Mức cơng suất trung bình (Av) Mức cơng suất tăng thêm của CFP
c Trong đó η= PCFP − P = P 100× [A2 − (2(M −1) / 3] 2K (M −1) / 3 (%) (3.21)
-PCFP là cơng suất phát của tín hiệu OFDM có gắn CFP -P là cơng suất phát của tín hiệu OFDM khơng có CFP -Ac là biên độ của CFP
-K là tổng số sóng mang dữ liệu của hệ thống OFDM -M là số mức điều chế
Trong trường hợp của phương pháp đề xuất sử dụng băng thơng 20-28Khz với Ac=6 thì
η ≈ 10% .
3.4.3. Mô tả chi tiết phương pháp thực hiện
Điểm mới thứ nhất của phương pháp là đề xuất sử dụng một sóng mang trong hệ thống OFDM thành song mang dẫn đường CFP. Mức biên độ cụ thể của CFP ký hiệu là
Ac phải lớn hơn mức biên độ trung bình của tín hiệu OFDM:
Ac ≥ 2(M −1) / 3 (3.22)
-Tần số của sóng mang dẫn đường CFP ký hiệu là Fc được tính:
Fc = ∆F ⋅ (c
−1) (3.23)
Ở đây ∆F là khoảng cách giữa hai sóng mang trong hệ thống OFDM, c là chỉ số sóng mang tương ứng với CFP. Khoảng cách giữa hai sóng mang trong hệ thống OFDM được tính:
∆F = fs
N −1 (3.24)
Với fs là tần số lấy mẫu của tín hiệu, N là độ dài dùng để biến đổi Fourier cho tín hiệu OFDM. N cũng chính là tổng số sóng mang của hệ thống.
-Điểm mới thứ 2 là hệ thống thu thực hiện lấy mẫu lại tín hiệu trước khi thực hiện đồng bộ nên đảm bảo phát hiện chính xác điểm bắt đầu khung dữ liệu. Với y là tín
hiệu ở đầu ra khối BPF (13), Lf là độ dài của y. Tại khối (14) thực hiện biến đổi Fourier rời rạc cho y với độ dài Lf được tín hiệu Y:
Y = F{y} (3.25)
- Tần số tín hiệu thu được Fr tương ứng với CFP được tính theo cơng thức:
arg(max Y (1: L / 2)).
f F = F s r
Lf
(3.26) Trong đó fs là tần số lấy mẫu của tín hiệu
Độ lệch tần Doppler khi thực hiện đồng bộ thơ sẽ được tính dựa trên tần số thu Fr theo cơng thức:
∆f = (Fc − Fr ). fs
F
c (3.27)
Trong đó hàm [.] dùng để làm trịn số. Khi đó tần số lấy mẫu mới frs được tính :
frs = fs + ∆f (3.28)
Tần số lấy mẫu này được đưa đến khối (15) để lấy mẫu lại cho tín hiệu y để được tín hiệu
yr tín hiệu yr sẽ được đưa đến khối (16): yr=resample(y)
-Ở bước đồng bộ tinh ta sẽ tính tốn độ lệch tần Doppler dựa trên CFP trong khung tín hiệu OFDM sau khi đã đồng bộ thơ. Gọi Γ là góc lệch giữa hai CFP liên tiếp, khi đó
Γ sẽ được tính:
Γ = mean(angle(Hk ,i − Hk ,i+1) (3.29) Ở đây H là giá trị kênh truyền ước lượng được tại các CFP; k là chỉ số sóng mang con
thứ k và i là số thứ tự của tín hiệu OFDM thứ i trong khung tín hiệu OFDM; mean dùng để tính giá trị trung bình và angle dùng để tính góc của một giá trị là số phức. Từ giá trị
Γ , độ lệch thời gian giữa hai mẫu tín hiệu trong mỗi tín hiệu OFDM được tính:
∆t = Γ ⋅ fs
(N + GI) ⋅ 2 ⋅ π ⋅ Fc (3.30)
y
~y = Ι ⋅ y
r ICI r (3.31)
Trong đó (22)
yr là tín hiệu thu được ở đầu ra khối (17), ~
r sẽ được đưa đến đầu vào khối
ΙICI là ma trận khử nhiễu ICI được đề xuất như sau:
ΙICI = g((L −1)T − (L −1)∆t) g((L − 2)T − (L −1)∆t) ... g(−3T − (L −1)∆t) g(−4T − (L −1)∆t) g(−5T − (L −1)∆t) ... 0 Với g(t) là hàm dùng để xây dựng ma trận khử
nhiễu ΙICI trong miền thời gian :
g(t) = sin( π t / T ) cos(απ t / T )
πt / T 1 − 4α 2t 2 / T 2
(3.33)
Tác giả sẽ thực hiện việc thực nghiệm và so sánh kết quả của đề phương pháp này cùng với đề xuất mới về giải mã trực tiếp ở mục 3.5 sau đây.
3.5. Phương pháp giải mã trực tiếp (Direct decoder)3.5.1. Đặt vấn đề 3.5.1. Đặt vấn đề
Luận án đề xuất một phương pháp mới để bù sự thay đổi tần số Doppler cho các hệ thống truyền thông âm thanh dưới nước dựa trên OFDM. Phương pháp này cũng sử dụng sóng mang phụ trung tâm được sử dụng dành riêng cho truyền dẫn pilot gọi là tần số sóng mang dẫn đường (CFP), được sử dụng để phát hiện tần số Doppler. Tại phía thu, thay vì áp dụng hai bước đồng bộ thơ và đồng bộ tinh thì tác giả đề xuất chỉ sử dụng một bước duy nhất để giải mã tín hiệu. Ưu điểm của phương pháp được đề xuất là giảm được thời gian tính tốn của hệ thống do đó có thể theo dõi sự biến thiên thời gian nhanh của tần số Doppler và đáp ứng tốt với tín hiệu truyền trong thời gian thực.
g(0) g(−T ) ... g((−L −1)T ) 0 0 ... 0 g(T −∆t) g(−∆t) ... g(−LT −∆t) g((−L −1)T −∆t) 0 ... 0 g(2T − 2∆t) g(T − 2∆t) ... g((−L +1)T − 2∆t) g(−LT − 2∆t) g((−L −1)T − 2∆t) ... 0 0 g((L −1)T − L∆t) ... g(−2T − L∆t) g(−3T − L∆t) g(−4T − L∆t) ... 0 0 0 ... g(LT − (N − 2)∆t) g((L −1)T − (N − 2)∆t) g((L − 2)T − (N − 2)∆t) ... 0 0 0 ... 0 g(LT − (N −1)∆t) g((L −1)T − (N −1)∆t) g((N −1)∆t) (3.32)
3.5.2. Hệ thống thủy âm giải mã trực tiếp
1 2 4 5 6 7 8