HẠN CHẾ DUNG LƯỢNG DỰA VÀO BEM TRONG MULTI-USER MIMO

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của
bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước.
Sinh viên thực hiện
Đặng Chiêu Hoàng
Đà Nẵng, ngày 08 tháng 07 năm 2014
Trang 1
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
1
MỤC LỤC 2
CÁC TỪ VIẾT TẮT 3
PHẦN MỞ ĐẦU 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG VIỄN THÔNG 6
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ OFDM 16
2.8. Kết luận chương: 28
Trang 2
CÁC TỪ VIẾT TẮT
A AWGN Additive White Gaussian Noise
B BC Broadcast Channel
BD Block Diagonalization
BEM Basis Expansion Model
BER Bit Error Rate
BPSK Binary Phase Shift Keying
BTS Base Tranceiver Station
BS Base Station
C CDMA Code Division Multiple Access
CP Circle Prefix
CFO Carrier Frequency Offset
CIR Channel Impulse Response
CSI Channel State Information

D DFT Discrete Fourier Transform
DPC Dirty Paper Coding
F FDM Frequency Division Multiplexing
FDMA Frequency Division Multiple Access
FFT Fast Fourier Transform
I ICI Inter Channel Interference
ISI Inter Symbol Interference
IFFT Inverse Discrete Fourier Transform
IUI Inter User Interference
K KKT Karush Kuhn Tucker
L LTE Long Term Evolution
Trang 3
M MAC Multiple Access Channel
MIMO Multiple Input Multiple Output
MS Mobile Station
MU Multiple User
O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
P PAPR Peak-to-Average Power Ratio
PCM Pulse Code Modulation
Q QAM Quadrature Amplitude Modulation
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
R RF Radio Frequency
S SDMA Space Division Multiple Access
SISO Single Input Single Output
SNR Signal to Noise Rate
SVD Singular Value Decomposition
Trang 4
PHẦN MỞ ĐẦU
Trang 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

1.1. Giới thiệu chương:
Trong chương này chúng em sẽ trình bày sơ lượt về sự phát triển của các hệ
thống viễn thông đồng thời giới thiệu một số phương pháp đa truy cập,các ưu nhượt
điểm của từng hệ thống và phương pháp đa truy cập. Việc đi sâu mô hình toán học của
các hệ thống sẽ được trình bày trong các chương tiếp theo.
1.2. Sự phát triển của các hệ thống thông tin di động:
Trong những năm gần đây,cùng với sự phát triển của các chip xử lý là sự ứng
dụng của nó trên lĩnh vực truyền tín hiệu. Nhờ có nó mà hệ thống thông tin di động
của chúng ta ngày nay đã phát triển lên một mức rất cao so với những hệ thống trước
đây.
Sau đây là những hệ thống tiêu biểu:
Hình 1.1 Sự phát triển của các phương pháp đa truy cập
Trang 6
1.2.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 (1G):
Hình 1.2 : Đa truy cập phân chia theo tần số
Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 xuất hiện vào đầu những năm 1980.Sử dụng
kỹ thuật điều chế tương tự để mang dữ liệu thoại của mỗi người, và sử dụng phương
pháp đa truy cập phân chia theo tần số FDMA.Có 1 số nhược điểm như : chủ yếu là
thoại , không có khả năng roaming giữa các mạng, lớp vô tuyến không bảo mật, chất
lượng kém
 AMPS: Analogue Advanced Mobile Phone System :sử dụng tại Bắc
Mỹ , băng tần 800MHz
 TACS: Total Access Communication System :sử dụng băng tần
900MHz
 JTACS: Japan Total Access Communication System : sử dụng băng tần
900MHz
 C-450: Đức , băng tần 450MHz
Trang 7
1.2.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ 2 (2G):
Hình 1.3 : Đa truy cập phân chia theo thời gian

Hệ thống thông tin di động thế hệ 1 xuất hiện vào đầu những năm 1990.Sử
dụng kỹ thuật điều chế số và sử dụng phương pháp đa truy cập phân chia theo thời
gian TDMA.Khi đó đã có những cải thiện đáng kể như :khả năng roaming quốc tế ,
lớp vô tuyến bảo mật, tương thích với mạng ISDN ,sử dụng phổ vo tuyến hiệu quả hơn
1G.Tuy nhiên vẫn còn những nhược điểm như : phát không liên tục
 GSM : kỹ thuật đa truy cập TDMA và song công FDD.Tốc độ phát triển
rất nhanh và là một chuẩn di dộng được triển khai rộng rãi trên thế giới
 IS-136:D-AMPS (Digital –AMPS) , sử dụng kỹ thuật đa truy cập TDMA
và song công TDD.Công nghệ này được triển khai nhiều ở Mỹ và
Canada
 CDMAone: ITU IS-95 sử dụng năm 1996.Tốc độ data lên đến 115kps,
chip rate 1.2288Mcps
Trang 8
1.2.3. Hệ thống thông tin di động thứ 3 (3G):
Hình 1.4: Đa truy cập phân chia theo mã (code)
Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3 , cho phép truyền cả dữ liệu thoại và dữ liệu
ngoài thoại ( tải dữ liệu , gửi email, tin nhắn nhanh SMS, hình ảnh ).Hệ thống 3G yêu
cầu một mạng truy cập radio hoàn toàn khác so với hệ thống 2G hiện nay.Trong các
dịch vụ của 3G, cuộc gọi video thường được mô tả như một dịch vụ trọng tâm phát
triển.
 Hỗ trợ các dịch vụ số liệu gói tốc độ cao :
• Di chuyển trên các phương tiện :144kbps –Macro Cell
• Đi bộ , di chuyển chậm : 384kbps –Micro cell
• Văn phòng : 2Mbps -Pico cell
 Dịch vụ đa phương tiện , kết nối qua Internet , ví dụ như :Video
Streamming, video conference
Trang 9
1.2.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ 4 (4G):

Hình 1.5: Thế hệ di động thứ 4

4G là công nghệ truyền thông không dây thế hệ thứ 4 , cho phép truyền tải dữ
liệu với tốc độ tối đa trong điều kiện lý tưởng tới 1-1,5GB/s.Phương thức điều chế
OFDM, MC-CDMA.Xu hướng kết hợp : mạng lõi IP + mạng truy nhập di động và
truy nhập vô tuyến Wimax và WiFi.
1.3. Các vấn đề cơ bản của kênh truyền vô tuyến:
1.3.1. Suy hao đường truyền:
Suy hao đường truyền xảy ra khi tín nhiệu nhận được yếu hơn do sự tăng
khoảng cách giữa MS và BTS.Công thức tính công suất nhận được khi truyền qua 1
khoảng cách R :
2
4






=
R
GGPP
RTTR
π
λ
Với : P
R
công suất tín hiệu nhận được (W )
P
T
công suất phát (W)
G

R
độ lợi ănten thu
G
T
độ lợi ănten phát
Hoặc tính theo dB :
P
r
(dB)- P
t
(dB) = 10lg G
t
G
R
+ 20lg
λ
-20lgd
Trang 10
1.3.2. Hiện tượng shadowing :
Shadowing xảy ra khi có sự cản trở vật lý bao gồm đồi núi và các công trình
giữa BTS và MS.Sự cản trở sẽ tạo ra ảnh hưởng shadowing làm giảm tín hiệu nhận
được.Khi MS di chuyển , tín hiệu nhận được sẽ thay đổi lên xuống phụ thuộc vào sự
cản trở giữa MS và BTS
Hình 1.6 : Hiện tượng shadowing
1.3.3. Hiện tượng multipath fading:
Hiện tượng xảy ra khi có nhiều đường truyền đến MS hoặc BTS và do đó có
nhiều tín hiệu giống nhau nhận được ở đầu thu.Đó là do va chạm các vật cản trên
đường đi như đồi núi , tòa nhà dẫn đến tín hiệu bị trễ.
a. Hiện tượng phản xạ b. Hiện tượng tán xạ c. Hiện tượng nhiễu xạ
Hình 1.7: Multipath fading

Trang 11
Khi sóng va chạm vào các vật cản sẽ tạo ra vô số tín hiệu với các bản sao khác
nhau với những hướng truyền khác nhau.Khi đó
• Thời gian các bản sao này tới các máy thu làm cho độ trễ giữa các
thành phần này cũng khác nhau về pha.
• Suy hao của các tín hiệu này khác nhau làm khác nhau về biên độ.
Tín hiệu nhận được tại đầu thu sẽ bị :
• Tín hiệu sẽ cộng lại khi các bản sao cùng pha
• Tín hiệu bị triệt tiêu khi các bản sao ngược pha
1.4. Các nguyên lý cơ bản của truyền dẫn tín hiệu:
1.4.1. Kỹ thuật truyền dẫn đơn sóng mang:
Truyền dẫn đơn sóng mang là phương pháp truyền dẫn trong đó thông tin được
điều chế chỉ trên một sóng mang , điều chế hiệu chỉnh pha hoặc biên độ của sóng
mang hoặc cả hai.Sử dụng kỹ thuật điều chế QAM , bên phát hiệu chỉnh tín hiệu để
mang một lượng bit tin mong muốn cho mỗi symbol
Hình 1.8 : Truyền dẫn đơn sóng mang
Trang 12
1.4.2. Kỹ thuật truyền dẫn đa sóng mang:
Truyền dẫn đa sóng mang là phương pháp truyền dẫn trên nhiều sóng mang con
khác nhau, mỗi sóng mang một phần dữ liệu và được trải đều trên cả băng thông.Với
việc truyền dẫn như thế thì khi dữ liệu có mất thì chỉ bị mất 1 phần , ta có thể khôi
phục lại được.
Hình 1.9 : Truyền dẫn đa sóng mang
1.5. Kênh truyền biến đổi nhanh và kênh truyền biến đổi chậm:
Kênh truyền vô tuyến sẽ có đáp ứng tần số không đổi theo thời gian nếu cấu
trúc của kênh truyền không đổi theo thời gian.Tuy nhiên mọi kênh truyền đều biến đổi
theo thời gian, do các vật thể tạo nên kênh truyền luôn biến đổi dẫn đến công suất tín
hiệu thu được thay đổi theo thời gian dù tín hiệu phát đi công suất không đổi.
Hình 1.10 :Kênh truyền thay đổi theo thời gian
Nếu kênh truyền không thay đổi trong khoảng thời gian một ký tự symbol thì

đó là kênh truyền biến đổi chậm và ngược lại nếu kênh truyền biến đổi trong khoảng
thời gian đó thì là kênh truyền biến đổi nhanh
Trang 13
1.6. Nhiễu AWGN:
Nhiễu tồn tại trong tất cả các hệ thống truyền dẫn. Các nguồn nhiễu chủ yếu là
nhiễu nền nhiệt, nhiễu điện từ các bộ khuếch đại bên thu, và nhiễu liên ô (inter-cellular
interference). Các loại nhiễu này có thể gây ra nhiễu liên kí tự ISI, nhiễu liên sóng
mang ICI và nhiễu liên điều chế IMD. Nhiễu này làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu
SNR, giảm hiệu quả phổ của hệ thống. Và thực tế là tùy thuộc vào từng loại ứng dụng,
mức nhiễu và hiệu quả phổ của hệ thống phải được lựa chọn.
Hầu hết các loại nhiễu trong các hệ thống có thể được mô phỏng một cách
chính xác bằng nhiễu trắng cộng. Hay nói cách khác tạp âm trắng Gaussian là loại
nhiễu phổ biến nhất trong hệ thống truyền dẫn. Loại nhiễu này có mật độ phổ công
suất là đồng đều trong cả băng thông và biên độ tuân theo phân bố Gaussian. Vậy dạng
kênh truyền phổ biến là kênh truyền chịu tác động của nhiễu Gaussian trắng cộng.
Nhiễu nhiệt là loại nhiễu tiêu biểu cho nhiễu Gaussian trắng cộng tác động đến
kênh truyền dẫn. Đặc biệt, trong hệ thống OFDM, khi số sóng mang phụ là rất lớn thì
hầu hết các thành phần nhiễu khác cũng có thể được coi là nhiễu Gaussian trắng cộng
tác động trên từng kênh con vì xét trên từng kênh con riêng lẻ thì đặc điểm của các loại
nhiễu này thỏa mãn các điều kiện của nhiễu Gaussian trắng cộng.
1.7.Nhiễu ISI và ICI :
Ngoài nhiễu Gaussian trắng cộng, nhiễu ISI và ICI là hai loại nhiễu thường gặp.
Trong môi trường đa đường, tín hiệu phát đến máu thu với các thời điểm khác
nhau qua nhiều đường khác nhau gây ra sự chồng lấn giưa tín hiệu hiện thời với tín
hiệu trước đó dẫn đến nhiễu ISI.Trong hệ thống OFDM , để giảm nhiễu ISI thì người
ta đưa vào tiền tố lặp CP. Cách làm cụ thể sẽ được trình bày ở chương tiếp theo.
ICI xảy ra khi kênh đa đường thay đổi trên thời gian ký tự OFDM.Sự lệch tần
số sóng mang của máy phát và máy thu cũng gây ra nhiễu ICI
Trang 14
1.7. Kết luận chương:

Chương này đã cho ta biết thêm về mạng di động ,quá trình phát triển của hệ
thống thông tin di động, đặc điểm của kênh truyền , và các ảnh hưởng đến tín hiệu khi
truyền trong không gian.Ở chương tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu về hệ thống OFDM
và các phần liên quan.
Trang 15
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ OFDM
2.1. Giới thiệu chương:
Trong chương này chúng em sẽ trình bày về các khái niệm cơ bản trong
OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao , sơ đồ khối hệ thống
OFDM, đồng bộ trong OFDM, các kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM , và ưu
nhược điểm của hệ thống OFDM.
2.2. Khái niệm về OFDM:
Kỹ thuật OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing) là kỹ thuật ghép
kênh phân chia theo tần số trực giao . Đây là một trường hợp đặc biệt của phương
pháp điều chế đa sóng mang , trong đó tập hợp các ký tự được điều chế song song trên
các sóng mang phụ.Các sóng mang phụ này được lựa chọn phải thỏa mãn tính trực
giao của sóng .Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất phổ
lớn hơn so với kỹ thuật điều chế thông thường.
Một tín hiệu OFDM gồm một số lượng lớn các sóng mang có khoảng cách rất
gần nhau.Khi điều chế các tín hiệu thoại, dữ liệu lên sóng mang ,phổ của chúng sẽ
chồng lấn lên nhau.Nhưng mặc dù phổ của các sóng mang chồng lấn lên nhau chúng
vẫn có thể được giải tín hiệu mà không bị nhiễu vì chúng có tính trực giao.
2.3. So sánh FDM và OFDM:
Kỹ thuật ghép kênh theo tần số FDM ( Frequency Division Multiplexing) là kỹ
thuật ghép nhiều kênh tín hiệu trên cùng một đường truyền.Mỗi kênh được xác định
bằng một tần số trung tâm và giữa các kênh được phân cách bởi các dải tần bảo vệ để
đảm bảo phổ của mỗi kênh không chồng lấn lên nhau.Nhờ thế sẽ không có hiện tượng
giao thoa liên ký tự ISI giữa những sóng mang.Nhưng vì có dải bảo vệ nên không tiết
kiệm được băng thông.
Với OFDM dữ liệu trên mỗi sóng mang chồng lên dữ liệu trên các sóng mang

lân cận , làm tăng hiệu quả sử dụng phổ trong OFDM, tiết kiệm băng thông.Và giữa
Trang 16
các sóng mang được chọn sao cho đỉnh của sóng mang này sẽ qua điểm không của
sóng mang kia.
Hình 2.1 : So sánh băng thông trong FDM và OFDM
2.4. Tính trực giao trong OFDM:
Orthogonal là thuật ngữ đề cập đến một mối quan hệ toán học chính xác giữa
các tần số của các sóng mang trong hệ thống OFDM.Như đã biết , trong FDM thông
thường , các sóng mang được đặt cách nhau một khoảng dải tần để tín hiệu không bị
can nhiễu và có thể thu lại bằng cách sử dụng các bộ lọc và các bộ giải điều chế thông
thường.Trong các hệ thống như thế , các khoảng bảo vệ giữa các sóng mang khác nhau
cần được dự liệu trước và việc đưa vào các khoảng bảo vệ này là giảm hiệu quả sử
dụng phổ.
Trong OFDM , phải sắp xếp các sóng mang sao cho các dải biển của chúng
chồng lấp nhau mà các tín hiệu vẫn có thể thu được chính xác mà không bị can nhiễu
giữa các sóng mang.Muốn được như thế thì các sóng mang phải trực giao về mặt toán
học.Máy thu hoạt động như một bộ gồm các bộ giải điều chế , dịch tần mỗi sóng mang
xuống mức DC, tín hiệu nhận được lấy tích phân trên 1 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 thì kết quả sẽ là 0.
Nguyên tắc của tính trực giao thường được sử dụng trong phạm vi DSP.Trong
toán học , số hạng trực giao có được từ việc nghiên cứu các vectơ.Theo như ta đã biết,
Trang 17
hai vectơ được gọi là trực giao với nhau khi chúng vuông góc với nhau hay tích của
chúng bằng 0.Điểm chính ở đây là ý tưởng nhân hai hàm số với nhau, tổng hợp các
tích và nhận được kết quả là 0.
Hình 2.2 : Tích 2 vectơ trực giao bằng 0
Về mặt toán học , tập hợp các hàm được gọi là trực giao nếu thỏa mãn biểu thức
:
∫




≠⇔
=⇔
=
T
ji
ji
ji
dttStS
0
0
1
)()(
2.5. Sơ đồ khối của hệ thống OFDM:
Hình 2.3 :Sơ đồ khối của hệ thống OFDM
Trang 18
Ban đầu dòng dữ liệu đầu vào được mã hóa (Conv.Encoder) và được sắp xếp
theo một trình tự hỗn hợp bằng bộ xen rẽ ( Interleaving ).Sau khi đã được mã hóa và
xen rẽ, các dòng bit trên các nhánh sẽ được điều chế số bằng bộ QAM mapping . Tiếp
tục đưa vào bộ S/P chuyển nối tiếp thành song song ,trước đó chèn pilot để phục vụ
ước lượng kênh nếu có , đưa vào đầu vào khối IFFT.Khối IFFT biến đổi phổ của dữ
liệu từ miền tần số sang miền thời gian.Sau đó tiền tố lặp CP được chèn vào để giảm
nhiễu xuyên kí tự ( ISI ) , nhiễu xuyên kênh ( ICI ) do truyền trên các kênh vô tuyến đa
đường.Tiếp tục chuyển đổi P/S từ song song sang nối tiếp, rồi thực hiện điều chế cao
tần , khuếch đại công suất và phát đi từ anten.
Trong quá trình truyền, trên các kênh sẽ có các nguồn nhiễu tác động đến như
nhiễu Gaussian trằng cộng AWGN và đáp ứng của kênh truyền di động.
Ở phía thu, tín hiệu thu được chuyển xuống tần số thấp và tín hiệu rời rạc nhận

được sau bộ D/A thu.Tiền tố lặp CP được loại bỏ và các mẫu được chuyển đổi từ miền
thời gian sang miền tần số bằng phép biến đổi DFT nhanh (FFT).Sau đó tùy vào sơ đồ
điều chế được sử dụng ở bên phát mà bên thu giải điều chế tương ứng.Các symbol hỗn
hợp thu được sẽ được sắp xếp ngược trở lại và được giải mã.Sau khi chuyển từ song
song về nối tiếp ta nhận lại được dòng dữ liệu như ban đầu.
Tiếp theo chúng ta sẽ đi sâu vào chức năng của từng khối.
2.5.1. Mã hóa kênh:
Trong thực thế , yêu cầu của việc thiết kế là phải thực hiện được một tốc độ
truyền số liệu yêu cầu trong một băng thông hạn chế của một kênh truyền có sẵn và
một công suất hữu hạn tùy ứng dụng cụ thể.Và phải đạt được tốc độ này với một tỉ số
BER và thời gian trễ chấp nhận được.Nếu một truyền dẫn PCM không đạt được tỉ số
BER yêu cầu với các ràng buộc này thì cần phải sử dụng các phương pháp mã hóa
điều khiển lỗi , được gọi là mã hóa kênh.
Mã hóa kênh được sử dụng để phát hiện và sửa các ký tự hay các bit thu bị lỗi,
bao gồm mã phát hiện lỗi và mã sửa lỗi.Cả hai loại mã này đều đưa thêm độ dư vào dữ
liệu phát và phải nhiều hơn mã phát hiện lỗi.Lý do là đối với mã sửa lỗi ,độ dư thêm
Trang 19
phải đủ cho bên thu không chỉ phát hiện được lỗi mà còn sửa được , không cần phải
truyền lại.
Có hai loại mã điều khiển lỗi chính là mã khối (block code ) và mã chập
( convolutional code ).Trong phần mô phỏng, ta sử dụng mã chập để mã hóa kênh cho
hệ thống OFDM.
2.5.2. Khối xen rẽ Interleaver:
Trong OFDM , người ta kết hợp mã hóa với kỹ thuật xen rẽ (interleaving) để
khắc phục lỗi chùm thường xuất hiện trong thông tin đa sóng mang do hiện tượng
fading .Các lỗi chùm không thể được sửa bởi các loại mã kênh.Nhờ vào kỹ thuật xen
rẽ, người ta chuyển lỗi chùm nếu có thành các lỗi ngẫu nhiên, và có thể dễ dàng khắc
phục bởi các loại mã hóa kênh.
Hình 2.4 : Interleaving
2.5.3. Khối MQAM-mapping:

Sau khi đã được mã hóa và xen rẽ , các dòng bit trên các nhánh sẽ được điều
chế BPSK, QPSK hoặc 64-QAM.Dòng bit trên mỗi nhánh được sắp xếp thành các
nhóm có số bit khác nhau tùy vao phương pháp điều chế.
• BPSK có 2 trạng thái pha phụ thuộc 1 bit vào.
Trang 20
• QPSK có 4 trạng thái pha phụ thuộc 2 bit vào.


Hình 2.5: Điều chế BPSK Hình 2.6 : Điều chế QPSK

Hình 2.7 : Điều chế 8-PSK Hình 2.8 : Điều chế 16-QAM
Ý nghĩa của cách điều chế là :
Khi ta sử dụng điều chế QBSK thì cứ lần lượt 2 bit được đưa đến đầu vào để
ánh xạ thành 1 số phức.Có 4 vị trí có thể có như hình vẽ 2.6 , giống nhau về biên độ và
khác nhau về pha.
Trang 21
Khi ta sử dụng điều chế 16-QAM thì cứ lần lượt 4 bit được đưa đến đầu vào để
ánh xạ thành 1 số phức. Có 16 vị trí có thể có như hình 2.8 , khác nhau về biên độ lẫn
pha.
Như vậy , theo hình vẽ trên khi ta sử dụng M- QAM thì sẽ lần lượt log
2
M bit
được đưa đến đầu vào và sau khi ánh xạ thì sẽ là 1 trong M vị trí trong mặt phẳng
phức. Khi ta giải điều chế , thì chỉ cần biết vị trí tọa độ trong mặt phẳng phức thì ta sẽ
biết được đó là những bit nào.
2.5.4. Tiền tố lặp CP:
Một trong những vấn đề quan trọng của thông tin vô tuyến là sự trải trễ đa
đường. OFDM giải quyết được vấn đề này rất hiệu quả. Luồng dữ liệu vào được chia
thành các luồng song song có tốc độ thấp hơn và truyền trên các sóng mang phụ trực
giao. Nhờ đó mà chiều dài ký tự tăng lên và hạn chế được ảnh hưởng của trải trễ đa

đường.
Nhiễu xuyên ký tự ISI cũng được hạn chế hoàn toàn bằng cách chèn thêm
khoảng bảo vệ cho mỗi ký tự OFDM. Chiều dài của khoảng bảo vệ được chọn sao cho
nó phải lớn hơn thời gian trễ của tín hiệu fading. Về mặt thông tin, khoảng bảo vệ có
thể không chứa tín hiệu nào cả nhưng điều này sẽ gây nhiễu liên sóng mang ICI. Vì
vậy, ký tự OFDM sử dụng khoảng bảo vệ là tiền tố lặp CP, sao chép đoạn cuối của ký
tự và chèn lên đầu của ký tự đó. Bằng cách này, độ trễ tối đa cũng vẫn nhỏ hơn chiều
dài của CP. Và tín hiệu đa đường với thời gian trễ nhỏ hơn khoảng bảo vệ thì không
thể gây ra hiên tượng ICI. Mặt khác, nhờ sự lặp vòng của mỗi ký tự, nó chuyển phép
nhân chập tuyến tính của kênh truyền fading lựa chọn tần số thành phép nhân chập
vòng và có thể thực hiện ở miền tần số nhờ phép biến đổi Fourier rời rạc IFFT và FFT.
Trang 22
Hình 2.9 : Các tín hiệu đến khác nhau do trễ thời gian
2.5.5. Khối IFFT/FFT:
Như đã đề cập trong phần khái niệm về OFDM, ta đã biết OFDM là kỹ thuật
điều chế đa sóng mang, trong đó dữ liệu được truyền song song nhờ rất nhiều sóng
mang con. Để làm được điều này, cứ mỗi kênh con, ta cần một máy phát sóng sin, một
bộ điều chế và một bộ giải điều chế. Trong trường hợp số kênh con là khá lớn thì cách
làm trên không hiệu quả, nhiều khi là không thể thực hiện được. Nhằm giải quyết vấn
đề này, khối thực hiện chức năng biến đổi DFT/IDFT được dùng để thay thế toàn bộ
các bộ tạo dao động sóng sin, bộ điều chế, giải điều chế dùng trong mỗi kênh phụ.
FFT/IFFT được xem là một thuật toán giúp cho việc thực hiện phép biến đổi
DFT/IDFT nhanh và gọn hơn bằng cách giảm số phép nhân phức khi thực hiện phép
biến đổi DFT/IDFT.
2.5.6. Biển đổi cao tần RF :
Để tín hiệu có thể truyền được đi xa và ít bị suy hao thì sóng mang phải có tần
số cao. Tín hiệu ra khỏi các bộ xử lý trên mới chỉ là tín hiệu ở băng tần cơ bản nên cần
phải nâng tần trước khi đưa đến anten truyền đi nhờ bộ biến đổi cao tần RF.
Trang 23
Để giảm độ phức tạp và chỉ tập trung vào các kỹ thuật xử lý tín hiệu ở băng cơ

sở, đồ án này không khảo sát và mô phỏng tín hiệu ở cao tần.
2.5.7. Cấu trúc khung dữ liệu OFDM:
Hình 2.10 : Cấu trúc khung dữ liệu OFDM
Giả sử tín hiệu được điều chế sử dụng phương pháp điều chế biên độ cầu
phương M mức M-QAM.
Kết quả sau khi mã hóa là các nhóm bit đã được nhóm lại với nhau thành các số
phức X
k,m
. Với số bit nhóm lại thành một số phức là Q = log
2
M. N là số mẫu phức
trong một khung và m là chỉ số khung. Hay nói cách khác, X
k,m
là mẫu phức của sóng
mang phụ thứ k trong ký tự OFDM thứ m.
N mẫu phức trong mỗi ký tự OFDM được đưa đến bộ biến đổi Fourier ngược
FFT để chuyển tín hiệu sang miền thời gian x
n,m
Hình 2.11 : Biến đổi IFFT và chèn CP
Trang 24
mn
L
l
mlnmnlmn
zxhy
,
1
0
,,,,
+=

∑
−
=
−
Sau đó n mẫu x
n,m
này được chèn thêm tiền tố lặp CP.
Hình 2.12 : Tín hiệu băng cơ sở của một khung dữ liệu
Và tín hiệu băng gốc trước khi nâng tần của một ký tự OFDM như sau:


N
g
là chiều dài của CP được chèn
Tín hiệu nhận tại bộ thu sau khi loại bỏ CP là :
Với n = 0,….,N-1 và z
n,m
là nhiễu (AWGN) biến đổi theo N
0
.
Hình 2.13 : Tín hiệu nhận được tại đầu thu sau khi loại bỏ CP
Trang 25