vợt quá mức cho phép làm cho truyền dẫn thoại không chấp nhận đợc. Để giải quyết
vấn đề này các cuộn gia cảm (Loading coil) sẽ đợc thêm vào đờng dây nhằm tăng
điện cảm của dây để cân bằng với dung kháng của dây. Giá trị điện cảm của cuộn
gia cảm đợc tính toán phù hợp với điện dung của đờng truyền, cuộn cảm có tác
dụng nâng cao chất lợng của tín hiệu trong khoảng tần số truyền thống (0,3 tới 3,4
KHz) đồng thời triệt tiêu hầu hết tín hiệu nằm ngoài khoảng này. Đây là một khó
khăn lớn cho việc mở rộng dải tần số sử dụng trên đờng dây đồng thông thờng và
đối với công nghệ xDSL thì cuộn gia cảm này không đợc sử dụng.
Sau đây là hình minh họa suy giảm trên cáp đồng và tác dụng của cuộn gia
cảm.
Trong công nghệ xDSL có nhiễu xuyên âm bởi vì mỗi dây trong cáp của đôi
dây xoắn phát ra điện từ các trờng điện từ này tạo ra dòng điện chạy trong các đôi
dây bên cạnh dẫn đến tín hiệu xuyên âm không mong muốn trên các đôi dây này.
Xuyên âm (crosstalk) là yếu tố chính hạn chế khả năng hoạt động của các hệ
thống số sử dụng cùng băng tần số cho truyền dẫn thu và phát. Có hai kiểu xuyên
âm thờng gặp trong xDSL : Xuyên âm đầu gần ( NEXT-Near end crosstalk ) và
xuyên âm đầu xa ( FEXT - Far end crosstalk ).
Suy hao ( dB/km )
Đường dây không bù
Cuộn gia cảm
H-88
Cuộn gia cảm
D-66
Cuộn gia cảm
B-44
0 1 2 3 4 5 (Km)
0,2
0,4
2
Hình 1.1 Suy hao dây đồng và tác dụng cuộn gia cảm
Xuyên âm đầu gần NEXT là xuất hiện ở các bộ thu ở cùng đầu cáp với các bộ
phát nhiễu ( từ bộ phát tới bộ thu đầu cuối gần ). Xuyên âm đầu xa FEXT là nhiễu
gây ra bởi các đôi dây cho một đôi dây ở đầu bên kia của đờng truyền ( từ bộ phát
tới bộ thu đầu xa ). NEXT ảnh hởng tới các hệ thống truyền trên cả hai hớng trong
cùng một dải tần cùng một lúc và tại đầu gần, và nó luôn lớn hơn FEXT. NEXT có
thể tránh đợc nếu nh tín hiệu theo hai chiều đợc truyền trong những khoảng thời
gian khác nhau hay ở những khoảng tần số khác nhau ( Đó là hai kỹ thuật song công
phân chia tần số FDD và phân chia thời gian TDD mà ta sẽ xét kỹ hơn ở phần sau).
Ngoài ra đôi dây xoắn còn chịu nhiều loại nhiễu từ bên ngoài tác động vào nh :
Nhiễu vô tuyến, nhiễu do các đờng dây điện, máy hàn, đèn neon Các nhiễu này
thờng không thể định trớc một cách rõ ràng nhng khi thiết kế lắp đặt chúng ta lại
cần phải tính toán đến các loại nhiễu này.
1.2.2 Các giải pháp công nghệ chung trong xDSL
Để nâng cao tốc độ và chất lợng truyền dẫn, các công nghệ xDSL phải áp dụng
nhiều phơng thức khác nhau nhằm mở rộng băng tần sử dụng và tăng hiệu suất sử
dụng băng tần. Nh thay vì sử dụng dải tần truyền thống ( 0.3 - 4.3 KHz ) bằng cách
loại bỏ các cuộn gia cảm, đờng dây điện thoại có thể hoạt động với tần số hàng
MHz. Ngoài ra ngời ta còn đa ra các phơng thức thực hiện song công để sử dụng
băng tần một cách có hiệu quả, các phơng pháp điều chế sao cho phổ tín hiệu tơng
thích với đờng truyền để giảm méo và nâng cao hiệu suất sử dụng phổ (Mỗi symbol
Thu đầu
Gần
Phát
Xuyên âm
Thu đầu
Xa
NEXT FEXT
Hình 1.2 Minh hoạ xuyên âm
sẽ mang thông tin của nhiều Bits), các phơng pháp mã hoá để chống lỗi nâng cao
chất lợng truyền dẫn.
1. Các phơng thức thực hiện song công
Hầu hết các dịch vụ DSL đòi hỏi song công trong việc truyền dữ liệu các ph-
ơng thức song công để tách biệt tín hiệu trên các hớng ngợc nhau. Có 4 phơng thức
thực hiện song công khác nhau : song công 4 dây, triệt tiếng vọng, song công phân
chia tần số, song công phân chia theo thời gian. Ba phơng pháp cuối cùng sử dụng
trên cùng một đôi dây xoắn cho cả hai hớng truyền dẫn. Đối với mỗi trờng hợp cụ
thể thì chúng ta sẽ lự chọn phơng thức song công nào hoặc sử dụng kết hợp các ph-
ơng thức để phù hợp với hệ thống cần thiết kế.
Song công 4 dây
Sử dụng 2 đôi dây xoắn, mỗi đôi cho một hớng truyền. Song công 4 dây còn
gọi là truyền dẫn đơn công đôi , bởi vì có hai kênh truyền dẫn đơn công ( một h-
ớng ). Bất lợi của song công 4 dây là cần hai đôi dây xoắn thay vì một đôi nh các
phơng pháp song công khác.
Nhng song công 4 dây là phơng pháp song công với chi phí ít nhất nếu cáp
đồng bổ sung là sẵn có. Tuy nhiên cáp đòng bổ sung thờng là đắt, do vậy chi phí
toàn bộ hệ thống là rất cao, mặc dù chi phí điện tử có thể ít hơn.Việc chi phí điện tử
để tiết kiệm cáp đồng là vấn đề chung thờng xảy ra trong kỹ thuật DSL.
Song công phân chia theo tần số
Đối với những hệ thống thực hiện song công ghép kênh phân chia tần số FDD (
Frequency Division Duplex ) thì quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác
nhau :
Thuê bao 1
Thuê bao 2
Luồng T1 hoặc E1
Luồng T1 hoặc E1
4 Dây
Hình 1.3 Song công bốn dây
Do phơng thức song công FDD quá trình thu và phát ở nằm ở 2 dải tần số khác
nhau do đó tránh đợc xuyên âm ở đầu gần (NEXT) nhng vẫn phải tính đến nhiễu
xuyên âm ở đầu xa (FEXT). Phơng thức này có u điểm hệ thống sử dụng nó đơn
giản cho nên giá thành thấp nhng phơng thức FDD lại có nhợc điểm là tần số không
đợc sử dụng một cách triệt để do băng tần thu phát nằm tách biệt do vậy phơng thức
song công này thờng không dùng đơn lẻ trong hệ thống mà thờng đợc sử dụng kết
hợp với những phơng thức khác.
Song công phân chia theo thời gian
Song công phân chia theo thời gian TDD ( Time Division Duplex ) là tại một
thời điểm chỉ truyền theo một hớng. Việc điều khiển các đờng liên kết thờng đợc
luân phiên tại các khoảng đều đặn giữa các hớng truyền. Do quá trình phát và thu
nằm ở hai thời điểm hoàn toàn khác nhau nên TDD loại bỏ đợc nhiễu xuyên âm đầu
gần NEXT. Nhng TDD gây ra tổn thất là làm lỡ thời gian truyền dẫn.
Đường lên Đường Xuống
KHz
Biên độ(dB)
Hình 1.4 Song công FDD
Lên
Lên
Lên
LênXuống Xuống
Xuống Xuống
Trễ
t
Hình 1.5 Song công TDD
Song công triệt tiếng vọng
Phơng thức song công triệt tiếng vọng EC ( Echo Canceller ) đây là dạng phổ
biến nhất của DSL hiện đại, kỹ thuật triệt tiếng vọng EC thì dải tần phát đợc đặt
trong dải tần thu và phải dùng một bộ triệt tiếng vọng để phân tách đờng thu và đ-
ờng phát. Việc thực hiện song công ở cùng một băng tần số tại một thời điểm cho
nên băng tần đợc sử dụng một cách có hiệu quả bù, nhng phơng thức song công triệt
tiếng vọng thì các thiết bị lại rất phứ tạp và đắt tiền.
Thu
EC
Hybrid
Phát
Đôi dây
Tiếng vọng
Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống triệt tiếng vọng
Biên độ(dB)
Thu và phát
KHz
Hình 1.7 Song công triệt tiếng vọng
2. Các phơng pháp điều chế
Các tín hiệu truyền trên đờng dây điện thoại đều là tín hiệu Analog. Điều chế
nhằm biến đổi tín hiệu số đầu vào thành các tín hiệu Analog có dạng phổ phù hợp
với đặc tuyến truyền dẫn của đờng truyền để tín hiệu truyền trên nó sẽ hạn chế đợc
méo, và sử dụng băng tần hiệu quả hơn.Các phơng pháp điều chế thờng đợc sử dụng
là trong công nghệ xDSL là : 2B1Q, QAM, PAM, DMT.
Điều chế 2B1Q
Điều chế 2B1Q ( 2 Binary 1 Quartery ) đợc sử dụng nhiều trong công nghệ
xDSL trớc đây. Đây là phơng pháp điều biên bốn mức, phơng pháp này chỉ sử dụng
một hàm cơ bản là:
)(sin
1
)(
T
t
c
T
t
=
Trong đó hàm sinc : sinc(x) = sin(x)/x
Trong 2B1Q mỗi nhóm bit để mã hoá là b=2 bit cho nên sẽ có m=4 bản tin t-
ơng ứng sẽ có 4 symbol, mỗi symbol sẽ mang thông tin của 2 bit
Dới đây là mô hình điều chế và giải điều chế 2B1Q :
+3d/2 (10)
+d/2 (11)
- d/2 (01)
- 3d/2 (00)
Hình 1.8 Giản đồ mã hoá 2B1Q
)(sin
1
)(
T
t
c
T
t
=
)(sin
1
)(
T
t
c
T
t
=
Mã hoá
Phát
hiện
&
Giải
mã
Kênh
Điều chế Giải diều chế
Hình 1.9 Sơ đồ điều chế và giải điều chế 2B1Q
x(t) y(t)
Điều chế biên độ cầu phơng QAM
Điều chế biên độ cầu phơng QAM ( Quadra Amplitude Modulation ) đây là ph-
ơng pháp điều chế hai chiều sử dụng một sóng dạng (sin) và một sóng dạng (cos) có
cùng tần số để truyền dữ liệu. Các bít sẽ đợc hợp nhóm tạo thành các bản tin để điều
chế làm thay đổi biên độ và pha của sóng sin và sóng cos. Mỗi nhóm bit sẽ tơng ứng
với một sóng cos và sin có biên độ và pha cố định và khi sắp xếp trên mặt phẳng toạ
độ cực ta đợc một mô hình điều chế.
QAM sử dụng hai hàm cơ bản để điều chế là :
)2cos()(
2
)(1 fctt
T
t
=
;
)2sin()(
2
)(2 fctt
T
t
=
Trong đó : (t) là hàm điều chế băng gốc nh dạng sin lồi hoặc cos lồi căn bình
phơng.
Biên độ sóng sin
Biên độ Sóng cos
Hình 1.10 Mô hình mã hoá QAM_16
Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP
Điều chế biên độ pha không sóng mang CAP ( Carrierless Amplitude and
Phase Modulation ) Phơng pháp điều chế này tơng tự nh QAM nhng do lựa chọn
khôn ngoan hai hàm cơ bản không có thành phần một chiều DC.
Sự khác biệt giữa CAP và QAM là phơng pháp thực hiện. QAM thực hiện bằng
cách tạo ra hai tín hiệu thành phần khi trộn nó với hai sóng mang dạng cos và sin
sau đó kết hợp trong miền Analog để tạo nên tín hiệu QAM. Còn việc thực hiện
CAP thì không cần tạo ra hai sóng mang cos và sin mà ta tiến hành bằng cách cho
chúng đi qua 1 cặp bộ lọc Hilbert có hai hàm đặc tuyến trực giao với nhau sau đó
tổng hợp lại ta đợc tín hiệu đã điều chế CAP. Ngày nay ngời ta thờng dùng các bộ
lọc số thông dải, dùng 1 cặp có đặc tuyến biên độ bằng nhau nhng pha lệch nhau 90
0
( cặp Hilbert ), hai tín hiệu sau bộ lọc sẽ đợc đa vào bộ biến đổi DAC rồi qua một bộ
lọc nữa ta thu đợc tín hiệu đã điều chế.
(t)
(t)
Encoder
Cos(2f
c
t)
-Sin(2f
c
t)
x
m
x
m1
x
m2
x(t)
Hình 1.11 Sơ đồ điều chế QAM
Sinh mã
Encoder
Lọc đồng
pha
Lọcngược
pha 90
0
DAC LPF
x
m
x
m1
x
m2
Output
Hình 1.12 Sơ đồ diều chế CAP
Điều chế đa tần rời rạc DMT
Điều chế đa tần rời rạc DMT ( Discrete MultiTone Modulation ) là phơng pháp
điều chế đa sóng mang trong đó băng tần sử dụng đợc chia thành nhiều băng tần
nhỏ mỗi băng tần sẽ đợc sử dụng để truyền dẫn một sóng mang điều chế các chuỗi
bit tốc độ thấp. DMT có mối quan hệ mật thiết với thuật toán biến đổi Fourier nhanh
FFT ( Fasr Fourier Transform ) Thuật toán mà DMT sử dụng để thực hiện điều chế
và giải điều chế. Trên đây chỉ là những khái niệm cơ bản về DMT phơng pháp thực
hiện cụ thể và những u điểm của phơng pháp này sẽ đợc nghiên cứu ở chơng sau.
Một biến thể của DMT là phơng pháp điều chế đa tần sóng rời rạc DMWT (
Discrete Multiwavelet MultiTone Modulation ) trong đó toán tử Fourier đợc thay thế
bằng toán tử sóng. Kỹ thuật này đợc sử dụng trong công nghệ VDSL.
3. Các phơng pháp mã hoá
Do môi trờng truyền dẫn thông tin của đôi dây đồng chịu ảnh hởng của nhiều
nguồn nhiễu nh xét ở trên làm số liệu thu có thể bị lỗi nên cần đa thêm các bit phát
hiện và sửa lỗi. Nhợc điểm của việc đa thêm các bit là giảm dung lợng thực và gây
trễ trong quá trình truyền số liệu. Càng nhiều bit phát đi để phát hiện và sửa lỗi thì
càng ít các bit mang thông tin. Thời gian trễ thông thờng từ vài ms tới nhiều giây.Có
hai phơng pháp cơ bản để phát hiện và sửa lỗi đợc sử dụng trong truyền dẫn DSL là
mã khối và mã xoắn.
Trong mã khối, luồng thông tin đợc chia thành các khối có độ dài bằng nhau đ-
ợc gọi là các khối bản tin, các bit d đợc bổ xung vào các khối theo một thuật toán
nhất định phụ thuộc vào loại mã đợc sử dụng. Mã khối có thể phát hiện và sửa một
hay nhiều bit thông tin. Mã xoắn đợc tạo ra bằng cách cho một chuỗi bit thông tin đi
qua các tầng nhớ thờng là các thanh ghi dịch tuyến tính hạn chế trạng thái. Điểm
khác biệt cơ bản với mã khối là bộ lập mã phải có bộ nhớ để lu giữ thời điểm trớc.
Ví dụ bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 2 tạo ra 2 bit cho mỗi bit đầu vào. Quan hệ giữa đầu
ra và đầu vào bộ mã hoá càng lớn, các bit d càng lớn thì chống lỗi càng tốt. Ví dụ,
bộ mã hoá xoắn tốc độ 1/ 4 có khả năng chống lỗi tốt hơn bộ mã xoắn tốc độ 1/ 2.
Tuy nhiên, bộ mã xoắn 1/ 4 tạo ra 4 bit cho mỗi bit đầu vào của số liệu ngời sử dụng
nên nếu dung lợng kênh truyền là 40 kbit/s thì ngời sử dụng chỉ gửi số liệu với tốc
độ 10 kbit/s. Do đó phát hiện và sửa lỗi làm giảm dung lợng hệ thống.
Những kiểu phát hiện và sửa lỗi khác nhau đợc sử dụng trong hệ thống xDSL
tuỳ thuộc loại dịch vụ của khách hàng. Ví dụ lỗi xảy ra trong các dịch vụ truyền
thoại số hoặc truyền hình quảng bá có thể chấp nhận đợc nhng không chấp nhận lỗi
khi truyền tải các file chơng trình phần mềm. Do vậy, khách hàng có thể sẵn sàng
chấp nhận tốc độ lỗi cao hơn trong các ứng dụng truyền thông gần thời gian thực để
có băng thông cao hơn. Để thoả hiệp giữa thời gian trễ và hao phí băng thông, hầu
hết các kỹ thuật xDSL đều đa ra ít nhất hai loại kênh truyền thông nhanh và chậm.
Các kênh nhanh thờng tránh lỗi ít nhng truyền tải các bản tin có trễ ngắn. Các kênh
chậm có thể chống lỗi tốt nhng trễ vài giây.
Kết quả của những công cuộc nghiên cứu đa vào sử dụng toàn bộ băng thông
của đờng dây đồng gồm cả dải tần số phía trên dải tần số thoại cùng những tiến bộ
kỹ thuật của giải pháp xDSL đã tận dụng đợc các mạch vòng cáp đồng có mặt ở
khắp nơi trên thế giới. Với tốc độ truyền dữ liệu hàng chục Mbit/s, những modem
xDSL sẽ thay thế toàn bộ các modem tơng tự cũ để cung cấp các dịch vụ truyền dữ
liệu chất lợng cao trong tơng lai.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét