Kỹ thuật ofdm và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất (dvb t)

Trang 4 1.2 Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM Tại Việt Nam, kỹ thuật OFDM được ứng dụng trước tiên trong hệ thống Internet băng rộng ADSL.. Các yế ốu t chính bao gồm:  Suy hao: Khi khoảng c

NGUYỄN KIM CHÂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HàN i - ộ Năm 2014

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131997721000000

-

NGUYỄN KIM CHÂU

LU Ậ N VĂN TH Ạ C SĨ KHOA HỌ C

K THU Ỹ Ậ T TRUYỀN THÔNG

NGƯỜ I HƯ Ớ NG DẪ N KHOA H C Ọ PGS.TS NGUY Ễ N QUỐ C TRUNG

HàN - ộ i Năm 2014

Chương 1: GI I THI U T NG QUAN V Ớ Ệ Ổ Ề Ỹ K THU T OFDM Ậ

1.1 Lịch sử phát triển

Trong những năm gầ đ y, ph ng thn â ươ ứ ghépc kênh theo tần s tr c ố ự giao

c u và mứ ở ộ r ng phạm vi ng dụng b i nhứ ở ững ư đ ể u i m c a nó ủ trong tiế kiệt m b ng ă

t n và kh nầ ả ăng chống l i ạ Fading chọ ọ ần l c t n s c ng nh xuyêố ũ ư n nhiễu băng hẹp

K thu t i u ỹ ậ đ ề chế OFDM là m t trộ ường h p c bi t c a phợ đặ ệ ủ ương pháp đ ề i u

chế đ a sóng mang trong đó các sóng mang phụ ự giao vớ tr c i nhau, nh v y ph t ờ ậ ổ ín

hi u c sóng ệ ở ác mang phụ cho phép chồng l n lêấ n nhau mà phía thu vẫn có thể kh i ô

hình thành và ph tri n nhi u côát ể ề ng trình khoa học v kề ỹ thu t n ậ ày ã đ được th c ự

hi n ệ ở khắp nơi trên th ế giớ Đặi c bi t là c côệ ác ng trình c a Wủ eistein và Eb t, er

ng i ã ườ đ chứng minh rằng ph i u ép đ ề chế OFDM c th th c hi n bó ể ự ệ ằng ph bi n ép ếđổi IDFT và ph i u ép đ ề chế ằng ph bi n b ép ế đổ DFT Phát minh này cùng v i s i ớ ựphát triển c a k thu t i u ch OFDM đượ ứủ ỹ ậ đ ề ế c ng dụng ộng r r ãi Thay v ử ụng ì s dIDFT người ta có th s dể ử ụng ph bi n i nhanh ép ế đổ IFFT cho bộ đ ề chế OFDM, sử i u

d ng ụ FFT cho bộ giả đ ề chếi i u OFDM [4]

Ng ày nay, kỹ thu t OFDM ã ậ đ đượ tiêc u chuẩn hoá là phương pháp đ ề chế i u cho các h thệ ống ph át thanh số DAB và DRM, truyền hình s m t t DVB-T, ố ặ đấmạng m tính ôáy kh ng d y vớ ố độâ i t c truy n d n ề ẫ cao HiperLAN/2…

1.2 Sự ứng dụng của kỹ thuật OFDM

băng rộng ADSL Sự nâng cao tố độ đườngc truy n c a h th ng ề ủ ệ ố ADSL chính là

nh côờ ng nghệ OFDM Nhờ ỹ k thu t i u ậ đ ề chế đa sóng mang và s ự cho phép chồng

ph ổ giữa c sóng ác mang m ố độà t c truy n d n ề ẫ trong hệ th ng ố ADSL tăng l n mộê t

cách đ áng k ể so với mạng cung cấp dịch ụ Internet th ng thường v ô

Bên c nh mạ ạng cung cấp dịch ụ Internet ADSL, hiệ đ đượ ứng dụng r t v n ã c ấ

r ng r Vi t ộ ãi ở ệ Nam, các ệ ống ô h th th ng tin vô tuy n nh mế ư ạng truy n hình m t t ề ặ đấDVB-T cũng đang đượ khai thác ử ụng Các h th ng ph c s d ệ ố át thanh số nh ư DAB và DRM chắc ch n s ắ ẽ được khai thác s dử ụng trong tương lai kh ng xa Các ạng v ô m ềthông tin máy tính ôkh ng d y nhưâ HiperLAN/2, IEEE 802.11a, g cũng s ẽ đượ khai c

th mác ột cách rộng r Vi t ãi ở ệ Nam Hiện t i ạ trong th ng tin di động ã có mô đ ộ ốt s

VNPT

Đặc bi t kỹệ thu t OFDM hi n ậ ệ nay còn đề xu t làm phấ ương pháp đ ề chế ử i u s

c ng ang ũ đ được ti n hành th ế ử nghiệm Lở ào Cai Trong hệ thống di động 4G, các

k thu t OFỹ ậ DM còn có th k t h p v i c k thu t ể ế ợ ớ ác ỹ ậ khác nh kư ỹ thu t a anten phát ậ đ

CDMA nhằm ph c v d ch v ụ ụ ị ụ đa truy nhập c a m ng ủ ạ

1.3 Khái niệm OFDM

chế sóng mang tr c giao OFự DM có một kh n ng vượả ă t tr i h n v dung lượng so ộ ơ ề

v i c h thớ ác ệ ống CDMA và cung cấp c phác ương thứ truy nhậ kh ng d y cho cácc p ô â

h th ng 4G ệ ố

OFDM là cách đ ề chế i u mà cho phép ữ ệ d li u s ố được truy n ề qua một kênh radio với ch t l ng và ấ ượ độ tin cậ cao, thậ ch khi truyề trong m i trườy m í n ô ng nhi u ềđường truy n H th ng OFề ệ ố DM truyền d li u b ng cữ ệ ằ ách ử ụng m t s l s d ộ ố ượng l n ớ

c sóng ác mang băng hẹ Cácp sóng mang này chi m c ế ác khoảng ống ứ ự ầ tr th t t n s ố

và t o ành m t ạ th ộ khối phổ Khoảng cách ầ t n s và ố thời gian đồng b c a c sóng ộ ủ ác

không gây nhi u lễ ẫn nhau mặc dù úng ch được x p ch ng lêế ồ n nhau ở mi n t n sề ầ ố Trong thự ế ữ ệc t d li u s ố được g i đi bằng cử ách dùng r t nhi u sóng ấ ề mang mà mỗi sóng mang có m t t n s ộ ầ ố khác nhau và c sóng ác mang này ự giao với nhau tr c

 Các hệ thống s d ng k thu t OFDM có nh ng u i m c b n sau: ử ụ ỹ ậ ữ ư đ ể ơ ả

H thệ ống OFDM có th lo i b ho to nhi u phâể ạ ỏ àn àn ễ n tậ đa đường (ISp I) nếu

độ d chuài ỗ ải b o v l n h n tr truy n d n l n nh t c a kênh ệ ớ ơ ễ ề ẫ ớ ấ ủ

Phù h p v i ợ ớ việc thi t k h thế ế ệ ống truy n d n bề ẫ ăng rộng, do ảnh h ng c a s ưở ủ ựphân tập v t n s i về ầ ố đố ới ch t l ng h th ng ấ ượ ệ ố đượ giảc m nhi u ề so với h thệ ống truy n d n ề ẫ đơn sóng mang

H th ng có c u trúc b thu ệ ố ấ ộ đơn giản

Đường bao biên độ ủ c a tín hi u ph ôệ át kh ng b ng ph ng Đ ềằ ẳ i u n gâày y ra méo phi tuyế ởn c bác ộ khu ch i côế đạ ng suất ph và át thu Cho đến nay m t v kộ ài ỹ thu t ậ

khác nhau đưa ra để ắkh c ph c nh c i m này ụ ượ đ ể

S dử ụng chu i b o v tránh ỗ ả ệ được nhi u phâễ n tậ đa đường nhp ưng lạ àm i l giảm

đi m t ph n hi u su t đườộ ầ ệ ấ ng truy n, do b n thâề ả n chuỗi b o v ôả ệ kh ng mang thông tin có ích

Do y u cê ầu v i u ki n tr c giao gi a c sóng ề đ ề ệ ự ữ ác mang ph , hệụ th ng ố OFDM

r t nh y c m v i hi u ấ ạ ả ớ ệ ứng Doppl cer ũng nh s dư ự ịch ầ t n (frequency offset) và dịch

th i ờ gian (time fset) do sai sof ố đồ ng b [4] ộ

1.5 Các hướng phát triển trong tương lai

K thu t OFỹ ậ DM hiệ đượ đề ửn c c làm phương pháp đ ề chế ử ụng trong i u s dmạng ôth ng tin thành th bị ăng rộng Wimax theo ti u chuẩê n IEE.802.16a và c h ác ệ

th ng thôố ng tin di động th ứ 4 (4G) Trong hệ thống thông tin di động th ứ 4, kỹ thu t ậ

OFDM còn k t h p v i c k thu t ế ợ ớ ác ỹ ậ khác nh k thu t ư ỹ ậ anten phát và thu (MIMO technique) nh m nâằ ng cao dung lượng kênh vô tuy n và k t h p v i côế ế ợ ớ ng nghệCDMA nhằm ph c v ụ ụ đa truy nhập c a m ng ủ ạ

M t v hộ ài ướng nghi n cứê u v i m c ích thay i ph bi n i ớ ụ đ đổ ép ế đổ FFT trong bộ

đ ềi u ch OFDM b ng ph bi n ế ằ ép ế đổi Wavelet nhằm c i thi n s nh y c m c a h ả ệ ự ạ ả ủ ệ

th ng i v i hi u ố đố ớ ệ ứng dịch ầ do mấ đồng b gâ t n t ộ y ra v giả độ ài ốà m d t i thi u c aể ủ

n c n ày ầ đượ kiể chứng c m

Chương 2 ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN DI ĐỘ: NG

Trong thông tin vô tuyến, các đặc tính kênh vô tuyến có tầm quan tr ng rọ ất

lớn, n ảó nh h ng tr c ti p n ưở ự ế đế chấ ượt l ng truy n d n và ề ẫ dung lượng kênh truyền Các yế ốu t chính bao gồm:

 Suy hao: Khi khoảng cách truy d cền ẫn àng xa, suy hao tỷ ệ l thuận với

h nh gâạn ư y thu sai, méo tín hi …ệu Ngoài ra chúng ta cũng ph k ải ể đến ác c lo ạinhi nễu ền, nhiễu nhi ệt trong các ệ ống thu phát h th thông tin

Pha đinh bao gồm: "pha đinh phạm vi rộng" và "pha đinh phạm vi hẹp" [22] Pha đinh phạm vi rộng được biểu thị bằng tổn hao do truyền sóng khoảng cách xa Pha đinh phạm vi hẹp mô tả sự thăng giáng nhanh sóng vô tuyến theo biên độ, pha

C kêác nh vô tuy ến mang tính ngẫu nhiên, nó có th thay ể đổi trong quá trình truy tín hi ền ệu đối ới c v trí v ác ị khác nhau Chẳng ạn trong miền ô h kh ng gian, một

kênh có c ác đặc ưng khác nhau tại ác ị tr c v trí khác nhau như biên độ Đặc tính n ày

g là tính ọi chọn ọc kh ng gian Trong mi l ô ền th ời gian kênh có c ác đặc tính khácnhau tại c th iác ời đ ểm khác nhau, đặc tính n g là tính ày ọi chọn ọc ời gian Trong l th miền t s kêần ố nh c đặcó tính kh ác nhau tại ác ần ố khác c t s nhau, được g là tính ọichọn ọc l tần s ố

T trêừ n ta thấy ương ứng ới m t v ỗi đặc tính kênh truyền, ta có pha đinh chọn

l ôọc kh ng gian, pha đinh chọn ọc ời gian v l th à pha đinh chọn ọc l tần s [22,28] ố

2.2 Miền không gian

Mô hình t n hao ổ đường truy n mô t ề ả suy hao tín hi u ệ giữ anten pháta và anten thu là m t hộ àm ph thu c v ụ ộ ào khoảng cách và c thôác ng số khác Tổ hao do n khoảng cách truy n d n s ề ẫ ẽ theo quy luậ àm ũt h m [22]

d

Trong ó à m t n đ n l ũ ổ hao (n=2 cho kh ng gian tự do, n< 2 cho cácô môi trườngtrong nh , n > 2 cho cà ác vùng thành ph ngo tr iố ài ờ), d là khoảng cách ừ t m thu áyđến m ph áy át

T lý thuy t và th c ừ ế ự nghiệm cho thấy công suấ thu trung bt ình giảm so với khoảng cách theo hàm loga đố ới v i môi trường ngoài ờ tr i và trong nh Hơn nữ ạà a t i

m i khoọ ảng cách d, tổn hao đường truy n ề PL(d) tại m t v trí nh t nh là quá trình ộ ị ấ đị

ng u nhiêẫ n và có phân bố loga chuẩ xung quanh mộ gin t á tr ị trung bình (ph thuụ ộc vào khoảng cách) Nếu x c s thay i ét ả ự đổ theo vị trí ó th bi u di n t n hao , c ể ể ễ ổ đườngtruy n ề PL(d) tạ khoảng ci ách d như sau [22]

= +

d

d lg n 10 d PL X

d PL dB d

Trong đó PL _( )d là tổn hao đường truy n trung bình; d lề à khoảng cách giữa m áy

T phừ ương trình (2.2) cho th y t n hao ấ ổ đường truy n c a kênh ề ủ đượ đc ánh á gi

th ng kê ph m ố ạ vi rộng cùng v i nh h ng ớ ả ưở ngẫu nhiên

K t qu c a nh hế ả ủ ả ưởng ngẫu nhiên này được th hi n tính ch n l c ể ệ ọ ọ không gian Để kh c ph c nh hắ ụ ả ưởng ày ngườ ta sử ụng k thu t n i d ỹ ậ MIMO, theo đ ngườó i

ta sử ụ d ng nhi u m ph và nhi u m ề áy át ề áy thu nhằm phân tập không gian Giải ph áp

n hi n ang ày ệ đ đượ đưa vào ápc dụng và nghi n cứ đê u ã nâng cao chấ ượng kênh t ltruy n d n ề ẫ

động c a ủ MS và phương sóng t iớ , c là tố độc ánh sáng và  là t n s sóng ầ ố mang Từ

phương trình trên ta thấy n u ế MS di chuyển v phía sóng t i dề ớ ịch Doppl là d ng er ươ

và t n s ầ ố thu sẽ ăng, ngượ ạ ế t c l i n u MS di chuy n r i ể ờ xa sóng tới thì d ch Doppl ị er

âm v ầà t n s thu ố được s ẽ giả Vì th c tín hi u m ế ác ệ đa đường n đế MS từ ác c ph ng ươ

khác nhau sẽ làm tăng độ ộ r ng b ng tầă n tín hi u Khi ệ  và ho c ặ  thay đổi dịchDoppl thay i d n n tr i Doppl er đổ ẫ đế ả er

M t thôộ ng số đượ đưa ra trong đ ề chế ầc i u t n s là bố ăng thống nh t quấ án Theo

đó b ng thông nh t qu ă ấ án là m t thôộ ng số thông kê c a d i t n s trêủ ả ầ ố n một kênh pha

đinh "ph ngẳ " K nh pha inh ph ng là kênh trong đ ấ ảê đ ẳ ó t t c c thành phác ần ph ổ được truy n ề qua v đượ khuếch đạà c i nh ư nhau, pha tuyến tính

Băng th ng nhấô t qu án cho ta dả ầi t n trong ó c thành ph n có biên t ng đ ác ầ độ ươquan B ng th ng nhă ô ất qu x án ác nh đị kiểu pha đinh xảy ra trong kênh Băng thông

nh t qu t l ấ án ỷ ệ nghịch ớ v i tr i tr ả ễ

Trong cùng m t kêộ nh pha đinh phẳng c thành ph n t n s truy n ác ầ ầ ố ề qua k nh ê

đều ch u nh h ng c a pha inh ị ả ưở ủ đ Đối với pha inh ch n l c t n s tín hi u qua đ ọ ọ ầ ố ệkênh pha đinh chị ảu nh hưởng nhi u hề ơn các ph n ầ khác, đ ề đi u ó th hi n c tính ể ệ đặ

c a kêủ nh Pha đinh chọ ọ ần l c t n s ố gây méo tín hi u ệ

2.4 Miền thời gian

Có th mô hình hóa kêể nh truyền vô tuy n nh là m t b l c tuy n tính có ế ư ộ ộ ọ ế đáp

đáp ng xung kim, â à mứ đ y l ột mô hình trong miền th i gian ờ

N u g i ế ọ x(t) là tín hi u phệ át, y(t) là tín hi u ệ thu và ( , ) là đáp ứng xung kim

c a kêủ nh vô tuy n ế đa đường ph thu c v ụ ộ ào thờ gian, thi ì tín hi u ệ thu là tích chập

c a tín hi u ph v i ủ ệ át ớ đáp ứ ng xung kim của kênh như sau [22],[29]

th truy n theo ể ề đường truy n thề ẳng, có những tín hi u ệ đường truy n t c ề ừ ác đường

ph n x ả ạ khác nhau c độ ài khác nhau do ảó d nh h ng c a v t c n trên ưở ủ ậ ả đường truy nề Do đó tín hi u nh n ệ ậ đượ ạ ác ờ đ ể khác nhau V ậc t i c th i i m ì v y tín hi u nh n ệ ậđược kh ng úngố đ , thu sai, g y nhiễ ICI.â u

Khi nghiên cứu v kêề nh vô tuy n ế đa đường, người ta đưa ra thông số ả tr i tr ễhay ph n tâ án th i gian ờ

Hình 2.1 Mô ph ng kêỏ nh trong miền th i gian ờ

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 -60

-50 -40 -30 -20 -10 0

10 Bien do cua kenh, tinh theo dB-The channel amplitude in dB

t

2.4.1 Trễ trội trung bình quân phương

Thông số th i ờ gian quan trọng c a phâủ n tán th i ờ gian là tr i tr ả ễ trung bình

Tr i tr ả ễ trung bình quân phương đượ địc nh ngh a nh sau [22,28] ĩ ư

 =   2 2 PT(2.5)

 =    (  )  

    (  ) PT(2.6) 2 =   (  ) 2



    (  ) PT(2.7)

Trong ó đ () là công suấ trung bt ình đa đường t i th i i m ạ ờ đ ể 

2.4.2 Thời gian nhất quán

Th i ờ gian nhất qu là th i án ờ gian mà ó kêở đ nh t ng quan rươ ất m nh v i biêạ ớ n

độ ủ c a tín hi u ệ thu, ký hiệu là TC Các ký hi u ệ kh ác nhau truyề qua k nh trong n êkhoảng thờ gian nhấi t qu án chị ảu nh h ng c a pha ưở ủ đinh như nhau C ký hi u ác ệkhác nhau truyề qua k nh b n ngoàin ê ê th i ờ gian nhất quán s b nh hẽ ị ả ưởng pha inh đkhác nhau

N u ký hi u bế ệ ăng th ng nhấô t qu là Bán C và tr i tr ả ễ trung bình quân phương là

h v i tr i tr ệ ớ ả ễ trung bình quân ph ng qua biươ ểu th c [22,29] ứ

  1

50   PT(2.8) Khi thiế ết k ta ch c n x mỉ ầ ét ột thông s ố

2.5.2 Th i gian nh t quán và tr i Dopplerờ ấ ả

Th i gờ ian nhất qu án chị ảu nh h ng tr c ti p c a dưở ự ế ủ ịch Doppler, l th ng sốà ôkênh trong miền th i gian Tr i Doppl và thờ ả er ời gian nh t qu là ấ án hai th ng số ỷ ệô t l nghịch v i nhau ớ được mô t b i phả ở ương trình sau [22]

  1

  PT(2.9) Khi thiế ế ệ ốt k h th ng ch c n x mỉ ầ ét ột trong hai thông số nói trên là đủ

Tùy v c ào ác quan hệ giữa c thôác ng số tín hi u ( r ng bệ độ ộ ăng tầ , chu kỳn tín

hi uệ ,…) và c thôác ng số kênh (trải tr ễ trung bình quân ph ng, trươ ải Doppler,…) mà

x nh lo i pha ác đị ạ đinh phạ vi hẹm p d a trêự n hai đặc tính [22,29]

B ng ả 2.1 liệt kê c lo i pha ác ạ đinh phạ vi hẹm p

Trong ó: Bđ S là ký hi u cho rệ độ ộng băng tần tín hi uệ , BC ký hiệ cho bău ng thông nhấ quán, Bt D ký hi u ệ cho trải Doppler, T ký hi u ệ cho chu kỳ ký hi u và ệ

 tr i tr ả ễ trung bình quân phương

N u bế ăng tần nh t qu kêấ án nh lớn hơn rất nhi u ề so vớ độ ội r ng băng tần tín

hi u phệ át, tín hi u ệ thu sẽ ị b pha đinh phẳng Khi này chu kỳ tín hi u l n hệ ớ ơn nhiều

so với tr i tr a đường c a kêả ễ đ ủ nh Ngượ ạ , nếc l i u băng th ng nhấô t qu án nhỏ ơ độ h n

r ng bộ ăng tần tín hi u phệ át, tín hi u thu ệ đượ ẽ ịc s b pha đinh chọ ọ ần l c t n số, khi nàychu kỳ tín hiệu nh h n tr i tr a ỏ ơ ả ễ đ đường kênh Khi đó tín hi u ệ thu bị éo d m ạng ẫ d n

đến nhi u giao thoa giữễ a c ký hiác ệu (ISI) Trong thự ế ta mong muốc t n m t kênh ộpha đinh phẳng Vì i v i kêđố ớ nh pha đinh chọ ọ ần l c t n s r t ph c t pố ấ ứ ạ , nhưng thực

t ôế kh ng có kênh pha đinh phẳng vì ôkh ng thể thay i tr i tr đổ ả ễ đa đường hay băng thông nhất qu nêán n chỉ có th thi t k ể ế ế chu kỳ ký hi u và rệ độ ộng ăng tầ b n tín hi u ệ

đạ đượt c kênh pha inh ph ng Trong thiế ế ầđ ẳ t k c n ph i tính to ả ánđến y u t n ế ố ày

D a trêự n trải Doppler, ph n loạâ i kênh thành pha đinh nhanh và pha đinh chậ m

N u ế đáp ứ ng xung kim (trong miền th i gian) thay ờ đổi nhanh trong một chu k ký ỳ

hi uệ , nghĩa là n u th i ế ờ gian nhất qu kêán nh nhỏ ơn chu kỳ h ký hi u c a tín hi u ệ ủ ệphát, kênh sẽ gây ra pha đinh nhanh đố ớ ín hi u thu i u n s gâi v i t ệ Đ ề ày ẽ y ra méo ín t

hi uệ Nế đáp ứng u xung kim thay đổi v i t c ớ ố độ chậm hơn nhiề so vớu i ký hi u ệ

băng gốc phát, kênh sẽ gây ra pha đinh chậ đố ớm i v i tín hi u thu ệ

Trong thiế ết k ta mong muốn có pha đinh chậm do sự ổ đị n nh trong truyền d n ẫtín hi uệ V ậ khi cho trướì v y c tr i Doppl ả er ta c n ch n r ng b ng thôầ ọ độ ộ ă ng tín hi u ệ

hi u phâệ n bố Gauss vu ng g Hàm mậ độô óc t x xuác ất (PDF) c a phân b pha inh ủ ố đRayleigh được bi u di n nh sau [22] ể ễ ư

() = 22 2 2 ; 0    

0 ; < 0  PT(2.10) Trong ó đ r: i n Đ ệ áp đường bao tín hiệu thu, là á tr  gi ị trung bình quân

phương của tín hi u ệ thu củ ừa t ng thành ph n Gauss ầ

Giá tr ị trung bình  c a phâủ n bố Rayleigh trở thành

Hàm m t x xu t ậ độ ác ấ đa biế (PDF) củn a phân bố Gauss được bi u di n [30] ể ễ

(2 ) 2||1 2 󰇡1

2exp(  )1(  ) 󰇢 PT(2.13) Trong ó đ x l vectơà ng u nhiêẫ n N chiều có phân bố Gauss, mx là vectơ giá tr ịtrung bình c a ủ vectơ x Cx là ma trậ đồn ng phương sai Hàm phân bố Gauss một

Khi tín hi u ệ thu có thành ph n ôầ kh ng bị pha inh v t tr i, đ ượ ộ đường truy n tr c ề ự

x p ế chồng lê ín hi u v t tr i n [30] n t ệ ượ ộ ày

Phân bố Rice được bi u di n nh sau: ể ễ ư

Phân bố Rice thường được mô t b ng th a s ả ằ ừ ố K như sau:

 =   󰉙 ô 󰉼󰉶 󰉼󰉹 󰉳

  󰉙    󰉶   󰉗 ô á 󰉼 á = 

2  2 PT(2.16) Khi K tiế đến n ôkh ng, kênh suy thoái thành kênh Rayleigh, khi K tiế đến n vô cùng kênh chỉ có đường tr c ti p ự ế

Hình 2.4 Phân b xác su t Rice v i các giá tr K khác nhau, ố ấ ớ ị  2= 1,

Kênh vô tuy n pha inh ế đ đa đường có th ể được mô t b i phương trình Có thả ở ể

( , ) =   ()( )  () PT(2.17)

Trong ó đ (), (), () bi u th ể ị cho biên độ, pha và tr v t tr i i v i ễ ượ ộ đố ớxung thứ nh t (ấ đường truy n i); bi u th ề  ể ị cho trễ ượ v t tr i, s ph thu c t cho th y ộ ự ụ ộ ấthay i đổ theo thờ gian củ chi a ính c u trúc ấ xung kim và (.) bi u th ể ị cho hàm Delta Dirac

C thôác ng số kênh đượ đưa ra đề đượ địc u c nh nghĩ ừa t lý lịch ễ tr công suất

sau [22,28]

Công suấ thu (chuẩt n hóa à t ng c a c tia: ) l ổ ủ ác

V y biên ậ độ, pha và tr tr i c a t t c cáễ ộ ủ ấ ả c xung thu tạo lên mô hình kênh miền

th i ờ gian Các pha của c ác đường truy n c l p tề độ ậ ương hỗ so vớ nhau (kh ng tươi ô ng quan) và có phân bố đề u trong khoảng [ ; ]

N u ế ta coi rằng ấ ả ác đường t t c c truy n u ề đề đượ ạc t o ra t cùng m t quá trình ừ ộ

th ng kê và quá trình t o ố ạ đường truy n n là quá trình dề ày ừng nghĩ ộng a r so với bi n ế

t, thì biên c a c độ ủ ác đường truy n t x s tuâề án ạ ẽ n theo ph n b Rayleigh (â ố được x ác

định theo PT(2.10)) v PDF bià ên độ ủ ấ ả c a t t c c ác đường truy n g m c Lề ồ ả OS s ẽ

Hình 2.5 cho thấy mô hình c a lý lủ ịch ễ tr công suấ trung bt ình PDP cho một

kênh vô tuy n ế đa đườ Đường u tiêng đầ n là LOS có công suấ ớt l n nh tấ Sau đó là

c ác đường có m c côứ ng suất không đổ , i sau ó là đ đường có công suấ giảt m tuy n ế

tính theo dB Có th bi u di n ể ể ễ PDP này theo dB như sau [30]

Trong ó đ (0) bi u di n cho tín hi u ể ễ ệ đi thẳ , ng   bi u di n biên c a tín ( ) ể ễ độ ủ

hi u truy n n mệ ề đế áy thu tại th i i m tr tr ờ đ ể ễ ễ ,  hi u s ệ ố giữa công suất tín hi u ệ

đi th ng v i công su t ôẳ ớ ấ kh ng i và đổ Z là độ ố d c c a ph n gi m tuy n tính ủ ầ ả ế

2.7.2 Mô hình kênh trong miền tần số

Mô hình kênh trong miề ần t n s ố được trình b dày ở ạng ph côổ ng suất tr ễ DPS

(Delay Power Spectrum) Theo ó th c hi n bi n i Fourđ ự ệ ế đổ ier củ đa áp ứng xung kim

trong miền th i gian ta s thu đư c áp ứng kêờ ẽ ợ đ nh trong miề ần t n số Đáp ứng kênh

trong miề ần t n s ố được bi u di n nh sau: ể ễ ư

D ng c a ph côạ ủ ổ ng suất tr ễ DPS (Delay Power Spectrum) đượ giả địc nh giống nh ư

d ng c a ạ ủ PDP trung bình (Power Delay Profile: L ịch ễý l tr công suấ , vì th có th t) ế ể

s d ng m t côử ụ ộ ng thứ để ểc bi u di n c ễ ả hai mô hình này Bằng cách đị nh nghĩa:

Trong ó đ (0) = |(0)|2 bi u thể ị công suất thành ph n sóng ầ đi thẳng (LOS),

 bi u th thành ph n ôể ị ầ kh ng đổ ủi c a mậ đột ph công su tổ ấ,  u th m gi m và biể ị ũ ảđược x ác nh nh sau đị ư  = 10 10, Z đo bằng dB/ns biể thịu cho d c ph n độ ố ầ giảm tuy n tính c a ế ủ PDF

t s ỷ ố giữa công suấ thu vt à công suất ph nh sau: át ư

Trong ó đ  ký hi u ệ cho c ng suấ thu và ô t  ký hi u ệ cho c ng suấô t ph át

T ừ( ) theo PT(2.24) có th rút ể ra các ể bi u th c liêứ n quan đế NRP, thừ ốn a s

K và tr i tr ả ễtrung bình quân phương  nh sau [30] ư

Chương này nêu khái qu c tính kêát đặ nh truyền vô tuy n Thôế ng thường, các

phạm vi hẹp

Chương này ũng nê c u ra được những thông số ơ ả c b n c a c tính kêủ đặ nh truyền

nh bư ăng th ng nhấô t quán, thờ gian nhấi t quán, trải Doppler, trải tr ễ trung bình quân

phương … Dựa v c thôào ác ng số ày n ng i thi t k ph i tính to và l a ườ ế ế ả án ự chọn phù

h p c thôợ ác ng số khi thực hi n mô hình kênh ệ

B ng ả 2.2 dướ đ y đưa ra các th ng số trong ba miềi â ô n: Kh ng gian, t n s và ô ầ ố

th i ờ gian và m i ố quan hệ giữa c thôác ng số

Bảng 2.2 Các đặc tính kênh trong ba miền: Không gian, tần số và thời gian

1

50

c D

T B

≈ 1

στ

Nhược

điểm

Mục đích Lợi dụng đa đường Pha đinh phẳng

(T≥στ)

Pha đinh chậm (BS>>BD)

lớn hơn 90%; T: chu kỳ ký hi u; σệ τ: tr i tr trung bìnhả ễ quân phương; TC: thời gian

C thôác ng số kênh trong miền t n s là tr i Doppl và ầ ố ả er độ ộng b r ăng thông

nh t qu ấ án (xem bảng 2.2) Các thông số kênh miền th i ờ gian là thời gian nh t qu ấ án

và tr i tr ả ễ trung bình quân phương Trải Doppl gâer y ra do chuyể động tn ương đối giữa MS v BTS Cácà thông số n có thày ể ẫ đế d n n pha inh ch n l c th i gian (hay đ ọ ọ ờphân tập th i ờ gian) trong miền th i ờ gian vì tr i Doppl t l nghả er ỷ ệ ịch ớ v i th i ờ gian

nh t qu c a kêấ án ủ nh Trải tr x y ễ ả ra do trễ đa đườ Độ ộng r ng băng th ng nhấô t qu án

c a kêủ nh tỷ ệ nghịch ớ l v i tr i tr ả ễ trung bình âqu n phương Vì th tr i tr ế ả ễ trung bình quân phương có th dể ẫ đến n pha inh ch n l c t n s trong miề ầđ ọ ọ ầ ố n t n s ố

OFDM đưa ra giải ph áp cho pha đinh chọ ọ ần l c t n s vì nó có th chuy n ố ể ể pha

đinh ch n l c t n s v pha ọ ọ ầ ố ào đinh ph ng b ng cẳ ằ ách ử ụng chu kỳ s s ký hi u d hệ ài ơn

tr i tr ả ễ trung bình quân phương

Chương 3: LÝ THUYẾT VỀ KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN

Hình 3.1 Biểu diễn tín hi u trong miệ ền thời gian

V i m u tín hi u có ớ ẫ ệ chu kỳ là T thì tín hi u s chi m bệ ẽ ế ăng th ng lô à 1

 Trong phương pháp i u đ ề chế đơn sóng mang, dòng tín hi u ệ được truy n ề đi trên toàn ộ ăng tầ B, c nghĩ b b n ó a là t n s l y m u c a h thầ ố ấ ẫ ủ ệ ống b nằ g độ ộng b ng r ă

Trong th ng tin vô ô tuy n bế ăng rộng, kênh vô tuy n thế ường là kênh phụ thu c ộ

t n s ầ ố (frequency selective channel) Tố độ ấc l y m u thôẫ ở ng tin băng rộng s r t ẽ ấ

l nớ , do đ chu kỳ ấó l y m u ẫ  s r t nh Do ó phẽ ấ ỏ đ ương pháp đ ề chế đơn s i u óng

Ảnh h ng c a nhi u liêưở ủ ễ n tín hi u ISệ I g y ra bởâ i hi u ệ ứng phân tậ đa đườngp

đố ới v i tín hi u ệ thu là rấ ớ Đ ềt l n i u n ày được gi i thích do d cả độ ài ủa 1 m u tín hi u ẫ ệ

 là r t nh ấ ỏ so với trường h p i u ợ đ ề chế đa sóng mang Do vậ ảy nh hưởng c a tr ủ ễtruy n d n có th gâề ẫ ể y n n nhiễê u liên tín hi u ISệ I ở nhi u m u tín hi u thu ề ẫ ệ Ảnh

h ng c a s ph thu c c a kêưở ủ ự ụ ộ ủ nh theo tần s i v i ố đố ớ chấ ượt l ng h th ng r t l n ệ ố ấ ớHai l do n u tr n lý ê ê àm cho bộ cân bằng kênh v ọà l c nhi u m ễ ở áy thu là ph c ứ

t p ạ

Phương pháp i u đ ề chế đơn sóng mang hiện nay vẫ đượn c s d ng ch y u ử ụ ủ ếtrong th ng tin b ng hô ă ẹp nh h th ng thông tin di động to c u ư ệ ố àn ầ GSM Trong thông tin băng rộng, phương pháp i u đ ề chế đa sóng mang ra đờ để ải c i thi n c ệ ác

nh c i m nêu trên ượ đ ể

Phương pháp i u đ ề chế đa sóng mang đượ hiểc u là to bàn ộ ă b ng t n c a h ầ ủ ệ

th ng ố đượ chia làm nhi u bc ề ăng tầ con vớ ácn i c sóng mang phụ cho mỗ ăng tầi b n

Phương pháp i u đ ề chế đa sóng mang còn được bi t n nh phương pháp ế đế ưghép kênh theo tần s ố FDM, trong đó toàn b b r ng ph tín hi u c a h th ng ộ ề ộ ổ ệ ủ ệ ốđược chia làm = 2 + 1  kênh song song hay còn gọi là kênh ph v i b r ng là: ụ ớ ề ộ

 PT(3.2)

Do ó d c a m t m u tín hi u trong i u đ độ ài ủ ộ ẫ ệ đ ề chế đa sóng mang sẽ ớ l n hơn NC

l n ầ so vớ độ ài ẫi d m u tín hi u trong i u ệ đ ề chế đơn sóng mang

Trong ó đ  là tr truy n d n l n nh t c a kênh ễ ề ẫ ớ ấ ủ

Do vậ ảy nh h ng c a nhi u liê ín hi u IS âưở ủ ễ n t ệ I g y ra bởi tr truy n d n s ễ ề ẫ ẽ giảm (giả ảm nh h ng c a phâưở ủ n tậ đa đường) Tp ừ đ ó ta có th nêể u ra mộ ố ư đ ểt s u i m c ơ

b n c a i u ả ủ đ ề chế đa sóng mang so với c phác ương pháp i u ch n sóng đ ề ế đơ mang là

Ảnh h ng c a nhi u liê ín hi u ISưở ủ ễ n t ệ I (Inter symbol Int ference) gi- er ảm

Ảnh h ng c a s ph thu c kêưở ủ ự ụ ộ nh vào ầ t n s ố giảm do kênh đượ chia làm c nhi u ph n (Bề ầ ăng th ng giả , suy ra B < Bô m Cdo đó kênh ít ph thu c vụ ộ ào t n s ) ầ ố

Độ ph c t p c a b cân b ng kêứ ạ ủ ộ ằ nh v ọà l c nhi u ễ cho hệ ố th ng c ng ũ giảm

H thệ ống nh y c m v i hi u ạ ả ớ ệ ứng ph thu c th i ụ ộ ờ gian của kênh (time selectivity) i u n Đ ề ày được bi t n là do d c a mế đế độ ài ủ ột m u tín hi u t ng lê (T ẫ ệ ă n tín hi u tệ ăng, suy ra T > TC do ó kêđ nh phụ thu c th i ộ ờ gian) Dẫ đến n s bi n i v ự ế đổ ề

th i ờ gian của kênh vô tuy n có th x y ế ể ả ra trong một mẫu tín hi u ệ

Phương pháp i u đ ề chế đa sóng mang kh ng làm ăng hiệô t u qu s dả ử ụng b ng ă

t n c a h th ng ầ ủ ệ ố so với phương pháp đ ề chế đơn tầ , ngượ ạ ế i u n c l i n u c kêác nh phụđược cách nhau m t kho ng nh t nh thì i u n lộ ả ấ đị đ ề ày àm giảm hi u qu s dệ ả ử ụng phổ

Để ừ ậ v a t n d ng h t bụ ế ăng tần và có được c u i m c aác ư đ ể ủ i u đ ề chế đa sóng mang

người ta sử ụ d ng phương pháp đ ề chế i u OFDM vớ áci c sóng mang phụ ự tr c giao

3.1.3 Phương pháp đ ề i u chế đa sóng mang tr c giao OFDMự

còn OFDM giống nh dòng n c ư ướ chả trong vy òi n c (Hình b)ướ , nướ ẽ chảc s y thành

thành nhi u dòng n c ề ướ

a) FDM b) OFDM

Chúng ta có th t ngón tay d ng dòng n c vòi hình ể đặ để ừ ướ ở a) nhưng không

th lể àm v y v i vòi hình ậ ớ b) Vì v y ậ tuy cả hai làm những công việ khácc nhau

nhưng đáp ứ ng v i nhi u c a úng là kh nhau ớ ễ ủ ch ác

M t cộ ách nh tr c ìn ự quan hơn Giả ử ch s úng ta vận chuy n m t ể ộ kiện hàng ằng b

xe kéo, có hai cách: Cách th nh t ứ ấ chúng ta vận chuy n h t ể ế kiện hàng trong một chi c ế xe Cách ứ hai chứng th ta chia kiện hàng thành những ph n nh r i ầ ỏ ồ mang đi trên nhiều chuy n ế xe khác nhau Cả hai u đề mang chính x m t lác ộ ượng d li uữ ệ Nhưng trong trường h p x y ợ ả ra tai nạ , chỉ 1/4 dữ ệ trong kiện li u n hàng OFDM b ị

h ng ỏ

Hình 3.4 Biểu diễn tín hi u OFDM trong mi n t n sệ ề ầ ố

H thệ ống OFDM là h thệ ống ử ụng nguy n l ghép s d ê ý kênh ph n chia theo tầâ n

s tr c ố ự giao, hoạ động trêt n nguy n lê ý ph d li u bát ữ ệ ằng cách phân chia luồng d ữ

li u thành nhi u luệ ề ồng d li u ữ ệ song song có t c bít th p hố độ ấ ơn nhiều và s dử ụng

c luác ồng con này để đ ề chế i u sóng mang với nhi u sóng ề mang con có t n s ầ ố khácnhau Cũng nh c hư ác ệ th ng ố đa sóng mang th ng thường, hệô th ng OFố DM ph n âchia dả ầi t n công tác thành c bác ăng tần con khác nhau cho đ ềi u ch , đặế c bi t là t n ệ ầ

s ố trung t m củâ a c bác ăng con này ự giao vớ nhau về tr c i m t to h cặ án ọ , cho phép

ph c a c bổ ủ ác ăng con chèn ẫ nhau tăng hiệ l n u qu s dả ử ụng ph t n mà ôổ ầ kh ng g y ânhi u ễ

Khi k nh c đáp ứng t n s t t t hi u có ầ ố ố ín ệ thể truy n ề qua Khi k nh Fadingê

v i m t vớ ộ ài t n s (kêầ ố nh lựa chọ ần t n s ) thì tín hi u ôố ệ kh ng th i qua V i OFDM ể đ ớchúng ta có r t nhi u sóng ấ ề mang phụ vì v y ậ chỉ ộ ượ m t l ng nh sóng ỏ mang phụ ấ m t

d li u ữ ệ do fading

Ví dụ: H thệ ống truy n hình s DVB-ề ố T có b r ng bề ộ ăng tần băng tầ B = 7.61 n MHz khi đó b r ng m u tín hi u là ề ộ ẫ ệ

1

7 61 10 6= 0.131

Trong trường h p tín hi u ợ ệ được truy n trêề n k nh vê ô tuy n ế trong môi trường

đồi núi có tr ễ đường truy n là ề  =224 Khi ó đ

T s tr ỷ ố ễ đường truy n ề so vớ độ ài ẫi d m u tín hi u là: ệ

 = 

 =

224 0.131=1709 9

Trong th c t h thự ế ệ ống DVB-T được thi t kế ế ự d a trên k thu t a sóng mang ỹ ậ đ

OFDM vớ ối s sóng mang 2048 khi đ ỷ ố ễ đườó t s tr ng truy n ề so vớ độ ài ẫ íni d m u t

Do ó nhi u đ ễ ISI ảnh hưởng n đế 1 mẫu tín hi u ệ

3.2 Phương pháp điều chế OFDM

3.2.1 Khái niệm về sự trực giao của hai tín hiệu

sj(t) Để đả m b o tính tr c ả ự giao cho OFDM, các hình sin của sóng mang con phải

() =  2 0, ò , = 1,2, … ,  󰉗  PT(3.7)

 là khoảng ách ầ c t n s ố giữ hai sa óng mang con, T là th i ờ gian ký hiệ , u

N là s c sóng ố ác mang con và N. là băng th ng truyềô n d n và ẫ  là dịch ờ gian th i

Minh họa

OFDM t tính tr c đạ ự giao trong miền t n s b ng cầ ố ằ ách phân phối m i tín hi u ỗ ệthông tin ri ng biệ ào c sóng ê t v ác mang con khác nhau Các tín hi u OFDM ệ đượ ạc t o

ra từ ổ t ng c a c hủ ác àm sin tương ứng v i m i sóng ớ ỗ mang Tần s bố ăng tần c s c a ơ ở ủ

m i sóng ỗ mang con đượ chọc n là mộ ốt s nguyên lần c a t c ký hi uủ ố độ ệ , kết qu là ả

to b c sóng àn ộ ác mang con sẽ có t n s là s nguyê ầầ ố ố n l n c a t c ký hi uủ ố độ ệ Do đó

Hình v trêẽ n m phỏng m t tín hi u OFô ộ ệ DM vớ i 4 sóng mang con được cho

b i ở Hình 3.5 Trong đó (3.5.1a), (3.5.2a), (3.5.3a) và (3.5.4a) thể hi n c sóng ệ ácmang con riêng lẻ, vớ ầi t n s tố ương ứng 10, 20, 30 v 40 Pha ban đầà u c a to b ủ àn ộ

c a ủ 4 sóng mang con trong miền th i gian và ờ miề ần t n s ố

Hình 3.5 Mô ph ng d ng ỏ ạ sóng c a m t tín hiủ ộ ệu OFDM trong mi n th i gian và t ề ờ ần

s ố

Tính tr c ự giao trong miề ần t n s c a tín hi u OFDM ố ủ ệ được th hi n m t cể ệ ộ ách

t ng minh ườ ở hình 3 Thấ7 y rõ, trong miề ần t n s m i sóng ố ỗ mang con của OFDM

có m t ộ đáp ứng t n s dầ ố ạng sinc (sin(x)/x) Dạng sinc c đường ó bao chính h pẹ , với

đỉnh suy gi m ch m ả ậ khi biên độ ủ ầ c a t n s cố ách xa trung t m Tâ ính trực giao đư c ợ

th hi n là nh c a m i sóng ể ệ đỉ ủ ỗ mang con tương ứng với á trgi ị 0 c a to bủ àn ộ c ácsóng mang con khác Hình 3.6 cho ta thấy với cùng r ng b ng t n c p ph độ ộ ă ầ ấ át cho

h thệ ống thì hi u qu s dệ ả ử ụng ph t n c a OFổ ầ ủ DM lớn g p ấ hai lầ so vớ ơn i c ch ế

Hình 3.6 Mô ph ng dỏ ạng phổ ủ c a tín hi u OFDM b ng t n cệ ă ầ ơ ở s 5 sóng mang,

hiệu quả ph tổ ần của OFDM so với FDM

Đáp ng tổng h p ứ ợ 5 sóng mang con của m t t hi u OFDM ộ ín ệ đượ minh họ ởc a đường n ét en m đ đậ hình 3.7

Hình 3.7 Phổ ổ t ng h p c a tín hi u OFDM trong b ng t n cợ ủ ệ ă ầ ơ ở s

D a v tính tr c ự ào ự giao, phổ tín hi u c a c sóng ệ ủ ác mang phụ cho phép chồng

l n lêấ n nhau Sự chồng ầ này làm hi u su t s d l n ệ ấ ử ụng ph c a to b bổ ủ àn ộ ăng tầ ăn t ng

lên mộ ách đáng ểt c k

Hình 3.8Phổ ủ c a m t sóng mang OFDM con và c a tín hi u OFDMộ ủ ệ

S tr c ự ự giao này th c hi n ự ệ như sau: Ph c a tín hi u sóng mang ph th p ổ ủ ệ ụ ứđược d ch v mị ào ột kênh con th ứ p th ng qua phépô nhân v i hớ àm mũ  , trong

  là khoảng cách ầ t n s ố giữ hai sa óng mang Th ng qua phépônhân vớ ối s ph c n mà c sóng ứ ày ác mang phụ ự giao vớ tr c i nhau Tính trực giao c a ủhai sóng mang phụ p và q đượ kiể chứng nh sau [4] c m ư

tích phân của m t sóng ộ mang với liên hiệp ph c c a sóng ứ ủ mang còn ạ ằng l i b 0 nếu chúng là hai sóng mang khác ệ Trong trườ bi t ng h p tích phâợ n vớ chi ính nó s cho ẽ

k t qu là m t hế ả ộ ằng số Sự tr c ự giao này là nguy n tắê c c a ph i u ủ ép đ ề chế OFDM

Hình 3.9 B iộ đ ều chế OFDM [4]

Các b c th c hiướ ự ệ đ ền i u ch tín hi u OFDMế ệ

 Chèn khoảng b o v ả ệ

3.2.2.1 Chuyển đổi nối tiếp song song

Hình 3.10 Khối biến đổi serial to parallel rồi đ ềi u chế ố s

Kh i n có nhi m v bi n i m t chu i t hi u n i ti p thành c chu i t ố ày ệ ụ ế đổ ộ ỗ ín ệ ố ế ác ỗ ín

hi u d i d ng ệ ướ ạ song song Khối n thày ực hi n ch c n ng giống v i i u ệ ứ ă ớ đ ề chế FDM

Ta xét ví d c th sau: ụ ụ ể

Trong OFDM c N só óng mang, N có th là b t c giá tr n ể ấ ứ ị ào trong khoảng t ừ

16 n đế 1024 tùy thu c v môộ ào i trường mà h ệ thống đang sử ụng d

Thí nghiệm truy n bít mà úng ề ch ta muốn truy n bề ằng việc s dử ụng công nghệ

OFDM vớ 4 si óng mang phụ Tín hi u có t n s l y m u là ệ ầ ố ấ ẫ 1 sample/1 symbol [31]

Hình 3.11 Dòng bít đ đượã c đ ềi u biên sử ụ d ng 4 sóng mang

Những bít u tiê àđầ n l : 1 1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 - -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 …

Bi n i c ế đổ ác bit từ ố ế sang song song n i ti p

th truy n t thôể ề đạ ng tin phả ằng 2 lầ ố đội b n t c truy n ề tin Trong trường h p nợ ày, tốc

độ truy n thông tin s là ề ẽ 1/4 hay 4 sóng mang s mang m t ẽ ộ symbol/1 gi y Nh v y â ư ậ

t n s sóng ầ ố mang nhỏ nh t có ấ thể truy n ề đượ 1/4 th ng tin l 1/2 Hz Nhưng chúngc ô à

ta chọn 1 Hz cho thu n l i ậ ợ cho quá trình khảo sát Nếu úng ch ta chọ ần t n s b t u ố ắ đầ

là 1/2 th ác ài ế theo sẽì c h ti p là 1, 3/2 và 2

Sóng mang 1 ch- úng ta cần truy n ề 1, 1, 1, 1, - -1, -1 Chúng ta sẽ đặ t lên tần s ốsóng mang l 1 Hzà

Hình 3.12 Sóng mang 1 và nh ng bit ữ đ đượã c đ ềi u biên

Sóng mang 2- T n s ti p ầ ố ế theo l 2 Hz Nà ó s tr c ẽ ự giao vớ ầi t n s c a sóng ố ủmang 1 Hz Xét c t ộ C2: 1, 1, 1, 1, 1, - -1 v đ ềà i u bi n úng ế ch

Hình 3.13 Sóng mang 2 và nh ng bit ữ đ đượã c đ ềi u chế

Sóng mang 3 và 4 đượ đ ề chế ởi tầc i u b n s ố 3 Hz v 4 Hzà

Hình 3.14 Sóng mang ph 3 và sóng mang phụ ụ 4 và nh ng bít ã ữ đ đượ đ ềc i u ch ế

Bây giờ ta sẽ đ ề i u biên tấ ả áct c c bít s dử ụng 4 tần s sóng ố mang từ 1 Hz đế 4 n

Hz

thành tín hi u phệ ức

3.2.2.2 Thực hi n b i u ch b ng thu t án IFFTệ ộ đ ề ế ằ ậ to

Hình 3.16 Kh i iố đ ều chế tín hi u OFDMệ

Tín hi u ệ đượ chia nhỏc thành c lu ng d li u ác ồ ữ ệ song song (qua bộ bi n ế đổi

s ial-to-per arallel conv ter) ther ành c dòng b trêác ít n mỗi lu ng ồ song song là  , ,

t c ố độ ữ ệ d li u trên mỗi lu ng s ồ ẽ giảm i đ  l nầ Dòng bít trên mỗi luồng song song   ,  l i ạ đượ đ ề chếc i u thành c m u tín hi u ph c ác ẫ ệ ứ đa mức  ,  qua bộ

đ ềi u ch s Trong ó: ế ố đ

n - là chỉ ố s sóng mang phụ

à i l chỉ ố khe th s ời gian tương ứng v i Nớ C b ít song song sau khi qua bộ ế bi n

đổ ố ếi n i ti p/ song song

à k l chỉ ố khe thờ gian tương ứng v i N s i ớ C mẫu tín hi u ph c Phương pháp ệ ứ

đ ềi u ch b ng t n c s th ng ế ở ă ầ ơ ở ườ đượ ử ục s d ng là M-QAM, QPSK, …

C m u tín hi u ph ác ẫ ệ át  ,  l i ạ được nhân vớ xung cơ ở g(t) mụ đi s c ích làmgiớ ại h n ph tín hi u c a m i sóng mang Tr ng h p n gi n nh t c a xung c s ổ ệ ủ ỗ ườ ợ đơ ả ấ ủ ơ ở

là xung vuông Sau khi nhân với xung c s tín hi u ơ ở ệ được d ch t n n kênh con ị ầ đếtương ứng thông qua phép nhân với hàm ph c ứ     Phép nhân này àm ác ín l c t

hi u trêệ n các sóng mang phụ ự giao với nhau tr c

Tín hi u ệ sau khi nh n vớâ i xung c s và d ch t n ơ ở ị ầ được công l i qua b t ng và ạ ộ ổđược bi u di n nh sau: ể ễ ư

Phép bi n i OFDM phế đổ ở ương trình trên trùng v i phớ ép bi n i ế đổ IDFT vì v y ậ

ta có th s dể ử ụng phép ế đổ bi n i IDFT t o để ạ ra tín hi u OFệ DM Phép ế đổ IDFT bi n i

s chuy n tín hi u t ẽ ể ệ ừ miề ần t n s v ố ề miền th i gian ờ

Do các v t c n trêậ ả n đường truy n ín hi u t i m ề , t ệ ớ áy thu sẽ ị b nhi u b i c t ễ ở ác ín

hi u trệ ễ Nếu t h p thu ổ ợ được tr i d nhi u ả ài ề symbol th kh ng những ì ô chỉ có giao thoa ký hi u ISệ I mà còn có nhi u ễ giao thoa xuy n k nh ICI Viê ê ệc chia b ng tần ăthành nhi u sóng ề mang con có th ể giả đượm c tr k d nhi u ễ éo ài ễ symbol nhưng giao thoa 2 symbol cạnh nhau là ôkh ng thể tránh khỏi

Để kh c ph c ISI gi a 2 symbol c nh nhau ng i ắ ụ ữ ạ ườ ta th m vàoê đầu m i symbol ỗ

m t khoộ ảng th i ờ gian bảo v Tệ g Do tấ ảt c c sóng ác mang tu n ho ầ àn chu k Tỳ u nên

c tín hi u ác ệ đượ đ ề chế ũc i u c ng tu n ho và ầ àn khoảng b o v s ả ệ ẽ giống v i ph n ớ ầ cuối

c a ủ chu kỳ symbol Như ậ v y n u tr ế ễ symbol trướ đc ó nh hỏ ơn Tg thì nó ôkh ng ảnh

h ng t i ưở ớ symbol hiệ ạn t i

T

Sao chép

Hình 3.18Mô tảkhái ni m vệ ề chuỗi b o vả ệ

Trong ó đ GI: l khoảng b o v v i chi u d Tà ả ệ ớ ề ài g; TS chi u d tín hi uề ài ệ ; T chiều

Chu i b o v kêỗ ả ệ nh (Guard band) là m t chu i tín hi u có d Tộ ỗ ệ độ ài G phía sau ởsao chép lên phía tr c c a m u tín hi u x nh Vi c ướ ủ ẫ ệ ác đị ệ sao chép n có t d ng ày ác ụchống l i nhi u xuyê ín hi u gâạ ễ n t ệ y ra bởi hi u ệ ứng phân tậ đa đườp ng [4]

Gi thi t m ph ph ả ế áy át át đi một kho ng tín hi u hình ả ệ sin có chi u dề ài TS Sau khi chèn chu i b o v tín hi u nỗ ả ệ ệ ày có chu kỳ là  =  + Do hiệ ứu ng phân tập

đ đườa ng tín hi u n s n m ệ ày ẽ đế áy thu qua nhiều tuy n ế đường truy n v i tr truy n ề ớ ễ ề

d n ẫ khác nhau Giả thi t tín hi u thu ế ệ đượ ừ hai tuyếc t n truy n d nề ẫ , trong đó m t ộtuy n truy n d n ôế ề ẫ kh ng có trễ, tuyến còn l i ạ so với tuy n u tiê à ế đầ n l  Ở tuy n ế

đầu tiên ta nh n th y m u tín hi u th (k-ậ ấ ẫ ệ ứ 1) kh ng chồng l n lêô ẫ n mẫu tín hi u th ệ ứ k

Đ ềi u n là ày do ta giả ử s tuy n u tiêế đầ n kh ng cô ó trễ truy n d n ề ẫ

Ở tuy n th hai, m u tín hi u th (k-1) b d ch sang mẫế ứ ẫ ệ ứ ị ị u tín hi u th k m t ệ ứ ộkhoảng là  do trễ truy n d n Tương t nh v y m u tín hi u th k b d ch sang ề ẫ ự ư ậ ẫ ệ ứ ị ịtín hi u th ệ ứ (k+1) một kho ng cũng là ả  Tín hi u thu ệ đượ ở áy thu sẽc m là tổng

c a tín hi u t t c c tuy nủ ệ ấ ả ác ế Sự ịch d tín hi u ệ do trễ truy n d n ề ẫ trong các ph ng ươ

ph i u áp đ ề chế thông thường s gâẽ y ra nhiễu xuyê ín hi u ISn t ệ I Tuy nhi n trong hê ệ

th ng OFDM có s dố ử ụng chu i b o v s lo i b ỗ ả ệ ẽ ạ ỏ được nhi u nễ ày

Trong trường h p ợ    thì ph n b ầ ị chồng l n tín hi u gâấ ệ y nhiễ ISI chỉu

n m ằ trong khoảng c a chu i b o vủ ỗ ả ệ Khoảng tín hi u có ích có d Tệ độ ài S ôkh ng bịchồng l n b i c mấ ở ác ẫu tín hi u khác phía thu, chu i b o v s b g t b tr c ệ Ở ỗ ả ệ ẽ ị ạ ỏ ướ

tr c ướ khi gử đếi n b ộ giả đ ề chếi i u OFDM

Đ ềi u ki n h th ng OFệ để ệ ố DM kh ng b nh h ng b i nhi u IS à ô ị ả ưở ở ễ I l

Vi c s dệ ử ụng chu i b o v m b o tính tr c ỗ ả ệ đả ả ự giao của c sóng ác mang phụ, do

v y ậ đơn giản hóa c u trúc b ánh á kêấ ộ đ gi nh, bộ cân bằng tín hi u phía thu ệ ở

Tuy nhi n do chuê ỗ ải b o v ôệkh ng mang thông tin có ích nên hiệu su t s d ng ấ ử ụ

h th ng ệ ố giảm m t l ng là: ộ ượ

Hi u ng ISệ ứ I tr n tê ín hi u OFệ DM có th lo i b ho to b ng cể ạ ỏ àn àn ằ ách chènthêm mộ khoảng b o v tr c m i ký t Kho ng b o v n t ả ệ ướ ỗ ự ả ả ệ ày đượ chọ sao cho c n

l n hớ ơn giá tr tr c c i c a ị ễ ự đạ ủ đường truy nề Tuy nhi n nế ta sử ụng khoảng trống ê u dcho khoảng b o v thì s gâả ệ ẽ y ra nhiễu liên sóng mang ICI (Interchannel Interference), vì khi ó cđ ác sóng mang con nhậ đượ ởn c máy thu sẽkhông còn tr c ựgiao nữ Đểa lo i b nhi u ạ ỏ ễ ICI thì ký t OFự DM phả đượi c m r ng ở ộ chu kỳ trong khoảng b o v m b o rả ệ để đả ả ằng c thành ph n ác ầ đa đường c a ký t luôủ ự n có s ốnguyên lầ chu kỳ trong khoảng th i n ờ gian FFT Do được mở ộ r ng chu k nên ỳkhoảng b o v còn ả ệ được g i là ọ cyclic pr ic (tief ề ố ặn t l p)

Tóm l i ạ chèn chu i b o v ỗ ả ệ trong c ng nghệ OFDM cô ó nh ng u i m sau: ữ ư đ ể

Thí dụ: H thệ ống truy n hình s mề ố ặ đất t DVB-T có bề ộ r ng b ng t n là B = 7.61 ă ầMHz, với tr truy n d n l n nh t là 224 ễ ề ẫ ớ ấ  d Độ ài  =2048 Tính hi u su t , ệ ấ

ph l n nh t c a h thổ ớ ấ ủ ệ ống trong trường h p tín hi u ợ ệ thu kh ng bị ảô nh hưởng b i ởnhi u liê ín hi u ISễ n t ệ I Trong trường h p n ít nh t ợ ày ấ bao nhi u phầê n trăm của ph ổtín hi u ph i dùng ệ ả cho việc truy n d n chu i b o v ề ẫ ỗ ả ệ

Để tín hi u ệ thu kh ng b nh h ng c a nhi u ISô ị ả ưở ủ ễ I th độ àiì d chu i b o v ph i ỗ ả ệ ả

l n hớ ơn trễ truy n d n c a kêề ẫ ủ nh tức là    khi ó ph c a tín hi u l n nh t đ ổ ủ ệ ớ ấtương ứng là:

3.2.3 Kỹ thu t gi i i u chế OFDM ậ ả đ ề

Kênh truyền d n phâẫ n tậ đa đường p được bi u di n v m t to h c thôể ễ ề ặ án ọ ng qua

đáp ng xung ứ ( , ) và hàm truy n ề đạt ( , ) Đối v i áp ng xung ớ đ ứ ( , ), biết

 là tr truy n d n c a kêễ ề ẫ ủ nh Trễ truy n d n là ề ẫ khoảng th i ờ gian cần thi t tín hi u ế để ệchuy n t m ph n m ể ừ áy át đế áy thu Biế t ln à thời gian tuy t i (hay th i i m quan ệ đố ờ đ ể

Hình 3.19 Mô hình truy n tín hi u ề ệ qua k nh vê ô tuy n ế

Ở mi n th i ề ờ gian tín hiệu thu là tích ch p c a tín hi u ph và ậ ủ ệ át đáp ứng xung

c a kênh ủ

() = ()  ( , ) =  ( , )(   )

3.2.3.2 Nguyê ý gi i in l ả đ ều chế OFDM

Nguyê ý n l giả đ ề chếi i u OFDM được th hi n thôể ệ ng qua sơ đồ sau:

Hình 3.20 S nguyêơ đồ n lý gi i iả đ ều chế OFDM [4]

S cơ đồ ấu trúc bộ ả đ ều chế gi i i OFDM được giải thích như sau:

V i s ớ ơ đồ giả đ ề chếi i u OFDM tr n, tê ín hi u ệ đưa vào b ộ giả đ ềi i u chế là u(t)

Tách khoảng b o v ả ệ

Sau khi tách chu i b o v kh i luỗ ả ệ ỏ ồng tín hi u ệ u(t), luồng tín hi u nh n ệ ậ đượ ẽc s

là:

( +) = ( + ); 0     PT(3.20) Tùy theo d c a chu i b o v độ ài ủ ỗ ả ệ so với tr truy n d n l n nh t c a kêễ ề ẫ ớ ấ ủ nh, cũng

nh i u ư đ ề kiện c a kêủ nh truyề ứn t c là kênh truyền ph thu c th i ụ ộ ờ gian hay kh ng mô à

Cu i cùng tín hi u ố ệ sau giả đ ềi i u ch trêế n mỗi sóng mang được bi u di n b i ể ễ ở

Gi thi t r ng kêả ế ằ nh truyền vô tuy n ôế kh ng phụ thu c v th i gian trong ộ ào ờ độ

d c a m t m u tín hi u ài ủ ộ ẫ ệ  , có nghĩa là bi n th i ế ờ gian t trong hàm truy n t c a ề đạ ủkênh được lo i b ạ ỏ trong phép ấ l y tích phân, khi đó thành ph n có ích ầ  , đượ viếc t

Do các sóng mang trực giao v i nhau, k t qu tích phân PT(3.27) rõ rớ ế ả ở àng

b ng ằ 0 Do vậy thành ph n ầ can nhiễu liên k nh sẽ ịê b tri t tiêệ u trong trường h p ợ

kênh truyề kh ng thay đổn ô i th i ờ gian trong một chu k tín hi u ỳ ệ 

3.2.3.3 Thực hi n b gi i i u ch thông qua phép bi n i nhanh FFT ệ ộ ả đ ề ế ế đổ

Hình 3.21 S ơ đồ khố ộ ả đ ềi b gi i i u chế OFDM [4]