3 Hochgeschwindigkeitsanschlüsse gemäß G.fast-Standard
3.4 Vektormodulation – VDMT

Die Modulation DMT wird bei den Anschlüssen xDSL für eine maximal effiziente Ausnutzung des Potenzials von symmetrischen Kupfer-Doppelleitungskabeln verwendet und sie ermöglicht es, auf das Auftreten der Schmalbandstörung in dem ausgenutzten Frequenzkanal geeignet zu reagieren. Bei den Anschlüssen xDSL mit der DMT-Modulation können erreichbare Übertragungsraten dank des Charakters des Übertragungsmediums im geteilten Kupferkabel mittels sog. Vektormodulation DMT (VDMT, Vectored DMT) weiter erhöht werden.

Eine dominante Komponente der Störung, die die Übertragungsraten der Anschlüsse xDSL begrenzt, ist die Störung durch Nebensprechen.

Nebensprechen ist eine Übertragung des Signals durch kapazitive und induktive Verbindungen zwischen den einzelnen Paaren. Ein so übertragenes Signal, zum Beispiel vom ersten Paar ins zweite Paar, wirkt im zweiten Paar als negative Störung und senkt das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, engl. Signal-to-Noise Ratio) und damit auch die resultierende Übertragungsrate. Im Hinblick darauf, dass wegen der Konstruktion eines Kupferkabels und den Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen Nebensprechen nicht verhindert werden kann, müssen die Wirkungen des Nebensprechens auf das übertragene nützliche Signal eliminiert werden. Die Eliminierung von Nebensprechen bringt eine Verbesserung des SNR und daher auch eine höhere Übertragungsrate. Gemäß der Stelle, wo Nebensprechen gemessen wird, unterscheidet man ein Nebensprechen auf dem nahen Ende NEXT und auf dem entferntem Ende FEXT. Das Nebensprechen NEXT kann mittels Frequenzduplex der Übertragungsrichtungen eliminiert werden. Die Größe des Nebensprechens FEXT ist für die Anschlüsse xDSL entscheidend.

Das Modulationsprinzip VDMT nutzt den hochentwickelten Stand des mathematischen Apparates, der die Parameter der symmetrischen Doppelleitungskabel und gegenseitige Nebensprechenanknüpfungen zwischen den Paaren beschreibt. Bei der Eliminierung muss die Übertragungsrichtung unterschieden werden.

In der Downstream-Richtung nutzt VDMT die Tatsache aus, dass der DSLAM ein gemeinsames Element für alle Anschlüsse xDSL ist, die im Bündel des Kupferkabels betrieben werden. In DSLAM hat man daher auf einer einzigen Stelle die Information über DMT-Symbole zur Verfügung, die im nächsten Moment in den Abschnitt der Kupferleitung gesendet werden (daher ein Vektor von Werten der DMT-Symbole – deshalb nennt man DMT auch Vektormodulation). Weil in DSLAM auch Parameter der einzelnen symmetrischen Doppelleitungskabel und Nebensprechenanknüpfungen dazwischen (vom Prozess der Anknüpfung der Verbindung) bekannt sind, können die gesendeten DMT-Symbole im Hinblick auf das Übertragungsmedium angepasst werden, durch das sie übertragen werden. Auf der Empfangsseite im Modem des Endteilnehmers werden dann die Symbole theoretisch einen idealen Verlauf und die für eine fehlerfreie Erkennung geeigneten Parameter haben. Die Problematik der Synchronisierung der Sendungen ist auch einfacher lösbar, weil DSLAM ein zentrales Element ist. Die Synchronisierung der Sendungen aller DMT-Symbole ist notwendig. Die gesendeten Symbole müssen aufeinander mittels Nebensprechenanknüpfungen so definiert wirken, wie sie bei ihrer Anpassung berechnet wurden.

In der Upstream-Richtung kann das gesendete Symbol im Endgerät des Teilnehmers nicht angepasst werden. Das würde erhöhte Ansprüche an Ausstattung und Berechnungsleistung des Endgerätes stellen. Überdies kann ein Endgerät keine Informationen über die Symbole haben, die von anderen Anschlüssen im Kupferkabel gesendet werden. Daher ist es nötig, nur das empfangene Signal wieder in DSLAM (in einem zentralen Element) mittels eines speziellen Blocks zur Unterdrückung von Nebensprechen anzupassen. Eine wichtige Frage ist auch die notwendige Synchronisierung der Sendungen von Endteilnehmern in die Richtung zu DSLAM im Hinblick auf verschiedene Längen der Teilnehmerleitungen.

VDMT ist eine Erweiterung der Modulation DMT in einer Mehrbenutzerumgebung und löst das Problem eines MIMO-Systems und eliminiert FEXT-Nebensprechen. Das Nebensprechen des Typs NEXT wird mittels Frequenzduplex der Übertragungsrichtungen eliminiert.

In Hinsicht auf die gemeinsame Anordnung der Modems in DSLAM kann eine synchrone Sendung von DMT-Symbolen in der Downstream-Richtung sichergestellt werden. Die Sicherstellung einer synchronen Übertragung der Symbole von Benutzern zum Zugangsmultiplexer DSLAM ist wegen verschiedener Längen der einzelnen Anschlüsse komplizierter, aber man kann zum Beispiel das Verfahren Zipper FDD verwenden.

Die Synchronisierung in der Upstream-Richtung geschieht parallel zum Verfahren der Zugangssteuerung an ein Medium in der geteilten Umgebung Punkt–Multipunkt, wie passive optische Netze und Funknetze LDMS (Lokales Mehrpunkt-Verteilungssystem, engl. Local Multipoint Distribution System). Die Sendung in Teilnehmermodems muss unter Berücksichtigung der verschiedenen Zeiten der Signalverbreitung in Leitungen von den Teilnehmern in verschiedenen Entfernungen zeitlich festgelegt werden.

Das Verfahren Zipper FDD nutzt einen zyklischen Suffix (CS, engl. Cyclic Suffix). Im Gegensatz zum zyklischen Prefix (CP, engl. Cyclic Prefix) wird sie hinter dem DMT-Symbol eingefügt. Die Länge des CS muss größer oder gleich dem maximalen Unterschied der Verbreitungsverzögerungen in Signalkanälen sein. Das Verfahren Zipper FDD eliminiert auch das restliche Nebensprechen NEXT. Ein Nachteil ist jedoch wieder die Senkung der Übertragungsrate.

Prinzip der Synchronisierung der Symbole der xDSL-Anschlüsse in der Upstream-Richtung.