Ghép kênh phân chia tần số trực giao

GHÉP KÊNH PHÂN CHIA TẦN SỐ TRỰC GIAO 7.1 Giới thiệu Quyển sách này không về OFDM. Người đọc sẽ tìm thấy danh sách nguồn chính xác trong các phần liên quan. Tuy nhiên trong lợi ích của tính liên tục, nó là cần thiết để trang trải một số khía cạnh cơ bản của OFDM cho phép người đọc để hiểu một cách chính xác và đánh giá cao các chương tiếp theo. Hướng tới mục tiêu này, chúng tôi bao gồm các vấn đề cơ bản của OFDM trong chương này. Đầu tiên, chúng tôi sẽ thảo luận về sự cần thiết cho một chương trình đa sóng và giới thiệu các kỹ thuật OFDM như là một chương trình đa sóng rất hiệu quả. Sau đó chúng tôi sẽ thảo luận về điều chế OFDM và giải điều chế đối với một OFDM truyền / nhận với chuỗi điển hình. Chương sau đó sẽ kiểm tra các chương trình đồng bộ hóa phổ biến và kênh kỹ thuật dự toán chung cho các hệ thống OFDM. Cuối cùng, chúng tôi sẽ xem xét tác động của OFDM trên hệ thống truyền tải gói tin. 7.2 Các nguyên tắc cơ bản - Truyền tải dữ liệu qua kênh đa đường - Phương pháp tiếp cận đơn sóng mang. - Phương pháp tiếp cận đa sóng mang. Sinh viên thực hiện (nhóm 7): 1. Phạm Văn Thao CB130616 2. Hồ Văn Hùng CB130592 3. Nguyễn Ngọc Hùng CB130595 4. Lâm Đình Quyết CB130612 5. Nguyễn Hà Giang CB130579 7.3 OFDM - OFDM [1, 2] là một kỹ thuật truyền dẫn đa sóng - Không giống như FDMA, OFDM sử dụng phổ hiệu quả hơn - Điều này đạt được bằng cách làm cho tất cả các sóng mang trực giao với nhau ngăn ngừa sự giao thoa giữa các sóng mang gần nhau . - FDMA trải phổ do yêu cầu của chèn các băng bảo vệ giữa các kênh cho kênh cô lập và lọc. Vấn đề này trở nên tồi tệ hơn khi băng thông kênh trở nên hẹp hơn và tăng băng tần . - OFDM khắc phục vấn đề này bằng cách tách băng thông có sẵn thành nhiều kênh băng hẹp . Các sóng mang cho mỗi kênh được thực hiện trực giao với nhau , cho phép họ được khoảng cách rất gần nhau không có ảnh hưởng , như trong FDMA . Tính trực giao của các sóng mang có nghĩa là mỗi nhà cung cấp có một số nguyên của chu kỳ trong một thời gian biểu tượng . - Kết quả trong các tín hiệu có khả năng chịu đựng cao để đa trễ lan truyền , như sự chậm trễ lây lan phải rất lâu gây ra ISI quan trọng (ví dụ , > 500 μ giây ) . 7.4 OFDM thế hệ - Mối quan hệ giữa tất cả các sóng mang phải được kiểm soát cẩn thận để duy trì tính trực giao giữa các sóng mang. - OFDM được tạo ra bằng cách đầu tiên lựa chọn phổ yêu cầu, dựa trên các dữ liệu đầu vào và điều chế sử dụng. Mỗi hãng được sản xuất được phân công một số dữ liệu để truyền tải. Biên độ yêu cầu và giai đoạn truyền dẫn được tính toán trên cơ sở. Đề án điều chế (thông thường, BPSK, QPSK, hoặc QAM). Phổ yêu cầu sau đó được chuyển đổi trở lại tín hiệu miền thời gian của mình bằng cách sử dụng IFFT. IFFT thực hiện việc chuyển đổi rất hiệu quả và cung cấp một cách đơn giản để đảm bảo tính trực giao của các tín hiệu sóng mang. 7.5 Vấn đề đồng bộ hóa Chúng tôi thực hiện một cuộc khảo sát ngắn gọn về kỹ thuật đồng bộ hiện có. Chúng tôi bắt đầu cuộc khảo sát bằng cách bắt nguồn một biểu thức, trong đó xác định thời gian biểu tượng và tần số sóng mang bù đắp giữa máy phát và máy thu OFDM OFDM. Từ biểu hiện này, chúng tôi xác định những điểm nổi bật để được ghi nhớ trong synchroniza hóa của các hệ thống OFDM. Sau đó chúng ta nghiên cứu và phân tích hành vi của các chương trình đồng bộ nization phổ biến 7.6 Khảo sát về kĩ thuật đồng bộ Về cơ bản có 3 loại đồng bộ hóa: -Đồng bộ kí hiệu -Nhà cung cấp đồng bộ hóa -Tần số đồng bộ mẫu + Đồng bộ kí hiệu + Thí điểm + Tiền tố tuần hoàn 7.7 Tần số bù dự toán - Tần số sóng mang bù đắp (δf) kết quả trong xử lý vòng pha của nhận được tín hiệu miền thời gian như được đưa ra bởi ( 7.17 ) , - Là khoảng cách sóng mang con sai số tần số phải nhỏ than ∆f/2 do 2π của arg { G ( dmax ) } [7] . Lưu ý rằng trong trường hợp của các kênh đa đường, GI sẽ bị hỏng do trước symbol OFDM do ISI. Như vậy sẽ có một số sự khác biệt giữa GI nhận và tương đương trong khoảng thời gian FFT hiệu quả. Quan trọng khác giả định thực hiện là symbol hoàn hảo thời gian dự toán đã được đạt được, mà không phải là luôn luôn như vậy và khá khó khăn để đạt được 7.8 Đồng bộ hóa sóng mang. - Các điểm chỉ dẫn. - Chu kỳ đầu. 7.9 Đồng bộ tần số lấy mẫu. - Có hai phương pháp để giải quyết sự không tương xứng trong tần số lấy mẫu. Trong các hệ thống lấy mẫu đồng bộ, một thuật toán định thời dùng để điều khiển điện áp của các tinh thể dao động nhằm gắn kết xung clock thu và xung clock phát. Các phương pháp khác không thể lấy mẫu đồng bộ ở những nơi có tốc độ lấy mẫu cố định, điều đó đòi hỏi phải có công đoạn điều chế trong lĩnh vực kỹ thuật số. - Tác dụng của sự dịch chuyển tần số xung clock gồm hai phần: các thành phần tín hiệu hữu ích được luân chuyển và suy yếu giống như đã được giới thiệu về ICI. Trong [14] hiệu suất BER của hệ thống OFDM không đồng bộ đã được nghiên cứu. Nó cho thấy rằng tần số trực giao lấy mẫu phân chia không đồng bộ 192 rất nhạy cảm với tần số dịch chuyển, khi so sánh nó với hệ thống lấy mẫu đồng bộ. Trong hệ thống lấy mẫu không đồng bộ, nó biểu diễn như là một sự đi xuống (trong dB) do sự dịch chuyển của tần số lấy mẫu phụ thuộc vào bình phương chỉ số sóng mang và bình phương của sự dịch chuyển tần số liên quan. 7.10 Phân tích hiệu suất của kỹ thuật đồng bộ hóa. - Phân tích việc thực hiện các chương trình đồng bộ hóa khác nhau. - Đồng bộ Symbol + Pilots + Cyclic Prefix 7.11 Ước tính ML của bộ định thời và độ lệch tần số. - Các thuật toán tương quan sử dụng khoảng bảo vệ. 7.12 Đồng bộ sóng mang. - Các sóng chủ. 7.13. Đồng bộ hóa tần số lấy mẫu. Các khía cạnh của đồng bộ hóa clock đã được bảo đảm. Hoạt động của một hệ thống OFDM không đồng bộ không cần quan tâm chúng tôi, như chúng ta về cơ bản quan tâm đến hệ thống đồng bộ. 7.14 Cái nhìn tổng quát Chúng ta đã phân tích các phương án khác nhau liên quan đến việc đồng bộ hóa cơ bản kết luận là không có phương pháp duy nhất có hiệu quả . Do đó, chúng ta cần phải tích hợp các kỹ thuật khác nhau để tìm một giải pháp hiệu quả và hiệu quả. Chúng ta có thể làm các quan sát sau : 1. Dự toán ML có thể cung cấp cho chúng tôi bù đắp thời gian offsets, chúng ta có thể sử dụng trong một PLL để đồng bộ hóa các tần số lấy mẫu của máy phát và máy thu.Tương tự như vậy , ước tính độ lệch tần số có thể được sử dụng để đồng bộ hóa dao động sóng mang của máy phát và thu . Vẫn còn tốt hơn , chúng tôi có thể liên kết lấy mẫu dao động và dao động sóng mang đến một nguồn chung , do đó giảm sự phức tạp . 2 . Kỹ thuật thuật toán tương quan [6] cung cấp kết quả tốt hơn ( được nhiều hơn chính xác cung cấp có trung bình cao ) so với dự toán ML [7] , nhưng ML dự toán cung cấp các lợi thế bổ sung có thể làm việc trong kênh pha đinh nhanh . Do đó, một cách hợp lý chúng ta nên kết hợp cả hai kỹ thuật sử dụng một thuật toán. 3 . Các thuật toán chúng tôi sẽ cần phải sử dụng có thể được, rất có thể, dựa nguyên tắc . 4 . Theo quan điểm của một thực tế là , cá nhân, các thuật toán ước lượng tương quan kỹ thuật hoặc dự toán ML là kém hơn so với các phương pháp tiếp cận được đề xuất bởi Harada , mạch được đáng kể đơn giản hóa. Khi chúng ta nhìn vào kỹ thuật tích hợp , tuy nhiên , các mạch sẽ lần lượt ra được một hệ thống tốt hơn. 7.15 Giải pháp đề xuất cho vấn đề đồng bộ hóa - Bộ ước lượng ML xác định thời gian bù và truyền dữ liệu đến một khối thuật toán. - Các thuật toán cũng nhận được thời gian bù lấy từ các kỹ thuật thay phiên kênh con liên tục. - Chúng ta có thể dùng một sóng chủ đặc biệt được chèn vào trong kênh con và sau đó thực hiện thực thi MLE trên kênhcon này. - Chúng ta đã thấy trong các phần trước rằng có nhu cầu cho một kỹ thuật liên kết, trong đó liên kết sóng chủ dựa trên ước lượng bằng MLE, hướng tới mục tiêu chung của đồng bộ hóa tần số lấy mẫu. Câu hỏi chúng ta phải đối mặt bay là làm thế nào để thực hiện các thuật toán [20]. Các chi tiết nằm ngoài phạm vi của công việc này. 7.16 Kênh ước lượng OFDM cơ bản bao gồm các sóng mang con hoặc các tone. Những tone bản thân chúng cho kênh ước lượng mượn sử dụng kỹ thuật thảo luận trong chương 4. Trong các phương pháp đồng bộ hóa thảo luận trước đó, kỹ thuật MLE cho chúng ta ước tính kênh như một sản phẩm phụ. Phổ biến hơn là các kỹ thuật hỗ trợ dữ liệu bằng cách sử dụng sóng chủ. Trong hệ thống truyền tải gói (Chương 8), các sóng chủ được chèn vào như là symbol định hướng, nối thêm vào các gói cá nhân. Những khía cạnh đã được thảo luận trong chương 4. Nói chung, đối với hệ thống SISO, hình vuông ít nhất ước tính đã tỏ ra cực kỳ hiệu quả để xác định CSI. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng chủ đề của ước lượng kênh OFDM nói chung và hệ thống MIMO đặc biệt là một chủ đề nghiên cứu liên tục và đã dẫn đến nhiều bằng sáng chế. Chúng ta vừa mới thảo luận một vài vấn đề chính và cần thiết trong công việc này. 7.17 Đỉnh điểm đến tỷ số công suất trung bình - Phương án giảm PAPR - Mã hóa khóa - Chuỗi M - Cắt xén và mở cửa sổ đỉnh điểm - Mã giảm PAP - Biểu tượng xáo trộn 7.18 Ứng dụng tới hệ thống truyền dẫn gói Một trong những lý do cơ bản cho sự phổ biến của các hệ thống OFDM là sự phát triển của hệ thống truyền tải gói như HIPERLAN và IEEE 802.11a. Các hệ thống này được mệnh để đóng một vai trò quan trọng trong truyền thông không dây trong những năm tới. Các tuyến đường phổ biến nhất là sử dụng OFDM cho hệ thống thông lượng cao. Điều này là do các vấn đề đa đường được đề cập đầy đủ trong OFDM, không giống như trong các loại hệ thống thông tin liên lạc. Do đó, OFDM đã trở thành một đối tác quan trọng trong ổ đĩa đối với hệ thống tốc độ bit cao, cái gọi là (4G). Tiêu chuẩn này dự kiến đạt được thông lượng cao như 155 mbit/s, mặc dù nó vẫn chưa được xác định chính thức. Nó được dự kiến sẽ được xác định vào năm 2007. Trong việc xác định các tiêu chuẩn cho hệ thống truyền tải gói tin, nhiều ý tưởng về đồng bộ hóa từ các chủ đề được thảo luận trong chương này đã được tích hợp. Điều này cũng đúng với dự toán kênh kỹ thuật. Chúng ta sẽ thảo luận về một tiêu chuẩn như vậy, IEEE 802.11a, trong Chương 8. 7.19 Kết luận Trong chương này, chúng tôi tiến hành một cuộc khảo sát ngắn gọn về công nghệ đã có trong OFDM hướng đồng bộ hóa. Dựa trên cuộc khảo sát này, các kết luận sau đây có thể được thực hiện: 1. Mỗi kỹ thuật đều có ưu và nhược điểm của nó. Trong số này, phương pháp tiếp cận MLE hoạt động tốt nhất trong một môi trường nhanh chóng mờ dần. 2. Có một nhu cầu để kết hợp các tính năng tốt nhất của mỗi phương pháp sử dụng phần mềm. 3. Các chủ đề đồng bộ hóa và ước lượng kênh là rất quan trọng và là đối tượng của nghiên cứu và sáng chế đang diễn ra. Những ý tưởng được thảo luận trong chương này tạo thành các nỗ lực ban đầu trong lĩnh vực này và đã được cải thiện đáng kể kể từ thời điểm khi chúng được xuất bản đầu tiên. Các độc giả tâm được định hướng để xem xét các tài liệu đáng kể có sẵn trên các chủ đề này. . GHÉP KÊNH PHÂN CHIA TẦN SỐ TRỰC GIAO 7.1 Giới thiệu Quyển sách này không về OFDM. Người đọc sẽ tìm thấy danh sách. thống OFDM không đồng bộ đã được nghiên cứu. Nó cho thấy rằng tần số trực giao lấy mẫu phân chia không đồng bộ 192 rất nhạy cảm với tần số dịch chuyển, khi so sánh nó với hệ thống lấy mẫu đồng bộ Tần số bù dự toán - Tần số sóng mang bù đắp (δf) kết quả trong xử lý vòng pha của nhận được tín hiệu miền thời gian như được đưa ra bởi ( 7.17 ) , - Là khoảng cách sóng mang con sai số tần số