離散多載波

離散多載波

離散多載波(discrete multitone;DMT)是指不對稱數字用戶線(ADSL)調製技術方案。數位訊號分配給同一通道的多個子載波,其中每個子載波上的比特數都由其所在頻率位置的信道特性決定。

DMT(Discrete MultiTone,離散多音頻)是一種多載波調製技術。其核心思想是將整個傳輸頻帶分成若干子信道,每個子信道對應不同頻率的載波,在不同載波上分別進行QAM調製,不同信道上傳輸的信息容量(即每個載波調製的數據信號)根據當前子信道的傳輸性能決定。

中文名稱離散多載波
英文名稱discrete multitone;DMT
定  義不對稱數字用戶線(ADSL)調製技術方案。數位訊號分配給同一通道的多個子載波,其中每個子載波上的比特數都由其所在頻率位置的信道特性決定。
套用學科通信科技(一級學科),線纜傳輸與接入(二級學科)

基本介紹

  • 中文名:離散多載波
  • 外文名:discrete multitone;DMT
  • 定  義:不對稱數字用戶線調製技術方案
  • 套用學科:通信科技,線纜傳輸與接入
概念,工作原理,

概念

離散多載波(discrete multitone;DMT)是指不對稱數字用戶線(ADSL)調製技術方案。數位訊號分配給同一通道的多個子載波,其中每個子載波上的比特數都由其所在頻率位置的信道特性決定。
DMT(Discrete MultiTone,離散多音頻)是一種多載波調製技術。其核心思想是將整個傳輸頻帶分成若干子信道,每個子信道對應不同頻率的載波,在不同載波上分別進行QAM調製,不同信道上傳輸的信息容量(即每個載波調製的數據信號)根據當前子信道的傳輸性能決定。
DMT調製技術的實現過程是:首先將頻帶0~1.104MHz分割為256個由頻率指示的正交子信道(每個子信道占用4KHz頻寬),輸入信號經過比特分配和快取,將輸入數據劃分為比特塊;經格柵編碼調製(TCM)後,再進行512點離散傅立葉反變換將信號變換到時域,這時的比特塊將轉換成256個QAM子字元;隨後對每個比特塊加上循環前綴(用於消除碼間干擾),經數/模變換(D/A)和傳送濾波器將信號送入信道。砸接收端則按相反的次序進行接收解碼。
DMT傳送器的原理圖如圖2.17所示,銅纜線路的0~1.104MHz頻帶,其中,0~4KHz為話音頻段,用於普通電話業務的傳輸;ADSL的DMT調製將其他的頻帶分成255個子載波,子載波之間頻率間隔為4.3125KHz,容限為
。在每個子載波上分別進行QAM調製形成一個子信道,其中低頻部分子載波用於上行數據的傳輸,其餘子載波用於下行信號傳輸,上下行載波的分離點由具體設備設定(如果設備採用回波抵消法,則上下行信號可共用部分子載波)。
圖2.17圖2.17
DMT調製系統可以根據各子信道的瞬時衰減特性、群時延特性和噪聲特性等情況使用這255個子信道。在每個子信道分配1~15bit的數據,並關閉不能傳輸數據的信道,從而使通信容量達到可用的最高傳輸能力。
與QAM技術不同的是,DMT使用多個坐標編碼器,理論上,每個坐標編碼器均對應一個子信道。而坐標圖所使用的點數則視輸入的數據位數而定(每個坐標圖的點數不一定相同),最少為0,最多可達215個點,也就是說,最多可一次將15個位長的數據編碼和解碼。輸入的位數據先經過加擾之後,再分配給傳送端的各坐標編碼器,經過編碼後取得各個星座的x及y值,再合併送往接收端解調,還原成位數據再輸出。
在位處理能力方面,DMT調製速度為每秒0~16bit/Hz,亦即每一4KHz(即4.3125KHz)的子信道最高可達64kbit/s,所以,下行速度最高可為
(但實際中因傳輸距離的限制以及線路質量和噪聲的影響,可能難以達到)。低頻時銅線上的衰減較少,信噪比(SNR)較好,可以達到10bits/Hz以上;但在高頻以及線路質量不良時,可能只有4bits/Hz甚至更低。ANSI TI.413以每秒8bits/Hz為基礎,各子信道所攜帶的位數為32kbit/s。

工作原理

上述的4.3125kHz即為每一子信道的載波,各子信道之間是完全獨立的,在頻率上也是分離的。每個子信道內的信號功率只集中在非常窄的頻寬內,並且只和其相鄰的子信道有重疊,各個子信道只占整個傳輸頻寬的一小部分。
傳輸線路上的高頻衰減遠大於低頻衰減,相差約可達10dB。此外,無線電廣播等電磁波也會對信號造成窄頻噪聲。所以,當多頻調製信號在長距離銅線上傳輸時,其所接收的信號大致如圖2.18所示。DMT調製方式的各個子信道根據干擾和衰減情況可以自動調整傳輸比特率,以達到最佳的傳輸線利用率。例如,讓信噪比(SNR)較高的子信道傳送更多的位,而關閉被窄頻噪聲所遮蓋的子信道。
圖2.18圖2.18
DMT調製技術提供了子信道傳輸速率自適應和動態調整的理論,但還要通過具體的方法實現。ADSL設備主要是通過初始化過程中的收發器訓練、子信道分析和運行中的功率調製來實現的,其具體過程如下:在ADSL系統加電後,為了最佳化通信鏈路的傳輸容量和可靠性,ADSL收發器先要在各個子信道傳送一些訓練信息,進行收發器的訓練;收發器根據接收到的信號對傳輸通道進行分析(包括信道的衰減、信噪比和數據比特數),確定適合該信道的傳輸和處理參數,包括平均環路衰減估值、選定速率的性能容限、每個子載波支持的比特數量、傳送功率電平及淨負荷的傳輸速率等;在工作過程中,DMT系統具有在不中斷業務情況下,對業務性能監控的功能,對異常的事件、故障和誤碼可進行監測,對相應衰減大和信噪比低於容限要求的子信道,可增加信號功率,對信噪比較高的,可減小信號功率,功率調整幅度範圍為3dB。同時,系統還具有比特交換的功能,將傳輸質量差的子信道的部分轉移到信噪比較好的子信道傳輸。
在ADSL的標準化進程中,DMT調製方式比CAP方式獲得了更廣泛的支持。與CAP方式相比,DMT具有以下優點。
(1)頻寬利用率更高
DMT技術可以自適應地調整各個子信道的比特率,可以達到比單頻調製高得多的信道速率。
(2)可實現動態頻寬分配
DMT技術將總的傳輸頻寬分成大量的子信道,這就有可能根據特定業務的頻寬需求,靈活地選取子信道的數目,從而達到按需分配頻寬的目的。
(3)抗窄帶噪聲能力強
在DMT方式下,如果線路中出現窄帶噪聲干擾,可以直接關閉被窄帶噪聲覆蓋的幾個子信道,系統傳送性能不會受到太大影響。
(4)抗脈衝噪聲能力強
根據傅立葉分析理論,頻域中越窄的信號其時域延續時間越長。DMT方式下各子信道的頻帶都非常窄,各子信道信號在時域中都是延續時間較長的符號,因而,可以抵禦短時脈衝的干擾。
從性能看,DMT是比較理想的方式,信噪比高、傳輸距離遠(同樣距離下傳輸速率較高)。但DMT也存在一些問題,比如DMT對某個子信道的比特率進行調整時,會在該子信道的頻帶上引起噪聲,對相鄰子信道產生干擾。DMT實現起來比CAP複雜。目前DMT產品已較為成熟。

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