G.SHDSL技術(shù)在遠距離音視頻信號傳輸系統中的應用研究

　　1. 問(wèn)題的提出

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

　　野外傳輸要求的是雙絞線(xiàn)平衡傳輸。雙絞線(xiàn)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(lái)傳輸的。是解決監控圖像1Km內傳輸，電磁環(huán)境相對復雜、場(chǎng)合比較好的解決方式，將監控圖像信號處理通過(guò)平衡對稱(chēng)方式傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是布線(xiàn)簡(jiǎn)易、成本低廉、抗共模干憂(yōu)性能強。其缺點(diǎn)是只能解決1Km以?xún)缺O控圖像傳輸，而且一根雙絞線(xiàn)只能傳輸一路圖像，不適合應用在大中型監控中;雙絞線(xiàn)質(zhì)地脆弱抗老化能力差，不適于野外傳輸;雙絞線(xiàn)傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會(huì )受到很大損失。

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

　　2. G.SHDSL接口技術(shù)

　　2.1 G.SHDSL

　　SHDSL即(Symmetrical High bite Digital Subscriber Line)對稱(chēng)高速數字用戶(hù)線(xiàn)路。由于 ADSL速率的不對稱(chēng)性，使得ADSL的應用存在不少局限。特別是商用寬帶需求環(huán)境是一個(gè)雙向的、對稱(chēng)的流量環(huán)境，對性能波動(dòng)的容忍度比較低，ADSL接入技術(shù)已越來(lái)越不能滿(mǎn)足人們對頻寬和流量的需求。于是，人們開(kāi)始關(guān)注SHDSL技術(shù)。

　　G.SHDSL原意是SHDSL group(SHDSL工作組)，是ITU-T負責制定SHDSL標準的一個(gè)部門(mén)。后來(lái)以G.SHDSL作為這個(gè)標準的稱(chēng)呼。SHDSL是由ITU-T定義的在單對雙絞線(xiàn)上提供傳輸雙向對稱(chēng)帶寬數據業(yè)務(wù)的一種技術(shù)，符合國際電聯(lián) G.991.2推薦標準，由于采用性能優(yōu)越的電平網(wǎng)格編碼脈沖幅度調制(TC-PAM)技術(shù)，壓縮了傳輸頻譜，提高了抗噪性能，延長(cháng)了傳輸距離，因此 與ADSL，HDSL技術(shù)相比有著(zhù)明顯的技術(shù)優(yōu)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(dòng)前端組成。如美國敏迅(Mindspeed)公司開(kāi)發(fā)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(jiàn)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(dòng)均衡和成幀等功能。DSL成幀芯片通常由三個(gè)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(gè)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(guò)PCM接口將原始速率的T1/E1成幀和非成幀模式信號作經(jīng)過(guò)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(chǎn)生發(fā)送端碼元定時(shí)和恢復提取接收端碼元定時(shí)。線(xiàn)路均衡、回波抵消、根據對線(xiàn)路功率衰減的探測，調整發(fā)送功率電平等。它接收來(lái)自AFE的串行數據和比特泵發(fā)送的經(jīng)過(guò)預編碼的符號，同時(shí)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(jìn)行評估，從AFE發(fā)來(lái)的信號中減去回波響應。同時(shí)，回波處理后的信號再通過(guò)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(guò)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(guò)API消息對系統進(jìn)行配置和狀態(tài)信息讀出。

　　(2)模擬驅動(dòng)前端

　　模擬驅動(dòng)前端主要完成D/A、A/D 變換、濾波、線(xiàn)路驅動(dòng)、增益控制等功能。其中線(xiàn)路驅動(dòng)包括線(xiàn)路的發(fā)送和接收，發(fā)送功放、接收放大、線(xiàn)路阻抗匹配等功能。數字接口同DSL成幀芯片相連，與DSP進(jìn)行數字通信;模擬接口通過(guò)外圍線(xiàn)路驅動(dòng)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(xiàn)相連。

　　TI公司開(kāi)發(fā)的模擬前端芯片AFE1230在數字信號處理器(DSP)和本地環(huán)路之間提供了一個(gè)作為線(xiàn)路接口的收發(fā)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(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分包括一個(gè)16位 Δ∑數/模變換器(DAC)、一個(gè)數字可編程5階或7階開(kāi)關(guān)電容(SC)低通濾波器(LPF)和一個(gè)差分輸出線(xiàn)路驅動(dòng)器;接收部分包括一個(gè)輸入可編程增益放大器、一個(gè)16位Δ∑模/數變換器(ADC)和一個(gè)可編程抽取濾波器。

　　AFE1230通過(guò)串行接口接收一個(gè)16bit數據字和一個(gè)8bit控制字節,從而簡(jiǎn)化了D/A變換和控制功能。后續模擬信號被傳送至片上線(xiàn)路驅動(dòng)器，該驅動(dòng)器在G.SHDSL工作狀態(tài)下可為135Ω負載線(xiàn)路提供14.5dBm的功率。此外,這個(gè)片上線(xiàn)路驅動(dòng)器還可用作輸出緩沖器,和外部線(xiàn)路驅動(dòng)器(比如OPA2677)一道，在HDSL2工作狀態(tài)下可為135Ω負載線(xiàn)路提供17dBm以上的功率。利用合適的DSP，發(fā)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(dòng)器)。在接收通路中,輸入放大器通過(guò)對線(xiàn)路信號和混合路徑信號的加法運算來(lái)進(jìn)行一階模擬回波抵消。合成信號經(jīng)數字化處理變成16bit數字字,并被傳送至外部DSP。