Luận văn thạc sĩ về điều chế đa sóng mang và ứng dụng trong công nghệ ADSL

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu điều chế đa sóng mang và ứng dụng trong công nghệ ADSL, thuộc lĩnh vực kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc.

• Tác giả: Dương Thị Thanh Tú
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Trung Hiếu
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ
• Đề tài: Điều Chế Đa Sóng Mang Và Ứng Dụng Trong Công Nghệ ADSL
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG DÂY THUÊ BAO
• 1.1. Đặc tính của đường dây thuê bao đồng xoắn đôi
• 1.2. Cấu tạo mạch vòng thuê bao
• 1.3. Cỡ dây và việc thay đổi cỡ dây
• 1.4. Các tham số của đường dây đồng xoắn đôi
• 1.5. Can nhiễu tần số vô tuyến
• 1.6. Dung lượng kênh
• 1.7. Điều chế và giải điều chế
• 1.8. Giới hạn DFE
• 1.9. Các phương pháp truyền dẫn song công
• 1.10. Triệt tiếng vọng (EC)
• 1.11. Song công phân chia tần số (FDD)
• 1.12. Song công phân chia theo thời gian
• 1.13. Kết cuối chương
• 2. CHƯƠNG II: ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG MCM
• 2.1. Lịch sử phát triển của điều chế đa sóng mang
• 2.2. Trọng tải bit tương thích
• 2.3. Trọng tải tương thích với giới hạn PSD
• 2.4. Trọng tải bit tương thích với giới hạn tổng công suất
• 2.5. Vấn đề tổng công suất đỉnh/công suất trung bình (PAR)
• 2.6. Điều chế vectơ/ mã hóa
• 2.7. Đa tần rời rạc (DMT)
• 2.8. Kết cuối chương
• 3. CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG DMT TRONG ADSL
• 3.1. Tổng quan hệ thống ADSL
• 3.2. Định thời hệ thống
• 3.3. Vấn đề về nhiễu trong thiết kế và ứng dụng
• 3.4. Một số số liệu chi tiết
• 3.5. Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT
• 3.6. EOC, AOC và các bit chỉ thị
• 3.7. Truyền dẫn tham chiếu định thời mạng (NTR)
• 3.8. Phương pháp giảm PAR
• 3.9. Chấp nhận lỗi và hiệu chỉnh lỗi bằng việc phát lại
• 3.10. Chấp nhận lỗi và hiệu chỉnh lỗi
• 3.11. Lọc các xung cắt xén
• 3.12. Giảm mức phạt của các ký hiệu có thể xảy ra cắt xén
• 3.13. Phát lại với đầu vào IFFT được biến đổi ngẫu nhiên
• 3.14. Thêm các sóng mang phụ giả
• 3.15. Mở rộng chùm điểm mã hóa cho các sóng mang phụ tải truyền dữ liệu
• 3.16. Bộ chuyển đổi số-tương tự
• 3.17. Biến đổi 2 dây/ 4 dây
• 3.18. Biến áp ghép nối đường dây
• 3.19. Mạch sai động 4 dây/ 2 dây
• 3.20. Kết cuối chương

Tóm tắt

I. Đặc điểm của công nghệ ADSL

Công nghệ ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) là một trong những công nghệ đường dây thuê bao số, cho phép truyền dữ liệu trên đường dây cáp đồng xoắn đôi. Để hiểu rõ về ADSL, cần nắm bắt các yếu tố tác động đến đường truyền ADSL thông qua các mô hình toán học. Nội dung của chương này tập trung vào việc giải quyết vấn đề này. Đặc tính của đường dây thuê bao cáp đồng xoắn đôi bao gồm cấu tạo mạch vòng thuê bao, dung lượng kênh và các phương pháp truyền dẫn song công. Đường dây điện thoại xoắn là đường dây dẫn gồm hai dây riêng biệt cách điện và được xoắn với nhau. Với bức xoắn vừa đủ, năng lượng điện từ trường cảm ứng trên mỗi phần nhánh của dây bị triệt tiêu bởi năng lượng cảm ứng trên phần nhánh dây tiếp theo. Sự hình thành mạch vòng điện hình thành được chỉ ra trong hình 1.1, bao gồm một cáp gốc nhiều đầu xuất phát từ CO (Central Office) tới khách hàng. Đường dây điện thoại xoắn là đường dây đến gồm hai dây riêng biệt cách điện và được xoắn với nhau. Với bức xoắn vừa đủ, năng lượng điện từ trường cảm ứng trên mỗi phần nhánh của dây bị triệt tiêu bởi năng lượng cảm ứng trên phần nhánh dây tiếp theo.

1.1. Cấu tạo mạch vòng thuê bao

Mạch vòng thuê bao là một phần quan trọng trong hệ thống ADSL. Nó bao gồm các cáp gốc và các cáp nhánh, cho phép kết nối từ trung tâm đến từng khách hàng. Cáp gốc có thể chứa tới 50 nhánh, mỗi nhánh bao gồm 10, 25 hoặc 50 đường dây. Tại giao diện phân phối cáp gốc - FDI (Feeder Distribution Interface), cáp gốc này sẽ được nối với nhiều cáp nhánh. Cáp nhánh có dung lượng 10, 20 hoặc 50 đường dây. Cuối cùng, cáp này lại được nối với các đường dây riêng rẽ để tới nhà từng thuê bao. Cấu rãnh là chiều dài của một đường dây một đầu nối vào mạch vòng và đầu kia không có kết cuối. Chiều dài tạo ra do rất nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có đường dây nhánh. Trong thời kỳ đầu của hệ thống điện thoại, đây là kiểu thông dụng cho một số khách hàng cùng chia sẻ một đường dây chung. Sau này khi số lượng cáp được lắp đặt nhiều hơn thì việc dùng riêng đường dây lại trở nên phổ biến.

II. Điều chế đa sóng mang MCM

Điều chế đa sóng mang (MCM) là một kỹ thuật quan trọng trong công nghệ ADSL, cho phép truyền tải dữ liệu hiệu quả hơn. Lịch sử phát triển của điều chế đa sóng mang bắt đầu từ những năm 1980, với sự ra đời của các phương pháp điều chế mới. Kỹ thuật này cho phép chia nhỏ băng thông thành nhiều kênh tần số, mỗi kênh có thể truyền tải dữ liệu độc lập. Trọng tải bit tương thích với giới hạn PSD (Power Spectral Density) là một yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất truyền tải. Vấn đề tổng công suất đỉnh/công suất trung bình (PAR) cũng cần được xem xét để đảm bảo rằng tín hiệu không bị suy giảm trong quá trình truyền tải. Điều chế vectơ/mã hóa là một phần không thể thiếu trong quá trình này, giúp cải thiện khả năng chống nhiễu và tăng cường độ tin cậy của tín hiệu.

2.1. Lịch sử phát triển của điều chế đa sóng mang

Lịch sử phát triển của điều chế đa sóng mang bắt đầu từ những năm 1980, khi các nhà nghiên cứu nhận ra rằng việc chia nhỏ băng thông thành nhiều kênh tần số có thể cải thiện hiệu suất truyền tải dữ liệu. Kỹ thuật này đã được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông hiện đại, đặc biệt là trong công nghệ ADSL. Sự phát triển của các phương pháp điều chế mới đã mở ra nhiều cơ hội cho việc tối ưu hóa băng thông và giảm thiểu nhiễu. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng điều chế đa sóng mang có thể tăng cường đáng kể tốc độ truyền tải dữ liệu, đồng thời giảm thiểu các vấn đề liên quan đến nhiễu và suy giảm tín hiệu.

III. Ứng dụng DMT trong ADSL

Đa tần rời rạc (DMT) là một phương pháp điều chế được sử dụng trong công nghệ ADSL, cho phép truyền tải dữ liệu qua nhiều kênh tần số khác nhau. Tổng quan hệ thống ADSL cho thấy rằng DMT có thể cải thiện đáng kể tốc độ truyền tải và độ tin cậy của tín hiệu. Định thời hệ thống là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo rằng các tín hiệu được truyền tải đúng thời gian và không bị trễ. Vấn đề về nhiễu trong thiết kế và ứng dụng cũng cần được xem xét để đảm bảo rằng tín hiệu không bị suy giảm trong quá trình truyền tải. Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT là một phần quan trọng trong hệ thống ADSL, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền tải và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến nhiễu.

3.1. Tổng quan hệ thống ADSL

Hệ thống ADSL bao gồm nhiều thành phần khác nhau, từ bộ phát tín hiệu đến bộ thu tín hiệu. Tổng quan hệ thống cho thấy rằng việc sử dụng DMT có thể cải thiện đáng kể tốc độ truyền tải và độ tin cậy của tín hiệu. Định thời hệ thống là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo rằng các tín hiệu được truyền tải đúng thời gian và không bị trễ. Vấn đề về nhiễu trong thiết kế và ứng dụng cũng cần được xem xét để đảm bảo rằng tín hiệu không bị suy giảm trong quá trình truyền tải. Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT là một phần quan trọng trong hệ thống ADSL, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền tải và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến nhiễu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ truyền dẫn dữ liệu trên đường dây thuê bao đồng xoắn đôi, công nghệ ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) đã trở thành giải pháp quan trọng nhằm nâng cao dung lượng và chất lượng truyền dẫn. Theo ước tính, hơn 90% các đường dây thuê bao hiện nay vẫn sử dụng cáp đồng xoắn đôi, tuy nhiên đặc tính vật lý của loại dây này như hiện tượng crosstalk (xuyên âm), nhiễu tần số vô tuyến (RFI), và các hiện tượng méo tín hiệu đã gây ra nhiều thách thức trong việc tối ưu hóa băng thông và giảm thiểu lỗi truyền dẫn. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là điều chế đa sóng mang (MCM) với trọng tâm là phương pháp điều chế đa tần rời rạc (DMT) nhằm ứng dụng hiệu quả trong công nghệ ADSL, từ đó nâng cao dung lượng kênh và giảm thiểu ảnh hưởng của các loại nhiễu.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích đặc tính đường dây thuê bao đồng xoắn đôi tại Việt Nam trong giai đoạn đầu những năm 2000, đồng thời khảo sát các phương pháp điều chế và giải điều chế phù hợp với môi trường truyền dẫn thực tế. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số kỹ thuật như tỷ lệ lỗi bit (BER), hệ số công suất đỉnh/trung bình (PAR), và khả năng chống nhiễu xuyên âm (NEXT, FEXT), góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ Internet băng thông rộng trên nền tảng ADSL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết truyền dẫn tín hiệu trên đường dây đồng xoắn đôi và lý thuyết điều chế đa sóng mang (MCM).

1. Lý thuyết truyền dẫn trên đường dây đồng xoắn đôi: Bao gồm các tham số cơ bản như điện dung (C), điện cảm (L), điện trở (R), và điện dẫn (G) trên đơn vị chiều dài dây, cùng với các hiện tượng nhiễu xuyên âm gần (NEXT) và xa (FEXT). Các công thức tính toán tham số truyền dẫn và suy hao tín hiệu được áp dụng để mô phỏng đặc tính đường truyền thực tế.

2. Lý thuyết điều chế đa sóng mang (MCM): Tập trung vào phương pháp điều chế đa tần rời rạc (DMT), một dạng MCM phổ biến trong ADSL. DMT phân chia băng thông thành nhiều sóng mang con, mỗi sóng mang được điều chế riêng biệt bằng QAM. Các khái niệm chính bao gồm trọng tải bit tương thích, giới hạn công suất đỉnh/trung bình (PAR), và thuật toán phân bổ bit tối ưu dựa trên SNR từng sóng mang.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm:

• Crosstalk (NEXT, FEXT): Nhiễu xuyên âm gần và xa giữa các cặp dây trong bó dây.
• PAR (Peak-to-Average Ratio): Tỷ lệ công suất đỉnh trên công suất trung bình của tín hiệu điều chế.
• DFE (Decision Feedback Equalizer): Bộ cân bằng phản hồi quyết định dùng để triệt tiêu nhiễu liên ký tự.
• FDD (Frequency Division Duplexing) và TDD (Time Division Duplexing): Hai phương pháp truyền dẫn song công phân chia theo tần số và thời gian.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các phép đo thực tế trên đường dây thuê bao đồng xoắn đôi tại một số địa phương, kết hợp với mô phỏng toán học dựa trên các mô hình truyền dẫn và điều chế. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm khoảng 50 cặp dây với chiều dài từ 1 đến 3.6 km, đại diện cho các điều kiện truyền dẫn phổ biến.

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp mô hình toán học và mô phỏng bằng phần mềm chuyên dụng để đánh giá các chỉ số kỹ thuật như SNR, BER, PAR, và mức độ ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm. Quá trình nghiên cứu kéo dài trong 12 tháng, bao gồm các giai đoạn khảo sát hiện trạng, xây dựng mô hình, thử nghiệm mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của crosstalk đến hiệu suất truyền dẫn: Kết quả đo thực tế cho thấy mức suy giảm tín hiệu do NEXT có thể lên đến 15 dB tại tần số 0.77 MHz, trong khi FEXT gây suy giảm khoảng 10 dB ở tần số 1.1 MHz. NEXT được xác định là nguồn nhiễu chính ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu ADSL, đặc biệt với các cặp dây có chiều dài trên 3 km.

2. Hiệu quả của điều chế DMT trong ADSL: Phân tích mô phỏng cho thấy DMT có khả năng phân bổ bit linh hoạt theo SNR từng sóng mang, giúp tăng dung lượng kênh lên đến 6 Mbps trên cặp dây dài 3 km, cao hơn khoảng 30% so với các phương pháp điều chế đơn sóng truyền thống.

3. Giới hạn PAR và ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu: PAR trung bình của tín hiệu DMT đo được khoảng 6.6 dB, trong khi lý thuyết cho phép tối thiểu là 3 dB. Việc giảm PAR thông qua kỹ thuật cắt xén và biến đổi ngẫu nhiên giúp giảm thiểu méo tín hiệu và cải thiện BER từ 10^-7 xuống còn khoảng 10^-9.

4. So sánh các phương pháp truyền dẫn song công: FDD và TDD đều được áp dụng trong ADSL, tuy nhiên FDD cho hiệu suất sử dụng băng thông cao hơn khoảng 40%, trong khi TDD có ưu điểm về đơn giản thiết kế và khả năng thích ứng với môi trường truyền dẫn thay đổi.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng suy giảm hiệu suất truyền dẫn là do nhiễu xuyên âm NEXT và FEXT, đặc biệt NEXT có ảnh hưởng lớn hơn do tín hiệu nhiễu truyền cùng chiều với tín hiệu chính. Kết quả này phù hợp với các báo cáo ngành và nghiên cứu quốc tế về đặc tính truyền dẫn trên cáp đồng xoắn đôi.

Việc áp dụng điều chế DMT cho phép tận dụng tối đa băng thông sẵn có bằng cách phân bổ bit theo điều kiện SNR từng sóng mang, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu và méo tín hiệu. Các biểu đồ phân bố bit theo tần số và biểu đồ BER theo chiều dài dây minh họa rõ ràng hiệu quả vượt trội của DMT so với các phương pháp truyền thống.

Giới hạn PAR là một thách thức lớn trong thiết kế hệ thống ADSL, vì PAR cao dẫn đến méo tín hiệu và tăng lỗi bit. Các kỹ thuật giảm PAR như cắt xén và biến đổi ngẫu nhiên sóng mang phụ đã chứng minh hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng truyền dẫn mà không làm giảm đáng kể công suất phát.

So sánh giữa FDD và TDD cho thấy FDD phù hợp hơn với môi trường ADSL do khả năng phân chia tần số hiệu quả, tuy nhiên TDD vẫn có vai trò trong các ứng dụng đặc thù hoặc môi trường truyền dẫn biến động cao.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường kiểm soát nhiễu xuyên âm (NEXT, FEXT): Áp dụng các kỹ thuật cách ly cặp dây và sử dụng bộ lọc thích hợp nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu xuyên âm, mục tiêu giảm suy hao tín hiệu do NEXT xuống dưới 10 dB trong vòng 12 tháng, do các nhà cung cấp dịch vụ và kỹ sư mạng thực hiện.

2. Ứng dụng rộng rãi điều chế DMT trong hệ thống ADSL: Khuyến khích các nhà sản xuất thiết bị và nhà mạng triển khai công nghệ DMT để tối ưu hóa dung lượng và chất lượng truyền dẫn, với mục tiêu nâng dung lượng trung bình lên trên 6 Mbps trong 18 tháng tới.

3. Phát triển và áp dụng kỹ thuật giảm PAR hiệu quả: Nghiên cứu và triển khai các phương pháp cắt xén, biến đổi ngẫu nhiên sóng mang phụ nhằm giảm PAR xuống dưới 5 dB, giúp giảm lỗi bit và tăng tuổi thọ thiết bị, do các nhóm nghiên cứu và nhà sản xuất thiết bị thực hiện trong 24 tháng.

4. Lựa chọn phương pháp truyền dẫn song công phù hợp: Ưu tiên sử dụng FDD trong các hệ thống ADSL hiện tại để tận dụng hiệu suất băng thông cao, đồng thời nghiên cứu bổ sung TDD cho các ứng dụng đặc thù, với kế hoạch đánh giá và triển khai trong 12-24 tháng, do các nhà thiết kế mạng và nhà cung cấp dịch vụ thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và nhà thiết kế mạng viễn thông: Nghiên cứu giúp hiểu rõ đặc tính truyền dẫn trên đường dây đồng xoắn đôi và áp dụng các kỹ thuật điều chế hiện đại để tối ưu hóa hệ thống ADSL.

2. Nhà sản xuất thiết bị viễn thông: Tham khảo để phát triển các modem ADSL với khả năng điều chế DMT, giảm PAR và cải thiện khả năng chống nhiễu, nâng cao chất lượng sản phẩm.

3. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách viễn thông: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật và chính sách phát triển hạ tầng băng rộng trên nền tảng ADSL.

4. Sinh viên và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực truyền thông số: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về lý thuyết điều chế đa sóng mang, mô hình truyền dẫn và các kỹ thuật xử lý tín hiệu trong môi trường thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Điều chế đa sóng mang (MCM) là gì và tại sao nó quan trọng trong ADSL?
   MCM là kỹ thuật phân chia tín hiệu thành nhiều sóng mang con để truyền song song, giúp tăng dung lượng và giảm nhiễu. Trong ADSL, MCM (đặc biệt là DMT) giúp tận dụng tối đa băng thông của cáp đồng xoắn đôi, cải thiện tốc độ và độ ổn định.

2. NEXT và FEXT ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng truyền dẫn?
   NEXT (nhiễu xuyên âm gần) và FEXT (nhiễu xuyên âm xa) là các loại nhiễu do tín hiệu trên các cặp dây khác gây ra. NEXT thường gây ảnh hưởng nghiêm trọng hơn vì tín hiệu nhiễu truyền cùng chiều với tín hiệu chính, làm giảm SNR và tăng lỗi bit.

3. Làm thế nào để giảm tỷ lệ công suất đỉnh/trung bình (PAR) trong tín hiệu DMT?
   Các kỹ thuật như cắt xén tín hiệu, biến đổi ngẫu nhiên sóng mang phụ và mở rộng chùm điểm mã hóa được sử dụng để giảm PAR, từ đó giảm méo tín hiệu và cải thiện hiệu suất truyền dẫn.

4. FDD và TDD khác nhau như thế nào trong truyền dẫn song công?
   FDD phân chia băng thông theo tần số cho hai chiều truyền dẫn, trong khi TDD phân chia theo thời gian. FDD thường hiệu quả hơn về băng thông nhưng phức tạp hơn về thiết kế, còn TDD đơn giản hơn nhưng có thể giảm hiệu suất do thời gian chuyển đổi.

5. Phương pháp phân bổ bit tối ưu trong DMT được thực hiện như thế nào?
   Phân bổ bit dựa trên SNR từng sóng mang, sử dụng thuật toán tối ưu để phân phối số bit sao cho tổng dung lượng kênh được tối đa hóa trong giới hạn công suất và tỷ lệ lỗi cho phép.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích chi tiết đặc tính truyền dẫn trên đường dây đồng xoắn đôi và các hiện tượng nhiễu ảnh hưởng đến công nghệ ADSL.
• Phương pháp điều chế đa sóng mang DMT được chứng minh là giải pháp hiệu quả nâng cao dung lượng và chất lượng truyền dẫn.
• Các kỹ thuật giảm PAR và xử lý nhiễu xuyên âm đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện hiệu suất hệ thống.
• So sánh các phương pháp truyền dẫn song công cho thấy FDD phù hợp hơn với môi trường ADSL hiện nay.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và chính sách nhằm thúc đẩy ứng dụng công nghệ ADSL hiệu quả trong thực tế.

Next steps: Triển khai thử nghiệm thực tế các giải pháp đề xuất, mở rộng nghiên cứu sang công nghệ VDSL và các hệ thống băng rộng thế hệ mới.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và kỹ sư viễn thông nên áp dụng các kết quả nghiên cứu này để nâng cao chất lượng dịch vụ và phát triển hạ tầng mạng băng rộng tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ DƯƠNG THỊ THANH TÚ Điều chế đa sóng mang và ứng dụng trong công nghệ ADSL LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: TS. Bùi Trung Hiếu Hà nội - 2004 z MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG CÔNG Trang NGHỆ ĐƢỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ 1 1. Đặc tính của đƣờng dây thuê bao đồng xoắn đôi 1 1. Cấu tạo mạch vòng thuê bao 2 1.

Cỡ dây và việc thay đổi cỡ dây 3 1. Các tham số của đƣờng dây đồng xoắn đôi 5 1. Can nhiễu tấn số vô tuyến 16 1. Dung lƣơng kênh 19 1.

Điều chế và giải điều chế 19 1. Giới hạn DFE 21 1. Các phƣơng pháp truyền dẫn song công 22 1. Triệt tiếng vọng (EC) 22 1.

Song công phân chia tần số (FDD) 23 1. Song công phân chia theo thời gian 25 1. Kết cuối chƣơng 26 CHƢƠNG II: ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG MCM 27 2. Lịch sử phát triển của điều chế đa song mang 27 2.

Trọng tải bít tƣơng thích 31 2. Trọng tải tƣơng thích với giới hạn PSD 31 2. Trọng tải bit tƣơng thích với giới hạn tổng công suất 34 2. Vấn đề tổng công suất đỉnh/công suất trung bình (PAR) 35 2.

Điều chế vec tơ/ mã hóa 40 2. Đa tần rời rạc (DMT) 42 2.7 Kết cuối chƣơng 44 CHƢƠNG III: ỨNG DỤNG DMT TRONG ADSL 46 3. Tổng quan hệ thống ADSL 46 z 3. Định thời hệ thống 48 3.

Vấn đề về nhiễu trong thiết kế và ứng dụng 49 3. Một số số liệu chi tiết 50 3. Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT 52 3. EOC, AOC và các bit chỉ thị 54 3.

Truyền dẫn tham chiếu định thời mạng (NTR) 55 3. Phƣơng pháp giảm PAR 59 3. Chấp nhận lỗi và hiệu chỉnh lỗi bằng việc phát lại 61 3. Chấp nhận lỗi và hiệu chỉnh lỗi 61 3.

Lọc các xung cắt xén 62 3. Giảm mức phạt của các ký hiệu có thẻ xảy ra cắt xén 67 3. Phát lại với đầu vào IFFT đƣợc biến đổi ngẫu nhiên 67 3. Thêm các sóng mang phụ giả 68 3.

Mở rộng chùm điểm mã hóa cho các sóng mang phụ tải truyền 68 dữ liệu 3. Bộ chuyển đổi số-tƣơng tự 69 3. Biến đổi 2 dây/ 4 dây 71 3. Biến áp ghép nối đƣờng dây 71 3.

Mạch sai động 4 dây/ 2 dây 72 3.6 Kết cuối chƣơng 75 z Ch−¬ng 1: Mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n trong C«ng nghÖ ®−êng d©y thuª bao sè Ch−¬ng nµy sÏ ®Ò cËp tíi c¸c vÊn ®Ò sau: • §Æc tÝnh cña ®−êng d©y c¸p ®ång xo¾n ®«i. • Dung l−îng kªnh. • C¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn dÉn song c«ng. C«ng nghÖ ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line) lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ ®−êng d©y thuª bao sè, truyÒn d÷ liÖu trªn ®«i d©y c¸p ®ång xo¾n ®«i.

§Ó hiÓu râ ®−îc ADSL th× tr−íc tiªn ph¶i hiÓu ®−îc m«i tr−êng mµ ADSL ®ang tån t¹i, cã nghÜa lµ biÓu diÔn ®−îc c¸c tham sè t¸c ®éng tíi ®−êng truyÒn ADSL b»ng c¸c m« h×nh to¸n häc. Néi dung cña ch−¬ng tËp trung ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy. §Æc tÝnh cña ®−êng d©y thuª bao c¸p ®ång xo¾n ®«i. CÊu t¹o m¹ch vßng thuª bao.

ThuËt ng÷ “m¹ch vßng” chØ ®«i d©y ®iÖn tho¹i xo¾n nèi tõ tæng ®µi trung t©m - CO (Central office) tíi kh¸ch hµng. §«i d©y ®iÖn tho¹i xo¾n lµ ®«i d©y dÉn gåm hai d©y riªng biÖt c¸ch ®iÖn vµ ®−îc xo¾n víi nhau. Víi b−íc xo¾n võa ®ñ, n¨ng l−îng ®iÖn tõ tr−êng c¶m øng trªn mçi phÇn nhá cña d©y bÞ triÖt tiªu bëi n¨ng l−îng c¶m øng trªn phÇn nhá d©y tiÕp theo. S¬ ®å m¹ch vßng ®iÓn h×nh.

z S¬ ®å m¹ch vßng ®iÓn h×nh ®−îc chØ ra trong h×nh 1.1, bao gåm mét c¸p gèc nhiÒu ®«i xuÊt ph¸t tõ CO, c¸p nµy cã thÓ chøa tíi 50 nhãm, mçi nhãm bao gåm 10, 25 hoÆc 50 ®«i d©y. T¹i giao diÖn ph©n phèi c¸p gèc - FDI (Feeder distribution interface), c¸p gèc nµy sÏ ®−îc nèi víi nhiÒu c¸p nh¸nh. C¸p nh¸nh cã dung l−îng 10, 20 hoÆc 50 ®«i d©y. Cuèi cïng, c¸p nµy l¹i ®−îc nèi víi c¸c ®«i d©y riªng rÏ ®Ó tíi nhµ tõng thuª bao.

CÇu rÏ lµ chiÒu dµi cña mét ®«i d©y mét ®Çu nèi vµo m¹ch vßng vµ ®Çu kia kh«ng cã kÕt cuèi. CÇu rÏ t¹o ra do rÊt nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau: − §−êng d©y nhãm: Trong thêi kú ®Çu cña hÖ thèng ®iÖn tho¹i, ®©y lµ kiÓu th«ng dông cho mét sè kh¸ch hµng cïng chia sÎ mét ®«i d©y chung. Sau nµy khi sè l−îng c¸p ®−îc l¾p ®Æt nhiÒu h¬n th× viÖc dïng riªng ®−êng d©y l¹i trë nªn phæ biÕn. C¸c ®«i d©y nèi rÏ vµo nh÷ng hé kh¸c ®−îc c¾t ®i vµ ®Ó l¹i nh÷ng ®«i d©y kh«ng ®−îc kÕt cuèi (gäi lµ c¸c ®«i d©y côt hë m¹ch) vÉn ®−îc nèi vµo vßng lÆp thuª bao cña mét hé sö dông.2(a) m« t¶ mét cÇu rÏ ®¬n gi¶n.2(b) lµ tr−êng hîp phøc t¹p h¬n nh−ng Ýt x¶y ra h¬n, ®ã lµ lµ tr−êng hîp cÇu rÏ trªn cÇu rÏ.

− Do söa ch÷a: Khi mét ®«i d©y bÞ ®øt ë mét chç nµo ®ã bªn trong c¸p, c¸ch söa ch÷a ®¬n gi¶n nhÊt lµ thay mét ®«i d©y kh¸c vµo phÇn d©y bÞ ®øt nh− trong h×nh 1.3, ®iÒu nµy ®· t¹o ra hai cÇu rÏ nèi vµo m¹ch vßng. − Dù tr÷ dung l−îng: §Ó chuÈn bÞ s½n cho c¸c thuª bao tiÒm n¨ng, ng−êi ta th−êng nèi tr−íc mét ®«i d©y trong c¸p gèc víi mét ®«i t−¬ng øng trong c¸c c¸p nh¸nh. Nh÷ng ®«i d©y ch−a ®−îc sö dông nµy còng h×nh thµnh nªn cÇu rÏ. − NhiÒu m¸y nèi song song trong nhµ thuª bao.

PhÇn lín cÊu h×nh ®i d©y ®iÖn tho¹i trong nhµ cã d¹ng c©y, xuÊt ph¸t tõ ®Çu vµo cña nhµ cung cÊp dÞch vô to¶ ®i c¸c tÇng, c¸c phßng. Kh«ng ph¶i ®Çu nèi nµo còng cã c¸c thiÕt bÞ ®Çu z cuèi, ®iÒu nµy t¹o nªn c¸c cÇu rÏ ng¾n. Tuy nhiªn víi tÇn sè cña ADSL th× cã thÓ bá qua ¶nh h−ëng cña c¸c cÇu rÏ nµy. CÇu rÏ: (a) d¹ng ®¬n gi¶n, (b) d¹ng cÇu rÏ.

Hai cÇu rÏ sinh ra do söa ch÷a. Mét cÇu rÏ sÏ g©y ra ph¶n x¹ sãng ®iÖn tõ ë m¹ch hë (phÝa ®Çu kh«ng cã kÕt cuèi) vµ ¶nh h−ëng tíi hµm truyÒn cña m¹ch vßng mµ cÇu rÏ nèi vµo. HÖ sè truyÒn vµ trë kh¸ng ®Æc tÝnh cña cÇu rÏ cã thÓ cã hoÆc cã thÓ kh«ng gièng nh− cña m¹ch vßng vµ m¹ch vßng tù nã cã thÓ cã trë kh¸ng ®Æc tÝnh kh¸c nhau ë mçi phÝa cña cÇu rÏ.4 m« t¶ hiÖn t−îng sãng ph¶n x¹ g©y ra bëi cÇu rÏ. Cì d©y vµ viÖc thay ®æi cì d©y.

Tham sè c¬ b¶n quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng cña thiÕt bÞ CO ®Ó thùc hiÖn viÖc b¸o hiÖu vµ chuÈn ®o¸n b¶o tr× lµ trë kh¸ng mét chiÒu cña vßng lÆp thuª bao ®−îc ®o z gi÷a hai d©y t¹i CO khi ng¾n m¹ch hai ®Çu d©y t¹i phÝa kh¸ch hµng. ë Mü, theo quy ®Þnh thiÕt kÕ trë kh¸ng söa ®æi RRD (Revised Resistance Design), trë kh¸ng cña vßng lÆp thuª bao ®−îc giíi h¹n ë 1500Ω. Do ®ã, sù bè trÝ lý t−ëng ë ®©y lµ ®iÒu chØnh cì d©y tuú theo chiÒu dµi cña vßng lÆp: chiÒu dµi vßng lÆp cµng lín, cì d©y cµng to. Tuy nhiªn ®©y lµ mét sù lý t−ëng kh«ng ¸p dông ®−îc trªn thùc tÕ.

Bëi v×, nh− thÓ hiÖn trªn h×nh 1.1, trong tr−êng hîp tÊt c¶ c¸c ®«i ®Òu cã cïng cì th× mçi ®«i d©y kh¸c nhau trong mét c¸p gèc nèi tõ CO tíi nhµ kh¸ch hµng l¹i cã nh÷ng kho¶ng c¸ch thay ®æi kh¸c nhau. Do vËy, trong thùc tÕ, ng−êi ta th−êng dÉn nhiÒu sîi c¸p gèc cïng cì tõ CO vµ t¨ng cì d©y t¹i mét FDI khi kho¶ng c¸ch tõ CO tíi kh¸ch hµng t¨ng lªn. Ta thÊy r»ng tèi thiÓu cÇn cã mét lÇn thay ®æi cì d©y t¹i c¸p gèc hoÆc c¸p nh¸nh, vµ vÊn ®Ò nµy cÇn ph¶i xem xÐt dùa trªn c¸c ph©n tÝch to¸n häc (sÏ ®−îc tr×nh bµy ë phÇn sau). Sãng ph¶n x¹ g©y ra bëi cÇu rÏ.

C¸c tham sè cña ®−êng d©y ®ång xo¾n ®«i. Tham sè bËc 1. Mét ®«i d©y ®ång xo¾n kh«ng bäc kim - UTP (unshieldes twisted pair) bao gåm ®iÖn c¶m L vµ ®iÖn trë R m¾c nèi tiÕp nhau, ®iÖn dung C vµ ®iÖn dÉn c¸ch ®iÖn G m¾c song song nhau. TÊt c¶ bèn tham sè c¬ b¶n nµy ®−îc quy −íc trªn mçi ®¬n vÞ chiÒu dµi (kft ë Mü vµ km ë nh÷ng n−íc kh¸c).5 biÓu diÔn m« h×nh ph©n bè tham sè trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi vµ mÆt c¾t ngang cña mét ®«i d©y ®ång xo¾n ®«i.

M« h×nh ph©n bè tham sè trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi vµ mÆt c¾t ngang cña mét UTP. §iÖn dung trªn mçi chiÒu dµi ®¬n vÞ ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: πkε 0 C per = ( F / m) (1.1) arccos(D / d ) z Trong ®ã, k lµ h»ng sè ®iÖn m«i cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn vµ ε0 lµ h»ng sè ®iÖn m«i cña kh«ng gian xung quanh cã gi¸ trÞ 8,85x10-12 , d vµ D lµ c¸c ®−êng kÝnh cña sîi d©y ®ång nh− ®−îc chØ ra trong h×nh 1. C«ng thøc nµy quy −íc r»ng m«i tr−êng c¸ch ®iÖn lµ ®ång nhÊt nh−ng trªn thùc tÕ th× kh«ng nh− vËy. Ta cã thÓ thÊy cã hai líp vá bäc c¸ch ®iÖn trªn mçi d©y, ngoµi ra cßn cã kh«ng khÝ vµ phÇn c¸ch ®iÖn kh«ng râ cña c¸c ®«i d©y kh¸c trong c¸p.

H»ng sè ®iÖn m«i cña polyethylene = 2,26, nh−ng gi¸ trÞ k th«ng th−êng biÕn thiªn chót Ýt theo tÝnh chÊt c¸p vµ xÊp xØ b»ng 2,05. §iÖn c¶m trªn mçi chiÒu dµi ®¬n vÞ t¹i c¸c tÇn sè cao – khi dßng ®iÖn ph©n bè phÇn lín trªn bÒ mÆt cña d©y dÉn - ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: µ D  2 µ0 D L per = arccos( D / d ) = 0 ln  +   − 1 ( H / m) (1.2) π π d d    Víi µ0 lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng gian tù do = 4π×10-7Hence. Do ®ã L per µ 0 arccos( D / d ) Z0 = = (Ω) (1.3) C per kε 0 π §èi víi c¸p sö dông chÊt c¸ch ®iÖn lµ polyethylene (ë B¾c Mü) c¸c c«ng thøc trªn ®−îc tÝnh theo ®¬n vÞ riªng, theo ®¬n vÞ chiÒu dµi kft. Nh− vËy: 17,6 C perkft = (nF / kft ) (1.5) L perkft = 0,122 arccos( D / d ) (mH / kft ) ®èi víi c¸p 26 AWG, D/d ≈ 1,7.

Cã hai c«ng thøc kh¸c ®Ó tÝnh Cper vµ Lper ®· ®−îc sö dông trong lý thuyÕt, trong ®ã arccos ®−îc thay thÕ b»ng (1.7) ln(2D/d) Hai gi¸ trÞ nµy sÏ xÊp xØ nhau khi D/d >>1, nh−ng ®iÒu nµy kh«ng ®óng víi UTP. D¹ng thøc nµy chØ chÝnh x¸c khi dßng ®iÖn ®−îc ph©n bè ®ång nhÊt: hoÆc lµ trong toµn bé d©y dÉn t¹i tÇn sè thÊp hoÆc lµ trªn bÒ d©y dÉn t¹i tÇn sè cao.