ghép kênh phân chia theo tần số mã hóa trực giao (cofdm)

Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

MỤC LỤC

CHƯƠNG 19: GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ MÃ HÓA
TRỰC GIAO (COFDM)............................................................................... 3
19,1. Tại sao lại sử dụng đa sóng mang?..................................................5
19.2. COFDM là gì?.................................................................................. 8
19.3. Hình thành các biểu tượng COFDM............................................13
19.4. Bổ sung tín hiệu trong phổ COFDM.............................................25
19.5. Điều chế phân cấp........................................................................... 28
19.6. Tổng kết............................................................................................ 29

Page 1


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

CHƯƠNG 19: GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN
SỐ MÃ HÓA TRỰC GIAO (COFDM)
Khoảng 100 năm trước, khi bắt đầu việc truyền tải điện của các bản tin, sóng
mang đơn là phương pháp đã được sử dụng cho truyền tải thông tin. Các thông báo
được truyền đi rất nhanh dưới dạng hình sin bằng cách áp dụng biên độ analog, kỹ
thuật điều chế tần số hoặc điều chế pha. Kể từ thập niên tám mươi, sóng mang đơn
được truyền đi nhiều hơn và bằng các phương pháp kỹ thuật số trong sự đánh tín
hiệu dịch tần số (FSK) và trong nhiều trường hợp là vector điều chế (QPSK,
QAM). Các ứng dụng này là fax, modem, vô tuyến di động, sóng liên kết và truyền

hình vệ tinh và truyền tải dữ liệu qua cáp băng thông rộng.
Tuy nhiên, đặc điểm của các đường truyền trong phương pháp truyền sóng
mang đơn rất nhạy cảm với nhiễu, phức tạp hoặc không đầy đủ. Kể từ thời của
Marconi và Hertz, tuy nhiên, nó là những đường truyền được sử dụng thường
xuyên nhất. Ngày nay, tất cả các thế hệ của transistor radios, máy thu truyền hình
và điện thoại di động hoặc đơn giản, máy bộ đàm, tất cả đều hoạt động với một nhà
cung cấp dịch vụ điều chế sóng mang mặt đất. Mỗi lái xe có thể nhận được tín hiệu
từ các chương trình phát thanh mà ông ta nghe khi đi trên đường, khi dừng lại ở
đèn đỏ - ông ta ở trong một 'điểm chết'. Do tiếp nhận nhiều đường truyền, pha đinh
xảy ra ở tần số và vị trí chọn lọc. Trong truyền hình, tốc độ truyền bình thường với
băng thông lên đến 8 MHz, được sử dụng cho các phương pháp truyền dẫn kỹ thuật
số đáng tin cậy. Sử dụng một đa sóng mang là một trong những phương pháp tiếp
cận đáng tin cậy. Các thông tin kỹ thuật số này không chỉ truyền thông qua một nhà
cung cấp dịch vụ mà qua nhiều nhà cung cấp dịch vụ phụ khác khi có nhiều lõi ở
dữ liệu.
Những phương pháp này, đã được biết đến từ những năm bảy mươi:

Page 2


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

• Ghép kênh phân chia theo tần số mã hóa trực giao (COFDM)
• Đa âm gián đoạn (DMT).
Chúng được sử dụng
• Phát thanh quảng bá số (DAB),
• Truyền hình quảng bá số mặt đất (DVB-T),
• Đường dây thuê bao không đối xứng (ADSL),

• Truyền của các tín hiệu dữ liệu thông qua các đường dây điện.
• ISDB-T
• DTMB
• DVB-T2
• DVB-C2
Trong phần này, đặc điểm và thế hệ của các phương pháp điều chế đa sóng
mang như ghép kênh phân chia tần số mã hóa trực giao (COFDM) hoặc đa âm gián
đoạn (DMT) sẽ được mô tả.
Khái niệm về điều chế đa sóng mang xuất phát từ phòng thí nghiệm Bell ở Mỹ
[CHANG] và ý tưởng ở Pháp trong những năm bảy mươi. Trong những ngày đó,
các con chip không đủ để phát triển những ý tưởng đó. Mãi cho đến nhiều năm sau
đó, đầu những năm chín mươi, khái niệm này đã được biến thành hiện thực và
được áp dụng lần đầu tiên trong phát thanh quảng bá số (DAB). Mặc dù DAB có
thể không thực sự là một thành công tuyệt đối, điều này không phải do công nghệ
mà là do không phù hợp, và về nguyên tắc là do ngành công nghiệp và chính trị.
Công nghệ chính là bước phát triển đầu tiên. Thậm chí ngày nay, rất khó để thuyết
phục người tiêu dùng sử dụng sản phẩm trong lĩnh vực này hay lĩnh vực khác là tốt
hơn. Nó là điều đúng đắn để đưa đến nhiều quyết định cho người tiêu dùng, nhưng
họ phải có kiến thức về những tính năng mới, các nguyên tắc cơ bản hoặc thậm chí
có thể mua các loại sản phẩm mới. Trong trường hợp của DAB, điều này chỉ có thể
được thực hiện từ năm 2001 (máy thu DAB có sẵn). Trường hợp của mạng viễn
Page 3


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

thông ADSL ngày càng được chấp nhận và yêu cầu để truy cập Internet vì tốc độ
của nó, và trong trường hợp của DVB-T đang lan rộng tại các quốc gia nơi mà nó

được thúc đẩy và coi như là một công nghệ thích hợp. Nếu được áp dụng một cách
chính xác, DAB và DVB-T sẽ đóng góp tốt để bảo toàn năng lượng và tần số trong
khi tại cùng một thời gian cung cấp hiệu suất tốt hơn.

Hình 19.1. Các kênh vô tuyến mặt đất

19.1. Tại sao lại sử dụng đa sóng mang?
Phương pháp đa sóng mang là một phương pháp truyền phức tạp nhất trong tất
cả các phương pháp, và không có điểm nào thua kém so với phương pháp mã hóa
phân chia theo thời gian. Nhưng tại sao nó lại phức tạp? Lý do rất đơn giản:
phương tiện truyền tải gặp nhiều khó khăn (Hình 19,1) để đối phó với môi trường
truyền dẫn mặt đất liên quan đến:
•Đường truyền dẫn mặt đất.
•Khó khăn liên quan đến điều kiện đường truyền.
Các đường dẫn truyền trên mặt đất có những đặc điểm tính năng:

Page 4


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

• Tiếp nhận đa đường thông qua đường dẫn âm phản xạ gây ra bởi sự phản xạ từ
các tòa nhà, núi, cây cối, xe cộ;
• Nhiễu Gaussian trắng cộng (AWGN);
• Băng hẹp hoặc băng rộng gây ra bởi các nguồn vô tuyến điện khác nhau;
• Hiệu ứng Doppler, tức là tần số thay đổi trong điện thoại di động tiếp nhận.
Tiếp nhận đa đường dẫn đến hiện tượng chọn lọc tần số bị sai (Hình 19,2), một
hiệu ứng được gọi là "hiệu ứng đèn đỏ" của radio trong xe hơi. Chiếc xe dừng lại ở

đèn đỏ và không nhận được tin hiệu. Nếu chọn một trạm khác hoặc di chuyển xe
về phía trước, tiếp nhận sẽ phục hồi. Nếu thông tin được truyền bởi sóng mang rời
rạc thì ở một tần số đặc biệt, âm phản xạ sẽ gây ra hủy nhận tín hiệu tại các địa
điểm cụ thể ở tần số này. Hiệu ứng này là một hàm của tần số, cường độ và độ trễ
của âm phản xa.

Hình 19.2. Chuyển giao chức năng của một kênh vô tuyến với tiếp nhận đa đường,
chọn lọc tần số Fading

Page 5


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Nếu tỷ lệ dữ liệu cao của các tín hiệu kỹ thuật số được truyền qua vector điều
chế sóng mang (điều chế I / Q), nó sẽ phát triển một băng thông với tỷ lệ tương
ứng.
Băng thông có sẵn thường được chỉ định. Tỷ lệ băng thông được duy trì từ các
loại điều chế và tốc độ dữ liệu. Tuy nhiên, phương pháp đơn sóng mang có một tốc
độ băng thông tương đối cao, thường là từ 1 MS/s đến 30 MS/s. Điều này dẫn đến
thời gian biểu diễn rất ngắn khoảng 1 μs và ngắn hơn (nghịch đảo của tỷ lệ biểu
tượng). Tuy nhiên, độ trễ của âm phản xạ có thể dễ dàng biểu diễn được trong
phạm vi lên đến 50 μs hoặc nhiều hơn trong truyền dẫn mặt đất. Âm phản xạ sẽ
dẫn đến can nhiễu liên kí tự giữa các biểu tượng liền kề hoặc các biểu tượng cách
xa nhau. Một thủ thuật là tạo ra biểu tượng thời gian dài nhất có thể để giảm can
nhiễu và sự tạm dừng được chèn vào giữa các biểu tượng, gọi là khoảng bảo vệ.

Hình 19.3: Can nhiễu liên ký tự / nhiễu xuyên âm liên ký tự với tiếp nhận đa

đường

Page 6


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình 19.4: COFDM: Đa sóng mang trong kênh vô tuyến với fading
Tuy nhiên, vẫn còn có các vấn đề về vị trí và chọn lọc tần số hiện tượng fading.
Nếu sau đó thông tin không được truyền thông qua một nhà cung cấp dịch vụ duy
nhất nhưng được phân phối trên nhiều nhà cung cấp dịch vụ khác và một lỗi bảo vệ
tổng thể tương ứng được xây dựng, băng thông kênh có sẵn còn lại không đổi, các
nhà cung cấp cá nhân hoặc nhà cung cấp dịch vụ bị ảnh hưởng bởi fading, nhưng
không phải tất cả trong số đó.
Vào cuối bên nhận, các thông tin lỗi có thể được phục hồi từ các sóng mang
không bị ảnh hưởng để có thể tái tạo lại dòng dữ liệu bằng các phương tiện bảo vệ
lỗi. Tuy nhiên, hàng ngàn sóng mang phụ được sử dụng thay vì một sóng mang, tỷ
lệ biểu tượng giảm bởi các yếu tố của số lượng sóng mang phụ và các biểu tượng
tương ứng kéo dài vài nghìn lần trên 1ms. Các vấn đề về fading được giải quyết, và
cùng một lúc, giải quyết các vấn đề can nhiễu liên kí tự do biểu tượng dài hơn và
khoảng dừng phù hợp giữa chúng.
Một phương pháp đa sóng mang được tạo ra và được gọi là ghép kênh phân
chia theo tần số mã hóa trực giao (COFDM). Nó cần thiết để thấy rằng các sóng
mang lân cận không can thiệp đến nhau, tức là trực giao với nhau.

Page 7

Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

19.2. COFDM là gì?
Ghép kênh phân chia tần số trực giao là một phương pháp đa sóng mang với
hàng ngàn sóng mang phụ, trong đó không có sự can thiệp giữa các sóng mang vì
trực giao với nhau. Các thông tin được truyền tải được phân phối xen kẽ qua nhiều
sóng mang, có thêm bảo vệ lỗi thích hợp, kết quả là ghép kênh phân chia theo tần
số mã hóa trực giao (COFDM). Mỗi sóng mang con là vector điều chế, tức là
QPSK, 16QAM và thường lên đến 64QAM điều chế.

COFDM là một hỗn hợp của trực giao (vuông góc với nhau hoặc nói cách khác,
không can thiệp lẫn nhau) và phân chia tần số (phân chia thông tin thành sóng
mang phụ trong miền tần số).
Trong một kênh truyền dẫn, thông tin có thể được truyền liên tục hoặc truyền
trong các khe thời gian. Sau đó có thể truyền dẫn các thông điệp khác nhau trong
khe thời gian khác nhau, ví dụ như luồng dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau. Khe
thời gian là phương pháp đã được áp dụng từ lâu, chủ yếu là trong điện thoại cho
việc truyền tải các cuộc gọi khác nhau trên một dòng, một kênh vệ tinh cũng là một
trong các kênh vô tuyến di động. Điển hình cho sự can nhiễu gây ra bởi một điện
thoại phù hợp với các tiêu chuẩn GSM về chiếu xạ vào hệ thống stereo và bộ
truyền hình có nguồn gốc từ phương pháp khe thời gian này, nó được gọi là đa truy
nhập phân chia theo thời gian (TDMA). Tuy nhiên, nó cũng có thể chia nhỏ một
kênh truyền dẫn của một băng thông nhất định trong miền tần số, kết quả là một
trong các kênh phụ đó có thể được đặt một sóng mang phụ. Mỗi sóng mang phụ
được điều chế độc lập và mang thông tin riêng của mình. Các sóng mang phụ này
có thể được điều chế vector, tức là QPSK, 16QAM và thường điều chế 64QAM.
Tất cả các sóng mang phụ được đặt cách nhau cách nhau một khoảng thời gian
liên tục Δf. Một kênh thông tin liên lạc có thể chứa đến hàng ngàn sóng mang phụ,

một trong số đó có thể mang theo các thông tin từ một nguồn để làm với bất kỳ
Page 8


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

một sóng mang phụ khác. Tuy nhiên, nó cũng có thể cung cấp một dòng dữ liệu
duy nhất với bảo vệ lỗi và sau đó chia nó vào nhiều sóng mang phụ. Sau đó thực
hiện ghép kênh phân chia theo tần số (FDM). Như vậy, sau khi thực hiện FDM,
một dòng dữ liệu được phân chia và truyền đi trong một kênh, không phải thông
qua một sóng mang duy nhất mà qua hàng ngàn sóng mang nhỏ, điều chế vector kỹ
thuật số. Kể từ khi các sóng mang phụ rất gần với nhau, ví dụ như với khoảng cách
một vài kHz, việc kiểm tra phải được thực hiện để thấy rằng các sóng mang phụ
không can thiệp với nhau. Các sóng mang phải trực giao với nhau. Trực giao có
nghĩa là vuông góc với nhau, nhưng trong kỹ thuật truyền thông thường có nghĩa là
tín hiệu mà không ảnh hưởng đến nhau do đặc điểm nhất định. Các sóng mang liền
kề của một hệ thống FDM ảnh hưởng đến nhau ở một mức độ nhiều hay ít? Người
ta phải bắt đầu với một xung hình chữ nhật và biến đổi Fourier (Hình 19,5). Một
xung đơn chữ nhật trong khoảng thời gian Δt = sin(x)/x cung cấp một quang phổ
hình chữ trong miền tần số, với giá trị tương ứng trong khoảng cách ngoài bởi
một hằng số ∆f=1/∆t trong quang phổ. Một xung hình chữ nhật thể hiện một
quang phổ liên tục, tức là thay vì các dòng quang phổ rời rạc là một đường cong
liên tục sin(x) / x

Hình 19.5: Biến đổi Fourrier của một xung vuông góc

Page 9

Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Nhờ biến đổi thời gian Δt của xung hình chữ nhật dẫn đến thay đổi khoảng cách
Δf của các giá trị tương ứng trong quang phổ. Nếu Δt có xu hướng tiến tới không,
giá trị tương ứng trong quang phổ sẽ có xu hướng về vô cực. Điều này kết quả
trong một xung Dirac có phổ vô hạn chứa tất cả các tần số. Nếu Δt có xu hướng
hướng tới vô cùng, giá trị tương ứng trong quang phổ sẽ có xu hướng tiến tới
không. Kết quả này trong một đường quang phổ tần số bằng không là DC. Tất cả
trường hợp ở giữa chỉ đơn giản là tương ứng với
Δf = 1/Δt,
Một chuỗi mạch hình chữ nhật với chu kì Tp và chiều rộng mạch Δt tương ứng
với sự biến thiên của hàm số sin(x)/x nhưng chỉ tồn tại ở những vạch phổ riêng biệt
cách nhau 1 khoảng fp=1/Tp tuy nhiên vẫn phải tuân theo sự biến thiên của hàm số
sin(x)/x
Tiếp theo là mối quan hệ giữa xung chữ nhật và tính trực giao? Tín hiệu của
sóng mang có hình sin. Tín hiệu hình sin của tần số fs=1/Ts dẫn tới 1 vạch phổ với
tần số fs và –fs trong dải tần. Tuy nhiên sóng mang hình sin mang thông tin về biên
độ và sự đánh tín hiệu dịch tần số.

Page 10


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Carrier spacing : khoảng cách sóng mang

Channel bandwidth: kênh băng thông
Hình 19.6: Ghép kênh phân chia theo tần số mã hóa trực giao ( COFDM)
Những tín hiệu sóng mang hình sin này không kéo dài liên tục từ âm vô cùng tới
dương vô cùng nhưng sau 1 thời điểm Δt nhất định biên độ và dao động của chúng
bị thay đổi. Vì vậy có thể tưởng tượng tín hiệu sóng mang điều chỉnh bao gồm các
phần hình sin được chia nhỏ ra, gọi là burst packets. Về mặt toán học, một tích
chập xảy ra trong dải tần, điều đó có nghĩa là quang phổ của mạch cửa sổ hình chữ
nhật và của sóng hình sin bị chồng lên nhau. Trong dải tần đó có dạng sin(x)/x tại f s
và –fs thay vì vạch phổ riêng rẽ. Các ký tự rỗng của quang phổ sin(x)/x được miêu
tả bằng chiều dài của cửa sổ chữ nhật Δt. Khoảng cách giữa các

Page 11


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

ký tự là Δf = 1/Δt
Nếu nhiều sóng mang gần nhau được truyền cùng 1 lúc, sin(x)/x được tạo thành
bởi sự truyền tải hàng loạt sẽ gây nhiễu giữa các sóng mang.
Tuy nhiên, nhiễu này được giảm thiểu nếu khoảng cách giữa sóng mang được
chọn sao cho đỉnh của các sóng mang trùng với các ký tự rỗng của các sóng mang
gần kề.

Hình 19.7. Biểu tượng COFDM
Điều đó đúng với điều kiện của tính trực giao COFDM (Fig.19.8) :
Δf = 1/Δt
Δf là khoảng cách giữa các sóng mang phụ và Δt là kí hiệu thời gian.
Nếu như ký hiệu thời gian của hệ thống COFDM được biết, khoảng cách giưa

các sóng mang phụ có thể suy ra trực tiếp, và ngược lại.
Trong DVB - T, các điều kiện sau được áp dụng cho chế độ 2 k và 8 k
(Bảng 19.1):

Page 12


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Bảng 19.1. Các phương thức COFDM trong DVB-T
Phương thức

2k

8k

Số của sóng mang phụ

2048

8192

Khoảng cách giữa các sóng
mang phụ

~ 4kHz

~ 1 kHz

Kí hiệu thời gian

1/∆f = ~ 250μs

~ 1 ms

Điều kiện trực giao: Δf = 1/Δt

Hình 19.8. Điều kiện trực giao trong COFDM

19.3. Hình thành các biểu tượng COFDM
Trong COFDM, thông tin được truyền đầu tiên là bảo vệ lỗi, nghĩa là thông tin
bổ sung trước luồng dữ liệu này bao gồm trọng tải và bảo vệ lỗi được ghi lên nhiều
sóng mang phụ. Mỗi một trong hàng ngàn sóng mang phụ sau đó phải truyền 1
phần luồng dữ liệu. Như là trong phương pháp truyền tải của sóng mang đơn, mỗi
sóng mang phụ đòi hỏi sự sắp đặt theo QPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM được tạo ra.
Page 13


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Mỗi sóng mang phụ được điều chỉnh độc lập với nhau. Theo nguyên tắc, Bộ điều
chế COFDM có thể hình dung như là được tạo thành trên hàng ngàn bộ điều chế
QAM, với mỗi ánh xạ. Mỗi bộ điều chế nhận được sóng mang riêng của mình một
cách chính xác. Tất cả quy trình điều chế là đồng bộ hóa với nhau bắng cách trong
mỗi trường hợp một biểu tượng chung được tạo ra có bề dài chính xác Δt = 1/Δf.
Tuy nhiên, phương pháp này chỉ là trên lý thuyết: trên thực tế, chi phí của nó sẽ

không tưởng và khó kiểm soát, tuy nhiên, nó dùng để minh hoạ nguyên tắc
COFDM.

Hình.19.9. Sơ đồ khối lý thuyết của một bộ điều chế COFDM

Page 14


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình.19.10. Thực tế thực hiện của bộ điều chế COFDM bởi biến đổi Fourrier
ngược nhanh
Trên thực tế, ký hiệu COFDM tạo ra bằng quá trình lập chỉ dẫn mà trong đó hai
bảng là kết quả đc tạo ra, sau đó là phép biến đổi Fourier ngược nhanh ( IFFT)
COFDM chỉ là kết quả của áp dụng toán học số đưa vào máy tính tốc độ độ cao
(hình 19.10).
Quy trình điều chế COFDM như sau: luồng dữ liệu bảo vệ lỗi, được cung cấp từ
đầu, được chia vào nhiều sóng mang phụ, quá trình này gọi là phối hợp và xen kẽ.
Mỗi sóng mang phụ truyền đi bằng gói tin vào mapper tạo ra mô tả về vectơ phụ
tương ứng, chia thành phần thực và phần ảo. Hai phần được tạo ra với hàng ngàn
mục. Nó là kết quả mô tả về miền thời gian trong miền tần số. Mỗi sóng mang phụ
được điều chế, được miêu tả với trục hoành và trục tung, biểu diễn toán học, như
cosin và sin, hoặc phần thực và phần ảo. Phần thực và phần ảo này bây giờ là một
tín hiệu vào cho khối xử lý tín hiệu tiếp theo, biến đổi Fourrier ngược nhanh
(IFFT). Sau khối IFFT, tạo ra các ký hiệu trong miền thời gian. Hình dạng tín hiệu
hoàn toàn ngẫu nhiên do điều chế độc lập hàng ngàn nhiều sóng mang con nó
Page 15

Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

chứa. Từ kinh nghiệm, nhiều người cảm thấy khó khăn để hình dung làm thế nào
các sóng mang được tạo ra, đó là lý do tại sao quá trình điều chế với sự trợ giúp
của IFFT sẽ được mô tả từng bước.

Hình 19.11. Biến đổi Fourrier ngược nhanh của một phổ đối xứng
Bộ điều chế COFDM hình 19.10, bao gồm khối IFFT, tiếp sau là một bộ trộn
phức phức hợp (bộ điều chế I / Q). Gồm hai đầu vào khác nhau là phần thực Re(f)
và phần ảo Im(f) trong miền tần số. Sau khi thực hiện phép biến đổi Fourier ngược
trong khối IFFT kết quả đầu ra là phần thực Re(t) và phần ảo Im(t) trong miền thời
gian.

Page 16


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình 19.12. Biến đổi Fourrier ngược nhanh của một phổ bất đối xứng

Từ một quang phổ đối xứng của dải trung tâm của kênh COFDM (Hình 19.11).
bao gồm sóng mang số 1 và N. Sau khối IFFT. Tại đầu ra Im(t), u (t) = 0V. Tín hiệu
ở đầu ra Re(t) là tín hiệu hình sin, đáp ứng được các điều kiện đối xứng. Sau bộ
điều chế I / Q, một sóng mang tín hiệu với biên độ điều chế bị nén là kết quả chỉ có
trong thành phần thời gian thực.

Tuy nhiên, chỉ với vạch phổ trong phạm vi trên của dải (sóng mang tại N) bị
nén. Và chỉ có các thành phần tại sóng mang số 1 với tín hiệu phức hợp trong miền
thời gian thu được do phổ không đối xứng (hình 19.12 và 19.13).Tại đầu ra Re (t)
sau khối IFFT, một tín hiệu sin với biên độ bằng nửa biên độ trước. Ngoài ra, IFFT
cung cấp một tín hiệu đầu ra hình sin có cùng tần số và biên độ với đầu ra Im(t).
Điều này tạo ra một tín hiệu phức hợp trong miền thời gian. Tức là Re (t) và Im (t),
được đưa vào bộ điều chế I / Q, kết quả là dải tần số sóng mang chuyển đổi trong
Page 17


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

một dao động hình sin. Một tín hiệu điều chế đơn biên được tạo ra và đại diện cho
một bộ điều chế SSB. Thay đổi tần số của kích thích ở mức độ chỉ thay đổi tần số
của các tín hiệu đầu ra cosin và sin ở Re (t) và Im (t). Re (t) và Im (t) có cùng một
biên độ; tần số và pha khác nhau 90 0. Về nguyên tắc, mối quan hệ lẫn nhau này áp
dụng cho tất cả các sóng mang phụ. Đối với mỗi sóng mang phụ, Im (t) luôn trễ
pha hơn 900 so với Re(t) và có cùng một biên độ.

Hình 19.13. Biến đổi Fourrier ngược nhanh với tần số thay đổi
Việc có nhiều sóng mang hơn tạo ra một tín hiệu ngẫu nhiên xuất hiện tại Re(t)
và Im(t), phần thực và phần ảo có độ lệch pha 900 trong miền thời gian.
Im (t) là biến đổi Hilbert của Re(t). Biến đổi này có thể được hình dung là bộ dịch
chuyển pha 90° cho tất cả các thành phần quang phổ. Nếu cả hai tín hiệu trong
miền thời gian được đưa vào bộ điều chế I / Q, ký hiệu COFDM được tạo ra. Trong
mỗi trường hợp, cao hơn hoặc thấp hơn tương ứng, băng con COFDM bị nén bởi
loại điều chế này, cung cấp hàng nghìn biến đổi pha loại điều chế đơn biên. Có rất
nhiều tài liệu tham khảo, một số trong đó từ hơn 20 năm trước đây, có chứa các ghi

Page 18


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

chú về điều điều chế đơn biên của loại bộ dịch chuyển pha. Nó chỉ ra thực tế rằng
mỗi sóng mang con ở Re(t) và im (t) có biên độ giống nhau và khác 90 độ, các dải
biên COFDM phía trên không tạo ra nhiễu xuyên với dải biên dưới, và ngược lại,
đối với tần số trung tâm.

Hình 19.14. Ghép kênh phân chia theo tần số mã hóa trực giao với 3 sóng mang

Page 19


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình 19.15. Ghép kênh phân chia theo tần số mã hóa trực giao với 12 sóng mang
Hiện nay tín hiệu analog, không còn lý tưởng, điều chế I/Q thường được sử
dụng vì là phương pháp điều chế trực tiếp, các hiệu ứng phát sinh chỉ có thể được
giải thích theo cách này. Nhiều sóng mang hơn (Hình 19.14), nhiều sự xuất hiện
ngẫu nhiên tương ứng với ký hiệu COFDM. Thậm chí chỉ cần 12 sóng mang đơn
được đặt theo thứ tự tương đối ngẫu nhiên liên quan với một kết quả trong một ký
hiệu COFDM, các ký hiệu sẽ được tính toán và tạo ra bởi đoạn trong pipeline. Một
số các bit dữ liệu luôn luôn được kết hợp và điều chế lên một số lượng lớn lên đến
hàng ngàn sóng mang phụ COFDM. Thứ nhất, bảng phần thực và phần ảo được tạo

ra trong miền tần số và sau đó, sau khối IFFT, bảng Re (t) và Im (t) được lưu trữ
trong bộ nhớ. Qua các giai đoạn, chiều dài không đổi của một ký hiệu COFDM sau
khi được tạo ra là Δt = 1/Δf. Giữa các ký hiệu này, có một khoảng bảo vệ có chiều
dài được xác định nhưng thường được duy trì điều chỉnh.

Page 20


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình 19.16. Biểu tượng COFDM với khoảng bảo vệ

Bên khoảng bảo vệ này, sự thoáng qua do âm phản xạ có thể giảm bớt sự ngăn
cản can nhiễu giữa các ký hiệu. Khoảng bảo vệ phải dài hơn so với thời gian lan
truyền âm phản xạ dài nhất của hệ thống truyền. Vào cuối của khoảng thời gian
bảo vệ, tất cả các sự kiện thoáng qua nên bị phân rã. Nếu đây không phải là trường,
tạp âm được tạo ra do can nhiễu giữa các ký hiệu, là một hàm đơn giản của cường
độ của âm phản xạ. Tuy nhiên, khoảng bảo vệ không chỉ đơn giản là thiết lập về
không. Thông thường, sự kết thúc của ký hiệu kế tiếp là bí quyết chính xác vào
khoảng thời gian này (Hình 19.17) và khoảng bảo vệ không thể được nhìn thấy
trong bất kỳ biểu đồ dao động nào. Hoàn toàn từ điểm nhìn của xử lý tín hiệu,
những khoảng thời gian bảo vệ có được khá dễ dàng. Các tín hiệu được tạo ra sau
khối IFFT được ghi đầu tiên vào bộ nhớ trong một số trường và sau đó được đọc
luân phiên phù hợp với các nguyên tắc đường. Khoảng bảo vệ sau đó chỉ cần tạo ra
bằng cách đọc vào cuối nội dung bộ nhớ phức hợp tương ứng trong chiều dài
khoảng bảo vệ (Hình 19.18).
Page 21

Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình 19.17. Khoảng bảo vệ lấp đầy với sự kết thúc của biểu tượng tiếp theo

Hình 19.18. Tạo ra các khoảng bảo vệ

Page 22


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Nhưng tại sao không đơn giản là để lại khoảng trống bảo vệ thay vì làm đầy nó
với sự kết thúc của ký hiệu kế tiếp như thường được thực hiện? Lý do là căn cứ
trên đường đi, trong đó một khóa tiếp nhận COFDM vào các ký hiệu COFDM.
Nếu khoảng bảo vệ (thường được gọi là CP = cyclic prefix) không chiếm trọng tải
thông tin, bên nhận sẽ đạt được chính xác các biểu tượng COFDM tại vị trí thích
hợp, tuy nhiên nó không khả thi trong thực tế do việc làm tròn số giảm do âm phản
xạ nhiều trong suốt quá trình truyền.

Hình 19.19. Đa đường tiếp nhận trong COFDM

Những khó khăn trong việc bắt đầu và kết thúc của những biểu tượng chỉ có thể
được phát hiện trong trường hợp này. Tuy nhiên, ví dụ nếu kết thúc của biểu tượng
tiếp theo được lặp đi lặp lại trong khoảng bảo vệ, các thành phần tín hiệu tồn tại
Page 23

Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

nhiều lần trong các tín hiệu có thể được dễ dàng tìm thấy bằng phương tiện của
hàm tự tương quan trong bên nhận. Điều này làm cho nó có thể tìm thấy sự bắt đầu
và kết thúc của khu vực trong những ký hiệu không bị ảnh hưởng bởi can nhiễu
giữa các ký tự do âm phản xạ. Hình 19.19. cho thấy điều này đối với trường hợp
của hai đường nhận. Bằng cách sử dụng hàm tự tương quan, bên nhận có thể là cửa
sổ lấy mẫu FFT , trong đó chiều dài chính xác của một trong những ký hiệu ở một
đường, luôn luôn dòng lên với các khu vực không bị ảnh hưởng (Hình 19.20 và
19.21). Vì vậy, cửa sổ lấy mẫu không phải là vị trí chính xác trên biểu tượng thực
tế, nhưng kết quả này chỉ trong một pha lỗi, tạo ra một sự thay đổi của tất cả các
biểu đồ chòm điểm và phải được loại bỏ trong các bước xử lý tiếp theo. Tuy nhiên,
pha lỗi này tạo ra phép xoay của tất cả các sơ đồ chòm điểm.
Khoảng bảo vệ có thể được sử dụng để loại bỏ fading. Nhưng không gì có thể
ngăn chặn được fading ngoài việc thêm vào sự bảo vệ lỗi cho dòng dữ liệu bằng
phương tiện của FEC (chuyển tiếp sửa lỗi) và phân phối các dòng dữ liệu đồng
nhất trên tất cả các sóng mang con COFDM trong kênh truyền dẫn.

Page 24


Kỹ thuật phát thanh và truyền hình

GV:Nguyễn Thị Thu Nga

Hình 19.20. Ví dụ thực tế: hàm tự tương quan và vị trí cửa sổ FFT,

chỉ nhận được một đường dẫn tín hiệu [VIERACKER]

Hình 19.21. Ví dụ thực tế: hàm tự tương quan và vị trí cửa sổ FFT, nhận được hai
đường với suy giảm 0 dB (0 dB echo); tổng hợp hàm tự tương quan cho cả hai
đường dẫn tín hiệu [VIERACKER]

19.4. Bổ sung tín hiệu trong phổ COFDM.
Cho đến nay, trong ghép kênh phân chia tần số trực giao, bảo vệ thông tin khỏi
lỗi được phân phối qua nhiều sóng mang con và sau đó là vector điều chế và
truyền. Điều này tạo ra cảm tưởng rằng tất cả các sóng mang là mang tải trọng. Tuy
nhiên trong thực tế, điều này không phải là như vậy. Trong tất cả các phương pháp
truyền COFDM quen thuộc (DAB, DVB-T, ISDB-T, WLAN, ADSL), các loại sau
đây của sóng mang COFDM có thể được tìm thấy với một mức độ nhiều hay ít,
hoặc không gì cả:
Page 25