1. 介绍

VDSL能够传输与电缆调制解调器相当的数据速率。使用光纤将数据传输到小区;从那里，数据通过现有的铜基础设施传输。目前，美国(ANSI T1E1)、欧洲(ETSI)和国际电信联盟(ITU)正在努力为这项技术建立标准。使用的宽频率带宽(高达20mhz)提出了几个技术挑战。最重要的标准如下，它们在标准化委员会中进行了讨论。

2. VDSL部署配置

由于双绞线上高频信号的大量衰减，VDSL的部署被限制在距离信号源不到4500英尺的环路长度。图1显示了两种可能的配置。对于靠近中心局(CO)的客户，VDSL可以从CO通过铜线部署(图1a)，这种配置称为光纤交换(FTTEx)。对于较远的客户，光纤被运行到光网络单元(ONU)，从那里使用现有的基础设施分发数据(图1b)。这种配置称为光纤到机柜(FTTCab)。

目前的频谱分配方案也使用ADSL下行频段用于VDSL下行频段。从ADSL和VDSL之间的串扰来看，图1的两种配置之间存在细微的差异。在FTTEx的情况下，由于VDSL的功率谱密度小于ADSL的功率谱密度，所以VDSL的存在不会影响ADSL的性能。相反，在同一绑定中存在ADSL可能会对VDSL性能产生严重影响。在FTTCab配置中，情况正好相反。来自ONU的VDSL信号可能会对ADSL下游信号产生不可接受的噪声水平，因为它在从CO到ONU的路径上变得严重衰减[1]。

3.数据速率和频谱分配

表1描述了美国为标准化而考虑的一些数据速率。

表1:VDSL数据速率

预计将在美国市场占据主导地位的非对称服务包括视频分发(包括高清电视)和互联网应用。在欧洲，人们对针对业务应用程序的对称服务更感兴趣。在每一类服务中，数据速率取决于从客户场所到ONU (CO)的距离。

采用频分复用(FDM)作为多路复用方式，实现上下行数据传输的分离。对于不对称的业务，上下行数据速率之比接近10:1，因此需要将大部分带宽分配给下行。对于对称业务，带宽应均匀地分配给两个方向。标准的一个要求是两种类型的服务应该在同一条电缆上共存。在这种情况下，没有一种频谱分配方法可以同时优化非对称和对称业务数据速率。

一种解决方案是定义两种频谱分配:一种是针对非对称业务进行优化，同时将某些对称数据速率作为次要目标;另一种则更倾向于对称服务。此外，由于短循环配置文件需要相当大的带宽，因此人们认识到很难将它们与其他服务放在同一个绑定器中。这就是为什么标准化工作目前集中在中循环剖面;这种频谱分配也适用于长环路情况。国际电联内部就频谱分配达成了一项原则协议，该协议包含138 khz至12 mhz频率范围内的4个频段(两个下行和两个上行)。图2显示了北美的这种频谱分配示例[2]。对于22/3 Mb/s的非对称服务，距离为2500英尺;对于13/13 Mb/s的对称服务，距离为1700英尺。对于较长环路上的较低数据速率，可以使用第一上行/下行频带。未来对12mhz以上频谱的分配将允许在短环路上传输更高的数据速率。

4. 桥接水龙头

图3显示了一个带有桥接抽头的环路及其在不同抽头长度下的衰减，L = 0， λ/4, 5λ/4, 101λ/4，其中λ为波长。最短的桥接抽头在通道特性中产生深空。对于VDSL频谱方案，从图2中可以看出，这种桥接抽头将显著降低下游2信道的数据速率。下游和上游数据速率之间的比率将受到短桥接水龙头的显著影响。较长的桥接抽头影响较小，因为反射波被线路中的损耗衰减了。仍然存在信噪比损失，因为传输的信号功率在插入点的线路和桥接分接之间被分割。不同之处在于，在长桥接抽头上，信噪比损失在两个方向之间均匀分布。这就是为什么ETSI标准没有规定桥接水龙头的原因;然而，它们仍然是美国标准要求的一部分。

5. 串扰噪声源

图4显示了双绞线上的串扰噪声源。近端串扰(NEXT)噪声是在相反方向的信号之间产生的。NEXT在1.5次幂下与频率成正比。因为输入信号在接收端被衰减，只有一个这样的干扰会显著降低VDSL的性能。这种噪声源可以通过在上游和下游方向分配不同的频段来遏制(图2)。

远端串扰(text)噪声是在电缆中沿同一方向传输的信号之间产生的。文本是VDSL中主要的串扰噪声源。其功率谱密度:

PSD (FEXT) = kLƒ(2)| H (ch)(ƒ)|(2)≅kL f e (- (2 Lα(f)))

取决于频率f，电缆段长度L，两个信号并行运行，以及信道传递函数Hch(f)。由于信道传递函数是L的指数函数，所以当L值较大时，ext噪声的功率谱密度较小，当L值较低时，功率谱密度相对较高。在上游方向(图4)，发射机Tx4US比Tx2US和Tx3US更接近ONU。Tx4US将在对s2和3中注入相对高水平的ext噪声。来自这些对的上游信号在注入ext噪声的地方被严重衰减。结果是，在上游方向，来自靠近ONU (CO)的源的ext噪声将显著降低远离ONU的源的信噪比，并配置在相同的绑定器中。解决方案是根据发射机位置到ONU(CO)的距离来降低发射功率。在下游方向不存在这个问题(所有的发射机都位于ONU/CO)。

6. 射频干扰

欧洲和美国的标准都允许在VDSL频谱内使用6个相对狭窄的(100-200 khz)业余频段。VDSL信号与业余无线电台信号之间存在明显的干扰。原因包括不适当的(缺乏)屏蔽，在高频下电话线的平衡下降(它可以低至10-30dB)，以及使用未扭曲的跌落线。这些干扰源表现出三个问题:

• 出口抑制。通过将业余频段VDSL信号的功率谱密度限制在80dbm /Hz，可以限制业余频段的VDSL干扰。

• 入侵抑制。在VDSL接收器输入处，业余无线电信号干扰可高达0 dBm。在转换为数字信号之前，非常希望衰减这种干扰，否则需要能够处理信号和干扰信号的高分辨率ADC。

• 业余无线电信号是非平稳信号，其特征是开/关周期。消除这个信号的影响(甚至衰减)在数字域不是一个简单的任务。

7. 行代码

向标准组织提交了关于行码的三个建议:

• 单载波调制(QAM)，将输入数据分成两流，分别调制同相和正交正弦波，目前大多数调制解调器都采用这种方法。必须注意的是，如图2所示的频段分配，每个上游和下游方向都需要两个这样的系统。

• 离散多音调制(DMT)，将频带分割成大量信道;每个单独的信道使用QAM调制。一种有效的编码/解码方法是利用发射机的FFT和接收机的FFT;它还保证了载体之间的正交性。这种调制方法用于ADSL。

• 滤波多音(FMT)调制[3]，可以看作是另外两种方法的结合。调制是通过将数据分成几个流来实现的，每个流应用于滤波器组的一个输入。由于实现的复杂性，信道的数量比DMT少得多。锐利的滤波器允许消除QAM中使用的保护带。线性或决策反馈均衡器是消除码间干扰(ISI)所必需的。

• 下面针对VDSL的具体问题对QAM和DMT调制进行比较。在大多数情况下，读者将能够推断出FMT的结果。

• DMT信号具有高斯振幅分布。需要15 dB的峰值平均比(PAR)来将削波降低到可接受的水平。适应这样的高信号峰值需要一个扩展范围的发射机缓冲区，并增加了前端的功耗。由于线路信号是两个QAM信道的和(见图2)，单载波调制的一些优势就丧失了。

• 对于单载波调制，每个方向需要两个QAM发射机/接收机;DMT需要帧同步和监督;而且恢复的时间安排更加困难。因此，这两种方法的复杂性大致相同。

• 由于循环前缀/后缀调制(DMT)和保护带(QAM)的数据速率损失是相似的。

• 射频出口。为了将发射频带内的每一个0 ~业余频带的发射PSD降低到- 80dbm /Hz，单调制系统需要陷波滤波器。这些滤波器使均衡更加困难。在DMT系统中，不使用业余或业余频段内的信道。一般来说，DMT调制在控制跨VDSL频谱的PSD方面具有更大的灵活性，这可能会转化为更高的性能。

8. 结论

VDSL允许使用现有的双绞线传输高达52 Mb/s的高数据速率。标准组织就在138- khz至12 mhz频率范围内使用四个频段(两个用于上游，两个用于下游)的频分复用达成了协议。频谱分配的细节还有待确定。文本噪声是主要的串扰损害。它需要在上游方向上关闭电源。短桥接抽头可以显著改变上游和下游数据速率之间的比率，这就是它们没有在ETSI标准中指定的原因;然而，它们仍然是美国标准的一部分。最后，T1E1和ETSI同意将所有三种线路代码纳入本标准。从长远来看，这些标准可能会演变成最能解决VDSL带来的技术难题的线路代码。

参考电路

1. J.Chow, Krista S. Jacobsen，“同一绑定中ADSL和VDSL之间的相互作用、模拟和测试结果”，国际电联贡献，纽伦堡，1999年8月2-6日。

2. N.Smith, J.Cook, A. Forcucci, K.McCammon, Q.Wang。“北美VDSL计划”，国际电联贡献，田纳西州纳什维尔。

3. 陈晓明，陈晓明，陈晓明，等。VDSL中CAP/QAM、DMT和滤波器组调制技术[j] .通信学报，2011(4):99-329。