Komentář k simulaci korekce v časové oblasti u ADSL

Komentář k programu Simulaci korekce v časové oblasti u ADSL. Následující text obsahuje přehledné vysvětlení vstupních a výstupních parametrů programu.

Stručný popis parametrů simulačního programu - vstupní část

Prvním krokem je volba typu algoritmu, kterým je řízena optimalizace ekvalizéru (TEQ) přijímaných symbolů. Z jednotlivých typů můžeme vybrat:

• UEC (Unit Energy Constraint) - optimalizace minimalizací nejmenších středních čtverců chyby s podmínkou jednotkové energie.
• UTC (Unit Tap Constraint) - optimalizace minimalizací nejmenších středních čtverců chyby s podmínkou jednotkového koeficientu filtru.
• MinISI (Minimum Inter-symbol Interference) - založeno na minimalizaci odezvy kanálu vně jistého okna, které ohraničuje (odděluje) část užitečnou a část která způsobuje interference.
• MBR (Maximum BitRate) - vychází z metody maximalizace celkového SNR kanálu a hledání optima za kritéria dosažení nejvyšší rychlosti přenosu.
• MDS (Minimum Delay Spread) - minimalizuje rozptyl určitého zpoždění, které vyjadřuje míru interferencí způsobených neužitečnou částí odezvy kanálu.
• CNA (Carrier Nulling Algorithm) - minimalizuje energii na tónech, které nejsou použity a tudíž by neměly nést žádnou informaci (energii).

Druhým krokem je nastavení SNR, tedy výkon přidaného šumu. Formulář zpracuje hodnoty 0 až 99 dB, ale nejnižší praktická hodnota je cca 30 dB.

Třetí krok dovolí zapnout korekci alokace bitů, resp. její snížení pro velké SNR (cca od 60 do 80 dB). Jedná se o naši úpravu waterfilling algoritmu, která zabrání přehnanému nadimenzovaní možností kanálu.

Čtvrtá položka určuje počet přenesených datových symbolů. Přenášená data jsou nezávislé segmenty náhodně generované posloupnosti.

Pátým krokem lze vybrat použitý model kanálu (CSA loop). K dispozici je šest odlišných referenčních modelů podle ITU-T G.996.

Šestým a posledním krokem je výběr modelu použitého šumu. K dispozici je Matlabem generovaný bílý šum a experimentální model (označen Model 1). Tento model byl získán simulací rušení na ADSL vedení dle článku Simulace přípojek xDSL a to při konfiguraci: ADSL2+ over ISDN , frekvenční dělení, rušící profil A a pro směr downstream.

Shrnutí vstupních parametrů simulace:
TEQ algoritmus	algoritmus ekvalizéru: UEC, UTC, MinISI, MBR, MDS nebo CNA
Zadej SNR	0 - 99 dB, poměr signálu ku přidanému šumu, dle volby Model šumu
Snížit alokaci bitů pro velké SNR?	sníží přehnaný odhad možností kanálu způsobený bitload algoritmem při SNR cca od 60 do 80 dB
Zadej Ns	1 až 99, počet přenesených datových symbolů
CSA loop #	1 až 6, typ referenčního ADSL kanálu (CSA loop)
Model Šumu	Bílý šum nebo experimentální model šumu (viz výše)

---

Simulační program - výstupní část

Je třeba zdůraznit, že zobrazené výsledky simulace jsou produktem jedné iterace programu, je tomu tak z důvodu výpočetní náročnosti programu. Pro pečlivější porovnání algoritmů je proto nutné pokus několikrát zopakovat.

Názvy výstupních proměnných dobře vystihují svůj význam a proto zejména odkazuji na shrnující tabulku níže a doplním několik upřesňujících poznámek:

• Dosažený datový tok je vypočten ze skutečného počtu bitů, který je přenášen v každém symbolu a je určen bitload algoritmem. Kdežto teoretický odhad kapacity kanálu je počítán z celkového SNR kanálu (SNRgeo).
• Hodnota MMSE je platná pouze pro MSE algoritmy: UTC a UEC.
• Hodnoty pevných parametrů modelu cplen, Nw, Nb odpovídají doporučením pro ADSL2. Parametr Ntused (počet použitých subnosných) je určován bitload algoritmem.
• Konfigurace bitů na jednotlivých subnosných (bitload) je graficky znázorněna na výstupním obrázku Bitload vs. usable tones. Maska použitelných tónů (vynesena černě) zleva vymezuje nepoužité pásmo náležící ISDN/POTS (tj. je nulová pro tóny 0-20). Zprava maska kopíruje nastavení dané bitload algoritmem, hodnota masky rovna jedné tedy určuje použitý tón.

Výstupy simulace:
Přenosová rychlost (bitrate)	datový tok dosažený při simulaci
BER	chybovost (Bit Error Ratio) přenosu datových symbolů při simulaci
MMSE	pro MSE algoritmy - orientační údaj o dosažení optima algoritmu
Pevné parametry modelu:
Ntused	počet použitých tónů (subnosných), určuje bitload algoritmus dle zvoleného modelu kanálu
cplen	40, délka cyklického prefixu datových symbolů
Gamma	dB, interní konstanta, souvisí s potřebným SNR pro danou N-stavovou QAM
Coding gain	dB, interní konstanta, souvisí s potřebným SNR pro danou N-stavovou QAM
Margin	dB, interní konstanta, souvisí s potřebným SNR pro danou N-stavovou QAM
TX Power	dBm, interní konstanta pro reálné škálování signálů v simulaci
Nb	délka tzv. cílové odezvy (TIR) pro některé algoritmy ekvalizace
Nw	délka vlastního ekvalizéru (řád filtru)
Odhad kapacity kanálu:
bDMT	bits/symbol, teoretický odhad kapacity kanálu
RDMT	Mbps, teoretický odhad max. přenosové rychlosti kanálu
SNRgeo	dB, poměrná hodnota daná geometrický průměrem odezvy kanálu vůči úrovni šumu

Bitload
bits		graf zobrazující vyžití jednotlivých tónů pro přenos, n-bitů na daný tón
mask of used tones		maska použitých tónů, zleva vymezuje nevyužité pásmo (pro ISDN.POTS), zprava kopíruje graf bits/tón