xDSL技术与应用PDF电子书下载

第1章 DSL 技术概述 1

1.1 DSL 的由来 2

1.1.1 电信传输系统 2

1.1.2 从模拟 PSTN 到数字 PSTN 4

1.2 模拟本地环路的主要特点 8

1.2.1 双绞线特性概述 8

1.2.2 用户环路的结构 9

1.3.1 综合业务数字网——ISDN 13

1.3 DSL 技术的发展 13

1.3.2 高比特率数字用户线技术——HDSL 15

1.3.3 非对称数字用户线技术——ADSL 与 RADSL 18

1.3.4 甚高速数字用户线技术——VDSL 19

1.3.5 各种不同 DSL 的性能汇总 20

1.4 各种宽带接入方法的比较 20

1.4.1 光纤到用户 20

1.4.2 无线接入 21

1.4.3 卫星通信 21

1.4.4 Cable Modem 21

1.5 DSL 标准简介 23

第2章 数据通信的基本理论 25

2.1 信息论概述 26

2.1.1 信息熵与信息量 26

2.1.2 信道容量理论 27

2.1.3 高斯噪声信道的容量与“注水算法” 29

2.2 数据通信的基本原理 33

2.2.1 数据通信的主要模块 33

2.2.2 调制与解调 34

2.2.3 脉冲成形 43

2.2.4 传输信道的影响与信道均衡 46

2.2.5 前向纠错编码、交织、扰码 52

2.2.6 离散多音调制(DMT) 58

2.2.7 数据通信的双工方式 60

2.2.8 ISO/OSI 网络体系和 TCP/IP 65

第3章 HDSL 和 HDSL2技术 71

3.1 HDSL 概述 72

3.1.1 HDSL 的起源 72

3.1.2 HDSL 的线路编码方式 72

3.2 HDSL 接入网系统的参考模型 73

3.1.3 HDSL 的速率和参考时钟 73

3.2.1 HDSL 的主要功能模块 74

3.2.2 HDSL 的数据帧结构 75

3.2.3 数据在 NTU 和 LTU 之间传输的过程 76

3.3 HDSL 帧结构分析 76

3.3.1 HDSL 帧的长度 77

3.3.2 三对线系统的帧结构 78

3.3.3 二对线系统的帧结构 80

3.3.5 HDSL 帧内比特分配 81

3.3.4 一对线系统的帧结构 81

3.4 HDSL 嵌入式操作信道(EOC) 84

3.5 HDSL 的扰码 85

3.6 HDSL 的传输媒质 86

3.6.1 DLL 的物理特性 86

3.6.2 HDSL 对 DLL 的最低要求 86

3.6.3 DLL 的电气特征 87

3.7 HDSL 的应用 87

3.7.1 ISDN 的基群速率接入 88

3.7.2 基于2048 kbps 速率的其他应用 90

3.7.3 部分时隙应用 91

3.7.4 系统不完整操作的应用 92

3.8 HDSL 的改进版——HDSL2 92

第4章 ADSL 系统简介 95

4.1 ADSL 概述 96

4.1.1 ADSL 的起源 96

4.1.2 ADSL 的定义和参考模型 96

4.2 ADSL 的技术特点 97

4.3 ADSL 系统构成 100

4.3.1 G.dmt 标准的 ADSL 系统构成 100

4.3.2 G.lite 标准的 ADSL 系统构成 101

4.4 ADSL 功能模块与工作流程 102

4.4.1 ATU-C 收发器参考模型 102

4.4.2 ATU-R 收发器参考模型 105

4.4.3 ADSL 的信号流程 106

4.5 ADSL 的传输能力 107

4.5.1 几个重要的概念 108

4.5.2 普通数据传输的速率配置 109

4.5.3 ATM 信元传输的速率配置 112

4.6 电气特性 112

第5章 ADSL 收发器的实现 113

5.1 ATU-C 输入和输出接口 V 114

5.2 ATU-C 数据帧结构 115

5.2.1 数据帧和数据码元 115

5.2.2 帧的同步 122

5.3 ATU-C 扰码、纠错和交织 123

5.3.1 扰码器 123

5.3.2 前向纠错编码 FEC 123

5.3.3 交织 124

5.4 ATU-C 中 DMT 调制的实现 124

5.4.1 载波排序 125

5.4.2 星座编码 126

5.4.3 增益调整 129

5.4.4 DMT 调制核心过程 130

5.4.5 循环前缀 132

5.5 ATU-C 的信号输出特性、下行频谱响应 132

5.5.1 发送器动态范围 132

5.5.2 下行发送器频谱响应 133

5.6 ATU-R 输入和输出数据接口 T 133

5.7 ATU-R 数据帧结构 134

5.7.1 数据码元 134

5.8.1 子载波 136

5.8 ATU-R 中 DMT 调制的实现 136

5.8.2 离散傅里叶反变换(IDFT)调制 137

5.8.3 同步码元 137

5.8.4 循环前缀 138

5.9 ATU-R 的上行发送器频谱响应 138

5.10 ADSL 嵌入操作信道——EOC 139

5.10.1 EOC 传输 139

5.10.2 EOC 帧结构 139

5.10.3 EOC 消息域 140

5.10.4 EOC 协议 141

5.11 比特交换和 AOC 信道 142

5.11.1 比特交换和 AOC 信道的意义 142

5.11.2 AOC 信道协议 142

5.11.3 比特交换过程 143

5.12 ADSL 系统初始化 145

5.12.1 初始化的目的和过程 145

5.12.2 激发和应答过程 146

5.12.3 收发器训练 147

5.12.4 信道分析 147

5.12.5 参数交换 148

第7章 VDSL 的实现 151

第6章 VDSL 系统简介 151

6.1.1 VDSL 的主要特点 152

6.1 VDSL 技术概述 152

6.1.2 VDSL 的出现和发展 152

6.2 VDSL 的拓扑结构和工作流程 153

6.2.1 VDSL 的拓扑结构 153

6.2.2 VDSL 的工作流程 154

6.3 VDSL 的传输能力和使用频带 155

6.3.1 VDSL 的传输能力 155

6.3.2 VDSL 的使用频带 156

6.4.1 CAP 调制和 SCM 体系 156

6.4 VDSL 的调制技术 156

6.4.2 DMT 调制和 MCM 体系 157

6.4.3 CAP 调制和 DMT 调制的比较 158

6.5 VDSL 系统的参考模型和描述 158

6.5.1 VDSL 系统参考模型 158

6.5.2 VDSL 协议模型 161

6.5.3 VDSL 收发器结构概述 163

6.6 VDSL 的兼容性 166

7.1 VDSL 的 TPS-TC 层 170

7.1.1 TC 层总体结构 171

7.1.2 TPS-TC 层的构成 173

7.2 MCM 体系 VDSL 的 PMS-TC 层 176

7.2.1 PMS-TC 层的功能模型 177

7.2.2 PMS-TC 的接口说明 178

7.2.3 PMS-TC 层的帧结构和成帧过程 179

7.2.4 PMS-TC 层的模块实现 184

7.3.1 PMD 层的功能模型 185

7.3 MCM 体系 VDSL 的 PMD 层 185

7.3.2 功能模块的实现和工作过程 187

7.4 MCM 体系 VDSL 的开销控制信道 VOC 191

7.4.1 VOC 消息的结构 191

7.4.2 VOC 传输协议 191

7.4.3 比特交换 192

7.4.4 快速交换 194

7.4.5 VOC 小结 195

7.5 MCM 体系 VDSL 系统的初始化过程 195

7.5.1 初始化的目的和过程 195

7.5.2 SOC 协议 196

7.5.3 握手过程 197

7.5.4 收发器训练 197

7.5.5 信道分析和参数交换 198

7.6 SCM 体系 VDSL 的 PMS-TC 层 199

7.6.1 PMD 帧结构 199

7.6.2 扰码器 202

7.7 SCM 体系 VDSL 的 PMD 层 203

7.7.1 PMD 层的功能模型 203

7.7.2 各功能模块的实现和工作过程 205

7.8 SCM 体系的 VOC 信道 208

7.8.1 VOC 消息类型 208

7.8.2 VOC 消息传输协议 209

7.8.3 VOC 消息的功能 209

7.9 SCM 体系 VDSL 系统的初始化 210

第8章 VDSL 标准的几个热点问题 213

8.1 频带分配问题 214

8.1.1 影响频带计划的因素 214

8.1.2 频带计划的确定过程 215

8.1.3 当前的频带计划 216

8.1.4 频带计划小结 217

8.2 功率返回(PBO)方法的选择问题 218

8.2.1 PBO 简介 218

8.2.2 PBO 的主要方法 219

8.2.3 多种 PBO 方法兼容性问题 223

8.2.4 PBO 方法的当前状态 224

8.3.1 背景简介 225

8.3.2 DMT 系统中的 ADC 225

8.3 MCM 体系 VDSL 系统中的 ADC 问题 225

8.3.3 12位 ADC 带来的问题和解决方案 227

第9章 DSL 系统性能分析与测试 231

9.1 双绞线信道建模 232

9.1.1 RLCG 模型 232

9.1.2 ABCD 模型 234

9.1.3 输入阻抗、传输函数 236

9.2 DSL 测试环路 237

9.2.1 ADSL 测试环路 237

9.2.2 VDSL 测试环路 238

9.3.1 背景噪声 239

9.3 DSL 系统的干扰分析 239

9.3.2 串音干扰 241

9.3.3 无线电电磁干扰 248

9.3.4 脉冲噪声 249

9.3.5 POTS 249

9.4 DSL 系统性能仿真 249

9.5 DSL 系统性能测试 250

9.5.1 ADSL 性能测试简介 251

9.5.2 VDSL 性能测试简介 252

第10章 xDSL 产品和应用 255

10.1 xDSL 套片简介 256

10.1.1 概述 256

10.1.2 ADSL 典型套片分析 257

10.1.3 VDSL 典型套片分析 259

10.2 xDSL 系列设备 261

10.2.1 HDSL 设备 262

10.2.2 ADSL 设备 264

10.2.3 DSL 的局端设备——DSLAM 266

10.3.2 宽带接入解决方案 271

10.3.1 某市 ADSL 宽带接入网络总体要求 271

10.3 ADSL 接入网络的应用 271

10.3.3 实施方案 273

第11章 DSL 的新热点——VoDSL 281

11.1 VoDSL 简介 282

11.1.1 什么是 VoDSL 282

11.1.2 VoDSL 的核心——话音和数据集成 283

11.1.3 VoDSL 的市场 284

11.2 VoDSL 的主要优点 285

11.2.1 VoDSL 给用户带来的好处 285

11.2.2 VoDSL 给网络运营商带来的好处 286

11.3 VoDSL 网络 288

11.3.1 VoDSL 的端到端结构 288

11.3.2 VoDSL 网络配置 290

11.4 DSL 传输话音的技术 294

11.4.1 VoDSL 使用的话音传输技术 294

11.4.2 VoATM 技术 296

11.4.3 VoFR 技术 297

11.4.4 VoIP 298

11.4.5 VoIP 与 VoFR 及 VoATM 的比较 301

11.5.1 语音压缩技术 302

11.5 语音压缩和回声对消 302

11.5.2 传真和话带 Modem 303

11.5.3 回声对消技术 303

11.6 VoDSL 中信令的透明传输 304

11.6.1 带内信令的透明传输 304

11.6.2 监督信令的透明传输 304

11.7 VoDSL 网络产品简介 305

11.7.1 VoDSL 套片 305

11.7.2 VoDSL 的网络设备 306

附录 A 调制、解调与信道均衡 309

A.1 调制与解调 310

A.1.1 希尔伯特空间与信号调制 310

A.1.2 信号星座 311

A.1.3 解调 313

A.2 连续信息传输与 ISI 干扰 316

A.2.1 连续信息传输及其检测 316

A.2.2 带限信道与 ISI 分析 318

A.3 Nyquist 准则与脉冲成型 324

A.3.1 Nyquist 准则 324

A.3.2 脉冲成型 326

A.4 线性迫零均衡器 329

A.4.1 迫零均衡器的概念和实现 329

A.4.2 ZFE 性能分析 330

A.4.3 ZFE 的性能分析举例 332

A.5 最小均方误差线性均衡器 336

A.5.1 最小均方误差线性均衡器的概念和实现 336

A.5.2 MMSE-LE 性能分析 338

A.5.3 MMSE-LE 性能计算举例 341

A.6.1 分数间隔均衡器原理 344

A.6 分数间隔均衡器 344

A.6.2 FSE 的实现与性能分析 346

A.7 判决反馈均衡器 348

A.7.1 判决反馈均衡器的概念和特点 348

A.7.2 MMSE-DFE 设计及性能分析 349

A.7.3 MMSE-DFE 性能分析举例 355

A.7.4 迫零 DFE 358

A.7.5 Tomlinson 预编码器 359

A.8 FIR 均衡器 363

A.8.1 FIR MMSE-LE 363

A.8.2 FIR ZFE 368

A.8.3 FIR 均衡器性能分析举例 369

A.8.4 FIR DFE 371

附录 B 自相关函数的谱分解 373

B.1 自相关函数及其 D 变换 374

B.1.1 D 变换 374

B.1.2 自相关函数及其 D 变换 374

B.1.3 自相关函数的特性 374

B.2 平稳随机过程的功率谱 374

B.2.1 功率谱的定义 374

B.3.1 自相关函数和功率谱的特性 375

B.3.2 自相关函数的可分解性 375

B.2.2 Parseval 定理 375

B.3 自相关函数的谱分解 375

B.3.3 自相关函数的谱分解 376

B.3.4 自相关函数的逆的谱分解 376

附录 C 离散多音调制(DMT) 377

C.1 多信道调制 378

C.1.1 多信道调制概述 378

C.1.2 基本的多音调制 379

C.2.1 多输入多输出系统的 Nyquist 准则 382

C.2 信道划分 382

C.2.2 模拟信道划分 384

C.2.3 离散时间信道划分 387

C.2.4 DMT 和 OFDM 的划分 391

C.2.5 结论 393

C.3 并行信道的比特加载 394

C.3.1 并行信道的性能测量 394

C.3.2 并行信道比特分配的准则 396

C.3.3 加载算法 398

C.3.4 多信道调制举例 404

C.4.1 概述 408

C.4 多信道信道辨识 408

C.4.2 增益估计 409

C.4.3 噪声谱估计 413

C.4.4 SNR 计算 413

C.5 DMT 的时域均衡与频域均衡 414

C.5.1 时域均衡概述 414

C.5.2 时域均衡器分析 415

C.5.3 频域均衡 417

参考文献 419