我們知道，數(shù)字用戶線（DSL）系統(tǒng)是利用市話用戶電纜銅線線路做為傳輸媒質(zhì)的，由于銅線雙絞線的固有傳輸特性，使DSL信號的傳輸環(huán)境受到特有的制約影響。
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一、銅線的傳輸損耗和容量
與所有其他傳輸媒質(zhì)一樣，信號在銅線上傳送時，會隨線纜長度的增加或頻率的提高而不斷衰減，如下圖1-1所示。在一條長距離的環(huán)路上，總的衰減可達60~70dB。
圖1-1：信號衰落與距離和頻率的關(guān)系
影響信號損耗的因素除了用戶環(huán)路長度之外，還有對絞線芯徑（主要在低頻段）、橋接抽頭（表現(xiàn)出振蕩行為）以及信號的電磁頻率。
當(dāng)信號衰落到小于噪聲功率時，收信機就不能準(zhǔn)確地檢測到原始信號。了解銅線的傳輸損耗，其目的之一是得到信號與噪聲的比值（SNR或S/N），以了解傳輸系統(tǒng)的最大容量。DSL系統(tǒng)當(dāng)中的噪聲主要包括白噪聲、串?dāng)_、射頻干擾和脈沖噪聲。其中白噪聲的來源主要是線路中電子的無規(guī)則運動，它在線路中總是存在的，大量白噪聲源疊加在一起，形成加性高斯白噪聲（AGWN）。另外3種噪聲，或者是突發(fā)，或者可采用一定的技術(shù)降低。
下圖1-2是雙絞線上信號與白噪聲比值模擬計算結(jié)果，其中假設(shè)了傳送信號的功率密度為-40dBm/Hz；白噪聲為高斯型，功率密度為-140dBm/Hz。3英里長0.4mm芯徑的雙絞線環(huán)路，信噪比在650kHz左右降到0dB。而1英里和2英里長的環(huán)路，可用頻段要大于1MHz。
圖1-2：雙絞線環(huán)路的信噪比與頻率關(guān)系的模擬結(jié)果
有了傳輸系統(tǒng)的信噪比特性參數(shù)，就可應(yīng)用香農(nóng)定律（Shannon's Law）估算系統(tǒng)的最大容量。假設(shè)線路編碼采用四電平幅度調(diào)制，誤碼率小于10-2，并設(shè)信號和噪聲具有平坦的頻譜特性，則傳輸信道的容量為
C = B log2（1+S/N）
其中B為帶寬，單位為Hz。作為計算示例，下表1列出了話音信道（帶寬為4 kHz）在不同信噪比下的容量。
表1：話音頻段的信道容量
由以上分析可知，在DSL系統(tǒng)中，信噪比與頻率相關(guān)。通過簡單的處理和計算，可以得到在白噪聲環(huán)境下的環(huán)路容量，如下圖1-3所示。距離為1英里、2英里和3英里的環(huán)路，信道容量均大于6Mbit/s。
圖1-3：芯徑為0.4mm的雙絞線的白噪聲信道容量
二、串?dāng)_和其它噪聲
1、串?dāng)_(Crosstalk)
從用戶環(huán)路結(jié)構(gòu)可知，多條對絞線組成扎，多個扎再組成一條電纜。盡管在直流特性上，線對之間具有良好的絕緣特性，但在高頻段，由于存在電容和電導(dǎo)耦合效應(yīng)，線對間均存在不同程度的串?dāng)_。POTS中，串?dāng)_的表現(xiàn)形式就是通話雙方收聽到另一對通話者之間的對話，這正是該詞的來源（crosstalk也譯作串音）。在DSL系統(tǒng)中，串?dāng)_是限制傳輸吞吐能力提高的一個重要因素。根據(jù)串?dāng)_的來源，可以將串?dāng)_分類為近端串?dāng)_(NEXT，Near End Cross Talk)、遠端串?dāng)_(FEXT，Far End Cross Talk)、自串?dāng)_（Self-Crosstalk）和外串?dāng)_（Foreign Crosstalk）。NEXT和FEXT的原理過程如下圖2-1-1所示。同類型DSL對絞線之間的串?dāng)_，即為自串?dāng)_。不同類型DSL的對絞線之間的串?dāng)_為外串?dāng)_，比如HDSL與ADSL之間、ISDN的DSL與ADSL（或HDSL）之間的串?dāng)_。
圖2-1-1：NEXT和FEXT示意圖
在對收信機影響方面，串?dāng)_的作用相當(dāng)于噪聲，在功能上可等效于增加了信道的損耗，可稱此等效損耗為串?dāng)_損耗（Crosstalk Loss）。同一電纜或同一扎組內(nèi)，對絞線之間的串?dāng)_，會因不同線對之間的組合方式不同而有所不同。串?dāng)_損耗接近高斯分布。顯然，串?dāng)_會降低對絞線環(huán)路的信噪比和系統(tǒng)容量。下圖2-1-2和圖2-1-3分別模擬了疊加自NEXT和FEXT后的傳輸容量。
圖2-1-2：疊加NEXT后的系統(tǒng)容量
圖2-1-3：疊加FEXT后的系統(tǒng)容量
采用頻分復(fù)用技術(shù)的DSL（比如ADSL），同端的發(fā)信機和收信機的工作頻段互不重疊，通過帶通濾波器就可過濾掉NEXT，因此，FEXT的影響起主要作用。而對于HDSL這類發(fā)信機和收信機使用同頻段的DSL，則主要串?dāng)_源來自于NEXT。
2、脈沖噪聲
短暫的電磁干擾對DSL系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖式噪聲。脈沖噪聲的主要來源，包括空中閃電、家用電器的開關(guān)動作等等。脈沖噪聲具有隨機脈沖波形，但比高斯類型的背景噪聲要強得多。據(jù)觀察，脈沖噪聲的幅度通常在5~20mV，發(fā)生頻率在每分鐘1~5次，持續(xù)時長在30~150μs。
3、射頻干擾
電話線是銅質(zhì)線，對于無線射頻信號，其作用相當(dāng)于一個接收天線。由于采用對絞方式，電話線在低頻段與地之間基本能達到平衡，因此射頻信號的作用較弱。而在高頻段，這種平衡作用隨頻率增加而減小，所以高速的DSL系統(tǒng)易受射頻噪聲影響。主要的噪聲源有調(diào)幅廣播（頻帶在560~1600kHz）以及業(yè)余無線電（Ham Radio）。前者的頻率一般是固定的，干擾可預(yù)測，而后者則頻率和功率電平存在跳動難以預(yù)測。業(yè)余無線電主要與VDSL的頻段存在交疊。
三、混合線圈與回波
傳統(tǒng)電話通信中，為在用戶環(huán)路的兩條單線上進行實時全雙工話音信號傳輸，要用混合線圈連接話機的話筒和聽筒。混合線圈（電路）實際上是一個電橋。如果該電橋達到平衡，只有極少量的發(fā)送信號能回到接收路徑中。為達到電橋平衡，關(guān)鍵性的因素是與用戶環(huán)路的阻抗匹配。由于環(huán)路中存在的復(fù)接以及溫度變化等原因，用戶環(huán)路的阻抗不固定，因此混合線圈的完全平衡難以實現(xiàn)，從而導(dǎo)致回波產(chǎn)生。在語音通信中，少量回波不僅是可接受的，實際上還是用戶判定電話連接是否保持的一個重要標(biāo)志。
話音通信類似，為在DSL系統(tǒng)中實現(xiàn)實時全雙工的數(shù)據(jù)傳輸，也需要引入混合線圈，只是回波應(yīng)盡可能減小，否則將干擾接收信號。DSL中常用的混合線圈有兩種：單端混合線圈和差分混合線圈。
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