Công nghệ OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất

Sự phát triển của công nghệ CDMA

Tại Mỹ, vào năm 1940, một nữ diễn viên Hollywood đồng thời là nhà sáng chế tài năng George Antheil, là một nhạc sĩ dương cầm, khi chiến tranh thế giới lần hai sắp nổ ra, đã đồng thời sáng chế ra một cách điều khiển ngư lôi bằng cách gửi tín hiệu vô tuyến ngẫu nhiên, nhảy liên tục từ tần số này sang tần số khác để tránh. Công nghệ CDMA đã chứng minh tính hữu dụng rất cao trong mạng thông tin di động Cellular bởi nó cung cấp một phương pháp mã hoá rất an toàn cho mọi người sử dụng đồng thời đem lại chất lượng cuộc gọi có thể xem là tuyệt hảo so với hệ thống GSM là hệ thống thông tin di động chính được sử dụng tại nhiều nơi trên thế giới hiện nay.

IFFT ceil W

W log

CÁC GIỚI HẠN ĐIỀU CHẾ CỦA HỆ THỐNG

Hầu hết hệ thống thông tin di động hiện nay như GSM, IS - 95 và các hệ thống thế hệ thứ 3 chỉ dùng các sơ đồ điều chế có độ dung sai nhiễu cao như BPSK, QPSK hoặc tương đương, điều này dẫn đến hiệu quả phổ thấp nhưng hệ thống mạnh khoẻ. Mặc dù điều này làm việc tốt cho các sơ đồ sử dụng cho các hệ thống GMSK (Gausian Minimum Shift Keying) như đã được sử dụng cho các hệ thống GSM, việc áp dụng nó thành công cho các sơ đồ điều chế cao hơn là khó khăn vì các lỗi sở tại trong cân bằng sẽ gây tỷ lệ lỗi cao. Thông lượng kênh của hệ thống là cực đại khi số người sử dụng là cực đại, dẫn đến mức nhiễu rất cao, điều này làm cho hệ thống mẫu cần hoạt động với tỷ số năng lượng trong môt jbit/nhiễu ERNR (Energy per Bit to Noise Ratio) là khoảng 5-8 dB sau giải điều chế có hiệu quả phổ cao vì SNR là quá thấp.

Việc phân phối điều chế linh hoạt trong OFDM cho phép chúng được tối ưu các điều kiện thực tế của địa phương, hơn là dùng sơ độ điều chế thấp để đảm bảo hệ thống hoạt động trong các điều kiện xấu nhất. Pha của Symbol đầu ra tương ứng với hiệu pha giữa các symbol hiện tại và trước đó và kết quả là nhiễu symbol được tăng gấp đôi (giảm chỉ tiêu khoảng 3dB) so với nhiễu pha của symbol đơn (như được dùng trong điều chế kết hợp).

Ảnh hưởng của méo tới OFDM

Thậm chí nếu tín hiệu được hạn chế băng thông hoàn thiện trước khi đưa tới bộ khuyếch đại công suất máy phát, mở rộng phổ sẽ xảy ra nếu bộ khuyếch đại công suất, tuy nhiên sự giảm này là không nhiều vì các bộ lọc băng thông hoạt động ở tần số RF thường có đặt tuyến không thật tốt. Các sơ đồ điều ché có hiệu suất băng thông cao hơn (ví dụ 16 QAM, 256-QAM..) nhạy cảm hơn với méo ì chúng yêu cầu SNR ì chúng yêu cầu SNR hiệu dụng cao hơn. Tín hiệu có tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình cao sẽ có chiều hướng có các đỉnh hoạt động gần phạm vi cực đại của bộ khuyếch đại hơn sóng hình sinc, với cùng một công suất trung bình.

Có một cách để giảm ảnh hưởng của méo phi tuyến trong bộ khuyếch đại công suất máy là dùng tiền méo (predistorsion) có nghĩa là làm méo tín hiệu trước khi đưa vào bộ khuyếch đại công suất theo cách sao cho triệt méo do bộ khuyếch đại gây ra. Tuy nhiên nó không thể ngăn ngừa méo do sự xén bớt (hoặc cắt: clipping) tín hiệu ở các mức công suất cao, do công suất đỉnh bị giới hạn của bộ khuyếch đại thực tế bất kỳ.

POBO=P sat

Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ tần số

Nếu đặc trưng kênh chỉ được thực hiện ở đầu của mỗi frame thì các lỗi tần số không được giải quyết sẽ dẫn tới giảm chỉ tiêu kỹ thuật theo thời gian. Chỉ tiêu kỹ thuật của điều chế vi sai sẽ tương tự với SNR của symbol đầu tiên, vì sự quay pha sẽ được sửa cho mỗi symbol. CÁc tài liệu cũng nói rằng độ chính xác tàn số phải được duy trì trong giới hạn 2-4% để phòng ngừa tổn hao chỉ tiêu đáng kể.

Trong môi trường di động nhiều người sử dụng vấn đề còn xấu hơn nữa vì sự truyền từ mỗi người sử dụng có thể có độ lệch tần số khác nhau. Độ lệch tần trong kết nối OFDM một người sử dụng không phải là vấn đề quan trọng vì nó có thể được bù với sự gia tăng tối thiểu độ phức tạp của máy thu.

ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU CHẾ OFDM TRONG KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Các thành phố cạnh nhau phải dùng các tần số RF khác nhau thậm chí cho cùng một trạm vô tuyến để phòng ngừa multipath gây ra bởi sự quảng bá cùng một tín hiệu từ một miền phủ sóng cần thiết là có thể, loại bỏ nhau cần phải có các tần số khác nhau được sử dụng trong miền cạnh nhau. Việc phát chương trình quảng bá truyền hình số (digital video broadcasting DVB) chủ yếu sử dụng tiêu chuẩn nén MPEG-2 hình, biên mã âm thanh và số liệu; sử dụng phương thức mã số MPEG-2; nó có phương thức sửa mã sai; căn cứ vào các chương trình multimedia, sẽ chọn lựa các phương thức điều chế tương ứng và biên mã của các đường thông tin. Sau khi xác định các tiêu chuẩn của phát truyền hình số DVB, do các sự truyền tải Multimedia khác nhau, lĩnh vực ứng dụng khác nhau nên DVB đã được tổ chức và phân chia thành vài hệ thống, cụ thể là hệ thống quảng bá truyền hình số vệ tinh DVB-S (satellite); hệ thống quảng bá truyền hình số hữu tuyến DVB-C (cable);.

Thông tin âm tần và thị tần và các tín hiệu số trước tiên sẽ đi qua bộ nén biên mã số MPEG 2 (ENC) tiến hành việc nén biên mã, tín hiệu truyền hình số với tốc độ trên 200 Mb/s được nén xuống còn 6Mb/s, dòng số liệu MPEG2 bị nén nhiều đường sẽ được đưa vào bộ trộn nhiều đường số tiến hành việc trộn, ở ngừ ra sẽ nhận được dũng mó MPEG2 có tốc độ càng cao hơn. Tín hiệu vệ tinh qua bộ biến tần LNB, máy thu vệ tinh số IRD (integrated receiver coder) sẽ tiến hành việc giải điều chế QPSK, giải mã đưa ra tín hiệu âm tần và thị tần, nếu dùng đầu nối thu CATV ở trước thì mạng truyền hình hữu tuyến có thể được chia thành phương thức truyền tải tương tự và phương thức truyền tải số (như hình 3.28).