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DSL系统时域均衡算法研究及ADSL收发器片上系统设计

吴国伟  
【摘要】: 数字用户线技术作为一种宽带接入技术,它充分利用了现有的、巨大的双绞线铜缆网,保护了这一巨大投资,延长了其使用寿命,推迟了敷设仍然较昂贵的光纤,并最大可能的满足了以Internet为代表宽带数据业务的带宽要求。DSL技术具有较大的潜在市场,因此受到国内外广大学者的广泛关注和研究。国外的研制竞争十分激烈,目前的标准草案主要规定了其性能、特性等指标,对其中的关键技术往往秘而不宣,因此进行我们的独立研制开发就显得极为迫切。 目前DSL收发器的设计采用多芯片集成的方法,多芯片集成的方法成本偏高,使得DSL技术难于大规模推广。随着集成电路的深亚微米制造技术、设计技术的迅速发展,集成电路已进入片上系统时代。目前国内还没有一片拥有自主产权的片上系统芯片,因此通过尝试设计DSL片上系统芯片,来掌握片上系统设计方法及关键技术是必要的。 本论文对DSL技术中的关键技术时域均衡算法进行了系统的研究,并进行了ADSL收发器片上系统设计。本文的研究工作及结论对于进行DSL系统时域均衡器设计及ADSL收发器片上系统设计有参考和指导意义。 概括起来,本文的主要研究工作及其特点包括: 1.首先介绍了课题的研究背景,指出了本文选题的目的和实际意义,总结了时域均衡算法和片上系统设计的国内外研究现状和发展趋势。 2.详细介绍离散多音频调制原理,对MMSE信道缩短法和基于其他代价函数的时域均衡器设计方法的进行了系统全面的分析和阐述,分析了各自的优缺点;对时域均衡器结构进行研究;仿真比较了各种时域均衡方法,为进行时域均衡器设计时均衡算法、均衡器结构的选择提供了有价值的参考。 3.通信系统中的均衡技术一直是与整个系统性能密切相关的重要研究课 哈尔滨工程大学博士学位论文 题,复杂度不能太高而又必须保证一定的性能是衡量均衡器好坏的标准,本 . 文从降低时域均衡器计算复杂度和优化性能角度本文提出一种低复杂度 WSE时域均衡算法。通过先选择判决时延,再进行时域均衡器抽头系数求解 的方法降低了时域均衡计算复杂度;对于均衡器抽头系数的求解使用了加权 技术,通过对角矩阵变换,Z扩展,使用不同的能量约束条件对算法求解, 结果表明这种约束有效的抑制了噪声增强,与常用删SE比较,该算法有更佳 的均衡效果,算法性能得到了提高:论文还对数字化实现时域均衡算法中每 一部分参数的精度、变量的动态范围进行了模拟研究,对时域均衡的软硬件 实现进行了设计。 4.DSL线路实际工作环境存在各种干扰,尤其当多用户时,串音干扰很 严重,对于采用基于信道估计的时域均衡算法,如果使用对噪声敏感的算法 进行信道估计,必然影响均衡效果,因此需要采用具有抗噪声,估计精度高 . 的估计算法。针对多用户时,近端串音干扰严重的问题,本文提出一种基于 低秩Hankel近似的总体最小二乘信道估计的时域均衡算法,该算法的优点是 能够有效的消除观测序列中的噪声干扰,很好解决了在DSL系统信道估计过 程中串音噪声干扰问题:在信噪比较低情况下仍保持很好的估计性能;在高 信噪比时能处理较短数据序列而获得较理想性能:具有数值稳定性好、估计 精度高的特点。 5.在ADSL收发器片上系统设计中,重点放在系统仿真和嵌入软件设计。 建立了收发器系统仿真模型,通过系统优化仿真来确定影响ADSL收发器性能 的关键模块算法结构和优化参数选择:提出了优化算法性能的相应措施,所 得结果对片上系统设计有指导意义;确定了收发器片上系统结构,对提供 ADSL收发器片上系统芯片硬件系统正常运行的嵌入式软件进行了详细设计。


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