專利名稱：全速率有線遠(yuǎn)傳模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及SHDSL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其涉及一種全速率有線遠(yuǎn)傳模塊。
背景技術(shù)：
在一些特定的應(yīng)用中，DSL技術(shù)不僅僅解決業(yè)務(wù)的接入，同時(shí)也為中繼傳輸提供手段， 這就需要選擇能夠提供雙向?qū)ΨQ載荷速率的DSL技術(shù)。在4Mbit/s以下速率，SHDSL技術(shù)是 最好的選擇。當(dāng)用戶提出4Mbit/s以上8Mbit/s以下速率的需求時(shí)，由于ITU G.991.2協(xié)議及 其附錄中標(biāo)定的最高傳輸載荷速率為5696kbit/s，大多數(shù)解決方案采用VDSL技術(shù)。VDSL采 用多載波調(diào)制技術(shù)的MCM-DMT或是單載波調(diào)制技術(shù)的SCM-QAM，而SHDSL采用網(wǎng)格編 碼的脈沖幅度調(diào)制技術(shù)(TC-PAM)。相比而言，SHDSL技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離，而 VDSL技術(shù)則能夠達(dá)到更高的傳輸速率。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)傳模塊采用SHDSL和VDSL兩種技術(shù)來(lái)實(shí) 現(xiàn)128kbit/s至8192kbit/s雙向?qū)ΨQ載荷速率的雙絞線傳輸，但采用這兩種技術(shù)需要兩套實(shí)現(xiàn) 電路，從而在系統(tǒng)的集成度、功耗以及成本方面存在不足。
本發(fā)明采用SHDSL標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)全速率雙絞線傳輸，既解決了上述傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊的不足， 并且在傳輸距離方面，以相同速率傳輸時(shí)，相比傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊也有較大程度的提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所公開的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，主要由SOPC (可編程片上系統(tǒng))和SHDSL處理 器兩大部分構(gòu)成，SOPC通過(guò)CPU軟核NIOS II負(fù)責(zé)完成與SHDSL處理器的交互，負(fù)責(zé)處理 轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間的邏輯，并為用戶提供三 種業(yè)務(wù)數(shù)椐接口和一路管理信息接口； SHDSL處理器在數(shù)字前端負(fù)責(zé)完成基于ITU組織的 G.991.2、 G.994.1、 G.997.1協(xié)議規(guī)定擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制，實(shí)現(xiàn)128kbit/s至8192kbit/s雙向 對(duì)稱載荷速率的雙絞線傳輸。
SOPC中央處理器主要由CPU軟核NIOSII、UART(異步串行數(shù)據(jù))收發(fā)、以太網(wǎng)MAC、 AAL5適配、AAL2適配以及接口處理等硬件程序組成CPU軟核NIOS II負(fù)責(zé)完成與SHDSL 處理器的交互，負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間 的邏輯；UART完成異步串行數(shù)據(jù)的收發(fā)；以太網(wǎng)MAC完成以太網(wǎng)接入的MAC層功能； AAL5完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的信元適配;AAL2完成話音比特流的信元適配。通過(guò)這些程序的處理， 為用戶提供三種數(shù)據(jù)接口透明的比特流接口、以太網(wǎng)接口、話音接口。比特流接口直接通 過(guò)SHDSL處理器的TDM接口實(shí)現(xiàn)透明傳輸；以太網(wǎng)接口既可以直接通過(guò)SHDSL處理器的 Mil接口實(shí)現(xiàn)接入，也可以適配成信元通過(guò)SHDSL處理器的UTOPIA接口實(shí)現(xiàn)接入；話音接 口經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后適配成ATM信元通過(guò)SHDSL處理器的UTOPIA接口實(shí)現(xiàn)接入。管理信息通過(guò)DSP嵌入式處理通道EOC進(jìn)行傳輸。
SHDSL處理器部分主要由內(nèi)嵌微處理器、數(shù)據(jù)接口、時(shí)鐘單元、數(shù)字前端、模擬前端、 線路驅(qū)動(dòng)等單元組成內(nèi)嵌微處理器負(fù)責(zé)完成對(duì)CPU命令的解析，EOC消息的處理、對(duì)其 它處理單元的配置，并與NIOS處理器配合完成線路握手、預(yù)啟動(dòng)、核啟動(dòng)到同步數(shù)據(jù)模式 的過(guò)程。數(shù)據(jù)接口單元負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)發(fā)送速率、幀同步信號(hào)來(lái)源、數(shù)據(jù)環(huán)回模式，采樣電平 及采樣時(shí)鐘沿，滑動(dòng)緩沖區(qū)的讀寫延時(shí)等。DSL成/解幀單元依據(jù)ITU G991.2協(xié)議規(guī)定，將 數(shù)據(jù)和EOC消息映射到SHDSL幀，反之從SHDSL幀分解出數(shù)據(jù)流和EOC消息。數(shù)字前端 包含了 Trellis編碼器、Viterbi解碼器、倒頻器、預(yù)編碼器、頻譜整形器、回波抵消算法單元、 近端串?dāng)_算法單元等，數(shù)字前端負(fù)責(zé)完成SHDSL幀的編解碼及調(diào)制解調(diào)。時(shí)鐘單元依據(jù)內(nèi) 嵌微處理器的配置，來(lái)控制參考符號(hào)時(shí)鐘的來(lái)源，以及向數(shù)據(jù)接口單元、成幀解幀單元、數(shù) 據(jù)處理單元提供時(shí)鐘源；在本模塊的應(yīng)用中，CO端及CPE端的符號(hào)收發(fā)時(shí)鐘均同步于CO 端的本地晶振時(shí)鐘上，但最終送往數(shù)據(jù)接口的時(shí)鐘鎖相于遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)接口的收時(shí)鐘，其鑒相信 息來(lái)源于動(dòng)態(tài)填充比特信息。模擬前端完成自動(dòng)增益控制、濾波器、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、線路 驅(qū)動(dòng)、合成器。通過(guò)這些功能模塊，數(shù)字調(diào)制信號(hào)被數(shù)模轉(zhuǎn)換器高度線性的轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)， 再經(jīng)過(guò)具有強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力和低失真特性的線路驅(qū)動(dòng)模塊，最后通過(guò)合成器送至DSL雙絞線上。 在接收端，模擬輸入經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制器后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
為了實(shí)現(xiàn)全速率有線遠(yuǎn)傳，本發(fā)明采用基于ITU組織的G.991.2、 G.994.K G.997.1協(xié)議 規(guī)定擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制方式，將調(diào)制電平擴(kuò)展到64TC-PAM:此時(shí)每個(gè)信息符號(hào)承載5個(gè) 比特?cái)?shù)據(jù)；同時(shí)依據(jù)ITU-T G99L2協(xié)議中對(duì)握手方式、時(shí)鐘模式、線路增益、功率譜密度等 技術(shù)參數(shù)的規(guī)定，建立了G.991.2協(xié)議擴(kuò)展的8192kbit/s速率的傳輸。其中在握手環(huán)節(jié)，利用 G-994.1協(xié)議中定義的性能清單中的擴(kuò)展單元，來(lái)完成主從端設(shè)定的傳輸速率、每個(gè)信息符號(hào) 承載比特?cái)?shù)等數(shù)據(jù)的交互。
下面以發(fā)送方向?yàn)槔?，?duì)本模塊的數(shù)據(jù)處理流程作進(jìn)一步的說(shuō)明，數(shù)據(jù)處理部份需要處 理的數(shù)據(jù)類型包括管理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)，其中業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)可能有比特流數(shù)據(jù)、以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)和話音數(shù)據(jù)信號(hào)管理信息通過(guò)UART接口接入，經(jīng)過(guò)CPU總線到達(dá)SHDSL處理 器，然后被送至DSL成幀器，管理信息作為EOC消息嵌入到DSL幀中的EOC通道；當(dāng)業(yè) 務(wù)為比特流形式時(shí)，直接接入到SHDSL處理器的串行數(shù)據(jù)接口，在DSL成幀器中，根據(jù)比 特流的時(shí)鐘將數(shù)據(jù)分配到DSL幀的每個(gè)時(shí)隙中；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FPGA中以太網(wǎng)MAC層， 再適配成AAL5信元，然后通過(guò)UTOPIA接口送到SHDSL處理器，SHDSL處理器將信元中 的載荷分配到DSL幀時(shí)隙中；而話音數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后適配成AAL2信元，通過(guò)UTOPIA接口 送到DSL成幀器，載荷由DSL時(shí)隙承載。
在SHDSL處理器中，DSL幀經(jīng)過(guò)擾碼器使其隨機(jī)化，然后送到TCM編碼器中完成 TC-PAM調(diào)制，接著通過(guò)預(yù)編碼器來(lái)平衡信號(hào)在線路中的損耗，然后經(jīng)過(guò)頻譜整形器完成對(duì)信號(hào)頻率參數(shù)的重整形，最后送到線路上。
接收方向的數(shù)據(jù)處理為發(fā)送方向的逆運(yùn)算。
本模塊的軟件控制流程為，軟件部分，依據(jù)ITU G.991.2對(duì)SHDSL啟動(dòng)步驟的規(guī)定， SHDSL處理器經(jīng)歷初始化、預(yù)啟動(dòng)、啟動(dòng)一系列狀態(tài)，最后達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)模式首先，NIOS II作為主控制器，控制SHDSL處理器的固件下載及啟動(dòng)過(guò)程，通過(guò)固件中的CRC校驗(yàn)碼， 來(lái)檢測(cè)下載固件的完整性，當(dāng)DSP順利啟動(dòng)后，主控制器發(fā)送命令通知DSP進(jìn)入初始化狀 態(tài)，然后以消息的形式發(fā)送對(duì)DSP的配置參數(shù)，其中主要包括數(shù)據(jù)接口的類型、特性，時(shí)鐘 方式，DSL成幀解幀參數(shù)，調(diào)制單元的參數(shù)，主從端的選擇等等；隨后，NIOS II通知DSP 進(jìn)入預(yù)啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，DSP將配置的參數(shù)，依據(jù)ITUG.994.1協(xié)議與對(duì)端溝通，如果兩端在 傳輸速率、時(shí)鐘方式、調(diào)制模式等參數(shù)配置一致，握手就能順利的完成；然后DSP在發(fā)送握 手成功消息到主控制器后，進(jìn)入核啟動(dòng)狀態(tài)核啟動(dòng)過(guò)程中，主從端的DSP以握手溝通得到 的數(shù)據(jù)速率，在數(shù)據(jù)接口的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，以2-PAM調(diào)制方式來(lái)交互ITU G.991.2協(xié)議中規(guī)定 的激活信號(hào)，主從端都正確的完成核啟動(dòng)過(guò)程后，DSP將正式進(jìn)入數(shù)據(jù)模式首先通過(guò)之前 配置的數(shù)據(jù)接口參數(shù)和時(shí)鐘模式同步對(duì)端的時(shí)鐘，繼而一直按照汀1)&991.2的規(guī)定，完成對(duì) 數(shù)據(jù)的成幀、調(diào)制、解調(diào)、解幀的工作；從DSP的預(yù)啟動(dòng)至數(shù)據(jù)模式過(guò)程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤， DSP將報(bào)告主控制器錯(cuò)誤原因，NIOS II接收后，將DSP置回到初始化狀態(tài)，重新完成上述 啟動(dòng)過(guò)程操作。
在線路穩(wěn)定傳輸時(shí)，NIOS II將輪詢UART 口的輸入，當(dāng)有輸入信息時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)以 消息的形式傳遞給DSP，然后DSP將這些數(shù)據(jù)通過(guò)EOC通道發(fā)送至對(duì)端，在接收到對(duì)端接 收成功的消息后，DSP也將以消息形式告知主控制器；同時(shí)，在DSP也會(huì)從接收的SHDSL 幀中檢測(cè)是否有EOC數(shù)據(jù)，如果有就將其發(fā)送給NIOS II ， NIOS II將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至UART 輸出給上位機(jī)。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明采用SHDSL單標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，不 僅解決了傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊需要采用SHDSL和VDSL兩種技術(shù)所存在的不足以及線路干擾和傳 統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊較難完成主從兩端時(shí)鐘的互鎖等問(wèn)題，而且在傳輸距離方面，在以相同速率傳輸 時(shí)，其傳輸距離相比傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊也有較大程度的提升，使本模塊通過(guò)輕型被復(fù)線就能達(dá)到 1 10km的傳輸距。


圖l、全速率有線遠(yuǎn)傳模塊構(gòu)成圖2、數(shù)據(jù)處理流程圖3、軟件控制流程圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合相關(guān)附圖，對(duì)本發(fā)明所公開的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊做進(jìn)一歩的詳細(xì)介紹本發(fā)明所述的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊主要由SOPC和SHDSL處理器兩大部分構(gòu)成SOPC通過(guò)CPU 軟核NIOSII負(fù)責(zé)完成與SHDSL處理器的交互，負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳 模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間的邏輯，并為用戶提供三種業(yè)務(wù)數(shù)椐接口和一路管理信息接 口； SHDSL處理器在數(shù)字前端負(fù)責(zé)完成基于ITU組織的G.991.2、 G.994.1、 G.997.1協(xié)議規(guī)定 擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制，實(shí)現(xiàn)128kbit/s至8192kbit/s雙向?qū)ΨQ載荷速率的雙絞線傳輸。
SOPC中央處理器主要由CPU軟核NIOSII 、 UART收發(fā)、以太網(wǎng)MAC、 AAL5適配、 AAL2適配以及接口處理等硬件程序組成CPU軟核NIOSII負(fù)責(zé)完成與SHDSL處理器的交 互，負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間的邏輯； UART完成異步串行數(shù)據(jù)的收發(fā)；以太網(wǎng)MAC完成以太網(wǎng)接入的MAC層功能；AAL5完成 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的信元適配；AAL2完成話音比特流的信元適配。通過(guò)這些程序的處理，本模塊 為用戶提供三種數(shù)據(jù)接口透明的比特流接口、以太網(wǎng)接口、話音接口和一路管理信息接口。 比特流接口直接通過(guò)SHDSL處理器的TDM接口實(shí)現(xiàn)透明傳輸；以太網(wǎng)接口既可以直接通過(guò) SHDSL處理器的Mil接口實(shí)現(xiàn)接入，也可以適配成信元通過(guò)SHDSL處理器的UTOPIA接口 實(shí)現(xiàn)接入；話音接口經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后適配成ATM信元通過(guò)SHDSL處理器的UTOPIA接口實(shí) 現(xiàn)接入；管理信息通過(guò)DSP的處理通道EOC進(jìn)行傳輸。
SHDSL處理器部分主要由內(nèi)嵌微處理器、數(shù)據(jù)接口、時(shí)鐘單元、數(shù)字前端、模擬前端、 線路驅(qū)動(dòng)等單元組成內(nèi)嵌微處理器負(fù)責(zé)完成對(duì)CPU命令的解析，EOC消息的處理、對(duì)其 它處理單元的配置，并與NIOS處理器配合完成線路握手、預(yù)啟動(dòng)、核啟動(dòng)到同歩數(shù)據(jù)模式 的過(guò)程；數(shù)據(jù)接口單元負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)發(fā)送速率、幀同步信號(hào)來(lái)源、數(shù)據(jù)環(huán)回模式，采樣電平 及采樣時(shí)鐘沿，滑動(dòng)緩沖區(qū)的讀寫延時(shí)等；DSL成/解幀單元依據(jù)ITU &991.2協(xié)議規(guī)定，將 數(shù)據(jù)和EOC消息映射到SHDSL幀，反之從SHDSL幀分解出數(shù)據(jù)流和EOC消息；數(shù)字前端 包含了 Trellis編碼器、Viterbi解碼器、倒頻器、預(yù)編碼器、頻譜整形器、回波抵消算法單元、 近端串?dāng)_算法單元等，負(fù)責(zé)完成SHDSL幀的編解碼及調(diào)制解調(diào)；時(shí)鐘單元依據(jù)內(nèi)嵌微處理 器的配置，來(lái)控制參考符號(hào)時(shí)鐘的來(lái)源，以及向數(shù)據(jù)接口單元、成幀解幀單元、數(shù)據(jù)處理單 元提供時(shí)鐘源，在本模塊的應(yīng)用中，CO端及CPE端的符號(hào)收發(fā)時(shí)鐘均同步于CO端的本地 晶振時(shí)鐘上，但最終送往數(shù)據(jù)接口的時(shí)鐘鎖相于遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)接口的收時(shí)鐘，其鑒相信息來(lái)源于 動(dòng)態(tài)填充比特信息；模擬前端完成自動(dòng)增益控制、濾波器、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、線路驅(qū)動(dòng)、合 成器；通過(guò)這些功能模塊，數(shù)字調(diào)制信號(hào)被數(shù)模轉(zhuǎn)換器高度線性的轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，再經(jīng)過(guò) 具有強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力和低失真特性的線路驅(qū)動(dòng)模塊，最后通過(guò)合成器送至DSL雙絞線上；在接收 端，模擬輸入經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制器后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
為了實(shí)現(xiàn)全速率有線遠(yuǎn)傳，本發(fā)明采用基于ITU組織的G.991.2、 G.994.1、 G.997.1協(xié)議
規(guī)定擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制方式，將調(diào)制電平擴(kuò)展到64 TC-PAM:此時(shí)每個(gè)信息符號(hào)承載5個(gè)
比特?cái)?shù)據(jù)；同時(shí)依據(jù)ITU-T G,991.2協(xié)議中對(duì)握手方式、時(shí)鐘模式、線路增益、功率譜密度等技術(shù)參數(shù)的規(guī)定，建立了0.991.2協(xié)議擴(kuò)展的8192版1/5速率的傳輸；其中在握手環(huán)節(jié)，利用 &994.1協(xié)議中定義的性能清單中的擴(kuò)展單元，來(lái)完成主從端設(shè)定的傳輸速率、每個(gè)信息符號(hào) 承載比特?cái)?shù)等數(shù)據(jù)的交互。
為了便于說(shuō)明問(wèn)題，本實(shí)施例以發(fā)送方向?yàn)槔?，?duì)本模塊的數(shù)據(jù)處理流程說(shuō)明如下數(shù)
據(jù)處理部份需要處理的數(shù)據(jù)類型包括管理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)，其中業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)可能
有比特流數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和話音數(shù)據(jù)信號(hào)管理信息通過(guò)UART接口接入，經(jīng)過(guò)CPU總線 到達(dá)SHDSL處理器，然后被送至DSL成幀器，管理信息作為EOC消息嵌入到DSL幀中的 EOC通道；當(dāng)業(yè)務(wù)為比特流形式時(shí)，直接接入到SHDSL處理器的串行數(shù)據(jù)接口，在DSL成 幀器中，根據(jù)比特流的時(shí)鐘將數(shù)據(jù)分配到DSL幀的每個(gè)時(shí)隙中；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FPGA中以 太網(wǎng)MAC層，再適配成AAL5信元，然后通過(guò)UTOPIA接口送到SHDSL處理器，SHDSL 處理器將信元中的載荷分配到DSL幀時(shí)隙中；而話音數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后適配成AAL2信元，通 過(guò)UTOPIA接口送到DSL成幀器，載荷由DSL時(shí)隙承載。
在SHDSL處理器中，DSL幀經(jīng)過(guò)擾碼器使其隨機(jī)化，然后送到TCM編碼器中完成 TC-PAM調(diào)制，接著通過(guò)預(yù)編碼器來(lái)平衡信號(hào)在線路中的損耗，然后經(jīng)過(guò)頻譜整形器完成對(duì) 信號(hào)頻率參數(shù)的重整形，最后送到線路上。
對(duì)于接收方向的數(shù)據(jù)處理部分，簡(jiǎn)單的說(shuō)也就是發(fā)送過(guò)程的逆運(yùn)算。
本模塊的軟件控制流程如圖3所示，軟件部分，依據(jù)ITUG.991.2對(duì)SHDSL啟動(dòng)步驟的 規(guī)定，SHDSL處理器經(jīng)歷初始化、預(yù)啟動(dòng)、啟動(dòng)一系列狀態(tài)，最后達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)模式首 先，NIOS II作為主控制器，控制SHDSL處理器的固件下載及啟動(dòng)過(guò)程，通過(guò)固件中的CRC 校驗(yàn)碼，來(lái)檢測(cè)下載固件的完整性，當(dāng)DSP順利啟動(dòng)后，主控發(fā)送命令通知DSP進(jìn)入初始 化狀態(tài)，然后以消息的形式發(fā)送對(duì)DSP的配置參數(shù)，其中主要包括數(shù)據(jù)接口的類型、特性， 時(shí)鐘方式，DSL成幀解幀參數(shù)，調(diào)制單元的參數(shù)，主從端的選擇等等；隨后，NIOS n通知 DSP進(jìn)入預(yù)啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，DSP將配置的參數(shù)，依據(jù)ITU G.994.1協(xié)議與對(duì)端溝通，如果 兩端在傳輸速率、時(shí)鐘方式、調(diào)制模式等參數(shù)配置一致，握手就能順利的完成；然后DSP在 發(fā)送握手成功消息到主控制器后，進(jìn)入核啟動(dòng)狀態(tài)核啟動(dòng)過(guò)程中，主從端的DSP以握手溝 通得到的數(shù)據(jù)速率，在數(shù)據(jù)接口的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，以2-PAM調(diào)制方式來(lái)交互ITU G991.2協(xié)議 中規(guī)定的激活信號(hào)，主從端都正確的完成核啟動(dòng)過(guò)程后，DSP將正式進(jìn)入數(shù)據(jù)模式首先通 過(guò)之前配置的數(shù)據(jù)接口參數(shù)和時(shí)鐘模式同步對(duì)端的時(shí)鐘，繼而一直按照ITUG.991.2的規(guī)定， 完成對(duì)數(shù)據(jù)的成幀、調(diào)制、解調(diào)、解幀的工作；從DSP的預(yù)啟動(dòng)至數(shù)據(jù)模式過(guò)程中，如果出 現(xiàn)錯(cuò)誤，DSP將報(bào)告主控制器錯(cuò)誤原因，NIOS II接收后，將DSP置回到初始化狀態(tài)，重新 完成上述啟動(dòng)過(guò)程操作。
在線路穩(wěn)定傳輸時(shí)，NIOS II將輪詢UART 口的輸入，當(dāng)有輸入信息時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)以 消息的形式傳遞給DSP，然后DSP將這些數(shù)據(jù)通過(guò)EOC通道發(fā)送至對(duì)端，在接收到對(duì)端接收成功的消息后，DSP也將以消息形式告知主控制器；同時(shí)，在DSP也會(huì)從接收的SHDSL 幀中檢測(cè)是否有EOC數(shù)據(jù)，如果有就將其發(fā)送給NIOS II ， NIOS II將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至UART 輸出給上位機(jī)。
權(quán)利要求
1，一種全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，其特征在于本模塊包括SOPC和SHDSL處理器兩大部份，SOPC通過(guò)CPU軟核NIOS II負(fù)責(zé)完成與SHDSL處理器的交互，負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間的邏輯，并為用戶提供三種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口和一路管理信息接口；SHDSL在數(shù)字前端負(fù)責(zé)完成基于ITU組織的G.991.2、G.994.1、G.997.1協(xié)議規(guī)定擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制，實(shí)現(xiàn)128kbit/s至8192kbit/s雙向?qū)ΨQ載荷速率的雙絞線傳輸。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，其特征在于SOPC中央處理器主要由 CPU軟核NIOS II 、 UART收發(fā)、以太網(wǎng)MAC、 AAL5適配、AAL2適配以及接口處理等硬 件程序組成CPU軟核NIOSII負(fù)責(zé)完成與SHDSL處理器的交互，負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)發(fā)管理信息， 以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間的邏輯；UART完成異步串行數(shù)據(jù)的收發(fā)； 以太網(wǎng)MAC完成以太網(wǎng)接入的MAC層功能；AAL5完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的信元適配；AAL2完 成話音比特流的信元適配；通過(guò)這些程序的處理，為用戶提供三種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口透明的比 特流接口、以太網(wǎng)接口、話音接口，比特流接口直接通過(guò)SHDSL處理器的TDM接口實(shí)現(xiàn)透 明傳輸；以太網(wǎng)接口既可以直接通過(guò)SHDSL處理器的Mil接口實(shí)現(xiàn)接入，也可以適配成信 元通過(guò)SHDSL處理器的UTOPIA接口實(shí)現(xiàn)接入；話音接口經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后適配成ATM信元 通過(guò)SHDSL處理器的UTOPIA接口實(shí)現(xiàn)接入；管理信息通過(guò)DSP的嵌入式處理通道EOC 傳輸。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，其特征在于SHDSL處理器部分主要 由內(nèi)嵌微處理器、數(shù)據(jù)接口、時(shí)鐘單元、數(shù)字前端、模擬前端、線路驅(qū)動(dòng)等單元組成內(nèi)嵌 微處理器負(fù)責(zé)完成對(duì)CPU命令的解析，EOC消息的處理、對(duì)其它處理單元的配置，并與NIOS處理器配合完成線路握手、預(yù)啟動(dòng)、核啟動(dòng)到同步數(shù)據(jù)模式的過(guò)程；數(shù)據(jù)接n單元負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)發(fā)送速率、幀同步信號(hào)來(lái)源、數(shù)據(jù)環(huán)回模式，采樣電平及采樣時(shí)鐘沿，滑動(dòng)緩沖區(qū)的讀 寫延時(shí)；DSL成/解幀單元依據(jù)ITU G.991.2協(xié)議規(guī)定，將數(shù)據(jù)和EOC消息映射到SHDSL幀， 反之從SHDSL幀分解出數(shù)據(jù)流和EOC消息；數(shù)字前端包含了 Trellis編碼器、Viterbi解碼器、 倒頻器、預(yù)編碼器、頻譜整形器、回波抵消算法單元、近端串?dāng)_算法單元，完成SHDSL幀 的編解碼及調(diào)制解調(diào)；時(shí)鐘單元依據(jù)內(nèi)嵌微處理器的配置，來(lái)控制參考符號(hào)時(shí)鐘的來(lái)源，以 及向數(shù)據(jù)接口單元、成幀解幀單元、數(shù)據(jù)處理單元提供時(shí)鐘源；模擬前端完成自動(dòng)增益控制、 濾波器、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、線路驅(qū)動(dòng)、合成器，通過(guò)這些功能模塊，數(shù)字調(diào)制信號(hào)被數(shù)模轉(zhuǎn) 換器高度線性的轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；再經(jīng)過(guò)具有強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力和低失真特性的線路驅(qū)動(dòng)模塊，最 后通過(guò)合成器送至DSL雙絞線上；在接收端，模擬輸入經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制器后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
4，根據(jù)權(quán)利要求1所述的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，其特征在于采用基于ITU組織的 G.991.2、 G.994.K G.997.1協(xié)議規(guī)定擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制方式為將調(diào)制電平擴(kuò)展到64 TC-PAM，此時(shí)每個(gè)信息符號(hào)承載5個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)依據(jù)ITU-T G.991.2協(xié)議中對(duì)握手方式、 時(shí)鐘模式、線路增益、功率譜密度等技術(shù)參數(shù)的規(guī)定，建立了 G.991.2協(xié)議擴(kuò)展的8192kbit/s 速率的傳輸；其中在握手環(huán)節(jié)，利用0.994.1協(xié)議中定義的性能清單中的擴(kuò)展單元，來(lái)完成主 從端設(shè)定的傳輸速率、每個(gè)信息符號(hào)承載比特?cái)?shù)等數(shù)據(jù)的交互。
5，根據(jù)權(quán)利要求1所述的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，其特征在于該模塊發(fā)送方向的數(shù)據(jù)處 理流程為數(shù)據(jù)處理部份需要處理的數(shù)據(jù)類型包括管理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)，其中業(yè)務(wù) 信息數(shù)據(jù)分為比特流數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和話音數(shù)據(jù)信號(hào)管理信息通過(guò)UART接口接入，經(jīng) 過(guò)CPU總線到達(dá)SHDSL處理器，然后被送至DSL成幀器，管理信息作為EOC消息嵌入到 DSL幀中的EOC通道；當(dāng)業(yè)務(wù)為比特流形式時(shí)，直接接入到SHDSL處理器的串行數(shù)據(jù)接口， 在DSL成幀器中，根據(jù)比特流的時(shí)鐘將數(shù)據(jù)分配到DSL幀的每個(gè)時(shí)隙中；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) FPGA中以太網(wǎng)MAC層，再適配成AAL5信元，然后通過(guò)UTOPIA接口送到SHDSL處理器， SHDSL處理器將信元中的載荷分配到DSL幀時(shí)隙中；而話音數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼后適配成AAL2 信元，通過(guò)UTOPIA接口送到DSL成幀器，載荷由DSL時(shí)隙承載。在SHDSL處理器中，DSL幀經(jīng)過(guò)擾碼器使其隨機(jī)化，然后送到TCM編碼器中完成 TC-PAM調(diào)制，接著通過(guò)預(yù)編碼器來(lái)平衡信號(hào)在線路中的損耗，然后經(jīng)過(guò)頻譜整形器完成對(duì) 信號(hào)頻率參數(shù)的重整形，最后送到線路上；對(duì)于接收方向的數(shù)據(jù)處理流程為傳送方向數(shù)據(jù)處理流程的逆運(yùn)算。
6，根據(jù)權(quán)利要求1所述的全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，其特征在于該模塊的軟件控制流程為 軟件部分，依據(jù)ITU G.991.2對(duì)SHDSL啟動(dòng)步驟的規(guī)定，SHDSL處理器經(jīng)歷初始化、預(yù)啟動(dòng)、 啟動(dòng)一系列狀態(tài)，最后達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)模式首先，NIOS II作為主控制器，控制SHDSL處 理器的固件下載及啟動(dòng)過(guò)程，通過(guò)固件中的CRC校驗(yàn)碼，來(lái)檢測(cè)下載固件的完整性，當(dāng)DSP 順利啟動(dòng)后，主控發(fā)送命令通知DSP進(jìn)入初始化狀態(tài)，然后以消息的形式發(fā)送對(duì)DSP的配 置參數(shù)，其中主要包括數(shù)據(jù)接口的類型、特性，時(shí)鐘方式，DSL成幀解幀參數(shù)，調(diào)制單元的 參數(shù)，主從端的選擇；隨后，NIOS II通知DSP進(jìn)入預(yù)啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，DSP將配置的參數(shù)， 依據(jù)ITUG,994.1協(xié)議與對(duì)端溝通，如果兩端在傳輸速率、時(shí)鐘方式、調(diào)制模式等參數(shù)配置一 致，握手就能順利的完成；然后DSP在發(fā)送握手成功消息到主控制器后，進(jìn)入核啟動(dòng)狀態(tài) 核啟動(dòng)過(guò)程中，主從端的DSP以握手溝通得到的數(shù)據(jù)速率，在數(shù)據(jù)接口的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，以 2-PAM調(diào)制方式來(lái)交互ITU G.991.2協(xié)議中規(guī)定的激活信號(hào)，主從端都正確的完成核啟動(dòng)過(guò) 程后，DSP將正式進(jìn)入數(shù)據(jù)模式首先通過(guò)之前配置的數(shù)據(jù)接口參數(shù)和時(shí)鐘模式同步對(duì)端的時(shí)鐘，繼而一直按照汀110.991.2的規(guī)定，完成對(duì)數(shù)據(jù)的成幀、調(diào)制、解調(diào)、解幀的工作；從 DSP的預(yù)啟動(dòng)至數(shù)據(jù)模式過(guò)程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，DSP將報(bào)告主控制器錯(cuò)誤原因，NIOS II 接收后，將DSP置回到初始化狀態(tài)，重新完成上述啟動(dòng)過(guò)程操作。在線路穩(wěn)定傳輸時(shí)，NIOS II將輪詢UART 口的輸入，當(dāng)有輸入信息時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)以 消息的形式傳遞給DSP，然后DSP將這些數(shù)據(jù)通過(guò)EOC通道發(fā)送至對(duì)端，在接收到對(duì)端接 收成功的消息后，DSP也將以消息形式告知主控制器；同時(shí)，在DSP也會(huì)從接收的SHDSL 幀中檢測(cè)是否有EOC數(shù)據(jù)，如果有就將其發(fā)送給NIOS II ， NIOS II將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至UART 輸出給上位機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全速率有線遠(yuǎn)傳模塊，它包括SOPC和SHDSL處理器兩大部份，SOPC通過(guò)CPU軟核NIOS II負(fù)責(zé)完成與SHDSL處理器的交互，負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)發(fā)管理信息，以及控制整個(gè)遠(yuǎn)傳模塊從啟動(dòng)狀態(tài)到同步狀態(tài)之間的邏輯，并為用戶提供三種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口和一路管理信息接口；SHDSL在數(shù)字前端負(fù)責(zé)完成基于ITU組織的G.991.2、G.994.1、G.997.1協(xié)議規(guī)定擴(kuò)展的TC-PAM調(diào)制，實(shí)現(xiàn)128kbit/s至8192kbit/s雙向?qū)ΨQ載荷速率的雙絞線傳輸。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是不僅解決了傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊需要采用SHDSL和VDSL兩種技術(shù)所存在的不足以及線路干擾和傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊較難完成主從兩端時(shí)鐘的互鎖等問(wèn)題，而且在傳輸距離方面，在以相同速率傳輸時(shí)，其傳輸距離相比傳統(tǒng)遠(yuǎn)傳模塊也有較大程度的提升，使本模塊通過(guò)輕型被復(fù)線就能達(dá)到1～10km的傳輸距。
文檔編號(hào)H04L29/10GK101594363SQ20091010383
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者波 王, 鄧康明 申請(qǐng)人:重慶金美通信有限責(zé)任公司