6. Nội dung của luận văn
2.1. Giới thiệu FBMC
Ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM được sử dụng cho các hệ thống thông tin hàng không số băng tần L (L-DACS). Trong OFDM, các thùy biên lớn được tạo ra do việc sử dụng một cửa sổ hình chữ nhật sau khi thực hiện biến đổi Fourier nhanh nghịch đảo IFFT (Inverse Fast Fourier Transform). Những thùy biên này làm tăng sự can nhiễu ở các kênh lân cận. Hiệu ứng này được gọi là rò rỉ phổ và việc làm suy giảm các thùy biên này sẽ làm tăng hiệu quả phổ của các hệ thống thông tin.
Kỹ thuật dải lọc đa sóng mang FBMC với điều chế biên độ cầu phương dịch pha OQAM (Offset Quadrature Amplitude Modulation) là một biến thể của ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM. FBMC/OQAM không chỉ phù hợp cho việc cung cấp tốc độ cao hơn mà còn cho hiệu suất phổ tốt hơn OFDM. Nói cách khác, trong FBMC/OQAM, nhiễu kênh lân cận được giảm và do đó nhiều hệ thống thông tin có thể sử dụng phổ tần cùng một lúc.
Sự khác biệt chính giữa OFDM và FBMC/OQAM là cửa sổ IFFT dài hơn trong miền thời gian và không có chuyển tiếp đột ngột. Kết quả là, các thùy biên trong miền tần số được giảm và cũng như giảm rò rỉ phổ của FBMC. Hơn nữa, điều chế FBMC có dung sai tốt hơn với bù tần số sóng mang CFO (Carrier Frequency Offset) và bù tần số lấy mẫu SFO (Sampling Frequency Offset). Tuy nhiên, các ký hiệu OFDM được chồng lên nhau và do đó phải sử dụng điều chế Offset QAM (OQAM).
Mục đích của việc sử dụng điều chế OQAM là có thể tái tạo tín hiệu. OQAM bao gồm việc tạo ra một sự thay đổi thời gian một nửa ký hiệu giữa tín hiệu OFDM thực và ảo. Để có được sự thay đổi thời gian này, chuỗi xử lý máy phát OFDM được chia thành hai nhánh, thực và ảo. Mỗi nhánh áp dụng một dịch pha cho các mẫu của chúng trước khi thực hiện IFFT riêng biệt. Tiếp
theo, tín hiệu miền thời gian nhánh ảo bị trễ một nửa ký hiệu. Sau đó, cửa sổ được áp dụng trong cả hai nhánh trước khi kết hợp chúng.
Ở phía máy thu, nó được thực hiện theo quy trình ngược lại. Máy thu được chia thành hai nhánh và các cửa sổ dịch chuyển được áp dụng trước khi thực hiện FFT. Sau khi FFT, pha được phục hồi và các nhánh được kết hợp lại trước khi khôi phục dữ liệu.
Hình 2.1 cho thấy sự so sánh giữa các mô đun chính OFDM và FBMC/OQAM. Chúng dùng chung bộ tạo nguồn tín hiệu và bộ chuyển tải. Bên cạnh đó, bộ chuyển đổi kỹ thuật số lên và xuống có thể được sử dụng lại.
Hình 2.1: So sánh giữa sơ đồ khối lớp vật lý OFDM và FBMC
Các kiểu bộ lọc khác nhau được đề xuất dưới dạng các cửa sổ IFFT. Ưu thế nhất là thuật toán biến đổi trực giao đẳng hướng IOTA (Isotropic Orthogonal Transform Algorithm) và bộ lọc lớp vật lý cho truy cập phổ động PHYDYAS (Physical Layer for Dynamic Spectrum Access). Hiệu suất của cả hai bộ lọc nguyên mẫu và bộ lọc PHYDYAS cho kết quả tốt hơn so với IOTA. Hình dạng miền thời gian của cả hai bộ lọc được so sánh trong hình 2.2.
Hình 2.2 Các bộ lọc nguyên mẫu miền thời gian
Hình 2.3 Các bộ lọc nguyên mẫu miền tần số
Mặc dù cả hai bộ lọc miền thời gian hình dạng trông giống nhau, nhưng chúng có các đáp ứng tần số khác nhau. Hình 2.3 so sánh băng tần chuyển đổi miền tần số cho tín hiệu điều chế OFDM (cửa sổ hình chữ nhật), IOTA và
PHYDYAS. Ta có thể thấy các thùy biên được giảm mạnh như thế nào bằng cách thay đổi cửa sổ IFFT. Một số tài liệu đề xuất thực hiện hiệu quả việc xử lý cửa sổ bằng cách sử dụng mạng bộ lọc đa pha (polyphase filter) hoặc dải bộ lọc (filter bank).