Hai nguồn nhiễu giao thoa (Interference) thường thấy trong hệ thống vô tuyến số cũng như hệ thống cũng như trong hệ thống OFDM là ISI và ICI :
ISI ( Intersymbol Interference) : Nhiễu giao thoa liên ký tự ,được định nghĩa là xuyên nhiễu giữa các symbol trong khoãng thời gian Tsymbol của các frame FFT liên tiếp ( trong miền thời gian )
ICI (Inter- carrier Interference ) : nhiễu giao thoa liên sóng mang , được định nghĩa là xuyên nhiễu của các kênh sóng mang phụ (subchannel) của cùng một frame FFT ( trong miền tần số )
Nhiễu ICI được loại bỏ hoàn toàn nhờ sử dụng tập sóng mang trực giao làm tập tần số của các kênh phụ .Nhiễu ISI gần như được loại bỏ hoàn toàn nếu số lượng sóng mang N đủ lớn , khi đỏ băng thông của kênh truyền đủ nhỏ so với conherence bandwith ,tức là thời gian của symbol TS lớn hơn trễ tải kênh truyền .Tuy nhiên do độ phức tạp của phép biến đổi FFT tăng khi N tăng ,nên N phải được chọn tối ưu ,bộ Guard Interval Insertion được sử dụng nhằm kéo dài độ rộng symbol TS mà vẫn giữ nguyên số sóng mang . Bộ Guard Interval Insertion sẽ chèn thêm khoảng bảo vệ G
∆ .
Giả thiết một mẫu tín hiệu OFDM có độ dài ts . Chuổi bảo vệ là một chuỗi tín hiệu có độ dài ∆G ở phía sau sao chép lên phía trước của tín hiệu này . Sự sao chép này có tác dụng chống lại nhiễu ISI gây ra bảo hiệu ứng đa đường .Nguyên tắc này được giải thích như sau :
Giả thiết máy phát đi 1 khoãng tín hiệu hình sin có chiều Ts . Sau khi chèn chuỗi bảo vệ tín hiệu này có chu kỳ là Ts=ts+ G
∆
. Do hiệu ứng đa đường tín hiệu này sẽ đến máy thu qua nhiều tuyến đường truyền với trễ truyền dẫn khác nhau . Để đơn giản cho việc giải thích nguyên lý này hình 2.22 mô tả tín hiệu từ hai tuyến truyền dẫn , trong đó một tuyến truyền dẫn không có trễ , tuyến còn lại so với tuyến đầu tiên là max
τ
. Ở tuyến đầu tiên ta nhận thây mẫu tín hiệu thứ (i-1) không chồng lấn lên tín hiệu thứ i . Điều này là do ta giả sử rằng tuyến đầu tiên không cò trễ truyền dẫn . Tuy nhiên ở tuyến thứ 2 , mẫu tín hiệu thứ (i-1) bị dịch sang mẫu tín hiệu thứ k một khoãng τmax. Tương tự như vậy
mẫu tín hiệu thứ k bị dịch sang tín hiệu thứ (i+1) một khoãng là τmax . Tín hiệu nhận được ở máy thu sẽ là tổng tín hiệu tất cả các tuyến . Sự dịch tín hiệu do trễ truyền dẫn trong các phương pháp điều chế thông thường gây ra nhiễu ISI. Tuy nhiên trong hệ thống OFDM có sử dụng chuỗi bảo vệ sẽ loại bỏ nhiễu này . Trong trường hợp G
∆ ≤τmax
như mô tả ở hình 2.22 , thì phần bị chồng lấn tín hiệu gây ra nhiểu ISI chỉ nằm trong khoãng chuỗi bảo vệ. Khoảng tín hiệu có ích có độ dài TS không bị chồng lấn bởi các mẫu tín hiệu khác . Ở phía thu , chuổi bảo vệ dễ bị gạt bỏ trước khi đến bộ giải điều chế OFDM . Điều kiện quyến định để đảm bảo hệ thống OFDM không bị ảnh hưởng bởi nhiễu ISI là: max τ ≥ ∆G (2.18)
Đáp ứng xung của kênh truyền chọn lọc tần số
c) Khoảng bảo vệ có tính cyclic prefix
Hình 2.22 : Tín hiệu được chèn khoảng bảo vệ Hình 2.22 a cho thấy tín hiệu không có khoảng bảo vệ G
∆
nên tín hiệu trễ từ symbol i-1 , lấn sang symbol i gây nên ISI
Hình 2.22 b , tín hiệu được chèn khoảng bảo vệ rỗng G ∆
đủ lớn so với trãi trễ hiệu dụng
RMS
τ
của kênh truyền thì nhiễu ISI sẽ được loại bỏ . Tuy nhiên khoảng bảo vệ rỗng ∆G sẽ gây nên sự thay đổi đột ngột của tín hiệu sẽ làm bề rộng phổ của kênh truyền tăng lên làm mất tính trực giao .
Hình 2.22c , tín hiệu được chèn khoảng bảo vệ ∆Gcó tính chất Cyclic Prefix nhằm duy trì
tính trực giao do bộ IFFT tạo ra . Nếu chiều dài µ được chèn vào symbol là N
tS
µ
lớn hơn thời gian trễ lớn nhất của kênh truyền thì hiện tượng ISI sẽ được loại bỏ hoàn toàn .
Giả sử kênh truyền có trải trễ lơn nhất là N tS µ τmax = ( N tS
chính là thời gian lấy mẫu của tín hiệu thời gian liên tục x(t) ) , kênh truyền sẽ trãi ra thêm µ mẫu . µ mẫu cuối của symbol xn[ 1 1,..., , − + − − n n n x x x µ µ
] sẽ được chèn vào phần đầu của xn để tạo thành symbol sn=
[ 1 1 0 1 1 ,...., , , ,..., , − + − − − n n n n x x x x x x µ µ ] độ rộng khi này là : T=tS+ N tS µ (2.19) Symbol sn sẽ đưa vào bộ D/A để tái tạo tín hiệu thời gian s(t) . Giả sử kênh truyền có đáp ứng xung c(t) ,tín hiệu phía thu sẽ là : r(t) = x(t)*c(t) (2.20)
Ký hiệu cn = [c1,c2,…,cµ] và rn =[r0,r1,……,rN+
1
−
µ
] là các mẫu rời rạc khi lấy mẫu c(t) và r(t)
tại các thời điểm nN
tS
, rN=[ r0,r1,……,rN+µ−1] là kết quả của phép chập giữa cn và sn .
Bộ Guard Interval Removal ở phía thu sẽ loại bỏ µ mẫu đầu tiên bị ISI của rn thu được symbol sau đó tín hiệu rời rạc sẽ được đưa vào bộ vào bộ FFT để lấy lại
chuỗi tín hiệu ban đầu .
Băng thông OFDM
Tốc độ symbol sử dụng N sóng mang − ~ 1 ~ 1 ~ 0,x ,...., xN x
R=
S