G.SHDSL技術在遠距離音視頻信號傳輸系統中的應用研究

　　1. 問題的提出

　　在信息化建設的大背景下，對野外環境下場景的監控越來越常見，這就使得在野外環境下對場景的音視頻遠距離傳輸技術的研究變得十分重要。這種野外環境的方圓半徑要求在10公里以內，設備收放方便，便于攜帶，機動性好，為實現抗拉耐磨損性的要求，用線最好是軍用被覆線。

　　野外傳輸要求的是雙絞線平衡傳輸。雙絞線傳輸(平衡傳輸)：也是視頻基帶傳輸的一種，將75Ω的非平衡模式轉換為平衡模式來傳輸的。是解決監控圖像1Km內傳輸，電磁環境相對復雜、場合比較好的解決方式，將監控圖像信號處理通過平衡對稱方式傳輸。其優點是布線簡易、成本低廉、抗共模干憂性能強。其缺點是只能解決1Km以內監控圖像傳輸，而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像，不適合應用在大中型監控中;雙絞線質地脆弱抗老化能力差，不適于野外傳輸;雙絞線傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會受到很大損失。

　　軍用被覆線的傳輸性能接近雙絞線，但雙絞線遠不如軍用被覆線的抗拉抗腐蝕性和收放方便。故本系統選用軍用被覆線作為傳輸介質。

　　2. G.SHDSL接口技術

　　2.1 G.SHDSL

　　SHDSL即(Symmetrical High bite Digital Subscriber Line)對稱高速數字用戶線路。由于 ADSL速率的不對稱性，使得ADSL的應用存在不少局限。特別是商用寬帶需求環境是一個雙向的、對稱的流量環境，對性能波動的容忍度比較低，ADSL接入技術已越來越不能滿足人們對頻寬和流量的需求。于是，人們開始關注SHDSL技術。

　　G.SHDSL原意是SHDSL group(SHDSL工作組)，是ITU-T負責制定SHDSL標準的一個部門。后來以G.SHDSL作為這個標準的稱呼。SHDSL是由ITU-T定義的在單對雙絞線上提供傳輸雙向對稱帶寬數據業務的一種技術，符合國際電聯 G.991.2推薦標準，由于采用性能優越的電平網格編碼脈沖幅度調制(TC-PAM)技術，壓縮了傳輸頻譜，提高了抗噪性能，延長了傳輸距離，因此 與ADSL，HDSL技術相比有著明顯的技術優勢。

　　2.2 G.SHDSL接口電路

　　G.SHDSL接口電路由一片具有成幀功能的雙通道DSP和一片單路模擬驅動前端組成。如美國敏迅(Mindspeed)公司開發的芯片組M28945為DSL成幀芯片，M28927為AFE(模擬前端)芯片。其結構框圖見圖1。

　　(1)DSL成幀芯片

　　DSL成幀芯片主要完成16TC-PAM 編碼、解碼、回波抵消、自動均衡和成幀等功能。DSL成幀芯片通常由三個功能模塊組成。DSL成幀器模塊、采用16TC-PAM構DSP模塊和微處理器內核。DSL成幀器是一個高性能的比特流處理引擎，支持G.SHDSL、HDSL和HDSL2等DSL成幀模式。通過PCM接口將原始速率的T1/E1成幀和非成幀模式信號作經過有效載荷比特的插入和提取數據的加擾處理，比特填充等操作，輸出相應的DSL幀數據流。

　　DSP模塊主要完成數據的編/解碼，產生發送端碼元定時和恢復提取接收端碼元定時。線路均衡、回波抵消、根據對線路功率衰減的探測，調整發送功率電平等。它接收來自AFE的串行數據和比特泵發送的經過預編碼的符號，同時將這些符號送到回波抵消器(EC),然后由回波抵消器對回波響應進行評估，從AFE發來的信號中減去回波響應。同時，回波處理后的信號再通過前饋均衡和判決反饋均衡，最后由格柵編碼調制譯碼器恢復出信息比特。

　　芯片內嵌有微處理器內核。微處理器通過主機口或RS232接口將API底層操作碼下載至DSL成幀芯片內部RAM,并通過API消息對系統進行配置和狀態信息讀出。

　　(2)模擬驅動前端

　　模擬驅動前端主要完成D/A、A/D 變換、濾波、線路驅動、增益控制等功能。其中線路驅動包括線路的發送和接收，發送功放、接收放大、線路阻抗匹配等功能。數字接口同DSL成幀芯片相連，與DSP進行數字通信;模擬接口通過外圍線路驅動反饋電阻。阻抗匹配電阻。平衡混合電路。變壓器和保護電路與雙絞線相連。

　　TI公司開發的模擬前端芯片AFE1230在數字信號處理器(DSP)和本地環路之間提供了一個作為線路接口的收發信機。AFE1230能夠處理速率范圍在64k～2.5Mbit/s的上行和下行數據傳輸。從功能上講,該器件分為發射和接收兩部分。發射部分包括一個16位 Δ∑數/模變換器(DAC)、一個數字可編程5階或7階開關電容(SC)低通濾波器(LPF)和一個差分輸出線路驅動器;接收部分包括一個輸入可編程增益放大器、一個16位Δ∑模/數變換器(ADC)和一個可編程抽取濾波器。

　　AFE1230通過串行接口接收一個16bit數據字和一個8bit控制字節,從而簡化了D/A變換和控制功能。后續模擬信號被傳送至片上線路驅動器，該驅動器在G.SHDSL工作狀態下可為135Ω負載線路提供14.5dBm的功率。此外,這個片上線路驅動器還可用作輸出緩沖器,和外部線路驅動器(比如OPA2677)一道，在HDSL2工作狀態下可為135Ω負載線路提供17dBm以上的功率。利用合適的DSP，發射功率譜密度(PSD)即可以符合G.SHDSL標準，也可以符合HDSL2標準(以OPA2677作為外部驅動器)。在接收通路中,輸入放大器通過對線路信號和混合路徑信號的加法運算來進行一階模擬回波抵消。合成信號經數字化處理變成16bit數字字,并被傳送至外部DSP。