3.1.1 Giới thiệu
OFDM là một kỹ thuật truyền thông tin đa sóng mang xuất hiện từ giữa những năm 60. Hệ thống đầu tiên sử dụng kỹ thuật này là HF radio links của quân
đội (năm 1957). Đến năm 1966, Robert Chang nhận bằng sáng chế với mô hình hệ
thống OFDM. Mặc dù những khái niệm về OFDM đã được đề cập từ rất lâu như vậy nhưng mãi đến những thập niên gần đây, OFDM mới chứng tỏđược những tính chất
ưu việt của nó. OFDM được ứng dụng trong cả hai hệ thống thông tin vô tuyến và hữu tuyến, nhất là trong các hệ thống thông tin tốc độ cao. Ngày nay, kỹ thuật OFDM
được ứng dụng trong các hệ thống truyền dẫn băng rộng ADSL/HDSL/VDSL, các hệ
thống phát thanh và truyền hình số quảng bá DAB (Digital Audio Broadcasting) và DVB – T (Digital Video Boadcasting – Terrestrial). OFDM còn là giải pháp kỹ thuật
được đề cử cho các chuẩn LAN không dây (Wireless Local Area Network) như ETSI Hiperlan/2 và IEEE 802.11a.
OFDM đang là ứng cử viên sáng giá cho hệ thống thông tin vô tuyến thế hệ
thứ 4 (4G).
Một cái nhìn về OFDM:
OFDM là một trường hợp đặc biệt của FDM
Một tín hiệu FDM giống như một dòng nước chảy ra từ một cái vòi, khi đó tất cả
nước đều chảy theo một dòng (Hình 3.1a)
Còn tín hiệu OFDM lại giống một cái vòi hoa sen mà nước được chảy ra theo nhiều dòng nhỏ (Hình 3.1b)
ĐAMH Điện tử - Viễn thông 1 Chương 3: MC – CDMA
Tìm hiểu Hệ thống TTDĐ dùng kỹ thuật MC-CDMA Trang 32 Sự khác nhau này đem lại ích lợi gì?
Nếu dùng một ngón tay chặn vòi nước, ta có thể ngăn không cho dòng nước chảy nữa nhưng ta không thể làm như vậy đối với vòi hoa sen.
Như vậy, hai vòi nước cùng làm một nhiệm vụ nhưng chúng lại có những phản
ứng khác nhau trước sự can thiệp từ bên ngoài.
3.1.2 Nguyên tắc cơ bản của OFDM:
Chuyển đổi một chuỗi dữ liệu nối tiếp có tốc độ cao R thành N chuỗi con song song có tốc độ thấp hơn (R/N). N chuỗi con này được điều chế bởi N sóng mang phụ
trực giao và được phát lên kênh truyền đồng thời.
Bản chất trực giao của các sóng mang phụ OFDM cho phép phổ của các chuỗi con sau điều chế chồng lấn lên nhau mà vẫn đảm bảo việc tách riêng biệt từng thành phần tại phía thu. Nhờ vậy mà hiệu quả sử dụng băng tần tăng đáng kể và tránh được nhiễu giữa các sóng mang lân cận ICI (Inter-carrier Interference). Ta có thể thấy được điều này qua phổ của tín hiệu OFDM và tín hiệu FDM trên hình 3.2
Hình 3.2 Phổ của tín hiệu FDM và OFDM
Mặt khác, do chuỗi dữ liệu nối tiếp tốc độ cao được chia thành các chuỗi con có tốc độ thấp nên tốc độ ký hiệu của các chuỗi con nhỏ hơn rất nhiều so với tốc độ
của chuỗi ban đầu, vì vậy các ảnh hưởng của nhiễu liên ký tự ISI, của hiệu ứng trễ
trải đều được giảm bớt. Nhờ vậy có thể giảm độ phức tạp của các bộ cân bằng ở
phía thu. Ta sẽ nói thêm về phương pháp chống ISI được sử dụng trong hệ thống OFDM ở phần 3.1.5 .
ĐAMH Điện tử - Viễn thông 1 Chương 3: MC – CDMA
Tìm hiểu Hệ thống TTDĐ dùng kỹ thuật MC-CDMA Trang 33
= ∫Ts * j i(t)s (t)dt s
Một ưu điểm nữa của kỹ thuật OFDM là khả năng chống lại fading chọn lọc tần số và nhiễu băng hẹp. Ở hệ thống đơn sóng mang, chỉ một tác động nhỏ của nhiễu cũng có thể gây ảnh hưởng lớn đến toàn bộ tín hiệu (hình 3.3a). Nhưng đối với hệ thống đa sóng mang, khi có nhiễu thì chỉ một phần trăm nhỏ của những sóng mang con bị ảnh hưởng (hình 3.3b), và vì vậy ta có thể khắc phục bằng các phương pháp mã hoá sửa sai.
(a) (b)
Hình 3.3 a. Tác động của nhiễu đối với hệ thống đơn sóng mang