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无载波幅度相位调制(CAP)技术

浏览:16245  来源:通信人在线  日期:2021-10-12

无载波幅度相位调制(CAPCarrierless Amplitude/Phase modulation)技术是AT&T贝尔实验室研究开发的无载波调幅调相编码技术,属于有冗余的调制码,是带通型传输编码。CAP是通过使用数字滤波器产生的,而不是调制载波,因而称为无载波调制。它是以QAM调制技术为基础发展而来的,可以说它是QAM技术的一个变种。输入数据被送入编码器,在编码器内,m位输入比特被映射为k =2m个不同的复数符号An=an+jbn,由k个不同的复数符号构成k-CAP线路编码。编码后anbn被分别送入同相和正交数字整形滤波器,求和后送入D/A转换器,最后经低通滤波器信号发送出去。

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CAP也有CAP-4CAP-16CAP-64等不同调制模式,其坐标图与QAM相似。CAP调制的基本原理与QAM一样,同样也分为I分路和Q分路数据经过两分支正交信号分别调制后叠加。CAP-16的坐标图同样也是有16个点,从发送端经过编码后送出,在接收端接收译码。较明显的差异是CAP符号经过编码之后,x值及Y值会各经过一个数字滤波器,然后才合并输出。CAP中的“carrierless(无载波)”是指生成载波(carrier)的部分(电路和DSP的固件模块)不独立,它与调制/解调部分合为一体,使结构更加紧凑。

CAP技术用于ADSL的主要技术难点是要克服近端串音对信号的干扰。一般可通过使用近端串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。

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CAP是基于正交幅度调制(QAM)的调制方式,上、下行信号调制在不同的载波上,速率对称型和非对称型的xDSL均可采用。V.34等模拟Modem也采用QAM,它和CAP的差别在于其所利用的频带。V.34 Modem只用到4kHz,而ADSL方式中的CAP要利用30kHz~1MHz的频带。频率越高,其波形周期越小,故可提高调制信号的速率(即数据传输速率)。

CAPQAM之间的差别只是在实现方式上。CAP是以数字的方式实现,而不是以模拟的方式。CAP并不传送载波信号,它通过两个幅频特性相同、相频特性不同的数字滤波器完成的调制。由于采用数字调制,而不是模拟调制,使调制解调器的成本大大降低。QAM信号编码后,经过一个乘法器与频率相同、相位相差90°正交载波调制;CAP的调制是在一对Hilbert滤波器中进行。CAP的另一个改进是,QAM中,信号的星座映射图是确定不变的,而CAP由于没有载波确定一个具体的相位值,CAP可以进行相位旋转,这样能适应信号的抖动。不过,CAP的接收端需要监测星座映射的相位位置。

CAP的系统组成与QAM类似,在接收端采用线性自适应均衡器或自适应判决反馈均衡器进行均衡,其系统框图如图1

1CAP调制系统

两对双绞线上传输CAP信号的功率谱如图2所示。由图可见,CAP码的功率谱属于带通型,其上限频率约为180kHz,与2B1Q码相比,其特点为:

2CAP码的功率谱

CAP码的带宽减小了一半,因而传输效率提高了一倍;

●由于无旁瓣产生,有利于减少码间干扰,对恢复定时基准信号的抖动要求可低一些;

CAP码通带低端3dB点在20kHz以下,因而受低频能量丰富的脉冲噪声及高频的近端串音等的干扰程度较小,群时延失真引起的码间干扰也较小;

CAP码通带高端(大于200kHz)的信号功率为零,因此近端串音也较小。

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CAP-ADSL采用0~4kHz传送话音,25~160kHz作为上行信道,240~1104kHz作为下行信道。

为了更有效地提高传输质量,在CAP-HDSL系统中又广泛采用了二维八状态格栅编码调制(TCM),即将数据分成5个比特一组与1个比特的冗余位一起进行编码。TCM-CAP HDSL系统在保持相同的传输速率情况下,误码性能可进一步得到改善。如TCM8-CAP 64HDSL系统在2对双绞线上的传输性能,皆优于2B1Q HDSL系统在3对双绞线上的性能。如果都在2对线上传输,则CAP HDSL系统的误码边界比2B1Q HDSL系统至少大4~6dB,在24小时内的平均误码率可达1×10-11,传输质量接近光纤系统的传输质量。对于0.4mm0.8mm0.9mm线径的传输距离分别大于4km10km11km

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附录
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