Ch−ơng 3: ứng dụng dmt trong adsl
3.4.Bộ chuyển đổi số-t−ơng tự.
Đối với một hệ thống MCM, nếu một tín hiệu đa sóng mang có PAR cao sẽ dẫn đến rất nhiều các thành phần khác trong hệ thống bị ảnh h−ởng. Bộ chuyển đổi số- t−ơng tự (DAC) là một trong số đó. Thông th−ờng, việc tính toán số l−ợng bit yêu cầu trong DAC đ−ợc tiến hành nh− sau: Một bộ DAC có M bit, điều tiết một điện áp tín hiệu đỉnh là kσ thì tỉ số công suất tín hiệu/nhiễu l−ợng tử hoá, SQR, sẽ đ−ợc xác định là: 2 ) 1 ( 2 2 12 k x SQR M− = (3.9)
Nhiễu này là nhiễu trắng vì vậy nó sẽ ảnh h−ởng rất lớn đến các sóng mang phụ có trọng tải bit lớn. Đối với một sóng mang phụ truyền tải b bit, quá trình tính toán đ−ợc thực hiện nh− sau:
− Đối với tỉ lệ lỗi bit là 10-7, bỏ qua độ dự trữ và độ lợi mã hoá thì SNR yêu cầu sẽ là (8+3b)dB.
− Giả sử nhiễu l−ợng tử hoá cho phép lớn nhất là 0.1dB trong tổng nhiễu. − Nh− vậy, SQR phải lớn hơn SNR yêu cầu là 16dB.
− B−ớc l−ợng tử hoá σ đ−ợc tính bởi công thức: 1 2 − = kMσ δ (3.10) − Do đó 10 / ) 16 3 8 ( 2 ) 1 ( 2 10 2 12 M− > + b+ k x (3.11) trong đó giá trị b hợp lý là 12 và giá trị k đặc thù là 5 (giả sử không có sự suy giảm PAR) điều đó có nghĩa là
25
− Làm tròn M thành 12 sẽ dẫn đến k tăng lên 8 và b tăng lên 13.
− Nếu tăng b đến giá trị b lớn nhất là 15 (theo định nghĩa của T1.413) thì M sẽ tăng lên thành 13 bit.
Giảm số l−ợng bit DAC: Để giảm số l−ợng bit của DAC nh− đã tính toán ở trên, có thể sử dụng một trong những cách sau:
1. Giảm PAR (giả sử với việc giảm PAR, k=5 sẽ giảm xuống k=3 nh− vậy sẽ tiết kiệm đ−ợc 3/4 bit).
2. Giảm bớt oversampling sẽ trải rộng nhiễu l−ợng tử hoá trên một băng tần rộng hơn.
3. Sử dụng bộ lọc run-sum để giảm nhiễu l−ợng tử hoá tại các tần số thấp nơi có SNR cao.
Tất cả các ph−ơng pháp trên đều có thể ứng dụng cho hệ thống SMC cũng nh− MCM tuy nhiên nó đặc biệt hữu ích cho hệ thống MCM do hệ thống có nhiều yêu cầu giới hạn chặt chẽ.
Ph−ơng pháp giảm PAR đã đ−ợc đề cập ở phần trên, d−ới đây chỉ trình bầy tiếp về hai ph−ơng pháp còn lại.
Giảm Oversampling (DOS). Kỹ thuật DAC có đặc điểm thuận lợi là khi máy phát tăng tần số lấy mẫu lên trên mức yêu cầu (tức oversampling) thì có thể giảm số l−ợng bit yêu cầu xuống. Oversampling đặc biệt thích hợp cho kênh ADSL luồng lên. Với tốc độ lấy mẫu nhỏ nhất là 276 kHz, sẽ rất tiện lợi khi oversampling lên với hệ số 8 (lên tới 2.208 MHz, tốc độ lấy mẫu luồng xuống ADSL). Nh− vậy, với cùng một l−ợng nhiễu l−ợng tử hoá lại đ−ợc trải rộng ra trên một dải thông rộng gấp 8 lần nên mức đỉnh của tín hiệu sẽ giảm đ−ợc 9dB dẫn đến tiết kiệm đ−ợc
2 1 1 bit.
Để có thể trải rộng nhiễu l−ợng tử hoá trên toàn băng tần phải triệt tiêu sự t−ơng quan giữa oversample này với oversample cạnh nó. Một cách đơn giản là lặp lại mức giảm (1-∆) ở các mẫu tiếp theo. Nh− ở ví dụ trên với M=12 và k=5, b−ớc
26
l−ợng tử hoá 5σ x 2-11 thì ∆=2-8 sẽ đủ để đảm bảo các mẫu tiếp theo không còn t−ơng quan đến mẫu tr−ớc đó.
Bộ lọc Run-Sum (SRF): Đối với những mạch vòng cỡ lớn, tín hiệu, xen nhiễu và SNR hầu nh− giảm đều đặn theo tần số. ở tần số thấp, số bit th−ờng là 12 hoặc lớn hơn. Kênh truyền sẽ bị loại bỏ khi kênh không có bit nào. Thông th−ờng, nhiễu l−ợng tử hoá gây ảnh h−ởng ở tần số thấp nhiều hơn ở tần số cao nên một trong những ph−ơng pháp hữu hiệu là sử dụng một bộ lọc thông cao.
Bộ lọc run-sum là bộ lọc duy trì đ−ợc một tổng thay đổi theo lỗi l−ợng tử hoá và dịch chuyển đầu ra l−ợng tử hoá từng b−ớc một khi tổng chạy này v−ợt quá một nửa b−ớc l−ợng tử hoá, nghĩa là:
− [x]= l−ợng tử hoá của x đến số nguyên gần b−ớc l−ợng tử hoá nδ nhất. − e=x-[x]
− rsum=rsum + e
− Nếu rsum > δ/2 thì [x]=(n+1)δ và rsum=rsum-δ − Nếu rsum < -δ/2 thì [x]=(n-1)δ và rsum=rsum+δ
áp dụng thuật toán trên cho bộ mô phỏng DAC 12bit nằm trong khoảng biên độ 5σ. Mức nhiễu l−ợng tử hoá đo đ−ợc là một giá trị không đổi, đạt -63dB so với tín hiệu. Khi sử dụng bộ lọc, nhiễu l−ợng tử hoá giảm đi khoảng 1/3 trên toàn băng tầnvà lớn hơn 6dB tại điểm trên cùng của băng tần (sóng mang phụ thứ 255). Hàm truyền đạt của bộ lọc này có kết quả là:
fN jf jf Hrs + = 2 2 (3.13)
với fN là tần số Nyquist (=flấy mẫu/2).