Báo cáo đồng bộ trong OFDM

Báo cáo đồng bộ trong OFDM

ĐỒNG BỘ TRONG OFDM Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS BÙI HIẾU Sinh viên thực hiện : NGUYỄN HỮU DŨNG Lớp : M13CQTEO1 - B NỘI DUNG TRÌNH BÀY • 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. GIỚI THIỆU OFDM Do các vấn đề về nhiễu (interference) và các vấn đề về đa đường (multi path), một số công nghệ trước đây cũng đã đưa ra giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho các ứng dụng NLOS (non line of sight) nhưng cũng chưa mang lại hiệu quả cao. Sự ra đời của kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) : là một bước đột phá trong thị trường truy cập vô tuyến băng rộng. OFDM Công nghệ OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang (FDM) trong thông tin vô tuyến Điều chế đa song mang (ghép kênh phân chia theo tần số FDM): Ưu điểm (so với ĐC đơn mang): +giảm ảnh huởng của nhiễu liên tín hiệu ISI (inter synbol interference) +độ phức tạp của bộ cân bằng kênh và lọc nhiễu giảm Nhược điểm : +giảm hiệu quả sử dụng phổ do các kênh phụ được phân cách nhau ở một khoảng nhất định Để tăng hiệu quả sử dụng phổ và kế thừa ưu điểm của điều chế đa sóng mang  phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ra đời: • Chia lượng dữ liệu trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một sóng mang con khác nhau. • Các sóng mang này là trực giao với nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ dãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý. Khái nệm về sự trực giao của 2 tín hiệu ≠ = ∫ dttqtp a b )(*)( ψψ )(tp ψ )(* tq ψ OFDM k , p = q 0 , p q là liên hợp phức của a, b là chu kì của tín hiệu k : const SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN OFDM ĐỒNG BỘ OFDM • Qui trình đồng bộ trong OFDM Đồng bộ ký tự a. Lỗi định thời Đồng bộ thời gian dựa trên tín hiệu Pilot: – Sử dụng trong các hệ thống OFDM/FM. – Gồm 3 giai đoạn: + Nhập biết công suất: Cho phép xác định có hay không tín hiệu OFDM tại đầu vào của máy thu, bằng cách đo công suất thu và so sánh với mức ngưỡng + Đồng bộ thô: o Tín hiệu lấy mẫu sẽ được đồng bộ bước đầu với độ chính xác bằng 1 nửa thời gian lấy mẫu o Được thực hiện bằng cách cho tương quan với giữa tín hiệu thu được với bản sao tín hiệu phát rồi tìm đỉnh tương quan + Đồng bộ tinh: Các kênh con cùng các tín hiệu dẫn đường được cân bằng với các kênh đã được ước lượng thông qua chuỗi huấn luyện OFDM Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu điều chế OFDM : Mẩu tin dẫn đường Mẫu tin dẫn đường (pilot sub-carries) trong miền tần số : [...]... trường truyền dẫn Hệ thống MIMO -OFDM Kết hợp ưu điểm của hệ thống MIMO và hệ thống OFDM • Cấu trúc máy phát MIMO -OFDM : Dòng bit Mã không gian /thời gian Điều chế ở băng tần cơ sở Chèn chuỗi bảo vệ ● ● ● (space/time coding) IDFT Điều chế ở băng tần cơ sở IDFT Chèn chuỗi bảo vệ Các bộ phát tín hiệu OFDM được kết hợp với nhau thông qua bộ mã hóa thời gian/ không gian Bộ mã hóa này nhằm tạo tạo ra các... gian-thời gian (Space-Time Codes-STC) do Tarokh và các đồng sự phát minh năm 1998 tại AT&T : là một phương pháp mang lại hiệu quả truyền tin trong việc phân tập phát trong môi trường fading sử dụng nhiều anten Mã hóa không gian- thời gian • • Giả sử có N anten phát và M anten thu Với mỗi kí hiệu sl đầu vào, bộ mã hóa tạo ra N kí hiệu mã được phát đồng thời từ N anten phát : cl,1; cl,2; cl,3,…,cl,N Vecto... nghịch với bình phương trung bình của nhiễu tại nhánh thứ k Sự phân tập (diversity) Quét lựa chọn (SC) Bộ tổ hợp cùng độ lợi (EGC) Bộ tổ hợp tỉ số tối đa (MRC) Sự phân tập (diversity) Khảo sát trong trường hợp 1 anten phát và nhiều anten thu : SER (symbol error rate) : tỉ lệ lỗi mẫu tín hiệu SER trong 3 trường hợp khi số anten là 2 và điều chế QAM SER phương pháp MRC khi tăng số anten từ 1 đến 4 và... nhau ở các hình Chất lượng mã đã thay đổi (hình 5 và 6 có chất lượng tốt hơn hình 3) Tăng số trạng thái thì xác suất lỗi khung giảm Hệ thống MIMO -OFDM • • Nhờ có sự phân tập mà chất lượng tín hiệu được cải thiện Bộ thu OFDM có chức năng ngược lại so với bộ phát Tách chuỗi bảo vệ FFT Tách chuỗi bảo vệ FFT Giải điều chế ở băng tần cơ sở Giải điều chế ở băng tần cơ sở Giải mã không gian/ thời gian (space/time... chịu ảnh hưởng fading ít nghiêm trọng hơn so với từng phiên bản riêng lẻ Các phương pháp kết hợp thường gặp: • Bộ tổ hợp theo kiểu quét và lựa chọn (Scanning and Selection Combiners: SC) quét và lựa chọn nhánh có tỷ số SNR tốt nhất • Bộ tổ hợp với cùng độ lợi (Equal-Gain Combiners: EGC) • Bộ tổ hợp với tỷ số tối đa (Maximal Ratio Combiners:MRC): tổ hợp tất cả các nhánh, với hệ số ak tỷ lệ thuận với... không gian- thời gian Dựa vào các thông số trên người ta phân loại các bộ mã hóa ra làm 2 loại chính : Mã khối không gian – thời gian STBC (Space-Time Block Coding) Mã lưới không gian – thời gian STTC (Space-Time Trellis Coding) (tạo ra sự tương quan giữa các tín hiệu phát) +Có PT +Không có MH + Bộ giải mã đơn giản +Có PT +Có MH +Bộ giải mã phức tạp Mã STTC Mã STTC với 4 và 8 trạng thái sử dụng chòm... phát (10)2 3(11) 1 mã 8 trạng thái 00 00 01 (00)0 1(10) 1 mã 4 trạng thái 00 10 01 01 10 10 11 11 Các kí hiệu trong chòm sao tín hiệu QPSK Hình 1 Kí hiệu 11 và 00 được phát đồng thời trên 2 anten tương ứng 10 11 00 01 11 10 00 11 01 00 10 10 Hình 2 11 Mã STTC • • Mã STTC được thiết kế sao cho ở bộ giải mã, thuật toán Viterbi – thuật toán giải mã hợp lí cực đại (Maximum Likelihood) được sử dụng để tính... vào hệ thống MIMO nhờ : + khả năng khai thác hiệu quả thành phần không gian trong nâng cao chất lượng và dung lượng hệ thống + giảm ảnh hưởng của fading + tránh được hao phí băng thông tần số –yếu tố rất được quan tâm trong hoàn cảnh tài nguyên tần số ngày càng khan hiếm Sự phân tập (diversity) • Kỹ thuật phân tập cho phép bộ thu (receiver) thu được nhiều bản sao của cùng một tín hiệu truyền • Các... anten phát, tận dụng sự phân tập về không gian của các tín hiệu phát qua các anten khác nhau để sửa lỗi đường truyền Sự phân tập (diversity) • Kỹ thuật phân tập là một trong những phương pháp được dùng để hạn chế ảnh hưởng của fading • Trong thông tin di động, kỹ thuật phân tập được sử dụng để hạn chế ảnh hưởng của fading đa tia, tăng độ tin cậy của việc truyền tin mà không phải gia tăng công suất phát... hiệu sl đầu vào, bộ mã hóa tạo ra N kí hiệu mã được phát đồng thời từ N anten phát : cl,1; cl,2; cl,3,…,cl,N Vecto mã cl= [cl,1; cl,2; cl,3,…,cl,NT ] Phát dãy vecto mã C = {C1, C2,…, CL} Lỗi xảy ra khi bộ giải mã quyết định sai rằng ta đã phát 1 dãy vecto mã khác C’ = {C’1, C’2,…, C’L} • Xét khung dữ liệu có đầu vào là L L • Ma trận lỗi A : A(C, C’) = (Cl – C’l)(Cl – C’l)* • • • ∑ l =1 với * là kí hiệu . ≠ = ∫ dttqtp a b )(*)( ψψ )(tp ψ )(* tq ψ OFDM k , p = q 0 , p q là liên hợp phức của a, b là chu kì của tín hiệu k : const SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN OFDM ĐỒNG BỘ OFDM • Qui trình đồng bộ trong OFDM Đồng bộ ký tự a theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) : là một bước đột phá trong thị trường truy cập vô tuyến băng rộng. OFDM Công nghệ OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật. ĐỒNG BỘ TRONG OFDM Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS BÙI HIẾU Sinh viên thực hiện : NGUYỄN HỮU DŨNG Lớp : M13CQTEO1 - B NỘI DUNG TRÌNH BÀY • 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. GIỚI THIỆU OFDM Do các