OFDM - OFDMA VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ TRUY CẬP BĂNG RỘNG KHÔNG DÂY - 4 ppt

Bảng các từ viết tắt


điểm canh nhau trong vòm sao chỉ khác nhau một bit đơn. Mã này giúp giảm thiểu
tỷ lệ lỗi bit toàn bộ vì nó giảm cơ hội nhiều lỗi bit xảy ra từ một lỗi symbol đơn.
Mã Gray có thể được sử dụng cho tất cả các sơ đồ điều chế PSK ( QPSK, 8-
PSK, 16-PSK) và QAM(16-QAM,64-QAM,256-QAM ).


Bảng Mã Gray




Bảng các từ viết tắt


Hình 1.18: Giản đồ IQ của 16-PSK khi dùng mã Gray. Mỗi vị trí IQ liên tiếp
chỉ thay đổi một bit đơn.

Bảng các từ viết tắt



Hình 1.19: Giản đồ IQ cho các dạng điều chế sử dụng trong OFDM
1.7 Các đặc tính của OFDM
Qua bản chất của OFDM, ta có thể tóm tắt những ưu điểm và nhược điểm
của OFDM như sau:
1.7.1 Ưu điểm
- OFDM tăng hiệu suất sử dụng bằng cách cho phép chồng lấp những sóng
mang con.
- Bằng cách chia kênh thông tin ra thành nhiều kênh con fading phẳng băng
hẹp, các hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt hơn những hệ thống
sóng mang đơn.
- OFDM loại trừ nhiễu symbol (ISI) và xuyên nhiễu giữa các sóng mang
(ICI) bằng cách chèn thêm vào một khoảng thời gian bảo vệ trước mỗi symbol.
- Sử dụng việc chèn kênh và mã kênh thích hợp, hệ thống OFDM có thể khôi
phục lại được các symbol bị mất do hiện tượng lựa chọn tần số của các kênh.
Bảng các từ viết tắt


- Kỹ thuật cân bằng kênh trở nên đơn giản hơn kỹ thuật cân bằng kênh thích
ứng được sử dụng trong những hệ thống đơn sóng mang.
- Sử dụng kỹ thuật DFT để bổ sung vào các chức năng điều chế và giải điều
chế làm giảm chức năng phức tạp của OFDM.
- Các phương pháp điều chế vi sai (differental modulation) giúp tránh yêu
cầu vào bổ sung bộ giám sát kênh.
- OFDM ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing
offsets) hơn so với hệ thống đơn sóng mang.

- OFDM chịu đựng tốt nhiễu xung với và nhiễu xuyên kênh kết hợp.
Ngoài những ưu điểm trên thì OFDM cũng có những hạn chế.
1.7.2 Nhược điểm
- Symbol OFDM bị nhiễu biên độ với một khoảng động lớn. Vì tất cả các hệ
thống thông tin thực tế đều bị giới hạn công suất, tỷ số PARR cao là một bất lợi
nghiêm trọng của OFDM nếu dùng bộ khuếch đại công suất hoạt động ở miền bão
hòa đều khuếch đại tín hiệu OFDM. Nếu tín hiệu OFDM tỷ số PARR lớn hơn thì sẽ
gây nên nhiễu xuyên điều chế. Điều này cũng sẽ tăng độ phức tạp của các bộ biến
đổi từ analog sang digital và từ digital sang analog. Việc rút ngắn (clipping) tín hiệu
cũng sẽ làm xuất hiện cả méo nhiễu (distortion) trong băng lẫn bức xạ ngoài băng.
- OFDM nhạy với tần số offset và sự trượt của sóng mang hơn các hệ thống đơn
sóng mang. Vấn đề đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM phức tạp hơn hệ thống
đơn sóng mang. Tần số offset của sóng mang gây nhiễu cho các sóng mang con trực
giao và gây nên nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động của các bộ giải điều chế một
Bảng các từ viết tắt


cách trầm trọng. Vì vậy, đồng bộ tần số là một trong những nhiệm vụ thiết yếu cần
phải đạt trong bộ thu OFDM .
1.8 Kết luận
Nội dung của chương chỉ đưa ra các khái niệm cơ bản và một số vấn đề liên
quan về OFDM. Trong thực tế còn phải xét ảnh hưởng của kênh truyền vô tuyến lên
tín hiệu trong quá trình truyền đi. Vì ảnh hưởng, tín hiệu thu có thể bị suy giảm biên
độ, có thể bị mất thông tin ở một số chỗ, mất mát công suất…Chương sau sẽ đề cập
đến các đặc tính kênh truyền và một số vấn đề kỹ thuật trong OFDM.
CHƯƠNG 2
CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN
2.1 Giới thiệu chương
Kênh truyền tín hiệu OFDM là môi trường truyền sóng giữa máy phát và
máy thu. Trong kênh truyền vô tuyến lý tưởng, tín hiệu nhận được bên thu được

truyền theo tầm nhìn thẳng. Tuy nhiên trong thực tế, kênh truyền tín hiệu vô tuyến
bị thay đổi. Việc nghiên cứu các đặc tính của kênh truyền là rất quan trọng vì chất
lượng của hệ thống truyền vô tuyến là phụ thuộc vào các đặc điểm này.
2.2 Đặc tính kênh truyền vô tuyến trong hệ thống OFDM
2.2.1 Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation)
Sự suy giảm tín hiệu là sự suy hao mức công suất tín hiệu trong quá trình
truyền từ điểm này đến điểm khác. Điều này có thể là do đường truyền dài, do các
tòa nhà cao tầng và hiệu ứng đa đường. Hình 2.1 cho thấy một số nguyên nhân làm
Bảng các từ viết tắt


suy giảm tín hiệu. Bất kì một vật cản nào trên đường truyền đều có thể làm suy
giảm tín hiệu.

Hình 2.1 Ảnh hưởng của môi trường vô tuyến
2.2.2 Hiệu ứng đa đường
 Rayleigh fading
Trong đường truyền vô tuyến, tín hiệu RF từ máy phát có thể bị phản xạ từ
các vật cản như đồi, nhà cửa, xe cộ…sinh ra nhiều đường tín hiệu đến máy thu (hiệu
ứng đa đường) dẫn đến lệch pha giữa các tín hiệu đến máy thu làm cho biên độ tín
hiệu thu bị suy giảm. Hình 2.2 chỉ ra một số trường hợp mà tín hiệu đa đường có thể
xảy ra.



Đường
phản xạ

Đường đi
thẳng

Phát

Thu
Bảng các từ viết tắt









Mối quan hệ về pha giữa các tín hiệu phản xạ có thể là nguyên nhân gây ra
nhiễu có cấu trúc hay không có cấu trúc. Điều này được tính trên các khoảng cách
rất ngắn (thông thường là một nửa khoảng cách sóng mang), vì vậy ở đây gọi là
fading nhanh. Mức thay đổi của tín hiệu có thể thay đổi trong khoảng từ 10-30dB
trên một khoảng cách ngắn. Hình 2.3 mô tả các mức suy giảm khác nhau có thể xảy
ra do fading.







Khoảng cách di chuyển
Mức tín hiệu (dB)

Hình 2.3 Fading Rayleigh khi thiết bị di động di chuyển (ở tần số 900MHz)

Bảng các từ viết tắt





Phân bố Rayleigh được sử dụng để mô tả thời gian thống kê của công suất tín
hiệu thu. Nó mô tả xác suất của mức tín hiệu thu được do fading. Bảng 2.1 chỉ ra
xác suất của mức tín hiệu đối với phân bố Rayleigh.








 Fading lựa chọn tần số
Trong bất kỳ đường truyền vô tuyến nào, đáp ứng phổ không bằng phẳng do
có sóng phản xạ đến đầu vào máy thu. Sự phản xạ có thể dẫn đến tín hiệu đa đường
của công suất tín hiệu tương tự như tín hiệu trực tiếp gây suy giảm công suất tín
hiệu thu do nhiễu.Toàn bộ tín hiệu có thể bị mất trên đường truyền băng hẹp nếu
không có đáp ứng tần số xảy ra trên kênh truyền.Có thể khắc phục bằng hai cách :
Mức tín hiệu
(dB)
Xác suất của mức tín
hiệu nhỏ hơn giá trị
cho phép (%)
10 99
0 50

-10 5
-20 0.5
-30 0.05

Bảng 2.1 Sự phân bố lũy tích đối với phân bố Rayleigh
Bảng các từ viết tắt


- Truyền tín hiệu băng rộng hoặc sử dụng phương pháp trải phổ như
CDMA nhằm giảm bớt suy hao.
- Phân toàn bộ băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, mỗi kênh có một
sóng mang, mỗi sóng mang này trực giao với các sóng mang khác (tín
hiệu OFDM). Tín hiệu ban đầu được trải trên băng thông rộng, không có
phổ xảy ra tại tất cả tần số sóng mang. Kết quả là chỉ có một vài tần số
sóng mang bị mất. Thông tin trong các sóng mang bị mất có thể khôi
phục bằng cách sử dụng các kỹ thuật sửa lỗi thuận FEC .
 Trải trễ (Delay Spread)
Tín hiệu vô tuyến thu được từ máy phát bao gồm tín hiệu trực tiếp và tín hiệu
phản xạ từ các vật cản như các tòa nhà, đồi núi…Tín hiệu phản xạ đến máy thu
chậm hơn so với tín hiệu trực tiếp do chiều dài truyền lớn hơn. Trải trễ là thời gian
trễ giữa tín hiệu đi thằng và tín hiệu phản xạ cuối cùng đến đầu vào máy thu.
Trong hệ thống số, trải trễ có thể dẫn đến nhiễu liên ký tự ISI. Điều này do
tín hiệu đa đường bị trễ chồng lấn với ký hiệu theo sau, và nó có thể gây ra lỗi
nghiêm trọng ở các hệ thống tốc độ bit cao, đặc biệt là khi sử dụng ghép kênh phân
chia theo thời gian TDMA

Tín hiệu trực
ti
ếp

Tín hiệu trễ
Tín hiệu thu
đư
ợc

Hình 2.4: Trải trể đa đường