Đồ án Hệ thống MIMO-OFDM

Trong hệ thống MIMO – OFDM các tín hiệu OFDM được phát và thu đồng thời trên nhiều anten, hệ thống đã sử dụng được lợi điểm của cả MIMO và OFDM làm tăng độ lợi phân tập, tăng dung năng trong những kênh fading lựa chọn tần số và thay đổi theo thời gian. Đồng thời kỹ thuật MIMO và OFDM cũng hỗ trợ lẫn nhau, kỹ thuật OFDM chia kênh fading lựa chọn tần số thành nhiều kênh phading phẳng song song thuận tiện hơn cho việc truyền tín hiệu theo phương pháp MIMO.

doc64 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 29/04/2013 | Lượt xem: 3852 | Lượt tải: 15download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Hệ thống MIMO-OFDM, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHƯƠNG 1 CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1 Thế hệ thứ nhất (1G) Đặc điểm: Hệ thống mạng di động tế bào thế hệ thứ nhất được phát triển vào những năm cuối thập kỷ 70 đầu 80, sử dụng kỹ thuật tương tự (Analog).Tất cả các hệ thống thuộc thế hệ này đều sử dụng kiểu đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA ( Frequency Division Multiple Access). Chất lượng hệ thống vào thời điểm này còn rất thấp do thường xuyên xảy ra tình trạng nghẽn mạch và nhiễu. Các hệ thống mạng: NMT (Nordic Mobile Telephone): Nga và Đông Âu. AMPS (Advanced Mobile Phone System): Mỹ. TACS (Total Access Communications System): Anh. ETACS (Enhanced Total Access Communications System): Châu Âu. 1.2 Thế hệ thứ hai (2G) Đặc điểm: Các hệ thống mạng thuộc thế hệ 2G được triển khai từ năm 1990, ngày nay vẫn còn tồn tại và ứng dụng phổ biến. Là một mạng thông tin số băng hẹp sử dụng phương pháp chuyển mạch - mạch là chủ yếu. Đa truy cập theo thời gian TDMA kết hợp tần số FDMA hoặc đa truy nhập kiểu mã CDMA kết hợp tần số FDMA. Các hệ thống mạng: GSM (Global System Mobile). Ra đời năm 1988 GSM là chuẩn phổ biến nhất cho thông tin di động Tế bào, trên 2 tỉ người trên thế giới sử dụng các loại hình dịch vụ của chuẩn này, và nó phủ sóng ở trên 200 quốc gia trên toàn thế giới. Chuẩn này cho phép roaming toàn cầu với các mạng cùng chuẩn mang lại tiện ích rất lớn cho người sử dụng, họ có thể mang máy tới bất kỳ nơi đâu chỉ cần các nhà điều hành mạng kết nối mạng lưới sử dụng của họ với nhau. Sử dụng kết hợp hai phương pháp đa truy cập theo thời gian TDMA và theo tần số FDMA nhờ đó tại một thời điểm có thể có 8 thuê bao cùng sử dụng chung một kênh toàn tốc (Full Rate) 13Kbps và 16 thuê bao cùng dùng chung một kênh bán tốc (Haft Rate) 6Kbps. Điện thoại GSM sử dụng SIM - CARD do nhà điều hành cấp, SIM như một máy tính nhỏ lưu trữ danh bạ và các thông tin từ nhà điều hành mạng, thuê bao có thể liên kết với mạng nhờ thẻ SIM này. GSM khai thác băng tần 900MHz và 1800MHz, một số ít nơi khai thác băng tần 850MHz và 1900MHz như Mỹ và Canada do băng 900MHz và 1800MHz đã bị khai thác hết. Công suất của MS tối đa với GSM900 là 2.5W, đối với GSM1800 là 1W. Bán kính phủ sóng của GSM phụ thuộc vào độ cao, tăng ích của ăng-ten và điều kiện truyền sóng. Bán kính tối đa cho vùng phủ sóng của nó là 35Km. Ở Việt Nam hiện có 3 nhà điều hành mạng khai thác băng tần GSM900: Viettel, Vinaphone, MobiPhone. Riêng có MobiPhone, Viettel đang triển khai và khai thác băng tần GSM1800. IS95 (CDMA ONE): IS95 là mạng tế bào số đầu tiên sử dụng phương pháp đa truy nhập kiểu CDMA nên còn được gọi là CDMA ONE do Qualcom đề suất và được triển khai đầu tiên ở Mỹ. Dung lượng kênh của CDMA là lớn gấp khoảng 6 lần so với dung lượng kênh của GSM dó đó một số lượng lớn thuê bao có thể được phục vụ bởi số tế bào ít hơn, nhờ đó mà đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với GSM. Đặc biệt với hạ tầng và công nghệ của nó dễ dàng để nâng cấp lên chuẩn cao hơn với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Sử dụng đa truy nhập thep phương pháp CDMA (Code Division Multi Access), trong đó mỗi thuê bao sử dụng mạng sẽ được cung cấp một mã trải phổ PN (Pseudo Noise). Khác với GSM các thuê bao sử dụng phương pháp đa truy nhập kiểu CDMA có thể truy nhập mạng cùng một lúc và các thuê bao có thể sử dụng chung tần số sóng mang trong cùng một tế bào. Các thuê bao chỉ phân biệt nhau ở mã trải phổ mà nó được cấp. 1.3 Thế hệ 2.5G Đặc điểm: Hệ thống mạng 2.5G là một sự chuyển tiếp giữa thế hệ 2G và 3G và thực sự nó là sản phẩm cải tiến trên nền của hệ thống 2G phát triển lên. Hệ thống hoạt động dựa trên hình thức chuyển mạch gói nhờ đó nó có ưu điểm là tiết kiệm không gian truyền dẫn và tăng tốc độ truyền dẫn. Nâng cấp từ 2G lên 2.5G nhanh và dễ hơn so với chuyển trực tiếp lên 3G từ 2G, nó như là một sự chuyển tiếp mềm dẻo không gây ra sự thay đổi một cách đột biến. GPRS (General Packet Radio Service): GPRS là một hệ thống được nâng cấp lên từ hệ thống GSM. Nó sử dụng phương thức chuyển mạch gói, người dùng sẽ nhận thông tin dưới dạng gói dữ liệu, cũng chính vì thế mà giá cước cũng tính theo dung lượng mà người dùng nhận và gửi, khác với GSM là tính cước dựa trên thời gian đàm thoại của người sử dụng. Cũng nhờ phương pháp này mà tốc độ truyền dẫn tăng lên và giá thành sử dụng lại kinh tế hơn. GPRS cho phép cung cấp các dịch vụ kết nối ảo, truyền số liệu lên đến 171.2Kbps cho mỗi người sử dụng nhờ có thể sử dụng cùng một lúc nhiều khe thời gian để truyền dẫn. Bên cạnh mục đích nâng cao dung lượng và chất lượng phục vụ, GPRS còn được xem là bước đệm để tiến lên 3G. Với việc xây dựng hệ thống GPRS, các nhà khai thác đã xây dựng một cấu trúc mạng lõi dựa trên IP (Internet Protocol) để hỗ trợ cho các ứng dụng về số liệu, cũng như tạo ra môi trường để thử nghiệm và khai thác các dịch vụ tích hợp giữa thoại và số liệu của thế hệ 3G sau này. Trong hệ thống tập trung hỗ trợ cho dịch vụ thoại là chủ yếu như GSM thì mục đích chính của GPRS là cung cấp các tiện ích truy nhập mạng sử dụng chuẩn TCP/IP. EDGE (Data rates for GSM Evolution): EDGE hay còn gọi là E-GPRS, có thể coi là một sản phẩm cải tiến của GPRS .Cũng giống như GPRS, EDGE là một sản phẩm được nghiên cứu và triển khai trên nền GSM để tiến lên 3G. Sử dụng dịch vụ chuyển mạch gói với tốc độ cao gấp 3 lần so với GPRS nhờ đó mà EDGE có thể cung cấp các dịch vụ truyền số liệu tốc độ cao, ngòai truyền thoại còn có thể truyền Video với chất lượng tương đối tốt, ngoài ra còn có thể kết nối Internet. EDGE sử dụng phương thức điều chế, phương thức mã hóa và cơ chế thích ứng đuờng truyền mới để đạt được tốc độ truyền dữ liệu tối đa (với MCS-9) gấp 3 lần tốc độ tối đa của GPRS (với CS4). Trong khi GSM, GPRS sử dụng điều chế GMSK, thì EDGE sử dụng thêm điều chế 8-PSK cho mã hóa tốc độ cao MCS5-MCS9, bên cạnh GMSK cho mã hóa tốc độ thấp MCS1-MCS4. Bảng 1.1 Các phương pháp mã hoá trong thông tin di động. Phương pháp Mã hóa & Điều chế  Tốc độ (Kbps)  Kiểu Điều Chế   MCS-1  8.8  GMSK   MCS-2  11.2  GMSK   MCS-3  14.8  GMSK   MCS-4  17.6  GMSK   MCS-5  22.4  8-PSK   MCS-6  29.6  8-PSK   MCS-7  44.8  8-PSK   MCS-8  54.4  8-PSK   MCS-9  59.2  8-PSK   1.4 Thế hệ 3G Đặc điểm: Là thế hệ di động số cho phép chuyển mạng bất kỳ cho phép truyền thông đa phương tiện chất lượng cao. Các hệ thống 3G được xây dựng trên nền chuẩn CDMA hoặc là CDMA kết hợp với TDMA, có khả năng cung cấp một băng tần theo yêu cầu do đó có thể hỗ trợ các dịch vụ có những tốc độ khác nhau. Ở thế hệ thứ 3, các hệ thống có xu hướng tiến đến một chuẩn chung duy nhất, cung cấp dich vụ truyền với tốc độ 2Mbps. Mặc dù được tính toàn là một chuẩn chung cho toàn cầu nhưng chi phí để triển khai nó là rất lớn. Các hệ thống: WCDMA (Wideband-CDMA): Được nghiên cứu và phát triển bởi tập đoàn viễn thông NTT DOCOMO và sau đó đã được đề xuất lên tổ chức viễn thông quốc tế ITU làm chuẩn cho thế hệ thứ 3 và được biết đến với một tên khác là IMT-2000. Phát triển lên trên nền chuẩn CDMA, độ phân cách sóng mang cho các kênh truyền là 5MHz trong khi của CDMA2000 là 1.25MHz qua đó có thể thấy dung lượng của WCDMA là rất lớn, do đó nó cho phép hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao, hỗ trợ truyền thoại, hình ảnh và Video chất lượng cao. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) UMTS là một trong những mạng di động thuộc thế hệ 3G. Nó là sự kết hợp các công nghệ của thế hệ 3G kết hợp với chuẩn GSM vì thế mà đôi khi người ta còn gọi UMTS là 3GSM. Hỗ trợ truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 2Mbps cho phép truyền hình ảnh và đa phương tiện chất lượng cao. 1.5 Thế hệ 4G Đặc điểm: Cho phép truyền tải các dữ liệu, âm thanh và hình ảnh với chất lượng cao. Yêu cầu về tốc độ là từ 100Mbps đến 1Gbps. Có thể roaming từ mạng di động này sang mạng di động khác và từ các công nghệ không dây khác nhau. Mạng lõi hòan toàn ứng dụng trên nền IP, khác với các thế hệ trước là sử dụng phương thức chuyển mạch gói. Các công nghệ ứng dụng cho thế hệ 4G: OFDM Một trong những công nghệ chính của mạng 4G là ghép kênh phân chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). OFDM là một dạng của điều chế đa sóng mang, làm việc theo nguyên tắc phân chia dòng bit truyền tại dải thông B thành nhiều dòng bit song song N với khoảng cách B/N. Các sóng mang con trực giao N điều chế dòng bit song song, sau đó được tổng hợp lại trước khi truyền dẫn. Một bộ phát OFDM chấp nhận dữ liệu từ mạng IP, biến đổi và mã hoá dữ liệu trước khi điều chế. Một bộ IFFT (biến đổi ngược Fourier nhanh) biến đổi tín hiệu OFDM thành tín hiệu tương tự IF và được gửi tới bộ thu RF. Mạch thu khôi phục lại dữ liệu bằng cách đảo chiều chu trình này. Với các sóng mang con trực giao, bộ thu có thể tách biệt và xử lý mỗi sóng mang con mà không có nhiễu từ các sóng mang con khác. Không bị pha-đinh và trễ đa đường như các công nghệ truyền dẫn khác, OFDM cung cấp liên kết và chất lượng thông tốt hơn. Công nghệ MIMO: Hệ thống MIMO (Multi Input Multi Output) sử dụng hệ thống ăng-ten dàn ở cả phần phát và phần thu. Tín hiệu cần gửi được tách ra thành N luồng nhỏ và được phát đi trên N ăng-ten qua các môi trường có đặc tính pha-đinh khác nhau. Về lý thuyết thì có nghĩa ta đã tăng hiệu suất sử dụng phổ tần lên gấp N lần và tỉ lệ lỗi bit cho ảnh hưởng của pha-đinh và điều kiện kênh truyền sẽ giảm đi. Khi truyền qua các kênh không tương quan giữa hệ thống phát và thu, tín hiệu từ mỗi ăng-ten phát tại vị trí thu có sự khác nhau về tham số không gian. Hệ thống máy thu có thể sử dụng sự khác biệt này để tách các tín hiệu có cùng tần số được phát đồng thời từ các ăng-ten khác nhau. Công nghệ Wimax: WiMax di động là một giải pháp vô tuyến băng rộng cho phép hội tụ các mạng băng rộng cố định và di động thông qua một công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng diện rộng và kiến trúc mạng mềm dẻo. Giao diện không gian WiMax di động thông qua công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) để cải thiện hiệu suất đa đường trong môi trường tầm nhìn không thẳng NLOS. OFDMA theo tỷ lệ (SOFDMA) được giới thiệu trong bổ sung IEEE 802.16e để hỗ trợ các băng tần kênh truyền theo tỷ lệ từ 1.25 đến 20MHz. Nhóm kỹ thuật di dộng (Mobile Technical Group) trong diễn đàn WiMax đang phát triển các tham số hệ thống cho WiMax di động qua đó xác định các đặc tính bắt buộc và tùy chọn của chuẩn IEEE mà cần thiết để xây dựng giao diện không gian tuân theo WiMax di động có thể được chứng nhận bởi diễn đàn WiMax. Các tham số hệ thống WiMax di động cho phép các hệ thống di động được cấu hình dựa trên một tập hợp đặc tính cơ bản phổ biến do đó đảm bảo các chức năng cơ bản nhất cho các thiết bị đầu cuối và các trạm gốc có thể tương tác hoàn toàn. Một số các phần tử của tham số trạm gốc được đưa ra như một tùy chọn để cung cấp thêm tính linh hoạt cho việc triển khai, dựa trên các điều kiện triển khai cụ thể mà có thể yêu cầu các cấu hình khác nhau là dung lượng tối ưu hay độ bao phủ tối ưu. Các tham số WiMax di động phiên bản 1 sẽ bao phủ các băng tần kênh là 5, 7, 8.75 và 10MHz cho các ấn định phổ cấp phép toàn cầu trong các băng tần 2.3, 3.3 và 3.5 GHz. Nhóm làm việc diễn đàn WiMax đang phát triển các đặc điểm kỹ thuật mạng mức cao hơn cho các hệ thống WiMax di động dựa trên những gì được định nghĩa trong chuẩn IEEE 802.16 mà chỉ đơn giản gọi tên các đặc điểm kỹ thuật giao diện vô tuyến. Sự cố gắng kết hợp của IEEE 802.16 và diễn đàn WiMax giúp định nghĩa giải pháp hệ thống đầu cuối-đầu cuối (end-to-end) cho một mạng WiMax di động. Các hệ thống WiMax di động đề xuất khả năng thay đổi được cho cả công nghệ truy nhập vô tuyến và kiến trúc mạng, vì vậy nó cung cấp tính linh hoạt lớn cho các lựa chọn triển khai mạng và các đề xuất dịch vụ. 1.6 Kết luận Thông tin vô tuyến di động đã và đang phát triển với tốc độ hết sức nhanh chóng trên phạm vi toàn cầu. Kết quả thống kê cho thấy ở một số quốc gia, số lượng thuê bao di động đã vượt hẳn số lượng thuê bao cố định. Trong tương lai, số lượng thuê bao cả di động và cố định sẽ tiếp tục tăng lên và cùng với nó là sự gia tăng về nhu cầu sử dụng các dịch vụ thông tin của người sử dụng. Điều này đòi hỏi các nhà khai thác cũng như các tổ chức viễn thông trên toàn cầu không ngừng nghiên cứu, cải tiến và đưa ra các phương pháp kỹ thuật, các công nghệ mới để cải tiến và nâng cấp các hệ thống thông tin. Cho đến nay hệ thống thông tin đã trải qua 3 thế hệ và đang nghiên cứu công nghệ 4G để phát triển hệ thống thông tin di động không dây trong tương lai. CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ OFDM 2.1 Khái niệm Kỹ thuật OFDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đó là sự kết hợp giữa mã hóa và ghép kênh. Thường thường nói tới ghép kênh người ta thường nói tới những tín hiệu độc lập từ những nguồn độc lập được tổ hợp lại. Trong OFDM, những tín hiệu độc lập này là các sóng mang con. Đầu tiên tín hiệu sẽ chia thành các nguồn độc lập, mã hóa và sau đó ghép kênh lại để tao nên sóng mang OFDM. OFDM là trường hợp đặc biệt của FDM (Frequency Divison Multiplex), đây là phương thức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số sóng mang được phân bổ một cách trực giao. Nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên. Do đó, sự phân tán theo thời gian gây bởi trải rộng trễ do truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống. 2.1.1 Điều chế đơn sóng mang Hệ thống đơn sóng mang là một hệ thống có dữ liệu được điều chế và truyền đi chỉ trên một sóng mang.  Hình 2.1: Truyền dẫn sóng mang đơn. Hình 1.7 mô tả cấu trúc chung của một hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang. Các ký tự phát đi là các xung được định dạng bằng bộ lọc ở phía phát. Sau khi truyền trên kênh đa đường. Ở phía thu, một bộ lọc phối hợp với kênh truyền được sử dụng nhằm cực đại tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) ở thiết bị thu nhận dữ liệu. Đối với hệ thống đơn sóng mang, việc loại bỏ nhiễu giao thoa bên thu cực kỳ phức tạp. Đây chính là nguyên nhân để các hệ thống đa sóng mang chiếm ưu thế hơn các hệ thống đơn sóng mang. 2.1.2 Điều chế đa sóng mang Nếu truyền tín hiệu không phải bằng một sóng mang mà bằng nhiều sóng mang, mỗi sóng mang tải một phần dữ liệu có ích và được trải đều trên cả băng thông thì khi chịu ảnh hưởng xấu của đáp tuyến kênh sẽ chỉ có một phần dữ liệu có ích bị mất, trên cơ sở dữ liệu mà các sóng mang khác mang tải có thể khôi phục dữ liệu có ích.  Hình 2.2: Cấu trúc hệ thống truyền dẫn đa sóng mang. Do vậy, khi sử dụng nhiều sóng mang có tốc độ bit thấp, các dữ liệu gốc sẽ thu được chính xác. Để khôi phục dữ liệu đã mất, người ta sử dụng phương pháp sửa lỗi tiến FFC. Ở máy thu, mỗi sóng mang được tách ra khi dùng bộ lọc thông thường và giải điều chế. Tuy nhiên, để không có can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) phải có khoảng bảo vệ khi hiệu quả phổ kém. OFDM là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó dữ liệu được truyền song song nhờ vô số sóng mang phụ mang các bit thông tin. Bằng cách này ta có thể tận dụng băng thông tín hiệu, chống lại nhiễu giữa các ký tự,…Để làm được điều này, một sóng mang phụ cần một máy phát sóng sin, một bộ điều chế và giải điều chế của riêng nó. Trong trường hợp số sóng mang phụ là khá lớn, điều này là không thể chấp nhận được. Nhằm giải quyết vấn đề này, khối thực hiện chức năng biến đổi IDFT/DFT được dùng để thay thế hàng loạt các bộ dao động tạo sóng sin, bộ điều chế, giải điều chế. Hơn nữa, IFFT/FFT được xem là một thuật toán giúp cho việc biến đổi IDFT/DFT nhanh và gọn hơn bằng cách giảm số phép nhân phức khi thực hiện phép biến đổi IDFT/DFT và giúp tiết kiệm bộ nhớ bằng cách tính tại chỗ. Mỗi sóng mang trong hệ thống OFDM đều có thể viết dưới dạng : Với hệ thống đa sóng mang OFDM ta có thể biểu diễn tín hiệu ở dạng sau:  Trong đó al,k : là dữ liệu đầu vào được điều chế trên sóng mang nhánh thứ k trong symbol OFDM thứ l N : số sóng mang nhánh L : chiều dài tiền tố lặp (CP) Khoảng cách sóng mang nhánh là Giải pháp khắc phục hiệu quả phổ kém khi có khoảng bảo vệ (Guard Period) là giảm khoảng cách các sóng mang và cho phép phổ của các sóng mang cạnh nhau trùng lặp nhau. Sự trùng lặp này được phép nếu khoảng cách giữa các sóng mang được chọn chính xác. Khoảng cách này được chọn ứng với trường hợp sóng mang trực giao với nhau. Đó chính là phương pháp ghép kênh theo tần số trực giao. Từ giữa những năm 1980, người ta đã có những ý tưởng về phương pháp này nhưng còn hạn chế về mặt công nghệ, vì khó tạo ra các bộ điều chế đa sóng mang giá thành thấp theo biến đổi nhanh Fuorier IFFT 2.1.3 Nguyên lý cơ bản OFDM OFDM là một dạng đặc biệt của ghép kênh phân chia theo tần số thông thường FDM (Frequency Division Multiplexing), trong đó độ rộng băng thông kênh có sẵn được chia thành các băng con, hay còn gọi là các sóng mang con. Hơn nữa các sóng mang con trong một hệ thống OFDM chồng lấn lên nhau để tối đa hoá hiệu quả băng thông. Thông thường, các kênh con kế cận chồng lấn lên nhau có thể nhiễu lẫn nhau. Tuy nhiên, các sóng mang con trong hệ thống OFDM được trực giao một cách chính xác với nhau nên chúng có thể chồng lấn mà không gây nhiễu lẫn nhau. Do đó, các hệ thống OFDM có thể tối đa hoá hiệu quả độ rộng băng thông mà không gây nhiễu cho các kênh lân cận. Điều kiện trực giao của hai sóng mang con  và  là:  Hình 2.3 (a) minh hoạ phổ dữ liệu riêng biệt của một kênh con và hình 2.3 (b) là phổ tín hiệu OFDM với các kênh con chồng lấn lên nhau.  Hình 2.3 Phổ một kênh con OFDM (a) và một tín hiệu OFDM (b) Các hệ thống thông tin OFDM có thể tận dụng tốt hơn hiệu quả phổ tần số thông qua việc chồng lấn các sóng mang con. Các sóng mang con này được sắp xếp trên miền tần số cách nhau một khoảng đều đặn sao cho công suất cực đại của mỗi sóng mang con tương ứng với công suất cực tiểu của các sóng mang con lân cận, nên chúng có thể chồng lấn một phần mà không gây nhiễu cho các symbol bên cạnh. Trong hình 2.3, mỗi sóng mang con được biểu diễn bằng một đỉnh khác nhau và đỉnh mỗi sóng mang con tương ứng lập tức về không qua tất cả các kênh của sóng mang con lân cận. Chú ý rằng các kênh OFDM khác so với các kênh FDM do việc sử dụng bộ lọc tạo dạng xung. Với hệ thống FDM, một xung hình sinc được sử dụng trong miền thời gian để tạo dạng mỗi symbol riêng biệt và ngăn chặn ISI. Còn các hệ thống OFDM lại sử dụng một xung hình sin trong miền tần số nên mỗi sóng mang con có thể duy trì được tính trực giao với sóng mang con khác. 2.2 Sự trực giao “Orthogonal” chỉ ra rằng có một mối quan hệ toán học chính xác giữa các tần số của các sóng mang trong hệ thống OFDM. Trong hệ thống FDM thông thường, nhiều sóng mang được cách nhau một khoảng phù hợp để tín hiệu thu có thể nhận lại bằng cách sử dụng các bộ lọc và các bộ giải điều chế thông thường. Trong các máy như vậy, các khoảng bảo vệ cần được dự liệu trước giữa các sóng mang khác nhau và việc đưa vào các khoảng bảo vệ này làm giảm hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống. Tuy nhiên có thể sắp xếp các sóng mang trong OFDM sao cho các dải biên của chúng che phủ lên nhau mà các tín hiệu vẫn có thể thu được chính xác và không có sự can nhiễu giữa các sóng mang ICI. Muốn được như vậy các sóng mang phải trực giao về mặt toán học. Máy thu gồm các bộ giải điều chế, dịch tần mỗi sóng mang xuống mức DC lấy tích phân tín hiệu nhận được trên một chu kỳ của symbol để phục hồi dữ liệu gốc. Nếu tất cả các sóng mang khác đều được dịch xuống tần số tích phân của sóng mang này (trong một chu kỳ symbol τ), thì kết quả tính tích phân cho các sóng mang khác sẽ là 0. Do đó các sóng mang độc lập tuyến tính với nhau (trực giao) nếu khoảng cách giữa các sóng là bội số của 1/τ. Bất kỳ sự phi tuyến nào gây ra bởi ICI cũng làm mất đi tính trực giao. 2.2.1 Trực giao miền tần số Một cách khác để xem tính trực giao của những tín hiệu OFDM là xem phổ của nó. Trong miền tần số, mỗi sóng mang thứ cấp OFDM có đáp tuyến tần số sinc (sin (x)/x). Đó là kết quả thời gian symbol tươ
Luận văn liên quan