Home
Luận văn - báo cáo
Kỹ thuật
Trình bày vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM bao gồm đồng bộ thời gian và đồng bộ tần số
Trình bày vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM bao gồm đồng bộ thời gian và đồng bộ tần số
Chương 1 Tổng quan về OFDM
1
LUẬN VĂN
Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo
tần số trực giao – OFDM
Chương 1 Tổng quan về OFDM
2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ OFDM
1.1 Giới thiệu chương
Trong những năm gần đây, ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã được đề xuất và chuẩn hoá cho
truyền thông tốc độ cao. Để đi sâu vào tìm hiểu kỹ thuật OFDM, chúng ta hãy làm
quen với những khái niệm ban đầu như: Hệ thống đa sóng mang, ghép kênh phân
chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing), tính trực giao…Biểu diễn
toán học của tín hiệu OFDM và hệ thống OFDM băng cơ sở. Cuối cùng, chúng ta
đánh giá ưu khuyết điểm của kỹ thuật OFDM.
1.2 Sơ lược về OFDM
OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang (MCM) trong
thông tin vô tuyến. Còn trong các hệ thống thông tin hữu tuyến các kỹ thuật này
thường được nhắc đến dưới cái tên: đa tần (DMT). Kỹ thuật OFDM lần đầu tiên
được giới thiệu trong bài báo của R.W.Chang năm 1966 về vấn đề tổng hợp các tín
hiệu có dải tần hạn chế khi thực hiện truyền tín hiệu qua nhiều kênh con. Tuy nhiên,
cho tới gần đây, kỹ thuật OFDM mới được quan tâm nhờ có những tiến bộ vượt bậc
trong lĩnh vực xử lý tín hiệu và vi điện tử.
Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia luồng dữ liệu trước khi phát
đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu
trên một sóng mang con khác nhau. Các sóng mang này là trực giao nhau, điều này
được thực hiện bằng cách chọn độ giãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý.
1.3 Các khái niệm liên quan đến OFDM
1.3.1 Hệ thống đa sóng mang
Chương 1 Tổng quan về OFDM
3
Hệ thống đa sóng mang là hệ thống có dữ liệu được điều chế và truyền đi trên
nhiều sóng mang khác nhau. Nói cách khác, hệ thống đa sóng mang thực hiện chia
một tín hiệu thành một số tín hiệu, điều chế mỗi tín hiệu mới này trên các sóng
mang và truyền trên các kênh tần số khác nhau, ghép những kênh tần số này lại với
nhau theo kiểu FDM.
1.3.2 Ghép kênh phân chia theo tần số FDM
Ghép kênh phân chia theo tần số là phương pháp phân chia nhiều kênh thông
tin trên trục tần số. Sắp xếp chúng trong những băng tần riêng biệt liên tiếp nhau.
Mỗi kênh thông tin được xác định bởi tần số trung tâm mà nó truyền dẫn. Tín hiệu
ghép kênh phân chia theo tần số có dải phổ khác nhau nhưng xảy ra đồng thời trong
không gian, thời gian.
Để đảm bảo tín hiệu của một kênh không bị chồng lên tín hiệu của các kênh
lân cận, tránh nhiễu kênh, đòi hỏi phải có các khoảng trống hay các băng bảo vệ xen
giữa các kênh. Điều này dẫn đến sự không hiệu quả về phổ.
1.4 Biểu diễn toán học của tín hiệu OFDM
1.4.1 Trực giao
Các tín hiệu là trực giao nếu chúng độc lập với nhau. Trong OFDM, các sóng
mang con được chồng lấp với nhau nhưng tín hiệu vẫn có thể được khôi phục mà
không có xuyên nhiễu giữa các sóng mang kế cận bởi vì giữa các sóng mang con có
Hình 1.2[7] Ghép kênh phân chia theo tần số
f1
f2
fn
f
…
Hình 1.1[7] Cấu trúc hệ thống đa sóng mang
Chương 1 Tổng quan về OFDM
4
tính trực giao. Xét một tập các sóng mang con: fn(t), n=0, 1, …, N-1,
1 2
t t t
. Tập
sóng mang con này sẽ trực giao khi:
2
1
*0,
( ) ( ) ,
t
n m
t
n m
f t f t dt
K n m
[7] (1.1)
Trong đó: K là hằng số không phụ thuộc t, n hoặc m. Và trong OFDM, tập các
sóng mang con được truyền có thể được viết là:
)2exp()( tfjtf nn
[7] (1.2)
với 1j và Tnffnffn/
00
[7] (1.3)
với f0 là tần số offset ban đầu.
Tín hiệu OFDM được hình thành bằng cách tổng hợp các sóng sine. Tần số
băng gốc của mỗi sóng mang con được chọn là bội số của nghịch đảo khoảng thời
ký tự, vì vậy tất cả sóng mang con có một số nguyên lần chu kỳ trong mỗi ký tự.
Điều này phù hợp với kết quả tính trực giao vừa được chứng minh ở trên. Hình 1.3
minh hoạ cấu trúc của một tín hiệu OFDM có bốn sóng mang con.
Trong minh hoạ này, mỗi sóng mang có số nguyên chu kỳ trong khoảng thời
gian T và số chu kỳ của các sóng mang kế cận nhau hơn kém nhau đúng một chu
kỳ. Tính chất này giải thích cho sự trực giao giữa các sóng mang.
Một cách khác để xem xét tính chất trực giao của tín hiệu OFDM là quan sát
phổ của nó. Trong miền tần số, mỗi sóng mang con OFDM có đáp ứng tần số là
sinc hay sin(x)/x. Hình 1.4 mô tả phổ của ký tự OFDM có 4 sóng mang con là tổng
hợp phổ của 4 hàm sinc.
Hình 1.4 [7] Phổ tín hiệu OFDM với 4 sóng mang
con
t
Hình 1.3[7] Tín hiệu OFDM có 4 sóng mang con
Chương 1 Tổng quan về OFDM
5
1.4.2 Tạo sóng mang con sử dụng IFFT
Nếu gọi di là chuỗi dữ liệu QAM phức, N là số lượng sóng mang con, T là
khoảng thời ký tự và fc là tần số sóng mang, thì ký tự OFDM bắt đầu tại t=ts có thể
được viết như sau:
1
2
2
2/
5,0
2expRe)(
N
N
i
scNi tt
T
i
fjdts
, Tttt ss [20] (1.4)
0)(
ts ,s
tt
Ttt s
Để cho dễ tính toán, ta có thể thay thế ký tự OFDM trên như sau:
1
2
2
2/ 2exp)(
N
N
i
sNi tt
T
i
jdts
,Tttt ss [20] (1.5)
0)(
ts ,s
tt
Ttt s
Trong biểu thức trên, phần thực và phần ảo tương ứng với thành phần cùng
pha và vuông pha của tín hiệu OFDM, mà sẽ được nhân với hàm cos và sin của tần
số sóng mang con riêng rẽ để tổng hợp được tín hiệu OFDM sau cùng.
Khi tín hiệu OFDM s(t) ở (1.5) được truyền đi tới phía thu, sau khi loại bỏ
thành phần tần số cao fc, tín hiệu sẽ được giải điều chế bằng cách nhân với các liên
TttNj s
)2(exp
TttNj s
exp
Serial
to
parallel
data OFDM signal
Hình 1.5[20] Bộ điều chế OFDM
Chương 1 Tổng quan về OFDM
6
hiệp phức của các sóng mang con. Nếu liên hiệp phức của sóng mang con thứ j
được nhân với s(t), thì sẽ thu được ký tự QAM 2/Nj
d (được nhân với hệ số T), còn
đối với các sóng mang con khác, giá trị sẽ nhân bằng không bởi vì sự sai biệt tần số
(i-j)/T tạo ra một số nguyên chu kỳ trong khoảng thời ký tự T, cho nên kết quả nhân
sẽ bằng không.
Tt
t
N
N
i
sNis
s
s
dttt
T
i
jdtt
T
j
j
1
2
2
22exp2exp
Tddttt
T
ji
jd Nj
N
N
i
Tt
t
sNi
s
s
2
1
2
2
22exp
[20] (1.6)
Tín hiệu OFDM được mô tả trong (1.5) thực tế không khác gì hơn so với biến
đổi Fourier ngược của N ký tự QAM ngõ vào. Lượng thời gian rời rạc cũng chính là
biến đổi ngược Fourier rời rạc, công thức được cho ở (1.7), với thời gian t được
thay thế bởi số mẫu n.
1
0
2exp)( N
iiN
in
jdns
[20] (1.7)
1.5 Khoảng thời gian bảo vệ và mở rộng chu kỳ
Với một băng thông cho trước, tốc độ ký tự của OFDM thấp hơn nhiều so với
phương thức truyền dẫn đơn sóng mang. Ví dụ, đối với kiểu điều chế BPSK đơn
sóng mang, tốc độ ký tự tương đương với tốc độ bit truyền dẫn. Còn đối với hệ
thống OFDM, băng thông được chia nhỏ cho N sóng mang con làm cho tốc độ ký tự
thấp hơn N lần so với truyền dẫn đơn sóng mang. Tốc độ ký tự thấp này làm cho
OFDM chống lại được ảnh hưởng của nhiễu ISI gây ra do truyền đa đường.
Ảnh hưởng của ISI lên tín hiệu OFDM có thể cải tiến hơn nữa bằng cách thêm
vào một khoảng thời bảo vệ lúc bắt đầu mỗi ký tự. Khoảng thời gian bảo vệ này
chính là copy lặp lại dạng sóng làm tăng thêm chiều dài của ký tự. Khoảng thời bảo
vệ này được chọn sao cho lớn hơn độ trải trễ ước lượng kênh, để cho các thành phần
đa đường từ một ký tự không thể nào gây nhiễu cho ký tự kế cận. Mỗi sóng mang
con, trong khoảng thời gian ký tự của tín hiệu OFDM khi không có cộng thêm
có thể bạn quan tâm
Nghiên cứu những khó khăn, thuận lợi tác động đến quá trình đầu tư, th...
107
850
270
Kinh tế quản lý
107
(New)
Nghiên cứu vận dụng quan điểm dạy học tích cực của Robert Marzano vào...
159
973
315
Kinh tế quản lý
159
(New)
Nghiên cứu tình hình cầu lao động ở Việt Nam trong thời gian qua và ng...
29
631
304
Kinh tế quản lý
29
(New)
Nhà máy đóng tàu Sông Cấm- nghiên cứu thiết kế hệ thống kiểm tra và bá...
79
1.031
292
Thạc sĩ cao học
79
(New)
NGƯỜI LAO ĐỘNG CÓ ĐƯỢC BẢO LƯU THỜI GIAN ĐÓNG BẢO HIỂM THẤT NGHIỆP KHÔ...
1
681
302
Kế toán, kiểm toán
1
(New)
Trên cơ sở đánh giá kết quả và tác động từ hoạt động khuyến nông của T...
93
636
258
Kinh tế quản lý
93
(New)
Chính sách thù lao lao động hợp lý và hoạt động tạo động lực lao động...
35
788
347
Kinh tế quản lý
35
(New)
Cơ sở lý luận chung của hoạt động tạo động lực lao động trong các tổ c...
35
841
362
Báo cáo, luận văn khác
35
(New)
thông tin tài liệu
Trong những năm gần đây, ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã được đề xuất và chuẩn hoá cho
truyền thông tốc độ cao. Để đi sâu vào tìm hiểu kỹ thuật OFDM, chúng ta hãy làm
quen với những khái niệm ban đầu như: Hệ thống đa sóng mang, ghép kênh phân
chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing), tính trực giao…Biểu diễn
toán học của tín hiệu OFDM và hệ thống OFDM băng cơ sở. Cuối cùng, chúng ta
đánh giá ưu khuyết điểm của kỹ thuật OFDM
Mở rộng để xem thêm
tài liệu mới trong mục này
SƠ LƯỢC QUA VỀ TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG VÀ KHUẾCH ĐẠI HÌNH VÀ ĐÈN HÌNH (VIDEO AMP - CRT)
GIỚI THIỆU VÀ THIẾT KẾ VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO DÂY QUẤN
Giới thiệu tổng quan về tổng đài SPC, tổng đài NEAX61-E và nghiên cứu Modul giao tiếp trung kế số DTIM
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ VẠN NĂNG
NGHIÊN CỨU BỘ CHẤN LƯU 3 CHỨC NĂNG CHO ĐÈN NEON
tài liệu hot trong mục này
Tiểu luận quản trị học: Khái niệm quản trị, chức năng quản trị, giới thiệu về MICROSOFT, TOYOTA VÀ VINAMILK và phân tích chức năng quản trị hệ thống
HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN TÀU THỦY, TRẠM PHÁT TÀU 700 TEU VÀ BẢNG ĐIỆN CHÍNH TÀU 700 TEU.
SƠ LƯỢC QUA VỀ TRUYỀN HÌNH ĐEN TRẮNG VÀ KHUẾCH ĐẠI HÌNH VÀ ĐÈN HÌNH (VIDEO AMP - CRT)
GIỚI THIỆU VÀ THIẾT KẾ VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO DÂY QUẤN
Giới thiệu tổng quan về tổng đài SPC, tổng đài NEAX61-E và nghiên cứu Modul giao tiếp trung kế số DTIM
tài liệu giúp tôi
Nếu bạn không tìm thấy tài liệu mình cần có thể gửi yêu cầu ở đây để chúng tôi tìm giúp bạn!
xem nhiều trong tuần
Tâm lý xã hội VÀ Hệ tư tưởng
Tham khảo 12 bài tập nguyên lý thống kê có lời giải
4 đề thi học sinh giỏi Toán lớp 2, có đáp án kèm theo
Trắc nghiệm kinh tế
Địa lý 12 Phát triển cây công nghiệp lâu năm Tây Nguyên
Mẫu slide về các môn thể thao
yêu cầu tài liệu
Giúp bạn tìm tài liệu chưa có
×
