Vấn đề tác động nhiễu lên sự đồng bộ trong hệ MC-CDMA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ




NGUYỄN VĂN TRƯỜNG






VẤN ĐỀ TÁC ĐỘNG NHIỄU LÊN SỰ ĐỒNG
BỘ TRONG HỆ MC-CDMA






Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông


Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử


Mã số: 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Nguyễn Viết Kính

Hà Nội - 2010







1
MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 01
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT OFDM 02
1.1 Tổng quan về kỹ thuật OFDM 02
1.1.1 Giới thiệu 02
1.1.2 Điều chế đa sóng mang 02
1.1.3 Điều chế đa sóng mang trực giao OFDM 04
1.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM 07
1.2.1 Khối chuyển đổi nối tiếp - song song 07
1.2.2 Khối ánh xạ tín hiệu 08
1.2.3 Khối biến đổi IFFT 08
1.2.4 Khối chuyển đổi song song - nối tiếp 08
1.2.5 Khối chèn khoảng thời gian bảo vệ 09
1.2.6 Khối chuyển đổi D/A và bộ khuếch đại công suất 09

1.3 Khoảng bảo vệ GI 09
1.3.1 Chống lỗi do dịch thời gian 09
1.3.2 Chống nhiễu giữa các ký hiệu ISI 10
1.3.3 Mào đầu và phân cách sóng mang 12
1.4 Đồng bộ 12
1.4.1 Dịch thời gian và tần số trong OFDM 12
1.4.2 Đồng bộ trong hệ thống OFDM 15
1.5 Nhận xét 18
1.5.1 Ưu điểm 18
1.5.2 Khuyết điểm 18
Chương 2: MỘT SỐ NÉT VỀ KỸ THUẬT CDMA 19
2.1 Một vài nét chung 19
2.2 Các hệ thống thông tin trải phổ 20
2.2.1 Hệ thống trải phổ dãy trực tiếp DS-SS 20
2.2.2 Hệ thống trải phổ nhảy tần số FF-SS 22
2.2.3 Hệ thống trải phổ nhảy thời gian TH-SS 24
2.3 Mã trải phổ 26
2.3.1 Chuỗi mã giả ngẫu nhiên PN 26
2.3.2 Chuỗi mã trải phổ Walsh-Hadamard 27


2
2.4 Chuyển giao 27
2.4.1 Mục đích của chuyển giao 27
2.4.2 Các loại chuyển giao 28
2.5 Điều khiển công suất trong CDMA 29
2.5.1 Điều khiển công suất vòng hở (OLPC) 30
2.5.2 Điều khiển công suất vòng kín (CLPC) 31
2.6 Nhận xét 31
2.6.1 Ưu điểm 31

2.6.2 Khuyết điểm 32
Chương 3: HỆ THỐNG MC-CDMA 33
3.1 Khái niệm 33
3.2 Sơ đồ khối hệ thống MC-CDMA 34
3.2.1 Máy phát 35
3.2.2 Máy thu 37
3.3 Phân loại kỹ thuật MC-CDMA 39
3.3.1 Phân loại 39
3.3.2 Các sơ đồ MC-CDMA 40
3.4 Kênh truyền 41
3.5 Các kỹ thuật tách tín hiệu 43
3.5.1 Phương pháp tổ hợp khôi phục tính trực giao ORC 43
3.5.2 Phương pháp tổ hợp khôi phục tính trực giao ORC đỉnh (TORC) 43
3.5.3 Phương pháp tổ hợp độ lợi bằng nhau (EGC) 43
3.5.4 Phương pháp tổ hợp tỷ số cực đại (MRC) 44
3.5.5 Phương pháp tổ hợp sai số trung bình bình phương tối thiểu 44
3.6 Các phương pháp triệt nhiễu 45
3.6.1 Phương pháp triệt nhiễu nối tiếp (SIC) 45
3.6.2 Phương pháp triệt nhiễu song song (PIC) 46
3.7 Giới hạn BER của hệ thống MC-CDMA 46
3.8 Ưu và nhược điểm của hệ thống MC-CDMA 47
Chương 4: ẢNH HƯỞNG CỦA LỖI ĐỒNG BỘ ĐẾN HỆ THỐNG
MC-CDMA 49
4.1 Giới thiệu về đồng bộ 49
4.2 Lỗi pha sóng mang 50
4.2.1 Độ dịch pha sóng mang là hằng số 50
4.2.2 Độ dịch tần số sóng mang 50


3

4.2.3 Độ rung pha sóng mang 52
4.3 Lỗi định thời 54
4.3.1 Độ dịch định thời là hằng số 54
4.3.2 Độ dịch tần số đồng hồ 56
4.3.3 Rung pha định thời 57
4.4 Nhận xét 58
4.5 Một số kết quả mô phỏng 59
KẾT LUẬN 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
PHỤ LỤC 64

4
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

BER
Bit Error Rate
Tỷ số lỗi bit
BPSK
Binary Phase Sift Keying
Khóa chuyển pha nhị phân
BTS
Base Transceiver Station
Trạm thu phát gốc
CDMA

Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo
mã
CP
Cyclic Prefix
Tiền tố vòng
DFT
Discrete Fourier Transform
Biến đổi Fourier rời rạc
DS-CDMA
Direct Sequence CDMA
CDMA chuỗi trực tiếp
DS-SS
Direct Sequence Spread
Spectrum
Trải phổ dãy trực tiếp
EGC
Equal Gain Combining
Kết hợp độ lợi cân bằng
FDM
Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần
số
FDMA
Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo
tần số
FFT

Fast Fourier Transform
Biến đổi Fourier nhanh
FH-SS
Frequency Hopping Spread
Spectrum
Trải phổ nhảy tần số
GI
Guard Interval
Khoảng bảo vệ
ICI
Inter Carrier Interference
Nhiễu giữa các sóng mang

IDFT
Inverse Discrete Fourier
Transform
Biến đổi ngược Fourier rời
rạc
IFFT
Inverse Fast Fourier Transform
Biến đổi ngược Fourier
nhanh
ISI
Inter Symbol Interference
Nhiễu giữa các ký hiệu


5
MAI
Multiple Access Interference

Nhiễu đa truy cập
MC

Multicarrier
Đa sóng mang

MC-DS-CDMA
Multicarrier – DS-CDMA
DS-CDMA đa sóng mang
MMSE
Minimum Mean Square Error
Sai lệch vuông góc trung
bình cực tiểu
MRC
Maximum Ratio Combining
Kết hợp tỷ lệ tối đa
MS
Mobile Station
Trạm di động
MT-CDMA
Multi-Tone - CDMA
CDMA đa âm
OFDM

Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần
số trực giao
ORC
Orthogonal Restoring

Combining
Tổ hợp khôi phục trực giao
PAPR
Peak to Average Power Ratio
Tỷ số công suất tương đối
cực đại
PIC
Parallel Interference
Cancellation
Triệt nhiễu song song
PN
Pseudo Noise
Giả ngẫu nhiên
QAM
Quadrature Amplitude
Modualtion
Điều chế biên độ cầu phương
SIC
Successive Interference
Cancellation
Triệt nhiễu liên tiếp
SNR
Signal to Noise Ratio
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo
thời gian
TDMA
Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo
thời gian
TH-SS
Time Hopping Spread Spectrum
Trải phổ nhảy thời gian
TORC
Top Orthogonal Restoring
Combining
Tổ hợp khôi phục trực giao
đỉnh


6


LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ hứa hẹn sẽ
đem đến cho con người một mạng thông tin di động ngày càng hiện đại. Ngoài việc
lướt Web, nghe nhạc, tải xuống các tệp dữ liệu… như hiện nay thì trong tương lai
bạn có thể làm được nhiều hơn như thế rất nhiều ví dụ như thực hiện các cuộc gọi
VoIP hay tải lên, tải xuống các tệp dữ liệu có dung lượng lớn trong nháy mắt… Đó
chính là những gì mà các nhà khai thác cũng như người sử dụng trông chờ ở mạng
di động thế hệ mới 4G.
Để đáp ứng được các dịch vụ và ứng dụng mới này người ta đã đưa vào các
kỹ thuật đa truy nhập mới để cung cấp tốc độ dữ liệu cao với sự phân phối dãi tần
linh hoạt, trong đó các công nghệ CDMA băng rộng đặc biệt là CDMA đa sóng
mang đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. MC-CDMA là
sự kết hợp giữa kỹ thuật OFDM và CDMA, do đó nó mang nhiều ưu điểm vượt trội
của cả hai nhưng đồng thời nó cũng mắc phải một số khuyết điểm cơ bản, nổi bật là

lỗi đồng bộ.
Xuất phát từ những vấn đề thực tế trên, tôi đã chọn thực hiện luận văn “Vấn
đề tác động nhiễu lên sự đồng bộ trong hệ MC-CDMA”. Luận văn gồm bốn
chương:
Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật OFDM
Chương này trình bày những đặc điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM, phân tích
nguyên lý hoạt động của hệ thống OFDM và một số các đặc trưng quan trọng của
hệ thống.
Chương 2: Một số nét về kỹ thuật CDMA
Theo trình tự trên, chương này trình bày về những đặc điểm quan trọng của
kỹ thuật CDMA.
Chương 3: Hệ thống MC-CDMA
Đây là một trong hai chương quan trọng nhất của luận văn, chương này sẽ đi
sâu phân tích các thành phần cấu tạo nên hệ thống cũng như các đặc điểm quan
trọng của nó, đồng thời cũng đưa ra các so sánh và nhận xét về các ưu nhược điểm
của hệ thống thông qua các mô phỏng bằng Matlab.
Chương 4: Ảnh hưởng của lỗi đồng bộ đến hệ thống MC-CDMA
Ở chương này sẽ trình bày một cách chi tiết về ảnh hưởng của đồng bộ sóng
mang và đồng bộ định thời lên hệ thống MC-CDMA và đưa ra các đánh giá thông
qua các kết quả mô phỏng bằng Matlab.




7


Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT OFDM
1.1 Tổng quan về kỹ thuật OFDM
1.1.1 Giới thiệu

OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang (MC) trong
thông tin vô tuyến. Còn trong các hệ thống thông tin hữu tuyến như trong hệ thống
ASDL, các kỹ thuật này thường được nhắc đến dưới cái tên: đa tần rời rạc. Kỹ
thuật OFDM lần đầu tiên được giới thiệu trong bài báo của R. W. Chang [4] 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. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều
dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng mang này được điều chế để
truyền một dòng dữ liệu tốc độ thấp. Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này
chính là dòng dữ liệu tốc độ cao cần truyền tải. Các sóng mang trong kỹ thuật điều
chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao, điều này giúp ta sử dụng dải thông
một cách có hiệu quả hơn. Ngoài ra sử dụng họ sóng mang trực giao còn mang lại
nhiều lợi thế kỹ thuật khác, do đó các hệ thống điều chế đa sóng mang đều sử dụng
họ sóng mang trực giao và được gọi chung là ghép kênh theo tần số trực giao
OFDM.
1.1.2 Điều chế đa sóng mang
Phương pháp điều chế đa sóng mang được hiểu là toàn bộ băng tần của hệ
thống được chia ra làm nhiều băng con với các sóng mang phụ cho mỗi băng con là
khác nhau. Hình 1.1 minh họa cho nguyên lý của phương pháp này [2].

Hình 1.1 Mật độ phổ năng lượng của hệ thống đa sóng mang
Phương pháp điều chế đa sóng mang còn được hiểu là phương pháp ghép
kênh phân chia theo tần số FDM, trong đó toàn bộ bề rộng phổ tín hiệu của hệ
thống được chia làm N kênh con với bề rộng phổ của mỗi kênh con là:


8
S
B
f
N


(1.1)
Độ dài của một mẫu tín hiệu trong điều chế đa sóng mang sẽ lớn hơn N lần
so với độ dài mẫu tín hiệu trong điều chế đơn sóng mang:
1
MC SC
SS
S
T T N
f

(1.2)
Kết quả này dẫn tới tỷ số tương đối giữa trễ truyền dẫn lớn nhất của kênh
đối với độ dài mẫu tín hiệu trong điều chế đa sóng mang cũng giảm N lần so với
điều chế đơn sóng mang.
τ
SC
MC
max
MC
R
R
TN

(1.3)
Do vậy, nhiễu liên ký hiệu ISI gây ra bởi trễ truyền dẫn chỉ ảnh hưởng đến
một số ít các mẫu tín hiệu. Chất lượng hệ thống ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng phân
tập đa đường.
Phương pháp điều chế đa sóng mang không làm tăng hiệu suất sử dụng băng
tần của hệ thống so với phương pháp điều chế đơn tần, ngược lại nếu các kênh con

được phân cách nhau bởi một khoảng bảo vệ nhất định thì điều này còn làm giảm
hiệu quả sử dụng phổ tần. Để làm tăng hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống đồng
thời vẫn kế thừa được các ưu điểm của phương pháp điều chế đa sóng mang,
phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM đã ra đời.




9
Hình 1.2 FDM thông thường và OFDM
1.1.3 Điều chế đa sóng mang trực giao OFDM
OFDM là một trường hợp đặc biệt của phép điều chế đa sóng mang thông
thường FDM, trong đó các sóng mang con được lựa chọn sao cho chúng trực giao
với nhau. Nhờ sự trực giao này mà phổ tín hiệu của các kênh con cho phép chồng
lấn lên nhau, điều này làm hiệu quả sử dụng phổ tín hiệu của toàn hệ thống tăng lên
rõ rệt. Sự chồng lấn về phổ tín hiệu của các kênh con được mô tả như hình 1.3 [5].

Hình 1.3 Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu điều chế OFDM

Trực giao là một đặc tính cho phép nhiều tín hiệu mang tin được truyền đi
trên kênh truyền thông thường mà không có nhiễu giữa chúng. Mất tính trực giao
giữa các tín hiệu sẽ gây ra sự rối loạn giữa các tín hiệu, làm giảm chất lượng thông
tin.
OFDM đạt được sự trực giao bằng cách điều chế tín hiệu vào một tập các sóng
mang trực giao. Tần số gốc của từng sóng mang con sẽ bằng một số nguyên lần
nghịch đảo thời gian tồn tại ký hiệu. Như vậy, trong thời gian tồn tại ký hiệu, mỗi
sóng mang sẽ có một số nguyên lần chu kỳ khác nhau. Như vậy mỗi sóng mang
con sẽ có một tần số khác nhau, mặc dù phổ của chúng chồng lấn lên nhau nhưng
chúng vẫn không gây nhiễu cho nhau. Hình sau sẽ cho thấy cấu trúc của một tín
hiệu OFDM với 4 sóng mang con.

10

Hình 1.4 Cấu trúc trong miền thời gian (a) và trong miền tần số (b) của một tín
hiệu OFDM
Trong đó, hình (1a), (2a), (3a) và (4a) là các sóng mang con thành phần, với
số chu kỳ tương ứng là 1, 2, 3, và 4. Pha ban đầu các sóng mang con này đều bằng
0. Hình (1b), (2b), (3b), (4b) tương ứng là FFT của các sóng mang con trong miền
thời gian. Hình (4a) và (4b) cuối cùng là tổng của 4 sóng mang con và kết quả FFT
của nó là 4 vạch phổ.
Về mặt toán học, hai sóng mang con s
i
và s
j
trong một nhóm N sóng mang con
gọi là trực giao với nhau nếu chúng thỏa mãn :







T
ji
ji
jiC
dttsts

0
0
)()(
i, j = 1,… N (1.4)
Công thức trên được hiểu là tích phân lấy trong chu kỳ một ký hiệu của hai
sóng mang con khác nhau thì bằng 0. Điều này có nghĩa là ở máy thu các sóng
mang con không gây nhiễu lên nhau. Nếu các sóng mang con này có dạng hình sin
thì biểu thức toán học của nó sẽ có dạng :
0
k
2πkf t 0 t T k 1 2 N
á
st
0 t kh c
sin( ) , ,
()
  




(1.5)
Trong đó:
f
0
chính là khoảng cách tần số giữa các sóng mang con.
N số sóng mang con trong một ký hiệu.
T thời gian tồn tại của ký hiệu.

11
Nf
0
sẽ là sóng mang con có tần số lớn nhất trong một symbol
Trong kỹ thuật điện tử, tín hiệu truyền đi được biểu diễn bởi một dạng sóng
điện áp hoặc dòng điện theo thời gian, ta gọi chung là tín hiệu băng cơ sở dạng
Π
τ
t



. Chẳng hạn các tín hiệu này mang bởi các sóng mang trực giao, sẽ chồng
chất lên nhau, tạo thành một ký hiệu OFDM trong miền thời gian. Phổ của một ký
hiệu OFDM băng gốc là các giải tần, trung tâm là các tần số sóng mang trực giao,
cách nhau một khoảng cách thích hợp (hình 1.5). Phổ này có được bằng phép biến
đổi Fourier dạng sóng mang trong miền thời gian. Về mặt lý thuyết, để đạt được giá
trị phổ chính xác thì phải quan sát dạng sóng mang trên toàn bộ miền thời gian (-




), tức là phải thực hiện phép biến đổi Fourier trên toàn bộ miền thời gian, tại vô
hạn điểm. Không một hệ thống kỹ thuật nào có thể làm được điều này. Thực tế cho
thấy chỉ cần thực hiện phép biến đổi Fourier tại một số hữu hạn điểm là có thể khôi
phục được dạng sóng mang mà không làm mất đi bản chất của tin tức. Phép biến
đổi Fourier tại một số hữu hạn điểm được gọi là phép biến đổi Fourier rời rạc
(DFT). Quá trình khôi phục dạng sóng mang từ phổ của nó được gọi là phép biến
đổi Fourier ngược (IFT).

Hình 1.5 Phổ tín hiệu OFDM băng tần cơ sở của một hệ thống gồm 5 kênh con
Trong đó: (a) là phổ của từng sóng mang con, (b) là phổ tín hiệu tổng hợp
của 5 sóng mang con.






12
1.2 Sơ đồ khối hệ thống OFDM

Hình 1.6 Sơ đồ khối thu phát OFDM
Theo sơ đồ này, tín hiệu OFDM hoàn toàn được tạo ra trong miền số. Tại khối
phát, dữ liệu số sau khi biến đổi nối tiếp song song được ánh xạ vào các điểm trong
chòm sao nhờ điều chế được đem đi thực hiện phép biến đổi Fourier ngược để tạo
ký hiệu OFDM cơ sở theo hai nhánh I/Q. Sau đó, ký hiệu OFDM cơ sở được chèn
khoảng bảo vệ rồi được chuyển lên bộ khuếch đại điều chế cao tần phát ra không
gian. Trong thực tế người ta dùng phép biến đổi ngược Fourier nhanh (IFFT) cho
bước này. IFFT là một dạng biến đổi ngược Fourier rời rạc (IDFT) nhưng cho hiệu
quả tính toán cao hơn nên được dùng trong các hệ thống thực tế.
Khối thu thực hiện quá trình ngược lại khối phát. Tín hiệu OFDM thu từ
anten được chuyển về băng tần cơ sở để xử lý. Tín hiệu này sau đó được qua FFT
để phân tích tín hiệu trong miền tần số. Pha và biên độ của các sóng mang con
được nhận biết và được chuyển thành dữ liệu số cần thu.
1.2.1 Khối chuyển đổi nối tiếp - song song
Phía phát, luồng dữ liệu cần truyền đi là dòng bit nối tiếp với tốc độ cao sẽ
được chuyển thành các nhánh dữ liệu con song song với nhau, tốc độ truyền trên
mỗi nhánh con nhỏ hơn nhiều so với tốc độ bit tổng, phụ thuộc vào số nhánh con
được sử dụng. Đây là nguyên tắc chung cơ bản nhất của hệ điều chế OFDM. Chính

điều này đã tạo nên hiệu suất chống ISI rất tốt cho hệ thống.





13
1.2.2 Khối ánh xạ tín hiệu
Các nhánh con với tốc độ bit thấp được đưa vào bộ điều chế để thực hiện
điều chế M-QAM. Đây là hệ điều chế thực hiện điều chế đơn sóng mang SSB
thông thường trên các nhánh dữ liệu con. Khi đó các nhóm n bit (2
n
=M) trên mỗi
nhánh con sẽ được tổ hợp lại với nhau để thực hiện phép điều chế cả về pha và biên
độ của một sóng mang dùng trên các nhánh, kết quả thu được là các ký hiệu M-
QAM. Thực chất của quá trình này là ánh xạ cụm n bit dữ liệu đầu vào thành một
số phức trên giản đồ chòm sao M-QAM. Như vậy, mỗi ký hiệu M-QAM sẽ mang
trên nó n bit dữ liệu ban đầu và có thể được biễu diễn bằng các vectơ phức I-Q. Tại
nơi thu, vectơ I-Q được ánh xạ ngược lại thành các bit dữ liệu, quá trình đó gọi là
giải điều chế OFDM. Trong quá trình truyền, tín hiệu sẽ chịu tác động của nhiễu và
do đặc trưng của kênh truyền không hoàn hảo, khi đó trên mặt phẳng I-Q các điểm
chòm sao sẽ bị nhòe đi. Bộ thu khi đó phải ước lượng gần đúng nhất vectơ truyền
đi. Lỗi sẽ xẩy ra khi nhiễu vượt quá một nửa khoảng cách giữa các điểm cạnh nhau
trong mặt phẳng I-Q, khi đó sẽ vượt qua ngưỡng quyết định. OFDM cho phép trải
dữ liệu để truyền đi trên cả miền thời gian và miền tần số, sau khi đã sử dụng mã
hóa kênh để bảo vệ dữ liệu.
Quá trình ánh xạ dữ liệu thành các ký hiệu thực ra là điều chế từng sóng
mang riêng rẽ, theo giản đồ chòm sao M-QAM. Tùy theo dạng điều chế được lựa
chọn, tại một chu kỳ ký hiệu cho mỗi sóng mang sẽ có n bit thông tin được truyền
đi. Mỗi dạng điều chế có một khả năng chống lỗi khác nhau. Thường thì n càng bé

càng có khả năng chịu nhiễu lớn.
1.2.3 Khối biến đổi IFFT
Các sóng mang được điều chế trên các nhánh con là các số phức tương ứng
với các điểm trên giản đồ chòm sao M-QAM sau đó đưa đến bộ biến đổi IFFT. Nếu
bộ IFFT có N đầu vào thì N được gọi là kích thước của bộ biến đổi IFFT.
Thông thường, trên thực tế số sóng mang con thực sự được sử dụng thường
nhỏ hơn kích thước của bộ IFFT thực tế, trong số N đầu vào của bộ IFFT thì có một
số đầu vào gọi là đầu vào ảo được sử dụng cho mục đích khác nhau như tạo khoảng
trống giữa các ký hiệu OFDM hay chèn tiền tố lặp,…
1.2.4 Khối chuyển đổi song song - nối tiếp
Trên N lối ra của các mẫu tín hiệu thu được sau khi thực hiện biến đổi IFFT,
thực chất đã được chuyển đổi từ song song thành nối tiếp để có thể được truyền đi
trên kênh truyền. Tín hiệu mà ta thu được sau bộ chuyển đổi này là một chuỗi gồm
nhiều ký tín hiệu nối tiếp nhau.
Nếu chu kỳ lấy mẫu của các tín hiệu ban đầu là T
0
và N là kích cỡ của bộ
biến đổi IFFT/FFT thì sau bộ chuyển đổi này ta thu được các ký hiệu OFDM với
khoảng thời gian kéo dài của mỗi ký hiệu (hay còn được gọi là: chu kỳ của ký hiệu
OFDM) là T với: T=NT
0
.


14
Như vậy, mỗi ký hiệu OFDM trên được tạo thành một tập gồm N mẫu tín
hiệu S(nT) thu được sau khi biến đổi IFFT. Các mẫu này quy định những tính chất
đặc trưng cho mỗi ký hiệu OFDM và trong quá trình truyền đi tập các ký hiệu
OFDM được tạo nên từ một nhóm N mẫu này thường được đánh dấu để phân biệt
được với nhau nhờ dùng phương pháp chèn khoảng thời gian vào giữa các ký hiệu

OFDM. Điều này nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải điều chế và thực hiện
đồng bộ tại nơi thu.
1.2.5 Khối chèn khoảng thời gian bảo vệ
Những ảnh hưởng của ISI lên hệ thống OFDM có thể được cải thiện khi ta
thêm vào khoảng bảo vệ trước mỗi ký hiệu OFDM. Khoảng bảo vệ này được chọn
sao cho nó có khoảng thời gian kéo dài lớn hơn độ trải trễ cực đại gây ra bởi kênh
truyền, đặc biệt là phading đa đường. Như vậy ta có thể chọn khoảng bảo vệ là các
khoảng trống.
1.2.6 Khối chuyển đổi D/A và bộ khuếch đại công suất
Sau khi các ký hiệu OFDM được chèn thêm vào tiền tố lặp CP, các ký hiệu
này được cho qua bộ chuyển đổi D/A để thực hiện phép chuyển đổi từ số sang
tương tự và được điều chế bởi một tín hiệu có tần số cao trong dải tần RF để có thể
đưa tín hiệu lên kênh truyền phát tới nơi thu.
Ở máy thu sẽ lần lượt cho các thao tác ngược lại với bên phát để thu được tín
hiệu đã truyền đi.
1.3 Khoảng bảo vệ GI
Ưu điểm của phương pháp điều chế trực giao OFDM không chỉ là sự hiệu
quả về sử dụng băng tần mà còn có khả năng loại trừ nhiễu xuyên ký hiệu ISI thông
qua việc sử dụng khoảng bảo vệ. Do đó ở phần này sẽ trình bày thêm về khoảng
bảo vệ trong kỹ thuật OFDM.
Khoảng bảo vệ của mỗi ký hiệu là một phần bản sao của chính ký hiệu đó, có
thể là phần đầu hoặc phần cuối hoặc cả hai phần của chính ký hiệu đó. Thường thì
người ta hay dùng phần cuối của ký hiệu làm khoảng bảo vệ cho ký hiệu đó. Khi đó
khoảng bảo vệ GI được gọi là CP, nhờ vậy chống được ICI.
1.3.1 Chống lỗi do dịch thời gian
Để giải điều chế ký hiệu OFDM, máy thu phải thực hiện FFT với từng ký
hiệu để lấy ra được biên độ và pha của sóng mang con. Với các hệ thống OFDM có
tốc độ lấy mẫu như nhau cho cả máy phát và thu, thì kích thước FFT phải như nhau
cho cả tín hiệu phát và tín hiệu thu nhằm duy trì được tính trực giao giữa các sóng
mang con. Do chèn thêm dải bảo vệ mỗi ký hiệu thu được có thời gian lấy mẫu là

T
G
+ T
FFT
, trong khi máy thu chỉ cần giải mã tín hiệu trong khoảng thời gian T
FFT
.
Do đó khoảng thời gian T
G
là thừa. Với một kênh truyền lý tưởng không có trễ


15
truyền dẫn, máy thu sẽ không gặp phải bất kỳ sự xê dịch nào về mặt thời gian và
vẫn lấy mẫu chính xác mà không cần bất kỳ một khoảng ngăn cách nào giữa các ký
hiệu. Tuy nhiên, trong thực tế không có kênh truyền nào là lý tưởng, trên mọi kênh
truyền luôn luôn có trễ truyền dẫn. Dải bảo vệ sẽ chuyển đổi các xê dịch về mặt
thời gian này thành sự quay pha của các sóng mang con trong tín hiệu thu được.
Lượng quay pha này tỷ lệ với tần số của sóng mang con. Giả sử lượng thời gian xê
dịch là như nhau với các ký hiệu khác nhau, khi đó lượng di pha do sự xê dịch thời
gian dễ dàng được loại bỏ bởi bước làm bằng kênh truyền. Trong môi trường đa
đường, dải bảo vệ càng lớn thì ISI càng được loại bỏ nhiều, lỗi do sự xê dịch thời
gian càng được giảm thiểu.
1.3.2 Chống nhiễu giữa các ký hiệu (ISI)
Trong một tín hiệu OFDM, biên độ và pha của một sóng mang con phải được
giữ không đổi trong suốt thời gian truyền một ký hiệu nhằm duy trì được sự trực
giao giữa các sóng mang con. Nếu biên độ và pha của sóng mang con bị biến đổi
trong thời gian truyền của ký hiệu thì dạng phổ của sóng mang con không còn là
dạng sinc nữa, dẫn đến các điểm 0 trong dạng phổ sẽ không xuất hiện tại các tần số
trung tâm của các sóng mang con, gây ra nhiễu giữa các sóng mang con (ICI). Tại

biên giới giữa các ký hiệu, biên độ và pha thay đổi đột ngột tới giá trị mới tương
ứng với ký hiệu mới. Trong môi trường đa đường, ISI sẽ gây ra sự phân tán năng
lượng giữa các ký hiệu với nhau, do đó sẽ có sự thay đổi nhất thời của pha và biên
độ sóng mang con tại thời điểm bắt đầu của ký hiệu. Có nghĩa là biên độ và pha của
sóng mang con tại thời điểm bắt đầu ký hiệu sẽ nhỏ hơn hoặc lớn hơn biên độ và
pha thực sự của nó. Biên độ và pha này sẽ liên tục thay đổi dưới sự tác động của
các thành phần đa đường. Thời gian tồn tại của sự thay đổi nhất thời này tỷ lệ với
trễ truyền dẫn của kênh truyền. Nếu trễ truyền dẫn không vượt quá dải bảo vệ thì
khi thực hiện FFT biên độ và pha của sóng mang đã đi vào ổn định, do đó không
gây ra lỗi nhận diện pha và biên độ sóng mang. Các ảnh hưởng khác của hiện tượng
đa đường như: sự quay pha của các sóng mang, sự giảm biên độ sóng mang đều có
thể được hiệu chỉnh bởi bước cân bằng kênh truyền. Việc chèn thêm dải bảo vệ đã
giải quyết được phần lớn các ảnh hưởng do ISI gây ra với tín hiệu thu, nhưng dải
bảo vệ chỉ phát huy hiệu quả khi trễ truyền dẫn không vượt quá phạm vi của nó.
Trong thực tế, các thành phần đa đường suy giảm rất chậm theo thời gian, trong khi
dải bảo vệ lại không thể lớn một cách tuỳ ý (dải bảo vệ càng lớn thì hiệu suất sử
dụng phổ tần số càng thấp), do đó không thể loại bỏ triệt để ảnh hưởng của ISI lên
tín hiệu thu.


16

Hình 1.7 Hiệu quả loại bỏ ISI của dải bảo vệ
Hình trên cho thấy kết quả mô phỏng của một hệ thống OFDM làm việc
trong môi trường đa đường. Giả thiết đáp ứng xung của các thành phần đa đường
suy giảm sau 8 mẫu, trễ truyền dẫn là 3.5 mẫu. Quan sát trong khoảng thời gian 16
mẫu, tương đương với 99% tổng năng lượng của các đáp ứng xung thu nhận được.
Hình trên cho thấy tương quan giữa tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) hiệu dụng và tỷ
số tín hiệu trên tạp âm kênh truyền. S/N hiệu dụng là tỷ số tín hiệu trên tạp âm tại
máy thu sau bước giải điều chế. Nói một cách ngắn gọn, S/N hiệu dụng đại diện

cho chất lượng thông tin thu nhận, S/N kênh truyền đại diện cho chất lượng kênh
truyền. Dễ thấy là S/N hiệu dụng bao giờ cũng nhỏ hơn S/N kênh truyền, do S/N
hiệu dụng còn phải chịu các ảnh hưởng do hiện tượng đa đường gây ra. Người ta
thường dùng tỷ số lỗi bit (BER) để đánh giá chất lượng thông tin của một hệ thống.
Tuy nhiên ở đây ta xem xét hệ thống OFDM một cách tổng thể, độc lập với phương
thức điều chế sóng mang nên ta dùng S/N để đánh giá chất lượng thông tin của hệ
thống. BER ứng với một phương thức điều chế cụ thể sẽ được suy ra từ S/N hiệu
dụng.
Kết quả mô phỏng cho thấy, S/N hiệu dụng tỷ lệ với S/N kênh truyền. Điều
này là hợp lý bởi nếu chất lượng kênh truyền được cải thiện thì chất lượng thông tin
thu được cũng sẽ được cải thiện. Ta có thể nhận thấy, dải bảo vệ càng lớn thì S/N
hiệu dụng càng được cải thiện. Với S/N kênh truyền bằng 45dB, nếu dải bảo vệ chỉ
dài 4 mẫu thì S/N hiệu dụng bằng 15dB, trong khi nếu tăng dải bảo vệ lên 16 mẫu
thì S/N hiệu dụng đạt tới 25dB. Như vậy dải bảo vệ càng lớn thì năng lượng ISI bị
lọc bỏ càng lớn. Tuy nhiên với độ dài dải bảo vệ là 16 mẫu như trên thì ảnh hưởng
của ISI vẫn còn rất đáng kể. Với cùng điều kiện về trễ truyền dẫn và độ dài dải bảo
vệ, S/N hiệu dụng còn có thể được cải thiện bằng cách sử dụng các phương thức
điều chế sóng mang đơn giản như BPSK, QPSK. Nhưng như thế đồng nghĩa với
việc hiệu quả sử dụng phổ tần số sẽ thấp hơn là dùng các phương thức điều chế cấp


17
cao khác. Để đạt được hiệu quả sử dụng phổ tần số cao, trong khi S/N hiệu dụng
đạt mức 35dB thì độ dài tối thiểu của dải bảo vệ phải là 64 mẫu.
Trên cùng là kết quả mô phỏng của 2 hệ thống có cùng độ dài dải bảo vệ là 64
mẫu, một hệ thống chạy 80 sóng mang với số điểm thực hiện IFFT là 128, và hệ
thống còn lại chạy 320 sóng mang với số điểm thực hiện IFFT là 512. Như vậy 2 hệ
thống có cùng một băng thông. Đáp ứng kênh truyền với hệ thống 320 sóng mang
bằng phẳng hơn nên cho SNR hiệu dụng cũng tốt hơn. Tăng số sóng mang con sẽ
cải thiện chất lượng thông tin của toàn hệ thống. Tuy nhiên, đến một mức độ nào

đó thì tăng số sóng mang con lại làm giảm chất lượng thông tin. Vấn đề này ta đã
đề cập đến ở các mục trước và sẽ còn tiếp tục được làm rõ ở các mục sau.
1.3.3 Mào đầu và phân cách sóng mang
Chèn dải bảo vệ sẽ làm chậm tốc độ ký hiệu nhưng không ảnh hưởng đến sự
phân cách giữa các sóng mang tại máy thu. Khoảng cách giữa các sóng mang quyết
định bởi tốc độ lấy mẫu và số điểm thực hiện FFT tại máy thu :
FFT
S
N
F
f 
(1.6)
Trong đó:

f là khoảng cách tần số giữa các sóng mang con (Hz).
F
S
là tốc độ lấy mẫu (Hz).
N
FFT
là số điểm thực hiện FFT
1.4 Đồng bộ
Như các bộ điều chế và giải điều chế số khác, hệ thống đa sóng mang OFDM
cũng cần một cơ chế đồng bộ tin cậy. OFDM truyền song song trên N sóng mang
con nên có độ dài ký hiệu lớn, do đó ít bị ảnh hưởng của độ dịch về thời gian. Nói
cách khác, không giống như hệ thống đơn sóng mang bị nhiễu ISI bởi độ rung, hiện
tượng này không ảnh hưởng tới tính chất trực giao của các sóng mang trong hệ
thống đa sóng mang. Tuy nhiên độ dịch về tần số lại ảnh hưởng nghiêm trọng đến
hệ thống OFDM và chiếm một vai trò quan trọng trong thiết kế hệ thống. Nhiễu
pha cũng cũng gây các ảnh hưởng nghiêm trọng khác tới hệ thống OFDM vô tuyến.

1.4.1 Dịch thời gian và tần số trong OFDM
Giả sử nhiễu giữa các tín hiệu đồng hồ là không đáng kể, một tín hiệu
OFDM được truyền đi có thể được biểu diễn như sau:
 
 













1
1
0
2
2
1
kN
kk
N
n
s
N

nk
j
k
f
k
tweDtx

(1.7)
Với


18

 
ss
f
kN
t
f
k
21




Trong đó k
1
và k
2
là độ dài khoảng bảo vệ ở đầu và cuối ký hiệu, w(t) là hàm

cửa sổ ở miền thời gian. Tín hiệu thu được ở phía thu r(t) sẽ được lọc và lấy mẫu
với tần số lấy mẫu là bội số của 1/T.
Tín hiệu ở đầu ra của máy thu FFT với giả thiết kênh truyền lý tưởng được
biểu diễn như sau:
 
T
n
f
k
cn
fTTW
T
Nk
fXy



















(1.8)
Trong đó X
c
(f) là biến đổi Fourier của tín hiệu analog được lặp lại một cách
định kỳ tương đương với tín hiệu phát ra bởi máy phát IFFT. Do đó, X
c
(f) có phổ
vạch tại tần số

k/T và W(f) là biến đổi Fourier của hàm cửa sổ w(t).
Giả thiết tín hiệu lấy mẫu theo thời gian có độ dịch pha tương đối

và độ
dịch pha này không đổi suốt trong một ký hiệu, khi đó tín hiệu ở phía thu đã được
lấy mẫu có thể đơn giản hóa như sau:
s
k
f
k
t
N
n
tf
N
n
j
j
nk

eeDy









1
0
2
(1.9)
Trong đó

biểu diễn độ méo pha của đường bao. Sau khi biến đổi Fourier
tín hiệu có dạng sau:















1
0
1
0
2
2
2
1
N
k
N
n
k
N
m
j
N
n
j
k
N
n
j
nm
eeeD
N
D




(1.10)
 





























mn
mn
eD
eeDD
N
n
j
m
N
k
mn
N
k
j
N
n
N
n
j
nm



2
1
0
2
1

0
2
0
(1.11)
Như vậy, độ dịch pha theo thời gian hay độ méo pha của đường bao không
ảnh hưởng đến tính trực giao của các sóng mang con.
Tuy nhiên, dịch tần số lại gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tín hiệu OFDM.
Nó làm nhiễu giữa các sóng mang và do đó gây ra vi phạm tính trực giao của các
sóng mang con. Như ở trên, ta đã có được biểu thức của tín hiệu tương tự ở miền
tần số dạng phổ vạch như sau:
 
T
n
f
k
cn
fTTW
T
Nk
fXy



















(1.12)


19
Rõ ràng ảnh hưởng của dịch tần gây ra giao thoa giữa các sóng mang cũng
tương tự như giao thoa giữa các ký hiệu do rung trong tín hiệu đơn sóng mang.
Trong kênh không phân tán với một xung vuông, nhiễu do dịch tần gây ra như sau:
























1
0
2
1
0
2
N
n
k
f
f
N
n
j
k
f
k
t
N
n
ff
N

n
tj
kk
s
s
s
eDeDy



(1.13)
Sau khi biến đổi DFT ta có:
 
m
N
k
fmn
N
k
j
N
n
n
N
f
j
fj
n
m
NeD

e
e
DD 





















1
0
2
1
0
2

2
~
1
1



(1.14)
Trong đó

f là độ lệch tần số tương đối :
s
f
fn
f



Biểu thức trên cho thấy ngoài tín hiệu mong muốn còn có thành phần nhiễu
giữa các ký hiệu của một vài sóng mang. Hiện tượng này gây ra nhiễu giữa các
sóng mang ICI và đây là một vấn đề quan trọng trong hệ thống OFDM.
Để tránh nhiễu ICI gây ra bởi dịch tần, biến đổi Fourier của hàm cửa sổ phải
có giá trị 0 tại điểm là bội số của tần số ký hiệu.
 
nTtn
tww


(1.15)
 

mmfm
s
WW



2
(1.16)
Một hàm sinc tổng quát có dạng:
 
ng
n
n



sin

Với g(n) là hàm thêm vào để thỏa mãn biểu thức trên. g(n) thường được chọn
là hàm cos nâng (Raised cosine function).









20

Biểu thức của hàm cos nâng như sau:




















t
T
t
T
T
t
T
t
T

t
T
t
T
tT
w
rc
0
2
1
2
1
41
cossin
2
1
0
2
2
2






(1.17)
Trong đó

là hệ số đặc trưng cho dạng xung ở miền thời gian. Nếu


càng lớn
thì yêu cầu khoảng bảo vệ càng lớn và chiếm dụng băng thông càng lớn.
Ảnh hưởng của dịch pha tới hệ thống OFDM nhiều khi là bắt buộc. Do đó,
trong thực tế, yêu cầu không có nhiễu ISI được nới lỏng tới chừng mực nào đó để
có thể chống lại dịch tần. Nói cách khác, ta cho phép một lượng nhỏ nhiễu ISI để
giảm thiểu nhiễu ICI. Như vậy cần có sự thỏa hiệp giữa nhiễu ISI và nhiễu ICI.
1.4.2 Đồng bộ trong hệ thống OFDM
Để thực hiện đồng bộ trong hệ thống OFDM ta thực hiện theo các bước sau
(hình 1.8):

Hình 1.8 Các bước đồng bộ trong OFDM
Trước hết, cần đồng bộ khung (hoặc gói) để cung cấp thông tin điều chỉnh về
ký hiệu OFDM. Tiếp đó, cần hiệu chỉnh tần số trước khi thực hiện biến đổi FFT để
giảm ảnh hưởng của nhiễu ICI. Sau đó thêm một giai đoạn điều chỉnh mịn và bù
tần số được thực hiện. Nói chung điều chỉnh khung và sửa tần số là công việc rất
phức tạp, đòi hỏi cấu hình phần cứng cũng như phần mềm cao. Kỹ thuật điều chỉnh
và sửa tần số trong OFDM có thể chia thành hai loại: phương tiện dữ liệu (data


21
aided) và kỹ thuật phi tuyến (non-linear techniques). Kỹ thuật phương tiện dữ liệu
sử dụng một mẫu bit đã biết hoặc tín hiệu pilot để đánh giá trễ và dịch tần số. Kỹ
thuật phi tuyến sử dụng tính chu kỳ của tín hiệu để rút ra thành phần hài mong
muốn bằng cách sử dụng toán tử phi tuyến. Kỹ thuật phương tiện dữ liệu data aided
được áp dụng trong nhiều hệ thống thông tin số OFDM như HDTV, Wireless LAN.
1.4.2.1 Đồng bộ thời gian và đồng bộ khung
Trước hết cần có một mạch đồng bộ khung để phát hiện điểm bắt đầu của
khung. Điều này được thực hiện bằng cách tạo ra sự tương quan giữa tín hiệu đến
với thành phần mào đầu biết trước. Mạch này đôi khi cũng được dùng để điều

chỉnh cho bộ điều khiển hệ số khuyếch đại. Do đó ngưỡng của mạch phải được
điều chỉnh cho phù hợp. Bởi vì dịch thời gian không ảnh hưởng đến tính trực giao
của các ký hiệu do đó có thể bù thời gian sau biến đổi FFT. Sau đây là sơ đồ khối
tổng quát (hình 1.9).

Hình 1.9 Đồng bộ khung
Như đã xét, ảnh hưởng của dịch thời gian là quay pha và tăng một cách tuyến
tính theo thứ tự các sóng mang. Để đánh giá dịch thời gian, ta phải giải bài toán hồi
quy với một biến thích hợp đặc trưng cho ảnh hưởng của pha đinh trong kênh (hình
1.10).

Hình 1.10 Ước lượng dịch thời gian


22
1.4.2.2 Ước lượng dịch tần số
Dịch tần phải được sửa trước khi biến đổi FFT ở phía thu. Bộ biến đổi FFT
có thể sử dụng như bộ phát hiện dịch tần. Giả sử đã biết mẫu dữ liệu sử dụng trong
đồng bộ. Sau khi biến đổi FFT ở phía thu ta được:
 
m
N
k
N
n
fmn
N
k
j
nm

NeDD 






1
0
1
0
2

(1.18)
Nếu cũng khối đó lặp lại, kết quả sẽ là:
n
fj
n
NeD




2

Do đó, chúng ta có thể đánh giá được

f bằng cách lấy trung bình của các giá
trị của một ký hiệu và giá trị trung bình cộng tương ứng của ký hiệu trước đó như
sau:

 
 











1
0
1
0
1
'
11
N
m
l
i
im
mi
yy
lN

Quá trình này được thực hiện như sau:

Hình 1.11 Ước lượng dịch tần số
Số lần lặp lại phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N và yêu cầu về độ
chính xác của việc ước lượng tần số. Sơ đồ này hoạt động khá tốt trong môi trường
có tỷ số S/N nhỏ. Tuy nhiên, kỹ thuật này có hạn chế khi độ dịch tần số

f < 1/2T.
Độ dịch tần ban đầu phải lớn hơn giới hạn 1/2T đó.







23
1.5 Nhận xét
Trong chương này, ta đã nghiên cứu sơ lược về kỹ thuật OFDM và các đặc
trưng cơ bản của nó. Qua đó ta có thể rút ra được một số ưu khuyết điểm của kỹ
thuật này:
1.5.1 Ưu điểm
- Sử dụng dải tần rất hiệu quả do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang
con. Hạn chế được ảnh hưởng của phading và hiệu ứng đa đường bằng cách chia
kênh phading chọn lọc tần số thành các kênh con phading phẳng tương ứng với các
tần số sóng mang OFDM khác nhau.
- Phương pháp này có ưu điểm quan trọng là loại bỏ được hầu hết giao thoa
giữa các sóng mang (ICI) và giao thoa giữa các ký hiệu (ISI) do sử dụng CP. Nếu
sử dụng các biện pháp xen rẽ và mã hoá kênh thích hợp thì sẽ có thể khắc phục
được hiện tượng suy giảm xác suất lỗi trên ký hiệu do các hiệu ứng chọn lọc tần số
ở kênh gây ra. Có thể sử dụng phương pháp giải mã tối ưu với độ phức tạp giải mã

ở mức cho phép. Quá trình cân bằng kênh được thực hiện đơn giản hơn so với việc
sử dụng các kỹ thuật cân bằng thích nghi trong các hệ thống đơn tần. Trên thực tế,
quá trình thực hiện điều chế và giải điều chế trong OFDM được đảm bảo nhờ sử
dụng phép biến đổi FFT. Nếu sử dụng kết hợp với phép điều chế vi sai thì không
cần phải thực hiện quá trình ước lượng kênh.
1.5.2 Khuyết điểm
- Nhạy với độ dịch tần số:
Chỉ cần một sai lệch nhỏ cũng có thể làm mất tính trực giao của các sóng
mang phụ. Vì vậy OFDM rất nhạy với hiệu ứng dịch tần Dopler.
Các sóng mang phụ chỉ thật sự trực giao khi máy phát và máy thu sử dụng
cùng tập tần số. Vì vậy, máy thu phải ước lượng và hiệu chỉnh dịch tần số sóng
mang của tín hiệu thu được.
- Tại máy thu, sẽ rất khó khăn trong việc quyết định vị trí định thời tối ưu để
giảm ảnh hưởng của ICI và ISI.
- Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PAPR là lớn vì tín hiệu
OFDM là tổng của N thành phần được điều chế bởi các tần số khác nhau. Khi các
thành phần này đồng pha, chúng tạo ra ở ngõ ra một tín hiệu có biên độ rất lớn.
Ngược lại, khi chúng ngược pha, chúng lại triệt tiêu nhau làm ngõ ra bằng 0.
Chính vì vậy, PAPR trong hệ thống OFDM là rất lớn.





24
Chương 2: MỘT SỐ NÉT VỀ KỸ THUẬT CDMA
2.1 Một vài nét chung
CDMA được đưa ra thị trường lần đầu tiên vào năm 1995 với chuẩn IS-95.
Ở thế hệ di động thứ 3 sẽ sử dụng công nghệ đa truy cập phân chia theo mã
(CDMA) thay vì công nghệ đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA), theo

chuẩn IMT-2000.
Trong hệ thống CDMA, mỗi người dùng được cấp phát một chuỗi mã (chuỗi
trải phổ) dùng để mã hoá tín hiệu mang thông tin. Tại máy thu, tín hiệu thu sẽ được
đồng bộ giải mã để khôi phục tín hiệu gốc và dĩ nhiên máy thu phải biết được chuỗi
mã đó để giải trải phổ tín hiệu. Kỹ thuật trải phổ tín hiệu có gây nhiễu nhưng có thể
tách được trong điều kiện một lúc dùng chung dải tần số. Điều này dễ dàng thực
hiện được vì tương quan chéo giữa mã của người dùng mong muốn và mã của các
người dùng khác thấp. Băng thông của tín hiệu mã được chọn lớn hơn rất nhiều so
với băng thông của tín hiệu mang thông tin. Do đó, quá trình mã hoá sẽ làm trải
rộng phổ của tín hiệu, kết quả cho ta tín hiệu trải phổ.
Một kỹ thuật điều chế trải phổ phải thoã mãn 2 tiêu chuẩn:
- Băng thông của tín hiệu truyền phải lớn hơn băng thông của tín hiệu mang
thông tin.
- Trải phổ được thực hiện bằng một mã độc lập với số liệu.
Tỉ số băng thông truyền trên băng thông của tín hiệu thông tin được gọi là độ
lợi xử lý của hệ thống trải phổ:
t
p
i
B
G
B

(2.1)
Với B
t
: băng thông truyền; B
i
: băng thông của tín hiệu mang thông tin.
Tín hiệu trải phổ cho băng thông rộng nên có những ưu điểm khác so với tín

hiệu băng hẹp.
- Khả năng đa truy cập: nếu những người dùng phát tín hiệu trải phổ tại cùng
một thời điểm, máy thu có khả năng phân biệt giữa các người dùng, do đó các mã
trải phổ có các tương quan chéo thấp.
- Bảo vệ chống nhiễu đa đường: trong kênh truyền vô tuyến không chỉ có
một đường truyền giữa máy thu và máy phát. Vì tín hiệu bị phản xạ, khúc xạ, nhiễu
xạ nên tín hiệu thu được tại đầu thu bao gồm các tín hiệu trên các đường khác nhau.
Tín hiệu trên các đường khác nhau đều là bản sao của cùng một tín hiệu nhưng
khác biên độ, pha, độ trễ và góc tới. Điều chế trải phổ chống lại nhiễu đa đường,
việc giải trải phổ sẽ coi phiên bản của trễ là tín hiệu nhiễu và giữ lại một phần nhỏ
của tín hiệu này trong băng thông tín hiệu mong muốn, tuy nhiên nó phụ thuộc
nhiều vào phương pháp điều chế được sử dụng.