kỹ thuật OFDM và ứng dụng

KỸ THUẬT OFDM VÀ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT OFDM VÀ ỨNG DỤNG SV: SV: PHAN VĂN HỢP PHAN VĂN HỢP BÙI QUANG DŨNG BÙI QUANG DŨNG I. TỔNG QUAN VỀ OFDM I. TỔNG QUAN VỀ OFDM  Kỹ thuật OFDM bắt nguồn từ kỹ thuật FDM (ghép Kỹ thuật OFDM bắt nguồn từ kỹ thuật FDM (ghép kênh theo tần số).Trong FDM các sóng mang con được kênh theo tần số).Trong FDM các sóng mang con được đặt cách nhau một khoảng tần số. Do đó giữa các sóng đặt cách nhau một khoảng tần số. Do đó giữa các sóng mang có một khoảng tần số không sử dụng để mang tin mang có một khoảng tần số không sử dụng để mang tin tức. tức.  Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM_Orthogonal Frequency Division Multiplexing) (OFDM_Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là kỹ thuật điều là kỹ thuật điều chế đa sóng mang. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành chế đa sóng mang. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng dữ Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng dữ liệu tốc độ cao cần truyền tải. liệu tốc độ cao cần truyền tải.  Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ các Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ các sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa các sóng mang mà không gây nhiễu. Do đó sử dụng dải thông các sóng mang mà không gây nhiễu. Do đó sử dụng dải thông một cách có hiệu quả. một cách có hiệu quả. II. TRỰC GIAO TRONG OFDM II. TRỰC GIAO TRONG OFDM  Tín hiệu được gọi là trực giao nhau nếu chúng độc lập với Tín hiệu được gọi là trực giao nhau nếu chúng độc lập với nhau. Trực giao là một đặc tính cho phép nhiều tín hiệu mang nhau. Trực giao là một đặc tính cho phép nhiều tín hiệu mang tin được truyền đi trên kênh truyền thông thường mà không có tin được truyền đi trên kênh truyền thông thường mà không có nhiễu giữa chúng. Mất tính trực giao giữa các tín hiệu sẽ gây ra nhiễu giữa chúng. Mất tính trực giao giữa các tín hiệu sẽ gây ra sự rối loạn giữa các tín hiệu, làm giảm chất lượng thông tin. sự rối loạn giữa các tín hiệu, làm giảm chất lượng thông tin.  OFDM đạt được sự trực giao bằng cách điều chế tín hiệu vào OFDM đạt được sự trực giao bằng cách điều chế tín hiệu vào một tập các sóng mang trực giao. Tần số gốc của từng sóng một tập các sóng mang trực giao. Tần số gốc của từng sóng mang con sẽ bằng một số nguyên lần nghịch đảo thời gian tồn mang con sẽ bằng một số nguyên lần nghịch đảo thời gian tồn tại của symbol. Như vậy trong thời gian tồn tại symbol, mỗi tại của symbol. Như vậy trong thời gian tồn tại symbol, mỗi sóng mang sẽ có một số nguyên lần chu kỳ khác nhau, mặc dù sóng mang sẽ có một số nguyên lần chu kỳ khác nhau, mặc dù phổ tần của chúng chồng lấn lên nhau nhưng chúng không gây phổ tần của chúng chồng lấn lên nhau nhưng chúng không gây nhiễu cho nhau nhiễu cho nhau  Tính trực giao của các sóng mang con thể hiện ở chỗ: tại mỗi Tính trực giao của các sóng mang con thể hiện ở chỗ: tại mỗi đỉnh của một sóng mang con bất kỳ trong nhóm thì các sóng đỉnh của một sóng mang con bất kỳ trong nhóm thì các sóng mang con khác bằng 0. Ở phía thu, khi dùng DFT để tách sóng mang con khác bằng 0. Ở phía thu, khi dùng DFT để tách sóng tín hiệu OFDM thì phổ của nó không còn là liên tục mà là các tín hiệu OFDM thì phổ của nó không còn là liên tục mà là các mẫu rời rạc. Các mẫu đó được biểu diễn bởi các khuyên tròn (o) mẫu rời rạc. Các mẫu đó được biểu diễn bởi các khuyên tròn (o) trên hình vẽ. Nếu DFT được đồng bộ thời gian thì tần số mẫu trên hình vẽ. Nếu DFT được đồng bộ thời gian thì tần số mẫu của DFT sẽ tương ứng với đỉnh của các sóng mang con. Và cứ của DFT sẽ tương ứng với đỉnh của các sóng mang con. Và cứ như vậy thì sự chồng phổ của các sóng mang con không ảnh như vậy thì sự chồng phổ của các sóng mang con không ảnh hưởng đến máy thu. hưởng đến máy thu. III. NGUYÊN LÝ THU PHÁT OFDM III. NGUYÊN LÝ THU PHÁT OFDM IV. NHIỄU TRONG OFDM IV. NHIỄU TRONG OFDM NHIỄU ISI NHIỄU ISI  Tín hiệu có biểu diễn càng trải dài trong miền thời gian thì có Tín hiệu có biểu diễn càng trải dài trong miền thời gian thì có phổ càng hẹp trong miền tần số và ngược lại, tín hiệu có phổ phổ càng hẹp trong miền tần số và ngược lại, tín hiệu có phổ trong miền tần số càng rộng thì biểu diễn trong miền thời gian trong miền tần số càng rộng thì biểu diễn trong miền thời gian càng hẹp càng hẹp Tín hiệu cần truyền qua kênh có biểu diễn trong miền thời gian là hẹp ( vì chỉ Tín hiệu cần truyền qua kênh có biểu diễn trong miền thời gian là hẹp ( vì chỉ trong thời gian t rất ngắn) vì thế nó có phổ tần số rất rộng. Trong khi đó kênh trong thời gian t rất ngắn) vì thế nó có phổ tần số rất rộng. Trong khi đó kênh truyền tin thì có băng thông có hạn nên khi phát tín hiệu qua kênh phổ tần của truyền tin thì có băng thông có hạn nên khi phát tín hiệu qua kênh phổ tần của tín hiệu bị băng tần cho phép của kênh cắt ngắn. Do đó tín hiệu thu đc có phổ tín hiệu bị băng tần cho phép của kênh cắt ngắn. Do đó tín hiệu thu đc có phổ tần hẹp. Khi chuyển qua miền thời gian thì nó lại là kéo dài nên 2 tín hiệu gần tần hẹp. Khi chuyển qua miền thời gian thì nó lại là kéo dài nên 2 tín hiệu gần nhau có phần kéo dài chồng lấn lên nhau gây ra nhiễu ISI nhau có phần kéo dài chồng lấn lên nhau gây ra nhiễu ISI  Như ta đã biết, dải thông của một tín hiệu OFDM sẽ bằng dải Như ta đã biết, dải thông của một tín hiệu OFDM sẽ bằng dải thông cho trước ở trên chia cho N sóng mang con. Do vậy tốc thông cho trước ở trên chia cho N sóng mang con. Do vậy tốc độ bit của mỗi tín hiệu OFDM sẽ nhỏ hơn N lần tốc độ bit trên độ bit của mỗi tín hiệu OFDM sẽ nhỏ hơn N lần tốc độ bit trên một sóng mang trong hệ thống đơn sóng mang. Tốc độ symbol một sóng mang trong hệ thống đơn sóng mang. Tốc độ symbol trên sóng mang con thấp tạo cho OFDM có khả năng chịu ISI trên sóng mang con thấp tạo cho OFDM có khả năng chịu ISI rất tốt rất tốt  Tuy nhiên, còn có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu ISI của Tuy nhiên, còn có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu ISI của hệ thống OFDM bằng cách chèn thêm các dải bảo vệ vào trước hệ thống OFDM bằng cách chèn thêm các dải bảo vệ vào trước mỗi symbol. Dải bảo vệ của mỗi symbol là một phần bản sao mỗi symbol. Dải bảo vệ của mỗi symbol là một phần bản sao của chính symbol đó, thường thì người ta hay dùng phần cuối của chính symbol đó, thường thì người ta hay dùng phần cuối của symbol làm dải bảo vệ. của symbol làm dải bảo vệ.  Chèn thêm dải bảo vệ làm thời gian truyền của symbol tăng lên, Chèn thêm dải bảo vệ làm thời gian truyền của symbol tăng lên, do đó làm tăng khả năng chịu ISI. Mỗi sóng mang con mang do đó làm tăng khả năng chịu ISI. Mỗi sóng mang con mang một phần tin tức của 1 symbol, dùng một phần symbol làm dải một phần tin tức của 1 symbol, dùng một phần symbol làm dải bảo vệ còn tạo cho việc truyền dẫn được liên tục, không có sự bảo vệ còn tạo cho việc truyền dẫn được liên tục, không có sự ngắt quãng giữa các symbol. ngắt quãng giữa các symbol. [...]... sử dụng và do các thiết bị khác gây ra Hiệu quả tính toán cao: sử dụng biến đổi Fourier nhanh FFT cho phép giảm độ phức tạp xuống đồng bộ tốt: máy thu OFDM ít chịu ảnh hưởng của jitter thời gian hơn so với dùng kỹ thuật trải phổ 3 đường dây thuê bao số bất đối xứng ng truyền thuê bao số bất đối xứng ADSL là công nghệ được ứng dụng và phát triển nhiều vỡ nó tư ơng thích với các hệ thống hiện tại và. .. nhau và do phản xạ thông thường Sự tồn tại của nhiều tín hiệu với độ trễ khác nhau tại máy thu yêu cầu một kỹ thuật điều chế mạnh để chống lại hiệu ứng này OFDM cho phép loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng đa đường miễn là độ dại của khoảng bảo vệ GI được thiết kế một cách hợp lý 3 mạng lan không dây (wireless lan) c tính của Wireless LAN là tốc độ cao, tính di động thấp, độ trải trễ truyền dẫn thấp và thường... gian và đưa tới bộ điều chế OFDM Tốc độ bit tổng cộng là 3.2 Mbps Bởi vỡ tốc độ của các kênh audio được truyền trong một kênh OFDM cũng thay đổi theo Một hệ thống điển hỡnh truyền 6 kênh audio với tốc độ 192 Kbps 2 truyền HèNH số dvb Truyền hỡnh số quảng bá DVB (Digital Video Broadcasting) là một khái niệm rộng bao gồm truyền hỡnh, các ứng dụng đa phương tiện di động (Mutilmedia Mobile Aplication) và. .. với nhu cầu của người dùng ADSL truyền tải cả thông tin số và tương tự trên một đôi dây đồng Kênh truyền dẫn ADSL có thể chia thành nhiều kênh số liệu tốc độ cao và cùng lúc phục vụ cho cả tín hiệu thoại D liệu sau khi được đóng khung được đưa vào mã hóa để phát hiện và sửa lỗi ở phía thu ADSL cũng sử dụng chuỗi mã hóa gồm mã khối, mã vòng xoắn và cài xen Tiếp đó tín hiệu sẽ được kết hợp với pilot rồi... Mobile Aplication) và các dịch vụ cung cấp d liệu không dây OFDM được sử dụng trong truyền hỡnh số DVB vỡ: Loại bỏ nhiễu: sự tồn tại đồng thời của truyền hỡnh số và truyền hỡnh tương tự yêu cầu hệ thống tuyệt đối không gây nhiễu với truyền hỡnh tương tự và các nhiễu bng hẹp khác, bởi vỡ truyền hỡnh tương tự rất nhạy cảm với nhiễu Hiệu ứng đa đường: sóng truyền theo nhiều đường tới máy thu với trễ... biờn - tn s, OFDM nhy cm vi dch tn s súng mang bờn thu khú quyt nh thi im bt u FFT VII NG DUNG CUA OFDM 1 phát thanh số dab Một kênh OFDM có thể truyền một vài chương trỡnh phát thanh, mỗi chương trỡnh có thể có chất lượng thay đổi mono hay stereo Mỗi kênh audio được mã hóa được mã hóa âm thanh với tốc độ từ 32 Kbps đến 382 Kbps Dòng bít này đư ợc mã hóa vòng xoắn với tốc độ mã 1/2 và được cài xen... VI U IM V NHC IM CA OFDM u im S dng cú hiu qu bng thụng vỡ cỏc kờnh con cú th chng gi lờn nhau m gõy nhiu rt ớt do cỏc súng mang con trc giao vi nhau OFDM cho phộp truyn dn tc cao trong mụi trng di ng vỡ chu k tớn hiu tng nờn dung sai tri tr ca h thng tng v hiu qu s dng ph tn cao ca cụng ngh OFDM Chu k ký t tng lờn vỡ vy nhy cm ca h thng vi tri rng tr gim xung Nhc im Tớn hiu OFDM b nh hng bi mộo... được sử dụng ở môi trường trong nhà Do đó Wireless LAN chọn phương thức điều chế OFDM: OFDM giải quyết được khó khn của Wireless LAN là bị phản xạ đa đường lớn do các vật thể ở trong nhà gây nên Mặc dù độ trải trễ do phản xạ đa đường là nhỏ nhưng do truyền dẫn tốc độ cao, chu kỳ symbol nhỏ nên ảnh hưởng của trễ đa đường tới hệ thống Wireless LAN là rất lớn Tương đối hiệu quả trong việc sử dụng bng... hợp với pilot rồi qua bộ biến đổi d liệu nối tiếp thành nhng dòng số song song có tốc độ thấp hơn Các dòng số song song này sẽ được điều chế QAM và thực hiện thuật toán IFFT để điều chế DMT Sau đó tín hiệu đã được điều chế sẽ được biến đổi thành nối tiếp và chèn thêm khoảng bảo vệ CP để chống ISI, đồng bộ khung Cuối cùng tín hiệu số được qua bộ DAC biến đổi thành tín hiệu tương tự để truyền đi ... ISI c loi b Mc ớch dựng khong bo v trc chu k ký t l duy trỡ ng b phớa thu, tớn hiu thay cho mt khong di im lng luụn c truyn i NHIấU ICI ICI l hin tng ph bin trong cỏc h thng a súng mang Trong h thng OFDM, ICI cũn c gi l nhiu giao thoa gia cỏc súng mang con, l hin tng nng lng ph ca cỏc súng mang con chng ln quỏ mc lờn nhau lm phỏ v tớnh trc giao ca cỏc súng mang con Nguyờn nhõn v nh hng ca ICI ICI . một kỹ thuật điều chế mạnh để chống lại hiệu ứng này. OFDM một kỹ thuật điều chế mạnh để chống lại hiệu ứng này. OFDM cho phép loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng. trải trễ của hệ thống tăng và hiệu quả sử dụng phổ tần cao của công nghệ OFDM tăng và hiệu quả sử dụng phổ tần cao của công nghệ OFDM  Chu kỳ ký tự tăng