Быстрый поиск

Реферат: Технология ADSL

Рисунок 16. Приемопередатчик DMT.

Существенной проблемой является ISI. Межсимвольная интерференция проявляется в том, что заключительная часть предыдущего DMT-символа искажает начало следующего символа, чья заключительная часть, в свою очередь искажает начало следующего за ним символа и т.д. Другим словами подканалы не являются полностью независимыми друг от друга с точки зрения частоты. Наличие эффекта ISI приводит к появлению интерференции между несущими (Inter-Carrier Interference – ICI). Для того, чтобы решить данную проблему существует три способа:

· Ввести дополнительный интервал перед каждым символом. В данном случае передача по линии будет иметь всплески, причем длина такого всплеска будет равна длине DMT символа. Однако в этом случае всплески, займут лишь около 30% всего времени, что критически снизит эффективность ADSL системы.

· Ввести корректор времени (Time Domain Equalizer – TEQ) для компенсации функции передачи по каналу. Однако это решение окажет существенное влияние на сложность аппаратной реализации, а также реализацию алгоритмов, необходимых для вычисления оптимального набора коэффициентов.

· Ввести «циклический префикс» (cyclic prefix), который прибавляется к каждому модулированному сигналу. Конечно число символов в таком префиксе должно быть значительно меньше N. Корректор осуществляет поиск на наличие данного префикса и, при наличии ISI предполагается, что интерференция распространится не далее данного префикса. Поскольку циклический префикс удаляется в приемнике, возможная ISI также удаляется до начала процесса демодуляции с помощью БПФ (смотри также рисунок 24). Данный метод снижает сложность аппаратной реализации, и вместе с тем позволяет достигнуть высокой эффективности. Например 5% избыточность привносимая префиксом, является небольшой.

Использование узких подканалов имеет преимущество, которое заключается в том, что характеристики кабеля линейны для данного подканала. Поэтому дисперсия импульса в пределах каждого подканала, а следовательно и необходимость в коррекции в приемнике будет минимальна. В следствии наличия импульсного шума принятый символ будет искажен, однако БПФ «раскидает» данный эффект по большому числу подканалов, в результате чего вероятность ошибки будет невелика.

При использовании DMT количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу может варьироваться в зависимости от уровня сигнала и шума в данном подканале. Это не только позволяет максимизировать производительность для каждой конкретной абонентской линии, но также позволяет уменьшить влияние таких эффектов как переходные помехи или RFI (смотри рисунок 18). Количество бит данных, передаваемых по каждому подканалу определяется на фазе инициализации. В общем случае использование более высоких частот вызывает более сильное затухание, что приводит к необходимости использования КAM более низкой разрядности. С другой стороны, затухание на низких частотах будет ниже, что позволяет использовать КAM более высокой разрядности. В дополнении к этому, распределение количества бит по подканалам может адаптироваться на фазе передачи данных, в зависимости от качества канала.

Рисунок 17. Распределение бит по частотным подканалам при использовании DMT.

Коды, исправляющие ошибки

Введение

В связи с наличием импульсного шума, должны быть описаны средства, позволяющие приемопередатчику ADSL противостоять данному эффекту, а также поддерживать требуемое значение коэффициента ошибок (BER) для обеспечения хорошего качества передачи. Для этих целей используются коды исправляющие ошибки.

Из всего многообразия кодов данной разновидности, после длительных исследований, ANSI выбрал код Рида-Соломона (Reed-Solomon – RS) в качестве обязательного для всех приемопередатчиков ADSL. Исправление ошибок с помощью кода RS достигается путем внесения избыточности. Кроме того, существует возможность повысить кратность исправляемой ошибки, путем увеличения кодового слова RS, что конечно приведет к появлению дополнительной задержки.

Примечание Необходимо отметить, что некоторые службы могут иметь собственные средства для защиты от ошибок. Например, служба «Видео по запросу» (Video on Demand – VoD), использует схему компрессии видеоизображения MPEG2, которая поддерживает собственные средства защиты от ошибок.

Исправление ошибок с помощью кода Рида-Соломона

Линейные блоковые коды

Линейные блоковые коды представляют из себя коды проверки четности, которые могут быть записаны в виде (n,k). Кодер трансформирует блок из k значащих символов (вектор сообщения) в более длинный блок из n кодовых символов (кодовый вектор).

В случае, когда алфавит состоит из двух элементов (0 и 1), код является двоичным и состоит из двоичных символов или битов.

В общем случае n кодовых битов не обязательно состоят только из k значащих бит и n-k проверочных бит. Однако для упрощения аппаратной реализации рассматриваются только систематические линейные блоковые коды. В этом случае кодовый вектор образуется путем прибавления проверочных бит к вектору сообщения.

Для получения кодового вектора, вектор сообщения умножается на порождающую матрицу. На приемной стороне кодовый вектор умножается на проверочную матрицу для осуществления проверки, попадает ли он в разрешенный набор кодовых слов. Принятый вектор является верным тогда, и только тогда, когда результат его умножения на проверочную матрицу равен 0.

Код Рида-Соломона

Не двоичные коды Рида-Соломона являются специальным классом линейных блоковых кодов.

RS коды функционируют точно так же как и двоичные коды. Единственным различием являются не двоичные символы. Алфавит RS кодов состоит из 256 элементов. Именно поэтому данный класс кодов является не двоичным.

(n,k) RS код представляет из себя циклический код, который преобразует блок из k байтов в блок из n байтов (n£255).

С точки зрения кодового расстояния RS коды функционируют наилучшим образом для заданных n и k, т.е. dmin=n-k+1 (dmin – минимальное расстояние).

Аппаратная реализация RS кодера выполняется в виде одного чипа, и позволяет добавить к вектору сообщения до 32 байт, причем максимальный размер кодового вектора может достигать 255 байт.

Наиболее часто используется RS код (255,239). С помощью 16 проверочных байт осуществляется коррекция до 8 ошибочных байт в кодовом векторе

(поскольку dmin=255-239+1=17=2t+1).

Принцип чередования бит (Interleaving)

Чередование бит в закодированных сообщениях перед их передачей и обратный процесс при приеме приводит к распределению пакетов ошибок по времени и таким образом обрабатываются декодером как независимые ошибки. Для осуществления данного процесса кодовые символы перемещаются на расстояние в несколько длин блоков (для блоковых кодов) или нескольких ограниченных длин для сверточных кодов. Необходимое расстояние определяется длительностью пакета ошибок. Принцип чередования бит должен быть известен приемнику для осуществления обратного чередования бит принимаемого потока для последующего декодирования.

Существует два метода осуществления чередования бит – блочное и сверточное. С точки зрения производительности оба метода имеют сходные показатели. Наиболее важным преимуществом сверточного чередования является снижение задержки при передачи из конца в конец, а также требований к памяти на 50%.

Для данных, прошедших процедуру чередования, кратность исправляемой ошибки умножается на глубину чередования. Необходимо отметить, что существующие в настоящее время службы являются либо чувствительными к задержке, но нечувствительными к BER, либо наоборот, чувствительными к BER и не чувствительными к задержке.

Чередование бит и Коды Рида-Соломона в приемопередатчике ADSL

На рисунке 18 приведена структурная схема приемопередатчика ADSL, включающая кодер и декодер Рида-Соломона, а также устройства прямого и обратного чередования бит. Принимаемые данные разделяются на две группы, в зависимости от их требований к задержке. Первая группа содержит данные, которые могут подвергаться значительным задержкам, например однонаправленная видеоинформация. Такие данные будем называть медленными данными. Вторая группа, не подвергается чередованию бит (но кодируется кодом Рида-Соломона) и содержит данные чувствительные к задержкам, например двунаправленный голос. Данную группу назовем быстрыми данными. Требования по быстрой или замедленной передаче данных могут быть получены из заголовка передаваемой АТМ-ячейки (на основе идентификаторов VP/VC). Это означает, что несколько служб, с различными типами данных могут передаваться по линии вместе, в одно и то же время. Например, возможно перекачивать файл, определенный как медленные данные для максимальной защиты от ошибок, и одновременно передавать видео или аудио информацию, определенную как быстрые данные.

В передатчике медленные данные записываются в буфер для обратного чередования бит, тогда как быстрые данные записываются в буфер быстрых данных. Для каждого DMT символа BF байт извлекаются из буфера быстрых данных и BI из буфера медленных данных. Таким образом, в каждом DMT символе передается B=BF+BI байт.

В приемнике, первые BF байт из принятого DMT символа помещаются в буфер быстрых данных и затем, декодируются декодером Рида-Соломона (F). Следующие BI байт помещаются в буфер медленных данных, затем производится обратное чередование бит и только после этого декодирование в декодере Рида-Соломона (I).