6. Nội dung của luận văn
2.2.5. Mô hình rời rạc thời gian, OFDM – OQAM
Phần này giới thiệu một triển khai thực tế của sơ đồ SMT phát triển. Các chi tiết dựa trên cấu trúc được sử dụng trong dự án PHYDYAS [28]. Sơ đồ SMT được chính thức hóa và thường được sử dụng trong các tài liệu dưới tên “OFDM với offset OQAM” hoặc OFDM – OQAM. Một phiên bản rời rạc thời gian của mô hình này được phát triển trong [24]. Nó sử dụng điều chế dựa trên biến đổi Fourier rời rạc DFT (Discrete Fourier Transform), như trong OFDM, cũng như biểu diễn đa pha của bộ lọc xung để đạt được việc thực hiện hiệu quả sơ đồ OFDM – OQAM.
Việc xây dựng rời rạc thời gian của mô hình tín hiệu OFDM – OQAM yêu cầu bộ lọc nguyên mẫu h[k] là phiên bản rút ngắn và thay đổi của bộ lọc thời gian liên tục h(t). Mô hình tín hiệu rời rạc cuối cùng là:
𝑠[𝑘] = 𝐴 , ℎ[𝑘 − 𝑚𝑁 2] 𝑒
( / )
)𝑒 , (2.21) Trong đó chỉ số n đề cập đến số sóng mang con và chỉ số m tính đến các khoảng thời gian của N/2 mẫu được truyền cho mỗi bộ N ký hiệu OQAM vào bộ điều chế. Nhớ lại rằng mỗi ký hiệu QAM được chia thành hai phần, được gọi là ký hiệu OQAM. Độ dài của bộ lọc nguyên mẫu Lh được bao gồm trong
D= Lh - 1. Các ký hiệu có giá trị thực am,n cùng với số hạng pha ejϕm,n tạo thành các ký hiệu OQAM. Việc chuyển đổi các ký hiệu QAM sang OQAM được minh họa trong hình 2.11.
Phần điều chế, dải lọc tổng hợp SFB (Synthesis Filter Bank), được thể hiện trong hình 2.12(a). Các đầu vào cho SFB là các ký hiệu OQAM, như trong hình 2.11. Khối IFFT về bản chất thực hiện điều chế các tần số sóng mang con. Từ quan điểm phần cứng, nó thực hiện các tính toán theo cách xử lý khối. Tức là, một tập hợp các mẫu được đưa vào N nhánh của khối IFFT cùng một lúc và một tập hợp các mẫu đầu ra được tạo. Sau các bộ lọc đa pha,
việc lấy mẫu hoàn toàn bởi một hệ số N/2 được thực hiện. Thông qua bộ kết hợp riêng các độ trễ và các bộ cộng, các mẫu thu được từ các nhánh song song đi qua một chuyển đổi song song – nối tiếp. Một điểm quan trọng là đối với một tập hợp các mẫu tại đầu vào của biến đổi Fourier rời rạc ngược IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform), chúng là một trong hai phần các ký hiệu QAM, N/2 mẫu được đặt vào đầu ra cuối cùng của SFB. Mỗi một bộ N
ký hiệu QAM, N mẫu được tạo ở đầu ra. Tuy nhiên, tùy thuộc vào dạng xung, mỗi ký hiệu OFDM – OQAM vài thời điểm dài hơn N mẫu.
Phần giải điều chế, dải lọc phân tích AFB (Analysis Filter Bank), được thể hiện trong hình 2.12(b). Đầu ra của các nhánh song song là các ký hiệu OQAM chúng phải qua quá trình hậu xử lý OQAM để đảo ngược qui trình được chỉ ra trong hình 2.11.
Một yếu tố quan trọng là dạng xung, cụ thể là bộ lọc nguyên mẫu, nó thỏa mãn điều kiện trực giao, tức là phiên bản rời rạc của tiêu chuẩn Nyquist. Dạng xung được đề xuất trong [28] được trình bày. Đáp ứng xung hữu hạn FIR (Finite Impulse Response) của bộ lọc nguyên mẫu, biểu thị bằng p[m], được định nghĩa là:
𝑝[𝑚] = 𝑃[0] + 2 (−1) 𝑃[𝑘] cos 2𝜋𝑘
𝐾𝑀 (𝑚 + 1) , (2.22) m = 0, 1, …, KM – 2
Trong đó M là số lượng sóng mang con, K = 4 là hệ số chập và các hằng số khác được định nghĩa là: P[0] = 1 P[1] = 0,97195983, P[2] = √ P[3] = 1 − P[1]
Bộ lọc nguyên mẫu được thiết kế cho hệ số chập cố định K = 4. Điều này cho thấy rằng các bộ lọc đa pha và chuyển đổi song song thành nối tiếp trong SFB tiếp tục xử lý các mẫu của mỗi ký hiệu trong 3 khoảng ký hiệu theo sau. Hình 2.13 cho thấy dạng xung trong miền tần số chủ yếu chồng lên kênh lân cận và có độ suy giảm hơn 60 dB sau đó.
Hình 2.12 Cấu trúc của việc thực hiện hiệu quả mô hình OFDM – OQAM.
(a) Bộ điều chế hoặc dải lọc tổng hợp (SFB); (b) Bộ giải điều chế hoặc dải lọc phân tích (AFB).
B iê n độ ( dB ) Chỉ số sóng mang con
Hình 2.13 Hình dạng xung trong miền tần số.
Trục tần số được chuẩn hóa cho khoảng cách sóng mang con 2π/N.