Đồ án Công nghệ OFDM và các ứng dụng trong thông tin vô tuyến

Trong cuộc sống hàng ngày hiện nay, thông tin liên lạc đóng vai trò rất quan trọng không thể thiếu được. Chúng quyết định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp con người nhanh chóng nắm bắt các giá trị văn hóa, kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật rất đa dạng và phong phú. Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử - Tin Học – Viễn Thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng phút, tạo ra một trào lưu “Điện Tử - Tin Học – Viễn Thông” trong mọi lĩnh vực ở cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21. Các dịch vụ viễn thông phát triển hết sức nhanh chóng đã tạo ra nhu cầu to lớn cho hệ thống truyền dẫn thông tin. Các công nghệ truyền dẫn vô tuyến lần lược ra đời như FDMA, TDMA . nhằm đáp ứng được nhu cầu về tốc độ và chất lượng truyền. Mặc dù các yêu cầu cho các dịch vụ này rất cao song vẫn yêu cầu các giải pháp thích hợp để thực hiện cho từng thế hệ. Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu năm 1966. Tuy nhiên cho đến thời gian gần đây, kỹ thuật OFDM mới được ứng dụng trong thực tế nhờ có những tiến bộ trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số và kỹ thuật vi sử lý. OFDM là kỹ thuật điều chế phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao, điều này cho phép chồng phổ giữa các sóng mang. Do đó sử dụng dải thông một cách hiệu quả, ngoài ra họ sóng mang trực giao còn mang lại nhiều lợi ích khác mà các kỹ thuật khác không có. Phương pháp này được gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao OFDM. Trong nội dung đồ án tốt nghiệp em xin giới thiệu tổng quát về công nghệ OFDM và các ứng dụng trong thông tin vô tuyến. Đồ án gồm các nội dung chính sau:  Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật OFDM  Chương 2: Ảnh hưởng của kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu.  Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật trong hệ thống OFDM  Chương 4: Ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T

doc81 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 03/05/2013 | Lượt xem: 667 | Lượt tải: 12download
Tóm tắt tài liệu Đồ án Công nghệ OFDM và các ứng dụng trong thông tin vô tuyến, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT OFDM 1 1.1. Giới thiệu chương 1 1.2. Khái niệm OFDM 3 1.3. Nguyên lý cơ bản của OFDM 3 1.4. Tính trực giao của tín hiệu OFDM 5 1.5. Sử dụng biến đổi IFFT để tạo sóng mang con(subcarrier) 8 1.6. ISI, ICI trong hệ thống OFDM 11 1.7. Các ảnh hưởng tới chỉ tiêu kỹ thuật OFDM 15 1.7.1. Ảnh hưởng của bộ lọc băng thông 15 1.7.2. Ảnh hưởng của nhiễu tạp âm trắng AWGN (Additive White Gaussian Noise) đến OFDM 16 1.7.3. Ảnh hưởng của méo tới OFDM 17 1.7.4. Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ thời gian 19 1.7.5. Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ tần số 20 1.8. Ưu điểm của hệ thống OFDM. 22 1.9. Các hạn chế khi sử dụng hệ thống OFDM 23 1.10. Kết luận 23 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH VÔ TUYẾN ĐẾN TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 25 2.1. Giới thiệu chương 25 2.2. Tổng quan về kênh vô tuyến di động (mobile radio channel) 25 2.3. Suy hao đường truyền (pass loss and attenuation) 25 2.4. Fading chậm(slow fading) và fading nhanh(past fading) 27 2.5. Fading lựa chọn tần số và fading phẳng 28 2.6. Thông số tán xạ thời gian(time dispertin parameter) 31 2.7. Phổ Doppler (Doppler spectrum) 32 2.8. Trải phổ doppler và thời gian kết hợp (Doppler spread and coherence time) 35 2.9. Kết luận 37 CHƯƠNG 3: CÁC VẤN ĐỀ KĨ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM 38 3.1. Giới thiệu chương 38 3.2. Tổng quan về đồng bộ trong hệ thống OFDM 39 3.2.1. Nhận biết khung 40 3.2.2. Ước lượng khoảng dịch tần số 41 3.2.2.1. Ước lượng phần thập phân 42 3.2.2.2. Ước lượng phần nguyên 43 3.3. Các vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM 44 3.3.1. Đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM 45 3.3.1.1. Đồng bộ tần số lấy mẫu 45 3.3.1.2. Đồng bộ tần số sóng mang 45 3.3.2. Đồng bộ ký tự trong hệ thống OFDM 46 3.3.2.1. Đồng bộ ký tự dựa trên ký hiệu pilot 47 3.3.2.2. Đồng bộ ký tự dựa vào CP 49 3.3.2.3. Đồng bộ khung ký tự dựa trên mã đồng bộ khung (FSC : Frame synchronization Code) 49 3.3.3. Ảnh hưởng của sai lỗi đồng bộ đến chỉ tiêu chất lượng của hệ thống OFDM 51 3.4. Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) 52 3.5. Kết luận 53 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG OFDM TRONG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T 55 4.1. Giới thiệu chương 55 4.2. Tổng quan về DVB_T 56 4.3. Tính trực giao của các sóng mang OFDM trong DVB_T 59 4.4. Biến đổi IFFT và điều chế tín hiệu trong DVB-T 60 4.5. Lựa chọn điều chế cơ sở 60 4.6. Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang 62 4.7. Chèn khoảng thời gian bảo vệ 64 4.8. Tổng vận tốc dòng dữ liệu của máy phát số DVB-T 66 4.9. Kết luận 67 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO BẢNG TRA CỨU CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt  Tiếng Anh  Tiếng Việt   ADSL  Asymmetric Digital Subscriber Line  Đường dây thuê bao không đối xứng   AM  Amplitude Modulation  Điều biên   AMPS  Advaced Mobile Phone System  Hệ thống điện thoại tiên tiến   APR  Access Point Repeater  Bộ lặp điểm truy nhập   ASK  Amplitude Shift Keying  Khóa dịch biên   AWGN  Additive White Gaussian Noise  Nhiễu tạp âm trắng   BER  Bit Error Rate  Tỷ lệ bít lỗi   Bps  Bits per second  Bit trên giây   BPSK  Binary Phase Shift Keying  Khóa dịch pha nhị phân   BS  Base Station  Trạm gốc   BSC  Base Station Controller  Bộ điều khiển trạm gốc   BTS  Base Transmission Station  Trạm phát gốc   CDMA  Code Division Multiple Access  Đa truy nhập phân chia theo mã   CIR  Channel Impulse Response  Đáp ứng xung của kênh   CU   Đơn vị dung lượng   DAB  Digital Audio Broadcasting  Truyền thanh số quảng bá   DC  Direct Current (0 Hz)  Dòng điện một chiều   DFT  Discrete Fourier Transform  Phép biến đổi Fourier   IDFT  Inverse Discrete Fourier Transform  Phép biến đổi Fourier ngược   DRM  Digital Radio Mondiale  Hệ thống phát thanh số đường dài   DS-CDMA  Direct Sequence Code Division Multiple Access  Đa truy nhập phân chia theo mã dãy trực tiếp   DSP  Digital Signal Processing  Xử lý tín hiệu số   DSSS  Direct Sequence Spread Spectrum  Trải phổ chuỗi trực tiếp   DVB  Digital Video Broadcasting  Truyền hình số quảng bá   DVB-C  Digital Video Broadcasting – Cable  Truyền hình số quảng bá cáp   DVB-S  Digital Video Broadcasting – Satellite  Truyền hình số quảng bá vệ tinh   DVB-T  Digital Video Broadcasting -Terrestrial  Truyền hình số quảng bá mặt đất   ETSI  European Telecommunications Standards Institute  Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu   EBNR  Energy per Bit to Noise Ratio  Tỷ lệ năng lượng bit trên tạp âm   EDGE  Enhanced Data Rate for Global Evolution  Tốc độ dữ liệu cao cho sự phát triển toàn cầu   FDD  Frequency Division Duplexing  Song công phân chia theo tần số   FDM A  Frequency Division Multiplexing Access  Đa truy nhập phân chia theo tần số   FEC  Forward Error Correction  Sửa lỗi tiến   FFT  Fast Fourier Transform  Phép biến đổi Fourier nhanh   FIR  Finite Impulse Response (digital filter)  Bộ đáp ứng xung (lọc số)   FM  Frequency Modulation  Điều tần   Fs  Sample Frequency  Tần số lấy mẫu   FSK  Frequency Shift Keying  Khóa dịch tần   GI  Guard Interval  Chuỗi bảo vệ   GPRS  Generic Packet Radio Services  Dịch vụ vô tuyến gói chung   GSM  Global System for Mobile communications  Hệ thống thông tin di động toàn cầu   HiperLAN/2  High Performance Radio Local Area Network type 2  Mạng cục bộ máy tính không dây   HDTV  High Definition Television  Truyền hình phân giải cao   HLR  Home Location Rigister  Bộ ghi định vị thường trú   ICI  Inter-Carrier Interference  Nhiễu liên kênh   IDM  Inter-Modulation Distortion  Méo điều chế tương hỗ   IF  Intermediate Frequency  Trung tần   IFFT  Inverse Fast Fourier Transform  Thuật toán biến đổi nhanh ngược Fourier   ISI  Inter-Symbol Interference  Nhiễu liên mẫu tín hiệu   LOS  Line Of Sight  Tầm nhìn thẳng   MAC  Medium Access Controller  Điều khiển truy nhập môi trường   MIMO  Multiple input multiple output  Hệ thống đa anten phát/thu   MS  Mobile Station  Thiết bị đầu cuối di động   MSC  Mobile Switching Centrer  Trung tâm chuyển mạch di động   NMT  Nordic Mobile Telephone System  Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu   OFDM  Orthogonal Frequency Division Multiplexing  Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao   COFDM  Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing  Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao có mã số sửa sai   PAPR  Peak to Average Power Ratio  Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình   PCS  Personal Communication System  Hệ thống thông tin cá nhân   PCM  Phase Code Modulation  Điều chế xung mã   PM  Phase Modulation  Điều chế pha   PRS  Pseudo Random Sequence  Chuỗi giả ngẫu nhiên   PSK  Phase Shift Keying  Khóa dịch pha   QAM  Quadrature Amplitude Modulation  Điều chế biên vuông góc   QOS  Quality Of Service  Chất lượng phục vụ   QPSK  Quadrature Phase Shift Keying  Khóa dịch pha vuông góc   SER  Symbol Error Rate  Tỷ lệ lỗi mẫu tín hiệu   SFN  Single Frequency Network  Mạng đơn tần   SIR  Signal to Interference Ratio  Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu   SISO  Single Input Single Output  Hệ thống một anten phát/thu   SNR  Signal to Noise Ratio  Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm   SSB  Single Side Band  Điều chế đơn biên   TDD  Time Division Duplexing  Song công phân chia theo thời gian   TDMA  Time Division Multiple Access  Đa truy nhập phân chia theo thời gian   TRAU  Transcoder Adapter Rate Unit  Đơn vị thích ứng tốc độ mã phát   UMTS  Universal Mobile Telecommunications System  Hệ thống thông tin di động cho tất cả moi người   VLSI  Very Large Scale Integration  Mạch tích hợp mật độ cực lớn   VLR  Visitor Location Rigister  Bộ ghi định vị tạm trú   W-CDMA  Wide-band Code Division Multiple Access  Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng   WiMax  Worldwide Interoperability for Microwave Access  Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba   WLAN  Wireless Local Area Network  Mạng nội hạt không dây   DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1: Giá trị độ trải trễ của một số môi trường tiêu biểu 30 Bảng 4.1: Mô tả các thông số các mode làm việc trong DVB_T 57 Bảng 4.1: Tổng vận tốc dòng dữ liệu 67 DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Sóng mang OFDM (N=8) 3 Hình 1.2: Đáp ứng tần số của các subcarrier 7 Hình 1.3: Bộ điều chế OFDM 9 Hình 1.4: Mô tả truyền tín hiệu đa đường tới máy thu. 11 Hình 1.5: Chèn thời khoảng bảo vệ vào tín hiệu OFDM 13 Hình 1.6: Phổ của bốn sóng mang trực giao 14 Hình 1.7: Phổ của bốn sóng mang không trực giao 15 Hình 1.8: Ảnh hưởng của bộ lọc đến chỉ tiêu kỹ thuật OFDM 16 Hình 1.9 : Ảnh hưởng của méo do 2 tín hiệu tone (gồm các hài và IDM) 18 Hình 1.10: SNR hiệu dụng của tín hiệu OFDM với lỗi lệch thời gian khi dùng khoảng bảo vệ là 40 mẫu 20 Hình 1.11: Mô tả ảnh hưởng của lỗi tần số SNR hiệu dụng của OFDM khi dùng điều chế QAM kết hợp 21 Hình 2.1: Đáp ứng xung thu khi truyền một xung RF 28 Hình 2.2: Minh hoạ fading lựa chon tần số 29 Hình 2.3: Hiệu ứng Doppler 32 Hình 2.4: Phổ công suất Doppler 34 Hình 3.1: Các quá trình đồng bộ trong OFDM 39 Hình 3.2: Pilot trong gói OFDM 48 Hìmh 3.3: Một kiểu cấu trúc khung ký tự OFDM 50 Hình 3.4: Bộ đồng bộ khung ký tự dùng FSC 51 Hình 4.1: Sơ đồ khối bộ điều chế số DVB-T 58 Hình 4.2: Sơ đồ khối phần biến đổi số sang tương tự 59 Hình 4.3: Phổ của tín hiệu OFDM với số sóng mang N=16 và phổ tín hiệu RF thực tế. 59 Hình 4.4: Biểu diễn chòm sao của điều chế QPSK, 16-QAM và 64-QAM 61 Hình 4.5: Biểu diễn chòm sao của điều chế phân cấp 16-QAM với α = 4. 61 Hình 4.6: Phân bố sóng mang của DVB-T (chưa chèn khoảng bảo vệ) 62 Hình 4.7: Phân bố các pilot của DVB-T 63 Hình 4.8. Phân bố các pilot của DVB-T trên biểu đồ chòm sao 64 Hình 4.9: Phân bố sóng mang khi chèn thêm khoảng thời gian bảo vệ 65 Hình 4.10: Các tia sóng đến trong thời khoảng bảo vệ 66 LỜI NÓI ĐẦU Trong cuộc sống hàng ngày hiện nay, thông tin liên lạc đóng vai trò rất quan trọng không thể thiếu được. Chúng quyết định nhiều mặt hoạt động xã hội, giúp con người nhanh chóng nắm bắt các giá trị văn hóa, kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật…rất đa dạng và phong phú. Bằng những bước phát triển thần kỳ, các thành tựu công nghệ Điện Tử - Tin Học – Viễn Thông làm thay đổi cuộc sống con người từng giờ từng phút, tạo ra một trào lưu “Điện Tử - Tin Học – Viễn Thông” trong mọi lĩnh vực ở cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21. Các dịch vụ viễn thông phát triển hết sức nhanh chóng đã tạo ra nhu cầu to lớn cho hệ thống truyền dẫn thông tin. Các công nghệ truyền dẫn vô tuyến lần lược ra đời như FDMA, TDMA ….. nhằm đáp ứng được nhu cầu về tốc độ và chất lượng truyền. Mặc dù các yêu cầu cho các dịch vụ này rất cao song vẫn yêu cầu các giải pháp thích hợp để thực hiện cho từng thế hệ. Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu năm 1966. Tuy nhiên cho đến thời gian gần đây, kỹ thuật OFDM mới được ứng dụng trong thực tế nhờ có những tiến bộ trong lĩnh vực xử lý tín hiệu số và kỹ thuật vi sử lý. OFDM là kỹ thuật điều chế phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao, điều này cho phép chồng phổ giữa các sóng mang. Do đó sử dụng dải thông một cách hiệu quả, ngoài ra họ sóng mang trực giao còn mang lại nhiều lợi ích khác mà các kỹ thuật khác không có. Phương pháp này được gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao OFDM. Trong nội dung đồ án tốt nghiệp em xin giới thiệu tổng quát về công nghệ OFDM và các ứng dụng trong thông tin vô tuyến. Đồ án gồm các nội dung chính sau: Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật OFDM Chương 2: Ảnh hưởng của kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu. Chương 3: Các vấn đề kỹ thuật trong hệ thống OFDM Chương 4: Ứng dụng công nghệ OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB_T Mục đích của đồ án là nêu được nguyên lý chung, cấu trúc và các ưu nhược điểm của công nghệ OFDM. Đồng thời nêu ra các ứng dụng trong thông tin vô tuyến và hướng phát triển trong tương lai. Vì thời gian có hạn và kiến thức con hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và bạn bè. Trong quá trình làm đồ án em nhận được rất nhiều sự giúp đỡ thầy cô, bạn bè, các anh chị lớp trên và gia đình. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn đồ án ThS. Nguyễn Văn Hào cùng các thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ - Trường Đại Học Quy Nhơn. Đồng thời, em cũng xin cảm ơn các anh chị lớp trên đã tận tình giúp đỡ em cùng gia đình và bạn bè đã ủng hộ cả vật chất lẫn tinh thần để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn ! Quy Nhơn, ngày ….tháng….năm 2010 Sinh viên Đặng Văn Nam CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KĨ THUẬT OFDM 1.1. Giới thiệu chương Phương thức truyền dữ liệu bằng cách chia nhỏ ra thành nhiều luồng bit và sử dụng chúng để điều chế nhiều sóng mang đã được sử dụng cách đây hơn 30 năm. Ghép kênh phân chia theo tấn số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là một trường hợp đặc biệt của truyền dẫn đa sóng mang, tức là chia nhỏ một luồng dữ liệu tốc độ cao thành nhiều luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn được truyền đồng thời trên cùng một kênh truyền. OFDM là một phương thức điều chế hấp dẫn cho các kênh có đáp tuyến tần số không phẳng, lịch sử của OFDM được bắt đầu từ 1960. Trong OFDM, băng thông khả dụng được chia thành một số lượng lớn các kênh con, mỗi kênh con nhỏ đến nỗi đáp ứng tần số có thể giả sử như là không đổi trong kênh con. Luồng thông tin tổng quát được chia thành những luồng thông tin con, mỗi luồng thông tin con được truyền trên một kênh con khác nhau. Những kênh con này trực giao với nhau và dễ dàng khôi phục lại ở đầu thu. Chính điều quan trọng này làm giảm xuyên nhiễu giữa các symbol (ISI) và làm hệ thống OFDM hoạt động tốt trong các kênh fading nhiều tia. Dựa vào các lợi ích của sự tiến bộ trong kỹ thuật RF và DSP, hệ thống OFDM có thể đạt được tốc độ cao trong truy xuất vô tuyến với chi phí thấp và hiệu quả sử dụng phổ cao. Trong hệ thống FDM (Frequency Division Multiplexer) truyền thống, băng tần số của tổng tín hiệu được chia thành N kênh tần số con không trùng lặp. Mỗi kênh con được điều chế với một symbol riêng lẻ và sau đó N kênh con được ghép kênh tần số với nhau. Điều này giúp tránh việc chồng lấp phổ của những kênh và giới hạn được xuyên nhiễu giữa các kênh với nhau. Tuy nhiên, điều này dẫn đến hiệu suất sử dụng phổ thấp. Để khắc phục vấn đề hiệu suất, nhiều ý kiến đã được đề xuất từ giữa những năm 60 là sử dụng dữ liệu song song và FDM với các kênh con chồng lấp nhau, trong đó mỗi sóng mang tín hiệu có băng thông 2b được cách nhau một khoảng tần b để tránh hiện tượng cân bằng tốc độ cao, chống lại nhiễu xung và nhiễu đa đường, cũng như sử dụng băng tần một cách có hiệu quả. Ý nghĩa của trực giao cho ta biết rằng có một sự quan hệ toán học chính xác giữa những tần số của các sóng mang trong hệ thống. Trong hệ thống ghép kênh phân chia tần số thông thường, nhiều sóng mang được cách nhau ra một phần để cho tín hiệu có thể thu được tại đầu thu bằng các bộ lọc và bộ giải điều chế thông thường. Trong những bộ thu như thế, các khoảng tần bảo vệ được đưa vào giữa những sóng mang khác nhau và trong miền tần số sẽ làm cho hiệu suất sử dụng phổ giảm đi. Vào năm 1971, Weinstein và Ebert đã ứng dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT) cho hệ thống truyền dẫn dữ liệu song song như một phần của quá trình điều chế và giải điều chế. Điều này làm giảm đi số lượng phần cứng cả ở đầu phát và đầu thu. Thêm vào đó, việc tính toán phức tạp cũng có thể giảm đi một cách đáng kể bằng việc sử dụng thuật toán biến đổi Fourier nhanh (FFT), đồng thời nhờ những tiến bộ gần đây trong kỹ thuật tích hợp với tỷ lệ rất cao (VLSI) và kỹ thuật xử lý tín hiệu số (DSP) đã làm được những chíp FFT tốc độ cao, kích thước lớn có thể đáp ứng cho mục đích thương mại và làm giảm chi phí bổ sung của những hệ thống OFDM một cách đáng kể. Hiện nay, OFDM được sử dụng trong nhiều hệ thống như ADSL, các hệ thống không dây như IEEE802.11 (Wi-Fi) và IEEE 802.16 (WiMAX), phát quảng bá âm thanh số (DAB), và phát quảng bá truyền hình số mặt đất chất lượng cao(HDTV). 1.2. Khái niệm OFDM OFDM là kĩ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao. OFDM phân toàn bộ băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, mỗi kênh có một sóng mang. Các sóng mang này trực giao với các sóng mang khác có nghĩa là có một số nguyên lần lặp trên một chu kỳ kí tự.Vì vậy, phổ của mỗi sóng mang bằng “không” tại tần số trung tâm của tần số sóng mang khác trong hệ thống. Kết quả là không có nhiễu giữa các sóng mang phụ.  Hình 1.1 Sóng mang OFDM (N=8) 1.3. Nguyên lý cơ bản của OFDM Ghép kênh theo tần số trực giao Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) rất giống với ghép kênh theo tần số Frequency Division Multiplexing (FDM) truyền thống. OFDM sử dụng những nguyên lý của FDM để cho phép nhiều tin tức sẽ được gửi qua một kênh Radio đơn. Tuy nhiên, nó cho phép hiệu quả phổ tốt hơn. OFDM khác với FDM nhiều điểm. Trong phát thanh thông thường mỗi đài phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM để duy trì sự ngăn cách giữa những đài. Tuy nhiên không có sự kết hợp đồng bộ giữa mỗi trạm với các trạm khác. Với cách truyền OFDM như là DAB hoặc DVB-T, những tín hiệu thông tin từ nhiều trạm được kết hợp trong một dòng dữ liệu ghép kênh đơn. Sau đó dữ liệu này được truyền khi sử dụng khối OFDM được tạo ra từ gói dày đặc nhiều sóng mang. Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời gian và tấn số với nhau, cho phép kiểm soát tốt can nhiễu giữa những sóng mang. Các sóng mang này chồng lấp nhau trong miền tần số, nhưng không gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI- Inter Carrier Interference ) do bản chất trực giao của điều chế. Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa những kênh để ngăn ngừa can nhiễu. Điều này làm giảm hiệu quả phổ. Tuy nhiên với OFDM sự đóng gói trực giao những sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu quả phổ. Tất cả các hệ thống truyền thông vô tuyến sử dụng sơ đồ điều chế để ánh xạ tín hiệu thông tin tạo thành dạng có thể truyền hiệu quả trên kênh thông tin. Một phạm vi rộng các sơ đồ điều chế đã được phát triển, phụ thuộc vào tín hiệu thông tin là dạng sóng analog hoặc digital. Một số sơ đồ điều chế tương tự chung bao gồm: Điều chế tần số (FM), điều chế biên độ (AM), điều chế pha (PM), điều chế đơn biên (SSB), Vestigial Side Band (VSB), Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC). Các sơ đồ điều chế sóng mang đơn chung cho thông tin số bao gồm khóa dịch biên độ (ASK), khóa dịch tần số (FSK), Khóa dịch pha (PSK) điều chế QAM. OFDM còn có tên gọi khác là “ Điều chế đa sóng mang trực giao” (OMCM) dựa trên nguyên tắc phân chia luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ thấp, truyền trên nhiều sóng mang trực giao nhau. Công nghệ này được trung tâm nghiên cứu CCETT (Centre Commun d’Étude en dédiffution et Télécomunication) của Pháp phát minh nghiên cứu từ đầu thập niên 1980. Phương pháp đa sóng mang dùng công nghệ OFDM sẽ trải dữ liệu cần truyền trên rất nhiều sóng mang, mỗi sóng mang được điều chế riêng biệt với tốc độ bit thấp. Trong công nghệ FDM truyền thống những sóng mang được lọc ra riêng biệt để bảo
Luận văn liên quan