G.SHDSL技術(shù)在遠(yuǎn)距離音視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

　　1. 問題的提出

　　在信息化建設(shè)的大背景下，對(duì)野外環(huán)境下場(chǎng)景的監(jiān)控越來越常見，這就使得在野外環(huán)境下對(duì)場(chǎng)景的音視頻遠(yuǎn)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公里以內(nèi)，設(shè)備收放方便，便于攜帶，機(jī)動(dòng)性好，為實(shí)現(xiàn)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?shù)囊环N，將75Ω的非平衡模式轉(zhuǎn)換為平衡模式來傳輸?shù)?。是解決監(jiān)控圖像1Km內(nèi)傳輸，電磁環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、場(chǎng)合比較好的解決方式，將監(jiān)控圖像信號(hào)處理通過平衡對(duì)稱方式傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是布線簡(jiǎn)易、成本低廉、抗共模干憂性能強(qiáng)。其缺點(diǎn)是只能解決1Km以內(nèi)監(jiān)控圖像傳輸，而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像，不適合應(yīng)用在大中型監(jiān)控中;雙絞線質(zhì)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(huì)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(yuǎn)不如軍用被覆線的抗拉抗腐蝕性和收放方便。故本系統(tǒng)選用軍用被覆線作為傳輸介質(zhì)。

　　2. G.SHDSL接口技術(shù)

　　2.1 G.SHDSL

　　SHDSL即(Symmetrical High bite Digital Subscriber Line)對(duì)稱高速數(shù)字用戶線路。由于 ADSL速率的不對(duì)稱性，使得ADSL的應(yīng)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(duì)稱的流量環(huán)境，對(duì)性能波動(dòng)的容忍度比較低，ADSL接入技術(shù)已越來越不能滿足人們對(duì)頻寬和流量的需求。于是，人們開始關(guān)注SHDSL技術(shù)。

　　G.SHDSL原意是SHDSL group(SHDSL工作組)，是ITU-T負(fù)責(zé)制定SHDSL標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)部門。后來以G.SHDSL作為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的稱呼。SHDSL是由ITU-T定義的在單對(duì)雙絞線上提供傳輸雙向?qū)ΨQ帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一種技術(shù)，符合國(guó)際電聯(lián) G.991.2推薦標(biāo)準(zhǔn)，由于采用性能優(yōu)越的電平網(wǎng)格編碼脈沖幅度調(diào)制(TC-PAM)技術(shù)，壓縮了傳輸頻譜，提高了抗噪性能，延長(zhǎng)了傳輸距離，因此 與ADSL，HDSL技術(shù)相比有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　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(qū)動(dòng)前端組成。如美國(guó)敏迅(Mindspeed)公司開發(fā)的芯片組M28945為DSL成幀芯片，M28927為AFE(模擬前端)芯片。其結(jié)構(gòu)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(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(gòu)DSP模塊和微處理器內(nèi)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PCM接口將原始速率的T1/E1成幀和非成幀模式信號(hào)作經(jīng)過有效載荷比特的插入和提取數(shù)據(jù)的加擾處理，比特填充等操作，輸出相應(yīng)的DSL幀數(shù)據(jù)流。

　　DSP模塊主要完成數(shù)據(jù)的編/解碼，產(chǎn)生發(fā)送端碼元定時(shí)和恢復(fù)提取接收端碼元定時(shí)。線路均衡、回波抵消、根據(jù)對(duì)線路功率衰減的探測(cè)，調(diào)整發(fā)送功率電平等。它接收來自AFE的串行數(shù)據(jù)和比特泵發(fā)送的經(jīng)過預(yù)編碼的符號(hào)，同時(shí)將這些符號(hào)送到回波抵消器(EC),然后由回波抵消器對(duì)回波響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，從AFE發(fā)來的信號(hào)中減去回波響應(yīng)。同時(shí)，回波處理后的信號(hào)再通過前饋均衡和判決反饋均衡，最后由格柵編碼調(diào)制譯碼器恢復(fù)出信息比特。

　　芯片內(nèi)嵌有微處理器內(nèi)核。微處理器通過主機(jī)口或RS232接口將API底層操作碼下載至DSL成幀芯片內(nèi)部RAM,并通過API消息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置和狀態(tài)信息讀出。

　　(2)模擬驅(qū)動(dòng)前端

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

　　TI公司開發(fā)的模擬前端芯片AFE1230在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和本地環(huán)路之間提供了一個(gè)作為線路接口的收發(fā)信機(jī)。AFE1230能夠處理速率范圍在64k～2.5Mbit/s的上行和下行數(shù)據(jù)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(shù)/模變換器(DAC)、一個(gè)數(shù)字可編程5階或7階開關(guān)電容(SC)低通濾波器(LPF)和一個(gè)差分輸出線路驅(qū)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(shù)變換器(ADC)和一個(gè)可編程抽取濾波器。

　　AFE1230通過串行接口接收一個(gè)16bit數(shù)據(jù)字和一個(gè)8bit控制字節(jié),從而簡(jiǎn)化了D/A變換和控制功能。后續(xù)模擬信號(hào)被傳送至片上線路驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器在G.SHDSL工作狀態(tài)下可為135Ω負(fù)載線路提供14.5dBm的功率。此外,這個(gè)片上線路驅(qū)動(dòng)器還可用作輸出緩沖器,和外部線路驅(qū)動(dòng)器(比如OPA2677)一道，在HDSL2工作狀態(tài)下可為135Ω負(fù)載線路提供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(biāo)準(zhǔn)，也可以符合HDSL2標(biāo)準(zhǔn)(以O(shè)PA2677作為外部驅(qū)動(dòng)器)。在接收通路中,輸入放大器通過對(duì)線路信號(hào)和混合路徑信號(hào)的加法運(yùn)算來進(jìn)行一階模擬回波抵消。合成信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理變成16bit數(shù)字字,并被傳送至外部DSP。