công nghệ ofdm và ứng dụng trong wimax

CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv LỜI NÓI ĐẦU v CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX 1 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX 3 Phân bố Rayleigh 4 Hình 1.3: Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh 5 Phân bố Ricean : 5 1.2.5.1. Pha đinh băng hẹp(pha đinh phẳng) 12 1.2.5.2. Pha-đinh băng rộng (pha đinh lựa chọn tần số) 13 Q 24 Bảng2.1.Các giá trị trong mã hóa 64QAM 24 Ts 26 Hình 2.7. Tiền tố lặp (CP) trong OFDM 26 3.2. Khái niệm: 44 3.3. Các chuẩn của WiMAX: 49 3.3.1. Chuẩn IEEE 802.16 – 2001: 49 Chuẩn IEEE 802.16-2001 được hoàn thành vào tháng 10/2001 và được công bố vào 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho các mạng vùng đô thị. Đặc điểm chính của IEEE 802.16 – 2001: 49 3.3.2. Chuẩn IEEE 802.16a: 49 Vì những khó khăn trong triển khai chuẩn IEEE 802.16, hướng vào việc sử dụng tần số từ 10 – 66 GHz, một dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a đã được hoàn thành vào tháng 11/2002 và được công bố vào tháng 4/2003. Chuẩn này được mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho những tần số trong băng tần 2–11 GHz, bao gồm cả những phổ cấp phép và không cấp phép và không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng. Đặc điểm chính của IEEE 802.16a như sau: 50 3.3.3. Chuẩn IEEE 802.16 – 2004: 51 Tháng 7/2004, chuẩn IEEE 802.16 – 2004 hay IEEE 802.16d được chấp thông qua, kết hợp của các chuẩn IEEE 802.16 – 2001, IEEE 802.16a, ứng dụng LOS ở dải tần số 10 - 66 GHz và NLOS ở dải 2 - 11 GHz. Khả năng vô tuyến bổ sung như là “beam forming” và kênh con OFDM 51 3.3.4. Chuẩn IEEE 802.16e: 51 Đầu năm 2005, chuẩn không dây băng thông rộng 802.16e với tên gọi Mobile WiMAX đã được phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới những thiết bị đang di chuyển. Chuẩn này giúp cho các thiết bị từ các nhà sản xuất này có thể làm việc, tương thích tốt với các thiết bị từ các nhà sản xuất khác. 802.16e họat động ở các băng tần nhỏ hơn 6 GHz, tốc độ lên tới 15 Mbps với kênh 5 MHz, bán kính cell từ 2 – 5 km. WiMAX 802.16e có hỗ trợ handoff và roaming. Sử dụng SOFDMA, một công nghệ điều chế đa sóng mang. Các nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX cũng có thể sử dụng mạng để cung cấp dịch vụ cố định. 802.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng mang thay đổi, ngoài các mô hình OFDM và OFDMA. Sự phân chia sóng mang trong mô hình OFDMA được thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng của nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng. Cụ thể hơn, 802.16e đưa ra hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO và AAS, cũng như các handoff cứng và mềm. Nó cũng cải tiến các khả năng tiết kiệm công suất cho các thiết bị di động và các đặc điểm bảo mật linh hoạt hơn 52 3.5. Lớp MAC và lớp PHY trong WIMAX: 54 3.5.1. Sơ đồ khối: 54 3.5.2. Lớp MAC: 55 Lớp MAC chuẩn IEEE 802.16 cung cấp giao diện hoạt động độc lập với lớp vật lý do giao diện lớp vật lý là giao diện vô tuyến. Phần chủ yếu của lớp MAC tập trung vào việc quản lý tài nguyên trên airlink(lien kết vô tuyến). Giải quyết được bài toán yêu cầu tốc độ dữ liệu cao trên cả hai kênh downlink và uplink. Các cơ chế điều khiển truy cập và thuật toán cấp phát băng thông hiệu quả có khả năng đáp ứng cho hàng trăm đầu cuối trên mỗi kênh 55 3.5.3. Lớp PHY : 56 3.5.3.2. Phương pháp ghép (Duplexing): 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các loại phadinh Error: Reference source not found Bảng 1.2 Các giá trị trải trễ thông dụng Error: Reference source not found Bảng 2.1.Các giá trị trong mã hóa 64QAM Error: Reference source not found Bảng 2.2 Mô hình điều chế được sử dụng tùy vào việc dụng hòa giữa yêu cầu tốc độ truyền dẫn và chất lượng truyền dẫn Error: Reference source not found Bảng 2.3.Mã Gray Error: Reference source not found Bảng 2.4: Thông số symbol OFDM theo chuẩn 802.16-2004 Error: Reference source not found Bảng 3.1. Các tính năng của WirelessMAN OFDM 58 Bảng 3.2. Minh hoạ hai kiểu trạm 68 Bảng 4.1. Các cấu hình kênh FUSC cơ sở 89 Bảng 4.2. Lý lịch trễ công suất đa đường của ITU cho thông tin di động 3G 90 TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Ảnh hưởng của môi trường vô tuyến Error: Reference source not found Hình 1.2 Tín hiệu đa đường Error: Reference source not found Hình 1.3: Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh Error: Reference source not found Hình 1.4: Hàm mật độ xác suất của phân bố Ricean: k = Db (Rayleigh) và k = 6 dB. Với k >>1, giá trị trung bình của phân bố Ricean xấp xỉ với phân bố Gauss 6 Hình 1.5: Trải trễ đa đường Error: Reference source not found Hình 1.6. Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI trong hệ thống OFDM Error: Reference source not found Hình 1.7. Phân tập lựa chọn hai nhánh đơn loại đi hầu hết sự suy giảm mạnh Error: Reference source not found Hình 1.8. Sơ đồ khối của mô hình kênh truyền 14 Hình 1.9. Kênh truyền và bộ cân bằng Error: Reference source not found Hình 2.1 Tích phân của hai sóng sin khác tần số Error: Reference source not found Hình 2.2 Tích phân của hai sóng sin cùng tần số Error: Reference source not found Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống OFDM Error: Reference source not found Hình 2.4 .Phổ của tín hiệu OFDM Error: Reference source not found Hình 2.6. Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng kỹ thuật số 25 Hình 2.7. Tiền tố lặp (CP) trong OFDM Error: Reference source not found Hình 2.8. Đáp ứng xung của kênh truyền trong môi trường truyền đa đườngError: Reference source not found Hình 2.9. Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK Error: Reference source not found Hình 2.10. Biểu đồ bản tin tín hiệu QPSK Error: Reference source not found Hình 2.12. Giản đồ IQ của 16-PSK khi dựng mã Gray. Mỗi vị trí IQ liên tiếp chỉ thay đổi một bit đơn Error: Reference source not found Hình 2.13. Cấu trúc tín hiệu OFDM 33 Hình 2.14. Độ rộng băng tần hệ thống và độ rộng băng tần sóng mang con 34 Hình 2.15. Đa đường dẫn trong các điều kiện kết nối NLOS Error: Reference source not found Hình 2.16 Cấu trúc Symbol OFDM, ISI và khoảng bảo vệ Error: Reference source not found Hình 2.17. Trực giao sub-carrier OFDM trong miền tần sốError: Reference source not found TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Hình 2.18:Sơ đồ khối bộ phát và thu tín hiệu OFDM Error: Reference source not found Hình 2.19:Dạng sóng tín hiệu OFDM phát Error: Reference source not found Hình 2.20: Dạng sóng tín hiệu OFDM thu Error: Reference source not found Hình 3.1: Các đặc tính của WiMAX Error: Reference source not found Hình 3.2.Cấu hình PMP 50 Hình 3.3.Cấu hình MESH 50 Hình 3.4. Khối giao thức 51 Hình 3.5. Điều chế thích ứng trong lớp vật lý 55 Hình 3.6. Cấu trúc khung OFDM đường xuống 57 Hình 3.7. Cấu trúc khung OFDM đường lên. 57 Hình 3.8. Sơ đồ khối máy phát và máy thu WirelessMAN OFDM 58 Hình 3.9. Sơ đồ khối băng gốc của máy phát và máy thu WirelessMAN OFDM 59 Hình 3.10. Thí dụ về vùng số liệu trong ấn định OFDMA 61 Hình 3.11. Thí dụ về sắp xếp các khe OFDMA vào các kênh con và các ký hiệu trên đường xuống (trong chế độ PUSC) 62 Hình 3.12. Thí dụ về sắp xếp các khe OFDMA vào các kênh con và các ký hiệu cho đường lên 62 Hình 3.14. Mô tả về FDD và TDD 63 Hình 3.15. Cấu trúc khung của FDD 63 Hình 3.16. Cấu trúc khung của TDD 63 Hình 4.1: Hai chế độ song công TDD và FDD 72 Hình 4. 2: Cấu trúc khung WiMAX OFDM 73 Hình 4.3: Minh họa khung OFDMA với cấu trúc đa vùng 74 Hình 4.4: Mô hình tái sử dụng tần số 77 Hình 4.5: Phân đoạn tái sử dụng tần số trong một site gồm 3 cell 78 Hình 4.6: Mã hóa không gian- thời gian 79 Hình 4.7 : Chuyển mạch thích ứng cho Anten thông minh 79 Hình 4.8: Trung tâm quản lý mạng WiMAX 80 Hình 4.9: Sơ đồ kết nối WiMAX 81 Hình 4.10: Mô hình mô phỏng kênh đường xuống 83 Hình 4.11 : Lưu đồ mô phỏng 84 Hình 4.12: Cấu trúc sóng mang con OFDMA 86 Hình 4.13 : Mô phỏng kênh phadinh Rayleigh tại f Doppler = [17 49 114] HZ 87 Hình 4.14: Mô phỏng kênh phadinh chọn lọc tần số 87 TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Hình 4.15: Hiệu năng BER của cấu hình kênh 4 khi di chuyển và không di chuyển 88 Hình 4.16: Hiệu năng BER giữa kịch bản kênh số 2 và kịch bản kênh số 4 cho trường hợp cố định và di động 89 Hình 4.17: Hiệu năng BER giữa các kịch bản kênh số 3 và 4 cho trường hợp cố định và di động (vận tốc 125 Km/h) 89 Hình 4.18: Hiệu năng BER giữa các kịch bản kênh trong trường hợp cố định và di động tại vận tốc 125Km/h 90 Hình 4.19: Hiệu năng BER của cấu hình kênh 2 khi di chuyển và không di chuyển 90 Hình 4.20 : Hiệu năng BER giữa các kịch bản kênh số 3 và 4 cho trường hợp cố đinh và di động (vận tốc 125Km/h) 91 Hình 4.21 : Hiệu năng BER giữa các kịch bản kênh trong trường hợp di động tại vận tốc 125 Km/h 91 TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX CHƯƠNG I MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN TRONG KỸ THUẬT OFDM 1.1.Giới thiệu chương: Trong hệ thống thông tin vô tuyến, kênh thông tin là một vấn đề được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm nhất là trong những năm gần đây. Cùng với sự bùng nổ các nhu cầu ngày càng cao của xã hội thì các công nghệ truyền dẫn mới cũng được ra đời và phát triển như công nghệ OFDM trong WiMAX. Chính vì vậy, chương này sẽ trình bày tóm tắt về các đặc tính của kênh truyền vô tuyến cũng như các yếu tố gây ảnh hưởng tới chất lượng truyền của kênh vô tuyến. như hiện tượng trải trễ, các loại Fading, tạp âm Gauss trắng, hiện tượng Doppler ảnh hưởng đến quá trình truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống OFDM. 1.2 Đặc tính kênh truyền vô tuyến trong hệ thống OFDM: Kênh truyền tín hiệu OFDM là môi trường truyền sóng giữa máy phát và máy thu. Trong kênh truyền vô tuyến lý tưởng, tín hiệu nhận được bên thu được truyền theo tầm nhìn thẳng. Tuy nhiên trong thực tế, kênh truyền tín hiệu vô tuyến bị thay đổi. Việc nghiên cứu các đặc tính của kênh truyền là rất quan trọng vì chất lượng của hệ thống truyền vô tuyến là phụ thuộc vào các đặc điểm này. Các yếu tố chính hạn chế hệ thống thông tin di động bắt nguồn từ môi trường vụ tuyến. Các yếu tố này là: • Suy hao: Cường độ trường giảm theo khoảng cách. Thông thường suy hao nằm trong khoảng từ 50 đến 150 dB tùy theo khoảng cỏch • Che tối:Vật cản giữa trạm gốc và máy di động làm suy giảm thêm tín hiệu • Pha đinh đa đường và phân tán thời gian: Phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ làm méo tín hiệu thu bằng cỏch trải rộng chúng theo thời gian. Phụ thuộc vào băng thông của hệ thống, yếu tố này dẫn đến thay đổi nhanh cường độ tín hiệu và gõy ra nhiễu giao thoa giữa cỏc ký hiệu (ISI: Inter Symbol Interference). • Nhiễu: Cỏc máy phát khỏc sử dụng cùng tần số hay các tần số lân cận khác gây nhiễu cho tín hiệu mong muốn. Đôi khi nhiễu được coi là tạp âm bổ sung. TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 1 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX 1.2.1 Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation): Sự suy giảm tín hiệu là sự suy hao mức công suất tín hiệu trong quá trình truyền từ điểm này đến điểm khác. Điều này có thể là do đường truyền dài, do các tòa nhà cao tầng và hiệu ứng đa đường. Hình 1.1 cho thấy một số nguyên nhân làm suy giảm tín hiệu. Bất kì một vật cản nào trên đường truyền đều có thể làm suy giảm tín hiệu. Hình 1.1 Ảnh hưởng của môi trường vô tuyến 1.2.2 Phadinh: 1.2.2.1. Hiệu ứng đa đường: Kênh vô tuyến di động gây ra những hạn chế cơ bản đối với chất lượng liên lạc. Kênh vô tuyến di động có thể thay đổi từ dạng LOS (Line- Of -Sight) đến dạng bị che chắn bởi các chướng ngại vật cố định hoặc di động, hay nói cách khác là tín hiệu truyền từ máy phát tới máy thu được truyền theo nhiều đường khác nhau gọi là truyền dẫn đa đường. Truyền dẫn đa đường trong thông tin di động do ba cơ chế gây ra, đó là sự phản xạ (Reflection), nhiễu xạ (Diffaction) và tán xạ (Scattering). Hình 1.2 chỉ ra một số trường hợp mà tín hiệu đa đường có thể xảy ra. - Hiện tượng phản xạ xảy ra khi song điện từ va chạm vào một mặt phẳng nhẵn có kích cỡ rất lớn so với bước song. Trong thực tế, phản xạ thường gây bởi các tòa nhà, các biển quảng cáo… - Hiện tượng nhiễu xạ xảy ra khi đường truyền giữa máy phát và máy thu bị che khuất bởi các vật cản có kích cỡ lớn hơn so với bước sóng, gây ra các tia thứ cấp phía sau vật cản. Nhiễu xạ là trường hợp tính đến năng lượng truyền từ máy phát tới máy thu không theo tia TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 2 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX nhìn thẳng. Do đó nhiễu xạ còn được gọi là hiện tượng che khuất. Nhiễu xạ thường gây bởi các vật thể như nhà cửa, ô tô… - Hiện tượng tán xạ xảy ra khi sóng vô tuyến va chạm vào một bề mặt gồ ghề hay các vật thể có kích cỡ tương đương hoặc nhỏ hơn kích cỡ bước sóng làm đường truyền tín hiệu bị phân tán ra nhiều phía. Trong các đô thị, các vật gây ra tán xạ thường là cột điện, biển quảng cáo… Hình 1.2 Tín hiệu đa đường 1.2.2.2. Phadinh: Truyền dẫn vô tuyến có những tiện lợi rất lớn, bên cạnh đó cũng có những hạn chế không nhỏ làm ảnh hưởng đến sự truyền dẫn của sóng vô tuyến. Không giống như các kênh truyền dẫn hữu tuyến là ổn định, có thể biết trước thì các kênh truyền dẫn vô tuyến là rất ngẫu nhiên và rất khó khăn cho việc phân tích, tính toán. Phadinh là hiện tượng suy lạc tín hiệu thu một cách bất thường xảy ra đối với các hệ thống vô tuyến do tác động của môi trường truyền dẫn (do tín hiệu từ các sóng đa đường sẽ chịu các ảnh hưởng khác nhau, có biên độ và pha khác nhau, khi tổng hợp lại gây nên thăng giáng tín hiệu một cách liên tục). Các cơ chế gây ra phadinh trong thông tin di động được phân chia thành phading theo phạm vi rộng (large-scale fading) và phadinh theo phạm vi hẹp (small- scale fading). Large-scale fading chủ yếu được biểu thị bằng tổn hao đường truyền gây ra bởi truyền sóng khoảng cách xa (vài km) đặc trưng cho sự suy giảm công suất của tín hiệu trung TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 3 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX bình (hay sự suy hao đường truyền) do sự thay đổi vị trí qua một khoảng cách lớn. Large- scale fading gây ra do ảnh hưởng của địa hình và các vật chắn che khuất giữa máy phát và máy thu (như đồi núi, cao ốc…). Các số liệu thống kê về large-scale fading bổ trợ cho quá trình tính toán suy hao đường truyền theo hàm của khoảng cách. Về độ suy giảm hay độ tổn hao đường truyền, large-scale fading được đánh giá bởi trung bình của tín hiệu thu qua khoảng cách 10-30dB lần chiều dài bước sóng λ. Small- scale fading: Phụ thuộc vào quan hệ giữa các thông số tín hiệu (độ rộng băng tần, chu kỳ tín hiệu,…) và các thông số kênh (trải trễ trung bình quân phương, trải Doppler…), ta có thể phân laọi phadinh hẹp dựa trên hai đặc tính: trải trễ đa đường và phadinh chọn lọc tần số. Trải trễ đa đường là một thông số trong miền thời gian, trong khi đó việc kênh phadinh phẳng hay chọn lọc tần số lại tương ứng với miền tần số. Vì thế thông số miền thời gian, trải trễ đa đường, ảnh hưởng lên đặc tính kênh trong miền tần số. Trải Doppler dẫn đến tán tần và phadinh chọn lọc thời gian, vì thế liên quan đến trải Doppler ta có thể phân loại phadinh phạm vi hẹp thành phadinh nhanh và phadinh chậm. Trong các ứng dụng vô tuyến điện di động, sự chuyển động của máy phát và máy thu dẫn đến các thay đổi về đường truyền dẫn, do đó kênh truyền biến đổi theo thời gian. Thuật ngữ phadinh nhanh (fast fading) được dựng đặc trưng cho tốc độ thay đổi nhanh của các điều kiện truyền dẫn (hay tốc độ thay đổi nhanh của các suy giảm). Small- scale fading được gọi là Rayleigh fading nếu tại máy thu nhận được vô số đường phản xạ mà không có thành phần tín hiệu trội (điển hình là tia truyền thẳng LOS) và được gọi là fading có phân bố Rice nếu tồn tại thành phần tín hiệu trội. Phân bố Rayleigh Trong những kênh vô tuyến di động, phân bố Rayleigh thường được dựng để mô tả bản chất thay đổi theo thời gian của đường bao tín hiệu fading phẳng thu được hoặc đường bao của một thành phần đa đường riêng lẻ. Chúng ta biết rằng đường bao của tổng hai tín hiệu nhiễu Gauss trực giao tuân theo phân bố Rayleigh. Phân bố Rayleigh có hàm mật độ xác suất [7]: (1.1) TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 4 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Với là giá trị rms (hiệu dụng) của điện thế tín hiệu nhận được trước bộ tách đường bao (evelope detection). 2 là công suất trung bình theo thời gian. Xác suất để đường bao của tín hiệu nhận được không vượt qua một giá tri R cho trước được cho bởi hàm phân bố tích lũy (CDF): (1.2) Giá trị trung bình r mean của phân bố Rayleigh được cho bởi: (1.3) Và phương sai (công suất thành phần ac của đường bao tín hiệu): (1.4) Giá trị hiệu dụng của đường bao là (căn bậc hai của giá trị trung bình bình phương). Giá trị median của r tìm được khi giải phương trình: (1.5) Vì vậy giá trị mean và median chỉ khác nhau mụt lượng là 0.55dB trong trường hợp tín hiệu Rayleigh fading. Hình 1.3 minh họa hàm mật độ xác suất Rayleigh Hình 1.3: Hàm mật độ xác suất của phân bố Rayleigh Phân bố Ricean : Khi có thành phần truyền thẳng đến máy thu thì lúc này phân bố sẽ là Ricean. Trong trường hợp này, các thành phần đa đường ngẫu nhiên đến bộ thu với những góc khác nhau được xếp chồng lên tín hiệu light-of-sight. Tại ngõ ra của bộ tách đường bao, điều này có ảnh hưởng như là cộng thêm thành phần dc vào các thành phần đa đường ngẫu nhiên. Giống TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 5 0 ĩ 2ĩ 3ĩ 5ĩ4ĩ p(r) Điện thế đường bao tín hiệu tại đầu thu r (volts) [...]... tự hiện thời với ký tự trước đó và kết quả là có nhiễu liên ký tự (ISI) Trong OFDM, ISI thường đề cập đến nhiễu của một ký tự OFDM với ký tự trước đó .Trong TRỊNH THỊ CÚC 10 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX hệ thống OFDM, để giảm được nhiễu ISI, phương pháp đơn giản và thông dụng nhất là đưa vào tiền tố lặp CP 1.2.4.3.Nhiễu liên sóng mang ICI: Trong OFDM, phổ của các sóng mang chồng... sẽ được khai thác sử dụng trong tương lai không xa Các mạng về thông tin máy tính không dây như HyperLAN/2, IEEE 802.11a và IEEE 802.11g cũng sẽ được khai thác rộng rãi ở Việt Nam Hiện tại trong thông tin di động đã có một số công ty của Việt Nam thử nghiệm WiMAX ứng dụng công nghệ OFDM như VTC, VNPT, Viettel 2.5.Các kỹ thuật điều chế trong OFDM: Trong hệ thống OFDM, tín hiệu đầu vào là ở dạng bit nhi... hai chiều và bốn bản tin như hình vẽ TRỊNH THỊ CÚC 30 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Hình 2.10 Biểu đồ bản tin tín hiệu QPSK Xem bảng ta thấy, mức '1' thay đổi vào , còn logic '0' thì biến đổi vào Vì cùng một lúc phát đi một symbol nên luồng vào phải phân thành hai tương ứng và được biến đổi mức rồi nhân rồi nhân với hai hàm trực giao tương ứng. [7] 2.5.3.Điều chế QAM: Trong hệ thống... vào là ở dạng bit nhi phân Do đó, điều chế trong OFDM là các quá trình điều chế số và có thể lựa chọn trên yêu cầu hoặc hiệu suất sử dụng băng thông kênh Dạng điều chế có thể qui định bởi số bit ngõ vào M và số phức dn = TRỊNH THỊ CÚC 27 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX an + bn ở ngõ ra Các kí tự an, bn có thể được chọn là {± 1,±3} cho 16 QAM và {±1} cho QPSK M 2 4 16 64 Dạng điều chế... cải thiện quá trình ghép các kênh I và Q TRỊNH THỊ CÚC 24 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Hình 2.5.Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng kỹ thuật tương tự Hình 2.6 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng kỹ thuật số 2.4.4.Tiền tố lặp CP (Cyclic Prefix): Tiền tố lặp (CP) là một kỹ thuật xử lý tín hiệu trong OFDM nhằm hạn chế đến mức thấp nhất... phát một xung RF (xung Dirac) trong môi trường truyền đa đường, tại bộ thu sẽ nhận được các đáp ứng xung có dạng sau Hình 2.8 Đáp ứng xung của kênh truyền trong môi trường truyền đa đường TRỊNH THỊ CÚC 26 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Đáp ứng xung h(t) của một kênh truyền chịu ảnh hưởng của hiện tượng đa đường : (2.12) Với : Ak là biên độ phức của đáp ứng xung trên đường truyền thứ... kỹ thuật OFDM có những khác biệt cơ bản với kỹ thuật FDM cổ điển là : 1)Mỗi sóng mang có một tần số khác nhau Những tần số này được chọn sao cho nó thỏa mãn điều kiện trực giao từng đôi một trong khoảng [0,T s] Tức là, phải thỏa mãn công thức sau : TRỊNH THỊ CÚC 22 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX (2.9) Phổ của các sóng mang phụ trong OFDM chồng chập lên nhau nên kỹ thuật OFDM mang... tần số sóng mang (như OFDM chẳng hạn) hoặc là tốc độ tương đối giữa thu và phát cao như trong trường hợp vệ tinh quay quanh trái đất quỹ đạo thấp 1.2.4.Nhiễu: TRỊNH THỊ CÚC 9 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX 1.2.4.1.Nhiếu AWGN: Nhiễu tồn tại trong tất cả các hệ thống truyền dẫn Các nguồn nhiễu chủ yếu là nhiễu nền nhiệt, nhiễu điện từ các bộ khuếch đại bên thu, và nhiễu liên ô (inter-cellular... TRỊNH THỊ CÚC 29 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX (2.19) Chọn các hàm năng lượng trực chuẩn như sau: (2.20.a) (2.20b) Khi đó: (2.21) Vậy, bốn bản tin ứng với các vector được xác định như sau: (2.22) Quan hệ của cặp bit điều chế và tọa độ của các điểm tín hiệu điều chế QPSK trong tín hiệu không gian được cho trong bảng sau: Cặp bit Pha của tín hiệu Điểm tín hiệu vào QPSK Si 00 S1 01 S2... nhiễu ISI Sự lệch tần số sóng mang của máy phát và máy thu cũng gây ra nhiễu ICI trong hệ thống OFDM Các sóng mang phụ vẫn trực giao với nhau Các sóng mang phụ bị dịch tần số gây ra nhiễu liên sóng mang ICI Hình 1.6 Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI trong hệ thống OFDM 1.2.5 Các biện pháp giảm pha đinh: TRỊNH THỊ CÚC 11 ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX Đặc tính pha-đinh là sự khác nhau quan . CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv LỜI NÓI ĐẦU v CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX 1 CÔNG. đó và kết quả là có nhiễu liên ký tự (ISI). Trong OFDM, ISI thường đề cập đến nhiễu của một ký tự OFDM với ký tự trước đó .Trong TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 10 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX hệ. tốc 125 Km/h 91 TRỊNH THỊ CÚC ĐTVT – K13 CÔNG NGHỆ OFDM VÀ ỨNG DỤNG TRONG WiMAX CHƯƠNG I MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KÊNH TRUYỀN TRONG KỸ THUẬT OFDM 1.1.Giới thiệu chương: Trong hệ thống thông tin vô tuyến, kênh