Modulazione CAP (Carrierless Amplitude/Phase modulation).

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1 Sistemi xdsl Pag 1

2 Schema a blocchi generale del sistema ADSL Lato centrale Lato utente Downstream DTE Servers Network ATU-C LOOP PLANT ATU-R Customer Interace Modules Upstream Linea ADSL Collegamento dati (Path di utente) ATU-C = ADSL Terminal Unit - Centrale ATU-R = ADSL Terminal Unit - Remoto Modulazioni DMT e CAP Modulazione DMT (Discrete MultiTone) Modulazione CAP (Carrierless Amplitude/Phase modulation). RX/TX ADSL RX/TX ADSL Twisted Pairs Pag 2

3 La tecnica di modulazione DMT Modulazione Discrete Multi-Tone o O-FDM A() N N ( ) Bit Stream Conversione Serie/Parallelo ( ) 1 2 O-FDM (QAM) Segnale DMT ( ) N Tecnica usata anche nel Digital Video Broadcasting OFDM-DVB: 4/8 mila portanti in 6 MHz (25 canali TV) e nel DAB: Digital Audio Broadcast O-FDM (O-set - FDM) Modulazione di più portanti Adattamento delle portanti DMT La modulazione DMT consente di adattare lo spettro del segnale alle caratteristiche isiche del mezzo Risposta in requenza del doppino A() Disturbi che alterano la risposta del canale Notch causato da Bridged Tap a b c A() Portanti utilizzate dal DMT Pag 3

4 Caratteristiche del DMT usato per ADSL A() Suddivisione della in: 256 -bande per Downlink 32 -bande per Uplink DW 32 UP Portante (P e jωt ) Spettro QAM SB SB= KHz Larghezza di Δ Δ = KHz Spaziatura tra le portanti B = 1MHz DW, 138 KHz UP occupata dall ADSL (DW: x 256 = MHz) (UP: x 32 = 138 KHz) Eicienza Spettrale 2-15 bit/s/hz B Downstream Upstream Capacità trasmissiva teorica 15 bit/s/hz x MHz = Mb/s 15 bit/s/hz x 138 KHz = 2.07 Mb/s Densità spettrale di Potenza -40 dbm/hz -38 dbm/hz Spettro del segnale ADSL di Categoria 1 DOWN STREAM POTS Δ = 4,3125 khz ADSL con codiica DMT F (khz) UP STREAM Porzione di spettro riservata alla trasmissione del traico ADSL upstream Porzione di spettro (32 portanti) riservata alla trasmissione del traico teleonico (6 portanti x 4,3125 KHz = 25,875 KHz) Porzione di spettro riservata alla trasmissione del traico ADSL downstream (256 portanti) Pag 4

5 Spettro del segnale ADSL di Categoria 2 DOWN STREAM POTS Tele tax DOWNSTREAM Δ = 4,3125 khz ADSL con codiica DMT 4 26 F (khz) UP STREAM UPSTREAM Si deve utilizzare il cancellatore d eco Porzione di spettro riservata alla trasmissione del traico teleonico (6 portanti x 4,3125 KHz = 25,875 KHz) Richiami alla modulazione QAM V Q Esempio di costellazione 16QAM V I Bit stream Serie / Parall PSK 4- PSK Σ Segnale QAM T Attenuatore Generatore Portante Pag 5

6 Principio della modulazione multiportante Bit in ingresso canale 1 canale 2 s 1 (t) s 2 (t) Mod. QAM e jω 1 t Mod. QAM e jω 2 t + s(t) Segnale modulato O-FDM QAM (Quadrature Amplitude Modulation) canale N+1 s N+1 (t) Mod. QAM e j ω N +1 t Si dimostra che la sequenza ottenuta campionando il segnale in uscita da un banco di N+1 modulatori QAM equivale alla sequenza di valori in uscita da un algoritmo di IDFT (Inverse Discrete Fourier Transorm) a 2N punti Costruzione della costellazione DMT b = R T (bit), durata del blocco T= 250 μsec bit b b 0 b 1 b 2 blocchi b N-1 Z 0 Z 1 Z 2 Portanti Z N-1 A() Z 0 Z 1 Z 2 Z N-1 portanti 256 Down 32 Up N-1 T = Periodo di Simbolo = 250 μsec R = velocità della bit rate in ingresso (bit/s) N = numero delle sottoportanti del sistema 256 b i = sottoblocco di bit di lunghezza variabile trasmesso sulla i-esima portante A(t) Campioni 512 Down 64 Up 250 μsec IDFT DFT 4,3125 KHz t Pag 6

7 IDFT: Inverse Discrete Fourier Trasorm Z 0 = X 0 + jy 0 Z 1 = X 1 + jy 1 Z 2 = X 2 + jy 2 Z N-1 = X N-1 + jy N-1 vettori delle N sottoportanti all istante t x IDFT A(t) S N N 1 = Z e i= 0 X = Z e k 2N 1 n= 0 i i jω t i π kt j 256 dove: i = ω i /2π èla requenza della i-esima sottoportante Z i = X i + j Y i èil segnale modulante dove: k=0..2n-1 (2N campioni) 250 μsec t Analisi Tempo/Frequenza DMT A() Z 0 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 Z 7 Z 8 Z N N portanti se non è presente il POTS. Altrimenti: = 250 portanti A(t) 250 μsec Sampling 2208 KHz IDFT DFT 250 μsec 250 μsec 512 campioni 512 campioni 512 campioni Casi limite La capacità di trasporto viene allocata ad ogni sottoportante in unzione delle caratteristiche di del mezzo trasmissivo t Capacità distribuita su 256 sottoportanti Capacità su una sola sottoportante A() Z 0 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 255 n QAM A() Z 5 N QAM Pag 7

8 Allocazione dinamica della veloctà di cira Nella ase di training viene analizzata la qualità del canale su ogni sottoportante Distribuzione dei bit sulle portanti (bit/portante) Frequenza (KHz) S/N ratio (db) Condizioni di lavoro: 8 Mb/s Downstream su circuito di 1,7 Km con cavo di 0,4 mm Sistema DMT con cancellatore d eco in presenza di rumore gaussiano causato da diaonia di sistemi HDSL e DSL La stima dell S/N ratio permette di distribuire opportunamente il numero di bit per sottoportante Em: margine preissato per un Te=10-7 S/ Ni bi = log , + Em Schema a blocchi del Modulatore DMT Frequenza di simbolo 1 / T 2N simboli del preisso ciclico Preisso ciclico Z 0 x 0 b=rt Bit in ingresso Codiica da bit a simbolo b bi Z 1 Z 2 IDFT a 2N punti x 1 x 2 P I S O DAC Line Driver Z N-1 x 2N-1 Z i Pag 8

9 Schema a blocchi del Demodulatore DMT Z i Z 0 x 0 Bit in uscita Decodi. Da simbolo a bit Z 1 Z 2 DFT a 2N punti x 1 x 2 S I P O Equal. FIR + TEQ ADC Filtro PB Z N-1 x 2N-1 Rimoz. Preisso ciclico Modello di rierimento del trasmettitore Protezione Modulazione DATA IN Fast data Bits Gains M U X CRC F CRC I Scrambl. & FEC Scrambl. & FEC Interleaver Tone ordering Constellation encoder & gain scaling I D F T P I S O Interleaved data V-C Reerence points A Mux Data Frame B FEC output Data rame C Constellation encoder input Data rame Z i i=0 to N-1 X k k=0 to 2N-1 i = 0 to 255 Downstream i = 0 to 31 Upstream k = 0 to 511 Downstream k = 0 to 63 Upstream Transmitter reerence model (secondo T1.413 e G.dmt) DAC and analog processing DATA OUT Pag 9

10 ADSL2 - LA TECNOLOGIA L ADSL2 consente di raggiungere velocità di traserimento dati di circa 12 Mbps in downstream e 1 Mbps in upstream, l eettivo raggiungimento di tali velocità dipende molto dalla distanza dell utente dalla centrale teleonica e da altri attori (es. qualità della linea teleonica). Grazie ad una migliorata eicienza della modulazione e ad altri accorgimenti, l ADSL2 ornisce delle prestazioni superiori con tutti i dispositivi che supportano lo standard rispetto alla standard ADSL. Per esempio, nelle linee teleoniche che più distano dalla centrale, l ADSL2 a registrare un aumento di velocità ino a 50 Kbps in downstream e upstream. Un altro grande miglioramento è legato al risparmio di energia. I transceiver ADSL di prima generazione operano inatti in modalità ull-power in ogni momento, anche quando sono inutilizzati. Considerando l alto numero di modem ADSL in circolazione, sarebbe possibile risparmiare una quantità considerevole di energia se i modem ADSL potessero entrare in modalità stand-by/sleep, come succede per i computer. Per venire incontro a questo problema, lo standard ADSL2 ha introdotto due modalità di gestione dell energia che aiutano a ridurre il consumo totale di corrente elettrica, pur mantenendo la caratteristica unzionalità always on lato utente. Lo standard ADSL2plus (o ADSL2+) raddoppia la utilizzata per la trasmissione di dati in downstream, raggiungendo velocità teoriche ino a 25Mbps. ADSL2+ Con ADSL2+ si raddoppia la requenza massima utilizzata per la trasmissione dei dati, da 1.1 a 2.2 MHz, questo consente di poter modulare più inormazioni nella stessa unità di tempo, quindi di portare un lusso dati di 25Mbps su cavo teleonico. In questo caso bisogna are ancor più attenzione alle distanze. Inatti una buona resa di questa tecnologia è assicurata per poche centinaia di metri (1,5-2 Km). Pag 10

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12 Conigurazione VDSL Pag 12

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