Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm

Công nghệ OFDM truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm Công nghệ OFDM truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm tốc độ cao (54 Mbit/s) Do vấn đề nhiễu vấn đề đa đường, số công nghệ trước đưa giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho ứng dụng NLOS chưa mang lại hiệu cao Thay vào đời kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Đây bước đột phá thị trường truy cập vô tuyến băng rộng I Mở đầu Một yêu cầu hệ thống vô tuyến băng rộng hệ thứ khả hoạt động điều kiện tầm nhìn thẳng bị che chắn (Obstructed-Line-Ofsight/OLOS) điều kiện tầm nhìn thẳng (Non-Line-Of-Sight/ NLOS) Hoạt động điều kiện vấn đề gây nhiều khó khăn hạn chế nhà khai thác viễn thông cung cấp dịch vụ cho khách hàng tiềm Do vấn đề nhiễu vấn đề đa đường, số công nghệ trước đưa giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho ứng dụng NLOS chưa mang lại hiệu cao Thay vào đời kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Đây bước đột phá thị trường truy cập vô tuyến băng rộng II Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) Công nghệ OFDM nằm lớp kỹ thuật điều chế đa sóng mang thông tin vô tuyến Còn hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn hệ thống ADSL, kỹ thuật thường đượcc nhắc đến tên: đa tần (DMT) Ý tưởng kỹ thuật OFDM việc chia lượng liệu trước phát thành N luồng liệu song song có tốc độ thấp phát luồng liệu sóng mang khác Các sóng mang trực giao với nhau, điều thực cách chọn độ dãn cách tần số chúng cách hợp lý OFDM tạo lưới theo thời gian tần số Mỗi hình chữ nhật kênh độc lập cấp cho người sử dụng khác 1 OFDM, đa đường dẫn hiệu quang phổ Công nghệ OFDM thiết kế hệ thống để hoạt động điều kiện môI trường kết nối đa dạng từ Có tầm nhìn thẳng LOS (Line-of-sight) đến đường dẫn thẳng bị che chắn OLOS(Obstructed Line-Of-Sight) đường dẫn thẳng (NLOS) Đây ưu điểm công nghệ OFDM Trong môi trường tầm nhìn thẳng, tín hiệu đa đường dẫn tổ hợp tín hiệu gốc tín hiệu phản xạ vật cản trạm phát trạm thu Các tín hiệu phản xạ thường đến trạm thu không lúc phụ thuộc vào khoảng cách đường đến sau so với tín hiệu gốc (dẫn thẳng) Do không đến thời điểm (out of phase) tín hiệu phản xạ gây tượng nhiễu Đa đường dẫn điều kiện kết nối NOLS Tác động tượng đa đường hệ thống kết nối vô tuyến ảnh hưởng symbol -ISI (Inter Symbol Interference) Các tiếng vọng từ symbol định (gọi vọng symbol N) ảnh hưởng đến symbol (gọi symbol N+1) Công nghệ OFDM khắc phục vấn đề ISI cách sử dụng Khoảng bảo vệ (Guard Interval –GI period) đoạn bắt đầu symbol Khoảng thời gian bảo vệ phần symbol bị ảnh hưởng ISI khoảng liệu khoảng bảo vệ khoảng tải tin Cấu trúc Symbol OFDM, ISI khoảng bảo vệ Công nghệ OFDM hỗ trợ truyền số liệu tốc độ cao tăng hiệu quang phổ Điều đạt truyền dẫn song song nhiều sóng mang phụ (sub-carrier) qua không trung, sub-carrier có khả mang số liệu điều biến Các sub-carrier đặt vào tần số trực giao Trực giao có nghĩa tần số trung tâm sub-carrier định rơi vào điểm (null) sub-carrier khác (Hình 4) Sử dụng tần số trực giao tránh ảnh hưởng lẫn sub-carrier khác xếp vị trí sub-carrier với mật độ lớn miền tần số đạt hiệu quang phổ cao Trực giao sub-carrier OFDM miền tần số Các ưu điểm kỹ thuật OFDM - Công nghệ thích hợp cho hệ thống tốc độ cao - Thích hợp với ứng dụng không dây cố định - Rất hiệu môi trường đa đường dẫn - Sử dụng dải tần hiệu cho phép chồng phổ sóng mang Hạn chế ảnh hưởng fading hiệu ứng nhiều đường cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành kênh fading phẳng tương ứng với tần số sóng mang OFDM khác - Phương pháp có ưu điểm quan trọng loại bỏ hầu hết giao thoa sóng mang giao thoa tín hiệu - Giải vấn đề fading trình thực điều chế giải điều chế OFDM nhờ sử dụng phép biến đổi FFT - OFDM có ưu điểm bật khắc phục tượng đường dẫn thẳng tín hiệu đa đường dẫn OFDM chứng tỏ ưu điểm hệ thống viễn thông thực tế đặc biệt hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao thông tin di động truyền hình số III Một số ứng dụng công nghệ OFDM Các nơI có địa hình phức tạp vùng nông thôn, ngoại ô, thành phố đông dân cư, vv… ảnh hưởng lớn đến khả truy cập không dây băng rộng triển khai thời gian thực Một hệ thống truy cập vô tuyến băng rộng chắn hệ thống có nhiều tính cao khả truyền dẫn tốt điều kiện kết nối rộng lớn.giúp nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phủ sóng diện rộng với số trạm gốc giảm Hãng Alvarion (Israel), ứng dụng hiệu công nghệ vào số sản phẩm hãng BreezeAccess OFDM, BreezeACCESS VL,vv… nhằm đáp ứng yêu cầu từ đơn giản đến chuyên dụng kết nối mạng Lan, camera giám sát, hệ thống hội nghị truyền hình Các sản phẩm thiết kế đặc biệt cho ứng dụng điểm-điểm, điểm-đa điểm điều kiện bị che chắn Sự kết hợp công nghệ modem OFDM điều chế thích nghi linh hoạt có thị trường công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng yếu tố tạo nên tính trội sản phẩm hãng Alvarion Các khả tập trung chủ yếu kết nối đa điểm thời gian thực Ứng dụng hệ thống camera giám sát không dây Ứng dụng kết nối mạng Lan theo cấu trúc điểm - điểm điểm - đa điểm IV Kết luận Khả hoạt động điều kiện bị che chắn yếu tố quan trọng công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng Các nhà cung cấp khai thác dịch vụ viễn thông cần biết công nghệ vô tuyến băng rộng triển khai nơi khắc phục điều kiện địa hình bị che chắn núi cao, rừng vùng sâu vùng xa, nhà cao tầng khu đô thị, khu dân cư đông đúc Với công nghệ OFDM cho phép triển khai hệ thống diện rộng đem lại lợi ích lớn, giảm thiểu chi phí lắp đặt vận hành cho nhà cung cấp khai thác dịch vụ khách hàng sử dụng dịch vụ viễn thông Các sản phẩm ứng dụng công nghệ OFDM Alvarion giải pháp lý tưởng hàng đầu cho doanh nghiệp, tổ chức, vv… lựa chọn ( Theo tapchivienthong ) Kỹ thuật OFDM (viết tắt Orthogonal frequency-division multiplexing) trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế đa sóng mang, sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ phổ tính hiệu sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên mà phía thu khôi phục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường Kỹ thuật điều chế OFDM R.W Chang phát minh năm 1966 Mỹ Trong thập kỷ vừa qua, nhiều công trình khoa học kỹ thuật thực khắp nơi giới Đặc biệt công trình khoa học Weistein Ebert chứng minh phép điều chế OFDM thực thông qua phép biến đổi IDFT phép giải điều chế OFDM thực phép biến đổi DFT Phát minh với phát triển kỹ thuật số làm cho kỹ thuật điều chế OFDM ứng dụng trở nên rộng rãi Thay sử dụng IDFT người ta sử dụng phép biến đổi nhan IFFT cho điều chế OFDM, sử dụng FFT cho giải điều chế OFDM Ngày kỹ thuật OFDM kết hợp với phương pháp mã kênh sử dụng thông tin vô tuyến Các hệ thống gọi COFDM (code OFDM) Trong hệ thống tín hiệu trước điều chế OFDM mã kênh với loại mã khác nhằm mục đích chống lại lỗi đường truyền Do chất lượng kênh (fading SNR) sóng mang phụ khác nhau, người ta điều chế tín hiệu sóng mang với mức điều chế khác Hệ thống mở khái niệm hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuật OFDM với điều chế tín hiệu thích ứng Kỹ thuật sử dụng hệ thống thông tin máy tính băng rộng HiperLAN/2 Châu Âu Trên giới hệ thống chuẩn hóa theo tiêu chuẩn IEEE.802.11a Ưu điểm Hệ thống OFDM loại bỏ hoàn toàn nhiễu phân tập đa đường (ISI) độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval leght) lớn trễ truyền dẫn lớn kênh Phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng, ảnh hưởng phân tập tần số chất lượng hệ thống giảm nhiều so với hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang Hệ thống có cấu trúc thu đơn giản Nhược điểm Đường bao biên độ tín hiệu phát không phẳng Điều gây méo phi tuyến khuyếch đại công suất máy phát máy thu Sử dụng chuỗi bảo vệ tránh nhiễu phân tập đa đường làm giảm phần hiệu suất sử dụng đường truyền, thân chuỗi bảo vệ không mang thông tin có ích Do yêu cầu điều kiện trực giao sóng mang phụ, hệ thống OFDM nhạy cảm với hiệu ứng Doopler dịch tần (frequency offset) dịch thời gian (time offset) sai số đồng Các bạn thấy có hay OFDM share cho với nghe  ... biệt cho ứng dụng điểm- điểm, điểm- đa điểm điều kiện bị che chắn Sự kết hợp công nghệ modem OFDM điều chế thích nghi linh hoạt có thị trường công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng yếu tố tạo nên... điều kiện bị che chắn yếu tố quan trọng công nghệ truy cập vô tuyến băng rộng Các nhà cung cấp khai thác dịch vụ viễn thông cần biết công nghệ vô tuyến băng rộng triển khai nơi khắc phục điều kiện... - OFDM có ưu điểm bật khắc phục tượng đường dẫn thẳng tín hiệu đa đường dẫn OFDM chứng tỏ ưu điểm hệ thống viễn thông thực tế đặc biệt hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao thông tin di động truyền