Nguyờn nhõn và ảnh hưởng của ISI
• Nguyờn nhõn do tớnh chọn lọc của kờnh pha đinh trong miền thời gian, tớnh phụ
thuộc thời gian của kờnh pha đinh, tớnh bất ổn định của kờnh gõy ra giao thoa giữa cỏc ký hiệu ISI truyền qua nú.
• Hậu quả ISI: làm cho mỏy thu quyết định ký hiệu sai, khú khăn trong việc khụi
phục định thời
Giải phỏp khắc phục ảnh hưởng của ISI
• Chốn khoảng thời gian bảo vệ
Nếu khoảng thời gian ký hiệu lớn hơn trải trễ cực đại của kờnh pha đinh thỡ kờnh được gọi là kờnh pha đing phẳng. Ngược lại kờnh sẽ cú tớnh chất chọn lọc tần số gọi là kờnh chọn lọc tần số. Việc thiết kế mỏy thu đối với kờnh pha đinh chọn lọc tần số phức tạp hơn rất nhiều so với kờnh pha đinh phẳng.
Thấy rừ, với cựng độ rộng băng tần hệ thống như nhau thỡ tốc độ ký hiệu OFDM thấp hơn nhiều so với sơ đồ truyền dẫn đơn súng mang đồng nghĩa với thời gian của ký hiệu OFDM được tăng lờn, vỡ vậy khả năng đối phú ISI (do kờnh gõy ra) tăng lờn. Ngoài ra, để tăng dung sai đa đường, cú thể mở rộng chiều dài ký hiệu OFDM, bằng cỏch thờm một khoảng thời gian bảo vệ vào phần đầu mỗi ký hiệu. Mặt khỏc, khoảng thời gian bảo vệ của tớn hiệu OFDM cũng giỳp chống lại lỗi dịch thời trong bộ thu.
Để tạo tớnh liờn tục của tớn hiệu OFDM khi thờm khoảng bảo vệ, thỡ khoảng bảo vệ trước mỗi ký hiệu OFDM được tạo ra theo cỏch copy phần cuối ký hiệu lờn phần đầu của cựng ký hiệu. Sở dĩ cú điều này bởi vỡ, trong phần dữ liệu của ký hiệu OFDM sẽ chứa toàn bộ chu kỳ của tất cả cỏc súng mang con, nờn việc copy phần cuối ký hiệu lờn phần đầu sẽ làm cho tớn hiệu cú tớnh liờn tục mà khụng bị giỏn đoạn tại điểm nối. Hỡnh 3.13 minh hoạ cỏch thờm khoảng bảo vệ.
Chiều dài tổng của ký hiệu là Tsym =TG +TFFT, trong đú Tsym là tổng chiều dài của ký hiệu, G
T là chiều dài của khoảng bảo vệ, và TFFT là kớch thước IFFT được sử dụng để tạo ra tớn hiệu OFDM.
Hỡnh 3.14 mụ phỏng cấu trỳc một tớn hiệu OFDM trong miền thời gian, với kớch thước FFT = 256, số lượng súng mang = 100, độ dài khoảng bảo vệ = TFFT/4 = 64. Đặc biệt là khoảng bảo vệ được thiết lập bằng cỏc giỏ trị là ‘0’. Do đú dễ dàng thấy giữa cỏc khối ký hiệu OFDM cú sự phõn tỏch nhau bởi một đoạn giỏ trị ‘0’.
Hiệu quả sử dụng phổ tần cao của OFDM được thể hiện ở hai khớa cạnh chớnh: (1) do cơ chế truyền dẫn song song. (2) dựng thờm khoảng bảo vệ đó làm giảm đỏng kể tốc độ ký hiệu OFDM. Điều này cú ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi truyền dẫn tớn hiệu OFDM qua kờnh vụ tuyến và là một nhõn tố chớnh để chống lại kờnh pha đinh lựa chọn tần số.
• Tớnh hữu hiệu của khoảng thời gian bảo vệ
Chống lại lỗi dịch thời gian
Lỗi dịch thời gian là lỗi do quyết định sai biờn giới của ký hiệu thu, lỗi này làm tổn thất toàn bộ thụng tin chứa trong ký hiệu bị quyết định sai biờn giới.
Hỡnh 3.13. Chốn thời gian bảo vệ cho mỗi ký hiệu OFDM
Hỡnh 3.14. Cấu trỳc tớn hiệu OFDM trong miền thời gian, [sim_ofdm_signal.m]
Chương 3: Nguyờn lý hoạt động của OFDM Đồ ỏn tốt nghiệp Đại học
Đối với một kờnh lý tưởng khụng cú trải trễ thỡ phớa thu cú thể xỏc định chớnh xỏc từng vị trớ trong ký hiệu bao gồm luụn cả khoảng bảo vệ và vẫn lấy được số mẫu một cỏch chớnh xỏc mà khụng vượt quỏ đường biờn ký hiệu. Trong mụi trường đa đường thỡ ISI sẽ làm vị trớ cỏc ký hiệu bị xờ dịch theo thời gian và chồng lấn lờn nhau, làm phớa thu quyết định sai biờn giới ký hiệu. Tuy nhiờn do ký hiệu OFDM cú khoảng bảo vệ nờn ISI chỉ làm giảm chiều dài của khoảng thời gian bảo vệ mà khụng ảnh hưởng đến phần dữ liệu cho nờn sẽ hạn chế được lỗi dịch thời.
Đối phú với ISI
Việc thờm vào khoảng thời gian bảo vệ sẽ cho phộp giảm thời gian biến động của tớn hiệu. Để loại bỏ ảnh hưởng của ISI thỡ khoảng bảo vệ sẽ phải cú độ dài lớn hơn trải trễ cực đại của kờnh vụ tuyến. Hỡnh 3.15 mụ tả ảnh hưởng của ISI lờn ký hiệu thu trong mụi trường đa đường, đồng thời cũng cho thấy hiệu quả của khoảng bảo vệ chống lại những tỏc động của mụi trường đa đường này. Vớ dụ này thể hiện pha tức thời của một súng mang tại 3 ký hiệu.
Khoảng bảo vệ sẽ loại bỏ hầu hết ảnh hưởng của ISI. Tuy nhiờn trong thực tế, cỏc thành phần đa đường cú xu hướng suy giảm chậm theo thời gian, hậu quả vẫn tồn tại một chỳt ISI thậm trớ khi sử dụng khoảng thời gian bảo vệ dài. Hỡnh 3.16 là kết quả mụ phỏng thể hiện hiệu quả của khoảng bảo vệ chống lại ISI [8]. Băng tần kờnh được giữ nguyờn trong cỏc lần mụ phỏng. Mụ phỏng thực hiện thay đổi giỏ trị chiều dài khoảng bảo vệ và kớch thước FFT đối với tớn hiệu OFDM, và so sỏnh SNR thu được ứng với mỗi lần thay đổi hai thụng số này. Kết quả cho thấy SNR tăng khi chiều dài khoảng bảo vệ cựng kớch thước FFT tăng.