luận văn thạc sĩ OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB t

Danh mục từ viết tắt 1 ACEC American Council of Engineering Companies Ủy ban Tư vấn về tương thích điện từ 2 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường thuê bao số không đối xứng

Phần mở đầu 3

1 Lý do chọn đề tài 3

2 Quá trình nghiên cứu 3

3 Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

4 Tóm tắt luận điểm cơ bản luận văn 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

BẢN CAM ĐOAN 4

Danh mục từ viết tắt 5

Danh mục hình vẽ 8

Chương I – Giới thiệu tổng quan về OFDM 10

1.1 Giới thiệu chương 10

1.2 Đề xuất mô hình máy phát OFDM 11

1.3 Đề xuất mô hình máy thu OFDM 12

1.4 Điều chế tín hiệu OFDM 12

1.4.1 Nguyên lý điều chế OFDM 13

1.4.1.1 Đa sóng mang con trực giao 14

1.4.1.2 Chồng phổ để tiết kiệm băng thông 17

1.4.1.3 Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu xuyên ký tự 18

1.4.1.4 Mô tả toán học quá trình điều chế 20

1.4.2 Các kỹ thuật điều chế sóng mang đơn trong OFDM 24

1.4.2.1 Điều chế BPSK 25

1.4.2.2 Điều chế QPSK 27

1.4.2.3 Điều chế QAM 29

1.4.2.4 Mã Gray 30

1.4.3 Phổ tín hiệu điều chế 31

1.5 Kết luận chương 35

Chương II – OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T 36

2.1 Giới thiệu chương 36

2.2 Đề xuất mô hình máy phát DVB-T 36

2.3 Đề xuất mô hình máy thu DVB-T 37

2.4 Điều chế OFDM trong máy phát DVB-T 38

2.4.1 Mã hóa sóng mang con trực giao COFDM (Code OFDM) 38

2.4.2 Lựa chọn COFDM cho truyền hình số mặt đất 39

2.4.3 Quy trình điều chế COFDM trong máy phát DVB-T 40

2.4.3.1 Tổ chức lại tài nguyên kênh vô tuyến 40

2.4.3.2 Trải sóng mang con lên các cell 40

2.4.3.3 Chèn khoảng bảo vệ chống nhiễu liên ký tự 41

2.4.3.4 Chèn tín hiệu chỉ dẫn pilot để nhận tín hiệu chính xác 42

2.4.3.5 Chuẩn bị dữ liệu được mang trên các ký tự 43

2.4.3.6 Ánh xạ các bít dữ liệu lên phổ OFDM 44

2.4.3.7 Mô tả toán học quá trình điều chế 46

2.5 Kết luận chương 46

Chương III – Đặc tính kênh truyền OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T 47

3.1 Giới thiệu chương 47

3.2 Đặc tính kênh truyền ảnh hưởng đến chất lượng phát sóng DVB-T 47

3.2.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) 47

3.2.1.1 Rayleigh fading 48

3.2.1.2 Fading lựa chọn tần số 49

3.2.1.3 Trải trễ (Delay Spread) 49

3.2.2 Dịch Doppler 50

3.2.3 Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation) 51

3.2.4 Nhiễu AWGN 51

3.2.5 Nhiễu liên ký tự ISI 52

2.2.6 Nhiễu liên sóng mang ICI 52

3.3 Khắc phục một số ảnh hưởng đến chất lượng phát sóng DVB-T 53

3.3.1 Sử dụng tiền tố lặp CP 53

3.3.2 Sử dụng khoảng bảo vệ 55

3.3.3 Lọc băng thông 57

3.4 Giới hạn băng thông của OFDM 58

3.5 Kết luận chương 58

Chương IV – Ước lượng tham số và xây dựng mô hình kênh truyền OFDM ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T 59

4.1 Giới thiệu chương 59

4.2 Mô hình ước lượng kênh 59

4.3 Các phương pháp ước lượng kênh 61

2.4.1 Phương pháp ước lượng kênh dùng pilot 61

2.4.1.1 Cách thức ước lượng kênh dùng pilot 61

2.4.1.2 Mô tả toán học phương pháp ước lượng kênh dùng pilot 62

4.4 Mô hình kênh truyền OFDM ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T 65

4.4.1 Mạng đơn tần SFN 65

4.4.2 Lựa chọn phương pháp điều chế cho mô hình 67

4.4.3 Mô hình kênh truyền và phương pháp mô phỏng Error! Bookmark not defined 4.4.3.1 Mô hình kênh truyền OFDM ứng dụng trong DVB-T Error! Bookmark not defined 4.4.3.2 Phương pháp mô phỏng Error! Bookmark not defined 4.4.3.3 Kết quả mô phỏng Error! Bookmark not defined 4.5 Kết luận chương 69

Kết luận và hướng phát triển đề tài 70

Phần mở đầu

1 Lý do ch
n đ tài

Truyền hình số mặt đất là một ứng dụng của phát sóng không dây công nghệ số Trong môi trường đa đường, phát sóng không dây gặp một số hạn chế Vì vậy, công nghệ điều chế phân chia theo tần số trực giao ra đời góp phần khắc phục những vấn đề trên

2 Quá trình nghiên cu

Quá trình nghiên cứu luận văn trải qua bai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Nhận đề tài và định hướng nghiên cứu

Giai đoạn 2: Thu thập tài liệu xoay quanh đề tài nghiên cứu

Giai đoạn 3: Xác định hướng viết và bắt tay vào thực hiện đề tài

3 Mc đích, đi tưng, ph m vi nghiên cu

Mục đích: Tìm hiểu ngọn ngành căn nguyên từng khái niệm nhỏ của ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền hình số mặt đất

Đối tượng: Xoay quanh hệ thống DVB-T và OFDM

Phạm vi: Ở mức độ ứng dụng công nghệ

Luận văn bám sát hai luận điểm chính:

Truyền hình số mặt đất với các khái niệm và mô tả kỹ thuật cơ bản

Bám sát nội dung của truyền hình số mặt đất để lồng dần vào phương pháp điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

5 Phương pháp nghiên cu

Phương pháp nghiên cứu đóng vai trò quyết định thành quả nghiên cứu, với mục tiêu tìm hiểu lại nền móng của vấn đề, em bắt đầu từ những bước cơ bản sau:

Dựa trên khái niệm, thuật ngữ đó liên kết lại thành nội dung

BẢN CAM ĐOAN

Tôi: Lê Thị Cúc Học viên lớp CH-ĐTTH2009, Đại học Bách Khoa Hà Nội

Thầy hướng dẫn Luận văn: PGS.TS Nguyễn Quốc Trung

Xuyên suốt cuốn luận văn là câu trả lời cho câu hỏi: “Làm thế nào để triển khai

Công nghệ điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao cho truyền hình số mặt đất DVB-T ?”

Để có được cuốn luận văn này, tác giả chân thành cám ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, thầy giáo TS Nguyễn Vũ Sơn đã có nhiều giúp đỡ

Thêm nữa, cuốn luận văn ra đời là tâm huyết, suy ngẫm, tìm hiểu và đọc dịch tài liệu tác giả Tác giả hy vọng đóng góp được phần sức nhỏ bé của mình vào quá trình nghiên cứu OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T

Cuối cùng, tôi xin cam đoan rằng, mọi thông tin trích dẫn trong tài liệu đều được tuân thủ theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng tài liệu tham khảo

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn này

Hà Nội ngày 26 tháng 11 năm 2010

Học viên

Lê Thị Cúc

Danh mục từ viết tắt

1 ACEC American Council of Engineering

Companies

Ủy ban Tư vấn về tương thích điện từ

2 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường thuê bao số không đối xứng

3 AM Amplitude Modulation Điều biên

4 ASK Amplitude Shift Keying Điều chế dịch biên

5 ATSC Advanced Television Systems

Committee Uỷ ban tiêu chuẩn truyền hình tiên tiến

6 AVC Advanced Video Coding Mã hóa hình ảnh tiên tiến

7 AWGN Additive White Gaussian Noise Kênh nhiễu trắng

9 CENELEC European Committee for

Electrotechnical Standardization

Uỷ ban tiêu chuẩn hoá về kỹ thuật điện châu Âu

10 COFDM Code Orthogonal frequency-division

multiplexing Mã hóa ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

11 CPSK Continuous-Phase Shift Keying Dịch pha liên tục

12 DCA Dynamic Channel Allocation Cấp phát kênh động

13 DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc

14 DMB-T / H Digital Multimedia Broadcasting

Terrestrial / Handheld

Chuẩn truyền hình số mặt đất ở Trung Quốc

15 DMT Discrete Multi-tone Modulation Điều chế đa âm rời rạc

16 DPSK Differential Phase Shift Keying Dịch pha vuông góc phân biệt

17 DSFN Dynamic Single Frequency

Networks

Mạng đơn tần động

18 DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số

19 DTTV Digital Terrestrial Television Truyền hình kỹ thuật số mặt đất

20 DTV Digital Television Truyền hình số mặt đất

21 DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số

22 DVB-H Digital Video Broadcasting -

25 EBU European Broadcasting Union Liên minh phát sóng châu Âu

26 EHF Extremely High Frequency Tần số cực cao

27 ETSI European Telecommunications

Standards Institute Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu

28

E-UTRA

Evolved UMTS Terrestrial Radio Access

Truy nhập vô tuyến mặt đất mở

29 FCA Fixed Channel Allocation Cấp phát kênh cố định

30 FCC Federal Communications

Commission

Uỷ ban truyền thông liên bang

31 FDE Frequency Domain Equalization Cân bằng miền tần số

32 FDM Frequency-division multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số

33 FEC Forward Error Correction Sửa lỗi ngược

34 FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh

36 GOS Grade of Service Yêu cầu lớp dịch vụ

37 GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

38 GSM Global System for Mobile

Communications

Hệ thống di động toàn cầu

39 HDTV High-Definition Television Truyền hình có độ nét cao

41 HSOPA High Speed OFDM Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao

42 IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược

43 IEC International Electrotechnical

Commission

Uỷ ban Điện tử Quốc tế

44 IMT 2000 International Mobile

Telecommunications-2000 Viễn thông di động quốc tế

45 ISDB-T Terrestrial Integrated Services

Digital Broadcasting

Dịch vụ tích hợp phát sóng kỹ thuật số

46 ISI Inter Symbol Interference Nhiễu liên ký tự

47 ISO International Organization for

Standardization

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

48 JTC Joint Technology Committee Uỷ ban kỹ thuật liên hợp

52 MPEG Moving Picture Experts Group Hội phim ảnh thế giới

54 NGH Next Generation Handheld Cầm tay thế hệ mơi

55 NTSC National Television System

Committee Uỷ ban hệ thống truyền hình quốc gia

56 OFDM Orthogonal frequency-division

multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

57 PAPR Peak-to-average Power Ratio Tỷ lệ công suất đỉnh – trung bình

58 PES Packetized Elementary Stream Đóng gói dòng con

62 QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều biên vuông góc

63 QPSK Quadrature Phase Shift Keying Dịch pha vuông góc

64 RADSL Rate-Adaptive Digital Subscriber

66 SDTV Standard-Definition Television Truyền hình độ nét tiêu chuẩn

67 SFN Single-Frequency Network Một mạng đơn tần

68 SHF Super High Frequency Tần số siêu cao

69 SNR Signal-to-noise Ratio Tỷ lệ nhiễu trên tạp âm

70 TPS Transmission Parameters Signalling Báo hiệu thông số truyền dẫn

72 UHF Ultra High Frequency Tần số siêu cao

73 UMB Ultra Mobile Broadband Phát sóng di động đỉnh

74 UMTS Universal Mobile

Telecommunications System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

75 VCEG Video Coding Experts Group Nhóm chuyên gia mã hóa hình ảnh

76 VHF Very High Frequency Tần số cực cao

77 WRAN Wireless Regional Area Networks Mạng không dây địa phương

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1 – Mô hình máy phát OFDM 11

Hình 1.2 – Mô hình máy thu OFDM 12

Hình 1.3 – Điều chế OFDM 13

Hình 1.4 – Hệ thống đơn sóng mang 14

Hình 1.5 – Hệ thống đa sóng mang 14

Hình 1.6 – Các sóng mang trực giao 15

Hình 1.7 – Phổ các sóng mang con trực giao 16

Hình 1.8 – Tiết kiệm băng thông khi sử dụng sóng mang chồng xung 17

Hình 1.9 – Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu liên ký tự 19

Hình 1.10 – Thêm tiền tố chu kỳ vào OFDM 21

Hình 1.11 – Tích của hai vector trực giao bằng 0 22

Hình 1.12 – Giá trị của sóng sin bằng 0 23

Hình 1.13 – Tích phân của hai sóng sin có tần số khác nhau 23

Hình 1.14 – Tích của hai sóng sin cùng tần số 23

Hình 1.15 – Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK 26

Hình 1.16 – Biểu đồ không gian tín hiệu QPSK 28

Hình 1.17 – Chùm tín hiệu dạng M-QAM 30

Hình 1.18 – Đồ thị hàm sin 31

Hình 1.19 – Định dạng xung trước khi ghép kênh 32

Hình 1.20 – Tín hiệu đầu ra của máy phát với hai xung PSK 32

Hình 1.21 – Máy thu làm việc với đơn sóng mang 32

Hình 1.22 – Biến đổi Fourier qua lại giữa tín hiệu số và tương tự 33

Hình 1.23 – Phổ của tín hiệu bị cắt khi đi qua bộ lọc RC 33

Hình 1.24 – Từng sóng mang con được điều chế ở các tần số khác nhau 34

Hình 1.25 – Phổ của tín hiệu OFDM đã qua điều chế 34

Hình 2.26 – Mô tả kỹ thuật cấu trúc máy phát DVB-T 36

Hình 2.27 – Phổ của sóng mang con trực giao 38

Hình 2.28 – Bề rộng phổ và băng thông của OFDM 39

Hình 2.29 – Truyền hình số mặt đất với hiệu ứng Doppler và đa đường 39

Hình 2.30 – Tổ chức lại tài nguyên kênh vô tuyến 40

Hình 2.31 – Trải sóng mang con lên các cell 40

Hình 2.32 – Chèn khoảng bảo vệ để chống nhiễu liên ký tự 41

Hình 2.33 – Các tia sóng đến trong khoảng thời gian bảo vệ 41

Hình 2.34 – Chèn tín hiệu chỉ dẫn pilot 42

Hình 2.35 – Sóng mang kết hợp với pilot trong DVB-T 43

Hình 2.36 – Chèn dữ liệu vào các ký tự 43

Hình 2.37 – Trải các bít dữ liệu lên khoảng đều các sóng mang 44

Hình 2.38 – Cấu trúc một siêu khung DVB-T 45

Hình 2.39 – Cấu trúc khung truyền dẫn DVB-T 45

Hình 3.40 - Đa đường nguyên nhân xuất hiện bóng mờ 47

Hình 3.41 – Fading Rayleigh khi thiết bị di động di chuyển (ở tần số 900MHz) 48

Hình 3.42 - Trải trễ đa đường 49

Hình 3.43 - Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI trong hệ thống OFDM 53

Hình 3.44 – Mô tả tiền tố lặp 54

Hình 3.45 - OFDM có khoảng bảo vệ và không có khoảng bảo vệ 56

Hình 3.46 - Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ không có hạn chế băng thông 58

Hình 4.47 - Mô hình hệ thống ước lượng kênh dùng pilot 61

Hình 4.48 – Ước lượng theo chiều dọc (trục tần số) 61

Hình 4.49 – Ước lượng theo chiều ngang (trục thời gian) 62

Hình 3.50 – Kiến trúc mạng đơn tần DVB 66

Hình 3.51 – Khoảng cách tương quan SFN 67

Chương I – Giới thiệu tổng quan về OFDM

1.1 Gii thiu

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM), cơ bản giống với mã hóa OFDM (COFDM – Code OFDM) và điều chế đa âm rời rạc (DMT), là một dạng ghép kênh phân chia theo tần số sử dụng như một phương pháp điều chế số đa sóng mang Số lượng lớn các sóng mang con có khoảng cách chặt chẽ, trực giao với nhau được dùng mang dữ liệu Dữ liệu được phân tách thành dòng hoặc kênh dữ liệu song song, cho từng sóng mang con Mỗi sóng mang con được điều chế với một dạng điều chế thông thường (như điều biên vuông góc hoặc dịch pha) ở tốc độ dữ liệu thấp, duy trì tổng tốc độ dữ liệu tương tự với dạng điều chế đơn sóng mang thông thường ở cùng mức băng thông

OFDM được phát triển thành dạng phổ biến cho truyền thông số băng rộng không dây hoặc có dây, được dùng trong các ứng dụng như truyền hình và phát thanh số, mạng không dây và truy nhập internet băng rộng

Ưu điểm chính của OFDM qua dạng sóng mang con là nó có thể đối phó với điều kiện kênh truyền nghiêm trọng (ví dụ, suy giảm tần số cao trong dây dẫn dài, nhiễu hẹp và suy giảm (fading) tần số lựa chọn do đa đường) mà không cần bộ lọc cân bằng phức tạp Cân bằng kênh được đơn giản hóa vì OFDM có thể được quan sát như sử dụng tín hiệu băng hẹp từ nhiều điều biến chậm hơn một tín hiệu băng rộng điều biến nhanh Tốc độ ký

tự thấp khiến việc dùng một khoảng bảo vệ giữa các ký tự phải chăng, để có thể xử lý thời gian lan truyền và loại bỏ nhiễu liên ký tự (ISI) Cơ chế này cũng tạo điều kiện cho việc thiết kế các mạng đơn tần (SFNs), nơi một vài thiết bị phát liền kề gửi tín hiệu cùng lúc ở cùng một tần số, hiếm khi thấy can thiệp như vẫn tìm thấy ở hệ thống đơn sóng mang truyền thống

Để phát sóng vô tuyến dùng công nghệ OFDM, ý tưởng cấu trúc máy phát đề xuất như sau:

1.2 Đ xut mô hình máy phát OFDM

Hình 1.1 – Mô hình máy phát OFDM

Một tín hiệu sóng mang OFDM là tổng của một số sóng mang con trực giao với nhau, với dữ liệu băng tần cơ bản trên mỗi sóng mang con độc lập điều chế thường dùng một vài loại điều biên cầu phương (QAM) hoặc khóa dịch pha (PSK) Để hỗn hợp tín hiệu băng tần cơ bản thường dùng điều chế một sóng mang RF chính

là một dòng nối tiếp của số nhị phân Bằng cách đảo ngược ghép kênh, đầu tiên giải điều chế đến dòng song song, và mỗi dòng ánh xạ tới một dòng ký tự sử dụng một vài chòm sao điều chế (QAM, PSK, ) Vì các chùm sao có thể khác nhau, nên một vài dòng có thể mang tốc độ bít cao hơn dòng khác

Một FFT ngược được ước tính trên mỗi tập hợp ký tự, cho một tập phức tạp các mẫu trong miền thời gian Các mẫu này sau đó trộn cầu phương tới dải thông theo cách tiêu chuẩn Thành phần thực và ảo đầu tiên được biến đổi tới miền tương tự sử dụng bộ

biến đổi số - tương tự (DAC); các tín hiệu tương tự sau đó được dùng điều chế sóng cosin

và sin tại tần số sóng mang tương ứng Các tín hiệu này sau đó được cộng lại thành tín

hiệu truyền dẫn

Tương ứng với máy phát, máy thu OFDM có cấu trúc như sau:

1.3 Đ xut mô hình máy thu OFDM

Hình 1.2 – Mô hình máy thu OFDM

Máy thu tín hiệu , sau đó được trộn cầu phương xuống băng tần cơ bản sử dụng

sóng cosine và sine tại tần số sóng mang, tạo ra tín hiệu trung tâm , sau đó qua bộ lọc thông thấp Tín hiệu băng tần cơ bản sau đó được lấy mẫu và số hóa sử dụng bộ biến đổi tương tự - số (ADC), và một biến đổi ngược FFT quay ngược trở lại miền tần số, trả về dòng song song, mỗi dòng được biến đổi tới dòng nhị phân sử dụng một bộ dò ký tự dành riêng Các dòng này sau đó được kết hợp lại thành dòng nối tiếp , bằng cách ước lượng dòng nhị phân gốc tại máy phát

Tín hiệu qua anten của máy phát là sóng mang đã được điều chế, truyền dẫn qua kênh truyền vô tuyến để đến anten của máy thu, cơ bản quá trình điều chế như sau:

1.4 Điu ch tín hiu OFDM

Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi một hay nhiều thông số của một tín hiệu tuần hoàn theo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa Tín hiệu tuần hoàn gọi

là sóng mang Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều chế Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào sự thay đổi thông số đó của sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang thông tin ban đầu Các thông số của sóng mang được dùng trong quá trình điều chế có thể là biên

độ, pha, tần số

Ví dụ: tín hiệu tiếng nói có tần số thấp, không thể truyền đi xa được Người ta dùng một tín hiệu hình sin có tần số cao (để có thể truyền đi xa được) làm sóng mang Biến đổi

biên độ của tần số sin đó theo tín hiệu tiếng nói Ở đầu thu người ta dựa vào sự thay đổi biên độ của tín hiệu thu được để tái tạo lại tín hiệu tiếng nói ban đầu

Kỹ thuật OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế đa sóng mang, trong đó các sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ vậy phổ tính hiệu ở các sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôi phục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường

Hình 1.3 – Điều chế OFDM

Điều chế OFDM dựa trên những nguyên lý sau:

1.4.1 Nguyên lý điều chế OFDM

Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia một luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng

dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang con trực giao Vì khoảng thời gian symbol tăng lên cho các sóng mang con song song tốc độ thấp hơn, cho nên lượng nhiễu gây ra do độ trải trễ đa đường được giảm xuống

1.4.1.1 Đa sóng mang con trực giao

Hệ thống đơn sóng mang là một hệ thống có dữ liệu được điều chế và truyền đi chỉ trên một sóng mang

Hình 1.4 – Hệ thống đơn sóng mang

Các ký tự phát đi là các xung được định dạng bằng bộ lọc ở phía phát Sau khi truyền trên kênh đa đường Ở phía thu, một bộ lọc phối hợp với kênh truyền được sử dụng nhằm cực đại tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) ở thiết bị thu nhận dữ liệu Đối với hệ thống đơn sóng mang, việc loại bỏ nhiễu giao thoa bên thu cực kỳ phức tạp Đây chính là nguyên nhân để các hệ thống đa sóng mang chiếm ưu thế hơn các hệ thống đơn sóng mang

Nếu truyền tín hiệu không phải bằng một sóng mang mà bằng nhiều sóng mang, mỗi sóng mang tải một phần dữ liệu có ích và được trải đều trên cả băng thông thì khi chịu ảnh hưởng xấu của đáp tuyến kênh sẽ chỉ có một phần dữ liệu có ích bị mất, trên cơ sở dữ liệu mà các sóng mang khác mang tải có thể khôi phục dữ liệu có ích

Hình 1.5 – Hệ thống đa sóng mang

Hệ thống đa sóng mang của OFDM bao gồm các sóng mang con trực giao:

Trực giao chỉ ra rằng có một mối quan hệ chính xác giữa các tần số của các sóng mang trong hệ thống OFDM Trong hệ thống FDM thông thường, các sóng mang được cách nhau trong một khoảng phù hợp để tín hiệu thu có thể nhận lại bằng cách sử dụng các

bộ lọc và các bộ giải điều chế thông thường Trong các máy như vậy, các khoảng bảo vệ cần được dự liệu trước giữa các sóng mang khác nhau

Việc đưa vào các khoảng bảo vệ này làm giảm hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống Đối với hệ thống đa sóng mang, tính trực giao trong khía cạnh khoảng cách giữa các tín hiệu là không hoàn toàn phụ thuộc, đảm bảo cho các sóng mang được định vị chính xác tại điểm gốc trong phổ điều chế của mỗi sóng mang

Tuy nhiên, có thể sắp xếp các sóng mang trong OFDM sao cho các dải biên của chúng che phủ lên nhau mà các tín hiệu vẫn có thể thu được chính xác mà không có sự can nhiễu giữa các sóng mang Để có được kết quả như vậy, các sóng mang phải trực giao về mặt toán học

Máy thu hoạt động gồm các bộ giải điều chế, dịch tần mỗi sóng mang xuống mức

DC, tín hiệu nhận được lấy tích phân trên một chu kỳ của symbol để phục hồi dữ liệu gốc Nếu mọi sóng mang đều dịch xuống tần số tích phân của sóng mang này (trong một chu

kỳ τ, kết quả tính tích phân các sóng mang khác sẽ là zero

Do đó, các sóng mang độc lập tuyến tính với nhau (trực giao) nếu khoảng cách giữa các sóng là bội số của 1/τ Bất kỳ sự phi tuyến nào gây ra bởi sự can nhiễu của các sóng mang ICI cũng làm mất đi tính trực giao

Phần đầu của tín hiệu để nhận biết tính tuần hoàn của dạng sóng, nhưng lại dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu xuyên ký tư (ISI) Do đó, phần này có thể được lặp lại, gọi là tiền tố lặp (CP: Cycle Prefix) Do tính trực giao, các sóng mang con không bị xuyên nhiễu bởi các sóng mang con khác Thêm vào đó, nhờ kỹ thuật đa sóng mang dựa trên FFT và IFFT nên hệ thống OFDM đạt được hiệu quả không phải bằng việc lọc dải thông mà bằng việc

Hình 1.7 – Phổ các sóng mang con trực giao

Trong công nghệ FDM truyền thống, các sóng mang được lọc ra riêng biệt để bảo đảm không có sự chồng phổ, do đó không có hiện tượng giao thoa ký tự ISI giữa những sóng mang nhưng phổ lại chưa được sử dụng với hiệu quả cao nhất

Với kỹ thuật OFDM, nếu khoảng cách sóng mang được chọn sao cho những sóng mang trực giao trong chu kỳ ký tự thì những tín hiệu được khôi phục mà không giao thoa hay chồng phổ

Nhiễu xuyên ký tự ISI được hạn chế hầu như hoàn toàn do việc đưa vào một khoảng thời gian bảo vệ trong mỗi symbol OFDM Trong khoảng thời gian bảo vệ, mỗi symbol OFDM được bảo vệ theo chu kỳ để tránh nhiễu giữa các sóng mang ICI

1.4.1.2 Chồng phổ để tiết kiệm băng thông

Giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang không chồng phổ và kỹ thuật điều chế đa sóng mang chồng phổ có sự khác nhau Trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta có thể tiết kiệm được khoảng 50% băng thông Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta cần triệt xuyên nhiễu giữa các sóng mang, nghĩa là các sóng này cần trực giao với nhau

Trong OFDM, dữ liệu trên mỗi sóng mang chồng lên dữ liệu trên các sóng mang lân cận Sự chồng chập này là nguyên nhân làm tăng hiệu quả sử dụng phổ trong OFDM

Ta thấy trong một số điều kiện cụ thể, có thể tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống OFDM bằng cách làm thích nghi tốc độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tùy theo tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR của sóng mang đó

1.4.1.3 Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu xuyên ký tự

Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số sóng mang được phân bổ một cách trực giao Nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên Do đó, sự phân tán theo thời gian gây bởi trải rộng trễ do truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống

OFDM khác với FDM ở nhiều điểm Trong phát thanh thông thường mỗi đài phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM để duy trì sự ngăn cách giữa những đài Tuy nhiên không có sự kết hợp đồng bộ giữa mỗi trạm với các trạm khác Với cách truyền OFDM, những tín hiệu thông tin từ nhiều trạm được kết hợp trong một dòng dữ liệu ghép kênh đơn Sau đó dữ liệu này được truyền khi sử dụng khối OFDM được tạo ra từ gói dày đặc nhiều sóng mang Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời gian và tần số với nhau, cho phép kiểm soát can nhiễu giữa những sóng mang Các sóng mang này chồng lấp nhau trong miền tần số, nhưng không gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) do bản chất trực giao của điều chế Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa những kênh để ngăn ngừa can nhiễu Điều này làm giảm hiệu quả phổ Tuy nhiên với OFDM sự đóng gói trực giao những sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu quả phổ

Do vậy, khi sử dụng nhiều sóng mang có tốc độ bit thấp, các dữ liệu gốc sẽ thu được chính xác Để khôi phục dữ liệu đã mất, người ta sử dụng phương pháp sửa lỗi tiến (FFC) Ở máy thu, mỗi sóng mang được tách ra khi dùng bộ lọc thông thường và giải điều chế Tuy nhiên, để không có can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) phải có khoảng bảo vệ khi hiệu quả phổ kém

OFDM là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó dữ liệu được truyền song song nhờ vô số sóng mang phụ mang các bit thông tin Bằng cách này ta có thể tận dụng băng thông tín hiệu, chống lại nhiễu giữa các ký tự,…Để làm được điều này, một sóng mang phụ cần một máy phát sóng sin, một bộ điều chế và giải điều chế của riêng nó, rất khó khăn nếu số sóng mang phụ là khá lớn Nhằm giải quyết vấn đề này, khối thực hiện chức năng biến đổi IDFT/DFT được dùng để thay thế hàng loạt các bộ dao động tạo sóng

sin, bộ điều chế, giải điều chế Hơn nữa, IFFT/FFT được xem là một thuật toán giúp cho việc biến đổi IDFT/DFT nhanh và gọn hơn bằng cách giảm số phép nhân phức khi thực hiện phép biến đổi IDFT/DFT và giúp tiết kiệm bộ nhớ bằng cách tính tại chỗ Mỗi sóng mang trong hệ thống OFDM đều có thể viết dưới dạng:

Với hệ thống đa sóng mang OFDM ta có thể biểu diễn tín hiệu ở dạng sau:

1

2 ( ( )) ,

T = NT : Khoảng cách giữa các sóng mang nhánh

Hình 1.9 – Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu liên ký tự

Giải pháp khắc phục hiệu quả phổ kém khi có khoảng bảo vệ (Guard Period) là giảm khoảng cách các sóng mang và cho phép phổ của các sóng mang cạnh nhau trùng lặp nhau Sự trùng lắp này được phép nếu khoảng cách giữa các sóng mang được chọn chính xác Khoảng cách này được chọn ứng với trường hợp sóng mang trực giao với nhau Đó chính là phương pháp ghép kênh theo tần số trực giao Từ giữa những năm 1980, người ta

đã có những ý tưởng về phương pháp này nhưng còn hạn chế về mặt công nghệ, vì khó tạo

ra các bộ điều chế đa sóng mang giá thành thấp theo biến đổi nhanh Fuorier IFFT Hiện nay, nhờ ứng dụng công nghệ mạch tích hợp nên phương pháp này đã được đưa vào ứng dụng trong thực tiễn

Mô tả toán học quá trình tín hiệu từ máy phát, qua kênh truyền, đến máy thu như sau:

1.4.1.4 Mô tả toán học quá trình điều chế

Mô tả toán học OFDM nhằm trình bày cách tạo ra tín hiệu, cách vận hành của máy thu cũng như mô tả các tác động không hoàn hảo trong kênh truyền Về mặt toán học, trực giao có nghĩa là các sóng mang được lấy ra từ nhóm trực chuẩn (Orthogonal basis)

Phương pháp điều chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang, vì vậy tín hiệu được thể hiện bởi công thức:

một mạng trực giao thì độc lập tuyến tính với nhau Có thể xem tập hợp các sóng mang phát đi là một mạng trực giao cho bởi công thức:

Các sóng mang thường tách riêng

ra tần số 1/τ, đạt đến yêu cầu của tính

trực giao thì chúng được tương quan trên

một thời đoạn τ Nếu tín hiệu gọi là trực

giao nếu chúng độc lập với nhau Sự trực

giao cho phép truyền tín hiệu hoàn hảo

trên một kênh chung và phát hiện chúng

mà không có can nhiễu N hững tải phụ

trong OFDM được đặt gần nhau, gần nhất

theo lý thuyết trong khi duy trì tính trực

giao của chúng OFDM đạt được trực

giao bởi việc sắp xếp một trong các tín

hiệu thông tin riêng biệt cho các tải phụ

khác nhau Các tín hiệu OFDM được tạo

thành từ tổng các hiệu hình sin, mỗi hình sin tương ứng với một dải phụ Dải tần số cơ bản của một tải phụ được chọn là số nguyên lần thời gian symbol Kết quả là các tải phụ

có một số nguyên các chu kỳ trong một symbol và chúng trực giao với nhau

Hình 1.10 – Thêm tiền tố chu kỳ vào OFDM

Vì dạng sóng là tuần hoàn và chỉ được mở rộng bằng Tcp Lúc này tín hiệu được biểu diễn trong khoảng mở rộng [0,T) là:

1 0

1

2

1 j kf T CP k

0

CP

j kf t T

CP k

Nguyên tắc của tính trực giao

thường được sử dụng trong phạm vi DSP

Trong toán học, số hạng trực giao có

được từ việc nghiên cứu các vector Theo

định nghĩa, hai vector được gọi là trực

giao với nhau khi chúng vuông góc với

nhau (tạo thành góc 90 độ) và tích của hai

vector là bằng 0 Điểm chính ở đây là nhân hai tần số với nhau, tổng hợp các tích cho kết quả bằng 0

Hình 1.11 – Tích của hai vector trực giao bằng 0

Ví dụ: Giá trị trung bình của hàm sin sau:

Quá trình tích phân có thể được

xem xét khi tìm ra diện tích dưới dạng

đường cong Do đó, diện tích sóng sin có

thể được viết như bên: Hình 1.12 – Giá trị của sóng sin bằng 0

Hình 1.13 – Tích phân của hai sóng sin có tần số

khác nhau

Nếu chúng ta cộng và nhân (tích phân) hai dạng sóng sin có tần số khác nhau, kết quả cũng sẽ bằng 0

Điều này gọi là tính trực giao của sóng sine Nó cho thấy rằng miễn là hai dạng sóng sin không cùng tần số, thì tích phân của chúng sẽ bằng 0 Đây là cơ sở

để hiểu quá trình điều chế OFDM

Hình 1.14 – Tích của hai sóng sin cùng tần số

Nếu hai sóng sin có cùng tần số như nhau thì dạng sóng hợp thành luôn dương, giá trị trung bình của nó luôn khác không Đây là vấn đề rất quan trọng trong quá trình điều chế OFDM Các máy thu OFDM biến đổi tín hiệu thu được từ miền tần số nhờ dùng kỹ thuật xử lý tín hiệu số gọi là biến đổi nhanh Fourier (FFT)

Nhiều lý thuyết chuyển đổi được thực hiện bằng chuỗi trực giao Từ phân tích trên,

ta có thể rút ra kết luận:

• Để khắc phục hiện tượng không bằng phẳng của đáp tuyến kênh cần dùng nhiều sóng mang, mỗi sóng mang chỉ chiếm một phần nhỏ băng thông, do vậy ảnh hưởng không lớn của đáp tuyến kênh đến dữ liệu nói chung

• Số sóng mang càng nhiều càng tốt nhưng phải có khoảng bảo vệ để tránh can nhiễu giữa các sóng mang Tuy nhiên, để tận dụng tốt nhất thì dùng các sóng mang trực giao, khi đó các sóng mang có thể trùng lắp nhau vẫn không gây can nhiễu

OFDM là phương pháp điều chế đa sóng mang, tuy nhiên, mỗi sóng mang con lại được điều chế lựa chọn một trong các dạng điều chế sau:

1.4.2 Các kỹ thuật điều chế sóng mang đơn trong OFDM

Điều chế số sóng mang đơn có thể dùng các dạng sau:

ASK, FSK, PSK, DPSK, QPSK

Differential QPSK (DPSK)

Gaussian FSK & MSK

Kết hợp ASK & PSK (QAM, APK)

1 ASK (Amplitude Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo biên độ

tín hiệu Tín hiệu ASK có dạng sóng dao động có tần số f, mỗi bit đặc trưng bởi biên độ khác nhau của tín hiệu

Ví dụ: tín hiệu ASK có tần số 100 KHz, biên độ tín hiệu = 1 cho bit 0 và biên độ tín hiệu = -1 cho bit 1

2 FSK (Frequency Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo tần số tín

hiệu Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động có tần số khác nhau, mỗi bit đặc trưng bởi tần

số khác nhau này của tín hiệu ưu điểm của điều chế này là dễ chế tạo nhưng lại hay mắc lỗi khi truyến

Ví dụ: f = 100Khz cho bit 0 và f' = 200Khz cho bit 1

3 PSK (Phase Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo phase tín hiệu

Tín hiệu PSK có dạng sóng dao động có tần số f, mỗi bit đặc trưng bởi góc pha khác nhau của tín hiệu

Ví dụ: pha= 90° cho bit 0 và pha = -90° cho bit 1

4 QPSK viết tắt của từ Quadrature Phase Shift Keying, tiếng Việt gọi là

điều chế pha trực giao QPSK là 1 kỹ thuật điều chế tín hiệu số, mã hóa 2 bit thành 1 symbol

Trong giới hạn của đề tài, tác giả chỉ đề cập đến 3 dạng điều chế là QPSK và BPSK:

Trong hệ thống OFDM, tín hiệu đầu vào là ở dạng bit nhi phân Do đó, điều chế trong OFDM là các quá trình điều chế số và có thể lựa chọn trên yêu cầu hoặc hiệu suất sử dụng băng thông kênh Dạng điều chế có thể qui định bởi số bit ngõ vào M và số phức dn= an+ bn ở ngõ ra Các kí tự an, bn có thể được chọn là {± 1,±3} cho 16 QAM và {±1} cho QPSK

Mô hình điều chế được sử dụng tùy vào việc dụng hòa giữa yêu cầu tốc độ truyền dẫn và chất lượng truyền dẫn

1.4.2.1 Điều chế BPSK

Trong một hệ thống điều chế BPSK, cặp các tín hiệu s1(t), s2(t) được sử dụng để biểu diễn các kí hiệu cơ số hai là "0" và "1" được định nghĩa như sau:

2( ) os[2 ( ) ]

Hay: 1( ) 2 b os[2

c b

θ : Góc pha, thay đổi theo tín hiệu điều chế

θ: Góc pha ban đầu từ 0-2Π, không ảnh hưởng đến quá trình phân tích nên đặt bằng 0

1

i= : Tương ứng với symbol 0

2

i= : Tương ứng với symbol 1

Mỗi cặp tín hiệu hình sin lệch pha nhau 180 độ gọi là tín hiệu đối cực

Nếu chọn năng lượng hàm cơ sở là: ( ) 2 os(2 c );0 b

một không gian tín hiệu một chiều (N =1)

với hai điểm bản tin (M=2), S1 = E b ,

S = − E như hình bên:

Hình 1.15 – Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK

Khi tín hiệu điều chế BPSK được truyền qua kênh chịu tác động của nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN ), xác suất lỗi bit giải điều chế được xác định theo công thức (1.13):

0

2( b)

i = 1,2,3,4 tương ứng là các ký tự được phát đi là "00", "01", "11", "10"

T = 2.Tb (Tb: Thời gian của một bit, T: thời gian của một ký tự)

E: Năng lượng của tín hiệu phát triển trên một ký tự

Triển khai s(t) ta được công thức (1.16) như sau:

2

2 ( ) os[(2 1) ]cos(2 ) sin[(2i-1) ]sin(2 )

1

2( )t sin(2 f t c )

sin[(2i-1) ]

4 os[(2 1) ]

4

i i

i

E

S S

Xem bảng ta thấy, mức '1' thay đổi vào − E, còn logic '0' thì biến đổi vào E Vì cùng một lúc phát đi một symbol nên luồng vào phải phân thành hai tương ứng và được biến đổi mức rồi nhân rồi nhân với hai hàm trực giao tương ứng

1.4.2.3 Điều chế QAM

Trong hệ thống PSK, các thành phần đồng pha và vuông pha được kết hợp với nhau tạo thành một tín hiệu đường bao không đổi Tuy nhiên, nếu loại bỏ loại này và để cho các thành phần đồng pha và vuông pha có thể độc lập với nhau thì ta được một sơ đồ điều mới gọi là điều biên cầu phương điều chế biên độ sóng mang QAM (điều chế biên độ gốc) Ở

sơ đồ điều chế này, sóng mang bị điều chế cả biên độ lẫn pha Điều chế QAM là có ưu điểm là tăng dung lượng truyền dẫn số Dạng tổng quát của điều chế QAM, 14 mức (m-QAM) được xác định như công thức (1.20) sau:

a b: Cặp số nguyên độc lập được chọn tùy theo vị trí bản tin

Tín hiệu sóng mang gồm hai thành phần vuông góc được điều chế bởi một tập hợp bản tin tín hiệu rời rạc Vì thế có tên là " điều chế tín hiệu vuông góc" Có thể phân tích Si(t) thành cặp hàm cơ sở theo công thức (1.21) sau:

1

2

2 sin(2 ) 2

sin(2 )

b f t T

a f t T

Hình 1.17 – Chùm tín hiệu dạng M-QAM 1.4.2.4 Mã Gray

Giản đồ IQ (Inphase Quadrature) cho sơ đồ điều chế sẽ chỉ ra vector truyền cho tất

cả các liên hợp từ dữ liệu Mỗi liên hợp từ dữ liệu phải được phân phối một vector IQ duy nhất Mã Gray là một phương pháp cho sự phân phối này, sao cho các điểm canh nhau trong vòm sao chỉ khác nhau một bit đơn Mã này giúp giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit toàn bộ vì

nó giảm cơ hội nhiều lỗi bit xảy ra từ một lỗi symbol đơn

Mã Gray có thể được sử dụng cho tất cả các sơ đồ điều chế PSK ( QPSK, 8-PSK, 16-PSK) và QAM(16-QAM,64-QAM,256-QAM ) Trong bảng mã, mỗi vị trí IQ liên tiếp chỉ thay đổi một bít đơn

Bảng mã Gray

1.4.3 Phổ tín hiệu điều chế

Tín hiệu mang tin là hàm sin hoặc cos, giả sử có công thức:

sin( ) sin ( )

x x

Hình 1.19 – Định dạng xung trước khi ghép kênh

Khi đó đầu ra của máy phát với hai xung PSK sẽ có dạng như sau:

Hình 1.20 – Tín hiệu đầu ra của máy phát với hai xung PSK

Tại đầu nhận, máy thu phải thực hiện giải điều chế tín hiệu b(t) trong khi tín hiệu

đã bị méo xung và hảnh hưởng của tiếng ồn Máy thu phải lấy mẫu và dò các xung vuông nhằm khôi phục lại tín hiệu gốc

Máy thu có thể làm việc ở tốc độ bít thấp chỉ với số lượng nhỏ xung méo và tiếng

ồn Tuy nhiên, hiệu suất có thể cải thiện nếu sử dụng thêm bộ lọc ánh xạ và cân bằng kênh Trong đó, bộ lọc ánh xạ khôi phục lại tín hiệu đã truyền với mức ồn nhỏ nhất, và cân bằng kênh giúp giảm méo tín hiệu gây ra bởi kênh truyền

Hình 1.21 – Máy thu làm việc với đơn sóng mang

Giữa tín hiệu số và tương tự có thể biến đổi qua lại với nhau thông qua biến đổi Fourier:

Hình 1.22 – Biến đổi Fourier qua lại giữa tín hiệu số và tương tự

Thông qua bộ lọc RC, thì phổ của tín hiệu bị cắt đi một phần:

Hình 1.23 – Phổ của tín hiệu bị cắt khi đi qua bộ lọc RC

Phần trên là cơ sở đối với đơn sóng mang, hay đối với từng sóng mang con, khi kết hợp vào OFDM, các sóng mang này được phân chia trực giao với nhau theo đúng nguyên

lý điều chế đa sóng mang OFDM:

Hình 1.24 – Từng sóng mang con được điều chế ở các tần số khác nhau

Sau quá trình điều chế, ta được phổ của OFDM, là tổng hợp phổ tần của tất cả các sóng mang con như sau:

Hình 1.25 – Phổ của tín hiệu OFDM đã qua điều chế

1.5 Kt lun

Kỹ thuật điều chế OFDM do R.W Chang phát minh năm 1966 ở Mỹ Trong những thập kỷ vừa qua, nhiều công trình khoa học về kỹ thuật này đã được thực hiện ở khắp nơi trên thế giới Đặc biệt là công trình khoa học của Weistein và Ebert đã chứng minh rằng phép điều chế OFDM có thể thực hiện được thông qua phép biến đổi IDFT và phép giải điều chế OFDM có thể thực hiện được bằng phép biến đổi DFT Phát minh này cùng với

sự phát triển của kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM được ứng dụng trở nên rộng rãi Thay vì sử dụng IDFT người ta có thể sử dụng phép biến đổi nhanh IFFT cho bộ điều chế OFDM, sử dụng FFT cho bộ giải điều chế OFDM

Ngày nay kỹ thuật OFDM còn kết hợp với phương pháp mã kênh sử dụng trong thông tin vô tuyến Các hệ thống này còn được gọi COFDM (code OFDM) Trong hệ thống này tín hiệu trước khi được điều chế OFDM sẽ được mã kênh với các loại mã khác nhau nhằm mục đích chống lại các lỗi đường truyền Do chất lượng kênh (fading và SNR) của mỗi sóng mang phụ là khác nhau, người ta điều chế tín hiệu trên mỗi sóng mang với các mức điều chế khác nhau Hệ thống này mở ra khái niệm về hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuật OFDM với bộ điều chế tín hiệu thích ứng Kỹ thuật này đã được sử dụng trong hệ thống thông tin máy tính băng rộng HiperLAN/2 ở Châu Âu Trên thế giới hệ thống này được chuẩn hóa theo tiêu chuẩn IEEE.802.11a

Trên cơ sở chương 1, tổng quan về OFDM, các nguyên lý, kỹ thuật và phổ tín hiệu điều chế OFDM Như vậy, khi truyền trên sóng vô tuyến, có những vấn đề gì sẽ tác động vào kênh truyền?

Chương II – OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T

2.1 Gii thiu

Truyền hình số mặt đất (DVB-T) là tiêu chuẩn truyền hình số DVB của Liên minh châu Âu, truyền hình số mặt đất lần đầu tiên được phát sóng tại Anh vào năm 1997 Hệ thống truyền nén các âm thanh số, hình ảnh và dữ liệu khác nhau trong một luồng truyền tải MPEG, sử dụng mã hoá điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (COFDM hoặc OFDM)

Ngoài hai đặc điểm nổi bật là khả năng chống nhiễu ISI, ICI và nâng cao hiệu suất

sử dụng phổ, việc sử dụng OFDM còn có các ưu điểm là cho phép thông tin tốc độ được truyền song song với tốc độ thấp trên các kênh hẹp Hệ thống OFDM chống được ảnh hưởng của fading lựa chọn tần số và thực hiện điều chế đơn giản, hiệu quả nhờ sử dụng kỹ thuật biến đổi FFT Trong những chương trước chúng ta đã tìm hiểu một số vấn đề kỹ thuật trong OFDM, chương này chúng ta sẽ trình bày ứng dụng của nó trong việc truyền tín hiệu của hệ thống truyền hình số mặt đất (DVB-T: Digital Video Broadcasting Terrestial)

Hệ thống DVB-T là hệ thống phát sóng số mặt đất, dưới đây là đề xuất cấu trúc máy phát và máy thu DVB-T:

2.2 Đ xut mô hình máy phát DVB-T

Hình 2.26 – Mô tả kỹ thuật cấu trúc máy phát DVB-T