| 摘 要：本文針對目前提出的一種新的VDSL（Zipper-VDSL）寬帶接入技術(shù),就其核心的Zipper-DMT算法中的關(guān)鍵問題及其技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了討論,并就其應(yīng)用前景提出了自己的看法。 關(guān)鍵詞：寬帶接入技術(shù) VDSL Zipper-VDSL 一、VDSL技術(shù)簡介 作為XDSL的新興成員,VDSL正在以其具有的超高速率吸引著用戶。它可以比ADSL在更短的線距內(nèi)達(dá)到更高的數(shù)據(jù)率（見表1）,原因是它采用了比ADSL更寬的雙絞線帶寬（高達(dá)11MHz）。這一技術(shù)可以更好的與FTTN、FTTC等技術(shù)相結(jié)合,成為FTTH到來之前的有效的寬帶接入技術(shù)。DMT-VDSL技術(shù)是由Nortel在1996提出的,之后又提出了以DWMT、SLC為線碼的方案。 在雙工通信的實(shí)現(xiàn)上,早期的VDSL主要采用FDD（Frequency Division Duplex）或TDD(Time Division Duplex)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下行道的對稱、非對稱雙工通信。這其中,由于TDD的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低,因而比FDD的應(yīng)用推廣得好。最近提出的Zipper-VDSL技術(shù),對核心的DMT算法進(jìn)行了改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了對DMT中各個正交子帶的頻分雙工,被稱之為‘無濾波器的頻分雙工方案’;同時還可實(shí)現(xiàn)與ADSL在頻譜上的兼容,在子帶的使用上表現(xiàn)出極大的靈活性,大有將ADSL列為其子集的趨勢,可以說, Zipper-VDSL極有可能統(tǒng)一ADSL和VDSL的技術(shù)與市場。
二、Zipper概念的提出 Zipper的概念,最早由Telia Research的研究人員提出。 目前,從事Zipper-VDSL研究的主要是瑞典的Telia Research AB公司與ST意法半導(dǎo)體公司�！甖ipper’的意思是指將不同傳輸方向的帶寬象拉鏈（zip）交錯在一起（如圖1所示）,以使雙絞線的上下行速率可以更為靈活的配置。工作的對稱與非對稱模式也可通過軟件靈活的設(shè)置。Zipper采用2048個正交子帶（5KHz）,因而可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)60Mbps的下行速率。以下將就Zipper的 采用核心技術(shù)（Zipper-DMT）的特點(diǎn)與實(shí)現(xiàn)分別作介紹。 三、改進(jìn)的DMT調(diào)制算法 由于Zipper是通過將DMT中不同的正交子載波分配到不同的傳輸方向上,實(shí)現(xiàn)雙工通信的。因而在技術(shù)上,Zipper對傳統(tǒng)的DMT調(diào)制技術(shù)做了如下功能擴(kuò)展： （1）同步問題
由于在Zippper-DMT中,各個正交子載波有的用于上行行道,有的用于下行行道以實(shí)現(xiàn)雙工功能,因此,收發(fā)兩端的同步問題對于Zipper-VDSL來說顯得尤為重要。這就要求網(wǎng)絡(luò)兩端在頻域和時域都應(yīng)保證嚴(yán)格的同步,以保證DMT各個子載波的正交性。 時間同步（幀同步）：由于在一個DMT數(shù)據(jù)幀中既有上行信號又有下行信號,這就要求接入網(wǎng)中所有的發(fā)送端同時發(fā)送數(shù)據(jù)幀。具體而言就是在中心局（CO端）由同一個時鐘提供給各VDSL用戶（CPE端）幀時鐘,若配線架到用戶的距離較遠(yuǎn),可以使用GPS全球定位系統(tǒng)以保證正確的系統(tǒng)定時。整個過程可以描述為：在系統(tǒng)訓(xùn)練過程中,先是接收端收到下行的數(shù)據(jù)信號,而后測時距,就可以保證接收系統(tǒng)能夠以與發(fā)送端相同的時間發(fā)送數(shù)據(jù)。  采樣頻率同步：采樣頻率的同步可以保證各個子載波之間正確的間隔。不過,由于雙絞線信道具有較好的信噪比和穩(wěn)定性,這一點(diǎn)不難做到。 （2）循環(huán)后綴
我們知道,ADSL中采用的傳統(tǒng)的DMT是采用循環(huán)前綴來減小塊間干擾及保證各子載波間的正交性的。在VDSL中,為了進(jìn)一步保證子載波中上下行信道間的正交性,還需增加循環(huán)后綴以減小NEXT（近端串?dāng)_）和近端回波。至于前后綴的長度,若選擇較長的前后綴,則可以減少塊間干擾,從而減輕對時域均衡器的要求,但卻降低了系統(tǒng)的雙工通信效率。所以,在長度的選擇上,應(yīng)該折中考慮。 以下將簡明說明循環(huán)后綴的最短長度[CS]min/fs(其中fs為采樣速率)應(yīng)為最長的延遲△,從而才能抵消NEXT及近端回音。如圖2所示,在時刻0,網(wǎng)絡(luò)兩端在同一時刻（在時間同步的前提下）使用不同的子信道傳輸數(shù)據(jù)。此時,線端1在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時,接收到鄰近的信道產(chǎn)生的NEXT,而此時線段2也同時將數(shù)據(jù)傳輸給線端1,不過,由于線路延遲,會在延遲△后到達(dá)線端1。這樣線端1收到的數(shù)據(jù)就將是NEXT信號與真正需要的數(shù)據(jù)的疊加。而我們知道,線端1、2在發(fā)送數(shù)據(jù)時使用的是不同的正交子行道,因而,線端2的‘接收的數(shù)據(jù)’（如圖2所示）將是兩者的正交疊加,從而可使線端2發(fā)送的數(shù)據(jù)免受NEXT的干擾,正確接收數(shù)據(jù)。只有滿足CS/fs≥△,在解調(diào)時,才能保證在整個DMT符號周期內(nèi)‘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)’與‘NEXT信號’的正交關(guān)系。 四、Zipper-VDSL技術(shù)特點(diǎn) （1） 靈活性與兼容性：
由于Zipper對于各個正交子帶可以動態(tài)的分配（這里的動態(tài)分配,不僅指對各個子帶所分配的比特量,還指其中用于上行還是下行的設(shè)置）,以適應(yīng)數(shù)據(jù)率的變化。從而實(shí)現(xiàn)“在任何時間達(dá)到任意的上/下行比特率”。也正是它在各子載波分配上的靈活性,使得Zipper-VDSL可以與其他系統(tǒng)靈活的實(shí)現(xiàn)頻譜兼容。  以下討論ADSL與Zipper-VDSL的頻譜兼容的實(shí)現(xiàn)。若ADSL與Zipper-VDSL之間不存在NEXT,則可以實(shí)現(xiàn)ADSL與Zipper的頻譜兼容,即可以允許在同一束電纜中兩種業(yè)務(wù)同時傳輸。這就要求Zipper-VDSL與ADSL在共享的頻帶內(nèi),兩者的相應(yīng)子載波有相同的傳輸方向,從而消除通信中的NEXT這一關(guān)鍵干擾源的影響。如圖3所示。 從以上有關(guān)Zipper-VDSL的技術(shù)介紹可以看出,ADSL可以看成是將DMT中各個正交子帶的上下行子帶分配固定了的Zipper-VDSL。這一點(diǎn)說明,即使在VDSL的市場已經(jīng)形成,用戶端的ADSL、ADSL.Lite設(shè)備仍可以使用,同時,Zipper也建議使用VDSL.Lite,即VDSL的簡化版本。這樣來,可以形成全速率ADSL、ADSL.Lite、全速率VDSL、VDSL.Lite幾種不同速率標(biāo)準(zhǔn)的同時存在,以滿足用戶的不同要求,從而實(shí)現(xiàn)VDSL與ADSL市場的統(tǒng)一。 對于Zipper的用戶,可以通過不同軟件配置在不改變硬件的前提下將用戶端設(shè)備設(shè)置成以上四種速率的任何一種以適應(yīng)局端設(shè)備的要求或享受不同的服務(wù)等級;對于局端設(shè)備,同一臺Zipper局端設(shè)備可以滿足四種不同速率用戶的接入要求。 靈活性與頻譜兼容性可以說是Zipper-VDSL技術(shù)最為吸引人的地方。 （2） 電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度
在電路上,Zipper-VDSL比其他幾種VDSL都要復(fù)雜的多。在模擬部分,主要體現(xiàn)在對混合電路的要求較高,一方面,要求混合電路的損耗率低,另一方面,要求提供更寬的頻帶,以使A/D變換有更寬的動態(tài)范圍;在數(shù)字部分,Zipper-VDSL的FFT/IFFT及系統(tǒng)編譯碼的規(guī)模都較相應(yīng)的TDD系統(tǒng)增加一倍。硬件上,需要計算能力更強(qiáng)的DSP芯核和更多的輔助存儲器。 （3） 抗噪性能
在VDSL使用的頻段中,有一部分頻段是為業(yè)余電臺預(yù)留的。特別是在使用的子載波數(shù)增加時,使用的頻段會更寬,這些射頻干擾（RFI）也就越發(fā)嚴(yán)重。對于這些射頻干擾,Zipper-VDSL利用其動態(tài)分配比特數(shù)和上下行信道的特性可以很好實(shí)現(xiàn)抑制,這也正是它頻帶使用的靈活性的體現(xiàn)。另外,使用循環(huán)后綴可以消除來自其他系統(tǒng)（如ADSL）的串?dāng)_干擾。 五、 芯片化進(jìn)程與發(fā)展趨勢 在Zipper-VDSL芯片化的過程中,ST與Telia Research兩家公司實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)。ST公司有著先進(jìn)的CMOS工藝,而Telia Research可以在Zipper技術(shù)上提供強(qiáng)勁支持。目前,采用ST的0.25μm CMOS（40sqmm）技術(shù)制造的Zipper-VDSL芯片已于99年第三季度通過測試,而采用更先進(jìn)的CMOS工藝（30sqmm）的單芯片解決方案也將于2001年年初問世。可以說,隨著Zipper-VDSL的單芯片化,其制造成本必將下降,從而啟動VDSL的市場,可以預(yù)見,Zipper-VDSL必將成為寬帶接入的一大技術(shù)熱點(diǎn)。 從以上有關(guān)Zipper-VDSL的技術(shù)介紹可以看出,ADSL可以看成是將DMT中各個正交子帶的上下行子帶分配固定了的Zipper-VDSL。因此,Zipper-VDSL比ADSL在技術(shù)復(fù)雜度上有所提高,它更加強(qiáng)調(diào)了保證各個正交子帶的正交關(guān)系。自從VDSL的實(shí)現(xiàn)方案中提出了Zipper-VDSL的新方案,使得VDSL無論在芯片的實(shí)現(xiàn)上,還是在市場競爭中都極有可能吞并ADSL。及時跟蹤這一新的技術(shù)動態(tài),對于商家和OEM制造商都有積極的意義。 |
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