Grzegorz Dziwoki grudzień 2002
Politechnika ÅšlÄ…ska
Instytut Elektroniki
Ul. Akademicka 16
44-100 Gliwice
TECHNIKI CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAA
ÓW W DOST
PIE
SZEROKOPASMOWYM DLA P
TLI ABONENCKIEJ
Streszczenie: Niniejszy artykuł zawiera przegląd
nie. Zastosowane tory kablowe posiadajÄ… ogromne,
nowoczesnych technik transmisji szerokopasmowej
niewykorzystane przez tradycyjne usługi zasoby.
w abonenckich sieciach dostępowych. Przedstawione zostały
Eliminując sztuczne ograniczenie pasma przesyłanych
podstawowe parametry i właściwości tych systemów. Wśród
sygnałów, które wprowadzane jest przez urządzenia
technik cyfrowego przetwarzania sygnałów szczególną
publicznej sieci komutowanej, oddaje siÄ™ do dyspozycji
uwagę zwrócono na modulacje cyfrowe: CAP oraz DMT,
usług szerokopasmowych zakres częstotliwości
a tak\
e na zagadnienia korekcji kanałowej, w tym ślepej
sięgający powy\
ej 10 MHz. PociÄ…ga to za sobÄ…
korekcji kanałowej.
konieczność skierowania tych usług, po stronie
sieciowej pętli abonenckiej bezpośrednio do
1. WST
P
wyspecjalizowanej sieci szerokopasmowej. UrzÄ…dzenia
realizujące transmisję w tak szerokim paśmie
Od wielu dziesiÄ…tek lat miedziane tory kablowe
częstotliwości nazywają się modemami cyfrowej pętli
operatorów telefonii analogowej przesyłają sygnały
abonenckiej  xDSL (Digital Subscriber Line)
w paśmie od 300 Hz do 3400 Hz. Zapewnia to,
wystarczającą jakość transmisji sygnału mowy,
podstawowej usługi świadczonej przez publiczną sieć
2. KLASYFIKACJA TECHNOLOGII xDSL
komutowaną. Obecnie, przeciętny posiadacz komputera
klasy PC oraz Å‚Ä…cza abonenckiego staje przed
Chocia\
powszechnie stosowane modemy mogłyby
mo\
liwością dostępu do szerokiej gamy dodatkowych,
zaliczać się do urządzeń xDSL, gdy\
transmitujÄ…
multimedialnych usług telekomunikacyjnych, takich jak
sygnały cyfrowe, to tak naprawdę nale\
Ä… do nich
dostęp do Internetu, wideokonferencje itp. Noszą one
dopiero te urządzenia, które w transmisji sygnałów
miano usług szerokopasmowych, a infrastruktura
wykorzystują równie\
częstotliwości le\
Ä…ce powy\
ej
zapewniajÄ…ca dostarczenie ich u\
ytkownikowi nazywa
pasma podstawowego. Jako pierwszy spełnił powy\
sze
się siecią dostępową. Jednak\
e efektywna realizacja tych
zało\
enie, wprowadzony w połowie lat 80-tych system
usług wymaga szybkości transmisji pomiędzy 0.5 Mb/s
ISDN [2](Integrated Service Digital Network) i stał się
a 6 Mb/s [1]. Wobec takiego wymagania, tradycyjnie
niejako prekursorem współczesnych technik cyfrowej
wykorzystywana pętla abonencka musi ustąpić miejsca
pętli abonenckiej. Wyró\
nia go od współczesnych
takim technikom dostępowym jak szerokopasmowy
systemów xDSL mo\
liwość komutowania
dostęp radiowy czy światłowodowe sieci dostępowe.
transmitowanych przezeń sygnałów w cyfrowych
Dlaczego? Transmisja w paśmie podstawowym stanowi
centralach sieci publicznej.
 wąskie gardło abonenckich sieci dostępowych.
Wśród technologii xDSL do najstarszej grupy
Współczesne modemy pracując z prędkościami 33,6 kb/s
zaliczamy systemy HDSL (High rate Digital Subscriber
(V.34+) lub 56 kb/s (V.90) osiÄ…gajÄ… granicÄ™
Line) [3][4][5][6]. Podstawowa wersja tego systemu, dla
przepustowości, którą mo\
na określić korzystając z II tw.
której na początku lat 90-tych zostały opracowane
Shannona
standardy, obsługuje transfer z prędkością 2 Mb/s w obu
S
kierunkach na dwóch lub trzech parach pętli
c = B × log2 (1 + )
N
abonenckiej. W oficjalnej wersji nie zakłada się
gdzie:
współistnienia z usługą telefonii, co nie świadczy o tym,
c  maksymalna przepustowość wyra\
onÄ… w b/s \
e takie systemy nie istnieją. Za przykład niech posłu\
y
B  pasmo częstotliwości przydzielone do transmisji rozwiązanie wprowadzone przez firmę Paradyne
o nazwie Multiple Virtual Line (MVL). Sygnały
S
- stosunek mocy sygnał do mocy szumu
przesyłane w linii transmisyjnej kształtowane są
N
z pomocÄ… modulacji 2B1Q, lub 64 albo 128
Zbli\
enie się do granicy przepustowości stało się
wartościowej modulacji CAP (Carrierless
mo\
liwe, dzięki powszechnemu wykorzystaniu
Amplitude/Phase). Pasmo częstotliwości
w urządzeniach, cyfrowego przetwarzania sygnałów.
wykorzystywane przez owe systemy wynosi ok. 500
Ale czy jest to kres mo\
liwości skrętki miedzianej
kHz, przy zasięgu podobnym jak dla ISDN,
zastosowanej w łączach abonenckich? Oczywiście, \
e
wynoszÄ…cym ok. 6 km.
Do omawianej rodziny zaliczany jest tak\
e, dość Obecnie, prowadzone są prace nad standardem
specyficzny na jej tle system IDSL, nazywany  DSL jak systemów VDSL (Very high rate Digital Subscriber
ISDN lub  DSL przez ISDN . Dostępna prędkość Line). Dla torów kablowych o maksymalnej długości
transmisji wynosi zaledwie 128 kb/s i powstaje tak jak 300m prędkość transmisji do u\
ytkownika w tym
w ISDN z połączenia dwóch kanałów o przepływności systemie wynosi 52 Mb/s. Maleje ona stopniowo wraz
64 kb/s. ze zwiększanie zasięgu do wartości 8 Mb/s dla 1,5 km
Systemy HDSL doskonale nadają się do obsługi pętli abonenckiej. Systemy te realizują transmisję
u\
ytkowników generujących ruch w przybli\
eniu w paśmie częstotliwości sięgającym nawet do 30 MHz,
ilościowo identyczny w obu kierunkach (np. połączenia umo\
liwiając jednocześnie zastosowanie transmisji
pomiędzy sieciami LAN). Nie stanowi to tak wa\
nego w paśmie podstawowym lub systemów ISDN.
kryterium dla pojedynczego u\
ytkownika, dla którego Gwarantuje to 300 kHz dolna częstotliwość pasma
istotne jest aby przede wszystkim transfer od sieci systemów VDSL. Nie jest jeszcze ostatecznie
posiadał mo\
liwie du\
ą prędkość. Odpowiedzią na tę rozwiązana kwestia techniki modulacji choć rozwa\
ane
potrzebę są techniki asymetrycznej cyfrowej pętli są i takie, jak propozycja przyjęcia metody
abonenckiej  ADSL (Asymetric Digital Subscriber kombinowanej; modulacja CAP dla transmisji do sieci,
Line). Ich koncepcja została opracowana na początku lat dyskretna modulacja wielotonowa z transformacją
90-tych, a pierwsza wersja standardu pojawiła się w 1995 falkową w kierunku przeciwnym. Chocia\
kwestia
roku. Pierwotnie miały one zostać wykorzystane do standardu pozostaje ciągle otwarta, modemy VDSL
realizacji usługi  wideo na \
Ä…danie , gdzie wymagana znajdujÄ… siÄ™ ju\
w sprzeda\
y. SÄ… to rozwiÄ…zania
szybkość transmisji w kierunku do u\
ytkownika poszczególnych producentów nie gwarantujące
wynosiła co najmniej 1,5 Mb/s (transmisja kompatybilności pomiędzy sobą.
skompresowanego dz
więku i obrazu wideo) przy
znikomej przepływności w kierunku do usługodawcy 3. PPROBLEMATYKA TRANSMISJI
(interakcje u\
ytkownika). Szybko przekonano siÄ™, \
e W P
TLI ABONENCKIEJ
systemy asymetryczne kryją w sobie o wiele większe
mo\
liwości. Docelowo przyjęto, \
e maksymalna Rozwa\
ane systemy szybkiej transmisji danych
prędkość transmisji do u\
ytkownika wynosi 8 Mb/s, wykorzystujÄ… miedziane tory kablowe stosowane
a w stronę przeciwną jest około dziesięciokrotnie wcześniej jedynie do transmisji w paśmie podstawowym
mniejsza. Zwa\
ywszy na du\
e tłumienie sygnału w pętli i specyfikowane pod tym właśnie kątem. Systemy xDSL
abonenckiej, zajmującego pasmo częstotliwości do około zajmując wy\
sze zakresy częstotliwości nara\
one sÄ… na
1 MHz, dla zachowania elastyczności pracy systemu przy szereg niedogodności w znaczący sposób mogących
ró\
nych odległościach u\
ytkownika od węzła sieci, pogorszyć jakość transmisji. Ograniczenia narzucane
posiada on mo\
liwość adaptacji prędkości transmisji przez pętle abonencką mają dwojaki charakter:
w zale\
ności od warunków panujących w torze elektryczny i mechaniczny [7]. W pierwszej grupie
kablowym. Podana wcześniej maksymalna prędkość największe znaczenie ma du\
e tłumienie toru kablowego
transmisji systemów ADSL uzyskiwana jest dla długości dla wysokich częstotliwości. Jest ono głównym
pętli abonenckiej ok. 1,5 km. Przy oddaleniu sięgającym powodem ograniczonej długości pętli abonenckiej.
ok. 6 km prędkości transmisji są porównywalne W przypadku torów pupinizowanych wprowadzenie
z przepływnościami systemów HDSL. Działanie technologii xDSL jest praktycznie niemo\
liwe. Kolejny
modemów asymetrycznej pętli abonenckiej zakłada czynnik to przenik przede wszystkim zbli\
ny. W ramach
współistnienie z standardową usługa telefonii na tej jednego systemu, jego wpływ ogranicza się, dokonując
samej parze kablowej. Jest to mo\
liwe dzięki częstotliwościowego rozdziału kanałów dla obu
przesunięciu dolnego zakresu pasma częstotliwości tych kierunków transmisji. Dla systemów VDSL szczególnie
modemów do częstotliwości 20 kHz. Jedynym niebezpieczne są interferencje radiowe z racji wielkości
wymaganiem jest umieszczenie po stronie abonenckiej pasma zajmowanego przez ten system. Wśród
rozgałęz
nika, czyli filtrów dokonujących wydzielenia ograniczeń natury mechanicznej poza wspomnianą
sygnału odpowiedniej usługi. Rekomendacja G.lite ITU wcześniej pupinizacją szczególnie niebezpieczne są nie
eliminuje potrzebę stosowania takowego rozgałęz
nika, zakończone impedancją falową otwarte odgałęzienia
jednak\
e wiÄ…\
e się to ze zmniejszeniem prędkości toru. Są one przyczyną powstawania lokalnych
transmisji do 1,5 Mb/s. (w dziedzinie częstotliwości) maksimów tłumienia.
Modemy ADSL wykorzystują dwie ró\
ne techniki Wynika to z transformacji rozwarcia pętli do impedancji
kodowania liniowego zapewniającego adaptację bliskich zeru dla częstotliwości, których nieparzysta
przepływności. Pierwsza nale\
y do rodziny modulacji wielokrotność ćwiartki długości fali równa jest długości
amplitudowo fazowych  CAP (Carrierless odgałęzienia. Nie nale\
y równie\
pomijać, wydawałoby
Amplitude/Phase Modulation), druga jest odmianą się tak trywialnych problemów jak, połączenia kabli
modulacji wielotonowych  DMT (Discret MultiTone o ró\
nych średnicach czy nie skręcone pary kablowe. Są
Modulation). Ta ostatnia, mimo \
e została zaadoptowana one z
ródłem przekazie szerokopasmowym odpowiednio,
dla potrzeb modemów szybkiej transmisji danych odbić sygnałów i dodatkowych przeników.
dopiero na początku lat 90-tych, uzyskała uznanie
organizacji standaryzacyjnych i jest przyjęta jako
obowiÄ…zujÄ…cy standard. Bli\
sza charakterystyka
powy\
szych modulacji zostanie zaprezentowana
w dalszej części artykułu.
4. TECHNIKI MODULACJI W SYSTEMACH ka\
dy (n+k)-bitowy symbol jest zakodowany za pomocÄ…
xDSL amplitudy i fazy częstotliwości nośnej, a wszystkie
symbole tworzÄ… diagram zwany konstelacjÄ…. Liczba
Aby móc zrealizować efektywną transmisję w tak symboli w konstelacji wynosi
niekorzystnych warunkach narzucanych przez pętle
M = 2n+k
abonenckÄ…, w modemach szybkiej transmisji danych
stosuje się zaawansowane techniki cyfrowego Schemat blokowy modulatora oraz przykładową
przetwarzania sygnałów. Zalicza się do nich metody konstelację symboli przedstawia rys. 1. Adaptacja
kodowania korekcyjnego, kształtowanie impulsów, prędkości realizowana w modulatorach CAP, polega na
modulacje cyfrowe, eliminacja echa oraz korekcja zmniejszaniu liczby symboli w konstelacji przy
kanałowa. Niektóre z nich zostaną bli\
ej przedstawione pogarszajÄ…cych siÄ™ warunkach transmisyjnych.
poni\
ej. W modemach xDSL rozpowszechniły się dwa,
Q
wspomniane ju\
wcześniej sposoby modulacji  CAP
110110
A
oraz DMT. Prezentują one dwa odmienne podejścia
przedstawiania transmitowanych sygnałów w pętli
abonenckiej. W modulacji CAP dane cyfrowe modulujÄ…
Õ
Õ
Õ
Õ
000 001 010 011 100 101 110 111
jedną częstotliwość nośną, podczas gdy w modulacji I
DMT są one rozproszone modulując pewien zbiór
częstotliwości nośnych. Ich podstawową zaletą jest
mo\
liwość adaptacji prędkości transmisji w miarę
zmieniających się warunków.
I
Filtr synfazowy
Filtr synfazowy
4.1. MODULACJA AMPLITUDOWO FAZOWA
Linia
Linia
 CAP
transmisyjna
transmisyjna
Dane
Dane
+
+
C/A
C/A
Koder
Koder
"
"
"
"
"
"
"
"
stanów
stanów
Koncepcja modulacji CAP (amplitudowo fazowej
FPP
FPP
_
_
bez fali nośnej) jest taka sama, jak powszechnie
stosowanej w modemach pasma podstawowego
Filtr kwadraturowy
Filtr kwadraturowy
modulacji kwadraturowej QAM. W obu, podawany na
Q
wejście modulatorów strumień bitowy grupowany jest
w koderze stanów w bloki o długości n. Koder stanów Rys.1. Modulacja CAP
pełni rolę modulatora kratowego. Jego zasada działania
polega na wypracowaniu na podstawie n-bitowego bloku 4.2. DYSKRETNA MODULACJA
informacji bloku (n+k). Dobór odpowiedniego algorytmu WIELOTONOWA
realizacji tej operacji zapewnia zwiększenie odporności
układu modulator-demodulator na zakłócenia Koncepcja modulacji DMT wywodzi się od dobrze
pojawiające się podczas transmisji. Na wyjściu kodera znanych sposobów częstotliwościowego
stanów otrzymuje się dwa symbole informacyjne zwielokrotniania kanałów [10][11]. Dostępne pasmo
odpowiadające bezpośrednio zakodowanej postaci n- częstotliwości dzielone jest na szereg niezale\
nych
bitowego ciągu informacyjnego. W dalszym etapie podkanałów. Ka\
dy z nich przenosi określoną część
całkowitej informacji. Sposób realizacji omawianej
przetwarzania symbole zostajÄ…  dopasowane do pasma
częstotliwości kanału, a następnie modulują dwa sygnały modulacji opiera się na wykorzystaniu szybkiej
transformacji Fouriera.
noÅ›ne  cosÉct i sinÉct, tworzÄ…c odpowiednio skÅ‚adowÄ…
Wejściowy ciąg bitowy modulatora DMT dzielony
synfazową i kwadraturową. Dzięki zastosowaniu
jest na N bloków. Ka\
dy z N bloków skojarzony jest
cyfrowego przetwarzania sygnałów, ta procedura jest
z odpowiednim podkanałem częstotliwościowym. Blok
realizowana w modulatorach CAP za pomocÄ… pary
zawiera ni bitów. Indeks i jest numerem kolejnego
filtrów Hilberta o skończonej odpowiedzi impulsowej.
bloku. W konsekwencji liczba bitów przypadająca na
Charakterystyki amplitudowe tych filtrów są identyczne,
jeden symbol modulacji DMT wynosi
natomiast fazowe są przesunięte względem siebie o 90
N
stopni. Odpowiedzi impulsowe filtrów przedstawiają
następujące zale\
ności M =
"ni
i=1
I(t) = k(t)×cos(Éct)
Ka\
dy ni - bitowy ciÄ…g w wyniku modulacji QAM
zamieniany jest w symbol zespolony.
Q(t) = k(t)×sin(Éct)
Wszystkie symbole pochodzące od N bloków
gdzie:
uzupełnione o odpowiedniki sprzę\
one do nich
I(t)  odpowiedz
impulsowa filtru synfazowego
podawane sÄ… 2N wymiarowej odwrotnej transformacji
Q(t)  odpowiedz
impulsowa filtru kwadraturowego
Fouriera. Dodanie symboli sprzÄ™\
onych zapewnia
k(t)  filtr kształtujący
uzyskanie 2N rzeczywistych próbek w dziedzinie czasu
Po zsumowaniu składowych synfazowej
(symbol DMT), które po konwersji równoległo
i kwadraturowej i przetworzeniu cyfrowo analogowym,
szeregowej podawane sÄ… na przetwornik C/A, tworzÄ…c
sygnał podawany jest na linię transmisyjną poprzez filtr
jeden symbol modulacji DMT.
pasmowoprzepustowy. W rezultacie otrzymujemy, i\

Powy\
szy opis działania modulatora zawiera tych podkanałów DMT, które znajdują się w jego
jedynie istotne z punktu widzenia idei tej modulacji etapy obrębie. Zostało to zaprezentowane na rys. 3 [12].
przetwarzania. Sposób podziału pasma na kanały oraz
budowa modulatora sÄ… przedstawione na rys. 2. 4.3. DMT vs. CAP
W praktycznej realizacji ze względu na to, i\
ka\
dy
podkanał nie ma idealnie płaskiej charakterystki Wśród największych producentów rynku
częstotliwościowej stosuje się zabezpieczanie przed telekomunikacyjnego toczy się batalia o wy\
szość
wystąpieniem interferencji pomiędzy poszczególnymi jednej z wy\
ej wymienionych technik kodowania
symbolami DMT. Na poczÄ…tek ka\
dego symbolu dodaje liniowego [8][9]. Po stronie modulacji CAP opowiadajÄ…
siÄ™ tzw. cykliczny przedrostek (ang. cyclic prefix). Jego siÄ™ takie firmy jak Lucent Technologies, Infineon
długość wynosi k próbek i jest wyznaczana na podstawie Technologies (grupa VDSL Coalition), zaś
odpowiedzi czasowej kanału transmisyjnego. Dzięki tej zwolennikami DMT są Texas Instruments wraz
metodzie większość interferencji zamyka się w obrębie z Alcatelem (grupa VDSL Alliance). Zmagania te mają
usuwanego po stronie odbiorczej przedrostka. o tyle istotne znaczenie, i\
wciÄ…\
pozostaje otwarta
kwestia techniki kodowania liniowego obowiÄ…zujÄ…cej
256 podkanałów
256 podkanałów
telefonia
telefonia
w standardzie systemu VDSL. W chwili obecnej
ustalono kompromisowe rozwiÄ…zanie, w postaci
4,31 kHz
4,31 kHz
dokumentów mających charakter tymczasowych
standardów, obejmujących obie modulacje.
Argumentami stojÄ…cymi po stronie modulacji CAP
jest jej bliskie spokrewnienie z modulacjÄ…
kwadraturową, której własności i implementacje zostały
wielokrotnie sprawdzone w praktyce. Z kolej przewaga
0 4 20 1142 f[kHz]
0 4 20 1142 f[kHz]
modulacji DMT bazuje na niezale\
ności
poszczególnych subkanałów, które mogą być wyłączane
w przypadku złej jakości transmisji, co było
Linia
przedstawione we wcześniejszym rozdziale. Zwolennicy
Dane transmisyjna
Modulator A/C
Rejestr QAM/CAP sugerujÄ…, \
e rozwiÄ…zanie to posiada
IFFT
QAM FPP
R/S
niedogodność związaną z koniecznością detekcji kanału
o złej jakości po stronie odbiorczej i przesłaniu tej
informacji do nadajnika. Wiązało by się to z przerwami
w transmisji. Problem ten narastałby, je\
eli takowe
wąskopasmowe zakłócenia nie miałyby charakteru
stacjonarnego i przemieszczałyby się po skali
Rys.2. Modulacja DMT częstotliwości.
Sprawą otwartą pozostaje równie\
kwestia poboru
mocy, który w argumentacji ka\
dej ze stron jawi siÄ™
1
1
2
2
jako najmniejszy.
3
3
5. KOREKCJA KANAA
OWA
4
4
Celem zastosowania korekcji kanałowej jest
wyeliminowanie zniekształceń liniowych
1- odgałęzienie toru
1- odgałęzienie toru
transmitowanych sygnałów, czyli inaczej mówiąc
2 - interferencje radiowe
2 - interferencje radiowe
otrzymanie w odbiorniku sygnału takiego jaki był
3 - charakterystyka kanału
3 - charakterystyka kanału wysyłany w linię transmisyjną po stronie nadawczej.
Sprowadza siÄ™ to do odtworzenia w odbiorniku
4- przenik
4- przenik
odwrotnej charakterystyki kanału transmisyjnego tak
aby spełniona była zale\
ność.
Rys.3. Adaptacja prędkości w modulacji DMT
H ( jÉ)× k( jÉ) = e- jwÄ
Dyskretna modulacja wielotonowa charakteryzuje
gdzie:
się większymi mo\
liwościami adaptacji prędkości
H(jÉ)  charakterystyka czÄ™stotliwoÅ›ciowa kanaÅ‚u
transmisji oraz lepszą odpornością na zakłócenia
k(jÉ)  charakterystyka czÄ™stotliwoÅ›ciowa korektora
wÄ…skopasmowe ni\
modulacja amplitudowo fazowa.
Ä - opóz
nienie transmisji
W modulacji CAP całkowita prędkość transmisji jest
Praktyczne systemy zakładają dopuszczalny błąd
skojarzona z całym pasmem częstotliwości. Wystąpienie
takiego odwzorowania. Układy korekcyjne są
zakłócenia w dowolnym przedziale częstotliwości rzutuje
powszechnie stosowane w układach z modulacją QAM
na prędkość w całym paśmie. W przypadku modulacji
i CAP. UrzÄ…dzenie realizujÄ…ce to zadanie nosi nazwÄ™
DMT całkowita przepływność transmisji jest sumą
korektora (ang. equaliser). Na rys. 4. Podano przykład
prędkości skojarzonych z poszczególnymi kanałami.
korektora bezpośredniego. Zasadniczym jego
Zakłócenie wąskopasmowe wpływa jedynie na prędkość
elementem jest układ filtru adaptacyjnego, odtwarzający
sygnał nadawany. Proces korekcji składa się z dwóch sekwencji treningowych, poniewa\
odbiornik odtwarza
etapów: wstępnie charakterystykę kanału na podstawie aktualnie
1  korekcja wstępna za pomocą sekwencji przesyłanych informacji. Korzyści zastosowania metod
treningowej  odbiornik zna strukturę sygnału ślepej korekcji sygnału uwidaczniają się szczególnie
wysyłanego przez nadajnik (etap realizowany do w przypadku sieci punk  wielopunkt, gdzie
momentu otrzymywania wartości zbli\
onych właściwym dopasowywanie się nowo włączonego urządzenia do
punktom konstelacji) . charakterystyki kanału, odbywa się bez konieczności
2  korekcja dokładna  warunkiem poprawności jej przerywania aktualnie realizowanej transmisji.
działania są wolne zmiany charakterystyki kanału. Wśród ró\
nych klas algorytmów ślepych, znajdują
Sygnał błędu zmieniający współczynniki filtru się równie\
metody wykorzystujÄ…ce algorytm
adaptacyjnego wypracowany jest na podstawie gradientowy. Układ takiego korektora, porównując go
porównania sygnału za filtru z przyjętą decyzją. z rys.4. pozbawiony jest jedynie, wcześniej ju\

wielokrotnie wspominanej sekwencji treningowej.
Filozofia ślepej korekcji zawarta jest w układzie
zakłócenia
zakłócenia
decyzyjnym, który dokonuje nieliniowego
Kanał Filtr Układ
Kanał Filtr Układ
"
"
"
"
"
"
"
"
transmisyjny
transmisyjny
adaptacyjny decyzyjny
adaptacyjny decyzyjny
przekształcenia sygnału wyjściowego filtru
adaptacyjnego zgodnie z określonym algorytmem
sekwencja
sekwencja
wykorzystującym własności statystyczne odbieranego
"
"
"
"
"
"
"
"
treningowa
treningowa
sygnału.
Pierwszy taki algorytm został zaproponowany przez
przed po
przed po
Sato w 1975 roku i miał on zastosowanie
w wielowartościowej modulacji PAM. Sygnał błędu
oraz reguła decyzyjna maja następującą postać
"S(n)
e(n) = = y(n) -Å‚sign(y(n))
"y(n)
dec(y(n)) = Å‚sign( y(n))
Rys. 4. Korekcja kanałowa
gdzie:
dec(y(n))  decyzja na podstawie sygnału
Adaptacja współczynników filtru korektora
wyjściowego filtru adaptacyjnego y(n)
realizowana jest w oparciu o algorytm gradientowy
ł - współczynnik skalujący, charakteryzujący
minimalizacji funkcji błędu. Zakładając \
e funkcja błędu
własności sygnału wyjściowego nadajnika
ma postać
2
S(n) = e2(n) = •[(y(n) - d(n)) ] •[w2(n)]
Å‚ =
gdzie:
•[w(n)]
s(n)  funkcja błędu
y(n)  wyjście filtru adaptacyjnego
Algorytm RCA (Reduced Constellation Algorithm)
d(n)  przyjęta decyzja
jest modyfikacjÄ… powy\
szego rozwiÄ…zania wykorzystanÄ…
algorytm adaptacji współczynników korektora liniowego
w systemach z modulacją QAM/CAP (przestrzeń
jest następujący
dwuwymiarowa).
Obecnie najbardziej popularny jest algorytm CMA
fk ,Ä +1 = fk ,Ä - 2µe(n)x(n - k)
(Constant Modulus Algorithm), dla której funkcja błędu
gdzie:
zaproponowana przez Godarda (1980) przyjmuje
fk  k współczynnik korektora
następującą postać
µ - krok adaptacji
2
2
Å‚Å‚
x(n)- wejście filtru adaptacyjnego
S(n) = •îÅ‚(y(n) - R2)
ïÅ‚ śł
ðÅ‚ ûÅ‚
PodstawowÄ… zaletÄ… u\
ycia sekwencji treningowych
gdzie, R określone jest w następujący sposób
jest szybkość zbie\
ności powy\
szego algorytmu,
jednak\
e za cenę pogorszenia efektywnej prędkości
4
transmisji.
•[wRe(n) ]
5.1. ÅšLEPA KOREKCJA
R2 =
2
•[wRe(n) ]
Najnowsze metody korekcji eliminujÄ… stosowanie
Innymi słowy dokonuje się minimalizacji błędu
sekwencji treningowych, w miejsce której wprowadza się
pomiędzy odebranym punktem konstelacji a zało\
onym
tzw. procedurę ślepej korekcji kanałowej (ang. blind
okręgiem o stałym promieniu. Powa\
ną słabością tego
equalization) opartej na własnościach statystycznych
algorytmu jest brak mo\
liwości korekcji zniekształceń
odbieranego sygnału [14]. Zaletą tej metody jest
fazowych wprowadzanych przez kanał transmisyjny.
zwiększenie elastyczności pracy urządzeń. Nadajnik nie
Wspomniane powy\
ej algorytmy stanowiÄ…
trzeba wyposa\
ać w algorytmy obsługi retransmisji
podwaliny wiedzy o ślepej korekcji kanałowej. Na
przestrzeni lat pojawiały się ich zmodyfikowane wersje, IEEE Communications Magazine, May 1990, ss 5 
zmierzajÄ…ce przede wszystkim do wyeliminowania braku 14
czułości na zniekształcenia fazowe. W tym celu do [11] P. Chow, J.M. Cioffi, J. A. C. Bingham: DMT-
konstrukcji algorytmów ślepych zastosowano tak\
e based ADSL: Concept, Architecture, and
metody statystyczne wy\
szych rzędów (trzeciego Performance, IEE 1994
i czwartego), które ju\
z natury zawierajÄ… informacje [12] Texas Instruments: DSP Solutions for Voiceband
zarówno o zmianach modułu jak i fazy. and ADSL Modems, Application Report
SPAA005, June 1998
6. PODSUMOWANIE [13] I.A. Glover, P.M. Grant: Digital Communications,
Prentice Hall Europe 1998
[14] J.J Werner, J. Yang, D.D Harman, G.A. Dumont:
RosnÄ…ce moce obliczeniowe stosowanych
Blind Equalization for Broadband Access, Bell
w urządzeniach transmisji danych procesorów
Laboratories and The University of British
sygnałowych pozwalają nie tylko na zwiększanie
Columbia
prędkości transmisji, ale tak\
e na implementacjÄ™ coraz
bardziej skomplikowanych algorytmów cyfrowego
przetwarzania sygnałów. Ich zastosowanie jest
nieodzowne je\
eli wez
mie się pod uwagę niedogodności
warunków transmisyjnych. W niniejszym artykule
skoncentrowano się na zaprezentowaniu idei dwóch
podstawowych algorytmów kodowania liniowego,
majÄ…cych zastosowanie w abonenckich sieciach
dostepowych oraz przedstawieniu istoty korekcji
kanałowej (w tym algorytmów ślepych).
SPIS LITERATURY
[1] M.Bromirski : Technologie dostępu cyfrowego
xDSL (1), TELEKOM Forum, Wrzesień 1999
[2] J.M. Griffiths: ISDN Explained, Worldwide
Network and Applications Technology, Second
Edition, John Wiley & Sons, 1992
[3] Z. Papir, A. Simmonds: Competing for Throughput
in the Local Loop, IEEE Communications
Magazine, No 5, May 1999, ss. 61- 66
[4] W. Chen: The Development and Standarization of
Asymmetrical Digital Subscriber Line, IEEE
Communications Magazine, No 5, May 1999, ss. 68
 72
[5] H. Gut  Mostowy: Techniki transmisyjne
w multimedialnych, abonenckich sieciach
dostępowych, Przegląd Telekomunikacyjny
i Wiadomości Telekomunikacyjne nr 9, 1998
[6] A. Czerwiński: Przykłady szerokopasmowych sieci
dostępowych. Zestawienie cech i stosowanych
technik, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości
Telekomunikacyjne nr 8, 1999
[7] J. Cook i inni: The Noise and Crosstalk Environment
for ADSL and VDSL Systems, IEEE
Communications Magazine, No 5, May 1999, ss. 73
 78
[8]  TI's Krista Jacobsen and Infineon's Martin Schenk
face off on DMT vs. CAP/QAM for practical
VDSL
http://www.dslprime.com/News_Articles/a/VDSL/v
dsl.html
[9] A. Shalash, K. Parhi: Comparison of Discrete
Multitone and Carrierless AM/PM Techniques for
Line Equalization, IEEE 1996
[10] J. A .C. Bingham: Multicarrier Modulation for Data
Transmission: An Idea Whose Time Has Come,