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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 PSTN4

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——ISDN13

1.3 DSL 技术的发展13

1.3.2 高比特率数字用户线技术——HDSL15

1.3.3 非对称数字用户线技术——ADSL 与 RADSL18

1.3.4 甚高速数字用户线技术——VDSL19

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 Modem21

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/IP65

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——HDSL292

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 V114

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 FEC123

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 T133

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——EOC139

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 VOC191

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 ADC225

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 POTS249

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——DSLAM266

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——VoDSL281

11.1 VoDSL 简介282

11.1.1 什么是 VoDSL282

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 VoIP298

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 Modem303

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 DFE358

A.7.5 Tomlinson 预编码器359

A.8 FIR 均衡器363

A.8.1 FIR MMSE-LE363

A.8.2 FIR ZFE368

A.8.3 FIR 均衡器性能分析举例369

A.8.4 FIR DFE371

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