Hầu hết tuyến tính với số sóng mang con N. Thứ 2,một số lượng lớn các sóng mang con trực giao có thể được tạo thành và giải điều chế mà không cần sắp xếp và sử dụng quá nhiều bộ dao động cao tần và các bộ lọc, điều này cho phép chúng ta có thể triển khai một cấu trúc OFDM đơn giản khi mà số lượng sóng mang con yêu cầu lớn. Sự liên hệ giữa việc sử dụng phép biến đổi Fourier DFT/IDFT và DAC/ADC được mô tả ở biều đồ 2.8. Ở đầu truyền cuối,tín hiệu nối tiếp được đưa và theo chuổi bit được chuyển thành song song và mỗi bit tín hiệu lại được phương chiếu tương ứng vào các kí hiệu thơng tin tương ứng cho mỗi sóng mang con trong mỗi kí hiệu OFDM,và tín hiệu số miền thời gian có được bằng cách sử dụng biến đổi Fourier ngược IDFT sau đó sẽ đưuocj chèn thêm khoảng bảo vệ (guard interval) và chuyển thành tín hiệu dạng sóng tín hiệu thời gian thực thơng qua bộ chuyển đội DAC. Thời gan bảo vệ là khoảng thời gian được chèn vào tín hiệu để ngăn chặn nhiễu liên ký tự ISI do kênh phân tập. Tín hiệu băng cơ sở có thể được chuyển lên băng thơng cao tần thích hợp với bộ trộn/điều chế IQ. Ở phía thu,tín hiệu OFDM được hạ xuống tần số cơ sở với bộ giải điều chế IQ,được lấy mẫu với bộ ADC và sau đó giải điều chế bởi phép chuyển đổi Fourier và q trình tín hiệu băng cơ sở để phục hổi lại dữ liệu.
Tần số của sóng mang con fk và chỉ số k của nó có thể được tạo bởi cơng thức: s k T k f = −1 , k = [ kmin+1;kmin+N] (2.11) trong đó k là một số ngun bất kì,dù sao thì chỉ có 2 quy tắc cho chỉ số sóng mang con được sử dụng rộng rãi là k=[1,N] và k=[-N/2+1,N/2]. Cả 2 quy tắc này đều tương đương về mặt toán học và đều đươc sử dụng rộng rãi trong nhiều tài liệu sau này.
2.4. Chuỗi bảo vệ cho OFDM
Nghiên cứu kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao trong hệ thống thông tin quang bảo mật tốc độ cao
Trang 47
Một trong những kỹ thuật được sử dụng trong OFDM là việc chèn các tiền tố một cách chu kỳ để làm khoảng bảo vệ cho tín hiệu OFDM. Trước hết chúng ta hãy xét 2 kí hiệu OFDM liên tiếp bị tác động bởi kênh phân tán với độ trải trễ là td,đểđơn giản ta xem như mỗi kí hiệu OFDM chỉ bao gồm hai sóng mang con với tốc độ trải trễ nhanh và chậm là td được biểu diễn bởi sóng mang con nhanh và sóng mang con chậm. Bởi vì sự phân tập của kênh truyền,sóng mang con chậm sẽ lấn q dải đường biên kí hiệu do đó dẫn tới nhiễu giữa các kí hiệu OFDM cạnh nhau,nhiễu này còn được gọi là nhiễu ISI(nhiễu liên ký tự) . Bên cạnh đó,bởi vì dạng sóng mang của sóng mang con chậm đến của sổ DFT là khơng hồn chỉnh do đó dẫn tới việc mất tính trực giao giữa các sóng mang con điều này cũng dẫn tới việc gây nên nhiễu ICI(inter-carrier interference).
b. Cyslic prefix (tiền tố tuần hoàn):
Cyslic prefix là kỹ thuật được sử dụng nhằm để giải quyết các vấn đề nhiễu do phân tập kênh bao gồm cả ISI và ICI.
- ISI (Inter-Symbol Interference): nhiễu giao thoa liên ký tự, được định nghĩa là xuyên nhiễu giữa các symbol trong khoảng thời gian symbol ts của các frame FFT liên tiếp (trong miền thời gian).
- ICI (Inter-Carrier Interference): nhiễu giao thao liên sóng mang, được định nghĩa là xuyên nhiễu giữa các kênh sóng mang phụ (subchannels) của cùng một frame FFT (trong miền tấn số)
Dạng sóng ở khoảng thời gian bảo vệ (guard interval) là một bản sao của của sổ DFT,với thời gian dịch là ts.
Giả sử rằng tín hiệu đi qua kênh phân tập giống nhau và của sổ DFT giống nhau được chọn để chứa tín hiệu OFDM hồn thiện cho dạng sóng của sóng mang con nhanh,ta cũng thu được kí hiệu OFDM hồn chỉnh ở sóng mang con chậm ở cùng của sổ DFT bởi vì một phần của tiền tố tuần hồn đã được di chuyển tới của sổ DFT để thế chõ cho phần tương tự đã bị dịch đi. Do đó kí hiệu OFDM sóng mang con chậm hầu như là phần được sao chép nguyên vẹn từ dạng sóng mang truyền đi ở máy phát với sự dịch pha, sự dịch pha này được xử lý thông qua sự ước lượng kênh
Nghiên cứu kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao trong hệ thống thông tin quang bảo mật tốc độ cao
Trang 48
copy
khoảng bảo vệ ts
Ts thời gian một tín hiệu
và sẽ được loại đi sau đó cho việc xác định kí hiệu. Từ những lí luận ở trên chúng ta dẫn tới điều kiện quan trọng để tránh nhiễu ISI trong truyền tín hiệu OFDM là:
td < ∆g (2.12) Dễ dàng thấy rằng để có thể khơi phục được tín hiệu OFDM thành cơng có hai điểm quan trọng mà chúng ta cần chú ý đó là: (1) chọn cửa sổ DFT phù hợp còn gọi là đồng bộ của sổ DFTvà (2) là ước lượng được sự dịch pha của mỗi sóng mang con cịn gọi là đánh giá kênhhay là phục hồi sóng mang con
Một cách đơn giản và dễ hiểu để mô tả việc sử dụng C-P trong tín hiệu là phương trình tốn: > ∆ − < < < ∆ − = ∏( ) 10 (( , )) s s t t G t t t G t (2.13) Hình vẽ 2.9 cho hình dung rõ hơn về việc sử dụng chuỗi bảo vệ trong OFDM,dạng sóng trong khoảng thời gian được đánh dấu sẽ được sử dụng để phục hồi lại kí hiệu thơng tin trong miền tần số.