Analiza efektywności modulacji wielotonowej z transformatą kosinusową

Abstract

Subject of this dissertation is analysis of multitone transmission in terms of data rate and bit error rate. It focuses on data transmission in digital subscriber loop (DSL). DSL networks can use both single carrier modulations, and multitone modulations, that split input data stream into substreams, transmitted in separate frequency bands. Major advantage of multitone modulations is robustness against narrowband noise, which allows optimization of data rate. On the other hand, a big drawback is its computational complexity. Thesis are as follows: a) in a multitone transmission FFT can be replaced with the DCT, b) in a multitone transmission reduction of Peak to Average Power Ratio (PAPR) is possible, using an algorithm of low computational complexity. Key aspects include: a new constellation diagram for DCMT, design of DCMT modulator and demodulator, a detailed comparison with the DMT, and a description of a new PAPR reduction method for a multitone transmission. Simulations show that the DCMT transmission, in comparison to the DMT, allows for a greater data rate and robustness against the white noise. Tematem pracy jest analiza transmisji wielotonowej pod kątem szybkości transmisji danych i bitowej stopy błędów. Praca dotyczy przede wszystkim transmisji w sieciach wykorzystujących telefoniczną pętlę abonencką. W sieciach tego typu możliwe jest zastosowanie zarówno metod transmisji z jedną nośną, jak i wielotonowych, dzielących strumień danych na składowe, transmitowane w różnych pasmach częstotliwości. Największa zaleta transmisji wielotonowych to odporność na szum wąskopasmowy, umożliwiająca optymalizację szybkości transmisji. Największą wadą jest znaczna złożoność obliczeniowa. Tezy pracy to: a) w transmisji wielotonowej możliwe jest zastąpienie FFT przez DCT; b) w transmisji wielotonowej możliwa jest redukcja poziomu stosunku PAPR (Peak to Average Power Ratio) mocy szczytowej do średniej za pomocą algorytmu o niskiej złożoności obliczeniowej. Nowatorskie aspekty to propozycja schematu modulacji i demodulacji wielotonowej z transformatą kosinusową DCMT oraz metoda redukcji PAPR. Najważniejsze wyniki obejmują: konstrukcję diagramu konstelacji, struktury modulatora i demodulatora DCMT, szczegółowe porównanie DCMT z DMT i opis nowej metody redukcji PAPR dla sygnału wielotonowego, pozwalającej na zmniejszenie złożoności modemu, szumów pozapasmowych i strat przepływności. Z przeprowadzonych analiz symulacyjnych wynika, że transmisja DCMT, w porównaniu z DMT, umożliwia zwiększenie szybkości transmisji i odporności na szum biały.