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Spektral effiziente Quadraturamplitudenmodulation

Die einzelnen Träger der OFDM werden durch eine Quadraturamplitudenmodulation (QAM) moduliert. QAM bietet den Vorteil hoher spektraler Effizienz und kann durch Verwendung einer höher- oder niederwertigeren Variante an die Linearität und die Signal to Noise Ratio des Kanals angepasst werden. G.hn unterstützt QAM mit bis zu 12 Bit pro Carrier der OFDM, das entspricht einer 4096-QAM. In der Kombination mit einer OFDM kann durch die Wahl einer entsprechend rauschresistenten QAM eine optimale Anpassung der einzelnen Träger an den Kanal erfolgen, so dass Träger, die in einem stark gestörten Spektrum liegen, mit einer geringerwertigen QAM moduliert werden, während Träger mit einem besseren Kanal höherwertige Modulationen erhalten.

Aufbau eines G.hn-Transceivers

Bild 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines G.hn-Transceivers. Dieser besteht im Wesentlichen aus einem Digital Front-End (DFE), einem Analog Front-End (AFE), Random Access Memory (RAM), sowie einem Flash Memory (Flash). Der DFE ist das zentrale Element des Transceivers. Dieser digitale Prozessor beinhaltet unter anderen Funktionalitäten zur Realisierung von Data Link Layer (DLL) und Physical Layer (PHY) sowie diverse Schnittstellen zum Anschluss externer Peripherie.

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Im Allgemeinen wird extern ein RAM als Arbeitsspeicher sowie ein Flash zum Speichern von Firmware und Konfigurationsdateien dem DFE zur Verfügung gestellt. Als Vorverstärker dient der AFE, welcher einen Verstärker, Analog-Digital-Umsetzer (ADU) sowie Digital-Analog-Umsetzer (DAU) beinhaltet. Die Kommunikation zwischen den Baugruppen erfolgt zumeist über standardisierte Bussysteme bzw. Schnittstellen wie Serial Peripheral Interface (SPI) oder Reduced Gigabit Media Independent Interface (RGMII).

G.hn-konforme Schaltkreise von Marvell

Als G.hn-konforme Schaltkreise kommen Marvells 88LX3142 und 88LX2718 zum Einsatz. Neben DFE und AFE wird zusätzlich für LAN sowie WLAN ein Gigabit Transceiver (GPHY) von Marvell (88E1512) über RGMII eingebunden. Herauszustellen ist, dass im DFE neben diversen Schnittstellen (RGMII, UART, SPI usw.) ein Fast Ethernet PHY/MAC sowie ADC bzw. DAC intergiert sind. Der AFE besitzt zwei identische Kanäle mit einem dualen umschaltbaren Eingang (ausschließlich Kanal B).

Jeder Kanal enthält in Senderichtung einen Tiefpassfilter, Programmable Gain Amplifier (PGA) und Leistungsverstärker sowie in Empfangsrichtung ein Dämpfungsglied, einen rauscharmen Verstärker, Tiefpassfilter und PGA. Entsprechend dem verwendeten Profil kommen zwischen DFE und AFE verschiedene AA-Filter (Anti Aliasing-Filter) zum Einsatz. Die Trennung zu den einzelnen Modulen für die verschiedenen Medien erfolgt direkt nach dem AFE.

Realisierungsbeispiele und Anwendungsmöglichkeiten

Die Firma Teleconnect aus Dresden hat schon frühzeitig die potenziellen Möglichkeiten von G.hn erkannt und sich aktiv bei Arbeiten der ITU-T eingebracht. So wurde von ihr die Erweiterung der ursprünglich auf kupferbasierende Medien begrenzte G.9960 (aka G.hn) für optische Übertragungsmedien initiiert und letztendlich als Annex F zur G.9960 fixiert.

Die Mitgliedschaften im Homegrid Forum und bei ETSI vervollständigen die Rolle von Teleconnect in der Entwicklung von G.hn-Applikationen. In Zusammenarbeit mit der Fa. Marvell wurden mehrere G.hn-Designs durchgeführt. Ein Beispiel dafür ist ein omniPOF-Modul, welches im Bild 7 gezeigt ist. Die im Rahmen mehrerer Projekte erfolgreich durchgeführten Tests bei Kunden bestätigen das Potenzial von G.hn.

* Volker Anders ist Senior Account Manager bei Avnet Memec, Dr. Andreas Bluschke ist Geschäftsführer der Teleconnect GmbH

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