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随着通信技术的发展,以太网接入技术与光纤接入技术日渐成熟,但由于已经存在的大量部署的铜线资源以及一些特殊环境光纤难以部署的原因,xDSL(Digital Subscriber Line)技术仍然有其研究的意义。G.SHDSL(Single-pair High-speed Digital Subscriber Line)技术拥有远距离对称传输的特点,使得该技术在深海探测、矿井数据传输、军事野战等特殊运用场景有着不可替代的作用。本文首先对G.SHDSL的传输信道进行简易建模,包括对双绞线传输模型的理论研究,G.SHDSL线路的干扰分析以及以#24号双绞线和#26号双绞线为例进行传输线路的功率衰弱模型建立。然后,本文以ITU G.991.2推荐协议标准的平面模型中的PMD(Physical Medium Dependent)层为设计依据,针对PMD层所涉及的编解码及预编码进行设计,提出了TC-16PAM(Trellis Coded 16 Pulse Amplitude Modulation)编解码方案及预编码方案,本文对TC-16PAM的设计中,卷积编码器采用(2,1,6)的卷积码,并进行了满足最大自由距离即能达到最大编码增益的16电平映射,采用的译码方案为“子集译码”,即将进行反映射后得到的4位数据中的高两位用于子集选择译码,低两位通过采用回溯法的维特比译码,其中回溯深度为32,最后将子集选择码与维特比译码进行组合获得最后的译码结果。预编码设计则采用反馈滤波的方法,为了满足传输系统对传输功率的限制要求,这里采用线性取模的方法进行了一个可逆转换。其次,本文就设计的TC-16PAM编解码及预编码进行了MATLAB仿真验证,仿真结果验证了TC-16PAM编码和预编码的编码增益。本文还分别以接收误码率及接收功率作为通信要求,通过MATLAB仿真分析传输速率与最大传输距离之间的关系,根据仿真结果得到G.991.2标准最大传输速率2.312Mb/s时可达到约3.5km的传输距离。最后,本文将TC-16PAM编解码及预编码运用于G.SHDSL接口的收发端进行设计,其中模拟前端采用AFE1230芯片,并通过FPGA仿真获得了符合模拟前端需求的信号波形图。此外,本文还对G.SHDSL接口设计的核心模块TC-16PAM编解码进行了下板验证,通过采用ILA在线调试工具对FPGA开发板中的数据进行抓取,由抓取到的TC-16PAM编码输入,编码输出和译码输出的数据波形图验证了G.SHDSL接口核心模块设计的正确性。