Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
LỜI NÓI ĐẦU
Mạng OFDM đang được ứng dụng một cách hiệu quả trong nhiều hệ thống vô
tuyến riêng biệt đó là hệ thống phát thanh kỹ thuật số (DAB) và truyền hình kỹ thuật
số (DVB). Truyền hình số mặt đất DVB-T (mà được chọn làm tiêu chuẩn cho truyền
hình số tại Việt Nam) là một trong những ứng dụng của công nghệ OFDM. Công
nghệ này sử dụng 1705 sóng mang (ở chế độ 2K) hoặc 6817 sóng mang (chế độ 8K)
cho các luồng dữ liệu QPSK, 16-QAM hay 64-QAM và tỷ lệ khoảng bảo vệ có thể là
T
u
/T
s
= 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 tuỳ môi trường có trễ dài hay ngắn.
Với khả năng chống hiệu ứng đa đường động rất tốt của OFDM đã tạo ngành
truyền hình có hai khả năng mới mà truyền hình tương tự trước đây cũng như truyền
hình số tuân theo tiêu chuẩn không thể đạt được là:
- Khả năng thu di động các dịch vụ truyền hình quảng bá.
- Khả năng tạo nên một mạng đơn tần trong một phạm vi rộng.
Để hoàn thành được luận văn này , tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến những
người đã giúp tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Do phạm vi đề tài rộng nên những gì tôi thực hiện được qua luận văn này
chưa cung cấp nhiều thông tin về các ứng dụng truyền hình số mặt đất. Dù đã cố
gắng nhưng luận văn vẫn còn nhiều sai sót kèm theo những giới hạn hiểu biết về đề tài.
Hy vọng đây là những kinh nghiệm hữu ích cho tôi sau này.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Phần 1: Lý thuyết về công nghệ OFDM
Chương I: Khái quát chung về hệ thống thông tin vô tuyến
1. Lịch sử phát triển hệ thống CELLULAR
Kể từ khi được triển khai vào những năm đầu của thập niên 1980 cho đến nay.
(Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access) được
sử dụng kết hợp FDMA.
Hệ thống mạng di động 2G sử dụng cho dịch vụ thoại và truyền số liệu.
Hệ thống mạng 2G bao gồm các hệ thống:
- PCS (Personal Communication System).
PCS là hệ thống truyền dẫn ở tần số 1900 MHz. Ưu điểm của điện thoại PCS
là nhỏ, trọng lượng nhẹ, bảo mật tốt và thời gian Pin chờ lâu.
- TDMA (Time Division Multile Access).
TDMA là mạng di động sử dụng kỹ thuật điều chế số phát triển 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 thì nhiều người sử dụng một
sáng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho
nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo.
TDMA được chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp còn Châu
TDMA băng rộng nhưng cả hai hệ thống đều có thể được coi như tổ hợp FDMA và
TDMA và người sử dụng thực tế dùng các kênh được ấn định cả về tần số và các khe
thời gian trong băng tần.
Ngày nay, TDMA là chuẩn được sử dụng phổ biến ở Mỹ, Châu Mỹ La tinh,
New Zealand và một số quốc gia thuộc khu vực châu Á, Thái Bình Dương.
- CDMA (Code Division Multiple Access)
Mạng CDMA được triển khai năm 1995. Tương tự như TDMA, mạng CDMA
cũng phục vụ đồng thời ở hai chế độ: tương tự và số.
Điểm khác biệt TDMA và CDMA: Các kênh CDMA rộng hơn khoảng 6 lần và
hệ thống cấp cho mỗi thuê bao một mã duy nhất.
- GSM (Global System for Mobile Communication)
Hệ thống GSM ra đời năm 1988 sử dụng kết hợp hai phương pháp đa truy
nhập theo thời gian TDMA và theo tần số FDMA, nhờ đó tại một thời điểm có 8 thuê
bao có thể sử dụng chung một kênh, GSM sử dụng cho dịchvụ truyền thoại và fax với
tốc độ 9600 bit/s.
một môi trường để thử nghiệm và khai thác các dịch vụ tích hợp giữa thoại và số liệu
của thế hệ 3G sau này.
Trong hệ thống GSM tập trung hỗ trợ cho các kết nối thoại thì mục đích chính
của GPRS là cung cấp phương tiện truy cập vào các mạng số liệu chuẩn như TCP/IP.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
- EDGE (Enhanced Data for Global Evolution)
Mạng EDGE được xây dựng dựa trên nền tảng của mạng GSM nhưng lại cung
cấp gần đạt đến các chuẩn dành cho 3G, tốc độ xấp xỉư 384 Kbps.
1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G)
1.4.a Đặc điểm
Là thế hệ thông tin di động số cho phép chuyển mạng bất kỳ, có khả năng
truyền thông đa phương tiện chất lượng cao.
Các hệ thống 3G được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp với
TDMA, có khả năng cung cấp một băng tần rộng theo yêu cầu, do đó có thể hỗ trợ
các dịch vụ có nhiều tốc độ khác nhau.
Ở thế hệ thứ 3, các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một
tiêu chuẩn chung duy nhất và phục vụ lên đến 2Mps. 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 một 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 hiện nay. WCSMA WCDMA có
thể hỗ trợ việc truyền thoại, hình ảnh dữ liệu video… có tốc độ lên đến 2Mbps.
- UMTS (Universal Mobile Telecomnication System)
UMTS là một mạng thế hệ thứ 3 được triển khai ở Châu Âu. Mạng này cung
Tổng đài Cellular kết nối các đường đàm thoại để thiết lập cuộc gọi giữa các
thuê bao di động MS với nhau hoặc giữa các thuê bao cố định với các thuê bao di
động và làm nhiệm vụ trao đổi các thông tin báo hiệu đa dạng 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 tín hiệu đơn trực tiếp, tín hiệu nhận được sẽ được tái tạo hoàn
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
chỉnh như ban đầu. Tuy nhiên trên thực tế tín hiệu sẽ bị thay đổi trong suốt quá trình
truyền. Điều này thể hiện 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 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 khác.
Điều này là do chiều dài của đường truyền, sự tắc nghẽn của đường truyền và những
ảnh hưởng đa đường (Multipath effects). Bất cứ vật nào mà nó chắn đường truyền
thẳng (line of sight) từ nơi truyền đến nơi nhận thì nó cũng bị suy giảm.
Các tín hiệu phản xạ bị trễ cho đến anten so với tính hiệu trực tiếp. Có thể
tránh một số phản xạ bằng cách dùng anten tốt nhưng không phải lúc nào điều này
cũng có thể thực hiện được do giá cả anten, do phải điều chỉnh hướng anten…
Đặc trưng của fading chọn lọc tần số là cường độ tín hiệu ở một vài tần số thì
được tăng cường trong khi ở một số khác thì bị suy giảm. Ta thấy đáp tuyến thay đổi
theo cả thời gian và tần số. Suy giảm chọn lọc được thể hiện rõ ràng. Khi máy thu và
tất cả các đối tượng gây phản xạ là cố định thì đáp tuyến tần số hiệu dùng của kênh
truyền lan do sự thay đổi nhánh truyền. Do bản chất đổi chậm, nhìn chung chúng
được coi như fading chậm.
2.2.3. Vùng fading Rayleigh
Trong các đường truyền vô tuyến, tín hiệu RF từ nơi truyền sẽ bị phản xạ bởi
nhà cửa, xe cộ… Điều này sẽ làm tăng bội số đường truyền tại máy thu. Nếu giữa
anten phát và anten thu không có đường truyền tầm nhìn thẳng thì tia phát được thu
bằng nhiều đường truyền sóng khác nhau do phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ. Do vậy điện
trường tổng hợp thu được lớn hơn nhiều so với tia tương tự truyền trong không gian
tự do. Ngoài ra, các thăng gián tức thời của điện trường truyền sóng. Hiện tượng này
gọi là Fading Rayleigh.
Thậm chí, điện trường thu trung bình đối với trường hợp dịch chuyển trong
khoảng ngắn (khoảng 50m) cũng thăng gián đáng kể do cấu hình đường truyền sóng
thay đổi khi trạm di động di chuyển.
Nếu trong đường truyền sóng có nhiều phần ửt thăng gián phức tạp thì hầu như
không tính được điện trường thu một cách chính xác từ cấu hình đường truyền. Trong
một đường truyền như vậy, việc đánh giá điện trường thu thường được thực hiện
bằng phương pháp thống kê.
Trong đường truyền sóng mặt đất, ví dụ như đối với điện thoại trên ô tô- phần
lớn các đường truyền có nhiều phần tử thăng gián phức tạp, vì vậy điện trường thu
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
được của trạm di động và trạm gốc được đánh giá bằng phương pháp sử dụng nhiều
kết quả đã đánh giá và sắp xếp theo thống kê.
Chương 3: Lịch sử phát triển 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 bằng nhân công).
Trạm BS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi thuê bao MS trong hệ thống di
động.
3.2.2. TDMA (Time Division Multiple Access)
Hệ thống thông tin di động TDMA được phát triển trên nền FDMA. Ứng dụng
kỹ thuật nén số đối với thoại để mỗi thuê bao trong hệ thống đều có thể truy cập toàn
bộ băng tần vô tuyến của hệ thống ở các khe thời gian khác nhau. Mỗi thuê bao đợc
cấp một khe thời gian trong cấu trúc khung. Khoảng thời gian không sử dụng giữa
các khe lân cận là thời gian bảo 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 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 sử 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 vệ 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 gian phát của thuê bao MS.
Tuy nhiên khi nó cần phải xác định khoảng cách MS- BS và điều chỉnh định thời
thích hợp. Vì vậy, cần phải tuỳ theo đặc điểm 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)
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Sựpt của công nghệ CDMA bắt đầu năm 1989, sau khi tiêu chuẩn NA -
TDMA (IS-54) được thiết lập.
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
khả năng bị gián đoạn. Ý tưởng này, được biết đến như nhảy tần FH (Frequency
Hopping) và sau đó là trải phổ nhảy tần (FH-SS). Họ sáng chế ra hệ thống điều khiển
nhảy tần đầu tiên cùng 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 không khả thi. Phát minh này 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 này mà bây giờ chúng ta được biết đến công nghệ CDMA.
Công nghệ này đã sớm gây được chú ý của công nghệ Wireless mới phát triển.
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 kết hợp khác nhau làm cho việc truyền rất an toàn.
Công nghệ CDMA đã chứng minh tính hữu dụng rất cao trong mạng thông tin
di động Cellular bởi nó cung cấp một phương pháp mã hoá rất an toàn cho mọi người
sử dụng đồng thời đem lại chất lượng cuộc gọi có thể xem là tuyệt hảo so với hệ
thống GSM là hệ thống thông tin di động chính được sử dụng tại nhiều nơi trên thế
giới hiện nay. Công nghệ này đã chứng minh ưu thế nổi bật trong việc sử dụng phổ
tần vô tuyến bởi nó cho phép nhiều người sử dụng cùng chia sẻ đồng thời một
khoảng băng tần mà không gây can nhiễu lẫn nhau, không như các công nghệ trước
đây đòi hỏi cấp phát cho mỗi người sử dụng một tần số vô tuyến riêng.
Lý thuyết về công nghệ CDMA đã được xây dựng từ những năm 1952 và
được áp dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1962 nhờ tính bảo mật cao.
Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm
1980, CDMA đã được thương mại hoá từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS,
giữa các sóng mang (Inter - Carrie 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 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 tấn số (FM), điều chế biên độ (AM), điều chế pha (PM), điều chế đơn biên
(SSB), V estigial Side Band (VSB), Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC).
Các sơ đồ điều chế sóng mang đơn chung cho thông tin số bao gồm khoá dịch biên
độ (ASK), khoá dịch tần số (FSK), khoá dịch pha (PSK) điều chế QAM.
OFDM còn có tên gọi khác là " Điều chế đa sóng mang trực giao" (OMCM-
dựa trên nguyên tắc phân chia luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ
thấp, truyền trên nhiều sóng mang trực giao nhau. Công nghệ này được trung tâm
nghiên cứu CCETT ( Centre Commun d'Étude en dédiffution et Téléccomunication)
của Pháp phát minh nghiên cứu từ đầu thập niên 1980. Phương pháp đa sóng mang
dùng công nghệ OFDM sẽ trải dữ liệu cần truyền trên rất nhiều sóng mang, mỗi sóng
mang được điều chế tiêng biệt với tốc độ bit thấp. Trong công nghệ FDM truyền
thống những sóng mang được lọc ra riêng biệt để bảo đảm rằng không có chồng phổ,
bởi vậy không có hiện tượng giao thoa ký hiệu ISI giữa những sóng mang nhưng phổ
lại chưa được sử dụng với hiệu quả cao nhất. Với OFDM, nếu khoảng cách sóng
mang được chọn sao cho những sóng mang trực giao trong chu kỳ ký hiệu thì những
tín hiệu có thể được khôi phục mà không giao thoa hay chồng phổ.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
4.1. ĐA SÓNG MANG (MULTICARRIER)
Nếu truyền tín hiệu không phải bằng một sóng mang mà bằng nhiều sóng
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
các máy như vậy, các khoảng bảo vệ cần được dự liệu trước giữa các sóng mang
khác nhau và việc đưa các khoảng 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 phải 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 xuống mức DC, tín hiệu nhận được lấy tích phân trên 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 symbo
τ
), thì 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 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 (Orthonmal basis)
{
{ }
( ) / 0,1,...
i
t i
=
Φ
có tính chất sau:
{
1 11u
T T T
= −
Ngoài ra có thể biểu diễn trực giao theo hàm phức
{ }
( ) 2 / / 0,1,...
i u
t ji t i
T
π
= = =
Ψ
có tính chất:
{
1
( ) ( )
0 #
i
ik
k
i k
t t dt
i k
ψ
δ
∗
⇔ =
= =
Đầu tiên ta chú ý đến hàm số thông thường có giá trị trung bình bằng không.
(VD giá trị trung bình của hàm sin dưới đây)
Nếu cộng bán kỳ dương và bán kỳ âm của dạng sóng sin như dưới đây chúng
ta sẽ có kết quả là 0. 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:
2
0
sin( ) 0
k
t dt
π
ω
=
∫
Quá trình tích phân có thể được xem xét khi tìm ra diện tích dưới dạng đường
cong. Do đó, diện tích cua một sóng sin có thể được viết như sau:
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.
Biên độ
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Hình : Tích phân của hai sóng sin khác tần số
Điều này gọi là tính trực giao của dạng sóng sin. Nó cho thấy rằng miễn là hai
dạng sóng sin không có cùng tần số, thì tích phân của chúng sẽ bằngkhông. Thông tin
này là điểm mấu chốt của để hiểu quá trình điều chế OFDM.
Nếu hai tích phân khác tấn số thì:
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
lớn bộ điều chế và bộ lọc ở máy phát cũng như một số lượng lớn bộ lọc và bộ giải
điều chế bổ sung ở máy thu thì phương pháp này phải sử dụng công nghệ xử lý tín
hiệu số hiện đại.
Trong toán học, mỗi sóng mang được mô tả như một sóng phức:
S
c
(t) = A
c
(t) e
j
( )
c
c
t
ω
+
Φ
Tín hiệu thực là phần thực của S
c
(t). Cả Ac(t)và
c
Φ
(t) (Biên độ và pha tương
ứng của sóng mang) có thể thay đổi trên mỗi Symbol cơ 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)
t p
n
t t
N
S e
A
ω
−
+
=
Φ
=
∑
Trong đó:
0n
n
ω
ω ω
= + ∆
Tất nhiên, đay là một tín hiệu liên tục. Nếu dạng sóng của mỗi phần tử tín hiệu
trên một chu kỳ symbol trên một chu kỳ được xem xét thì các biến số A
c
(t) và
c
Φ
và
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
A
ω
ω
−
+ ∆ +
=
Φ
=
∑
(4.2.1)
Ở điểm này khoảng thời gian tín hiệu được phân thành N mẫu đã được giới
hạn. Nó là thuận lợi để lấy mẫu trong một chu kỳ của một sym bol dữ liệu. Vì thế có
mối liên hệ.
NT
τ
=
Nếu bây giờ đơn giản biểu thức (4.2.1) mà không làm mất tính tổng quát bằng
cách cho
0
0
ω
=
, thì tín hiệu trở thành:
1
( )
0
1
g kT G
N NT
e
π
−
=
=
∑
(4.2.3)
Trong biẻu thức 4.2.2, hàm số
j
n
e
A
Φ
giống như định nghĩa của tín hiệu trong
khoảng tần số lấy mẫu và S(kinh tế) là một biểu diễn trong miền thời gian.
Biểu thức 4.2.2 và 4.2.3 là tương đương nếu:
1 1
f
NT
τ
∆ = =
Đây cũng là điều kiện yêu cầu cho tính trực giao. Do đó kết quả cảu 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
p p
a a
t t dt dt b a
e
π τ
ψ ψ
∗
−
= = −
∫ ∫
khi p=q
=
[ ] [ ]
2 ( / ] 2 ( ) /
0
2 ( )/
j p q t j p q a
j p q
e e
π τ π τ
π τ
− −
−
=
−
khi p#q và
(b-a)=
τ
(4.2.5)
(Nhớ rằng p và q là hai số nguyên)
các sóng mang(ICI) cần phải có khoảng bảo vệ khi hiệu quả phổ kém
Mặc dù những phương pháp này là trực giao thuật ngữ OFDM đã được dành
riêng cho một dạng cho một dạng đặc biệt là FDM. Những tải phụ trong OFDM được
đặt gần nhau, gần nhất theo lý thuyết trong khi duy trì tính trực giao của chúng.
OFDM đạt được trực giao trong miền tần số bởi việc sắp xếp mối một trong các tín
hiệu thông tin riêng biệt cho các tải phụ khác nhau. Các tín hiệu OFDM được tạo
thành từ tổng các tín hiệu hình sin, mỗi hình sin tương ứng với một tải phụ. Dãy tần
số cơ bản của mỗi tải phụ đựơc chọn là số nguyên lần thời gian symbol. Kết quả là
tất cả các tải phụ có một số nguyên các chu kỳ trong một symbol. Và chúng trực giao
với nhau.
4.2.2. Trực giao miền tần số
Cách khác để xem xét tính trực giao của những tín hiệu OFDM là xem phổ của
nó. Trong miền tần số mỗi sóng mang thứ cấp OFDM có đáp tuyến tần số sinc (sin
(x)/x). Đó là kết quả của thời gian symbol tương ứng với nghịch đảo của khoảng cách
sóng mang. Mỗi symbol OFDM được truyền trong một thời gian cố định (T
FFT
). Thời
gian sumbol này tương ứng với nghịch đảo của khoảng cách tải phụ 1/T
FFT
H
Z
. Dạng
sóng trong hình chữ nhật này trong miên thời gian dẫn đến dáp tuyến tần số sinc
trong miền tần số. Dạng sinc có 1 búp chình hẹp, với nhiều búp biên có cường độ
giảm dần theo tần số khi đi ra khỏi tần số trung tâm. Mỗi tải phụ có một đỉnh tại tần
số trung tâm và một số giá trị không được đặt cân bằng theo các lỗ trống tần số bằng
khoảng cách sóng mang. Bản chất trực giao của việc truyền là kết quả của đỉnh của
mỗi tải phụ tương ứng với Nulls của các tài phụ khác. Khi tín hiệu này được phát
hiện nhờ sử dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT).
Nguyễn Minh Hùng
Copyright: Tài liệu đại học ©