Vấn đề đồng bộ là một khõu rất quan trọng khụng chỉ trong hệ điều chế đa súng mang mà cũn là khõu khụng thể thiếu đƣợc trong cỏc hệ thống thụng tin số núi chung. Song với đặc thự của hệ OFDM đó làm cho hệ trở nờn rất nhạy cảm với nhiều yếu tố tỏc động: Nhiễu tạp õm, lỗi định thời ký hiệu, lỗi dịch tần số súng mang, lỗi định thời tần số lấy mẫu v.v.. Chớnh bởi vậy, việc thực hiện đồng bộ trong hệ OFDM gặp nhiều khú khăn hơn so với cỏc hệ thống thụng thƣờng.
Đồng bộ là một vấn đề chung cho cỏc hệ thống thụng tin. Trong quỏ trỡnh thu phỏt, đồng bộ cú thể bị lỗi do cỏc nguyờn nhõn sau:
• Lỗi đồng bộ ký tự (symbol)
Lỗi này xuất hiện khi xỏc định sai điểm biờn của từng ký tự. Nếu lỗi này lớn, nghĩa là vƣợt qua cả giới hạn của CP thỡ sẽ xảy ra nhiễu xuyờn ký tự ISI. Hơn nữa, sau khi lấy DFT, nhiễu xuyờn kờnh ICI cũng cú thể xảy ra do mất tớnh trực giao giữa cỏc súng mang. Vỡ vậy, trong cỏc hệ thống thụng tin ngƣời ta phải
xỏc định CP một cỏch cẩn thận sao cho trong hầu hết cỏc trƣờng hợp đƣờng biờn khụng lấn sang ký tự kề bờn. Khi đú sẽ khụng cú ISI và ICI.
• Tần số lấy mẫu khụng hũa hợp
Tần số lấy mẫu khụng hũa hợp do sự khỏc nhau giữa đồng bộ nơi phỏt và nơi thu. Nú là vấn đề lớn trong hệ thụng tin tốc độ cao. Ảnh hƣởng của nú làm tăng lỗi về pha và suy hao biờn độ dẫn tới ICI.
• Sự di tần của súng mang
Khi bộ dao động tại nơi phỏt và nơi thu cú tần số khỏc nhau thỡ sự di tần súng mang sẽ xảy ra. Ngoài ra, dịch tần Doppler hoặc kờnh phi tuyến cũng gõy ra di tần súng mang. Khi súng mang phụ bị dịch đi, biờn độ tớn hiệu bị giảm do điểm lấy mẫu khụng cũn ở đỉnh của hàm sinc nữa. OFDM rất nhạy với di tần.
Cỏc lỗi đồng bộ trờn cú quan hệ mật thiết với nhau. Chẳng hạn để giảm ICI do di tần thỡ khoảng cỏch giữa cỏc súng mang con phải tăng lờn bằng cỏch giảm số súng đi. Khi số súng mang giảm thỡ tốc độ ký tự phải tăng lờn để bự lại phần mất mỏt dung lƣợng do đú yờu cầu về đồng bộ trong miền thời gian lại cần tốt hơn.
CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ Mễ PHỎNG HỆ OFDM TRấN MÁY TÍNH 3.1.Cỏc thụng số thiết kế một hệ OFDM[2]
Thiết kế một hệ OFDM phải lựa chọn giữa một loạt cỏc thụng số giống nhƣ với cỏc hệ thụng tin khỏc. Thụng thƣờng cỏc thụng số dựng cho thiết kế là: tốc độ
bớt, dải thụng và trễ trải do kờnh. Việc thiết kế dựa vào cỏc thụng số trờn để tớnh chu kỳ của một ký hiệu, khoảng bảo vệ, số súng mang con, mụ hỡnh điều chế và mó hoỏ phự hợp.
Độ dài của khoảng bảo vệ phải lớn hơn trễ trải cực đại nhƣng khụng đƣợc quỏ dài làm giảm hiệu suất dải thụng. Núi chung khoảng bảo vệ nờn gấp từ 24 lần độ trễ trải G2
Độ dài ký hiệu đƣợc xỏc định từ dải bảo vệ ở trờn. Để giảm mất mỏt SNR do khoảng bảo vệ, thời gian ký hiệu phải lớn hơn nhiều thời gian bảo vệ.
Tuy nhiờn, cỏc ký hiệu với thời gian dài dễ bị hiệu ứng Doppler, nhiễu pha và dịch tần số. Thời gian ký hiệu TOFDM ớt nhất phải gấp 5 lần thời gian bảo vệ. Dựa trờn thực nghiệm TOFDM= 5 6 lần thời gian bảo vệ :
TOFDM5G
Khoảng cỏch tần số giữa 2 súng mang con kề nhau f:
OFDM
T
f 1
Số lƣợng bớt thụng tin trờn một ký hiệu OFDM Binfo
OFDM o RT Binf
Số bớt trờn súng một mang con Rsub
sub o
R B N inf
Độ rộng băng tớn hiệu OFDM BW Nf
Nhận xột
- Tăng thời gian ký hiệu làm giảm khoảng cỏch tần số giữa cỏc súng mang con, do đú với một độ rộng băng tớn hiệu cho trƣớc tăng thời gian ký hiệu sẽ tăng số súng mang. Mặt khỏc với một số lƣợng súng mang con cho trƣớc, tăng thời gian ký hiệu làm giảm độ rộng băng .
- Tăng số lƣợng súng mang con làm tăng số lƣợng mẫu trờn một ký hiệu OFDM, nếu thời gian ký hiệu OFDM vẫn nhƣ cũ, khoảng cỏch giữa 2 mẫu giảm. Điều này gúp phần tăng độ rộng băng tớn hiệu OFDM. Ngoài ra, nếu độ rộng băng tớn hiệu OFDM cố định thỡ tăng số lƣợng súng mang con làm giảm khoảng cỏch tần số giữa 2 súng mang con dẫn tới tăng thời gian ký hiệu khi đú khoảng cỏch giữa 2 mẫu vẫn giữ nguyờn.
Vớ dụ về thiết kế hệ OFDM
Thiết kế một hệ theo cỏc yờu cầu sau: - Tốc độ bit: 20 Mbps - Trễ trải cực đại: 20 ns - Dải thụng: 15 MHz Cỏc thụng số đƣợc chọn nhƣ sau: • Dải bảo vệ TG = 4 x 200ns = 800 ns • Độ dài ký tự TOFDM = 6 x 800 ns = 4,8 às
• Điều chế và mó húa: Để truyền dữ liệu với tốc độ 20 Mbps thỡ số bit trờn mỗi ký tự OFDM là: 20 Mbps x 4,8 às = 96 bit/ký tự. Ta cú thể lựa chọn:
- 16QAM, mó húa với tỷ lệ mó ẵ: mỗi súng mang phụ mang 2 Bit (thực chất là 4 bit trong đú cú 2 bit là bit thụngtin). Do vậy cần (96 x 2) : 4 = 48 súng mang phụ.
- QPSK, mó húa với tỷ lệ ắ: mỗi súng mang phụ mang 1,5 bit (thực chất là mang 2 bit trongdố cú 1,5 bit thụng tin). Do vậy cần (96 x 4/3) : 2 = 64 súng mang phụ.
Tuy nhiờn trong phƣơng ỏn hai, dải thụng cần thiết sẽ là: 64 x 250 KHz = 16MHz lớn hơn dải thụng đó cho. Vỡ vậy, phƣơng ỏn 1 là lựa chọn tốt thỏa món cỏc điều kiện ràng buộc.