2.5 Ƣu và nhƣợc điểm của hệ thống OFDM
Ngoài hai đặc điểm về khả năng chống nhiễu ISI, ICI, nõng cao hiệu suất sử dụng phổ, việc sử dụng OFDM cũn cú cỏc ƣu điểm và hạn chế sau đõy:
2.5.1 Ưu điểm
OFDM cho phộp thụng tin tốc độ cao đƣợc truyền song song với tốc độ thấp trờn cỏc kờnh băng hẹp. Cỏc kờnh con cú thể coi là cỏc kờnh fading khụng lựa chọn tần số nờn cú thể dựng cỏc bộ cõn bằng đơn giản trong suốt quỏ trỡnh nhận thụng tin. Hệ thống OFDM chống đƣợc ảnh hƣởng của pha-đinh lựa chọn tần số
Thực hiện điều chế tớn hiệu đơn giản nhờ sử dụng kỹ thuật FFT
Ngoài ra, hệ thống OFDM cũn cú một số ƣu điểm trờn cỏc khớa cạnh cụ thể khỏc nhƣ giảm độ phức tạp của mỏy thu, ...
2.5.2 Hạn chế
Tớn hiệu OFDM là tập hợp của tớn hiệu trờn nhiều súng mang, dải động của tớn hiệu lớn nờn cụng suất tƣơng đối cực đại (Peak-to Average Power Ratio) lớn, hạn chế hoạt động của bộ khuyếch đại cụng suất.
Dễ bị ảnh hƣởng của dịch tần và pha hơn so với hệ thống một súng mang. Vỡ vậy, phải thực hiện tốt đồng bộ tần số trong hệ thống.
Nhƣ vậy, OFDM là giải phỏp kỹ thuật rất thớch hợp cho truyền dẫn vụ tuyến tốc độ cao.
Chƣơng 3
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ TRễI TẦN SỐ TRONG MÁY THU DAB 3.1. Lệch tần số và đồng bộ tần số
Một trong những hạn chế của hệ thống DAB sử dụng OFDM là khả năng dễ bị ảnh hƣởng bởi lỗi do đồng bộ, lỗi đồng bộ sẽ dẫn đến lệch tần số. Để cú thể hiểu rừ hơn về vấn đề này cần phải xem xột những ảnh hƣởng của lệch tần số đến tớn hiệu OFDM.
3.2.2 Kỹ thuật ước lượng độ trụi tần số nhờ Preamble
Kỹ thuật Preamble là sự kết hợp thuật toỏn data-driven và CP.
* Cấu trỳc Preambel cho việc ƣớc lƣợng độ lệch tần số
Trong một hệ thống viễn thụng preamble đƣợc thiết kế để ƣớc lƣợng tần số và đồng bộ . Chuẩn IEEE 802.11a đƣa ra những hƣớng dẫn trong việc sử dụng những cấu trỳc preamble khỏc nhau [14]. Chuẩn IEEE 802.11a thể hiện qua hỡnh 3.3 cho thấy preambleđƣợc tạo ra từ :
- 10 symbol ngắn từ A1-A10 (16 mẫu mỗi symbol), 10 symbol này làm nhiệm vụ: phỏt hiện gúi tin, AGC (automatic gain control), lựa chọn đa dạng, ƣớc lƣợng độ trụi tần số gốc, và thời gian tồn tại của symbol.
- Hai symbol dài (64 mẫu mỗi symbol) C1 và C2 đƣợc sử dụng cho việc ƣớc lƣợng kờnh và ƣớc lƣợng độ dịch tần số.
- Cyclic prefix (CP) cú chiều dài mẫu 32.
Hỡnh 3.3 Chuẩn IEEE 802.11aPreamble
Preamble rất hữu dụng cho việc ƣớc lƣợng độ trụi tần số trong OFDM. Tớn hiệu pilot ở bờn nhận giỳp phõn tớch tớn hiệu nhận đƣợc. Khi mà cú đủ thụng tin ở bờn nhận, thụng tin này cú thể đƣợc sử dụng để ƣớc lƣợng độ lệch tần số. Khi thụng tin về cỏc symbol OFDM đó biết đƣợc gửi đến trong preamble, những symbol này cú thể sử dụng để ƣớc lƣợng tần số.Những symbol này đƣợc gọi là pilot tones, và chỉ một số pilot tones đƣợc sử dụng cho ƣớc lƣợng tần số, bởi vỡ lệch tần số tỏc động tƣơng tự đến mỗi súng mang con.
* Sử dụng preambel cho ƣớc lƣợng độ lệch tần số
Trong tiờu chuẩn IEEE 802.11a, độ trụi tần số đƣợc ƣớc lƣợng qua preamble. Thụng thƣờng, 160 mẫu đầu tiờn tạo nờn “sort preamble”, dựng để ƣớc lƣợng tần số gốc. Phần thứ hai của preamble đƣợc tạo ra từ cựng một khung chứa 64 mẫu, khung này đƣợc lặp lại 2 lần. Sau khi ƣớc lƣợng độ trụi tần số trong preamble, ƣớc lƣợng này đƣợc cập nhật tại tất cả cỏc khung để theo dừi trụi tần số ở mỏy thu.
Để theo dừi sự thay đổi tần số, CP đƣợc sử dụng kết hợp với phƣơng phỏp data- driven.Thực tế CP là sự lặp lại của 16 mẫu dữ liệu của khung dữ liệu do đú cú thể ỏp
dụng thuật toỏn Moose.
Sử dụng preamble ở phớa thu để ƣớc lƣợng độ lệch tần số. Preamble giỳp ƣớc lƣợng chớnh xỏc độ lệch tần số. Tuy nhiờn, việc sử dụng pilot tones và CPlàm giảm hiệu quả băng thụng vỡ một số khung dữ liệu đƣợc sử dụng cho pilot tones đƣợc gắn vào dữ liệu.
3.1.1. Ảnh hưởng của lệch tần số đến tớn hiệu OFDM
Lệch tần số vỡ một số nguyờn nhõn : dịch Doppler hoặc dịch tần trong bộ điều chế và giải điều chế.
- Lỗi dịch Doppler xuất hiện trong quỏ trỡnh cú sự dịch chuyển tƣơng đối giữa mỏy phỏt và mỏy thu. Trong trƣờng hợp này tần số bị dịch một khoảng :
C f c v f (3.1)
Trong đú v là vận tốc tƣơng đối giữa bờn phỏt và bờn thu, c là vận tốc ỏnh sỏng và fC là tần số súng mang.
- Nguyờn nhõn khỏc của dịch tần số do lỗi tần số ở mỏy thu. Tiờu chuẩn IEEE 802.11 yờu cầu mỏy thu phải cú lỗi tần số nằm trong 20 ppm(±20ì10-6). Nhƣ vậy với một súng mang 5GHz, lỗi tần số lớn nhất cho phộp là :
MAX f
= 2 x 20 x 10-6 x 5 x 109 = 200 kHz
Hệ số “2” tớnh cho cả lỗi truyền và nhận. Lỗi này là tƣơng đối lớn so với khoảng cỏch tần số của súng mang.
Hệ thống OFDM nhậy về lỗi tần số hơn so với hệ thống điều chế súng mang đơn (Single Carrier Modulation - SCM). Trong hệ thống OFDM lệch tần số phỏ hủy sự trực giao giữa cỏc súng mang và gõy ra ICI.
Trƣớc khi điều chế cỏc súng mang con, bờn thu OFDM thực hiện hai đồng bộ. Thứ nhất là xỏc định đƣờng bao của symbol và khoảng thời gian tối ƣu để tối thiểu húa cả ICI và ISI. Thứ hai là, cố gắng ƣớc lƣợng và sửa lỗi tần số [8].
Trong thực tế, pha tần số khụng phải lỳc nào cũng là một hằng số do đú gõy ra ICI ở mỏy thu [8]. Một trong những ảnh hƣởng của lệch tần là mất sự trực giao. Mất sự trực giao gõy ra ICI nhƣ hỡnh 3.1. Những vựng màu vàng thể hiện ICI. Khi trung tõm của cỏc súng mang liền kề bị dịch do lệch tần, điểm khụng của cỏc súng mang liền kề cũng dịch ra khỏi trung tõm của cỏc súng mang con khỏc. Tớn hiệu nhận đƣợc bao gồm những mẫu từ súng mang bị dịch, dẫn đến ICI[11].