kỹ thuật OFDM và ứng dụng

KỸ THUẬT OFDM VÀ ỨNG DỤNG
KỸ THUẬT OFDM VÀ ỨNG DỤNG


SV:
SV:




PHAN VĂN HỢP
PHAN VĂN HỢP


BÙI QUANG DŨNG
BÙI QUANG DŨNG


I. TỔNG QUAN VỀ OFDM
I. TỔNG QUAN VỀ OFDM

Kỹ thuật OFDM bắt nguồn từ kỹ thuật FDM (ghép
Kỹ thuật OFDM bắt nguồn từ kỹ thuật FDM (ghép
kênh theo tần số).Trong FDM các sóng mang con được
kênh theo tần số).Trong FDM các sóng mang con được
đặt cách nhau một khoảng tần số. Do đó giữa các sóng
đặt cách nhau một khoảng tần số. Do đó giữa các sóng
mang có một khoảng tần số không sử dụng để mang tin
mang có một khoảng tần số không sử dụng để mang tin

tức.
tức.





Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao
Kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao
(OFDM_Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
(OFDM_Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
là kỹ thuật điều
là kỹ thuật điều
chế đa sóng mang. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành
chế đa sóng mang. Kỹ thuật này phân chia dải tần cho phép thành
rất nhiều dải tần con với các sóng mang khác nhau, mỗi sóng
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.
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
Tập hợp của các dòng dữ liệu tốc độ thấp này chính là dòng dữ
liệu tốc độ cao cần truyền tải.
liệu tốc độ cao cần truyền tải.

Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ các
Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ các
sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa
sóng mang trực giao. Điều này cho phép ghép chồng phổ giữa
các sóng mang mà không gây nhiễu. Do đó sử dụng dải thông
các sóng mang mà không gây nhiễu. Do đó sử dụng dải thông

một cách có hiệu quả.
một cách có hiệu quả.






II. TRỰC GIAO TRONG OFDM
II. TRỰC GIAO TRONG OFDM



Tín hiệu được gọi là trực giao nhau nếu chúng độc lập với
Tín hiệu được gọi là trực giao nhau nếu chúng độc lập với
nhau. Trực giao là một đặc tính cho phép nhiều tín hiệu mang
nhau. Trực giao là một đặc tính cho phép nhiều tín hiệu mang
tin được truyền đi trên kênh truyền thông thường mà không có
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
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.
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
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
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
mang con sẽ bằng một số nguyên lần nghịch đảo thời gian tồn
tại của symbol. Như vậy trong thời gian tồn tại symbol, mỗi
tại của symbol. Như vậy trong thời gian tồn tại symbol, mỗi
sóng mang sẽ có một số nguyên lần chu kỳ khác nhau, mặc dù
sóng mang sẽ có một số nguyên lần chu kỳ khác nhau, mặc dù
phổ tần của chúng chồng lấn lên nhau nhưng chúng không gây
phổ tần của chúng chồng lấn lên nhau nhưng chúng không gây
nhiễu cho nhau
nhiễu cho nhau



Tính trực giao của các sóng mang con thể hiện ở chỗ: tại mỗi
Tính trực giao của các sóng mang con thể hiện ở chỗ: tại mỗi
đỉnh của một sóng mang con bất kỳ trong nhóm thì các sóng
đỉnh của một sóng mang con bất kỳ trong nhóm thì các sóng
mang con khác bằng 0. Ở phía thu, khi dùng DFT để tách sóng
mang con khác bằng 0. Ở phía thu, khi dùng DFT để tách sóng
tín hiệu OFDM thì phổ của nó không còn là liên tục mà là các
tín hiệu OFDM thì phổ của nó không còn là liên tục mà là các
mẫu rời rạc. Các mẫu đó được biểu diễn bởi các khuyên tròn (o)
mẫu rời rạc. Các mẫu đó được biểu diễn bởi các khuyên tròn (o)
trên hình vẽ. Nếu DFT được đồng bộ thời gian thì tần số mẫu
trên hình vẽ. Nếu DFT được đồng bộ thời gian thì tần số mẫu
của DFT sẽ tương ứng với đỉnh của các sóng mang con. Và cứ
của DFT sẽ tương ứng với đỉnh của các sóng mang con. Và cứ
như vậy thì sự chồng phổ của các sóng mang con không ảnh
như vậy thì sự chồng phổ của các sóng mang con không ảnh
hưởng đến máy thu.

hưởng đến máy thu.


III. NGUYÊN LÝ THU PHÁT OFDM
III. NGUYÊN LÝ THU PHÁT OFDM


IV. NHIỄU TRONG OFDM
IV. NHIỄU TRONG OFDM
NHIỄU ISI
NHIỄU ISI

Tín hiệu có biểu diễn càng trải dài trong miền thời gian thì có
Tín hiệu có biểu diễn càng trải dài trong miền thời gian thì có
phổ càng hẹp trong miền tần số và ngược lại, tín hiệu có phổ
phổ càng hẹp trong miền tần số và ngược lại, tín hiệu có phổ
trong miền tần số càng rộng thì biểu diễn trong miền thời gian
trong miền tần số càng rộng thì biểu diễn trong miền thời gian
càng hẹp
càng hẹp
Tín hiệu cần truyền qua kênh có biểu diễn trong miền thời gian là hẹp ( vì chỉ
Tín hiệu cần truyền qua kênh có biểu diễn trong miền thời gian là hẹp ( vì chỉ
trong thời gian t rất ngắn) vì thế nó có phổ tần số rất rộng. Trong khi đó kênh
trong thời gian t rất ngắn) vì thế nó có phổ tần số rất rộng. Trong khi đó kênh
truyền tin thì có băng thông có hạn nên khi phát tín hiệu qua kênh phổ tần của
truyền tin thì có băng thông có hạn nên khi phát tín hiệu qua kênh phổ tần của
tín hiệu bị băng tần cho phép của kênh cắt ngắn. Do đó tín hiệu thu đc có phổ
tín hiệu bị băng tần cho phép của kênh cắt ngắn. Do đó tín hiệu thu đc có phổ
tần hẹp. Khi chuyển qua miền thời gian thì nó lại là kéo dài nên 2 tín hiệu gần
tần hẹp. Khi chuyển qua miền thời gian thì nó lại là kéo dài nên 2 tín hiệu gần

nhau có phần kéo dài chồng lấn lên nhau gây ra nhiễu ISI
nhau có phần kéo dài chồng lấn lên nhau gây ra nhiễu ISI



Như ta đã biết, dải thông của một tín hiệu OFDM sẽ bằng dải
Như ta đã biết, dải thông của một tín hiệu OFDM sẽ bằng dải
thông cho trước ở trên chia cho N sóng mang con. Do vậy tốc
thông cho trước ở trên chia cho N sóng mang con. Do vậy tốc
độ bit của mỗi tín hiệu OFDM sẽ nhỏ hơn N lần tốc độ bit trên
độ bit của mỗi tín hiệu OFDM sẽ nhỏ hơn N lần tốc độ bit trên
một sóng mang trong hệ thống đơn sóng mang. Tốc độ symbol
một sóng mang trong hệ thống đơn sóng mang. Tốc độ symbol
trên sóng mang con thấp tạo cho OFDM có khả năng chịu ISI
trên sóng mang con thấp tạo cho OFDM có khả năng chịu ISI
rất tốt
rất tốt



Tuy nhiên, còn có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu ISI của
Tuy nhiên, còn có thể cải thiện hơn nữa khả năng chịu ISI của
hệ thống OFDM bằng cách chèn thêm các dải bảo vệ vào trước
hệ thống OFDM bằng cách chèn thêm các dải bảo vệ vào trước
mỗi symbol. Dải bảo vệ của mỗi symbol là một phần bản sao
mỗi symbol. Dải bảo vệ của mỗi symbol là một phần bản sao
của chính symbol đó, thường thì người ta hay dùng phần cuối
của chính symbol đó, thường thì người ta hay dùng phần cuối
của symbol làm dải bảo vệ.
của symbol làm dải bảo vệ.


Chèn thêm dải bảo vệ làm thời gian truyền của symbol tăng lên,
Chèn thêm dải bảo vệ làm thời gian truyền của symbol tăng lên,
do đó làm tăng khả năng chịu ISI. Mỗi sóng mang con mang
do đó làm tăng khả năng chịu ISI. Mỗi sóng mang con mang
một phần tin tức của 1 symbol, dùng một phần symbol làm dải
một phần tin tức của 1 symbol, dùng một phần symbol làm dải
bảo vệ còn tạo cho việc truyền dẫn được liên tục, không có sự
bảo vệ còn tạo cho việc truyền dẫn được liên tục, không có sự
ngắt quãng giữa các symbol.
ngắt quãng giữa các symbol.