CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR TRONG HỆTHỐNG OFDM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VIỄN THÔNG II
_____________


ðỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ðIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
HỆ ðÀO TẠO: ðẠI HỌC CHÍNH QUY

ðề tài
:
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR TRONG
HỆ THỐNG OFDM

Mã số ñề tài: 11406160087


NỘI DUNG:
- CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU VỀ OFDM VÀ ỨNG DỤNG CỦA OFDM

- CHƯƠNG II:
CÁC VẤN ðỀ KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM

- CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR TRONG HỆ THỐNG OFDM
- CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THÀNH VINH
MSSV : 406160087
Lớp : ð06VTA1
Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN LÀNH


TP.HCM – 2011


NHẬN XÉT CỦA THẦY HƯỚNG DẪN

Tp HCM, ngày… tháng … năm 2011

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN





















Tp HCM, ngày …. tháng …. Năm 2011
Mục lục

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
MỤC LỤC

MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH
MỤC LỤC BẢNG
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
LỜI CẢM ƠN
LỜI MỞ ðẦU 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ OFDM VÀ ỨNG DỤNG CỦA OFDM 2
1.1 Giới thiệu chương 2
1.2 ðiều chế ñơn sóng mang và ñiều chế ña sóng mang 2
1.3 Nguyên lý cơ bản của OFDM 3
1.4 Bộ ñiều chế OFDM 4
1.4.1 Tính trực giao của hai tín hiệu 4
1.4.2 Bộ ñiều chế OFDM 6
1.4.3 Khoảng bảo vệ trong hệ thống OFDM 8
1.4.4 Thực hiện bộ ñiều chế OFDM bằng thuật toán IFFT 9
1.5 Bộ giải ñiều chế OFDM 10
1.5.1 ðặc tính kênh truyền trong kỹ thuật OFDM 10
1.5.2 Bộ giải ñiều chế OFDM 11
1.5.3 Thực hiện bộ giải ñiều chế OFDM bằng thuật toán FFT 12
1.6 Hệ thống OFDM 12
1.7 Ứng dụng và hướng phát triển của OFDM 13
1.7.1 Phát thanh số 13
1.7.2 Truyền hình số mặt ñất 14
1.7.3 Mạng máy tính không dây tốc ñộ cao 15
1.7.4 Wimax 15
1.8 Kết luận chương 16
CHƯƠNG 2: CÁC VẤN ðỀ KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG OFDM 17
2.1 Giới thiệu chương 17
2.2 Sự suy hao (Attenuation) 17
2.3 Fading chậm (slow fading) và fading nhanh (fast fading) 17

2.4 ðộ trãi trễ 18
2.5 Dịch Doppler 19
2.6 Fading phẳng và fading lựa chọn tần số 19
2.7 Nhiễu AWGN 20
2.8 Nhiễu liên ký tự (ISI) 20
2.9 Nhiễu xuyên kênh (ICI) 21
2.10 Các vấn ñề kỹ thuật trong hệ thống OFDM 21
2.10.1 Khôi phục kênh truyền và cân bằng tín hiệu 22
Mục lục

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
2.10.2 ðồng bộ sóng mang 23
2.10.3 Giảm tỷ số công suất ñỉnh trên công suất trung bình 23
2.11 Kết luận chương 24
CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR TRONG HỆ THỐNG OFDM 25
3.1 Giới thiệu chương 25
3.2 Khái niệm PAPR 25
3.3 Hàm phân bố tích lũy bù CCDF 26
3.4 Giới thiệu tổng quan các phương pháp giảm PAPR 27
3.5 Kỹ thuật làm biến dạng tín hiệu 27
3.5.1 Cắt biên ñộ (Amplitude Clipping) 27
3.5.2 Cửa sổ ñỉnh (Peak Windowing) 28
3.5.3 Chia tỷ lệ ñường bao (Envelope Scaling) 28
3.5.4 Cập nhật pha ngẫu nhiên (Random phase update) 29
3.5.5 Phép biến ñổi nén giản (Companding Transform) 31
3.6 Kỹ thuật xáo trộn tín hiệu 33
3.6.1 Không có thông tin biên 33
3.6.1.1 Công thức biến ñổi Hadamard 34
3.6.1.2 Chèn dãy mã giả (Dummy sequence insertion) 35
3.6.2 Sử dụng thông tin biên 35

3.6.2.1 Lược ñồ chọn mức (Selective Level Mapping) 35
3.6.2.2 Dãy truyền riêng phần (PTS: Partial Transmit Sequence) 37
3.6.2.3 Kỹ thuật ghép xen (Interleaving technique) 38
3.6.2.4 Âm hiệu dành riêng (Tone Reservation) 39
3.6.2.5 Kỹ thuật ðơn ánh Tone (Tone Injection Technique) 40
3.6.2.6 Mở rộng không gian tín hiệu (Active constellation extention) 40
3.6.2.7 Lược ñồ mã hóa khối (Block Coding Schemes) 41
3.6.2.8 Lược ñồ mã hóa khối con (Sub block coding scheme) 42
3.6.2.9 Lược ñồ mã hóa khối hết hợp sửa lỗi (Block coding scheme with error
correction) 44
3.7 Các tiêu chí lựa chọn phương pháp giảm PAPR 45
3.7.1 Khả năng giảm PAPR 45
3.7.2 Tăng công suất ở tín hiệu truyền 45
3.7.3 Tăng BER ở bộ nhận 46
3.7.4 Giảm tốc ñộ dữ liệu 46
3.7.5 Mức ñộ tính toán phức tạp 46
3.7.6 So sánh một vài phương pháp giảm PAPR 46
3.8 Kết luận 47
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM PAPR 49
4.1 Mô tả hệ thống mô phỏng 49
4.1.1 Tham số hệ thống mô phỏng 49
Mục lục

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
4.1.2 Sơ ñồ khối hệ thống mô phỏng 49
4.2 Phương pháp clipping ñể giảm PAPR 50
4.2.1 So sánh khả năng giảm PAPR 50
4.2.2 So sánh tỷ số BER 51
4.2.2.1 Kênh AWGN 52
4.4.2.2 Kênh Fading Rayleigh 52

4.2.2.3 So sánh BER của kênh AWGN và kênh Fading Rayleigh 53
4.3 Phương pháp dãy truyền riêng phần PTS ñể giảm PAPR 54
4.3.1 Thuật toán thực hiện PTS tín hiệu 54
4.3.2 Khả năng giảm PAPR 54
4.4 Sử dụng phương pháp lược ñồ chọn mức SLM 55
4.4.1 Thuật toán sử dụng lược ñồ chọn mức SLM 55
4.4.2 Khả năng giảm PAPR 55
4.5 Tổng kết ñánh giá các phương pháp giảm PAPR ñã mô phỏng 56
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG MỞ CỦA ðỀ TÀI 58
PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Mục lục hình

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Nguyên lý ñiều chế OFDM 4
Hình 1.2: Nguyên lý giải ñiều chế OFDM 4
Hình 1.3: So sánh phổ tín hiệu của hai loại ñiều chế FDM (a) và OFDM (b) 5
Hình 1.4: Phổ của sóng mang con OFDM 6
Hình 1.5: Bộ ñiều chế OFDM 7
Hình 1.6: Xung cơ sở 7
Hình 1.7: Chuỗi bảo vệ 8
Hình 1.8: Ứng dụng của chuỗi bảo vệ trong việc chống nhiễu ISI 9
Hình 1.9: ðặc tính kênh truyền 11
Hình 1.10: Sơ ñồ bộ giải ñiều chế OFDM 11
Hình 1.11: Hệ thống OFDM 13
Hình 2.1: ðáp ứng xung thu ñược khi truyền một xung RF 18
Hình 2.2: Trãi trễ ña ñường……………………………………………………… ….18
Hình 2.3 Nhiễu xuyên kênh ICI 21

Hình 2.4: Sơ ñồ hệ thống OFDM tổng quát 22

Hình 3.1: Sơ ñồ tổng quát các phương pháp giảm PAPR 27

Hình 3.2: Sơ ñồi khối phương pháp chia tỷ lệ ñường bao 29

Hình 3.3: Thuật toán tạo pha ngẫu nhiên 31

(A) ðặt ngưỡng PV (B) Giới hạn số vòng lặp 31

Hình 3.4: Thuộc tính của các phương pháp biến ñổi nén giản 32

Hình 3.5: Tín hiệu truyền khi không sử dụng LT và sử dụng LT 33

Hình 3.6: Lược ñồ hệ thống sử dụng công thức Hadamard 34

Hình 3.7: Lược ñồ sử dụng chèn dãy giả 35

Hình 3.8: Sơ ñồ khối phương pháp SLM 36

Hình 3.9: Sơ ñồ khối phương pháp PTS 37

Hình 3.10: Lược ñồ sử dụng ghép xen 38

Hình 3.11: Mở rộng chòm ñiểm tích cự với ñiều chế QPSK 41

Hình 3.12: Mô tả việc mở rộng không gian tín hiệu 41

ñối với phương pháp ñiều chế 16-QAM. 41

Hình 3.13: ðường bao của tín hiệu OFDM của dãy thông tin zero 43

Hình 4.1: Mô hình mô phỏng theo phương pháp Monter Carlo 49

Hình 4.2: Sơ ñồ máy phát 49

Hình 4.3: Mô hình kênh 50

Hình 4.4: Sơ ñồ máy thu 50

Hình 4.5: ðồ thị hàm CCDF với tín hiệu gốc và các mức clipping khác nhau 51

Hình 4.6: BER của tín hiệu clipping và không clipping qua kênh truyền AWGN 52

Hình 4.7: BER của tín hiệu clipping và không clipping 53

Mục lục hình

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
qua kênh fading rayleigh 53

Hình 4.8 BER của tín hiệu Clipping với CR=2 khi qua kênh 53

AWGN và Fading Rayleigh. 53

Hình 4.9: Hàm CCDF của PAPR khi sử dụng phương pháp PTS với V=4 và V=8 55

Hình 4.10: Hàm CCDF của PAPR khi sử dụng phương pháp SLM 56

Mục lục bảng

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Các giá trị trãi trễ thông dụng với các môi trường khác nhau. 19

Bảng 3.1: Bảng thống kê giá trị PAPR của tất cả các khối dữ liệu với 4 sóng mang và
ñiều chế BPSK 42

Bảng 3.2: So sánh các phương pháp làm giảm PAPR 47

Danh mục từ viết tắt

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

A
AM
A
mplitude
M
odulation
AWGN
A
dditive

W
hite
G
aussian
N
oise
ACE
A
ctive
C
onstellation
E
xtention
B
BER
B
it
E
rror
R
ate
BPSK
B
inary
P
hase
S
hift
K
eying

BS
B
ase
S
tation
C
CDMA
C
ode
D
ivision
M
ultiple
A
ccess
CP
C
yclic

P
refix
CDF
C
umulative
D
istribution
F
uction

CCDF

C
omplementary
C
umulative
D
istribution
F
uction

D
DFT
D
iscrete
F
ourier
T
ransform
DVB
D
igital
V
ideo
B
roadcasting
DAB
D
igital
A
udio
B

roadcasting

DRM
D
igital
R
adio
M
ondiale
F
FDM
F
requency
D
ivision
M
ultiplexing
FEC
F
orward
E
rror
C
orrecting
FFT
F
ast

F
ourier

T
ransform
FIR
F
inite
I
mpulse
R
esponse (digital filter)
FM
F
requency
M
odulation
FSK
F
requency
S
hift
K
eying

G
GI
G
uard

I
nterval
I

ICI
I
nter
C
hannel
I
nterference
ICI
I
nter
C
arrier
I
nterference

ISI
I
nter
S
ymbol
I
nterference
IDFT
I
nverse
D
iscrete
F
ourier
T

ransform
IEEE
I
nstitute of
E
lectrical and
E
lectronic
E
ngneers
IFFT
I
nverse FFT

IMD
I
nter-
M
odulation
D
istortion

ISI
I
nter
S
ymbol
I
nterference
Danh mục từ viết tắt

SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1
O
OFDM
O
rthogonal
F
requency
D
ivision
M
ultiplexing

P
P/S
P
arallel to

S
erial
PAPR
P
eak to
A
verage
P
ower
R
atio
PM

P
hase
M
odulation

PN
P
seudo
N
oise
PSK
P
hase-
S
hift
K
eying
PSAM
P
ilot
S
ignal
A
ssisted
M
odulation

PTS
P
artial

T
ransmit
S
equence
PI
P
reodic
I
nterleaver

Q
QAM
Q
uadrature
A
mplitude
M
odulation
QPSK
Q
uadrature
P
hase-
S
hift
K
eying
R
RBLO-SBC
R

edundant
B
it
L
ocation
O
ptimized
S
ub
B
lock
C
oding

RI
R
andom
I
nterleaver

S
S/P
S
erial to
P
arallel
SC
S
ingle
C

arrier
SNR
S
ignal to
N
oise
R
atio
SLM
S
elective
L
evel
M
apping
SOPC
S
ystematic
O
dd
P
arity
C
hecking
C
oding

SBC
S
ub

B
lock
C
oding
T
TCM
T
rellis
C
oded
M
odulation
TR
T
one
R
eservation
TI
T
one
I
njection
W
Wimax
W
orldwide
I
nteroperability for
M
icrowave

A
ccess
















LỜI CẢM ƠN



Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo
Ths.Nguyễn Văn Lành ñã hướng dẫn tận tình cho
em trong suốt thời gian làm ñồ án. Xin gửi lời cảm
ơn ñến các thầy cô trong khoa ðT-VT ñã dạy dỗ,
cung cấp kiến thức và giúp ñỡ ñộng viên ñể em có
thể hoàn thành ñược ñồ án này.
Xin cảm ơn những người thân trong gia ñình
tôi, cảm ơn những người bạn thân thiết ñã giúp ñỡ

tôi trong những lúc khó khăn nhất.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06/01/2011

Sinh viên Nguyễn Thành Vinh

Lời mở ñầu
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 1
LỜI MỞ ðẦU

Hiện nay công nghệ OFDM ñang ñược ứng dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn
viễn thông như hệ thống truyền hình số DVB-T, phát thanh số DAB Và trong tương
lai công nghệ này còn ñược ứng dụng trong hệ thống truy cập Internet không dây băng
rộng WiMax ñang ñược xây dựng, cũng như trong hệ thống di ñộng toàn cầu thế hệ
thứ 4 và nhiều hệ thống viễn thông khác.
Công nghệ này ñược ưa chuộng như vậy là do những ưu ñiểm nổi trội mà nó ñem
lại ñó là khả năng chống nhiễu ISI, ICI (InterSymbol Interference, InterCarier
Interference), giúp nâng cao hiệu suất sử dụng phổ, cho phép thông tin tốc ñộ cao
ñược truyền song song với tốc ñộ thấp trên các kênh băng hẹp. Các kênh con có thể
coi là các kênh fading không lựa chọn tần số nên có thể dùng các bộ cân bằng ñơn giản
trong suốt quá trình nhận thông tin. Hệ thống OFDM chống ñược ảnh hưởng của
fading lựa chọn tần số và thực hiện ñiều chế tín hiệu ñơn giản, hiệu quả nhờ sử dụng
kỹ thuật biến ñổi Fourier nhanh (Fast Fourier Transform - FFT).
Tuy nhiên công nghệ này cũng có những mặt hạn chế cần ñược khắc phục ñó là:
- Nhạy với nhiễu pha và tần số offset do ñó cần phải ñồng bộ tốt cho hệ thống.
- Tỷ số công suất ñỉnh trên công suất trung bình cao sẽ giới hạn phạm vi hoạt ñộng
của bộ khuếch ñại RF.
Và ñề tài này em tập trung tìm hiểu “Các phương pháp giảm tỷ số công suất ñỉnh
trên công suất trung bình (Peak to Average Power Ratio -PAPR) trong hệ thống
OFDM”.

TP.Hồ Chí Minh, tháng 1, năm 2011
Sinh viên thực hiện





Nguyễn Thành Vinh

Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 2
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ OFDM VÀ ỨNG DỤNG CỦA OFDM

1.1 Giới thiệu chương
Chương này sẽ giới thiệu về lý do sử dụng phương pháp ñiều chế ña sóng mang
nói chung, ưu ñiểm của nó so với phương pháp ñiều chế ñơn sóng mang. Sau ñó sẽ ñi
vào phương pháp ñiều chế ña sóng mang OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing), tìm hiểu nguyên lý và biểu thức toán học của kỹ thuật này. Từ ñó xây
dựng nên bộ ñiều chế và giải ñiều chế cho hệ thống OFDM cũng như dựa trên hai bộ
phận chính ñó ñể xây dựng nên hệ thống thu phát OFDM hoàn chỉnh. Giới thiệu một
số ứng dụng của kỹ thuật ñiều chế này ñang ñược sử dụng trong các hệ thống số hiện
tại. Kết thúc chương là một số ñánh giá về ưu và nhược ñiểm của kỹ thuật OFDM.
1.2 ðiều chế ñơn sóng mang và ñiều chế ña sóng mang
Hệ thống thông tin sử dụng phương pháp ñiều chế ñơn sóng mang (ví dụ hệ thống
GSM) ñang ñược sử dụng chủ yếu trong hệ thống thông tin băng hẹp. ðó là phương
pháp mà dòng tín hiệu ñược truyền ñi trên toàn bộ băng tần B, có nghĩa là tần số lấy
mẫu của hệ thống bằng ñộ rộng băng tần và mỗi mẫu tín hiệu có ñộ dài là:
1

SC
T
B
=
(1.2.1)
T
SC
: ñộ dài một mẫu tín hiệu ñơn sóng mang (s)
B : Bề rộng băng tần của hệ thống (Hz)
Trong hệ thống thông tin vô tuyến vấn ñề nhiễu liên ký tự ISI gây ra do ảnh hưởng
của phân tập ña ñường ñối với tín hiệu thu là rất lớn. ðể ñánh giá mức ñộ ảnh hưởng
của nó trong hệ thống ñơn sóng mang người ta ñưa ra thông số tỷ số tương ñối giữa trễ
truyền dẫn lớn nhất của kênh
ax
m
τ
và ñộ dài mẫu tín hiệu T
sc
là:
ax
m
SC
SC
R
T
τ
=
(1.2.2)
Giá trị R
SC

lớn cho thấy trễ truyền dẫn gây nên nhiễu liên ký tự ISI là lớn.
Trong thông tin vô tuyến băng rộng, kênh vô tuyến thường là kênh phụ thuộc tần
số. Tốc ñộ lấy mẫu ở thông tin băng rộng sẽ rất lớn; do ñó chu kỳ lấy mẫu T
SC
sẽ rất
nhỏ. Do ñó giá trị R
SC
sẽ lớn ñiều này dẫn ñến hai nhược ñiểm sau ñối với hệ thống
ñiều chế ñơn sóng mang.
- Thứ nhất nhiễu xuyên ký tự ISI do phân tập ña ñường là lớn.
- Thứ hai chất lượng hệ thống sẽ phụ thuộc vào kênh theo tần số.
Hai lý do trên làm cho bộ cân bằng kênh và bộ lọc nhiễu ở máy thu sẽ phức tạp
hơn rất nhiều. Giải pháp ñặt ra cho hệ thống băng rộng là thay phương pháp sử dụng
ñiều chế ñơn sóng mang bằng phương pháp ñiều chế ña sóng mang.
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 3
ðối với phương pháp ñiều chế ña sóng mang toàn bộ băng tần của hệ thống ñược chia
ra làm nhiều băng con với các sóng mang phụ cho mỗi băng con là khác nhau.
Toàn bộ bề rộng phổ tín hiệu của hệ thống ñược chia thành N kênh song song hay
còn gọi là kênh phụ với bề rộng là:
S
B
f
N
=
(1.2.3)
ðộ dài một mẫu tín hiệu trong ñiều chế ña sóng mang sẽ lớn hơn N

lần so với ñộ
dài mẫu tín hiệu trong ñiều chế ñơn sóng mang:

( ) ( )
1
MC SC
S s
s
T T N
f
= =
(1.2.4)
Hệ quả là tỷ số tương ñối giữa trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh ñối với ñộ dài mẫu
tín hiệu trong ñiều chế ña sóng mang cũng giảm N lần so với ñiều chế ñơn sóng mang.
ax
MC
/
T
m
MC SC
R R N
τ
= =
(1.2.5)
Do ñó khi sử dụng phương pháp ñiều chế ña sóng mang nhiễu liên ký tự ISI gây ra
bởi trễ truyền dẫn chỉ ảnh hưởng ñến một ít tín hiệu, chất lượng hệ thống ít bị ảnh
hưởng bởi hiệu ứng phân tập ña ñường. Ảnh hưởng của hiệu ứng lựa chọn tần số của
kênh ñối với chất lượng hệ thống cũng giảm do kênh ñược chia ra làm nhiều kênh phụ.
Do ñó mà mà ñộ phức tạp của bộ cân bằng kênh và bộ lọc nhiễu tại ñầu thu cũng giảm.
Tuy nhiên phương pháp ñiều chế ña sóng mang không có tác dụng làm tăng hiệu quả
sử dụng băng tần của hệ thống so với phương pháp ñiều chế ñơn tần, mà ngược lại nếu
các kênh phụ ñược phân cách với nhau ở một khoảng nhất ñịnh thì ñiều này lại làm
giảm hiệu quả sử dụng phổ. ðể làm tăng hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống ñồng thời

vẫn kế thừa ñược các ưu ñiểm của các phương pháp ñiều chế ña sóng mang, phương
pháp ñiều chế ña sóng mang trực giao OFDM ñược ra ñời. Mà tiếp theo sẽ nói về
nguyên lý cơ bản của phương pháp ñiều chế ña sóng mang trực giao OFDM. [1]
1.3 Nguyên lý cơ bản của OFDM
Nguyên lý của kỹ thuật ñiều chế OFDM ñó là chia luồng dữ liệu trước khi phát ñi
thành N luồng dữ liệu song song có tốc ñộ thấp hơn, mỗi luồng dữ liệu ñó ñược ñiều
chế ñồng thời bởi các sóng mang có tần số khác nhau. Các sóng mang con này là trực
giao với nhau, ñiều này ñược thực hiện bằng cách chọn ñộ giãn cách tần số giữa các
sóng mang một cách hợp lý. Sau ñó tín hiệu ñiều chế từ N sóng mang con này ñược
ghép chung tạo thành một tín hiệu OFDM. Hình 1.1 biểu diễn nguyên lý ñiều chế
OFDM cơ bản.
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 4

Hình 1.1: Nguyên lý ñiều chế OFDM
Tại nơi thu, kỹ thuật giải ñiều chế ñược thực hiện ngược lại. Tín hiệu OFDM
ñược chọn lọc dãi tần ñể tách N sóng mang con riêng biệt, sau ñó ñược giải ñiều chế
lần lượt ở các tần số sóng mang con. Luồng số liệu ñược chuyển ñổi từ song song
thành nối tiếp tạo thành chuỗi số liệu ngõ ra. Hình 1.2 mô tả nguyên lý giải ñiều chế
OFDM cơ bản. [1]

Hình 1.2: Nguyên lý giải ñiều chế OFDM

1.4 Bộ ñiều chế OFDM
Sau khi ñã giới thiệu về nguyên lý của bộ ñiều chế ở phần này ta sẽ ñi vào tìm hiểu
cụ thể mô hình của một bộ ñiều chế và biểu thức toán học biểu diễn của tín hiệu khi
qua bộ ñiều chế.
1.4.1 Tính trực giao của hai tín hiệu
Như ñã nói ở phần trước ñối với phương pháp ñiều chế ña sóng mang FDM có N
băng con, mỗi băng con ñược ñặt cách băng kế cận nó một khoảng tần số an toàn ñể

ngăn ngừa can nhiễu giữa các tín hiệu trong các băng kế cận. Tuy nhiên băng tần của
hệ thống có thể sử dụng hiệu quả hơn nhiều nếu phổ của các băng con ñược phép ñặt
chồng lên nhau. Bằng cách sử dụng các sóng mang trực giao và phương pháp giải ñiều
chế kết hợp, dữ liệu ban ñầu có thể ñược khôi phục nguyên vẹn. Hình 1.3 cho ta thấy
rằng phương pháp ñiều chế OFDM sẽ tiết kiệm băng hơn rất nhiều so với phương pháp
FDM thông thường. ðó là OFDM ñã sử dụng các sóng mang con trực giao. Vậy trực
giao của tín hiệu là gì? Và OFDM sử dụng các sóng mang con gì?
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 5

Hình 1.3: So sánh phổ tín hiệu của hai loại ñiều chế FDM (a) và OFDM (b)

Có thể hiểu hai tín hiệu trực giao như sau. Các tín hiệu ñược gọi là trực giao nếu
chúng ñộc lập tuyến tính với nhau. Về mặt toán học, các tín hiệu S
p
và S
q
ñược gọi là
trực giao với nhau khi:
*
,
( ) ( )
0,
b
p q
a
k p q
s t s t dt
p q
=


=

≠

∫
(1.4.1)
Trong ñó s
*
q
(t) là liên hiệp phức của s
q
(t), khoảng thời gian (a,b) là chu kì của tín
hiệu, k là giá trị không ñổi.
Các kỹ thuật ghép kênh thông thường trước ñây vốn ñã có tính trực giao. Kỹ thuật
ghép kênh phân thời gian cho phép việc truyền nhiều tín hiệu mang thông tin qua một
kênh ñơn lẻ bằng cách chỉ ñịnh khe thời gian riêng biệt cho mỗi tín hiệu. Trong mỗi
khe thời gian, chỉ duy nhất tín hiệu từ một nguồn tin ñược phép truyền ñể ngăn ngừa
can nhiễu giữa các nguồn thông tin. Vì thế, kỹ thuật TDM có tính trực giao một cách
tự nhiên. Trong miền tần số, hầu hết các hệ thống FDM ñều có tính trực giao vì mỗi
tính hiệu ñược ñặt cách nhau trên trục tần số ñể ngăn chặn xuyên kênh. Những phương
pháp này ñều có tính trực giao nhưng thuật ngữ OFDM ñược dành riêng cho một dạng
ñặc biệt của FDM. Các sóng mang con trong OFDM ñặt gần nhau tới mức có thể mà
vẫn giữ ñược tính trực giao giữa chúng.
Trong OFDM, tín hiệu mang thông tin ñược chia vào các sóng mang con khác
nhau. Tín hiệu OFDM bao gồm các hàm sin cơ bản, mỗi hàm tương ứng với một sóng
mang con. Tần số băng tần gốc của mỗi sóng mang con ñược chọn bằng số nguyên lần
của nghịch ñảo thời gian của một sysmbol. Do ñó , tất cả các sóng mang con ñều có số
nguyên lần chu kỳ mỗi sysmbol. Kết quả các sóng mang con trực giao với nhau.
Có thể biểu diễn tập các sóng mang con ñơn giản như sau:

2
( )
n
j f t
n
t e
π
φ
=

Với
0 0
/
n
f f n f f n T
= + ∆ = +
.
f
0
là dịch tần ñầu tiên . T là chu kỳ symbol .Các sóng mang con này cần phải thỏa
ñiều kiện (1.4.1) thì mới trực giao. Ta thấy:
1 1
* ( 2 ( ) / )
2 2
( ) ( )
t t
j n m t T
n m
t t
t t dt e dt

π
φ φ
−
=
∫ ∫

Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 6

2 1
2 1 2
2 ( ) / 2 ( ) /
2 ( ) / 2 ( )( )/
( 2 ( )/ )
(1 )
( 2 ( )/ )
j n m t T j n m t T
j n m t T j n m t t T
e e
j n m T
e e
j n m T
π π
π π
π
π
− −
− − −
−
=

−
−
=
−

Với
n m
≠
tích phân bằng 0 khi t
2
-t
1
là một số nguyên lần của T.
Còn với n=m thì tích phân trên bằng (t
1
-t
2
)
Vì vậy nếu các sóng mang cách nhau 1/T thì chúng trực giao với nhau trong chu
kỳ của tín hiệu.
Một cách khác ñể xem xét tính chất trực giao của tín hiệu OFDM là xem phổ của
nó. Trong miền tần số mỗi sóng mang thứ cấp OFDM có ñáp tuyến tần số sinc
(sin(x)/x). Biên ñộ hàm sinc có dạng một búp chính hẹp và nhiều búp phụ biên ñộ
giảm dần khi tần số cách xa tần số trung tâm. Mỗi sóng mang con có biên ñộ ñỉnh tại
tần số trung tâm và bằng không tại các tần số bằng với tần số trung tâm của các sóng
mang con khác (tần số trung tâm của các sóng mang con cách nhau ñều ñặn và bằng
khoảng cách các sóng mang con). Tính trực giao là kết quả của việc ñỉnh của mỗi sóng
mang con tương ứng với các giá trị không của tất cả các sóng mang con khác. Hình 1.4
là mô tả phổ của symbol OFDM có 5 sóng mang con. [1]

Hình 1.4: Phổ của sóng mang con OFDM

1.4.2 Bộ ñiều chế OFDM
Giả thiết toàn bộ băng tần của hệ thống ñược chia thành N kênh con, với chỉ số
của các kênh con là n với
{-L,-L+1, ,-1, 0, 1, , L-1, L}
n
∈

Do vậy N=2L+1
ðầu vào bộ ñiều chế OFDM là dòng dữ liệu {a
l
} ñược chia thành N dòng dữ liệu
song song với tốc ñộ dữ liệu giảm ñi N lần thông qua bộ phân chia nối tiếp/song song.
Dòng bit trên mỗi luồng song song {a
i,n
} lại ñược ñiều chế thành mẫu tín hiệu phức ña
mức {x
k,n
} với n là chỉ số các sóng mang con, i là chỉ số khe thời gian tương ứng với N
bit song song sau khi qua bộ biến ñổi nối tiếp/song song, k là chỉ số của khe thời gian
tương ứng với N mẫu tín hiệu phức. Phương pháp ñiều chế ở băng tần cơ sở thường
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 7
ñược sử dụng là khóa dịch pha nhị phân (BPSK) , khóa dịch pha vuông góc (QPSK),
khóa dịch pha M phần tử (MPSK), ñiều chế biên ñộ vuông M phần tử (MQAM).

Hình 1.5: Bộ ñiều chế OFDM

Các mẫu tín hiệu phát {x
k,n
} ñược nhân với xung cơ sở g(t) mục ñích làm giới hạn
phổ của mỗi sóng mang sao cho phù hợp với bề rộng cho phép của kênh truyền.Trong
trường hợp bề rộng phổ của tín hiệu phát lớn hơn bề rộng kênh truyền cho phép thì tín
hiệu phát này sẽ gây ra nhiễu xuyên kênh ñối với các hệ thống khác.
Trường hợp ñơn giản nhất của xung cơ sở là xung chữ nhật mô tả ở hình 1.6

Hình 1.6: Xung cơ sở

0 s
0 t T
( )
0 else
S
g t
≤ ≤

=



Trong thực tế xung cơ sở thường ñược sử dụng là bộ lọc cosin nâng.
Sau khi nhân với xung cơ sở tín hiệu lại ñược dịch tần tới ñến kênh con tương ứng
thông qua phép nhân với hàm phức
s
jn t
e

ω
. Phép nhân này làm các tín hiệu trên các sóng
Xung
cơ sở
Xung
cơ sở
Xung
cơ sở
X

X

X

e
jL
s
ω
t

e
jn
s
ω
t

e-
jL
s
ω

t

{
}
l
a
Li
a
+,

ni
a
,

Li
a
−,

,
k L
x
+

,
k n
x


,
k L

x
−


s’(t)
s(t)

Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 8
mang con trực giao với nhau. Tín hiệu sau khi nhân với xung cơ sở và dịch tần ñược
cộng lại qua bộ tổng và cuối cùng ñược biểu diễn như sau:
,
' ( ) ( )
s
L
jn t
k k n s
n L
s t x g t kT e
ω
+
=−
= −
∑
(1.4.2)
Tín hiệu này ñược gọi là mẫu tín hiệu OFDM thứ k. Sự biểu diễn tín hiệu OFDM
tổng quát sẽ là:
,
'( ) ' ( ) ( )
s

L
jn t
k k n s
k k n L
s t s t x g t kT e
ω
∞ ∞ +
=−∞ =−∞ =−
= = −
∑ ∑ ∑
(1.4.3)
Ở ñây tín hiệu s’(t) là tín hiệu s’
k
(t) với chỉ số k là chỉ số mẫu tín hiệu OFDM hay
là chỉ số thời gian chạy tới vô hạn.
Tín hiệu OFDM ít bị ảnh hưởng bởi trãi trễ ña ñường so với tín hiệu ñơn sóng
mang do tốc ñộ sysmbol của tín hiệu OFDM thấp hơn N lần so với tốc ñộ tín hiệu
OFDM. Và nhiễu ISI do trễ ña ñường có thể ñược loại bỏ nếu sử dụng thêm khoảng
bảo vệ (guard band). Do ñó tín hiệu OFDM trước khi phát ñi ñược chèn thêm khoảng
bảo vệ ñể chống nhiễu xuyên ký tự ISI như ñược trình bày ở mục sau ñây.[1]
1.4.3 Khoảng bảo vệ trong hệ thống OFDM
Như ñã nói ở trên ñể loại bỏ hiện tượng ISI, do ñó ñảm bảo tính chất trực giao
giữa các sóng mang con, nghĩa là ñồng thời tránh ñược hiện tượng giao thoa sóng
mang ICI, ta chèn thêm vào giữa các ký tự OFDM kế cận một khoảng dự trữ (gọi là
CP- cyclic prefix) hay còn gọi là khoảng bảo vệ (guard band).

Hình 1.7: Chuỗi bảo vệ

Chuỗi bảo vệ là một chuỗi tín hiệu có ñộ dài T
G

ở phía sau sao chép lên phần phía
trước của mẫu tín hiệu. Nếu khoảng tín hiệu phát ñi là hình sin và có chu kỳ T
s
thì sau
khi chèn chuỗi bảo vệ tín hiệu này có chu kỳ là T=T
G
+T
s
. Do hiệu ứng phân tập ña
ñường tín hiệu này sẽ ñến máy thu qua nhiều tuyến ñường truyền với trễ truyền dẫn
khác nhau. Ta gọi
ax
m
τ
là trễ truyền dẫn lớn nhất trong hệ thống thì ñiều kiện ñể ñảm
bảo hệ thống OFDM không bị ảnh hưởng bởi nhiễu ISI là:
ax
G m
T
τ
≥

ðiều này có thể giải thích bởi hình vẽ sau:
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 9

Hình 1.8: Ứng dụng của chuỗi bảo vệ trong việc chống nhiễu ISI

Trên hình là hai tín hiệu thu ñược từ hai tuyến truyền dẫn, tuyến 1 không có trễ
còn tuyến hai có trễ là

ax
m
τ
.Ở tuyến ñầu tiên ta thấy mẫu tín hiệu thứ k không chồng
lấn lên mẫu tín hiệu thứ (k+1), ở tuyến 2 thì mẫu tín hiệu thứ k bị dịch sang mẫu thứ
(k+1) một khoảng là
ax
m
τ
do trễ truyền dẫn. Như thấy ở tuyến hai sự trễ làm cho hai tín
hiệu chồng lấn gây ra nhiễu ISI, tuy nhiên trong trường hợp này do tín hiệu OFDM có
một khoảng bảo vệ T
G
nên dù hai tín hiệu có chồng lấn nhưng vẫn không ảnh hưởng
tới thông tin chính, và ta thấy ñiều kiện ñể thông tin không bị ảnh hưởng là khoảng trãi
trễ không ñược lớn hơn chuỗi bảo vệ hay
ax
G m
T
τ
≥
.
Việc sử dụng chuỗi bảo vệ ñảm bảo tính trực giao của các sóng mang phụ, do vậy
ñơn giản hóa cấu trúc bộ ñánh giá kênh truyền, bộ cân bằng tín hiệu ở phía máy thu.
Tuy nhiên chuỗi bảo vệ không mang thông tin có ích cho nên phổ của hệ thống bị
giảm ñi một hệ số là: [1]
S
S G
T
T T

η
=
+


1.4.4 Thực hiện bộ ñiều chế OFDM bằng thuật toán IFFT
Phương pháp ñiều chế OFDM ña sóng mang con có ñiểm bất lợi là mỗi sóng mang
con cần có một khối phát sóng sin, một bộ ñiều chế của riêng nó. ðiều này là không
khả thi khi số sóng mang con rất lớn trong hệ thống. Nhằm giải quyết vấn ñề này giải
thuật IDFT ñược sử dụng, nó có vai trò như hàng loạt bộ ñiều chế. Và với cách sử
dụng giải thuật IFFT ñộ phức tạp của hệ thống có thể ñược giảm thiểu và tăng tốc ñộ
tính toán IDFT.
Tín hiệu sau bộ ñiều chế OFDM dạng tương tự là:
,
( ) ( )
s
L
jn t
k k n
n L
s t x g t kT e
ω
+
=−
= −
∑
(1.4.4)
Khi chuyển tín hiệu trên thành tín hiệu số, luồng tín hiệu trên ñược lấy mẫu với tần
số lấy mẫu
1 1

s
T
t
B N f N
∆ = = =
∆
(1.4.5)
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 10
Trong ñó B là bề rộng băng tần của hệ thống. Ở thời ñiểm lấy mẫu
t kT l t
= + ∆
, với
g(t-kT)=S
0
. Cần chú ý là ở ñây sau khi thêm khoảng CP thì chu kỳ symbol là
T=T
G
+T
s
.
Phương trình ñược viết lại:
( )
0 ,
( )
s
L
jn kT l t
k k n
n L

s kT l t S x e
ω
+
+ ∆
=−
+ ∆ =
∑


0 ,
.
s s
L
jn kT jn l t
k n
n L
S x e e
ω ω
+
∆
=−
=
∑

Ta có
1
2 2
s s s
s
kT f k k

f
ω π π
= =
do ñó
1
s s
jn kT
e
ω
=
.
Và
1
2
2
2
s
s s s
nl
jn f l
j
jn l t jn f l t f N
N
e e e e
π
π
ω π
∆ ∆
= = =

Biểu thức tín hiệu OFDM khi ñược lấy mẫu viết lại thành:
2
0 ,
( )
nl
L
j
N
k k n
n L
s kT l t S x e
π
+
=−
+ ∆ =
∑
(1.4.6)
Mặt khác ta có biểu thức của IDFT của một chuỗi N-ñiểm {X(k)},
L k L
− ≤ ≤

ñược ñịnh nghĩa như sau:
-kn
N
1
( ) ( )W
L
k L
s k X k
N

+
=−
=
∑
(1.4.7)
Với
2
N
W
j
N
e
π
−
=
n=-L,-L+1, ,0, ,L-1,L.
So sánh hai biểu thức nhận thấy rằng phép biểu diễn tín hiệu OFDM trùng hợp với
phép biến ñổi IDFT.Trong trường hợp N là bội số của 2 phép biến ñổi IDFT ñược thay
thế bằng phép biến ñổi IFFT ñể tăng tốc ñộ tính toán cho phép biến ñổi IDFT.[1]
1.5 Bộ giải ñiều chế OFDM
Bộ giải ñiều chế OFDM là một quá trình ngược lại với bộ ñiều chế OFDM. Tín
hiệu trước khi giải ñiều chế sẽ ñi qua kênh truyền và chịu tác ñộng của kênh truyền do
ñó phần này sẽ trình bày ñặc tính của kênh truyền ảnh hưởng lên tín hiệu OFDM , xây
dựng bộ giải ñiều chế OFDM cũng như biểu thức toán học mô tả cho tín hiệu tại bộ
giải ñiều chế và thực hiện bộ giải ñiều chế bằng thuật toán DFT và FFT.[1]
1.5.1 ðặc tính kênh truyền trong kỹ thuật OFDM
Tín hiệu phát ñi từ máy phát OFDM ñể ñến ñược bộ thu OFDM sẽ qua kênh
truyền dẫn phân tập ña ñường ñược biểu diễn về mặt toán học thông qua ñáp ứng xung
( , )
h t

τ
và hàm truyền ñạt
( , )
H j t
ω
. ðối với ñáp ứng xung
( , )
h t
τ
, biến
τ
ký hiệu là trễ
truyền dẫn của kênh. Trễ truyền dẫn là khoảng thời gian cần thiết ñể tín hiệu chuyển từ
máy phát tới máy thu. Biến t là thời gian tuyệt ñối. Biến ñổi Fourier của ñáp ứng xung
ñối với biến
τ
cho ta hàm truyền ñạt của kênh
( , ) ( , )
j
H j t h t e
ωτ
ω τ
+∞
−
−∞
=
∫

Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 11

Có thể giả sử môi trường truyền dẫn không có can nhiễu tạp âm trắng AWGN
(Additive White Gaussian Noise). Mối liên hệ giữa tín hiệu phát s(t), tín hiệu thu u(t)
và ñáp ứng xung của kênh
( , )
h t
τ
ñược mô tả như sau:

Hình 1.9: ðặc tính kênh truyền
Ở miền thời gian tín hiệu thu là tích chập của tín hiệu phát và ñáp ứng xung của
kênh
ax
0
( ) ( )* ( , )
h( ,t)s(t- )d
m
u t s t h t
τ
τ
τ τ τ
=
=
∫
(1.5.1)
1.5.2 Bộ giải ñiều chế OFDM


Hình 1.10: Sơ ñồ bộ giải ñiều chế OFDM
Quá trình giải ñiều chế là quá trình ngược lại với quá trình ñiều chế. Nó sẽ thực
hiện qua các bước sau:

Tách khoảng bảo vệ ở mỗi tín hiệu thu.
Nhân với hàm số phức
n
jn t
e
ω
−
ñể dịch băng tần của tín hiệu ở mỗi sóng mang về
băng tần gốc như trước khi ñiều chế.
Giải ñiều chế ở các sóng mang phụ
Chuyển ñổi tín hiệu thu thành dòng bit
Chuyển ñổi dòng bit song song thành dòng bit nối tiếp.
Tín hiệu u(t) ñưa vào bộ giải ñiều chế , với tín hiệu phát s(t) có phương trình
(1.4.4) và có ñáp ứng xung kênh truyền như biểu thức (1.5.1), u(t) sẽ có biểu thức sau:
Giải
ñi
ề
u ch
ế

Giải
ñi
ề
u ch
ế

Giải
ñi
ề
u ch

ế

X

X

X

e-
jL
s
ω
t

e
jn
s
ω
t

e
jL
s
ω
t

,
'
k L
x

,
'
k n
x

,
'
k L
x
−

,
'
i L
a

,
'
i n
a

,
'
i L
a
−

u(t)
{

}
'
l
a

u’(t)
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 12
ax
( )
,
0
( ) ( ) ( , )
m
s
L
jn t
k n s
k n L
u t x g t kT e h t d
τ
ω τ
τ τ τ
∞ +
−
=−∞ =−
 
= − −
 
 

∑ ∑
∫
(1.5.2)
Tín hiệu u(t) ñược ñưa tới bộ tách khoảng bảo vệ. Tín hiệu ñi ra u’(t) sau khi tách
khoảng bảo vệ có biểu thức như sau:
'( ) ( )
s
u kT t u kT t
+ = +
nếu
0 ,
s
t T k
≤ ≤ ∀
(1.5.3)
Trong ñó T là chu kỳ kí tự trước khi tách khoảng bảo vệ và T
s
là chu kỳ kí tự sau
khi tách khoảng bảo vệ.
Bộ giải ñiều chế trên mỗi sóng mang phụ là mạch tích phân thực hiện chức năng
sau
( 1)
,
1
' ' ( )
s
s
s
k T
jl t

k l k
s
kT
x u t e dt
T
ω
+
−
=
∫
(1.5.4)
Trong ñó
.
'
k l
x
là tín hiệu ra của bộ tích phân nằm ở sóng mang phụ thứ l và mẫu
tín hiệu OFDM thứ k (khe thời gian thứ k).

1.5.3 Thực hiện bộ giải ñiều chế OFDM bằng thuật toán FFT
Bộ giải ñiều chế OFDM ở dạng tương tự thể hiện ở phương trình (1.5.4). Ở dạng
số, tín hiệu ñược lấy mẫu với chu kỳ lấy mẫu
t
∆
. Nếu một mẫu tín hiệu OFDM có chu
kỳ T
s
ñược chia thành N mẫu tín hiệu, khi ñó ñộ rộng của chu kỳ mẫu là:
s
T

t
N
∆ =
(1.5.5)
Lấy mẫu tín hiệu tương tự với chu kỳ mẫu
t
∆
ta thu ñược tín hiệu số. Biểu thức
u’
k
(t) trong biểu thức (1.5.4) ñược viết thành
' ( )
k s
u kT n t
+ ∆
với n=0,1,2, ,N
Do ñó biểu thức dạng tích phân (1.5.4) viết lại thành
1
( )
,
0
' ' ( )
s s
N
jl kT n t
k l k s
n
s
t
x u kT n t e

T
ω
−
− + ∆
=
∆
= + ∆
∑
(1.5.6)
Rút gọn biểu thức (1.5.6) với
1
2
s
s
T
ω π
=
và
s
T
t
N
∆ =
thay vào ta ñược
1
2 /
.
0
1
' ' ( )

N
j nl N
k l k s
n
x u kT n t e
N
π
−
−
=
= + ∆
∑
(1.5.7)
Biểu thức (1.5.7) lại chính là phép biến ñổi DFT với chiều dài N. Và khi N là bội
số của 2, phép thực hiện DFT ñược thay thế bằng phép biến ñổi nhanh FFT sẽ giúp
tăng tốc ñộ tính toán DFT lên nhiều lần.[1]
1.6 Hệ thống OFDM
Sau khi ñã trình bày hai thành phần cơ bản của hệ thống OFDM là bộ ñiều chế và
giải ñiều chế ta có thể xây dựng một hệ thống OFDM hoàn chỉnh có sơ ñồ như hình
sau:
Chương 1: Giới thiệu về OFDM và ứng dụng của OFDM
SVTH: Nguyễn Thành Vinh ð06VTA1 13

Hình 1.11: Hệ thống OFDM
Ban ñầu, dòng dữ liệu ñầu vào với tốc ñộ cao ñược chia thành nhiều dòng dữ liệu
song song tốc ñộ thấp hơn nhờ bộ chuyển ñổi nối tiếp-song song. Mỗi dòng dữ liệu
song song sau ñó ñược ñiều chế sóng mang cao tần. Sau ñó ñược ñưa ñến ñầu vào của
khối IFFT. Tiếp ñó khoảng bảo vệ ñược chèn vào ñể giảm nhiễu xuyên ký tự (ISI),
nhiễu xuyên kênh (ICI) do truyền trên các kênh vô tuyến di ñộng ña ñường và tiến
hành chèn từ ñồng bộ khung. Cuối cùng thực hiện ñiều chế cao tần, khuếch ñại công

suất và phát ñi từ anten.
Trong quá trình truyền, trên các kênh sẽ có các nguồn nhiễu tác ñộng ñến như
nhiễu Gausian trắng cộng (Additive White Gaussian Noise-AWGN), Fading ña ñường.
Ở phía thu, tín hiệu thu ñược chuyển xuống tần số thấp và tín hiệu rời rạc nhận
ñược sau bộ D/A thu. Khoảng bảo vệ ñược loại bỏ và các mẫu ñược chuyển ñổi từ
miền thời gian sang miền tần số bằng phép biến ñổi FFT dùng thuật toán FFT (khối
FFT). Sau ñó, tùy vào sơ ñồ ñiều chế ñược sử dụng, sự dịch chuyển về biên ñộ và pha
của các sóng mang con sẽ ñược sắp xếp ngược trở lại và ñược giải mã. Cuối cùng,
chúng ta nhận lại ñược dòng dữ liệu nối tiếp ban ñầu sau khi chuyển từ song song về
nối tiếp.
1.7 Ứng dụng và hướng phát triển của OFDM
Ngày nay, kĩ thuật OFDM ñã ñược tiêu chuẩn hoá là phương pháp ñiều chế cho
các hệ thống phát thanh số như DAB (Digital Audio Broadcasting), DRM (Digital
Radio Mondiale - hệ thống phát thanh số ñường dài thay cho hệ thống AM), các hệ
thống truyền hình số mặt ñất DVB-T (Digital Video Broadcasting for Terrestrial
Transmission Mode), DVB-H (Digital Video Broadcasting for Handheld), Hệ thống
mạng máy tính không dây tốc ñộ cao HiperLAN/2 và hệ thống WiMax.
1.7.1 Phát thanh số
Hệ thống OFDM ñược ứng dụng cho các hệ thống phát thanh số DAB và DRM.
DAB là thành công của phát quảng bá âm thanh tương tự hiện tại dựa trên cơ sở
ñiều chế AM và FM. DAB ñã cải thiện chất lượng âm thanh, có thể so sánh với âm