8 Công nghệ đường dây thuê bao số không đối xứng ADSL
8.17 Điều chế biên độ cầu phương QAM-16
8.3.2 QAM và nhiễu
Do các đường truyền bị tác động bởi nhiễu trên đường truyền dẫn tới một sự biến dạng tín hiệu tương tự. Nói cách khác tín hiệu tương tự đến đầu kia của đường truyền có thể có biên độ và pha (hơi) khác. Từ chùm tín hiệu trên hình vẽ ta có thể tháy rằng nếu sự biến dạng về pha và biên
Hình 8.18:QAM và nhiễu
độ quá lớn thì các lỗi sẽ có thể xuất hiện.
Ln ln có một điểm gần nhất tới véc tơ được dựng lại ở phía đầu thu.
Tưởng tượng rằng 1001 được dự kiến là sẽ nhận được nhưng do sự biến dạng nên véc tơ được dựng lại gần 1011 hơn nên 1011 được cho là biểu tượng đúng đã được phát đi và trường hợp này
96 CHƯƠNG 8. CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG ADSL
Bảng 8.2:Sự phụ thuộc của sơ đồ điều chế QAM vào tỷ số tín hiệu trên nhiễu đo được Số bit/biểu tượng QAM Tỷ số tín hiệu/nhiễu (dB) choBER <10−7
4 QAM-16 21,8 6 QAM-64 27,8 8 QAM-256 33,8 9 QAM-512 35,8 10 QAM-1024 39,9 12 QAM-4096 45,9 14 QAM-16384 51,9 gây ra lỗi.
Mở rộng chùm biểu tượng sẽ đáp ứng 2 mong muốn:
1. Tăng tốc độ dữ liệu bằng cách đặt nhiều điểm hơn trong chùm tín hiệu. Nhưng khi đó mắt lưới trở nên dày hơn và dẫn tới xác suất gây lỗi sẽ lớn hơn. Mở rộng chùm biểu tượng (mắt lưới) là một giải pháp.
2. Tưởng tượng rằng ta muốn đặt cùng số lượng bit trên 1 biểu tượng trong bất kỳ điều kiện nào, khi đó càng nhiều nhiễu thì càng nhiều lỗi sẽ phát sinh. Mở rộng chùm biểu tượng phụ thuộc vào tình trạng đường truyền sẽ là lý tưởng !
Thật khơng may, cường độ tín hiệu (cơng suất, biên độ tín hiệu) bị hạn chế do giới hạn về xuyên âm. Hạn chế này tương ứng với bán kính tối đa của vòng tròn miêu tả biên độ các vector được dựng lên trong chùm biểu tượng.
Đó là tại sao nhiễu và suy hao được đo đầu tiên để xác định bao nhiêu bit ta có thể đặt lên đường truyền.
Nếu chúng ta quan sát kỹ hơn vào các mắt lưới trong chùm biểu tượng ta sẽ thấy rằng 2 mắt (điểm) kế cận không khác nhau nhiều hơn 1 bit. Chỉ để đảm bảo rằng trong trường hợp một lỗi xuất hiện thì lỗi sẽ được giảm thiểu (chỉ duy nhất 1 bit). Các điểm này sẽ có số bít khác nhau nhiều hơn khi ở cách xa nhau trong chùm biểu tượng.
Bảng 8.2 có thể được sử dụng theo 2 cách sau:
1. SNR yêu cầu nhỏ nhất để điều chế N bit trên 1 sóng mang là bao nhiêu
2. Bao nhiêu bit có thể được điều chế để cho một tỷ số S/N bằng Y dB.
8.3.3 Mã đa tần rời rạc DMT
• Với ADSL các tần số của nhiều sóng mang được điều chế trên một đường truyền sử dụng phương thức Điều Biên Cầu phương.
• Các tần số này được đặt cách đều và với mỗi sóng mang tỷ số S/N sẽ được đo để xác định sơ đồ điều chế tối đa có thể đạt được.
8.3. ĐIỀU CHẾ 97
• Tổng biên độ các sóng mang ở những tần số này sẽ được đặt vào đường truyền.
• Nguyên tắc này được gọi là Đa tần rời rạc (DMT)
8.3.4 Ví dụ về Mã đa tần rời rạc DMT
Tưởng tượng một phổ tần số nào đó được chia thành 3 kênh con. Đối với mỗi trong số 3 kênh con này ta có thể gán cho một sơ đồ điều chế QAM thích hợp tùy theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N. Tổng các tín hiệu QAM này được thực hiện và sau đó gửi đến một bộ chuyển đổi Số-Tương tự (DAC). Đầu ra là một tín hiệu tương tự được đặt vào đường truyền.
Chia phổ tần thành các kênh con có thể được thực hiện theo nhiều cách.
Nếu chúng ta chỉ sử dụng một số ít kênh con thì chúng ta sẽ làm mất tính linh hoạt trong việc ấn định số lượng bít dữ liệu khác nhau cho những phần tương đối nhỏ của phổ tần. Nếu chúng ta xem xét một lượng đủ lớn các kênh con thì điều này sẽ làm tăng độ phức tạp của thiết bị.
Con số 255 kênh con là một sự thỏa hiệp lý tưởng.
8.3.5 DMT và ADSL
• Phổ tần được sử dụng cho ADSL được chia thành 255 sóng mang, mỗi sóng mang nm cỏc v trớnì4,3125 kHz.
ã i vi lung lờn các sóng mang từ 7 đến 29 được sử dụng
• Đối với luồng xuống các sóng mang từ 38 đến 255 được sử dụng.
• Trên mỗi sóng mang SNR được đo và quyết định:
– S/Nmin ⇒QAM-4⇒2 bit/symbol (biểu tượng).
– S/Nmax ⇒QAM-16384⇒14 bit/symbol
• Chu kỳ biểu tượng cho mỗi sóng mang l :250às
8.3.6 DMT ph thuc vo c tớnh ng truyn
ã Do suy hao tăng theo tần số (hiệu ứng da) nên SNR giảm khi tần số tăng
• Vì vậy số bit/sóng mang ít đi có thể được ấn định cho các kênh con phía tần số cao.
• Điều này giải thích vì sao người ta ít xem xét các tần số trên 1,1 Mb/s.
• Xem xét các tần số cao trên 1,1 MHz được thực hiện trong VHDSL (Very hight speed DSL). Do ta phải bù cho hiệu ứng da nên trong ứng dụng này khoảng cách bị hạn chế.
98 CHƯƠNG 8. CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG ADSL
• Chia phổ tần số được sử dụng thành các kênh con dẫn tới khả năng ấn định một phương thức điều chế QAM khác nhau trên mỗi kênh con. Vì vậy tùy theo SNR của một sóng mang nhất định, số bít dữ liệu nhiều hơn hoặc nhỏ hơn có thể được truyền đi.
Hình 8.19:QAM và nhiễu
8.3.7 Số bit trên sóng mang
• Chúng ta sẽ ln gán ít bit hơn cho các sóng mang cho phép bởi tỷ số SNR đo được. Điển hình chúng ta gán một giá trị trung bình ít hơn 2 bit.
• Độ dự trữ này được gọi là Độ dự trữ Nhiễu (TNM) và có thể cấu hình thơng qua AWS. Ta chỉ ra độ dự trữ trung bình ngay sau thủ tục khởi động theo dB. Modem đo SNR sau đó trừ đi Độ dự trữ nhiễu và sau đó kiểm tra xem chùm biểu tượng nào phù hợp. Mặc định TNM là 6 dB.
• Tại sao?
• Trong trường hợp có nhiễu (chẳng hạn như nhiễu vơ tuyến RFI), chúng ta không muốn tốc độ tổng thể của chúng ta bị giảm. Bất cứ khi nào một kênh con trở nên khơng sẵn sàng để truyền các bít dữ liệu thì các bit dự trữ trong các kênh con kế cận sẽ được sử dụng (xem mục sau)
8.3. ĐIỀU CHẾ 99
Hình 8.20:Số bit trên sóng mang
8.3.8 Tráo bit
Tráo bit cho phép một hệ thống ADSL thay đổi số bít ấn định cho một sóng mang phụ DMT hoặc thay đổi năng lượng phát của một sóng mang phụ mà khơng làm ngắt quãng luồng dữ liệu. Nó cố gắng cân bằng tỷ lệ lỗi của mỗi sóng mang phụ và duy trì điều này suốt thời gian làm việc bằng cách liên tục rời các bit khỏi những sóng mang có tỷ lệ lỗi cao sang những sóng mang có tỷ lệ lỗi thấp. Một trong hai ATU có thể khởi động q trình tráo bít. Thủ tục tráo bit trong các kênh luồng xuống và luồng lên là độc lập,9và có thể diễn ra đồng thời. Một ATU tiến hành khởi động việc tráo bít phát đi một bản tin yêu cầu và chờ đợi nhận được bản tin xác nhận từ đầu bên kia.
• Sau khi khởi động chúng ta sẽ sử dụng một QAM thấp hơn khi đó có thể áp dụng trên hầu hết các sóng mang.
– SNR đo được trong lúc khởi động xác định sơ đồ QAM tối đa, chẳng hạn QAM-4096 tương ứng với 12 bit/biểu tượng thì sẽ quyết định sử dụng QAM-1024 (10 bit/biểu tượng).
– Điều này dẫn tới các bit phụ trội có thể được phân bổ lên sóng mang đó.
• Trong khi modem hoạt động, SNR được đo trên tất cả các sóng mang ở các khoảng thời gian cách đều (mặc định là 1 giây).
– Nếu SNR trên một sóng mang nào đó giảm dẫn tới một sơ đồ QAM thấp hơn được sử dụng cho sóng mang đó thì các bit của sóng mang đó sẽ được tái phân bổ sang các sóng mang khác ở đó QAM tối đa cao hơn sơ đồ QAM thực tế đang được sử dụng
– Các modem sẽ thực hiện việc dàn đều các bít được tái phân bổ vào một số sóng mang khác nhau.
Modem khơng tính tốn bằng bit. Nó đo SNR sau đó trừ đi TNM và kiểm tra xem chùm biểu tượng nào phù hợp với nó.
100 CHƯƠNG 8. CƠNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG ADSL