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，非對稱數字用戶線）是一種速率非對稱的銅線接入網技術，它利用數字編碼技術從現有銅質電話線上獲取較大數據傳輸速率，同時又不干擾在同一條線上進行的常規話音業務。ADSL在銅質電話線上創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采用了高級的數字信號處理技術和新的算法壓縮數據，使大量的信息得以在網上高速傳輸。

　　為了在電話線上分隔有效帶寬，產生多路信道，ADSL調制解調器一般采用兩種方法實現，頻分多路復用（FDM）或回波消除（Echo Cancellation）技術。FDM在現有帶寬中分配一段頻帶作為數據下行通道，同時分配另一段頻帶作為數據上行通道。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的非對稱性表現在雙向的數據速率不對稱性，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，發送數據在比特/符號編碼器內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生的失真，因此采用QAM的ADSL系統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調制技術為基礎發展而來的，可以說它是QAM技術的一種變種，它與QAM的區別是其實現手段的數字化。輸入數據被送入編碼器，在編碼器內，m位輸入比特被映射為k=2m個不同的復數符號，由k個不同的復數符號構成k-CAP線路編碼。編碼后和被分別送入同相和正交數字整形濾波器，求和后送入D/A轉換器，最后經低通濾波器發送出去。

　　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據的傳輸，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調制系統根據情況使用這255個子信道，可以根據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技術可根據信道性能自適應地將調制能力降為4bit/s/Hz。不能傳輸數據的信道將被關閉。

　　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個復數子符號變化號2N個實數樣值（j=1,...,2N），經數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，得到頻域內的N個復數子符號，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勢。