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
MỤC LỤC
1.1.
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.1.4.
1.1.5.
1.1.6.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.2.4.
1.2.5.
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.3.4.
1.4.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.4.1.
2.4.2.
2.5.
2.6.
2.6.1.
2.6.2.
2.7
3.1.
CHƢƠNG 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG CÔNG
NGHỆ ĐƢỜNG DÂY THUÊ BAO SỐ
Đặc tính của đƣờng dây thuê bao đồng xoắn đôi
Cấu tạo mạch vòng thuê bao
Cầu rẽ
Cỡ dây và việc thay đổi cỡ dây
Các tham số của đƣờng dây đồng xoắn đôi
Xuyên âm
Can nhiễu tấn số vô tuyến
Dung lƣơng kênh
Điều chế và giải điều chế
Mã hóa
Độ dự trữ
Tốc độ lỗi
Giới hạn DFE
Các phƣơng pháp truyền dẫn song công
Triệt tiếng vọng (EC)
Song công phân chia tần số (FDD)
EC/FDD
Song công phân chia theo thời gian
Kết cuối chƣơng
CHƢƠNG II: ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG MCM
Lịch sử phát triển của điều chế đa song mang
Sơ đồ khối
Phép đo kênh
Trọng tải bít tƣơng thích
Trọng tải tƣơng thích với giới hạn PSD
Trọng tải bit tƣơng thích với giới hạn tổng công suất
Vấn đề tổng công suất đỉnh/công suất trung bình (PAR)
Phân kênh
Điều chế vec tơ/ mã hóa
Đa tần rời rạc (DMT)
Kết cuối chƣơng
CHƢƠNG III: ỨNG DỤNG DMT TRONG ADSL
Tổng quan hệ thống ADSL
Trang
1
1
2
2
3
5
8
16
19
19
20
21
21
21
22
22
23
23
25
26
27
27
28
30
31
31
34
35
38
40
42
44
46
46
Định thời hệ thống
Vấn đề về nhiễu trong thiết kế và ứng dụng
Một số số liệu chi tiết
Cấu trúc bộ thu phát ADSL-DMT
EOC, AOC và các bit chỉ thị
Truyền dẫn tham chiếu định thời mạng (NTR)
Xen rẽ
Phƣơng pháp giảm PAR
Chấp nhận lỗi và hiệu chỉnh lỗi bằng việc phát lại
Chấp nhận lỗi và hiệu chỉnh lỗi
Lọc các xung cắt xén
Giảm mức phạt của các ký hiệu có thẻ xảy ra cắt xén
Phát lại với đầu vào IFFT đƣợc biến đổi ngẫu nhiên
Thêm các sóng mang phụ giả
Mở rộng chùm điểm mã hóa cho các sóng mang phụ tải truyền
dữ liệu
3.4.
Bộ chuyển đổi số-tƣơng tự
3.5.
Biến đổi 2 dây/ 4 dây
3.5.1. Biến áp ghép nối đƣờng dây
3.5.2. Mạch sai động 4 dây/ 2 dây
3.6
Kết cuối chƣơng
3.1.1.
3.1.2.
3.1.3.
3.2.
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.3.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.3.4.
3.3.5.
3.3.6.
3.3.7.
48
49
50
52
54
55
57
59
61
61
62
67
67
68
68
69
71
71
72
75
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.
1.1. §Æc tÝnh cña ®−êng d©y thuª bao c¸p ®ång xo¾n ®«i.
1.1.1. 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.
H×nh 1.1. S¬ ®å m¹ch vßng ®iÓn h×nh.
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.
1.1.2. CÇu rÏ.
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. H×nh 1.2(a) m« t¶ mét
cÇu rÏ ®¬n gi¶n. H×nh 1.2(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
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.
(a)
(b)
H×nh 1.2. CÇu rÏ: (a) d¹ng ®¬n gi¶n, (b) d¹ng cÇu rÏ.
H×nh 1.3. 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. H×nh 1.4 m« t¶ hiÖn t−îng sãng ph¶n x¹ g©y ra bëi cÇu rÏ.
1.1.3. 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
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).
H×nh 1.4. Sãng ph¶n x¹ g©y ra bëi cÇu rÏ.
1.1.4. C¸c tham sè cña ®−êng d©y ®ång xo¾n ®«i.
1.1.4.1.
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). H×nh 1.5 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.
H×nh 1.5. 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:
C per =
πkε 0
arccos(D / d )
( F / m)
(1.1)
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 1.5. 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:
µ0
µ D
D
arccos( D / d ) = 0 ln + − 1
π
π d
d
2
L per =
( H / m)
(1.2)
Víi µ0 lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng gian tù do = 4π×10-7Hence. Do ®ã
Z0 =
L per
C per
=
µ 0 arccos( D / d )
kε 0
π
(Ω)
(1.3)
§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:
C perkft =
17,6
arccos(D / d )
L perkft = 0,122 arccos( D / d )
(nF / kft )
(mH / kft )
(1.4)
(1.5)
®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
ln(2D/d-1)
(1.6)
hoÆc
ln(2D/d)
(1.7)
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. Trong
thùc tÕ, do ¶nh h−ëng cña tr−êng ®iÖn tõ sinh ra trªn mét d©y dÉn, c¶m øng dßng
®iÖn trªn d©y dÉn cßn l¹i mµ gi¸ trÞ cña ®iÖn dung vµ ®iÖn c¶m theo c«ng thøc (1.1)
vµ (1.2) sÏ cao h¬n gi¸ trÞ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc (1.6) kho¶ng 20%. D¹ng (1.7)
®−îc sö dông chñ yÕu do tÝnh ®¬n gi¶n cña nã còng nh− kÕt qu¶ thu ®−îc cña nã cao
h¬n gi¸ trÞ chÝnh x¸c kho¶ng 7%.
§iÖn c¶m mét chiÒu . Gi¸ trÞ Lper ®−îc tÝnh theo c«ng thøc (1.2) th−êng
®−îc gäi lµ ®iÖn c¶m ngoµi v× nã liªn quan ®Õn th«ng l−îng mÆt ngoµi cña d©y. T¹i
tÇn sè thÊp, khi dßng ®iÖn ph©n bè trªn toµn bé tiÕt diÖn ngang cña d©y dÉn, sÏ xuÊt
hiÖn mét ®iÖn c¶m trong ®−îc tÝnh b»ng:
L int =
µ0
4π
(1.8)
vµ gi¸ trÞ Lper sÏ lµ tæng cña ®iÖn c¶m trong vµ ®iÖn c¶m ngoµi.
1.1.4.2. Tham sè bËc 2.
Mçi thµnh phÇn ®ång nhÊt cña UTP còng ®−îc ®Æc tr−ng bëi c¸c tham sè bËc
2 cña ®«i d©y: Z0 - trë kh¸ng ®Æc tr−ng, vµ γ - hÖ sè truyÒn dÉn. Z0 vµ γ th−êng ®−îc
sö dông nh− c¸c tham sè trung gian dïng ®Ó ®Þnh nghÜa mét bé tham sè thø 3, ch¼ng
h¹n nh− c¸c thµnh phÇn ma trËn chuçi cña c¸c phÇn tö cho trªn h×nh 1.5.
HÖ sè truyÒn dÉn γ: γ ®Æc tr−ng cho sù biÕn ®æi tÝn hiÖu theo biªn ®é vµ pha khi tÝn
hiÖu truyÒn trªn c¸p.
γ = α + jβ = ( R + jwL)(G + jwC )
(1.9)
HÖ sè truyÒn dÉn cã phÇn thùc gäi lµ hÖ sè suy hao α, chØ sù suy gi¶m c−êng
®é n¨ng l−îng ®iÖn tõ cña tÝn hiÖu trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi c¸p vµ phÇn ¶o gäi lµ hÖ
sè dÞch pha β, chØ sù dÞch pha cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi.
Khi hÖ sè suy hao b»ng 0, tÝn hiÖu kh«ng bÞ suy hao. ë tÇn sè trªn 300kHz sù suy
gi¶m trªn mçi ®¬n vÞ chiÒu dµi cã thÓ tÝnh xÊp xØ b»ng 8.686α. HÖ sè dÞch pha β lµ
mét hµm theo tÇn sè. TrÔ ®−êng truyÒn trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi t¹i mét tÇn sè x¸c
®Þnh ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
τ=
dβ
dw
(s/mét ®¬n vÞ chiÒu dµi)
(1.10)
H×nh 1.6. TrÔ truyÒn dÉn trªn chiÒu dµi 1ft cña c¸p UTP 22, 24, 26 AWG.
Mét ®å thÞ cña τ biÕn thiªn theo tÇn sè t−¬ng øng víi nhiÒu cì sîi kh¸c nhau
®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.6. §å thÞ cho ta thÊy r»ng ®é trÔ trung b×nh vµo kho¶ng 1,5
µs/kft, tøc lµ tèc ®é truyÒn dÉn tÝn hiÖu trong UTP b»ng kho¶ng 65% tèc ®é truyÒn
dÉn trong kh«ng gian tù do. Nh÷ng gi¸ trÞ ®é trÔ nµy cã thÓ lÊy tæng ®Ó ®−a ra gi¸ trÞ
®é trÔ truyÒn dÉn trªn toµn bé vßng lÆp.
1.1.5. Xuyªn ©m
Xuyªn ©m lµ hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ x¶y ra gi÷a c¸c ®«i d©y truyÒn tÝn
hiÖu ®iÖn khi chóng ®−îc ®Æt gÇn nhau. Dßng ®iÖn c¶m øng cã thÓ cïng chiÒu hoÆc
ng−îc chiÒu víi dßng ®iÖn sinh ra nã. NÕu mét ®«i d©y ®−îc xÐt nh− mét nguån
nhiÔu th× ®iÖn thÕ vµ dßng ®iÖn c¶m øng lªn nh÷ng ®«i d©y kh¸c trong bã c¸p sÏ
truyÒn theo c¶ hai h−íng; thµnh phÇn nhiÔu cã cïng h−íng víi tÝn hiÖu sÏ t¹o nªn
xuyªn ©m ®Çu xa (FEXT - far-end crosstalk); thµnh phÇn quay trë l¹i nguån ph¸t t¹o
nªn xuyªn ©m ®Çu gÇn (NEXT - near-end crosstalk). Nguyªn lý nµy ®−îc thÓ hiÖn
trªn h×nh 1.6, trong ®ã ®é dµy cña c¸c ®−êng mòi tªn thÓ hiÖn møc ®é ¶nh h−ëng
cña nhiÔu lªn tÝn hiÖu xÐt. NÕu c¶ NEXT vµ FEXT cïng x¶y ra trong mét hÖ thèng
DSL th× NEXT sÏ g©y ¶nh h−ëng nghiªm träng h¬n nhiÒu. NEXT t¨ng lªn theo tÇn
sè vµ t¹i c¸c tÇn sè VDSL (®¹t tíi 15 MHz) th× nã sÏ trë nªn kh«ng chÊp nhËn ®−îc;
v× vËy mµ c¸c hÖ thèng VDSL ®−îc thiÕt kÕ sao cho tr¸nh ®−îc NEXT vµ FEXT x¶y
ra ®ång thêi. C¸c vÝ dô ®−îc th¶o luËn ë phÇn sau bµn vÒ vÊn ®Ò NEXT t¹i c¸c tÇn sè
ADSL (®¹t tíi 1,1 MHz) vµ FEXT t¹i c¸c tÇn sè VDSL (®¹t tíi 15 MHz).
TÝn hiÖu nhiÔu do NEXT lu«n lu«n ph¶i ®i qua chiÒu dµi nhá nhÊt cña d©y
tr−íc khi vµo bé thu cña d©y bÞ nhiÔu. Víi lý do nµy, NEXT tõ bé g©y nhiÔu riªng
biÖt lµ lu«n lu«n lín h¬n FEXT. Chó ý r»ng hoÆc NEXT hoÆc FEXT hoÆc c¶ hai cã
thÓ cïng tån t¹i trªn ®«i d©y bÞ nhiÔu, vµ cã thÓ cã nhiÒu h¬n mét NEXT hoÆc FEXT
cïng tån t¹i trªn ®−êng d©y.
H×nh 1.6. ¶nh h−ëng cña NEXT vµ FEXT trªn c¸c ®«i d©y
Cho tíi nay viÖc ph©n tÝch theo gi¸ trÞ xÊu nhÊt cña c¸c hµm truyÒn ®¹t xuyªn
©m xÕp chång (multiple pair to pair crosstalk) chñ yÕu vÉn ®−îc −a dïng; chóng
®−îc sö dông bëi nh÷ng ng−êi thiÕt kÕ modem DSL vµ c¸c nhµ cung cÊp dÞch vô ®Ó
dù ®o¸n (tõ ®ã cã thÓ b¶o ®¶m) tèc ®é sè liÖu vµ dùa vµo c¸c c¬ së chuÈn ®Ó ®−a ra
c¸c ®Þnh nghÜa vÒ tiªu chuÈn ®o kiÓm modem DSL. Ngµy nay, víi viÖc t¨ng kh¶
n¨ng cña c¸c giao thøc truyÒn dÉn ®Ó sö dông víi bÊt cø tèc ®é sè liÖu nµo, c¸c gi¸
trÞ thèng kª trung b×nh còng ®ang ®−îc quan t©m. C¸c m« h×nh thèng kª ë c¶ hai
tr−êng hîp: ®¸nh gi¸ c¸c gi¸ trÞ 1% xÊu nhÊt (1% worst-case) vµ c¸c gi¸ trÞ trung
b×nh sÏ ®−îc ®−a ra trong phÇn sau. C¸c m« h×nh ®¸nh gi¸ gi¸ trÞ trung b×nh chØ lµ
t¹m thêi nh−ng chóng còng ®ñ ®é chÝnh x¸c ®Ó thiÕt kÕ hÖ thèng.
1.1.5.1.
NEXT.
§Æc tr−ng cña NEXT lµ nguån ph¸t tÝn hiÖu cña ®«i c¸p g©y xuyªn ©m t¸c
®éng sang bé thu (cïng vÞ trÝ víi nguån ph¸t) cña ®«i c¸p bÞ xuyªn ©m. Trong
tr−êng hîp nµy, khi tÝn hiÖu g©y xuyªn ©m b¾t ®Çu ®i vµo ®«i d©y g©y xuyªn ©m, cÆp
vµo ®«i bÞ xuyªn ©m, th× truyÒn ng−îc trë l¹i vµo bé thu cña ®«i d©y bÞ xuyªn ©m.
Trong h×nh 1.6. NEXT tõ ®«i d©y 12 sang ®«i 34 ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng
thøc.
l
H NEXT (l , f ) = ∫ H f 12 (λ , f ) H XT (λ , f ) H b 34 (λ , f )dλ
(1.7)
0
Trong ®ã, Hf12(λ,f) lµ hµm truyÒn ®¹t ph¸t ®éng trªn mét chiÒu dµi λ cña ®«i
d©y 12, HXT(λ,f) lµ hµm c¶m øng xuyªn nhiÔu tõ ®«i d©y 12 t¹i vÞ trÝ cã kho¶ng
c¸ch λ sang ®«i 34, vµ Hb34(λ,f) lµ hµm truyÒn ®¹t håi tiÕp cña ®«i 34.
Trong tr−êng hîp ®«i d©y 12 vµ 34 kh«ng cã cÇu rÏ, ®Æc tÝnh truyÒn dÉn cña
hai ®«i d©y 12 vµ 34 sÏ t−¬ng tù nhau, vµ
H f 12 ( λ , f ) = H b 34 (λ , f ) = H ( λ , f ) ≈ e − γλ
(1.8)
Nh− vËy biÓu thøc (1.7) sÏ ®¬n gi¶n ®i nh− sau:
l
H NEXT (l , f ) = ∫ H (2λ , f ) H XT (λ , f )dλ
0
(1.9)
Ta cã thÓ nhËn thÊy r»ng v× H cã dÞch pha phô thuéc tÇn sè nªn ¶nh h−ëng
tÝch luü cña nã tíi HNEXT t¹i mét tÇn sè nµo ®ã cã thÓ lµm t¨ng hoÆc gi¶m gi¸ trÞ nµy
vµ phô thuéc vµo dÊu vµ ®é lín cña HXT(λ,f) nªn cã thÓ t¹o nªn nh÷ng ®iÓm ®Ønh vµ
vïng lâm trªn ®Æc tuyÕn HNEXT.
Tuy nhiªn, nÕu chØ xÐt tr−êng hîp c¸c ¶nh h−ëng tÝch luü lµm t¨ng gi¸ trÞ
c«ng suÊt c¬ b¶n, vµ HXT ®−îc viÕt nh− mét tÝch sè kh«ng cã thø nguyªn cña ®iÖn
c¶m xuyªn nhiÔu vµ mét gi¸ trë kh¸ng t¶i nµo ®ã ch−a x¸c ®Þnh th× hµm truyÒn ®¹t
n¨ng l−îng xuyªn ©m ®−îc tÝnh b»ng:
l
H NEXT ( f , l ) ≈ ∫ H (2λ , f ) (ωCR) 2 dλ
2
2
0
V× vËy, nÕu suy hao ®−îc xem lµ gÇn nh− tØ lÖ t−¬ng øng víi
l
H NEXT ( f , l ) ≈ ∫ (2πCR) f e
2
2
2 − 4α
fl
0
(1.10)
f th×
(2πCR) 2 1,5
df =
f (1 − e −4α
4α
fl
)
(1.11)
Giíi h¹n cña ®¹i l−îng 1- e − 4α
fl
tiÕn tíi 1 ®èi víi c¸c “gi¸ trÞ lín” cña l; do
®ã | HNEXT(f,l) |2 sÏ tiÕn tíi mét gi¸ trÞ tiÖm cËn vµ trë thµnh ®éc lËp theo chiÒu dµi
vßng lÆp, vµ gi¸ trÞ c«ng suÊt NEXT “trung b×nh” tíi h¹n sÏ tØ lÖ víi f1,5.
“Gi¸ trÞ lín “ cña l cã nghÜa lµ chiÒu dµi vßng lÆp mµ trªn ®ã suy hao t¹i tÇn
sè xÐt lín h¬n 20 dB; ®iÒu còng ®ã cã nghÜa lµ tÝn hiÖu ph¸t ®i xuyªn nhiÔu vµ quay
trë l¹i chØ cã thÓ thªm 1% vµo NEXT. §èi víi ADSL vµ VDSL, tÊt c¶ c¸c chiÒu dµi
vßng lÆp ®−îc coi lµ lín t¹i d¶i tÇn sè cña chóng nh−ng ®iÒu nµy kh«ng ®óng víi
HDSL2, v× nã sö dông b¨ng tÇn gÇn nh− dc.
KhuÕch ®¹i hoÆc suy hao NEXT (ANEXT). T¹i CO c¸c thiÕt bÞ th−êng ®−îc ®Æt ë
cïng mét chç, nh−ng t¹i ®Çu xa chóng cã thÓ ®−îc c¸ch ly ®¸ng kÓ, nh− thÓ hiÖn
trªn h×nh 1.7. Ta cã thÓ thÊy r»ng nÕu vßng lÆp g©y xuyªn nhiÔu dµi h¬n hoÆc ng¾n
h¬n vßng lÆp bÞ xuyªn nhiÔu th× NEXT sÏ bÞ suy hao trªn ®o¹n chiÒu dµi chªnh lÖch.
§èi víi phÇn lín c¸c cÊu tróc vßng lÆp, sù chªnh lÖch chiÒu dµi gi÷a c¸c vßng lÆp
trong mét bã c¸p lµ t−¬ng ®èi nhá (<20% tæng chiÒu dµi vßng lÆp), do ®ã suy hao
NEXT lµ kh«ng ®¸ng kÓ; gi¸ trÞ NEXT trung b×nh chØ thÊp h¬n 1dB so víi gi¸ trÞ
nµy trong tr−êng hîp xÊu nhÊt.
H×nh 1.7: NEXT suy gi¶m tõ m¸y ph¸t ®Çu xa 1 can nhiÔu vµo m¸y thu ®Çu xa 2.
H×nh 1.8: NEXT vµ FEXT tõ bé lÆp T1.
Tuy nhiªn, NEXT l¹i cã thÓ ®−îc t¨ng cuêng nÕu ®«i d©y xuyªn nhiÔu ë cÊp
T1, tøc lµ cã mçi chiÒu dµi kho¶ng lÆp xÊp xØ 1 km, nh− thÓ hiÖn trªn h×nh 1.8. VÒ
c¬ b¶n vÊn ®Ò nµy cã thÓ x¶y ra víi bÊt kú chiÒu dµi kho¶ng lÆp nµo nh−ng T1 cã
¶nh h−ëng xÊu nhÊt. Khi ®ã NEXT phô thuéc rÊt nhiÒu vµo vÞ trÝ cña ®¬n vÞ ®Çu xa
(xTU-R) t−¬ng quan víi vÞ trÝ c¸c bé lÆp. HÖ sè xuyªn nhiÔu NEXT trung b×nh ®−îc
®Þnh nghÜa trong T1.413 lµ thÊp h¬n 5.5 dB so víi c¸c gi¸ trÞ tr−êng hîp xÊu nhÊt
(worst-case) trong B¶ng 1.2. TÝnh to¸n nµy (th−êng ®−îc ¸p dông réng r·i bëi
T1E1.4) dùa trªn viÖc thõa nhËn r»ng cã c¸c bé lÆp ë c¶ phÝa tr−íc (h−íng lªn) vµ
phÝa sau (h−íng xuèng) cña xTU-R (t−¬ng øng lµ Rb vµ Rc trªn H×nh 1.8). Tuy
nhiªn mét sè LEC l¹i kh«ng cã c¸c bé lÆp ë c¸p ph©n phèi; trong tr−êng hîp nµy T1
NEXT sÏ ®−îc gi¶m ®i ®¸ng kÓ.
B¶ng 1.2: Suy gi¶m n¨ng l−îng tÝn hiÖu do NEXT t¹i tÇn sè 0,772 MHz
Suy gi¶m do xuyªn Suy gi¶m do xuyªn
nhiÔu tõ 1 ®«i sang 1 nhiÔu tõ 49 ®«i sang 1
®«i
®«i (dB)
(dB)
(ë c¸p 50 ®«i)
Trung b×nh
77
50
S¸c xuÊt 1% xÊu nhÊt
53
45
1.1.5.2.
FEXT.
§Æc tr−ng cña FEXT lµ nguån ph¸t tÝn hiÖu cña ®«i d©y g©y ra xuyªn ©m t¸c
®éng vµo bé thu cña ®«i d©y bÞ xuyªn ©m ë ®Çu xa (Cïng vÞ trÝ víi bé thu cña ®«i
d©y g©y xuyªn ©m). Trong tr−êng hîp nµy, khi tÝn hiÖu g©y xuyªn ©m truyÒn vµo ®«i
d©y g©y xuyªn ©m, ®i vµo ®«i d©y bÞ xuyªn ©m, vµ tiÕp tôc truyÒn trªn nã vµ cuèi
cïng ®i vµo bé thu cña nã.
D¹ng ®¬n gi¶n nhÊt cña FEXT, th−êng gäi lµ FEXT c©n b»ng EL-FEXT
(equal-level FEXT), ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1.9(a). C¸c m¸y ph¸t Xmit12 vµ Xmit34
®−îc ®Æt ë cïng mét vÞ trÝ vµ c¸c m¸y thu Rec12 vµ Rec34 còng nh− vËy. Ta cã thÓ
nhËn thÊy r»ng tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn xuyªn nhiÔu ®ãng gãp vµo FEXT thu ®−îc ë
Rec34 sÏ ®i qua cïng mét chiÒu dµi c¸p gièng nhau nh− chÝnh tÝn hiÖu thu: ®Çu tiªn
lµ ®i qua mét chiÒu dµi nµo ®ã cña ®«i 12 vµ sau ®ã ®i nèt chiÒu dµi cßn l¹i cña ®«i
34.
V× vËy nÕu kh«ng xÐt ®Õn ¶nh h−ëng qua l¹i gi÷a c¸c hµm truyÒn ®¹t vµ hµm
xuyªn nhiÔu th×
l
H FEXT (l , f ) = ∫ H f 12 (λ , f ) H XT (λ , f ) H b 34 (l − λ , f )dλ
0
(1.12)
H×nh 1.9: FEXT: (a) c©n b»ng; (b) Kh«ng c©n b»ng h−íng lªn tõ RT; (c)kh«ng c©n
b»ng h−íng xuèng tõ ONU.
Còng ¸p dông nh÷ng b−íc rót gän ®· sö dông víi NEXT ta cã:
H12(λ,f) H34(l-λ,f) = H(l,f)
(1.13)
l
H FEXT (l, f ) = H(l, f )f ∫ H XT (λ)dλ
0
(1.14)
Hµm xuyªn nhiÔu HXT(λ) lµ mét hµm ngÉu nhiªn cña λ, vµ c¸c thµnh phÇn
tÝch ph©n chØ céng thªm vµo c«ng suÊt c¬ b¶n. Do ®ã, hµm truyÒn ®¹t c«ng suÊt cã
thÓ ®−îc viÕt lµ:
2
2
H FEXT (l , f ) = H (l , f ) k FEXT lf 2
(1.15)
ë ®©y kFEXT lµ hÖ sè xuyªn nhiÔu tæng, cã gi¸ trÞ kh¸c nhau øng víi mçi ®«i
d©y kh¸c nhau.
EL-FEXT. NÕu c¸c m¸y ph¸t ph¸t cïng mét møc c«ng suÊt th× tØ sè tÝn hiÖu/
FEXT (SFR), th«ng th−êng vÉn ®−îc gäi lµ suy hao EL FEXT (EL FEXT loss) ®èi
víi mçi ®«i d©y sÏ lµ:
SFR(l , f ) =
1
k FEXT lf 2
(1.16)
Sù bè trÝ trªn h×nh 1.9 (a) lµ ®èi xøng tøc lµ c¸c m¸y ph¸t cã thÓ ®−îc thay
thÕ bëi m¸y thu vµ ng−îc l¹i, kÕt qu¶ lµ dï trong tr−êng hîp nµo th× FEXT vÉn nh−
nhau. TÊt c¶ c¸c vßng lÆp ®o kiÓm ®· ®Þnh nghÜa trong T1.413 [ANSI, 1995] ®Òu
®−îc thõa nhËn lÊy theo cÊu tróc nµy. Khi ®ã viÖc thùc hiÖn ®o ®¹c sÏ trë nªn ®¬n
gi¶n nh−ng ®©y lµ mét sù thõa nhËn h¬i bÊt hîp lý v× 3 lý do sau ®©y:
1. Ta kh«ng ch¾c r»ng vßng lÆp ®−îc ®o kiÓm vµ vßng lÆp xuyªn nhiÔu cã cïng
mét sù bè trÝ c¸c cÇu rÏ hay kh«ng. Mét cÇu rÏ chØ n»m ë trªn vßng lÆp ®o
kiÓm sÏ lµm gi¶m SFR so víi gi¸ trÞ tÝnh bëi (1.16) cßn mét cÇu rÏ chØ n»m
trªn vßng lÆp xuyªn nhiÔu sÏ lµm t¨ng SFR. Khi phÇn lín cÇu rÏ n»m ë gÇn
nhµ kh¸ch hµng h¬n so víi CO (tøc lµ n»m trªn c¸p ph©n phèi nhiÒu h¬n c¸p
dÉn chÝnh) th× ¶nh h−ëng ®èi víi h−íng lªn sÏ nhiÒu h¬n.
2. TÊt c¶ c¸c hé kh¸ch hµng kh«ng c¸ch ®Òu CO/ONU. NÕu m¸y ph¸t h−íng
lªn Xmit12 ë h×nh 1.9(b) ph¸t c«ng suÊt tèi ®a th× FEXT cña nã ¶nh h−ëng
®Õn Rec34 sÏ rÊt nghiªm träng.
3. NÕu c¸c tÝn hiÖu ADSL tõ mét CO dïng chung mét c¸p ph©n phèi víi c¸c tÝn
hiÖu VDSL tõ mét ONU, nh− thÓ hiÖn trªn h×nh 1.9(c) th× FEXT tõ mét m¸y
ph¸t VDSL h−íng xuèng Xmit12 ¶nh h−ëng ®Õn mét m¸y thu ADSL Rec34 cã
thÓ còng rÊt lín.
FEXT kh«ng c©n b»ng ULFEXT (Unequal-Level FEXT). D¹ng tæng qu¸t ho¸
c«ng thøc (1.16) dïng ®Ó tÝnh to¸n cho c¸c vßng lÆp cã chiÒu kh¸c nhau lµ:
SFR(l , f ) =
H1
2
H2
2
×
1
k FEXT l min f 2
(1.17)
ë ®©y H1 vµ H2 lµ c¸c hµm truyÒn ®¹t t−¬ng øng cña tÝn hiÖu ®i trong ®«i 12
vµ cña FEXT ®i trong ®«i 34, lmin lµ gi¸ trÞ nhá h¬n trong hai gi¸ trÞ l1 vµ l2.
FEXT t¨ng c−êng. Mét kiÓu kh¸c cña ULFEXT g©y bëi T1, ®−îc thÓ hiÖn trªn
h×nh 1.8. TÝn hiÖu ®Çu ra tõ mçi bé khuÕch ®¹i (cña c¸c bé lÆp) ph¶i ®−îc xem nh−
c¸c tÝn hiÖu can nhiÔu ®éc lËp vµ chØ t¸c ®éng trªn mçi ®¬n vÞ cña vßng lÆp (1 km
hoÆc ng¾n h¬n), vµ bÞ suy hao chØ trªn mét phÇn vßng lÆp ®Çy ®ñ. Trong tr−êng hîp
nµy FEXT vÉn nhá h¬n NEXT nh−ng chØ nhá h¬n vµi dB; do ®ã kh«ng thÓ bá qua
nã ®−îc.
1.1.6.
Can nhiÔu tÇn sè v« tuyÕn.
Cã hai kiÓu can nhiÔu tÇn sè v« tuyÕn (RFI) mµ mét ng−êi thiÕt kÕ hÖ thèng DSL
ph¶i xem xÐt lµ:
1. Can nhiÔu tõ c¸c nguån v« tuyÕn (RF) bªn ngoµi vµo mét m¸y thu DSL. Nã
®−îc gäi lµ can nhiÔu ®i vµo (ingress).
2. Can nhiÔu tõ mét hÖ thèng DSL vµo mét m¸y thu v« tuyÕn. Nã g©y bëi sù
bøc x¹ (radiation) tõ c¸c vßng lÆp vµ ®−îc gäi lµ can nhiÔu ®i ra (egress).
C¶ hai tr−êng hîp can nhiÔu trªn ®Òu lµ kÕt qu¶ cña sù kh«ng c©n b»ng trong
®«i d©y DSL. Can nhiÔu ®i vµo x¶y ra do mét nguån RF ®éc lËp t¸c ®éng kh«ng
®ång ®Òu lªn hai sîi d©y cßn can nhiÔu ®i ra x¶y ra (thËm chÝ tõ mét ®«i d©y kh«ng
cã dßng ®iÖn common mode) do hai sîi d©y cña mét ®«i d©y bøc x¹ kh«ng ®ång ®Òu
vµo mét antenna thu.
¶nh h−ëng xÊu nhÊt cña can nhiÔu ingress x¶y ra khi tÝn hiÖu RF can nhiÔu
vµo mét d©y kÕt cuèi cã ®é c©n b»ng thÊp vµ xuÊt hiÖn ngay tr−íc ®Çu vµo cña m¸y
thu ®Çu xa. §©y lµ t×nh huèng ®−îc chó ý nhÊt. Ngoµi ra can nhiÔu vi sai (different
mode) ®−îc céng thªm vµo tÝn hiÖu ®−êng d©y vµ sÏ truyÒn theo c¶ hai h−íng
Cã ba nguån RFI cã thÓ g©y ¶nh huëng quan träng tíi dÞch vô xDSL. Hai
nguån cã thÓ x¸c ®Þnh dÔ dµng lµ radio nghiÖp d− (amateur/ ham radio) vµ radio
®iÒu biªn (AM radio); nguån thø 3 lµ tõ “tÊt c¶ c¸c nguån radio kh¸c” nãi chung.
Nguån radio nghiÖp d−. T¹i Mü, c¸c nguån radio nghiÖp d− ho¹t ®éng trong 9
b¨ng tÇn cho trong B¶ng 1.3. C¸c m¸y ph¸t nghiÖp d− lµ c¸c m¸y b¨ng tÇn ®¬n víi
®é réng 4,0 kHz (th«ng th−êng vµo kho¶ng 2,5 kHz). Trong mét phiªn truyÒn,
chóng cã thÓ thay ®æi tÇn sè sãng mang nh−ng th−êng vÉn n»m trong mét d¶i tÇn
nµo ®ã. C¸c ®Æc tÝnh cña radio nghiÖp d− liªn quan ®Õn hÖ thèng VDSL ®−îc ph©n
tÝch rÊt tèt trong [Hare and Gruber, 1996]. Uû ban ANSI T1E1.4 vµ uû ban ETSI
TM6 ®· xem xÐt nhiÒu ®ãng gãp vÒ vÊn ®Ò møc ®é cña can nhiÔu ®Çu vµo g©y bëi
mét m¸y ph¸t nghiÖp d− trong tr−êng hîp xÊu nhÊt (m¸y ph¸t ë gÇn nhÊt vµ cã c«ng
suÊt ph¸t cao nhÊt) (xem [Bingham et al., 1996a]). KÕt luËn cña hä cã tÝnh ®Õn ®é
c©n b»ng dù ®o¸n cña c¸c d©y kÕt cuèi vµ tu©n theo c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng VDSL
®−îc ®−a ra trong [Cioffi, 1998] lµ:
• Tr−êng hîp xÊu nhÊt ë chÕ ®é th−êng (common mode): +30dBm
• Tr−êng hîp xÊu nhÊt ë chÕ ®é vi sai (different mode):
0dBm
- Xem thêm -
.PDF 
78 
28 
120 
