Công nghệ ofdm và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất

Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
LỜI NÓI ĐẦU
Mạng OFDM đang được ứng dụng một cách hiệu quả trong nhiều hệ thống vô
tuyến riêng biệt đó là hệ thống phát thanh kỹ thuật số (DAB) và truyền hình kỹ thuật
số (DVB). Truyền hình số mặt đất DVB-T (mà được chọn làm tiêu chuẩn cho truyền
hình số tại Việt Nam) là một trong những ứng dụng của công nghệ OFDM. Công
nghệ này sử dụng 1705 sóng mang (ở chế độ 2K) hoặc 6817 sóng mang (chế độ 8K)
cho các luồng dữ liệu QPSK, 16-QAM hay 64-QAM và tỷ lệ khoảng bảo vệ có thể là
T
u
/T
s
= 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 tuỳ môi trường có trễ dài hay ngắn.
Với khả năng chống hiệu ứng đa đường động rất tốt của OFDM đã tạo ngành
truyền hình có hai khả năng mới mà truyền hình tương tự trước đây cũng như truyền
hình số tuân theo tiêu chuẩn không thể đạt được là:
- Khả năng thu di động các dịch vụ truyền hình quảng bá.
- Khả năng tạo nên một mạng đơn tần trong một phạm vi rộng.
Để hoàn thành được luận văn này , tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến những
người đã giúp tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Do phạm vi đề tài rộng nên những gì tôi thực hiện được qua luận văn này
chưa cung cấp nhiều thông tin về các ứng dụng truyền hình số mặt đất. Dù đã cố
gắng nhưng luận văn vẫn còn nhiều sai sót kèm theo những giới hạn hiểu biết về đề tài.
Hy vọng đây là những kinh nghiệm hữu ích cho tôi sau này.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Phần 1: Lý thuyết về công nghệ OFDM
Chương I: Khái quát chung về hệ thống thông tin vô tuyến
1. Lịch sử phát triển hệ thống CELLULAR
Kể từ khi được triển khai vào những năm đầu của thập niên 1980 cho đến nay.

Thông tin vô tuyến di động đã và đang phát triển với tốc độ hết sức nhanh chóng trên
phạm vi toàn cầu. Kết quả thống kê cho thấy ở một số quốc gia, số lượng thuê bao di
động đã vượt hẳn số lượng thuê bao cố định. Trong tương lai, số lượng thuê bao di
động và cố định sẽ tiếp tục tăng lên và song song với nó là sự gia tăng về nhu cầu của
người sử dụng. Điều này đã khiến các nhà khai thác cũng như các tổ chức viễn thông
không ngừng nghiên cứu, cải tiến và đưa ra các giải pháp kỹ thuật để cải tiến và nâng
cấp các hệ thống thông tin. Cho đến nay hệ thống thông tin đã trải qua 3 thế hệ
(Three Generations).
1.1. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 1 (1G)
1.1.a. Đặc điểm
Hệ thống mạng di động thế hệ thứ nhất (1G) được phát triển vào những năm
cuối thập niên 70, hệ thống này sử dụng kỹ thuật (analog). Tất cả các hệ thống 1G sử
dụng phương pháp đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frenquency Division
Multiple Access).
Các hệ thống mạng di động 1G chỉ được dùng để sử dụng cho dịch vụ thoại
với chất lượng khá thấp nguyên do tình trạng nghẽn mạch và nhiễu xảy ra thường
xuyên.
1.1.b Các hệ thống mạng 1G
Các hệ thống mạng di động 1B bao gồm các hệ thống:
- AMPS (Advaced Mobile Phone System)
- ETACTS (Enhanced Total Access Cellular System) - Châu Âu
- NMT (Nordic Mobile Telephone System) Bắc Âu.
1.2. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2 (2G)
1.2.a Đặc điểm
Hệ thống mạng 2G được triển khai vào năm 1990 và hiện nay vẫn được sử
dụng rộng rãi. Là một mạng thông tin di động số băng hẹp, sử dụng phương pháp
chuyển mạch - mạch (circuit switching) là chủ yếu. Phương pháp đa truy cập TDMA
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông

(Time Division Multiple Access) và CDMA (Code Division Multiple Access) được
sử dụng kết hợp FDMA.
Hệ thống mạng di động 2G sử dụng cho dịch vụ thoại và truyền số liệu.
Hệ thống mạng 2G bao gồm các hệ thống:
- PCS (Personal Communication System).
PCS là hệ thống truyền dẫn ở tần số 1900 MHz. Ưu điểm của điện thoại PCS
là nhỏ, trọng lượng nhẹ, bảo mật tốt và thời gian Pin chờ lâu.
- TDMA (Time Division Multile Access).
TDMA là mạng di động sử dụng kỹ thuật điều chế số phát triển từ mạng 1G
AMPS, tăng dung lượng mạng bằng cách cho phép nhiều người dùng chung một
kênh vô tuyến mà vẫn bảo đảm chất lượng thoại. Điện thoại TDMA có thể hoạt động
ở 2 chế độ: analog và digital. Trong thông tin TDMA thì nhiều người sử dụng một
sáng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng thời gian nhỏ để dành cho
nhiều người sử dụng sao cho không có sự chồng chéo.
TDMA được chia thành TDMA băng rộng và TDMA băng hẹp còn Châu
TDMA băng rộng nhưng cả hai hệ thống đều có thể được coi như tổ hợp FDMA và
TDMA và người sử dụng thực tế dùng các kênh được ấn định cả về tần số và các khe
thời gian trong băng tần.
Ngày nay, TDMA là chuẩn được sử dụng phổ biến ở Mỹ, Châu Mỹ La tinh,
New Zealand và một số quốc gia thuộc khu vực châu Á, Thái Bình Dương.
- CDMA (Code Division Multiple Access)
Mạng CDMA được triển khai năm 1995. Tương tự như TDMA, mạng CDMA
cũng phục vụ đồng thời ở hai chế độ: tương tự và số.
Điểm khác biệt TDMA và CDMA: Các kênh CDMA rộng hơn khoảng 6 lần và
hệ thống cấp cho mỗi thuê bao một mã duy nhất.
- GSM (Global System for Mobile Communication)
Hệ thống GSM ra đời năm 1988 sử dụng kết hợp hai phương pháp đa truy
nhập theo thời gian TDMA và theo tần số FDMA, nhờ đó tại một thời điểm có 8 thuê
bao có thể sử dụng chung một kênh, GSM sử dụng cho dịchvụ truyền thoại và fax với
tốc độ 9600 bit/s.

Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Điện thoại GSM sử dung một SIM/card (Subcriber Indentify Module) Rời lưu
trữ số điện thoại, thông tin và tài khoản thuê bao.
GSM 900 Mhz là mạng số chủ yếu ở Châu Âu và cũng được sử dụng ở các
quốc gia Châu Á Thái Bình Dương. GSM 1800 cũng được triển khai ở Châu Âu và
Châu Á nhưng không phổ biến như hệ thống GSM 900MHz, hệ thống GSM 1800
được sử dụng phổ biến ở Châu Mỹ và Canada.
1.3. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 2.5 (2.5G)
1.3.a Đặc điểm
Hệ thống mạng 2.5G là mạng chuyển tiếp giữa hệ thống mạng di động thế hệ
thứ 2 (2G) và thứ 3 (3G). Hệ thống hoàn toàn dựa trên cơ chế chuyển mạch gói. Ưu
điểm của hệ thống di động 2.5G là tiết kiệm được không gian và tăng tốc độ truyền
dẫn.
Nâng cấp hệ thống mạng 2G lên 2.5G nhanh hơn và có chi phí thấp hơn so với
việc nâng cấp mạng từ 2G lên 3G. Hệ thống 2.5G như một bước đệm chuyển tiếp,
không đòi hỏi một sự thay đổi có tính chất đột biến.
1.3.b Các hệ thống mạng 2.5G
- GPRS (Generic Packet Radio Services)
GPRS là một hệ thống mới, được triển khai trên nền của hệ thống GSM sử
dụng phương thức chuyển mạch gói và nhờ đó cước phí sử dụng được tính dựa trên
từng gói nhận, gởi đi, khác hẳn và có lợi hơn cho thuê bao so với cách tính cước dựa
trên thời gian kết nối. GPRS có thể được xem như là sự mở rộng của hệ thống di
động thế hệ thứ 2G GSM, có khả năng cung cấp các kết nối ảo, các dịch vụ truyền số
liệu với tốc độ lên đến 171.2Kbps cho mỗi user nhờ vào việc sử dụng đồng thời
nhiều timeslot. Bên cạnh mục đích cung cấp những số liệu mới cho các thuê bao di
động, GPRS còn được xem như là bước chuyển tiếp từ thế hệ 2G lên 3G.
Với việc xây dựng hệ thống GPRS, các nhà khai thác đã xây dựng một cấu
trúc mạng lõi dựa trên IP để hỗ trợ cho các ứng dụng về số liệu, cũng như đã tạo ra

một môi trường để thử nghiệm và khai thác các dịch vụ tích hợp giữa thoại và số liệu
của thế hệ 3G sau này.
Trong hệ thống GSM tập trung hỗ trợ cho các kết nối thoại thì mục đích chính
của GPRS là cung cấp phương tiện truy cập vào các mạng số liệu chuẩn như TCP/IP.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
- EDGE (Enhanced Data for Global Evolution)
Mạng EDGE được xây dựng dựa trên nền tảng của mạng GSM nhưng lại cung
cấp gần đạt đến các chuẩn dành cho 3G, tốc độ xấp xỉư 384 Kbps.
1.4. Hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 3 (3G)
1.4.a Đặc điểm
Là thế hệ thông tin di động số cho phép chuyển mạng bất kỳ, có khả năng
truyền thông đa phương tiện chất lượng cao.
Các hệ thống 3G được xây dựng trên cơ sở CDMA hoặc CDMA kết hợp với
TDMA, có khả năng cung cấp một băng tần rộng theo yêu cầu, do đó có thể hỗ trợ
các dịch vụ có nhiều tốc độ khác nhau.
Ở thế hệ thứ 3, các hệ thống thông tin di động có xu thế hoà nhập thành một
tiêu chuẩn chung duy nhất và phục vụ lên đến 2Mps. Mặc dù 3G được tính toán sẽ là
một chuẩn mang tính toàn cầu nhưng chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng cho hệ thống
này rất tốn kém.
1.4.b Các hệ thống mạng 3G
- WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)
WCDMA hay còn gọi IMT-2000 là một chuẩn của ITU (International
Telecommunication Union) có nguồn gốc từ chuẩn CDMA.
Công nghệ WCDMA cho phép tốc độ truyền dữ liệu đến các thiết bị di động
cao hơn nhiều so với khả năng của mạng di động hiện nay. WCSMA WCDMA có
thể hỗ trợ việc truyền thoại, hình ảnh dữ liệu video… có tốc độ lên đến 2Mbps.
- UMTS (Universal Mobile Telecomnication System)
UMTS là một mạng thế hệ thứ 3 được triển khai ở Châu Âu. Mạng này cung

cấp cho người sử dụng các dịch vụ hoạt động ở tần số 2GHz, cho phép hình ảnh âm
thanh, video, truyền hình… hiển thị trên các máy điện thoại di động.
UMTS được xem là một hệ thống mạng cải tiến từ mạng 2G GSM.
2. Cấu hình hệ thống CELLULAR
Hệ thống thông tin di động Cellular gồm ba phần chính cơ bản: là các máy
điện thoại di động MS (Mobile Station); Trạm gốc BS (Base Station) và trung tâm
chuyển mạch điện thoại di động MSC (MobileServiceSwitchingCenter). Các phần
này được liên kết với nhau qua đường kết nối thoại và số liệu.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
- Máy điện thoại di động MS bao gồm: các bọ thu/phát RF; anten và bộ điều
khiển.
- Trạm gốc BS bao gồm các bộ thu phát RF để kết nối máy di động MS với
MSC; anten; bộ điều khiển; đầu cuối số liệu và nguồn.
- Trung tâm chuyển mạch MSC bao gồm bộ phận điều khiển; bộ phận kết nối
cuộc gọi; các thiết bị ngoại vi và cung cấp các chức năng thu nhập số liệu đối với các
cuộc gọi đã hoàn thành.
MSC xử lý các cuộc gọi đi và đến từ mỗi BS, cung cấp các chức năng điều
khiển trung tâm cho hoạt động của các BS một cách hiệu quả và để truy cập vào tổng
đài của mạng điện thoại công cộng.
Các máy điện thoại di động MS, trạm gốc BS và tổng đài MSC được liên kết
với nhau thông qua các đường kết nối thoại và số liệu. Mỗi máy di động sử dụng một
cặp kênh thu phát RF. Vì các kênh lưu lượng khong cố định ở một kênh RF nào mà
luôn thay đổi thành các tần số RF khác nhau phụ thuộc vào sự di chuyển của máy di
động trong suốt cuộc gọi nên cuộc gọi đó có thể thiết lập qua bất cứ một kênh nào đã
được xác định trong vùng đó. Cũng từ những quan điểm về hệ thống thông tin di
động mà thấy rằng tất cả các kênh đã được xác định đều có thể bận do đã được kết
nối đồng thời với các máy di động. Bộ phận điều khiển trung tâm chuyển mạch MSC
sẽ điều khiển, sắp đặt và quản lý toàn bộ hệ thống thông tin Cellular.

Tổng đài Cellular kết nối các đường đàm thoại để thiết lập cuộc gọi giữa các
thuê bao di động MS với nhau hoặc giữa các thuê bao cố định với các thuê bao di
động và làm nhiệm vụ trao đổi các thông tin báo hiệu đa dạng qua đường số liệu giữa
MSC và BS.
Các thông tin thoại và báo hiệu giữa máy di động MS va trạm gốc BS được
truyền qua kênh RF. Các đường kết nối thoại và số liệu cố định được sử dụng để
truyền các thông tin thoại và báo hiệu giữa BS và MSC.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG
2.1. Tần số và đặt tính sóng vô tuyến
Đối với đường truyền tín hiệu vô tuyến lý tưởng, thì tín hiệu nhận chỉ bao gồm
các đường truyền tín hiệu đơn trực tiếp, tín hiệu nhận được sẽ được tái tạo hoàn
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
chỉnh như ban đầu. Tuy nhiên trên thực tế tín hiệu sẽ bị thay đổi trong suốt quá trình
truyền. Điều này thể hiện ở chỗ tín hiệu nhận được bao gồm các tín hiệu suy giảm,
phản xạ và tán xạ từ các đối tượng ở gần như núi, cao ốc, nhà cửa, xe cộ v.v..
2.2. Phân loại truyền sóng
2.2.1 Không gian tự do
Công suất tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền từ một nơi này đến một nơi khác.
Điều này là do chiều dài của đường truyền, sự tắc nghẽn của đường truyền và những
ảnh hưởng đa đường (Multipath effects). Bất cứ vật nào mà nó chắn đường truyền
thẳng (line of sight) từ nơi truyền đến nơi nhận thì nó cũng bị suy giảm.
Các tín hiệu phản xạ bị trễ cho đến anten so với tính hiệu trực tiếp. Có thể
tránh một số phản xạ bằng cách dùng anten tốt nhưng không phải lúc nào điều này
cũng có thể thực hiện được do giá cả anten, do phải điều chỉnh hướng anten…
Đặc trưng của fading chọn lọc tần số là cường độ tín hiệu ở một vài tần số thì
được tăng cường trong khi ở một số khác thì bị suy giảm. Ta thấy đáp tuyến thay đổi
theo cả thời gian và tần số. Suy giảm chọn lọc được thể hiện rõ ràng. Khi máy thu và
tất cả các đối tượng gây phản xạ là cố định thì đáp tuyến tần số hiệu dùng của kênh

truyền từ máy phát tới máy thu là cố định.
Nếu tín hiệu có ích có dải thông tương đối hẹp và lại rơi vào phần băng tần có
suy giản đáng kể thì ở đó sẽ có fading phẳng và việc thu sẽ bị suy giảm. Khi xem xét
tín hiệu có giải thông lớn hơn thì một phần tín hiệu sẽ chịu giao thoa cấu trúc và bị
suy giảm đôi khi tới mức không thu được. Nhìn chung nếu tín hiệu có giải thông càng
rộng, lớn hơn dải thông tương quan thì nó chịu nhiều sai lệch truyền, nhưng công
suất thu được toàn phần sẽ thay đổi ít hơn, thậm chí nếu có những suy giảm dáng kể
do truyền lan nhiều đường. Ở đây dải thông tương quan là khoảng cách tần số mà
cường độ của các thành phần tín hiệu vẫn còn tương quan bởi một hệ số nào đó.
2.2.2. Vùng tối và Fading chậm
Độ lớn vùng tối phụ thuộc vào kích thước của các đối tượng che khuất, cấu
trúc vật liệu và tần số tín hiệu RF. Hầu hết các vật liệu là trong suốt cao ở tần số RF
so với ánh sáng nhìn thấy,làm cho sự truyền thông lan không tầm nhìn thẳng NLOS
(Non-line of sight) là có thể. Tuy nhiên vẫn có nhiều vật liệu có ảnh hưởng đáng kể
tới sự lan truyền sóng RF, ví dụ các toà nhà, đồi cao hấp thụ đi qua nó, tạo vùng tối
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
chiều sâu ở đằng sau chúng. Trong những điều kiện như vậy hầu hết năng lượng thu
được là do phản xạ hoặc nhiễu xạ chung quay đổi tượng chứ không phải là do tia tới
trực tiếp.
Nhiễu xạ xảy ra ở mép các đối tượng chướng ngại trên đường truyền. ở mép
nhiễu xạ, tín hiệu phát xạ lại nhưu mặt đầu sóng bắt nguồn từ mép nhiễu xạ. Điều này
làm cho nó uốn cong như một phần quanh đối tượng. Nhiễu xạ không có ảnh hưởng
đáng kể đến vùng tối của ánh sáng nhìn thấy vì bước sóng ánh sáng nhỏ (0.4
µm-0.7µm) so với kích thước đối tượng (0.1-10m).
Tín hiệu thu được là tổ hợp của tín hiệu trực tiếp, tín hiệu phản xạ và tín hiệu
nhiễu xạ. Giá trị công suất thu được là tổng thành các nhánh tín hiệu này. Sự chuyển
động của máy thu được tổng hợp thành các nhánh tín hiệu này. Sự chuyển động của
máy thu, máy phát hoặc đối tượng trong môi trường sẽ dẫn đến sự thay đổi tổn hao

truyền lan do sự thay đổi nhánh truyền. Do bản chất đổi chậm, nhìn chung chúng
được coi như fading chậm.
2.2.3. Vùng fading Rayleigh
Trong các đường truyền vô tuyến, tín hiệu RF từ nơi truyền sẽ bị phản xạ bởi
nhà cửa, xe cộ… Điều này sẽ làm tăng bội số đường truyền tại máy thu. Nếu giữa
anten phát và anten thu không có đường truyền tầm nhìn thẳng thì tia phát được thu
bằng nhiều đường truyền sóng khác nhau do phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ. Do vậy điện
trường tổng hợp thu được lớn hơn nhiều so với tia tương tự truyền trong không gian
tự do. Ngoài ra, các thăng gián tức thời của điện trường truyền sóng. Hiện tượng này
gọi là Fading Rayleigh.
Thậm chí, điện trường thu trung bình đối với trường hợp dịch chuyển trong
khoảng ngắn (khoảng 50m) cũng thăng gián đáng kể do cấu hình đường truyền sóng
thay đổi khi trạm di động di chuyển.
Nếu trong đường truyền sóng có nhiều phần ửt thăng gián phức tạp thì hầu như
không tính được điện trường thu một cách chính xác từ cấu hình đường truyền. Trong
một đường truyền như vậy, việc đánh giá điện trường thu thường được thực hiện
bằng phương pháp thống kê.
Trong đường truyền sóng mặt đất, ví dụ như đối với điện thoại trên ô tô- phần
lớn các đường truyền có nhiều phần tử thăng gián phức tạp, vì vậy điện trường thu
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
được của trạm di động và trạm gốc được đánh giá bằng phương pháp sử dụng nhiều
kết quả đã đánh giá và sắp xếp theo thống kê.
Chương 3: Lịch sử phát triển của công nghệ OFDM
3.1. Cuộc cách mạng của hệ thống thông tin
Hệ thống thông tin di động thương mại được đưa vào ứng dụng tại Mỹ năm
1946, sử dụng băng tần 150MHz, với khoảng cách kênh là 60KHz và số lượng kênh
bị hạn chế là 3 kênh. Đó là hệ thống bán song công (người bên này không thể nói
trong khi người kia đang nói và cuộc thoại được kết nối bằng nhân công).

Sau khi cải tiến, hệ thống IMTS MJ bao gồm 11 kênh ở băng tần 150 Mhz và
hệ thống ITMS MK bao gồm 12 kênh ở băng tần 459Mhz đã được sử dụng vào năm
1969. Đây là hệ thống song công, trong đó một trạm gốc BS có thể phục vụ cho vùng
bán kính rộng đến 80km.
Cho đến nay, công nghệ thông tin vô tuyến đã có những phát triển vượt bậc
trong những năm gần đây. Hầu hết các hệ thống WLAN hiện nay dùng theo chuẩn
IEEE802.11b, cung cấp tốc độ dữ liệu cực đại 11Mbps. Các tiêu chuẩn WLAN mới
như IEEE802.11a và HyperLAN2 dựa trên công nghệ OFDM cung cấp tốc độ dữ liệu
tới 54Mbps. Tuy nhiên trong tương lai gần các hệ thống sẽ yêu cầu các mạng WLAN
có tốc độ dữ liệu lớn hơn 1000 Mbps. Do vậy cần phải cải thiện hơn nữa hiệu quả
phổ và dung lượng dữ liệu của các hệ thống OFDM trong các ứng dụng WLAN.
Mạng di động thế hệ thứ ba và vốn là cung cấp cho khách hàng tốc đô dữ liệu
cao, phạm vi dịch vụ lớn như thông tin thoại, điện thoại truyền hình (videophone) và
truy cập internet có tốc độ cao. Tốc độ dữ liệu cao các mạng di động tương lai có thể
được thực hiện nhờ tăng giá phổ phân phối cho các dịch vụ và bằng việc cải thiện
hiệu quả phổ. OFDM là một ứng cử viên tiềm năng của hệ thống mobile thế hệ thứ
tư.
3.2. Các công nghệ đa truy cập
3.2.1. FDMA (Frequency Division Multiple Access)
Công nghệ FDMA được sử dụng lần đầu tiên trong các hệ thống thông tin
tương tự. Trong kỹ thuật này, băng tần tổng được phân chia thành nhiều băng tần
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
nhỏ. Mỗi thuê bao MS được phép truyền liên tục theo thời gian trên một băng tần nhỏ
đã được cấp phát theo MS đó, do đó đó sẽ không bị trùng. Mỗi băng tần bao gồm
băng tần tối thiểu cho việc truyền dữ liệu và hai dải tần phòng vệ hai bên để chống
nhiễu xuyên kênh.
Đặc điểm của FDMA là thuê bao MS sẽ được cấp phát một kênh đôi liên lạc
suốt thời gian thông tuyến. Nhiễu giao thoa do tần số các kênh lân cận là đáng kể.

Trạm BS phải có bộ thu phát riêng làm việc với mỗi thuê bao MS trong hệ thống di
động.
3.2.2. TDMA (Time Division Multiple Access)
Hệ thống thông tin di động TDMA được phát triển trên nền FDMA. Ứng dụng
kỹ thuật nén số đối với thoại để mỗi thuê bao trong hệ thống đều có thể truy cập toàn
bộ băng tần vô tuyến của hệ thống ở các khe thời gian khác nhau. Mỗi thuê bao đợc
cấp một khe thời gian trong cấu trúc khung. Khoảng thời gian không sử dụng giữa
các khe lân cận là thời gian bảo vệ để giảm nhiễu.
Trong hệ thống Cellular, phổ tần được chia thành các dải tần liên lạc trong khe
thời gian của nó để truyền thông tin dữ liệu. Nếu phổ tần có sẵn được chia thành
nhiều dải tần liên lạc cho các nhóm thuê bao riêng biệt thì gọi là TDMA băng hẹp.
Còn nếu phổ tần cho phép được sử dụng cho mọi thuê bao thì gọi là phương pháp
TDMA băng rộng.
Khuyết điểm của kỹ thuật TDMA là hiện tượng trễ truyền dẫn gây ra sự trùng
chập tín hiệu giữa hai khe thời gian lân cận nếu thời gian bảo vệ của mỗi khe không
đủ. Lý thuyết đã chứng minh sử sử bán kính Cell là R thì thời gian trễ là Ttrễ = 2R/C.
Để tránh chồng chập tín hiệu thì khoảng thời gian bảo vệ tối thiểu của mỗi khe thời
gian phải là Gmin = 2R/C, nhưng điều này sẽ làm giảm dung lượng kênh. Để dung
lượng kênh không bị giảm thì có thể sử dụng phương pháp thứ hai là không có thời
gian bảo vệ mà thay thế bằng cách điều chỉnh định thời gian phát của thuê bao MS.
Tuy nhiên khi nó cần phải xác định khoảng cách MS- BS và điều chỉnh định thời
thích hợp. Vì vậy, cần phải tuỳ theo đặc điểm từng hệ thống mà lựa chọn phương
pháp thích hợp.
Hệ thống TDMA điển hình là GSM (Global System for Mobile)
3.2.3. CDMA (Code division Multiple Access)
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Sựpt của công nghệ CDMA bắt đầu năm 1989, sau khi tiêu chuẩn NA -
TDMA (IS-54) được thiết lập.

Trong hệ thống thông tin di động CDMA, nhiều thuê bao MS sử dụng chung
cùng một băng tần Cell, nhưng điều phân biệt với nhau theo các mã khác nhau. Các
thuê bao có thể thực hiện cuộc gọi đồng thời mà không gây nhiễu nhờ tính không
tương quan giữa các mã khác nhau đó. Mỗi thuê bao di động MS được gán một mã
riêng và kỹ thuật trải phổ tín hiệu sẽ giúp cho các MS không gây nhiễu lẫn nhau mặc
dù có thể cùng một lúc dùng chung dải tần số. Nếu muốn thu được tín hiệu của kênh
truyền thì phải biết được mã của kênh đó.
Đặc điểm của tín hiệu CSMA là sử dụng tín hiệu cao tần, dải tần rộng hàng
MHz, sử dụng kỹ thuật trải phổ phức tạp. Kỹ thuật trải phổ cho phép tín hiệu vô
tuyến sử dụng có cường độ rất nhỏ và chống Fading hiệu quả hơn FDMA và TDMA.
Việc thuê bao các MS trong Cell dùng chung tần số khiến cho thiết bị truyền dẫn vô
tuyến đơn giản, việc thay đổi kế hoạch tần số không còn là vấn đề và chuyển giao trở
thành mềm. Điều khiến dung lượng trong Cell rất linh hoạt. Hệ thống CDMA cũng
áp dụng kỹ thuật nén số như TDMA nhưng với tốc độ bit thay đổi theo tích cực thoại,
nên tín hiệu thoại có tốc độ bit trung bình nhỏ hơn.
Hệ thống CDMA điển hình là IS-95.
3.3. Sự phát triển của công nghệ CDMA
Thế kỷ 20 là thời kỳ bùng nổ thông tin trên thế giới và cũng là thời kỳ đánh
dấu sự ra đời của các kỹ thuật đa truy cập. Chúng ta đã từng nghe nói đến các kỹ
thuật đa truy cập phân chia theo tần số FDMA với hệ thống AMPS, kỹ thuật đa truy
cập phân chia theo thời gian TDMA với ứng dụng rộng rãi của mạng GSM. Có thể
khi nghe đến kỹ thuật trải phổ với ứng dụng rộng rãi của đa truy cập phân chia theo
mã CDMA, nhiều người lầm tưởng đây là công nghệ mới ra đời sau này, bởi nó chỉ
được công nhận và ứng dụng rộng rãi trong thương mại vào giữa những năm 90.
Nhưng thực ra CDMA đặt trong bối cảnh lịch sử, có nguồn gốc từ chiến tranh thế
giới thứ hai. Tại Mỹ, vào năm 1940, một nữ diễn viên Hollywood đồng thời là nhà
sáng chế tài năng George Antheil, là một nhạc sĩ dương cầm, khi chiến tranh thế giới
lần hai sắp nổ ra, đã đồng thời sáng chế ra một cách điều khiển ngư lôi bằng cách gửi
tín hiệu vô tuyến ngẫu nhiên, nhảy liên tục từ tần số này sang tần số khác để tránh
Nguyễn Minh Hùng

Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
khả năng bị gián đoạn. Ý tưởng này, được biết đến như nhảy tần FH (Frequency
Hopping) và sau đó là trải phổ nhảy tần (FH-SS). Họ sáng chế ra hệ thống điều khiển
nhảy tần đầu tiên cùng một mẫu tám mươi tần số, bằng số phím chính xác trên cây
đàn dương cầm. Mặc dù các nhà phát minh đã cố gắng miệt mài để thúc đẩy việc
thực thi các kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm nhưng hải quân Mỹ đã loại bỏ
xem như một giải pháp không khả thi. Phát minh này bị chìm vào quên lãng đến năm
1947 khi các kỹ sư tại phân viện hệ thống điện tử Sylvania tại Buffalo New York tiếp
tục ý tưởng này. Họ đã dùng công nghệ này vào việc thông tin bảo mật cho Mỹ trong
suốt cuộc khủng hoảng tên lửa Cuba vào năm 1962. Sau khi trở thành công nghệ
tuyệt mật cho toàn bộ chính quyền, quân đội Mỹ vào những năm 80 đã tiết lộ bí mật
về công nghệ này mà bây giờ chúng ta được biết đến công nghệ CDMA.
Công nghệ này đã sớm gây được chú ý của công nghệ Wireless mới phát triển.
Công nghệ CDMA kết hợp chặt chẽ với trải phổ, hoạt động bởi việc số hoá các cuộc
đối thoại kèm theo một mã chỉ được biết bởi nơi phát và nơi thu, chia tín hiệu thành
các bit và sau đó kết nối chúng lại. Công nghệ này rất được ưa dùng trong quân đội vì
tín hiệu mã hoá với hàng triệu kết hợp khác nhau làm cho việc truyền rất an toàn.
Công nghệ CDMA đã chứng minh tính hữu dụng rất cao trong mạng thông tin
di động Cellular bởi nó cung cấp một phương pháp mã hoá rất an toàn cho mọi người
sử dụng đồng thời đem lại chất lượng cuộc gọi có thể xem là tuyệt hảo so với hệ
thống GSM là hệ thống thông tin di động chính được sử dụng tại nhiều nơi trên thế
giới hiện nay. Công nghệ này đã chứng minh ưu thế nổi bật trong việc sử dụng phổ
tần vô tuyến bởi nó cho phép nhiều người sử dụng cùng chia sẻ đồng thời một
khoảng băng tần mà không gây can nhiễu lẫn nhau, không như các công nghệ trước
đây đòi hỏi cấp phát cho mỗi người sử dụng một tần số vô tuyến riêng.
Lý thuyết về công nghệ CDMA đã được xây dựng từ những năm 1952 và
được áp dụng trong thông tin quân sự từ những năm 1962 nhờ tính bảo mật cao.
Cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn và lý thuyết thông tin trong những năm
1980, CDMA đã được thương mại hoá từ phương pháp thu GPS và Ommi-TRACS,

phương pháp này cũng đã được đề xuất trong hệ thống thông tin Cellular của
Qualcomn - Mỹ năm 1990.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Công nghệ CDMA là hệ thống đa truy cập phân chia theo mã và ứng dụng
trong kỹ thuật trải phổ. Điều này khắc phục được những nhược điểm của hai công
nghệ FDMA và TDMA trước đó. Mặc dù công nghệ CDMA mới phát triển gần đây
nhưng sự phát triển của nó rất nhanh chóng chỉ riêng địa bàn Châu Mỹ và Châu Á -
Thái Bình Dương, đến cuối năm 1995 đã lắp đặt khoảng 11000 trạm gốc. Đặc biệt tại
một số nước như Mỹ, Nhật đã đặt công nghệ viễn thông CDMA là hệ thống viễn
thông thế hệ thứ 3.
Chương 4: Tổng quan về kỹ thuật điều chế OFDM
A. Nguyên lý cơ bản của OFDM
Ghép kênh theo tần số trực giap Orthogonal Frequency Division Multiplexing
(OFDM) rất giống với ghép kênh theo tần số Frequency Division Multiplexing
(FDM) truyền thống. OFDM sử dụng những nguyênlý của FDM để cho phép nhiều
tin tức sẽ được gửi qua một kênh Radio đơn. Tuy nhiên nó cho phép hiệu quả tốt hơn.
OFDM khác với FDM nhiều điểm. Trong phát thanh thông thường mỗi đài
phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM để duy trì sự
ngăn cách giữa những đài. Tuy nhiên không có sự kết hợp đồng bộ giữa mỗi trạm với
các trạm khác. Với cách truyền OFDM như là DAB hoặc DVB-T, những tín hiệu
thông tin từ nhiều trạm được kết hợp trong một dòng dữ liệu ghép kênh đơn. Sau đó
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
dữ liệu này được truyền khi sử dụng khối OFDM được tạo ra từ gói dày đặc nhiều
sóng mang. Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời
gian và tần số với nhau, cho phép kiểm soát tốt hơn can nhiễu giữa những sóng mang.
Các sóng mang này chống lấp nhau trong miền tần số, nhưng không gây can nhiễu

giữa các sóng mang (Inter - Carrie Interference (ICI)) do bản chất trực giao của điều
chế. Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoản bảo vệ tần số lớn giữa những kênh
để ngăn ngừa can nhiễu. Điều này làm giảm hiệu quả phổ. Tuy nhiên với OFDM sự
đóng gói trực giao những sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu
quả phổ.
Tất cả các hệ thống truyền thông vô tuyến sử dụng sơ đồ điều chế để ánh xạ
tín hiệu thông tin tạo thành dạng có thể truyền hiệu quả trên kênh thông tin. Một
phạm vi rộng các sơ đồ điều chế đã được phát triển, phụ thuộc vào tín hiệu thông tin
là dạng sóng analog hoặc digital. Một số sơ đồ điều chế tương tự chung bao gồm:
Điều chế tấn số (FM), điều chế biên độ (AM), điều chế pha (PM), điều chế đơn biên
(SSB), V estigial Side Band (VSB), Double Side Band Suppressed Carrier (DSBSC).
Các sơ đồ điều chế sóng mang đơn chung cho thông tin số bao gồm khoá dịch biên
độ (ASK), khoá dịch tần số (FSK), khoá dịch pha (PSK) điều chế QAM.
OFDM còn có tên gọi khác là " Điều chế đa sóng mang trực giao" (OMCM-
dựa trên nguyên tắc phân chia luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ
thấp, truyền trên nhiều sóng mang trực giao nhau. Công nghệ này được trung tâm
nghiên cứu CCETT ( Centre Commun d'Étude en dédiffution et Téléccomunication)
của Pháp phát minh nghiên cứu từ đầu thập niên 1980. Phương pháp đa sóng mang
dùng công nghệ OFDM sẽ trải dữ liệu cần truyền trên rất nhiều sóng mang, mỗi sóng
mang được điều chế tiêng biệt với tốc độ bit thấp. Trong công nghệ FDM truyền
thống những sóng mang được lọc ra riêng biệt để bảo đảm rằng không có chồng phổ,
bởi vậy không có hiện tượng giao thoa ký hiệu ISI giữa những sóng mang nhưng phổ
lại chưa được sử dụng với hiệu quả cao nhất. Với OFDM, nếu khoảng cách sóng
mang được chọn sao cho những sóng mang trực giao trong chu kỳ ký hiệu thì những
tín hiệu có thể được khôi phục mà không giao thoa hay chồng phổ.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
4.1. ĐA SÓNG MANG (MULTICARRIER)
Nếu truyền tín hiệu không phải bằng một sóng mang mà bằng nhiều sóng

mang ,mỗi sóng mang tải một phần dữ liệu có ích và được trải trên cả băng thông thì
khi chịu ảnh hưởng xấu của đáp tuyến kênh sẽ chỉ có một phần dữ liệu có ích bị
mất ,trên cơ sở dữ liệu mà các sóng mang khác mang tải có thể khôi phục lại dữ liệu
có ích .Điều này tương đương khi ghép kênh theo tần số (FDM) .Do vậy khi dùng
nhiều sóng mang có tốc độ bit thấp , nhiều dữ liệu gốc sẽ được thu chính xác .Để hồi
phục dữ liệu đã mât người ta dùng phương pháp sửa lỗi tiến (FEC- Forwad Error
Correction) .Ở máy thu mỗi sóng mang được tách ra khi dùng các bộ lọc thông
thường và giải điều chế .Tuy nhiên để không có can nhiễu giữa các sóng mang (ICI)
cần phải có khoảng bảo vệ khi hiệu quả phổ kém.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Giải pháp khắc phục việc hiệu quả phổ kém có khi có khoảng bảo vệ (GUARD
PERIOD) là giảm khoảng cách các sóng mang và cho phép phổ của các sóng mang
cạnh nhau trùng lắp nhau. Sự trùng lắp này là được phép nếu khoảng cách giữa các
sóng mang được chọn chính xác. Khoảng cách này được chọn ứng với trường hợp
các sóng mang trực giao với nhau. Đó là phương pháp ghép kênh theo tần số trực
giao (OFDM).
Thật ra ý tưởng của phương pháp này có từ giữa những năm 1980. Nhưng do
lúc đó còn hạn chế về mặt công nghệ (khótạo ra các bộ điều chế và giải điều chế đa
sóng mang giá thành thấp theo biến đổi nhanh Fourier (Inverse Fast Fourier
Transform- IFFT) nên cho tới nay dựa trên những thành tựu của công nghệ mạch tích
hợp. Phương pháp này mới được đưa vào thực tiễn.
4.2. SỰ TRỰC GIAO (ORTHOGONAL)
" ORTHOGONAL" chỉ ra rằng có một mối quan hệ toán học chính xác giữa
các tấn số của các sóng mang trong hệ thống OFDM. Trong hệ thống FDM thông
thường, nhiều sóng mang được cách nhau một khoảng phù hợp để tín hiệu thu có thể
nhận lại bằng cách sử dụng các bộ lọc và các bộ giải điều chế thông thường. Trong
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48

Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
các máy như vậy, các khoảng bảo vệ cần được dự liệu trước giữa các sóng mang
khác nhau và việc đưa các khoảng bảo vệ này làm giảm hiệu quả sử dụng phổ của hệ
thống.
Tuy nhiên có thể sắp xếp các sóng mang trong OFDM sao cho các dải biên của
chúng che phủ lên nhau mà các tín hiệu vẫn có thể thu được chính xác mà không có
sự can nhiễu giữa các sóng mang. Muốn được như vậy các sóng mang phải trực giao
về mặt toán học. Máy thu hoạt động như các một bộ gồm các bộ giải điều chế, dịch
tần mỗi sóng mang xuống mức DC, tín hiệu nhận được lấy tích phân trên một 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 (trong một chu kỳ symbo
τ
), thì kết quả
tính tích phân các sóng mang khác sẽ là zero. Do đó các sóng mang độc lập tuyến
tính với nhau (trực giao) nếu khoảng cách giữa các sóng là bội số của 1/
τ
. Bất kỳ sự
phi tuyến nào gây ra bởi can nhiễu bởi các sóng mang ICI (Inter- Carrier-
interference) cũng làm mất đi tính trực giao.
Về mặt toán học, trực giao có nghĩa là các sóng mang được lấy ra từ nhóm trực
chuẩn (Orthonmal basis)
{
{ }
( ) / 0,1,...
i
t i
=
Φ
có tính chất sau:
{

2
1
( ) ( )
0 #
1
T
i k
t t dt
i t
ik
i k
T
δ
⇔ =
= =
Φ Φ
∫
⇔
(4.2.1)
Như vậy
{
{ }
{ }
( ) sin( 2 / , ( 2 /
i
t n t T cos m t T
π π
=
Φ
với

1 11u
T T T
= −
Ngoài ra có thể biểu diễn trực giao theo hàm phức
{ }
( ) 2 / / 0,1,...
i u
t ji t i
T
π
 
= = =
 
Ψ
có tính chất:
{
1
( ) ( )
0 #
i
ik
k
i k
t t dt
i k
ψ
δ
∗
⇔ =
= =

⇔
Ψ
∫
(2)
Khoảng cách giữa 2 sóng mang trực giao cạnh nhau sẽ là
1/
u
f
T
∆ =
.
Ở đây dấu * chỉ sự liên hiệp phức. Ví dụ: Nếu tín hiệu là Sin (mx) với m=
1,2…. Thì nó trực giao trong khoảng từ
π
−
đến
π
.
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Việc xử lý (điều chế và giải điều chế) tín hiệu OFDM được thực hiện trong
miền tần số, bằng cách sử dụng các thuật toán xử lý hiệu số DSP (Digital Signal
Processing). 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 vecto. Theo định
nghĩa, hai vecto được goii là trực giao với nhau khi chúng vuông góc với nhau (tạo
nhau một góc 90
0
) và tích của 2 vecto là 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.

Đầu tiên ta chú ý đến hàm số thông thường có giá trị trung bình bằng không.
(VD giá trị trung bình của hàm sin dưới đây)
Nếu cộng bán kỳ dương và bán kỳ âm của dạng sóng sin như dưới đây chúng
ta sẽ có kết quả là 0. Quá trình tích phân có thể đựoc xem xét khi tìm ra diện tích
dưới dạng đường cong. Do đó diện tích của một sóng sin có thể được viết như sau:
2
0
sin( ) 0
k
t dt
π
ω
=
∫
Quá trình tích phân có thể được xem xét khi tìm ra diện tích dưới dạng đường
cong. Do đó, diện tích cua một sóng sin có thể được viết như sau:
Nếu chúng ta nhân và cộng (tích phân) hai dạng sóng sin có tần số khác nhau.
Ta nhận thấy quá trình này cũng bằng 0.
Biên độ
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Hình : Tích phân của hai sóng sin khác tần số
Điều này gọi là tính trực giao của dạng sóng sin. Nó cho thấy rằng miễn là hai
dạng sóng sin không có cùng tần số, thì tích phân của chúng sẽ bằngkhông. Thông tin
này là điểm mấu chốt của để hiểu quá trình điều chế OFDM.
Nếu hai tích phân khác tấn số thì:
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông

Hình : Tích phân của các sóng sin có cùng tần số
Nếu hai sóng sin có cùng tần số như nhau thì dạng sóng hợp thành luôn dương,
giá trị trung bình của nó luôn khác không . Đây là cơ cấu rất quan trọng cho quá trình
giải điều chế OFDM. Các máy thu OFDM biến đổi tín hiệu thu được từ miền tấn số
nhờ dùng kỹ thuật xử lý tín hiệu số gọi là biến đổi nhanh Foirier (FFT).
Việc giải điều chế chặt chẽ được thực hiện kế tiếp trong miền tần số (digital
domain) bằng cách nhân một sóng mang được tạo ra trong máy thu đơn với một sóng
mang được tạo ra trong máy thu có cùng chính xác tần số và pha, Sau đó phép tích
phân được thực hiện tất cả các sóng mang sẽ về không ngoại trừ sóng mang được
nhân, nó được dịch lên trục x, được tách ra hiệu quả và các giá trị symbol của nó khi
đó đã được xác định. Toàn bộ quá trình này được lập lại khá nhanh chóng cho mỗi
sóng mang, đến khi tất cả các sóng mag đã được giải điều chế.
Nhiều lý thuyết chuyển đổi được thực hiện bằng chuỗi trực giao.
* Từ phân tích trên ta có thể rút ra kết luận:
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
+ Để khắc phục hiện tượng không bằng phẳng của đáp tuyến kênh cần dùng
nhiều sóng mang, mỗi sóng mang chỉ chiếm một phần nhỏ băng thông, do vậy bị ảnh
hưởng không lớn của đáp tuyến kênh đến dữ liệu nói chung.
+ Số sóng mang càng nhiều càng tốt nhưng cần phải có khoảng bảo vệ để
tránh can nhiễu giữa các sóng mang. Tuy nhiên để tận dụng tốt nhất thì dùng cac
sóng mang trực giao, khi đó các sóng mang trực giao có thể trùng lặp nhau mà vẫn
không gây can nhiễu.
4.2.1. Mô tả toán học của OFDM
Mô tả toán học OFDM là trình bày tín hiệu được tạo ra như thế nào, máy thu
vận hành như thế nào và cũng cung cấp một số công cụ để hiểu rõ những tác động
không hoàn hảo trong kênh truyền.
Phương pháp điều chế OFDM truyền một số lớn sóng mang có dãi thông hẹp
được đặt cách nhau chính xác trong miền tần số. Để tránh việc sử dụng một số lượng

lớn bộ điều chế và bộ lọc ở máy phát cũng như một số lượng lớn bộ lọc và bộ giải
điều chế bổ sung ở máy thu thì phương pháp này phải sử dụng công nghệ xử lý tín
hiệu số hiện đại.
Trong toán học, mỗi sóng mang được mô tả như một sóng phức:
S
c
(t) = A
c
(t) e
j
( )
c
c
t
ω
 
+
 
Φ
Tín hiệu thực là phần thực của S
c
(t). Cả Ac(t)và
c
Φ
(t) (Biên độ và pha tương
ứng của sóng mang) có thể thay đổi trên mỗi Symbol cơ bản. Đối với điều chế
QPSK, biên độ của sóng mang thường bằng 1 và pha sẽ lấy một trong bốn góc phần
tư pha của hệ thống điều chế QPSK thông thường. Đối với symbol thứ p, trên khoảng
thời gian (p-1)
t p

τ τ
< <
,
( )
c
t
Φ
sẽ chiếm một giá trị tập hợp góc 0
0
, 90
0
, 180
0
, 270
.
Phương pháp đièu chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang, vì vậy tín hiệu
phức S
s
(t) được thể hiện bởi công thức:
1
( )
0
1
( ) ( )
c
n
N
j t t
c
s

n
t t
N
S e
A
ω
−
 
+
 
=
Φ
=
∑
Trong đó:
0n
n
ω
ω ω
= + ∆
Tất nhiên, đay là một tín hiệu liên tục. Nếu dạng sóng của mỗi phần tử tín hiệu
trên một chu kỳ symbol trên một chu kỳ được xem xét thì các biến số A
c
(t) và
c
Φ
và
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông

nhận các giá trị cố định mà các giá trị này phụ thuộc vào tần số của sóng mang cụ thể
đó, và như vậy có thể viết lại như sau
( ) ( )
c n
t t
⇒
Φ Φ
( )
c n
t
A A
⇒
Nếu tín hiệu được lấy mẫu với tần số lấy mẫu có giá trị là 1/ T (với T là chu kỳ
lấy mẫu), thì tín hiệu hợp thành được thể hiện bởi công thức:
(
0
1
]
0
1
( )
n
N
j n kT
n
s
n
kT
N
S e

A
ω
ω
−
 
+ ∆ +
 
 
=
Φ
=
∑
(4.2.1)
Ở điểm này khoảng thời gian tín hiệu được phân thành N mẫu đã được giới
hạn. Nó là thuận lợi để lấy mẫu trong một chu kỳ của một sym bol dữ liệu. Vì thế có
mối liên hệ.
NT
τ
=
Nếu bây giờ đơn giản biểu thức (4.2.1) mà không làm mất tính tổng quát bằng
cách cho
0
0
ω
=
, thì tín hiệu trở thành:
1
( )
0
1

( )
n
N
j j n kT
n
s
n
kT
N
s e e
A
ω
−
∆
=
Φ
=
∑
(4.2.2)
Tiếp theo ta có thể so sánh biểu thức (4.2.2) với dạng tổng quát của biến đổi
Fourier ngược:
1
2 /
0
1
( )
N
j nk N
n
n

g kT G
N NT
e
π
−
=
 
=
 
 
∑
(4.2.3)
Trong biẻu thức 4.2.2, hàm số
j
n
e
A
Φ
giống như định nghĩa của tín hiệu trong
khoảng tần số lấy mẫu và S(kinh tế) là một biểu diễn trong miền thời gian.
Biểu thức 4.2.2 và 4.2.3 là tương đương nếu:
1 1
f
NT
τ
∆ = =
Đây cũng là điều kiện yêu cầu cho tính trực giao. Do đó kết quả cảu việc bảo
toàn tính trực giao là tín hiệu OFDM có thể được xác định bằng cách thủ tục biến đổi
Fourier.
Các thành phần của một mạng trực giao thì độc lập tuyến tính với nhau. Có thể

xem tập hợp các sóng mang phát đi
ψ
m là một mạng trực giao được cho bởi công
thức:
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
( ) exp( )
k
k
t j t
ψ
ω
=
0
2
k
k
t
π
ω ω
= =
(4.2.4)
Nếu tập hợp các sóng mang này thật sự trực giao thì mối quan hệ trực giao
trong biểu thức (4.2.1) sẽ được biẻu diễn như sau:
[ ]
2 ( / ]
( ) ( ) ( )
b b
j p q t

p p
a a
t t dt dt b a
e
π τ
ψ ψ
∗
−
= = −
∫ ∫
khi p=q
=
[ ] [ ]
2 ( / ] 2 ( ) /
0
2 ( )/
j p q t j p q a
j p q
e e
π τ π τ
π τ
− −
−
=
−
khi p#q và
(b-a)=
τ
(4.2.5)
(Nhớ rằng p và q là hai số nguyên)

Các sóng mang thường tách riêng ra tần số 1/
τ
, đạt đến yêu cầu qiu định của
tính trực giao thì chúng được tương quan trên một thời đoạn
τ
. Nếu tích phân được
mở rộng ra cả pha của mỗi sóng mang thì biểu thức (4.2.1)được sửa lại như biểu thức
(4.2.5). Đây là sự tính toán cần thiết cho máy thu.
Những tín hiệu thì trực giao nếu chúng độc lập với nhau. Sự trực giao là một
thuộc tính cho phép truyền tín hiệu một cách hoàn hảo trên một kênh chung và phát
hiện chúng mà không có can nhiễu. Việc tổn hao tính trực giao làm sút kém kết quả
những tín hiệu thông tin này và giảm phẩm chất thông tin và nhiều sơ đồ ghép kênh
trực giao. Ghép kênh theo thời gian (TDM) cho phép đồng nhất cho mỗi tín hiệu
thông tin riêng biệt. Trong mỗi khe thời gian chỉ một tín hiệu từ một nguồn đơn thì
được, khi truyền ngăn ngừa can nhiễu bất kỳ giữa nhiều nguồn thông tin. Do vậy
TDM này trực giao về bản chất. Trong miền tần số, đa số các hệ thống FDM trực
giao vì mỗi tín hiệu truyền riêng biệt được để cách ly nhau theo tần số để ngăn ngừa
can nhiễu
Nếu truyền tín hiệu không phải bằng một sóng mang nhiều sóng mang, mỗi
sóng mang tải một phần dự liệu có ích và được trải đều trên cả băng thông tin khi
chịu ảnh hưởng xấu của đáp tuyến sẽ chỉ có một phần dữ liệu có ích bị mất , trên cơ
sở mà dữ liệu mà các sóng mang khác mang tải có thể khôi phục dữ liệu có ích. Điều
này tương đương khi ghép theo tần số (FDM).
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
Do vậy, khi dùng nhiều sóng mang có tốc độ bit nhất, nhiều dữ liệu gốc sẽ
được thu chính xác. Để hồi phục dữ liệu đã mất, người ta dùng phương pháp sửa lỗi
tiến (FEC-Forward Error Correction). Ở máy thu mỗi sóng mang được tách ra khi
dùng các bộ lọc thông thường và giải điều chế. Tuy nhiên để không có can nhiễu giữa

các sóng mang(ICI) cần phải có khoảng bảo vệ khi hiệu quả phổ kém
Mặc dù những phương pháp này là trực giao thuật ngữ OFDM đã được dành
riêng cho một dạng cho một dạng đặc biệt là FDM. Những tải phụ trong OFDM được
đặt gần nhau, gần nhất theo lý thuyết trong khi duy trì tính trực giao của chúng.
OFDM đạt được trực giao trong miền tần số bởi việc sắp xếp mối một trong các tín
hiệu thông tin riêng biệt cho các tải phụ khác nhau. Các tín hiệu OFDM được tạo
thành từ tổng các tín hiệu hình sin, mỗi hình sin tương ứng với một tải phụ. Dãy tần
số cơ bản của mỗi tải phụ đựơc chọn là số nguyên lần thời gian symbol. Kết quả là
tất cả các tải phụ có một số nguyên các chu kỳ trong một symbol. Và chúng trực giao
với nhau.
4.2.2. Trực giao miền tần số
Cách khác để xem xét tính trực giao của những tín hiệu OFDM là xem phổ của
nó. Trong miền tần số mỗi sóng mang thứ cấp OFDM có đáp tuyến tần số sinc (sin
(x)/x). Đó là kết quả của thời gian symbol tương ứng với nghịch đảo của khoảng cách
sóng mang. Mỗi symbol OFDM được truyền trong một thời gian cố định (T
FFT
). Thời
gian sumbol này tương ứng với nghịch đảo của khoảng cách tải phụ 1/T
FFT
H
Z
. Dạng
sóng trong hình chữ nhật này trong miên thời gian dẫn đến dáp tuyến tần số sinc
trong miền tần số. Dạng sinc có 1 búp chình hẹp, với nhiều búp biên có cường độ
giảm dần theo tần số khi đi ra khỏi tần số trung tâm. Mỗi tải phụ có một đỉnh tại tần
số trung tâm và một số giá trị không được đặt cân bằng theo các lỗ trống tần số bằng
khoảng cách sóng mang. Bản chất trực giao của việc truyền là kết quả của đỉnh của
mỗi tải phụ tương ứng với Nulls của các tài phụ khác. Khi tín hiệu này được phát
hiện nhờ sử dụng biến đổi Fourier rời rạc (DFT).
Nguyễn Minh Hùng

Lớp: ĐT5 - K48
Đồán tốt nghiệp Khoa: Điện tử viễn thông
4.3. Tạo và thu OFDM
Những tín hiệu OFDM được tạo ra trong miền tấnố vì khó tạo ra những bank
lớn các bộ dao động và những máy thu khoá pha trong miền tương tự.
Hình 4.3.1. là sơ đồ khối của thiết bị đầu cuối OFDM tiêu biểu. Phần máy phát
biến đổi dữ liệu số cần truyền, ánh xạ vào biên độ và pha của các tài phụ. Sau đó nó
biến đổi biểu diễn phổ của dữ liệu vào trong miền thời gian nhờ sử dụng biến đổi
Fourier rời rạc đảo (inverse Discrecte Fourier Tranform). Biến đổi nhanh Fourier đảo
(Inverse Fast Fourier Transform) thực hiện cùng một thuật toán như IDTF, ngoại trừ
rằng nó tính hiệu quả hơn nhiều và do vậy nó được sử dụng trong tất cả các hệ thống
thực tế. Để truyền tín hiệu OFDM tín hiệu miền thời gian được tính toán được phách
lên tần số cần thiết. Máy thu thực hiện thuật toán ngược lại với máy phát. Khi dịch tín
hiệu RF xuống băng cơ sở để xử lý, sau đó sử dụng biến đổi Fourier nhanh (FFT) để
phân tích tín hiệu trong miền tần số. Sau đó biên độ và pha của các tải phụ được chọn
ra và chọn biến đổi ngược lại thành dữ liệu số.
Biến đổi nhanh Fourier đảo (IFFT) và biến đổi Fourier nhanh (FFT) là hàm bổ
sung và thuật ngữ thích hợp nhất được dùng phụ thuộc vào liệu tín hiệu đang được
thu hoặc đang được phát. Trong nhiều trường hợp tín hiệu là độc lập với sự phân biệt
này nên thuật ngữ FFT và IFFT có thể được sử dụng thay thế cho nhau.
Tín hiệu OFDM
băng gốc
TRANSMITTER
Tín hiệu OFDM
băng gốc
RECEIVER
Hình : OFDM transmitter và receiver
Nguyễn Minh Hùng
Lớp: ĐT5 - K48