和發(fā)送端具有相同的頻譜和相應(yīng)特性的輸入信號(hào)用于解碼，QAM接收器利用自適應(yīng)均衡器來(lái)補(bǔ)償傳輸過(guò)程中信號(hào)產(chǎn)生的失真，因此采用QAM的ADSL系統(tǒng)的復(fù)雜性來(lái)自于它的自適應(yīng)均衡器。

2.2CAP調(diào)制技術(shù)

CAP調(diào)制技術(shù)是以QAM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的，可以說(shuō)它是QAM技術(shù)的一種變種，它與QAM的區(qū)別是其實(shí)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(gè)不同的復(fù)數(shù)符號(hào)，由k個(gè)不同的復(fù)數(shù)符號(hào)構(gòu)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(zhuǎn)換器，最后經(jīng)低通濾波器發(fā)送出去。

CAP解調(diào)時(shí)使用軟判決技術(shù)，并利用均衡器進(jìn)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(diào)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?dāng)_等的干擾程度較小，無(wú)低頻延時(shí)畸變，由群延失真引起的碼間干擾也較小。CAP技術(shù)用于ADSL的主要技術(shù)難點(diǎn)是要克服近端串音對(duì)信號(hào)干擾，一般通過(guò)使用近端串音抵消器或近端串音均衡來(lái)解決這一問(wèn)題。相對(duì)于QAM而言，CAP實(shí)現(xiàn)起來(lái)更容易、更方便、更靈活。

2.3DMT調(diào)制技術(shù)

DMT調(diào)制技術(shù)將銅纜線路的0-1104KHz頻帶進(jìn)行了劃分，其中0-4KHz為話音頻段，用于普通電話業(yè)務(wù)的傳輸，其他的頻帶被分成255個(gè)子載波，子載波之間的頻率間隔為4.3125KHz。在每個(gè)子載波上分別進(jìn)行QAM調(diào)制形成一個(gè)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(hào)傳輸，上下行載波的分離點(diǎn)由具體設(shè)備設(shè)定。

DMT調(diào)制能力的范圍是0-15bit/s。DMT調(diào)制系統(tǒng)根據(jù)情況使用這255個(gè)子信道，可以根據(jù)各子信道的瞬時(shí)衰減特性、群時(shí)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(diào)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(shù)可根據(jù)信道性能自適應(yīng)地將調(diào)制能力降為4bit/s/Hz。不能傳輸數(shù)據(jù)的信道將被關(guān)閉。

如果實(shí)際使用了N個(gè)子信道，每個(gè)子信道上傳個(gè)比特，映射為一個(gè)DMT復(fù)數(shù)子符號(hào)（j=1,.....N），利用2N點(diǎn)IFFT（快速傅立葉逆變換）將頻域中N個(gè)復(fù)數(shù)子符號(hào)變化號(hào)2N個(gè)實(shí)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(jìn)行相反的變換，對(duì)抽樣后的2N個(gè)時(shí)域樣值做FFT變換，得到頻域內(nèi)的N個(gè)復(fù)數(shù)子符號(hào)，譯碼后恢復(fù)成原始輸入比特流。

3　結(jié)束語(yǔ)

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(shí)延也不同，如果將全頻帶做為一個(gè)通道，一個(gè)單頻噪聲干擾就會(huì)影響整個(gè)傳輸性能。而DMT調(diào)制方式將整個(gè)頻帶分成很多信道，每個(gè)信道頻帶窄，可認(rèn)為是線性的，各個(gè)信道根據(jù)干擾和衰減情況可以自動(dòng)調(diào)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(shí)際性能等方面都更具有優(yōu)勢(shì)。