MỤC LỤC
trang
Mở đầu 3
Chương I:TỔNG QUAN OFDM 4
1.1.Các nguyên lý cơ bản về OFDM 4
1.2.Đơn sóng mang 9
1.3.Đa sóng mang 10
1.4.Sự trực giao 12
1.4.1.Sự trực giao miền tần số 13
1.4.2.Mô tả toán học OFDM 13
1.5.Các kỹ thuật điều chế trong OFDM 18
1.5.1.Điều chế BPSK 19
1.5.2 Điều chế QPSK 20
1.5.3.Điều chế QAM 22
1.5.4.Mã Gray 23
1.6.Các đặc tính OFDM 23

Chương II:TỔNG QUAN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY 25
2.1.Giới thiệu 25
2.2.Lịch sử 25
2.3.Sự cần thiết mạng Wireless LAN 26
2.4.Công nghệ 27
2.5.Phân loại 28
2.6.Các băng tần hoạt động 31
2.7.Bảo mật 34
2.8.Ưu điểm , nhược điểm 34
1
Chương III:ĐI SÂU NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ TẦN SỐ
SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ OFDM TRONG WIRELESS LAN 36
3.1.Đồng bộ sóng mang 36
3.2.Đồng bộ định thời 37

cứu công nghệ OFDM ứng dụng trong mạng Wireless Lan, đi sâu phương pháp
đồng bộ tần số”
Nội dung đồ án của em được chia làm 3 chương :
Chương I : Tổng quan về OFDM
Chương II : Tổng quan về mạng LAN không dây
Chương III :Đi sâu nghiên cứu về kỹ thuật OFDM và việc đồng bộ tần số trong
Wireless LAN
3
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN OFDM
1.1.Các nguyên lý cơ bản của 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 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.
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.
4
Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa

song tốc độ thấp hơn nhờ bộ chuyển đổi nối tiếp/song song (S/P: Serial/Parrallel).
Mỗi dòng dữ liệu song song sau đó được mã hóa sử dụng thuật toán sửa lỗi tiến
(FEC) và được sắp xếp theo một trình tự hỗn hợp. Những symbol hỗn hợp được đưa
đến đầu vào của khối IDFT. Khối này sẽ tính toán các mẫu thời gian tương ứng với
các kênh nhánh trong miền tần số. Sau đó, khoảng bảo vệ được chèn vào để giảm
nhiễu xuyên ký tự ISI do truyền trên các kênh di động vô tuyến đa đường. Sau cùng
bộ lọc phía phát định dạng tín hiệu thời gian liên tục sẽ chuyển đổi lên tần số cao để
truyền trên các kênh. Trong quá trình truyền, trên các kênh sẽ có các nguồn nhiễu
gây ảnh hưởng như nhiễu trắng cộng AWGN,…
Ở phía thu, tín hiệu được chuyển xuống tần số thấp và tín hiệu rời rạc đạt
được tại bộ lọc thu. Khoảng bảo vệ được loại bỏ và các mẫu được chuyển từ miền
thời gian sang miền tần số bằng phép biến đổi DFT dùng thuật toán FFT. Sau đó,
tùy vào sơ đồ điều chế được sử dụng, sự dịch chuyển về biên độ và pha của các
6
x(n) x
f
(n
)
h(n
)
y
f
(n
)
y(n)
Y(k
)
AWG
N
w(n)

lại
Kên
h
+
P/
S
S/
P
Dữ
liệu
nhị
phân
Dữ
liệu
ra
sóng mang nhánh sẽ được cân bằng bằng bộ cân bằng kênh (Channel Equalization).
Các symbol hỗn hợp thu được sẽ được sắp xếp ngược trở lại và được giải mã. Cuối
cùng chúng ta sẽ thu nhận được dòng dữ liệu nối tiếp ban đầu.

7
8
Serial to
Parallel
convertor
Modulation at
f
0
Modulation at
f
1

Receiver
Hình 2.3: Hệ thống OFDM
cbản
Hình 1.5: Symbol OFDM với 4
subscriber
Nf=W
f
∆
2
f
∆
f
0
=1/T
f
1
=2/T f
N-1
=N/T
Hình2.4: Sắp xếp tần số trong hệ thống OFDM
S
N-1
f
2
=3/T
Tất cả các hệ thống truyền thông vô tuyến sử dụng sơ đồ điều chế để ánh xạ
tín hiệu thông tin tạo thành dạng có thể truyền hiệu quả trên kênh thông tin. Một
phạm vi rộng các sơ đồ điều chế đã được phát triển, phụ thuộc vào tín hiệu thông tin
là dạng sóng analog hoặc digital. Một số sơ đồ điều chế tương tự chung bao gồm:
điều chế tần số (FM), điều chế biên độ (AM), điều chế pha (PM), điều chế đơn biên

hệ thống đơn sóng mang.
1.3 Đa sóng mang (Multi-Carrier)
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. 8: Cấu trúc hệ thống truyền dẫn đa sóng mang.
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 FEC. 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
10
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. Trong trường hợp số sóng mang phụ là khá lớn, điều này là không
thể chấp nhận được. 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 [9]:
Với hệ thống đa sóng mang OFDM ta có thể biểu diễn tín hiệu ở dạng sau:
))((2
1
0
1

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 Fourier IFFT. Hiện nay, nhờ ứng dụng công
nghệ mạch tích hợp nên phương pháp này đã được đưa vào ứng dụng trong thực
tiễn.
1.4 Sự trực giao (Orthogonal)
11
Orthogonal 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.
Hình 1.9: Các sóng mang trực giao
12
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,

−
=
Φ+
=
1
0
)(
).(
1
)(
N
n
ttj
cs
cn
etA
N
tS
ω
(2.1)
Trong đó, ω = ω
0
+ n.
∆
ω
Nếu tín hiệu được lấy mẫu với tần số lấy mẫu là 1/T (với T là chu kỳ lấy
mẫu), thì tín hiệu hợp thành được thể hiện bởi công thức:
( )
[ ]
∑

=
∆
Φ
=
1
0
)(
.
1
)(
N
n
kTnj
j
ns
eeA
N
kTS
n
ω
(2.3)
So sánh (1.3) với dạng tổng quát của biến đổi Fourier ngược ta có:

∑
−
=





kk
ω
=Ψ

t
k
k
πωω
2
0
==
(2.5)
Nếu tập hợp các sóng mang này trực giao thì mối quan hệ trực giao trong
biểu thức (2.1):

[ ]
∫∫
−==ΨΨ
−
b
a
tqpj
b
a
qp
abdtedttt )()()(
/)(2
τπ
khi p = q


chúng trực giao với nhau.
Vì dạng sóng là tuần hoàn và chỉ được mở rộng bằng T
cp
. Lúc này tín hiệu
được biểu diễn trong khoảng mở rộng [0,T) là:

∑
−
=
Φ=
1
0
)(.)(
N
k
kk
txts
(2.7)
Ở đây Ф
k
(t)

tạo thành tập hợp các hàm cơ sở trực giao.
tkfj
kk
eAt
1
2
)(
π

T
cp
T
T
g
= N/W
Hình1.10: Thêm CP vào symbol OFDM
Do đó,





∉
∈
−=
−
),0[0
),0[
1
)(
)(2
1
Tt
Tte
TTt
CP
Ttkfj
CPk
π

hai tần số với nhau, tổng hợp các tích cho kết quả bằng 0.
Hình 1.11: T ích của hai vector trực giao bằng 0
Hàm số thông thường có giá trị bằng 0.
Ví dụ: Giá trị trung bình của hàm sin sau:
∫
π
=ω
k2
0
0dt)tsin(
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 sau:
16
Hình 1.12: Giá trị của sóng sine bằng 0
Nếu chúng ta cộng và nhân (tích phân) hai dạng sóng sin có tần số khác
nhau, kết quả cũng sẽ bằng 0.
Hình 1.13: Tích phân của hai sóng sine có tần số khác nhau.
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.
17
Hình 1.14: Tích hai sóng sine 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

1±
16 16-QAM
1±
,
3
±
64 64-QAM
1±
,
3
±
,
5
±
,
7
±
Mô hình điều chế được sử dụng tùy vào việc dụng hòa giữa yêu cầu tốc độ
truyền dẫn và chất lượng truyền dẫn.
1.5.1Điều chế BPSK
Trong một hệ thống điều chế BPSK, cặp các tín hiệu s
1
(t), s
2
(t) được sử dụng
để biểu diễn các kí hiệu cơ số hai là "0" và "1" được định nghĩa như sau:[7]
])(2cos[
2
)(
θθπ

]2cos[
2
)(]2cos[
2
)(
12
θπθππ
+−=−=++=
tf
T
E
tStf
T
E
tS
c
b
b
c
b
b
(2.11)
Trong đó, T
b
: Độ rộng của 1bit
E
b
: Năng lượng của 1 bit
θ (t) : góc pha, thay đổi theo tín hiệu điều chế
θ : góc pha ban đầu có giá trị không đổi từ 0 đến 2π và không

Φ−=
(2.12)
Ta có thể biểu diễn BPSK bằng một không gian tín hiệu một chiều (N=1) với
hai điểm bản tin (M=2) : S
1
=
b
E
, S
2
= -
b
E
như hình sau:
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 sau:









=
0
2



++
=
;0
0
0
))(2cos(.
2
)(
θθπ
(2.14)
Với θ pha ban đầu ta cho bằng 0
4
)12()(
π
θ
−= it

(2.15)
20
Trong đó,
i = 1,2,3,4 tương ứng là các ký tự được phát đi là "00", "01", "11", "10"
T

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

π
π
π
π
Chọn các hàm năng lượng trực chuẩn như sau:
Tttπf
T
tΦ
c
≤≤−=
0).2sin(
2
)(
1

(2.17a)
Tttπf
T
tΦ
c
≤≤=
0).2sin(
2
)(
2
(2.17b)
Khi đó,
]
4
)12cos[()(]










−
−
=
i
s
s
iE
iE
s
i
i
i
π
π
(2.19)
Ta thấy một tín hiệu PSK 4 mức được đặc trưng bởi một vector tín hiệu hai chiều và
bốn bản tin như hình vẽ.
21
Hình 1. 16 : Biểu đồ tín hiệu tín hiệu QPSK
Xem bảng ta thấy, mức '1' thay đổi vào
E−

ππ
(2.20)
Trong đó,
E
0
: năng lượng của tín hiệu có biên độ thấp nhất
a
i
, b
i
: 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 S
i
(t) thành cặp hàm cơ sở:[7]
22
Tttπfb
T
tΦ
c.i
≤≤−=
0)2sin(
2
)(
1

Tttπfa
T
tΦ

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 và giải điều
chế làm giảm chức năng phức tạp của OFDM.
- Các phương pháp điều chế vi sai (differental modulation) giúp tránh yêu
cầu vào bổ sung bộ giám sát kênh.
23
- OFDM ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing
offsets) hơn so với hệ thống đơn sóng mang.
- OFDM chịu đựng tốt nhiễu xung với và nhiễu xuyên kênh kết hợp.
Ngoài những ưu điểm trên thì OFDM cũng có những hạn chế.
1.6.2 Nhược điểm
- Symbol OFDM bị nhiễu biên độ với một khoảng động lớn. Vì tất cả các hệ
thống thông tin thực tế đều bị giới hạn công suất, tỷ số PARR cao là một bất lợi
nghiêm trọng của OFDM nếu dùng bộ khuếch đại công suất hoạt động ở miền bão
hòa đều khuếch đại tín hiệu OFDM. Nếu tín hiệu OFDM tỷ số PARR lớn hơn thì sẽ
gây nên nhiễu xuyên điều chế. Điều này cũng sẽ tăng độ phức tạp của các bộ biến
đổi từ analog sang digital và từ digital sang analog. Việc rút ngắn (clipping) tín hiệu
cũng sẽ làm xuất hiện cả méo nhiễu (distortion) trong băng lẫn bức xạ ngoài băng.
- OFDM nhạy với tần số offset và sự trượt của sóng mang hơn các hệ thống đơn
sóng mang. Vấn đề đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM phức tạp hơn hệ thống
đơn sóng mang. Tần số offset của sóng mang gây nhiễu cho các sóng mang con trực
giao và gây nên nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động của các bộ giải điều chế một
cách trầm trọng. Vì vậy, đồng bộ tần số là một trong những nhiệm vụ thiết yếu cần
phải đạt trong bộ thu OFDM .
24
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY
2.1 GIỚI THIỆU
Ngày nay , các hệ thống mạng máy tính đã đóng vai trò không thể thiếu
trong việc quản lý , kết nối thông tin của hầu hết các lĩnh vực trong xã hội .Trong đó