Đồ Án Truyền Dẫn Số Trong OFDM

Trong các hệ thống này tín hiệu trước khi được điềuchế OFDM sẽ được mã kênh với các loại mã khác nhau với mục đính chống lạicác lỗi đường truyền.. Việc biểu diễn tín hiệu bằng tổng tuyến

Mục Lục

Chương 1 : Giới thiệu chung về công nghệ OFDM 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ OFDM

1.2 Khái niệm về OFDM

Chương 2 : Nguyên lý xử lý tín hiệu của kỹ thuật OFDM

2.1 Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật OFDM

2.2 Khái niệm toán học

2.3 Nguyên lý điều chế tín hiệu OFDM

2.3.1 Sự trực giao của hai tín hiệu

2.3.2 Sơ đồ điều chế tín hiệu OFDM

2.3.3 Thực hiện bộ điều chế bằng thuật toán IFFT

2.3.4 Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM

2.3.5 Phép nhân với xung cơ sở

2.4 Nguyên lý giải điều chế tín hiệu OFDM

2.4.1 Kênh truyền dẫn phân tập đa đường

3.4.2 Sơ đồ giải điều chế tín hiệu OFDM

2.4.2.2 Tín hiệu sau giải điều chế

2.4.3 Giải điều chế thông qua phép biến đổi nhanh FFT

2.5 Một số vấn đề liên quan đến OFDM

2.5.1 Tính toán dung lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM

2.5.5.2 Công thức tính PAPR trong hệ thống OFDM

2.5.5.3 Các phương pháp giảm PAPR trong hệ thống OFDM

Chương 3: Ứng dụng của kỹ thuật OFDM trong truyền hình số mặt

đất DVB_T và DVB_T2 3.1 Giới thiệu

3.2 Tổng quan về DVB_T

3.3 Tính trực giao của các sóng mang OFDM trong DVB_T

3.4 Lựa chọn điều chế cơ sở

3.5 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang

3.6 Chèn khoảng thời gian bảo vệ

3.7 Tổng vận tốc dòng dữ liệu của máy phát số DVB-T

3.8 Ứng dụng của kỹ thuật OFDM trong hệ thống truyền hình số mặt đất thế hệ mới DVB-T2

Chương 1 : Giới thiệu chung về công nghệ OFDM 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ OFDM

Kỹ thuật 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 khắpnơi trên thế giới Đặc biệt là công trình khoa học của Weistein và Ebert đãchứng minh rằng phép điều chế OFDM có thể thực hiện qua các phép biến đổiIDFT và phép giải điều chế OFDM có thể thực hiện được bằng phép biến đổiDFT Vào đầu những năm 80, đọi ngũ kỹ sư phòng thí nghiệm CCETT dựa vàocác lý thuyết Wienstein Và Ebert đã đề suất phương pháp điều chế số rất hiệuquả trong lĩnh vực phát thanh truyền hình số, đó là OFDM Phát minh này cùngvới sự phát triển của kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM được sử dụngngày càng rộng rãi Thay vì sử dụng IDFT và FFT cho bộ giải điều chế OFDM.Ngày nay kỹ thuật OFDM còn kết hợp với các phương pháp mã kênh sử dụngtrong thông tin vô tuyến Các hệ thống này còn được gọi với khái niệm làCOFDM (coded OFDM) Trong các hệ thống này tín hiệu trước khi được điềuchế OFDM sẽ được mã kênh với các loại mã khác nhau với mục đính chống lạicác lỗi đường truyền Do chất lượng kênh ( đọ fading và tỷ lệ tín hiệu trên tạpâm) của mỗi sóng mang phụ là khác nhau, người ta thực hiện điều chế tín hiệutrên mỗi sóng mang phụ với các mức điều chế khác nhau Hệ thống này mở rakhái niệm về hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuật OFDM với bộ điều chế tínhiệu thích ứng Kỹ thuật này đã được sử dụng trong hệ thống thông tin máy tínhbăng rộng HiperLAN/2 ở Châu Âu Trên thế giới hệ thống này được chuẩn hóatheo tiêu chuẩn IEEE.802.11a

1.2 Khái niệm về OFDM

OFDM ( Othogonal Frequecy Division multiplexer) là kỹ thuật ghép kênh phânchia theo tần số trực giao hay còn được gọi là kỹ thuật điều chế đa sóng mangtrực giao Kỹ thuật OFDM là trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chếphân chia theo tần số FDM Phương pháp này chia luồng dữ liệu thành nhiềuđường truyền băng hẹp trong vùng tần số sử dụng, trong đó các sóng mangcon(hay sóng mang phụ, sub-carrier) trực giao với nhau Do vậy, phổ tín hiệucủa sóng mang phụ này được ghép chồng lấn lên nhau mà ở phía đầu thu ta vẫnkhôi phục lại được tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu này làm cho hệthống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với các kỹ thuật điềuchế thông thường.

Hình 1-1: So sáng giữa FDMA và OFDM

Chương 2 : Nguyên lý xử lý tín hiệu của kỹ thuật OFDM

2.1 Nguyên lý hoạt động của kỹ thuật OFDM

Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia nhỏ một luồng dữ liệu tốc độ cao trước khiphát thành nhiều luồng dữ liệu thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên mỗisóng mang con khác nhau Các sóng mang này trực giao với nhau, điều nàyđược thực hiện bằng cách chọn độ giãn tần số một cách hợp lý Bởi vì khoảngthời 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 Nhiễu xuyên ký tựISI được hạn chế hầu như hoàn toàn do việc đưa vào một khoảng thời bảo vệtrong mỗi symbol OFDM Trong khoảng thời bảo vệ, symbol OFDM được mởrộng theo chu kỳ (cyclicall extended) để tránh xuyên nhiễu giữa các sóng mangICI

(a) Kỹ thuật đa sóng mang chồng xung (b) Kỹ thuật đa sóng mang không chồng xung

Hình 2-1: Kỹ thuật đa sóng mang không chồng xung và chồng xung

Hình 2-1 minh họa sự khác nhau giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang

không chồng xung và kỹ thuật đa sóng mang chồng xung Bằng cách

sử dụng kỹ thuật đa sóng mang chồng xung, ta có thể tiết kiệm được

khoảng 50% băng thông Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang

chồng xung, chúng ta cần triệt để giảm nhiễu xuyên giữa các sóng

mang, nghĩa là các sóng này cần phải trực giao với nhau

2.2 Khái niệm toán học

Cho một tập các hàm số {fn(t), với n=1, 2, 3,…, k}, các hàm số được gọi

là trực giao với nhau nếu chúng thỏa mãn các điều kiện sau:

Tập hàm thỏa mãn điều kiện trên gọi là tập hàm trực giao Nếu k=1 họ hàm đãcho không chỉ trực giao mà còn trực chuẩn Nghĩa là tích phân của bình phươngmỗi hàm đều bằng đơn vị Trực giao có nghĩa là các hàm số này không ảnhhưởng lẫn nhau hay không gây nhiễu lên nhau giữ chúng không có mối quan hệràng buộc hay phụ thuộc Một số tập tín hiệu trực giao như tập hai hàm sin(ωt)

và cos(ωt) Một tín hiêu s(t) có thể biểu diễn dưới dạng một dãy hàm trực chuẩn

Với sk là hệ số trong phép xấp xỉ tín hiệu s(t) Sai số do phép thay thế tín hiệus(t) bằng một tập các giá trị sk là e(t) = s(t) – s”(t) Các hệ số sk phải được chọnsao cho năng lượng của tín hiệu sai số εe là nhỏ nhất

Theo lý thuyết phân tích dựa trên tiêu chuẩn bình phương sai số thì giá trị nhỏnhất của εe với mỗi chuỗi {sk} khi sai số là trực giao với mỗi hàm trong chuỗi đãcho

Với n=1, 2, …, N

Từ điều kiện tập hàm {fk(t)} là tập hàm trực giao rút gọn biểu thức (3.3)thu được các hệ số của chuỗi {sk} thay thế tín hiệu s(t)

với n=1, 2,…, N Giá trị nhỏ nhất của sai số bình phương là:

Khi sai số εmin = 0 thì năng lượng của tín hiệu s(t) và năng lượng trong chuỗi{sk} là bằng nhau Với điều kiện như vậy tín hiệu s(t) là:

Việc biểu diễn tín hiệu bằng tổng tuyến tính của một chuỗi hàm trực

giao có thể dùng để phân tích các đặc điểm tính chất, khả năng chống

nhiễu của dạng tín hiệu đó với kênh truyền… Nhưng cũng có thể dung

kết quả đó để tổng hợp được tín hiệu cần truyền từ các tập tín hiệu đơn

giản trực giao với nhau, tín hiệu thu được giữ được các tính chất chống

nhiễu, đồng thời các thành phần con không gây nhiễu lên nhau trong

tín hiệu tổng

2.3 Nguyên lý điều chế tín hiệu OFDM

2.3.1 Sự trực giao của hai tín hiệu

Nếu ký hiệu các sóng mang con được dùng trong hệ thống OFDM là si(t) và

sj(t) Để đảm bảo tính trực giao cho OFDM, các hàm sin của sóng mang conphải thỏa mãn điều kiện sau :

=Trong đó :∆f = là khoảng cách tần số giữa hai sóng mang con

T là thời gian ký Thiệu

Trong toán học, số hạng trực giao có được từ việc nghiên cứu các vector Theođịnh nghĩa, hai vectơ được gọi là trực giao với nhau khi chúng vuông góc vớinhau (tạo nhau một góc 900) và tích của 2 vectơ là bằng 0

Hình 2-2: Tích của hai vector vuông góc bằng 0

2.3.2 Sơ đồ điều chế tín hiệu OFDM

Hình 2-3: Sơ đồ bộ điều chế tín hiệu OFDM

Giả sử băng thông hệ thống là B chia thành Nc kênh con, với chỉ số kênh con là

n, n ∈ {−L,−L+1, ,−1,0,1, ,L−1,L}, nên NFFT=2L+1 Dòng dữ liệu đầuvào{ai} được chia thành NFFT dòng song song với tốc độ dữ liệu giảm đi NFFT lầnthông qua bộ chia nối tiếp/song song Dòng bit trên mỗi luồng song song {ai,n}lại được điều chế thành mẫu của tín hiệu phức đa mức {dk,n}, với n là chỉ sốsóng mang phụ, i là chỉ số khe thời gian tương ứng với Nc bit song song sau khi

qua bộ biến đổi nối tiếp/song song, k là chỉ số khe thời gian ứng với Nc mẫu tínhiệu phức Các mẫu tín hiệu phát {dk,n} được nhân với xung cơ sở để giới hạnphổ của mỗi sóng mang, sau đó được dịch tần lên đến kênh con tương ứng bằngviệc nhân với hàm phức ejnω

st, làm các tín hiệu trên các sóng mang trực giaonhau Tín hiệu sau khi nhân với xung cơ sở và dịch tần cộng lại qua bộ tổng vàcuối cùng được biểu diễn như sau

Tín hiệu này được gọi là mẫu tín hiệu OFDM thứ k, biễu diễn tổng

quát tín hiệu OFDM sẽ là

ở đây tín hiệu m’(t) là tín hiệu mk’(t) với chỉ số k (chỉ số mẫu tín hiệu

OFDM hay cũng là chỉ số thời gian) chạy tới vô hạn

Trước khi phát đi thì tín hiệu OFDM được chèn thêm chuỗi bảo vệ đểchống nhiễu xuyên ký hiệu ISI

Phép điều chế tín hiệu OFDM có thể thực hiện được thông qua phép biến đổiIDFT và phép giải điều chế tín hiệu OFDM có thể thực hiện được bằng phépbiến đổi DFT Thay vì sử dụng IDFT người ta có thể sử dụng phép biến đổinhanh IFFT cho bộ điều chế tín hiệu OFDM, sử dụng FFT cho bộ giải điều chếtín hiệu OFDM Điều chế tín hiệu OFDM bằng phương pháp biến đổi ngượcFourrier nhanh cho phép một số lượng lớn các sóng mang con với độ phức tạpthấp

2.3.3 Thực hiện bộ điều chế bằng thuật toán IFFT

Tín hiệu sau bộ giải điều chế OFDM khi chuyển đổi tương tự thành số,

luồng tín hiệu trên được lấy mẫu với tần số lấy mẫu :

Trong đó B là toàn bộ bề rộng băng tần của hệ thống Ở tại thời điểm

Phép biểu diễn (2.14) trùng với phép biến đổi IDFT Do vậy bộ điều chế OFDM

có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng phép biến đổi IDFT Trong trường hợp

NFFT là bội số của 2, phép biến đổi ngược IDFT được thay thế bằng phép biếnđổi IFFT

2.3.4 Chuỗi bảo vệ trong hệ thống OFDM

Ưu điểm của phương pháp điều chế OFDM không chỉ thể hiện ở hiệu

quả sử dụng băng thông mà còn có khả năng làm giảm hay loại trừ

nhiễu xuyên ký hiệu ISI (Inter Symbol Interference) nhờ sử dụng

chuỗi bảo vệ (Guard Interval- GI ) Một mẫu tín hiệu có độ dài là TS,

chuỗi bảo vệ tương ứng là một chuỗi tín hiệu có độ dài TG ở phía sau

được sao chép lên phần phía trước của mẫu tín hiệu như hình (2-4):

đó, đây chính là hiện tượng ISI Do trong OFDM có sử dụng chuỗi bảo vệ có độdài TG sẽ dễ dàng loại bỏ hiện tượng này Trong trường hợp TG ≥τMAX như hình(2-5) mô tả thì phần bị chồng lấn ISI nằm trong khoảng của chuỗi bảo vệ, cònthành phần tín hiệu có ích vẫn an toàn Ở phía máy thu sẽ gạt bỏ chuỗi bảo vệtrước khi gửi tín hiệu đến bộ giải điều chế OFDM Do đó, điều kiện cần thiết đểcho hệ thống OFDM không bị ảnh hưởng bởi ISI là:

TG ≥τMAX (2.15)với τMAX là trễ truyền dẫn tối đa của kênh

a ) Không có GI

b) Có GIHình 2-5: Mô tả tác dụng của chuỗi bảo vệ trong chống nhiễu ISI

Việc sử dụng chuỗi bảo vệ sẽ đảm bảo tính trực giao của các sóng mang con, dovậy đơn giản hoá cấu trúc bộ đánh giá kênh truyền, bộ cân bằng tín hiệu ở máythu Tuy nhiên, do chuỗi bảo vệ không mang thông tin có ích nên sẽ làm tăngphổ của tốc độ truyền nên phổ tín hiệu sẽ tăng, tiêu tốn băng thông, làm giảmhiệu suất sử dụng băng thông một lượng là:

2.3.5 Phép nhân với xung cơ sở

Trong đa số các hệ thống vô tuyến, tín hiệu trước khi truyền đi đều được nhânvới xung cơ sở Mục đích chính là để giới hạn phổ tín hiệu phát sao cho phù hợpvới độ rộng cho phép của kênh truyền.Trong trường hợp độ rộng phổ tín hiệulớn hơn độ rộng kênh truyền thì sẽ gây nhiễu xuyên kênh cho hệ thống khác.Trong OFDM, tín hiệu trước khi phát đi được nhân với xung cơ sở có bề rộngđúng bằng bề rộng của một mẫu tín hiệu OFDM, xung cơ sở thường là xungvuông hay xung chữ nhật Sau khi chèn thêm chuỗi bảo vệ thì xung cơ sở kýhiệu là s(t) có độ rộng là TS + TG

Hình 2-6: Xung cơ sở

Trong thực tế xung cơ sở thường được sử dụng là bộ lọc cos nâng (Raisecosine filter)

2.4 Nguyên lý giải điều chế tín hiệu OFDM

2.4.1 Kênh truyền dẫn phân tập đa đường

Kênh truyền dẫn phân tập đa đường,về mặt toán học, được biểu diễn thông quađáp ứng xung h(τ, t) và hàm truyền đạt H(jω, t) Đối với đáp ứng xung h(τ, t),biến τ là trễ truyền dẫn của kênh, là khoảng thời gian cần thiết để tín hiệu đi từmáy phát đến máy thu Biến t là thời gian tuyệt đối (hay là thời điểm quan sát

kênh) Biến đổi Fourier của đáp ứng xung đối với biến τ cho ta hàm truyền đạtcủa kênh:

Giả sử để đơn giản cho việc mô tả nguyên lý giải điều chế, môi trường truyềndẫn được giả thiết là không có can nhiễu tạp âm trắng (AWGN) Khi đó mối liên

hệ giữa tín hiệu thu u(t), tín hiệu phát m(t) và đáp ứng xung h(τ, t) của kênhđược mô tả như trong hình (2-7):

Hình 2-7: Mô hình kênh truyềnTrong miền thời gian tín hiệu thu được là tích chập của tín hiệu phát và đáp ứngxung của kênh:

với ký hiệu (*) là phép tích chập của hai tín hiệu

3.4.2 Sơ đồ giải điều chế tín hiệu OFDM

Hình 2-8: Bộ thu tín hiệu OFDMVới tín hiệu phát m(t) ở công thức (2.11), tín hiệu thu được u(t) sẽ được biểudiễn bằng công thức:

Sơ đồ cấu trúc của bộ giải điều chế OFDM được mô tả như trong hình

(2-8) Tín hiệu thu được ở bên phát u(t) sẽ được đưa vào bộ giải điều

chế để xử lý Việc thực hiện giải điều chế ở bên thu có trình tự các

bước ngược với trình tự điều chế ở bên phát Các bước giải điều chế

bao gồm:

• Thực hiện tách khoảng bảo vể ở mỗi mẫu tín hiệu thu được

• Thực hiện dịch băng tần ở mỗi sóng mang về băng tần gốc bằng cách nhân

với hàm số phức

• Giải điều chế các sóng mang

• Thực hiện chuyển đổi các mẫu tín hiệu phức thành dòng bit

• Thực hiện biến đổi song song sang nối tiếp để chuyển dòng bit song song sangdòng bit nối tiếp

2.4.2.1 Quá trình tách khoảng bảo vệ:

Sau khi luồng tín hiệu thu được u(t) được tiến hành tách khoảng bảo vệ, luồngtín hiệu thu được sau quá trình đó sẽ được biểu diễn theo công thức:

Hình 2-9: Mô tả sự tách chuỗi bảo vệ tại bộ giải điều chế tín hiệu OFDM

Kết quả của tín hiệu thu được sau giải điều chế sẽ phụ thuộc vào độ dài củachuỗi bảo vệ so với trễ truyền dẫn lớn nhấtt của kênh truyền hoặc phụ thuộc vàocác điều kiện của kênh truyền (như kênh phụ thuộc thời gian hay không phụthuộc thời gian)

2.4.2.2 Tín hiệu sau giải điều chế

Bộ giải điều chế trên mỗi sóng mang con được thiết kế là một mạch tíchphân thực hiện chức năng sau:

Trong đó là tín hiệu ra của bộ tích phân nằm ở sóng mang con thứ l vàmẫu tín hiệu OFDM thứ k (khe thời gian thứ k) Thay cách biểu diễn của

từ công thức(2.20) kết hợp với biến đổi của uk(t) ở công thức (2.19), ta cóthể viết lại công thức (2.21) như sau:

Với điều kiện TG ≥τmax, trong đó TG là độ dài chuỗi bải vệ và τmax là độ dàilớn nhất của trễ truyền dẫn, ta có thể nhận thấy rằng

do vậy công thức (2.22) có thể rút gọn thành:

Hàm truyền đạt của kênh được biểu diễn trong biểu thức trong ngoặc kép

Cuối cùng tín hiệu sau giải điều chế trên mỗi sóng mang con được biểudiễn dưới dạng:

(2.26)Trong công thức trên, kết quả phân thích cho trường hợp n=l sẽ cho ta tínhiệu có ích , còn kết quả tích phân cho các trường hợp sẽ là kết quả củacan nhiễu giữa các sóng mang ICI Phần tín hiệu có ích được biểu diễn bởicông thức sau:

Và phần can nhiễu giữa các sóng mang được biểu diễn bởi:

Giả sử kênh vô tuyến không phụ thuộc vào thời gian trong độ dài của

một mẫu tín hiệu Ts, có nghĩa là biến thời gian t trong hàm truyền đạt

của kênh H(nωs,t) được loại bỏ trong phép lấy tích phân, thì thành

phần có ích được viết lại dưới dạng:

thành phần nhiễu giữa các sóng mang được viết lại:

Do các sóng mang trực giao với nhau, kết quả tích phân ở công thức (2.30) rõràng là bằng 0 Do vậy thành phần can nhiễu giữa các sóng mang sẽ triệt tiêutrong trường hợp kênh không thay đổi về thời gian trong một chu kỳ tín hiệu

2.4.3 Giải điều chế thông qua phép biến đổi nhanh FFT

Bộ điều chế OFDM ở dạng tương tự là bộ tích phân thể hiện ở công thức (2.20)

Ở dạng mạch số, tín hiệu được lấy mẫu chu kỳ lấy mẫu ta Giả sử một mẫu tinOFDM Ts được chia thành NFFT mẫu tín hiệu, khi đó độ rộng của một chu kỳ lấymẫu là:

Sau khi lấy mẫu, tín hiệu thu được sẽ trở thành luồng tín hiệu số

Mẫu tín hiệu sau khi lấy giải điều chế được biểu diễn dưới dạng số

như sau:

Tách sự biểu diễn của thành phần hàm số mũ thành tích của hai thànhphần, công thức (2.33) được viết dưới dạng

-Hệ thống OFDM nhạy cảm với hiệu ứng Doppler cũng như sự dịch tần vàdịch thời gian do sai số đồng bộ

Với , và trong biểu thức trên ta nhận thấy rằng Mặt khác, ta có Do vậycông thức (2.34) được viết lại như sau :

Biểu thức trên cũng chính là phép biểu diễn DFT với chiều dài NFFT Mối liên hệnày được Weinstein vaf Ebert tìm được năm 1971 Nhờ sự phát triển của kỹthuật số, phép biến đổi DFT được dễ dàng thực hiện hơn rất nhiều Đặc biết khi

NFFT là bôi số của cơ số 2 Khi đó phép biến đổi DFT được thay thế bằng phépbiến đổi nhanh FFT

2.5 Một số vấn đề liên quan đến OFDM

2.5.1 Tính toán dung lượng kênh truyền trong hệ thống OFDM

Một trong những vấn đề quan trọng của hệ thống thông tin vô tuyến đó là cảithiện được dung lượng kênh truyền Dung lượng của một kênh truyền phụ thuộcvào tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) của kênh truyền đó và được xác định bằngcông thức:

C = B log2(1+SNR) [bps] (2.36) Với: C là dung lượng kênh truyền

B là băng thông của kênh truyền đó Giả thiết cấu hình các kênh sóng mang thành phần giống nhau thì tốc độbit tổng của hệ thống OFDM được tính như sau:

Gọi M là số mức điều chế, rc là tỷ lệ mã hóa kênh, N là số sóng mang con thànhphần, T là thời gian ký hiệu OFDM, B là độ rộng băng tần của tín hiệu dữ liệu,

gọi FSR là tỷ số thời gian FFT và thời gian ký hiệu OFDM FSR=TFFT/T, thì tốc

độ bit tổng được xác định như sau:

Từ phương trình trên ta thấy, để tăng tốc độ bit tổng, ta cần tăng mức điềuchế M, hoặc tăng tỷ lệ mã rc hoặc tỷ số N/T

Ta có thể thấy rằng, để tăng tốc độ bit tổng Rtb, ta cần tăng tỷ số N/T, tức là tacần tăng giá trị của N, giữ nguyên giá trị của T, hoặc giữ nguyên giá trị của Nđồng thời giảm giá trị của T Như vậy ta có thể sử dụng một trong ba phươngpháp để có thể tăng được bit tổng Đó là:

[1]: Tăng mức điều chế hoặc tăng tỷ lệ mã [2]: Tăng băng thông truyền dẫn thông tin [3]: Tăng FSR

Ta chỉ có thể sử dụng các phương pháp này khi tình trạng kênh cho phépthay đổi các giá trị của các thông số này

Khi cho trước băng thông truyền dẫn và giả thiết toàn bộ băng thông này và cácsóng mang đều được sử dụng để truyền thông tin, ta có thể biểu diễn tốc độ bittổng cực đại như sau:

Trường hợp tổng quát ta không thể sử dụng cấu hình các sóng mang thành phầnnhư nhau, mỗi sóng mang thành phần sẽ có giá trị thông số khác nhau Trongtrường hợp này tốc độ bit tổng sẽ là tổng tốc độ bit của các sóng mang thànhphần và được viết lại như sau:

Trong đó:

rci: là tỷ số mã hóa của sóng mang thứ i

Mi: là số mức điều chế của kênh thứ i

∆fi = ∆fi: là dung lượng kênh truyền trong kênh OFDM tỷ lệ với số mức điềuchế, tỷ số FSR là tỷ số mã và băng thông trong một số trường hợp cụ thể đượctính như bảng (3-1) Trong điều kiện kênh truyền AWGN, điều chế 4PSK, băngthông 20MHz, TFFT=12µs thì dung lượng kênh truyền của hệ thống OFDM là 32MHz

Bảng 2-1: Dung lượng kênh truyền theo thông số kênh và điều chế

Số mức điều chế Băng

thôngkênhtruyền

Chu kỳOFDM

ChukỳFFT

Chu kỳbảo vệ

Băngthôngthànhphần

Hình 2-10: Mô tả truyền tín hiệu đa đường tới máy thu

Như hình 2-10, tín hiệu phản xạ (reflection) đến máy thu theo đường truyền dàihơn so với các tín hiệu còn lại vì vậy thời gian tín hiệu đến đích sẽ chậm hơn sovới các hướng truyền khác Khoảng thời gian chênh lệch so với các hướng khácchính là độ trải trễ Khoảng thời gian trễ (hay độ trải trễ) này tính như sau:

τ = ∆s/ckhoảng chênh lệch này là khá nhỏ, tuy nhiên so với khoảng thời gian một mẫutín hiệu thì nó lại không nhỏ chút nào Trong các hệ thống đơn sóng mang, ISI

là một vấn đề khá nan giải Lý do là độ rộng băng tần tỉ lệ nghịch với khoảngthời gian ký hiệu, do vậy nếu muốn tăng tốc độ truyền dữ liệu trong các hệthống này, tức là giảm khoảng ký hiệu , vô hình chung đã làm tăng mức trải trễtương đối Lúc này hệ thống rất nhạy với trải trễ Và việc thêm khoảng bảo vệkhó triệt tiêu hết ISI Phương án giải quyết được lựa chọn là tạo các đườngtruyền thẳng Theo đó, các anten thu phát sẽ được đặt trên cao nhằm đảm bảođường truyền không có các vật chắn, tín hiệu được truyền theo đường thẳng.Tuy nhiên, đó cũng không phải là một cách hiệu quả

Nhưng vấn đề về nhiễu ISI đã được giải quyết trong hệ thống OFDM, đây cũng

là một lý do quan trọng để chúng ta sử dụng hệ thống OFDM, tức là nó bị ảnh