BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
TP.HCM
KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG
TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT GVHD:Th.s Nguyễn Hùng Kim Khánh
SVTH: PHẠM QUỐC HÙNG
MSSV: 98ĐT135 487TP. HCM
Các hệ thống mạng di động 1G chỉ được dùng để sử dụng cho dịch vụ thoại
với chất lượng khá thấp nguyên do tình trạng ngh
ẽn mạch và nhiễu xảy ra
thường xuyên .
1.1.b Các hệ thống mạng 1G
Các hệ thống mạng di động 1G bao gồm các hệ thống :
• AMPS(Advaced Mobile Phone System)
• ETACTS(Enhanced Total Access Cellular System)-Châu Âu
• NMT(Nordic Mobile Telephone System) Bắc Âu .
1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 2 (2G)
1.2.a Đặc điểm
Hệ thống mạng 2G được triển khai vào năm 1990 và hiện nay vẫn được
sử dụng rộng rãi .Là một mạng thông tin di động số băng hẹp ,sử dụng
phương pháp chuyển mạch –mạch (circuit switching) là chủ yếu .Phương
pháp đa truy cập TDMA (Time Division Multiple Access) và CDMA (Code
Division Multiple Access) được sử dụng kết hợp FDMA.
Hệ thống mạng di động 2G sử dung cho dịch vụ thoại và truyền số liệu.
1.2.b Các hệ thống mạng di động 2G
Hệ thống mạng 2G bao gồm các hệ thống :
• PCS (Personal Communication System).
PCS là hệ thống truyền dẫn ở tần số 1900MHz.Ưu đỉểm của điện thoại
PCS là nhỏ ,trọng lượng nhẹ ,bảo mật tốt và thời gian Pin chờ lâu .
• TDMA(Time Division Multiple Access)
TDMA là mạng di động sử dụng kỹ thuật điều chế số phát triễn từ
mạng 1G AMPS ,tăng dung lượng mạng bằng cách cho phép nhiều
người dùng chung một kênh vô tuyến mà vẫn bảo đảm chất lượng
thoại .Điện thoại TDMA có thể hoạt động ở 2 chế độ : analog và digital
.Trong thông tin TDMA thỉ nhiều người sử dụng một sóng mang và trục
900MHz ,hệ thống GSM 1800 được sử dụng phổ biến ở Châu Mỹ và
Cannada . 1.3 HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 2.5 (2.5G)
1.3.a Đặc điểm
Hệ thống mạng 2.5G là mạng chuyển tiếp giữa hệ thố
ng mạng di động
thế hệ thứ 2 (2G) và thứ 3 (3G).Hệ thống hoàn toàn dựa trên cơ chế
chuyển mạch gói .Ưu điểm củ hệ thống di động 2.5G là tiết kiệm được
không gian và tăng tốc độ truyền dẫn .
Nâng cấp hệ thống mạng 2G lên 2.5G nhanh hơn và có chi phí thấp hơn
so với việc nâng cấp mạng từ 2G lên 3G .Hệ thống 2.5G như một bước
đệm chuyển tiế
p ,không đòi hỏi môt sự thay đổi có tính chất đột biến.
1.3.b Các hệ thống mạng 2.5G
• GPRS(Generic Packet Radio Services )
GPRS là một hệ thống mới ,đuợc triển khai trên nền của hệ thống GSM
sử dụng phương thức chuyển mạch gói và nhờ đó cước phí sử dụng
được tính dựa trên từng gói nhận ,gởi đi ,khác hẳn và có lợi hơn cho
thuê bao so với cách tính cước dựa trên thời gian kết nối .GPRS có thể
được xem như là sự mở rộng của hệ thống di độ
ng thế hệ thứ 2G GSM
, có khả năng cung cấp các kết nối ảo ,các dịch vụ truyền số liệu với
tốc độ lên đến 171.2Kbps cho mỗi user nhờ vào việc sử dụng đồng
một tiêu chuẩn chung duy nhất và phụ
c vụ lên đến 2Mbps.Mặc dù 3G
được tính toán sẽ là một chuẩn mang tính toàn cầu nhưng chi phí xây
dựng cơ sở hạ tầng cho hệ thống này rất tốn kém.
1.4.b Các hệ thống mạng 3G
• WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)
WCDMA hay còn gọi IMT-2000 là môt chuẩn của ITU( International
Telecommunication Union) có nguồn gốc từ chuẩn CDMA.
Công nghệ WCDMA cho phép tốc độ truyền dữ liệu đến các thiết bị di
động cao hơn nhiều so với khả năng của mạng di động hi
ện
nay.WCDMA WCDMA có thể hỗ trợ việc truyền thoại ,hình ảnh dữ liệu
video ..có tốc độ lên đến 2Mbps.
• UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).
UMTS là một mạng thế hệ thứ 3 được triển khai ở Châu Âu .Mạng này
cung cấp cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ hoạt động ở tần số 2GHz
,cho phép hình ảnh âm thanh,video ,truyền hình ….hiển thị trên các máy điện
thoại di động.
UMTS được xem là một hệ thống mạng cải tiến từ mạng 2G GSM . 2.CẤU HÌNH HỆ THỐNG CELLULAR Hệ thống thông tin di
động Cellular gồm ba phần chính cơ bản : là các máy
điện thoại di động MS(Mobile Station); Trạm gốc BS(Base Station ) và trung
tâm chuyển mạch điện thoại di động MSC(Mobile Service Switching
Center).Các phần này được liên kết với nhau qua đường kết nối thoại và số
ng qua đường số liệu giữa MSC và BS .
Các thông tin thoại và báo hiệu giữa máy di động MS va trạm gốc BS
được truyền qua kênh RF.Các đường kết nối thoại và số liệu cố định
được sử dụng để truyền các thông tin thoại và báo hiệu giữa BS và
MSC. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG
2.1 TẦN SỐ VÀ ĐẶT TÍNH SÓNG VÔ TUYẾN
Đối với ,Đường truyền tín hiệu vô tuyến lý tưởng, thì tín hiệu nhận chỉ bao
gồm các đường truyền tính hiệu đơn trực tiếp ,tín hiệu nhận sẽ được tái tạo
hoàn chỉnh như ban đầu.Tuy nhiên trên thực tế tín hiệu sẽ bị thay đổi trong
suốt quá trình truyền .Điều này thể hiệ
n ở chỗ,tín hiệu nhận được bao gồm
các tín hiệu suy giảm ,phản xạ và tán xạ từ các đối tượng ở gần như đồi
núi,cao ốc ,nhà cửa,xe cộ..v…v..
2.2 PHÂN LOẠI TRUYỀN SÓNG
2.2.1 KHÔNG GIAN TỰ DO
Công suất tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền từ một nơi này đến một nơi
ng quan là khoảng cách tần số mà cường độ của các thành
phần tín hiệu vẫn còn tương quan bởi một hệ số nào đó.
2.2.2 VÙNG TỐI VÀ FADING CHẬM
Độ lớn vùng tối phụ thuộc vào kích thước của các đối tượng che khuất ,cấu
trúc vật liệu và tần số tín hiệu RF .Hầu hết các vật liệu là trong suốt cao ở tần
số RF so với ánh sáng nhìn thấy,làm cho sự truyền lan không tầm nhìn thẳng
NLOS(Non-line of sight) là có thể.Tuy nhiên vẫn có nhiều vật liệu có ảnh
hưởng đáng kể tới sự lan truyền sóng RF ,ví dụ các tòa nhà ,đồi cao hấp thụ
RF đi qua nó ,tạo vùng tối chiều sâu ở đằng sau chúng . Trong nhung điều
kiện như vậy hầu hết năng lượng thu được là do phản xạ hoặc nhiễu xạ
chung quanh đối tượng chứ không phải là do tia tới trực tiếp .
Nhiễu xạ xảy ra ở
mép các đối tượng chướng ngại trên đường truyền .Ở
mép nhiễu xạ,tín hiệu phát xạ lại như mặt đầu sóng bắt nguồn từ mép nhiễu
xạ .Điều này làm cho nó uốn cong một phần quanh đối tượng .Nhiễu xạ
không có ảnh hưởng đáng kể đến vùng tối của ánh sáng nhìn thấy vì bước
sóng ánh sáng nhỏ (0.4µm-0.7µm) so với kích thước đối tượng (0.1-10m).
Tín hiệu thu được là tổ
hợp của tín hiệu trực tiếp ,tín hiệu phản xạ và tín hiệu
nhiễu xạ .Giá trị công suất thu được là tổng hợp thành các nhánh tín hiệu này
.Sự chuyển động của máy thu ,máy phát hoặc đối tượng trong môi trường sẽ
dẫn đến sự thay đổi tổn hao truyền lan do sự thay đổi nhánh truyền .Do bản
chất thay đổi chậm ,nhìn chung chúng được coi như fadinh chậm. 2.2.3 VÙNG FADING RAYLEIGH
Trong các đường truyền vô tuyến ,tín hiệu RF từ n
2.3.1 TRUYỀN SÓNG MẶT ĐẤT PHẲNG
CHƯƠNG 3 : LỊCH SỬ PHÁT TRIỄN CỦA CÔNG NGHỆ OFDM
3.1 CUỘC CÁCH MẠNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN
Hệ thống thông tin di động thương mại được đưa vào ứng dụng tại Mỹ
năm 1946 ,sử dụng băng tần 150MHz ,với khoảng cách kênh là 60KHz và số
lượng kênh bị hạn chế là 3 kênh .Đó là hệ thống bán song công (người bên
này không thể nói trong khi người kia đang nói và cuộc thoại được kết nối
b
ằng nhân công ).
Sau khi cải tiến ,hệ thống IMTS MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150Mhz và
hệ thống ITMS MK bao gồm 12 kênh ở băng tần 459Mhz đã được sử dụng
vào năm 1969 .Đây là hệ thống song công ,trong đó một trạm gốc BS có thể
phục vụ cho vùng bán kính rộng đến 80km.
Cho đến nay ,công nghệ thông tin vô tuyến đã có những phát triễn vượt bậc
trong những năm gần đây .Hầu hết các hệ thố
ng WLAN hiện nay dùng theo
chuẩn IEEE802.11b,cung cấp tốc độ dữ liệu cực đại 11Mbps .Các tiêu chuẩn
WLAN mới như IEEE802.11a và HyperLAN2 dựa trên công nghệ OFDM cung
cấp tốc độ dữ liệu tới 54Mbps .Tuy nhiên trong tương lai gần các hệ thống sẽ
yêu cầu các mạng WLAN có tốc độ dữ liệu lớn hơn 100Mbps .Do vậy cần phải
cải thiện hơn nữa hiệu quả phổ và dung lượng dữ liệu của các hệ
thống
OFDM trong các ứng dụng WLAN .
khác nhau .Mỗi thuê bao được cấp một khe thời gian trong cấu trúc khung
.Khoảng thời gian không sử dụng giữa các khe lân cận là thời gian bào vệ để
giảm nhiễu.
Trong hệ thống Cellular ,phổ tần được chia thành các dải tần liên lạc
trong khe thời gian của nó để truyền thông tin dữ liệu .Nếu phổ tần có sẵn
được chia thành nhiều dải tần liên lạc cho các nhóm thuê bao riêng biệt thì
gọi là TDMA băng hẹp .Còn nếu phổ tần cho phép đề
u được sử dụng cho mọi
thuê bao thì gọi là phương pháp TDMA băng rộng .
Khuyết điểm của kỹ thuật TDMA là hiện tượng trễ truyền dẫn gây ra sự
trùng chập tín hiệu giữa hai khe thời gian lân cận nếu thời gian bảo vệ của
mỗi khe không đủ .Lý thuyết đã chứng minh giả sử bán kính Cell là R thì thời
gian trễ là Ttrễ =2R/C .Để tránh chồng chập tín hiệu thì khoảng thời gian bảo
v
ệ tối thiểu của mỗi khe thời gian phải là Gmin=2R/C ,nhưng điều này sẽ làm
giảm dung lượng kênh .Để dung lượng kênh không bị giảm thì có thể sử dụng
phương pháp thứ hai là không có thời gian bảo vệ mà thay thế bằng cách
điều chỉnh định thời phát củ thuê bao MS .Tuy nhiên khi đó cần phải xác định
khoảng cách MS –BS và điều chỉnh định thời thích ứng .Vì vậy ,cần phải tùy
theo đặc đ
iểm từng hệ thống mà lựa chọn phương pháp thích hợp .
Hệ thống TDMA điển hình là GSM (Global System for Mobile ) 3.2.3 CDMA (Code division Multiple Access)
Sự phát triễn của công nghệ CDMA bắt đầu năm 1989 ,sau khi tiêu
chuẩn NA-TDMA (IS-54) được thiết lập .
Trong hệ thống thông tin di động CDMA ,nhiều thuê bao MS sử dụng
chung cùng một băng tần Cell ,nhưng được phân biệt với nhau theo các mã
nghệ mới ra đời sau này ,bởi nó chỉ được công nhận và ứng dụng rộng rãi
trong thương mại vào giữa những năm 90 .Nhưng thực ra ,CDMA đặt trong
bối cảnh lịch sử ,có nguồn gốc từ chiến tranh thế giới thứ hai .Tại Mỹ, vào
năm 1940 ,một nữ diễn viên Hollywood đồng thờ
i là nhà sáng chế tài năng
George Antheil ,là một nhạc sĩ dương cầm ,khi chiến tranh thế giới lần hai sắp
nổ ra ,đã đồng sáng chế ra một cách điều khiển ngư lôi bằng cách gửi tín
hiệu vô tuyến ngẫu nhiên ,nhảy liên tục từ tần số này sang tần số khác để
tráng khả năng bị gián đoạn .Ý tưởng này ,được biết đến như nhảy tần FH
(Frequency Hopping) và sau đó là trả
i phổ nhảy tần (FH-SS ).Họ sáng chế ra
hệ thống điều khiển nhảy tần đầu tiên dùng một mẫu tám mươi tần số ,bằng
số phím chính xác trên cây đàn dương cầm .Mặc dù các nhà phát minh đã cố
gắng miệt mài để thúc đẩy việc thực thi các kết quả nghiên cứu từ phòng thí
nghiệm nhưng hải quân Mỹ đã loại bỏ xem như một giải pháp khộng khả thi .
Phát minh này đã bị chìm vào quên lãng đến năm 1947 khi các kỹ sư tại phân
viện hệ thống điện tử Sylvania tại Buffalo New York tiếp tục ý tưởng này .Họ
đã dùng công nghệ này vào việc thông tin bảo mật cho Mỹ trong suốt cuộc
khủng hoảng tên lửa Cuba vào năm 1962 .Sau khi trở thành công nghệ tuyệt
mật cho toàn bộ chính quyền ,quân đội Mỹ vào những năm 80 đã tiết lộ bí
mật về công nghệ mà bây giờ chúng ta được bi
ết đến công nghệ CDMA.
Công nghệ này đã sớm gây được sự chú ý của công nghệ Wireless mới phát
triễn.Công nghệ CDMA kết hợp chặt chẽ với trải phổ ,hoạt động bởi việc số
hoá các cuộc đối thoại kèm theo một mã chỉ được biết bởi nơi phát và nơi thu
,chia tín hiệu thành các bit và sau đó kết nối chúng lại .Công nghệ này rất
được ưa dùng trong quân đội vì tín hiệu mã hoá với hàng triệu kế
t hợp khác
nhau làm cho việc truyền rất an toàn .
Công nghệ CDMA đã chứng minh tính hữu dụng rất cao trong mạng thông
CHƯƠNG 4 : TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM A. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA OFDM
Ghép kênh theo tần số trực giao Orthogonal Frequency Division
Multiplexing(OFDM) rất giống với ghép kênh theo tần số Frequency Division
Multiplexing (FDM) truyền thống .OFDM sử dụng những nguyên lý của FDM
để cho phép nhiều tin tức sẽ được gửi qua một kênh Radio đơn . Tuy nhiên
nó cho phép hiệu quả phổ tốt hơn .
OFDM khác với FDM nhiều điểm .Trong phát thanh thông thườ
ng mỗi đài
phát thanh thruyền 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 như là DAB hoặc
DVB-T ,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 tấn số với nhau ,cho
phép kiểm soát tốt 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 (Inter- Carrier Interference (ICI)) do bản chất trực giao của điều
chế .Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoản 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 .
Tất cả các hệ thống truyền thông vô tuyến sử dụng s
Nếu truyền tính 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 mà dữ liệu mà các sóng mang khác
mang tải có thể khội phục dữ liệu có ích .Điều này tương
đương khi ghép
kênh theo tần số (FDM)
.Do vậy ,khi dùng nhiều sóng mang có tốc độ bit thấp ,nhiều dữ liệu gốc sẽ
được thu chính xác.Để hồi phục dữ liệu đã mất ,người ta dùng phương pháp
sửa lỗi tiến (FEC-Forward Error Correction).Ở máy thu mỗi sóng mang được
tách ra khi dùng các bộ lọc thông thường và giải điều chế.Tuy nhiên để không
có can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) cần phải có khoảng bảo vệ khi hiệu
quả phổ kém .
trước giữa các sóng mang khác nhau và việ
c đưa vào các khoãng bảo vệ này
làm giảm hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống .
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 .Muốn được như vậy các sóng
mang phài trực giao về mặt toán học .Máy thu hoạt động như các một bộ
gồm các bộ giải điều chế ,dịch tần mỗi sóng mang xu
ống mức DC,tín hiệu
nhận được lấy tích phân treên một chu kỳ của symbol để phục hồi dữ liệu gốc
.Nếu tất cả các sóng mang khác đều được dịch xuống tần số tích phân của
sóng mang này (trong một chu kỳ symbol τ),thì kết quả tính tích phân cho
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 tuyế
n nào gây ra bởi can nhiễu bởi các sóng mang ICI(Inter-Carrier-
interference) cũng làm mất đi tính trực giao .
Về mặt toán học ,trực giao có nghĩa là các sóng mang được lấy ra từ nhóm
trực chuẩn (Orthonomal basis )
{
,...}1,0/)({ =Φ it
i
có tính chất sau ;
ki
ki
dttt
ik
T
T
ti
{}
,...1,0//2)( ====Ψ iTtjit
ui
π
có tính chất :
⎩
⎨
⎧
≠⇔
=⇔
==Ψ
∫
ki
ki
dttt
ikki
0
1
)()(
*
δψ
(2)
Khoảng cách giữa 2 sóng mang trực giao cạnh nhau sẽ là
∆
f=1/
u
T
.
=
k
dtt
π
ω
2
0
0)sin(
Quá trình tích phân có thể đựoc xem xét khi tìm ra diện tích dưới dạng
đường cong .Do đó ,diện tích của một sóng sin có thể được viết như sau :
V
V
2
=0
Hình 4.2h-1 : Tích của 2 vecto trực giao bằng 0 Nếu chúng ta nhân và cộng (tích phân) hai dạng sóng sin có tần số khác
nhau .Ta nhận thấy quá trình này cũng bằng 0. Hình 4.2h2 : Giá trị trung bình của sóng Sin bằng 0.
Biên
độ
được lập lại khá nhanh chóng cho mỗi sóng mang ,đến khi tất cả các sóng
mang
đã được giải điều chế.
Nhiều lý thuyết chuyển đổi được thực hiện bằng chuỗi trực giao .
t
t
t
Biên
đ
ộ
Hình : Tích phân các sóng hình sin có cùng tần số ♣
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 bị ảnh hưởng không lớn của đáp tuyến kênh đến dữ liệu nói
chung .
♦
Số sóng mang càng nhiều càng tốt nhưng cần 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 mà vẫn không gây can nhiễu . 4.2.1 MÔ TẢ TOÁN HỌC CỦA OFDM
bản.Đối với điều chế QPSK , biên độ của sóng mang thường bằng 1 và pha sẽ
lấy một trong bốn góc phần tư pha của hệ thống điều chế QPSK thông
thường .Đối với symbol thứ p ,trên khoảng thời gian (p-1)
τ
<t<p
τ
,
Φ
c
(t) sẽ
chiếm một giá trị tập hợp góc 0
0
,90
0
,180
0
,270
0
.
Phương pháp điều chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang ,vì vậy tín hiệu
phức S
s
(t) được thể hiện bởi công thức : ∑
−
=
Φ+
=
A
c
(t) và
φ
c
(t) và nhận các giá trị cố định mà các giá trị này phụ thuộc vào tần
số của sóng mang cụ thể đó ,và như vậy có thể viết lại như sau
nc
nc
AtA
tt
⇒
⇒
)(
)()(
φφ
Nếu tín hiệu được lấy mẫu với tần số lấy mẫu có giá trị là 1/T ( với T là chu
kỳ lấy mẫu),thì tín hiệu hợp thành được thể hiện bởi công thức : ∑
−
=
Φ+∆+
=
1
0
−
=
∆
Φ
=
1
0
)(
1
)(
N
n
kTnj
j
ns
eeA
N
kTS
n
ω
(4.2.2) Tiếp theo ta có thể so sánh biểu thức (4.2.2) với dạng tổng quát của biến đổi
Fourier ngược :
Nnkj
N
n
e
Biểu thức 4.2.2 và 4.2.3 là tương đương nếu :
τ
11
==∆
N
T
f Đây cũng là điều kiện yêu cầu cho tính trực giao .Do đó kết quả của việc bảo
toàn tính trực giao là tín hiệu OFDM có thể được xác định bằng cách thủ tục
biến đổi Fourier.
Các thành phần của một mạng trực giao thì độc lập tuyến tính với nhau
.Có thể xem tập hợp các sóng mang phát đi
ψ
ml à một mạng trực giao được
cho bởi công thức :
)exp()( tjt
kk
ωψ
=
t
k
k
πωω
2
0
==
=0 khi p≠q và (b-a)=
τ
(4.2.5)
(Nhớ rằng p và q là hai số nguyên )
Các sóng mang thường tách riêng ra tần số 1/
τ
,đạt đến yêu cầu qui định của
tính trực giao thì chúng được tương quan trên một thời đoạn
τ
.Nếu tích phân
đuợc mở rộng ra cả pha của mỗi sóng mang thì biểu thức (4.2.1) được sửa lại
như biểu thức (4.2.5).Đây là sự tính toán cần thiết cho máy thu .
Những tín hiệu thì trực giao nếu chúng độc lập với nhau .Sự trực giao là
một thuộc tính cho phép truyền tín hiệu một cách hoàn hảo trên một kênh
chung và phát hiện chúng mà không có can nhiễu .Việc tổn hao tính trực giao
làm sút kém kết quả những tín hiệu thông tin này và giảm phẩm chấ
t thông
tin và nhiều sơ đồ ghép kênh trực giao .Ghép kênh theo thời gian(TDM) cho
phép truyền nhiều tín hiệu thông tin trên một kênh đơn bởi việc gán khe thời
gian đồng nhất cho mỗi tín hiệu thông tin riêng biệt .Trong mỗi khe thời gian
chỉ một tín hiệu từ một nguồn đơn thì được ,khi truyền ngăn ngừa sự can
nhiễu bất kỳ giữa nhiều nguồn thông tin .Do vậy TDM này trực giao về bản
chất .Trong miền tần số ,đa s
ố các hệ thống FDM trực giao vì mỗi tín hiệu
truyền riêng biệt được để cách ly nhau theo tần số để ngăn ngừa can nhiễu
.Mặc dù những phương pháp này là trực giao thuật ngữ OFDM đã được dành
n chất trực giao của việc truyền là kết quả của đỉnh của mỗi tải
phụ tương ứng với Nulls của các tải phụ khác.Khi tín hiệu này đuợc phát hiện
nhờ sử dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT).
4.3 TẠO VÀ THU OFDM
Những tín hiệu OFDM được tạo ra trong miền tần số vì khó tạo ra những bank
lớn các bộ dao động và những máy thu khóa pha trong miền tương tự .
Hình 4.3.1 là sơ đồ khối của thiết bị đầu cuối OFDM tiêu biểu .Phần máy
phát biến đổi dữ liệu số cần truyền , ánh xạ vào biên độ và pha của các tải
phụ .Sau đó nó biến đổi biểu diễn phổ
của dữ liệu vào trong miền thời gian
nhờ sử dụng biến đổi Fourier rời rạc đảo (inverse Discrecte Fourier
Transform).Biến đổi nhanh Fourier đảo (Inverse Fast Fourier Transform) thực
hiện cùng một thuật toán như IDTF , ngoại trừ rằng nó tính hiệu quả hơn
nhiều và do vậy nó được sử dụng trong tất cả các hệ thống thực tế .Để
truyền tín hiệu OFDM tín hiệu miền thời gian được tính toán được phách lên
tần s
ố cần thiết .Máy thu thực hiện thuật toán ngược lại với máy phát .Khi
dịch tính hiệu RF xuống băng cơ sở để xử lý ,sau đó sử dụng biến đổi Fourier
nhanh (FFT) để phân tích tín hiệu trong miền tần số .Sau đó biên độ và pha
của các tải phụ được chọn ra và đuợc biến đổi ngược lại thành dữ liệu số .
Tín hiệu OFDM
băng gốc
Tín hiệu OFDM
băng gốc
(baseband)
Hình OFDM transmitter và receiver
Copyright: Tài liệu đại học ©