Đồ án Kĩ thuật OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T

Inter Symbol Interference LinEariry Mean Square error EqualizerLinhe Of Sight Maximum Mean Square ErrorEstimation với tốc độ dữ liệu tối đa là 11 Mbps Biến đổi Fourier ngược nhanhNhiễu đ

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên cho phép em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắcnhất tới tập thể thầy cô giáo trường Đại học Công Nghệ Thông Tin và TruyềnThông - Đại học Thái Nuyên, các thầy cô trong khoa công nghệ điện tử vàtruyền thông Đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinhnghiệm quý báu trong suốt thời gian em theo học tại trường

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo thạc sĩ Nguyễn ThịDung bộ môn kỹ thuật máy tính khoa công nghệ điện tử và truyền thông

Cô đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn en trong suốt quá trìnhnghiên cứu và xây dựng đồ án

Trong thời gian đó em đã tiếp thu thêm được nhiều kiến thức bổ ích,học tập được ở cô tinh thần làm việc nhiệt tình, thái độ nghiên cứu khoahọc nghiêm túc Em cẩm thấy đây là những điều rất tâm đắc và cần thiếtcho cá nhân em trong quá trình học tập và công tác sau này

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luônquan tâm,động viên, giúp đỡ và tạo cho em những điều kiện tốt nhất để emhoàn thành đồ án này

Trong quá trình thực hiện đồ án mặc dù em đã có nhiều cố gắngnhưng do hạn chế về thời gian cũng như kiến thức, kinh nghiệm nên đồ ánnày không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự góp ý kiến củathấy cô và cá bạn để đồ án này được hoàn tiện hơn và có những ứng dụngthiết thực trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên, tháng 6 năm 2014

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan nội dung của đồ án này là công trình nghiên cứucủa e, có sư hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn Thạc sĩ Nguyên Thị Dung Cácnội dung nghiên cứu trong và kết quả trong đề tài là trung thực Những sốliệu trong các bảng biểu , hình ảnh và một số khái niệm phục vụ cho việcphân tích, đánh giá, nhận xét được thu thập từ cá nguồn khác nhau có ghitrong phần tài liệu tham khảo

Nếu bất kỳ gian lận hay sai với những gì đã cam đoan em xin hoàntoàn chịu trách nhiệm trước hội đồng, cũng như kết quả đồ án tốt nghiệpcủa mình

Em rất mong được sự giúp đỡ đóng góp ý kiến của thầy cô giáo vàcác bạn để đồ án được hoàn thiện hơn nữa

Sinh viên thực hiện đồ án: Dương Xuân Thái

Lớp: CNVT-K8B

Thái Nguyên , ngàythángnăm 2014 Chữ kí

Đường thuê bao số bất đối xứng

Đa truy nhập phân chia theo tần

số trực giao thích nghi

CDMA

COFDM

Code Division Multiple Access

Coding Orthogonal Frequency Divistion Multiplex

Đa truy cập phân chia theo mã

Ghép kênh phân chia theo tần

số trực giao có mã sửa sai

noise ratio

Tỷ số sóng mang trên nhiễu và giao thoa

Delay Spread

Đồng bộ số trực tiếpPhản hồi quyết định Equalizer

Đa tần rời rạcXử lý tín hiệu sốTrải trễ

DVB Digital Video Broadcast Mạng quảng bá truyền hình số

European Cable Communications Asociation

Friquency Division Multiplex Friquency Division Multiple Access

Forward Error Correction Fast Fourier Transform

Chuẩn truyền hình số mặt đất

Truyền hình số thiết bị cầm tayViện tiêu chuẩn viễn thông châu âu

Hiệp hội truyền thông cáp châuÂu

Ghép kênh phân chia theo tần

HF

ICI

High Frequency Inter-Carrier Interference

Cao tầnNhiễu giao thoa giữa các sóng mang

WLAN standard (U.S) based

on OFDM, with a maximum data rate of 54 Mbps

WLAN standard (U.S) based

on DSSS, with a maximum

Biến đổi Fourier rời rạc ngượcTiêu chuẩn WLAN dựa trên OFDM với tốc độ dữ liệu tối đa

là 54 MbpsTiêu chuẩn WLAN dựa trên DSSS,

Inter Symbol Interference LinEariry Mean Square error Equalizer

Linhe Of Sight Maximum Mean Square ErrorEstimation

với tốc độ dữ liệu tối đa là 11 Mbps

Biến đổi Fourier ngược nhanhNhiễu điều chế nội

Đồng pha vuông phaNhiễu giao thoa giữa các tín hiệu

Bộ cân bằng sai số bình phương cực tiểu tuyến tínhĐường nhìn thẳng

Ước tính lỗi bình phương tối thiểu cực đại

M –PSK

OFDM

M-Phase Shift Keying Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Khóa dịch pha M trạng tháiGhép kênh phân chia theo tần

Trung bình lỗi bình phương

Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình

Modulation

Điều chế được hỗ trợ bởi ký hiệu hoa tiêu

Signal to Noise Ratio

Khoảng bảo vệ cosin tang Tần số vô tuyến

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu và tạp âm

Wireless Local Area Network Veru Large Scale Integration Zero Forcing equalize

Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

Đa truy nhập phân chia theo mãbăng tần rộng

Mạng di động không dây nội vùng

Mạng tích hợp mật độ cực lớn

Bộ cân bằng cưỡng bức 0

Hình 1.4 Giản đồ sao 64- QAM

Hinh 1.5Chèn khoảng thời gian bảo vệ vào tín hiệu OFDM

Hình 1.6 Khoảng thời gian bảo vệ giảm ảnh hưởng của ISI

Hình 1.7 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng

kỹ thuật tương tự

Hình 1.8 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng

kỹ thuật số

Hình 1.9: Phổ của các sóng mang trực giao

Hình 1.10 Tín hiệu OFDM có 4 sóng mang con

Hình 1.11 Biểu đồ không gian tín hiệu

Hình 1.12 Chùm tín hiệu M-QAM

Hình 1.13 Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI trong hệ thống OFDM

Hình 1.14 Mô tả tiền tố lặp

Hình 1.15: OFDM có khoảng bảo vệ và không có khoảng bảo vệ

Hình 1.16 : Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ không có hạn chế

băng thông

Hình 2.1 Đáp ứng xung thu được khi truyền một xung RF

Hình 2.2 Minh họa fading lựa chọn tần số

Hình 2.3 Mô hình hệ thống ước lượng kênh dùng pilot

Hình 2.4 Pilot sắp xếp theo kiểu khối

Hình 2.5 Pilot sắp xếp theo kiểu răng lược

Hình 2.6 Sơ đồ bộ ước lượng kênh theo thuật toán LMS

Hình 2.7: Các quá trình đồng bộ trong OFDM

Hình 2.8: Pilot trong gói OFDM

Hìmh 2.9: Một kiểu cấu trúc khung ký tựOFDM

Hình 2.10 Bộ đồng bộ khung ký tự dùng FSC

Hinh 3.1 Sơ đồ khối máy phát DVB-T

Hình 3.2: Sơ đồ khối bộ điều chế số DVB-T

Hình 3.3 Phổ của tín hiệu OFDM với số sóng mang N=16

và phổ tín hiệu RF thực tế

Hình 3.4 Biểu diễn chòm sao của điều chế QPSK, 16-QAM và

64-QAM

Hình 3.6 Phân bố sóng mang của DVB-T (chưa chèn khoảng bảovệ)Hình 3.7 Phân bố pilot của DVB-T

Hình 3.8 Phân bố các pilot của DVB-T trên biểu đồ chòm sao

Hình 3.9 Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng thời gian bảo vệHình 3.10.Các tia sóng đến trong khoảng thời gian bảo vệ

Hình 4.1 Giao diện đồ án

Hình 4.2 Giao diện chương trình mô phỏng

Hình 4.3 : Hệ thống OFDM

Hình 4.4 Dạng sóng tín hiệu OFDM ở đầu truyền

Hình 4,5 Dạng sóng tín hiệu OFDM ở đầu nhận

Hình 4.6 Chòm sao QPSK sau khi ước lượng kênh

Hình 4 7 So sánh phổ tín hiệu OFDM truyền và nhận

Hình 4.8 Lưu đồ mô phỏng kênh truyền

Hình 4.9 Lưu đồ mô phỏng phát ký tự OFDM

Hình 4.10 Lưu đồ mô phỏng thu ký tự OFDM

Hình 4.11 Lưu đồ mô phỏng phát tín hiệu QAM

Hình 4.12 Lưu đồ mô phỏng thu tín hiệu QAM

Hình 4.13 Lưu đồ mô phỏng thuật toán tính BER

Hình 4.14 Tín hiệu QAM và OFDM phát ở miền tần số

Hình 4.15 Tín hiệu QAM và OFDM thu ở miền tần số

Hình 4.16 So sánh phổ tín hiệu âm thanh

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây , kỹ thuật thông tin vô tuyến đã có nhữngbước tiến triển mạnh mẽ Sự phát triển nhanh chóng của video,thoại vàthông tin dữ liệu trên Internet, điện thoại di động có mặt ở khắp mọi nơi,cũng như nhu cầu về truyền thông đa phương tiện di động đang ngày mộtphát triển Việc nghiên cứu và phát triển đang diễn ra trên toàn thế giới

Sự hoạt động của các hệ thống vô tuyến tiên tiến này phụ thuôc rấtnhiều vào đặc tính của kênh thông tin vô tuyến như : fading lựa chọn tần số, độ rộng băng thông bị giới hạn , điều kiện đường truyền thay đổi một cáchnhanh chóng và tác động qua lại của các tín hiệu

Nếu chúng ta vẫn sử dụng hệ thống đơn sóng mang truyền thống chonhững dịch vụ này thì hệ thống thu phát sẽ có độ phức tạp cao hơn rấtnhiều so với việc sử dụng hệ thống đa sóng mang , ghép kênh phân chiatheo tần số trực giao (OFDM) là một trong những giải pháp đang đượcquan tâm để giải quyết vấn đề này Cũng vì những ưu điểm vượt trội của

hệ thống đa sóng mang trong môi trường đa đường mang lại nên với đề tàibản thân em quan tâm trong quá trình học tập được sự định hướng và giúp

đỡ của Thạc sĩ Nguyễn Thị Dung , em đã tiến hành nghiên cứu về đề tài :

“Kỹthuật OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB_T”.Nội dung của đề tài gồm 4 chương :

Chương 1 :Tổng Qua OFDM

Chương 2 :Kỹ thuật OFDM

Chương 3 : Ứng dụng OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T.Chương 4 : Mô phỏng hệ thống OFDM

Trong quá trình làm đề tài , em đã cố gắng rất nhiều song do kiếnthức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhậnđược sự thông cảm , phê bình , hướng dẫn cũng như sự giúp đỡ tận tình củathầy cô và các bạn để đồ án gđược hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN OFDM

1.1Giới thiệu chương

Trong những năm gần đây, ghép kênh phân chia theo tần số trực giaoOFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã được đề xuất vàchuẩn hoá cho truyền thông tốc độ cao

OFDM là một dạng đặc biệt của điều chế đa sóng mang trong thôngtin vô tuyến.Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu trong bài báo củaR.W.Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín hiệu có dải tần hạn chếkhi thực hiện truyền tín hiệu qua nhiều kênh con Vào năm 1971, công trìnhkhoa học của Weistein và Eber đã chứng minh rằng điều chế OFDM có thểthực hiện được qua các phép biến đổi IDFT và giải điều chế có thể thựchiện bằng phép biến đổi DFT đã tạo ra bược tiến đáng kể trong việc nghiêncứu và ứng dụng kỹ thuật OFDM Tuy nhiên, cho tới gần đây, kỹ thuậtOFDM mới phát triển thật sự mạnh mẽ và ứng dụng rộng rãi nhờ có nhữngtiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực xử lý tín hiệu và vi điện tử

Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia luồng dữ liệu trướckhi phát đi thành nhiềuluồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phátmỗi luồng dữ liệu trên một sóng mang con khác nhau Các sóng mang này

là trực giao nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ giãn cách tần

số giữa chúng một cách hợp lý.Sự trực giao này cũng làm giảm xuyênnhiễu giữa các tín hiệu và làm cho hệ thống OFDM hoạt động tốt trong cáckênh fading nhiều tia Thêm vào đó sự tiến bộ trong kỹ thuật truyền dẫn vôtuyến RF và xử lý tín hiệu số DSP, hệ thống OFDM có thể đạt được tốc độtruy xuất vô tuyến, hiệu quả sử dụng phổ cao với chi phí thấp

Trong chương này sẽ trình bày về những khái niệm , nguyên lý kỹthuật OFDM Hệ thống OFDM, ưu nhược điểm của kỹ thuật và những ứngdụng gần đây

1.2 Khái niệm OFDM

OFDM là kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao.OFDMphân toàn bộ băng tần thành nhiều kênh băng hẹp,mỗi kênh có một sóngmang.Các sóng mang này trực giao với các sóng mang khác có nghĩa là cómột số nguyên lần lặp trên một chu kỳ kí tự.Nhờ vậy phổ tính hiệu ở cácsóng mang phụ cho phép chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôiphục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thốngOFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn nhiều so với kỹ thuật điều chếthông thường

Hình 1.1 Sóng mang OFDM

1.3 Nguyên lý 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 Nhiễu xuyên ký tự ISI được hạn chếhầu 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

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 nghitốc độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tùy theo tỷ số tín hiệu trên tạp âm SNR của sóng mang đó

Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa sóng mang FDMtheo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thànhtốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số sóng mang được phân bổ mộtcách 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 giảm xuống

Hình 1.2 Phổ tín hiệu FDM thông thường và OFDM

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

1.4 Hệ thống OFDM

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống OFDM

1.4.1 Quá trình truyền dẫn trong hệ thống OFDM

Đầu tiên, dòng dữ liệu đầu vào với tốc độ cao được chia thành nhiềudòng dữ liệu song song tốc độ thấp hơn nhờ bộ chuyển đổi nối tiếp-songsong.Mỗi dòng dữ liệu song song sau đó được điều chế sóng mang cao.Sau đóđược đưa đến đầu vào của khối IFFT Sau đó khoảng bảo vệ được chèn vào

để giảm nhiễu xuyên ký tự (ISI), nhiễu xuyên kênh (ICI) do truyền trên cáckênh vô tuyến di động đa đường và tiến hành chèn từ đồng bộ khung Cuốicùng thực hiện điều chế cao tần, khuếch đại công suất và phát đi từ anten

Trong quá trình truyền, trên các kênh sẽ có các nguồn nhiễu tác độngđến như nhiễu Gausian trắng cộng (Additive White Gaussian Noise-AWGN)

Ở phía thu, tín hiệu thu được chuyển xuống tần số thấp và tín hiệurời rạc nhận được sau bộ D/A thu Khoảng bảo vệ được loại bỏ và các mẫuđược chuyển đổi từ miền thời gian sang miền tần số bằng phép biến đổiFFT dùng thuật toán FFT (khối FFT) Sau đó, tùy vào sơ đồ điều chế được

sử dụng, sự dịch chuyển về biên độ và pha của các sóng mang con sẽ được

sắp xếp ngược trở lại và được giải mã Cuối cùng, chúng ta nhận lại đượcdòng dữ liệu nối tiếp ban đầu sau khi chuyển từ song song về nối tiếp.

1.4.2 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM

- Máy phát : Chuyển luồng dữ liệu số phát thành pha và biên độ sóngmang con Các sóng mang con được lấy mẫu trong miền tần số, phổ củachúng là các điểm rời rạc Sau đó sử dụng biến đổi Fourier rời rạc ngược(IDFT) chuyển phổ của các song mang con mang dữ liệu vào miền thờigian Tuy nhiên các hệ thống trong thực tế dung biến đổi Fourier ngượcnhanh (IFFT) Tín hiệu OFDM trong miền thời gian được trộn nâng tần lêntần số truyền dẫn vô tuyến (RF) nằm trong khoảng 3 kHz tới 300 GHz

-Máy thu: Thực hiện hoạt động ngược lại của phía phát Trộn hạ tầntín hiệu RF thành tín hiệu băng tần cơ sở Sau đó sử dụng FFT để phân tíchtín hiệu đưa vào miền tần số cuối cùng thông tin ở dạng biên độ và phacủa cá sóng mang con được giải điều chế thành các luồng số và chuyển trởlại thành dữ liệu số ban đầu

1.4.2.1 Tầng chuyển đổi nối tiếp song song.

Chuyển đổi luồng bit đầu vào thành dữ liệu phát trong mỗi ký hiệuOFDM Phân bổ ký hiệu phát vào mỗi ký hiệu phụ thuộc vào phương phápđiều chế và số lượng sóng mang con.Ví dụ, với điều chế sóng mang 16-QAM mỗi sóng mang con mang 4 bit dữ liệu như vậy nếu truyền dẫn sửdụng 10 sóng mang con thì số bít truyền dẫn đi sẽ là 40 bit trên mỗi kýhiệu Ở phía thu quá trình được thực hiện ngược lại, khi đó dữ liệu sóngmang con được chuyển ngược trở lại là luồng dữ liệu nối tiếp ban đầu

1.4.2.2 Điều chế sóng mang con.

Sau khi đã được mã hóa và xen rẽ, các dòng bit trên các nhánh sẽđược điều chế BPSK, QPSK, 16-QAM, hoặc 64-QAM Dòng bit trên mỗinhánh được sắp xếp thành các nhóm có Nbs (1, 2, 4, 6) bit khác nhau tươngứng với các phương pháp điều chế BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Hay

nói cách khác dạng điều chế được quy định bởi số bit ở ngõ vào và cặp giátrị (I, Q) ở ngõ ra

Ví dụ : khi sử dụng phương pháp điều chế 64-QAM thì sẽ có 6 bitđầu vào được tổ chức thành một nhóm tương ứng cho một số phức trên đồthị hình sao đặc trưng cho kiểu điều chế 64-QAM Trong 6 bit thì 3 bit LSB(b0 b1 b2) sẽ biểu thị cho giá trị của I, còn 3 bit MSB (b3 b4 b5) biểu thị chogiá trị của Q

Hình 1.4 Giản đồ sao 64- QAM

Sau tầng điều chế sóng mang con, tín hiệu OFDM có dạng là cácmẫu tần số Phép biến đổi Fourier ngược nhanh (IFFT) sẽ chuyển tín hiệutrong miền tần số sang miền thời gian Lúc này tín hiệu OFDM có dạngsóng trong miền thời gian Các sóng mang con hầu hết đều mang dữ liệu.các sóng mang con ở vùng ngoài không mang dữ liệu được đặt bằng 0.

-Chèn khoảng bảo vệ :OFDM có thể cải tiến hơn nữa bằng cách thêmvào một khoảng thời bảo vệ lúc bắt đầu mỗi ký tự Khoảng thời gian bảo vệnày chính là copy lặp lại dạng sóng làm tăng thêm chiều dài của ký tự.Khoảng thời bảo vệ này được chọn sao cho lớn hơn độ trải trễ ước lượngkênh, để cho các thành phần đa đường từ một ký tự không thể nào gâynhiễu cho ký tự kế cận Mỗi sóng mang con, trong khoảng thời gian ký tựcủa tín hiệu OFDM khi không có cộng thêm khoảng thời gian bảo vệ, (tứckhoảng thời thực hiện biến đổi IFFT dùng để phát tín hiệu), sẽ có một sốnguyên chu kỳ Bởi vì việc sao chép phần cuối của ký tự và gắn vào phầnđầu cho nên ta sẽ có khoảng thời ký tự dài hơn.Hình 1,5minh hoạ việc chèn

thêm khoảng thời bảo vệ Chiều dài tổng cộng của ký tự làT S = ∆ +T

, với

TS là chiều dài tổng cộng của ký tự, ∆ là chiều dài khoảng thời bảo vệ, và T

khoảng thời gian thực hiện biến đổi IFFT để phát tín hiệu OFDM

s T

Hinh 1.5Chèn khoảng thời gian bảo vệ vào tín hiệu OFDM

∆

Trong một tín hiệu OFDM, biên độ và pha của sóng mang con phải

ổn định trong suốt khoảng thời gian ký tự để cho các sóng mang con luôntrực giao nhau Nếu nó không ổn định có nghĩa là dạng phổ của sóng mangcon không có dạng sinc chính xác Tại biên của ký tự, biên độ và pha thayđổi đột ngột theo giá trị mới của dữ liệu kế tiếp Chiều dài của các ảnhhưởng đột biến này tương ứng với trải trễ của kênh vô tuyến.Các tín hiệuđột biến này là kết quả của mỗi thành phần đa đường đến ở những thờiđiểm khác nhau.Hình 1.6 minh hoạ ảnh hưởng này.Việc thêm vào mộtkhoảng thời gian bảo vệ làm cho thời gian phần đột biến của tín hiệu giảmxuống.Ảnh hưởng của ISI sẽ càng giảm xuống khi khoảng thời gian bảo vệdài hơn độ trải trễ của kênh vô tuyến

Hình 1.6 Khoảng thời gian bảo vệ giảm ảnh hưởng của ISI

Chúng ta có thể thấy rằng năng lượng phát sẽ tăng khi chiều dài của

CP ∆ tăng, trong khi đó năng lượng của tín hiệu thu và lấy mẫu vẫn giữnguyên

Hình 1.7 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng kỹ thuật tương tự

Hình 1.8 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng kỹ thuật số

1.4.2.4 Điều chế sóng mang cao tần

Đầu ra của bộ điều chế OFDM là một tín hiệu băng tần cơ sở, tín hiệunày được trộn nâng tần lên tần số truyền dẫn vô tuyến RF Có thể sử dụngmột trong hai kỹ thuật điều chế sóng mang cao tần là: tương tự hình 1.7 và

số hình 1.8Tuy nhiên hiệu năng của điều chế số sẽ tốt hơn, do đồng bộ phachính xác cho nên sẽ cải thiện quá trình ghép các kênh I và Q

1.5 Tính trực giao của tín hiệu OFDM

Các tín hiệu là trực giao nhau nếu chúng độc lập tuyến tính vớinhau.Trực giao là một đặc tính giúp cho các tín hiệu đa thông tin (multiple

truyền thông thường và được tách ra mà không gây nhiễu xuyên kênh.Việcmất tính trực giao giữa các sóng mang sẽ tạo ra sự chồng lặp giữa các tínhiệu mang tin và làm suy giảm chất lượng tín hiệu và làm cho đầu thu khókhôi phục lại được hoàn toàn thông tin ban đầu.

Hình 1.9: Phổ của các sóng mang trực giao

Trong OFDM, các sóng mang con được chồng lắp với nhau nhưng tínhiệu vẫn có thể được khôi phục mà không có xuyên nhiễu giữa các sóngmang kế cận bởi vì giữa các sóng mang con có tính trực giao Xét một tậpcác sóng mang con:

m n , 0 )

Trong đó: K là hằng số không phụ thuộc t, n hoặc m Và trong OFDM, tập

các sóng mang con được truyền có thể được viết là:

) 2 exp(

)

(1.2) Trong đó :

(1.3)

f0là tần số offset ban đầu

Hình 1.10 Tín hiệu OFDM có 4 sóng mang con

Tín hiệu OFDM được hình thành bằng cách tổng hợp các sóng sine.Tần số băng gốc của mỗi sóng mang con được chọn là bội số của nghịchđảo khoảng thời ký tự, vì vậy tất cả sóng mang con có một số nguyên lầnchu kỳ trong mỗi ký tự Điều này phù hợp với kết quả tính trực giao vừađược chứng minh ở trên.Hình 1.10minh hoạ cấu trúc của một tín hiệuOFDM có bốn sóng mang con

Trong minh hoạ này, mỗi sóng mang có số nguyên chu kỳ trong

khoảng thời gian T và số chu kỳ của các sóng mang kế cận nhau hơn kém

nhau đúng một chu kỳ Tính chất này giải thích cho sự trực giao giữa cácsóng mang

1.6 Điều chế trong OFDM

1.6.1 Điều chế QPSK (4PSK)

QPSK là trường hợp riêng của hợp kênh sóng mang vuông góc, ở đómỗi dạng sóng mang thông tin là 2 bit mã hóa 2 bit thành 1 symbols nênyêu cầu tới 4 dạng sóng ứng với 4 pha, có hiệu suất phổ cao

QPSK là khoá dịch pha 4 trạng thái , tức là truyền 2 bít / 1 sybonl người ta thực hiện bằng cách : chia tín hiệu tin tức cần truyền b (t) thành 2luồng ( bít chẵn , và bít lẻ ) là b1(t) và b2(t), tương ứng với nhánh I vànhánh Q , sau đó điêù chế 2 nhánh đó với 2 sóng mang có tính trực giaonhau và tổng hợp tại bộ cộng và đầu ra bộ cộng chính là tín hiệu QPSK ,

==> như vậy ý nghĩa củaQPSK là chia b(t) thành 2 luồng bít chẵn và lẻ và

Đây là một trong những phương pháp điều chế thông dụng nhất trongtruyền dẫn Công thức cho sóng mang được điều chế PSK 4 mức như sau:

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

E là năng lượng của tín hiệu phát trên một ký tự.

Khai triển s(t) ta được :

1

2 ( )t sin[2 f t c ]; 0 t T

1 2

Quan hệ của cặp bit điều chế và toạ độ của các điểm tín hiệu điều chếQPSK trong không gian tín hiệu được cho ở bảng sau:

Hình 1.11 Biểu đồ không gian tín hiệu QPSK.

E

2 /

Ta thấy một tín hiệu PSK 4 mức được đặc trưng bởi một vector tín hiệu haichiều và bốn điểm bản tin như hình vẽ:

Hình 1.12 Chùm tín hiệu M-QAM

QPSK 16-QAM 64-QAM

biên độ lẫn pha Điều chế QAM có ưu điểm là tăng dung lượng đườngtruyền dẫn số

Dạng tổng quát của điều chế QAM m mức (m - QAM) được xác địnhnhư sau:

Trong đó: E0 là năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất.

ai, bi: là cặp số nguyên độc lập được chọn tuỳ theo vị trí bản tin.

Tín hiệu sóng mang gồm 2 thành phần vuông góc được điều chế bởimột tập hợp bản tin tín hiệu rời rạc vì thế có tên là “điều chế biên độ vuônggóc”

Có thể phân tích Si(t) thành cặp hàm cơ sở:

(1.12)

1.7 Nhiễu giao thoa ký tự và nhiễu giao thoa sóng mang.

1.7.1 Nhiễu liên ký tự ISI

Nhiễu ISI và ICI là hai loại nhiễu thường gặp nhất do ảnh hưởng củakênh truyền ngoài nhiễu Gaussian trắng cộng Như đã giới thiệu ở trên, ISIgây ra do trải trễ đa đường Để giảm ISI, cách tốt nhất là giảm tốc độ dữliệu Nhưng với nhu cầu hiện nay là yêu cầu tốc độ truyền phải tăng nhanh

Do đó giải pháp này là không thể thực hiện được Đề nghị đưa ra để giảmISI và đã được đưa vào ứng dụng thực tế là chèn tiền tố lặp CP vào mỗi ký

tự OFDM Ngoài nhiễu ISI, nhiễu ICI cũng tác động không nhỏ đến chấtlượng tín hiệu thu được, do đó việc tìm hiểu nó cũng rất quan trọng để nângcao chất lượng của hệ thống OFDM

Trong môi trường đa đường, ký tự phát đến đầu vào máy thu với cáckhoảng thời gian khác nhau thông qua nhiều đường khác nhau Sự mở rộngcủa chu kỳ ký tự gây ra sự chồng lấn giữa ký tự hiện thời với ký tự trước đó

và kết quả là có nhiễu liên ký tự (ISI) Trong OFDM, ISI thường đề cập đếnnhiễu của một ký tự OFDM với ký tự trước đó.Trong hệ thống OFDM, đểgiảm được nhiễu ISI, phương pháp đơn giản và thông dụng nhất là đưa vàotiền tố lặp CP

1.7.2 Nhiễu liên sóng mang ICI

Trong OFDM, phổ của các sóng mang chồng lấn nhưng vẫn trực giaovới sóng mang khác Điều này có nghĩa là tại tần số cực đại của phổ mỗi sóngmang thì phổ của các sóng mang khác bằng không Máy thu lấy mẫu các ký tự

dữ liệu trên các sóng mang riêng lẻ tại điểm cực đại và điều chế chúng tránhnhiễu từcác sóng mang khác Nhiễu gây ra bởi các dữ liệu trên sóng mang kếcận được xem là nhiễu xuyên kênh (ICI) như ở hình 1.13

Các sóng mang phụ vẫn trực giao với nhau

Các sóng mang phụ bị dịch tần số gây ra nhiễu liên sóng mang ICI

Hình 1.13 Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI trong hệ thống OFDM

ICI xảy ra khi kênh đa đường thay đổi trên thời gian ký tự

OFDM.Dịch Doppler trên mỗi thành phần đa đường gây ra dịch tần số trên

mỗi sóng mang, kết quả là mất tính trực giao giữa chúng.ICI cũng xảy ra

khi một ký tự OFDM bị nhiễu ISI Sự lệch tần số sóng mang của máy phát

và máy thu cũng gây ra nhiễu ICI trong hệ thống OFDM

Tín hiệu trễ Tín hiệu trễ cuối cùng

tự OFDM được sử dụng như là một khoảng thời gian bảo vệ giữa các ký tựphát kề nhau.Vậy sau khi chèn thêm khoảng bảo vệ, thời gian truyền một

ký tự (Ts) lúc này bao gồm thời gian khoảng bảo vệ (Tg) và thời gian truyềnthông tin có ích TFFT (cũng chính là khoảng thời gian bộ IFFT/FFT phát đimột ký tự)

−

= +

=

1 , ,

1 , 0 )

(

1 , ,

1 , )

( ) (

N n

n x

n N n x n

(1.14)

Tỉ lệ của khoảng bảo vệ Tg và thời khoảng ký tự hữu ích TFFT bị hạnchế nhằm đảm bảo hiệu suất sử dụng dải tần và nó còn phụ thuộc vào khácnhau Nếu tỉ lệ đó lớn tức là Tg tăng làm giảm hiệu suất hệ thống Tuy từngloại hình ứng dụng nhiên, nó phải bằng hoặc lớn hơn giá trị trải trễ cực đại

τmax (the maximum delay spread) nhằm duy trì tính trực giao giữa các sóngmang nhánh và loại bỏ được các xuyên nhiễu ICI, ISI Ở đây, giá trị trải trễcực đại là một thông số xuất hiện khi tín hiệu truyền trong không gian chịuảnh hưởng của hiện tượng đa đường (multipath effect), tức là tín hiệu thuđược tại bộ thu không chỉ đến từ đường trực tiếp mà còn đến từ các đườngphản xạ khác nhau, và các tín hiệu này đến bộ thu tại các thời điểm khácnhau Giá trị trải trễ cực đại được xác định là khoảng thời gian chênh lệchlớn nhất giữa thời điểm tín hiệu thu qua đường trực tiếp và thời điểm tínhiệu thu được qua đường phản xạ

Tiền tố lặp (CP) có khả năng loại bỏ nhiễu ISI, nhiễu ICI vì nó chophép tăng khả năng đồng bộ (đồng bộ ký tự, đồng bộ tần số sóng mang)trong hệ thống OFDM

Ngoài khái niệm tiền tố lặp CP còn có khái niệm hậu tố lặp cyclicpostfix.Hậu tố cũng tương tự như tiền tố, một khoảng bắt đầu của tín hiệulấy IFFT được sao chép và đưa ra phía sau của tín hiệu.Thêm vào hậu tốcũng có thể chống được nhiễu ISI và ICI nhưng thường chỉ cần sử dụngtiền tố là được vì nó làm giảm hiệu suất băng thông.Nếu chỉ sử dụng tiền tố

tiền tố và hậu tố lặp thì tổng chiều dài của chúng phải lớn hơn độ trải trễlớn nhất của kênh truyền.

Thành phần ISI của việc truyền tín hiệu OFDM có thể bị sai do điều kiện của quá trình xử lý tín hiệu, bởi vì máy thu không thu nhận được thông tin của symbol được truyền tiếp theo Điều này có nghĩa là máy thu cần một khoảng thời gian có độ dài xác định bằng thời gian symbol có ích

để có thể xác định được symbol OFDM Khoảng thời gian này gọi là

Orthogonality Interval.

Một trong những lý do quan trọng nhất để sử dụng kỹ thuật OFDM

là kỹ thuật này có khả năng giải quyết một cách hiệu quả vấn đề trải trễ đa đường (multipath delay spread) Bằng cách chia luồng dữ liệu thành Ns

luồng song song điều chế sóng mang phụ, chu kỳ một symbol được tăng lên Ns lần, do đó sẽ làm giảm tỉ lệ giữa trải trễ đa đường với chu kỳ symbol xuống Ns lần Để loại bỏ ISI một cách gần như triệt để, khoảng thời gian bảo vệ được thêm vào cho mỗi symbol OFDM Khoảng thời gianđược chọnsao cho lớn hơn trải trễ để các thành phần trễ (do multipath) từ một symbol không thể gây nhiễu lên symbol kế cận.Khoảng thời gian có thể không chứa một tín hiệu nào cả Tuy nhiên, trong trường hợp đó thì ICI xuất hiện gây nhiễu giữa các sóng mang phụ làm các sóng mang phụ không còn trực giao nữa

Nhiễu lựa chọn tần số cũng là một vấn đề gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng truyền thông tín hiệu.Tuy nhiên, OFDM cũng mềm dẻo hơn CDMA khi giải quyết vấn đề này.OFDM có thể khôi phục lại kênh truyền thông qua tín hiệu dẫn đường (Pilot) được truyền đi cùng với dòng tín hiệu thông tin Ngoài ra, đối với các kênh phụ suy giảm nghiêm trọng về tần số thì OFDM còn có một lựa chọn nữa để giảm tỷ lệ lỗi bit là giảm bớt số bit mã hóa cho một tín hiệu điều chế tại kênh tần số đó

Để có thể giảm bớt sự phức tạp của vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM sử dụng khoảng bảo vệ (GI) Sử dụng chuỗi bảo vệ GI, cho phép OFDM có thể điều chỉnh tần số thích hợp mặc dù việc thêm GI cũng đồng nghĩa với việc làm giảm hiệu quả sử dụng tần số Ngoài ra, OFDM chịu ảnh hưởng của nhiễu xung.Tức là một xung tín hiệu nhiễu có thể tác động xấu đến một chùm tín hiệu thay vì một số ký tự như trong CDMA và điều này làm tăng tỷ lệ lỗi bit của OFDM so với CDMA.

Đối với một băng thông hệ thống đã cho tốc độ symbol của tín hiệu OFDM thấp hơn nhiều tốc độ symbol của sơ đồ truyền sóng mang đơn Ví

dụ đối với tín hiệu điều chế đơn sóng mang BPSK tốc độ symbol tương ứng với tốc độ bit Tuy nhiên, đối với OFDM băng thông hệ thống được chia cho Nc tải phụ, tạo thành tốc độ symbol nhỏ hơn Nc lần so với truyền sóng mang đơn Tốc độ symbol thấp này làm cho OFDM chịu đựng được tốt các can nhiễu giữa can nhiễu ISI gây ra bởi truyền lan nhiều đường

Có thể giảm ảnh hưởng ISI tới OFDM bằng cách thêm vào khoảng bảo vệ ở trước của mỗi symbol Khoảng bảo vệ này là bản sao tuần hoàn theo chu kỳ, làm mở rộng chiều dài của dạng sóng symbol Symbol của OFDM chưa có bổ sung khoảng bảo vệ, có chiều dài bằn kích thước IFFT (được sử dụng tạo tín hiệu) có một số nguyên lần các chu kỳ Việc đưa vào các bản sao của symbol nối đuôi nhau tạo thành một tín hiệu liên tục, không có sự gián đoạn ở chỗ nối.Như vậy việc sao chép đầu cuối của symbol và đặt nó để đầu vào tạo ra một khoảng thời gian dài hơn.

1.9 Giới hạn băng thông của OFDM

Trong miền thời gian, OFDM là tương đương với tổng các sóng mang hình sine điều chế.Mỗi tín hiệu nằm trong một khoảng thời gian xác định với hàm cửa sổ hình chữ nhật.Cửa sổ này xác định biên của mỗi symbol OFDM và xác định đáp tuyến được tạo ra Thời gian truyền OFDMkhi dùng khóa dịch pha PSK, biên độ tải phụ là cố định và pha thay đổi từ symbol này sang symbol khác để truyền dữ liệu Pha tải phụ thì không đổi đối với toàn bộ symbol, dẫn đến nhảy bậc pha giữa các symbol Những thay đổi đột biến giữa các symbol dẫn đến sự mở rộng trong miền tần số

Hình 1.16 : Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ không có hạn chế

băng thông

1.9.1Lọc băng thông

Lọc băng thông được sử dụng khi tín hiệu được biến đổi từ miền tần

số thành dạng sóng tương tự và ngược lại để ngăn ngừa sự chồng phổ Trong OFDM, lọc băng thông để loại bỏ hiệu quả một số búp sóng trên OFDM Giá trị loại bỏ búp sóng bên phụ thuộc vào dạng bộ lọc được sử dụng Nhìn chung bộ lọc số cung cấp độ linh hoạt, độ chính xác và tỉ lệ cắt lớn hơn nhiều lọc tương tự, do đó chúng hữu ích trong việc hạn chế băng thông của tín hiệu OFDM

Đáp tuyến tần số OFDM không lọc Tín hiệu OFDM được lọc băng thông Các tín hiệu này được lọc bằng đáp tuyến xung hữu hạn FIR được phát triển khi dùng phương pháp cửa sổ (Windowing) Do số tải phụ được dùng trong các hình là nhỏ có thể thấy roll off của bộ lọc FIR Trong thực

tế, loại bỏ tất cả các búp sóng bên, nhưng tính toán bộ lọc phức tạp và giá thành cao và nó làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu hiệu dụng SNR của kênh OFDM.Bộ lọc cũng ảnh hưởng đến một phần năng lượng của các tải phụ phía bên ngoài, làm méo dạng tín hiệu, và gây can nhiễu giữa các sóng mang ICI.Bộ lọc có dạng dốc đứng cho phép tách biệt các khối OFDM để đặt chúng rất gần nhau trong miền tần số cải thiện hiệu quả phổ, tuy nhiên

nó cũng làm giảm tỉ số SNR hiệu dụng

1.9.2Độ phức tạp tính lọc băng thông FIR

Việc dùng bộ lọc băng thông số là phương pháp rất hiệu quả để loại

bỏ các búp sóng bên do tín hiệu OFDM tạo ra Để thực hiện bộ lọc băng thông FIR số tap cần thiết tương ứng với:

F

IFFT W

ceil

Trong đó,

Ntaps : Số tạp trong bộ lọc FIR

Wt : Độ rộng quá độ của hàm cửa sổ được dùng để tạo bộ lọc

FIR

IFFT: là kích thước FFT được sử dụng để tạo tín hiệu.

Ft : Độ rộng quá độ của bộ lọc chuẩn hóa cho khoảng cách tải

phụ

Ceil : Phép làm tròn về phía lớn hơn Ví dụ: (1.1) = 2

Ví dụ để tạo tín hiệu cần lọc với bộ lọc 24 tap Điều này có thể tính

từ đặc điểm kỹ thuật tín hiệu Tín hiệu được tạo ra khi dùng kích thước IFFT là 64, do vậy IFFT = 64 Hàm cửa sổ Kaiser với độ rộng quá độ 3 được sử dụng, dẫn đến suy giải chặn (stop band) là 89 dB Công suất búp sóng bên của tín hiệu OFDM không được lọc là – 20 dBc và sau khi lọc là –109 dBc Độ rộng quá độ của hàm cửa sổ được sử dụng là 3.0 nên số tap cần thiết là:

248

640.3

Mỗi tap của bộ lọc FIR yêu cầu hai thuật toán nhân và tích lũy MAC (Multiply And Accumulate) như các kết quả mẫu phức Và như vậy đối với tần

số lấy mẫu 20 MHz số phép tính sẽ là 20 x 106 x 24 x 2 = 960 triệu MAC

Trong các ứng dụng mà số tap cần thiết trong bộ lọc là lớn (>100), việc thực hiện bộ lọc FIR nhờ dùng FFT có thể hiệu quả hơn

1.9.3Ảnh hưởng của lọc băng thông tới chỉ tiêu kỹ thuật OFDM

Trong thời gian symbol OFDM có dạng hình chữ nhật, tương ứng với suy giảm dạng sine trong miền tần số Nếu dùng bộ lọc băng thông đến tín hiệu OFDM thì tín hiệu sẽ có dạng hình chữ nhật cả trong miền tần số, làm cho dạng sóng trong miền thời gian có suy giảm dạng sinc giữa các

symbol Điều này cho ISI làm giảm chỉ tiêu kỹ thuật Có thể loại bỏ ISI do việc lọc gây ra bằng cách dùng khoảng bảo vệ có độ dài Bằng việc chọn offset thời gian để đồng bộ giữa các khoảng bảo vệ, do vậy hầu hết năng lượng ISI bị loại bỏ.

1.10 Ưu nhược điểm của hệ thống OFDM

1.10.1 Ưu điểm của hệ thống OFDM.

Thông qua việc tìm hiểu các tính chất của hệ thống OFDM nhưtrên,chúng ta có thể tóm tắt những thuận lợi khi sử dụng hệ thống OFDMnhư sau :

- OFDM tăng hiệu suất sử dụng phổ bằng cách cho phép chồng lấpnhững sóng mang con

- Bằng cách chia kênh thông tin ra thành nhiều kênh con fadingphẳng băng hẹp, các hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốthơn những hệ thống sóng mang đơn

- OFDM loại trừ xuyên nhiễu symbol (ISI) và xuyên nhiễu giữa cácsóng mang (ICI) bằng cách chèn thêm vào một khoảng thời bảo vệ trướcmỗi symbol

- Sử dụng việc chèn (interleaving) kênh và mã kênh thích hợp, hệthống OFDM có thể khôi phục lại được các symbol bị mất do hiện tượnglựa chọn tần số của các kênh

- Kỹ thuật cân bằng kênh trở nên đơn giản hơn kỹ thuật cân bằngkênh thích ứng được sử dụng trong những hệ thống đơn sóng mang

- Sử dụng kỹ thuật DFT để bổ sung vào các chức năng điều chế vàgiải điều chế làm giảm độ phức tạp của OFDM

- Các phương thức điều chế vi sai (differental modulation) giúptránh yêu cầu bổ sung vào bộ giám sát kênh

- OFDM ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample

- OFDM chịu đựng tốt với nhiễu xung và nhiễu xuyên kênh kết hợp.

1.10.2 Nhược điểm của hệ thống OFDM.

Kỹ thuật OFDM cũng có một vài nhược điểm cơ bản đó là:

- Một trong những vấn đề của OFDM là nó có công suất đỉnh caohơn so với công suất trung bình Khi tín hiệu OFDM được điều chế RF, sựthay đổi này diễn ra tương tự đối với biên độ sóng mang, sau đó tín hiệuđược truyền đi trên môi trường tuyến tính, tuy nhiên độ tuyến tính rất khógiữ khi điều chế ở công suất cao, do vậy méo dạng tín hiệu kiểu này haydiễn ra trên bộ khuyếch đại công suất của bộ phát Bộ thu thiết kế không tốt

có thể gây méo dạng trầm trọng hơn Méo dạng gây ra hầu hết các vấn đềnhư trải phổ, gây ra nhiễu giữa các hệ thống khi truyền trên các tần số RF

kề nhau

- Việc sử dụng chuỗi bảo vệ có thể tránh được nhiễu ISI nhưng lạilàm giảm đi một phần hiệu suất đường truyền, do bản thân chuỗi bảo vệkhông mang thông tin có ích

- Do yêu cầu về điều kiện trực giao giữa các sóng mang phụ, hệthống OFDM rất nhạy cảm với hiệu ứng Doppler cũng như là sự dịch tần(frequency offset) và dịch thời gian (time offset) do sai số đồng bộ

1.11 Ứng dụng của kỹ thuật OFDM tại Việt Nam và các hướng phát triển trong tương lai.

Có thể nói mạng internet băng rộng ADSL (Asymmetric DigitalSubscriber Line) rất quen thuộc ở Việt Nam, nhưng ít người biết rằng sựnâng cao tốc độ đường truyền trong hệ thống ADSL chính là nhờ côngnghệ OFDM.Nhờ kỹ thuật điều chế đa sóng mang và sự cho phép chồngphổ giữa các sóng mang mà tốc độ truyền dẫn trong hệ thống ADSL tănglên một cách đáng kể so với các mạng cung cấp dịch vụ internet thôngthường Bên cạnh mạng cung cấp dịch vụ ADSL hiện đang được sử dụngrất rộng rãi ở Việt Nam hiện nay, các hệ thống thông tin vô tuyến như mạng

truyền hình số mặt đất DVB-T cũng đang được khai thác sử dụng Các hệthống phát thanh số như DAB và DRM chắc chắn sẽ được khai thác sửdụng trong một tương lai không xa.Các mạng về thông tin máy tính khôngdây như HiperLAN/2, IEEE 802.11a, g cũng sẽ được khai thác một cáchrộng rãi ở Việt Nam.

Kỹ thuật OFDM hiện được đề cử làm phương pháp điều chế sử dụngtrong mạng thông tin thành thị băng rộng Wimax theo tiêu chuẩn IEEE802.16a và hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư Trong hệ thống thôngtin di động thế hệ thứ tư, kỹ thuật OFDM còn có thể kết hợp với các kỹthuật khác như kỹ thuật đa anten phát và thu (MIMO technique) nhằm nângcao dung lượng kênh vô tuyến và kết hợp với công nghệ CDMA nhằmphục vụ dịch vụ đa truy cập của mạng Một vài hướng nghiên cứu với mụcđích thay đổi phép biến đổi FFT trong bộ điều chế OFDM bằng phép biếnđổi Wavelet nhằm cải thiện sự nhạy cảm của hệ thống đối với hiệu ứng dịchtần do mất đồng bộ gây ra và giảm độ dài tối thiểu của chuỗi bảo vệ trong

hệ thống OFDM Khả năng ứng dụng của công nghệ này sẽ còn được pháttriển mạnh mẽ và rộng rãi hơn nữa trong tương lai

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT OFDM

2.1 Giới thiệu chương

OFDM là giải pháp kỹ thuật rất thích hợp cho truyền dẫn vô tuyếntốc độ cao Tuy nhiên, để có thể đem áp dụng vào các hệ thống, có ba vấn

đề cần phải giải quyết khi thực hiện hệ thống sử dụng OFDM:

+ Ước lượng tham số kênh

2.2 Tổng quan về kênh vô tuyến.

2.2.1 Suy hao

Trong quá trình truyền, tín hiệu vô tuyến sẽ yếu đi khi khoảng cách

xa Phương trình (2.1) cho ta công suất tín hiệu thuđược khi truyền trongkhông gian tự do:

G P