Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Thu phát tín hiệu OFDM

2 Thu phát tín hiệu OFDM

Tải bản đầy đủ - 0trang

Bài tập lớn- Bùi Đức Toàn-ĐT7-K52

Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM

Đặc thù của tín hiệu OFDM là nó hoàn toàn đợc tạo ra

trong miền số, do rất khó để chế tạo các máy thu phát khóa

pha dải rộng trong miền tơng tự. Tại khối phát, dữ liệu số sau

khi đợc điều chế vào các sóng mang đợc đem ®i thùc hiƯn

phÐp biÕn ®ỉi Fourier ®Ĩ t¹o sù trùc giao giữa các sóng

mang. Trong thực tế ngời ta dùng phép biến đổi Fourier

nhanh (FFT) cho bớc này. FFT là một dạng biến đổi Fourier rời

rạc (DFT) nhng cho hiệu quả tính toán cao hơn nên đợc dùng

trong các hệ thống thực tế. Sau khi đã tạo đợc sự trực giao

giữa các sóng mang, các sóng mang này lại đợc chun vỊ

miỊn thêi gian b»ng IFFT ®Ĩ trun ®i. Lóc này ta đã tạo đợc một tín hiệu OFDM gồm mét nhãm c¸c sãng mang trùc

giao víi nhau trong miỊn thời gian. Lu ý, tín hiệu OFDM mới

chỉ ở băng tần cơ sở, cần đợc chuyển lên tới tần số đợc lựa

chọn để truyền đi.

Khối thu thực hiện quá trình ngợc lại khối phát. Tín hiệu

OFDM thu từ anten đợc chuyển về băng tần cơ sở để xử lý.

Tín hiệu này sau đó đợc qua FFT để phân tích tín hiệu

trong miền tần số. Pha và biên độ của các sóng mang con đợc nhận diện và đợc chuyển thành dữ liệu số cần thu.



2.2.1 Chuyển đổi nối tiếp song song (Serial to

Parallel)

Dữ liệu số thờng ở dạng một chuỗi các bit liên tiếp. Trong

hệ thống OFDM, mỗi symbol thờng mang tõ 40 – 4000 bits, do

®ã bíc chun ®ỉi nối tiếp song song là cần thiết để đặt

các bit thông tin lên OFDM symbol. Số bit thông tin trên một

symbol phụ thuộc vào phơng thức điều chế và số sóng

mang con. Ví dụ, ta sử dụng phơng thức điều chế 16-QAM,



Bài tập lớn- Bùi Đức Toàn-ĐT7-K52

Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM

nh vậy mỗi sóng mang sẽ mang 4 bits thông tin, và số sóng

mang con sử dụng là 100 thì số bit thông tin trên một symbol

sẽ là 4ì 100 = 400 (bits). Chú ý rằng nếu ta dùng phơng thức

điều chế thích nghi (Adaptive Modulation) thì số bit thông

tin trên từng sóng mang con có thể không giống nhau. Tại

phía thu quá trình ngợc lại, chuyển ®ỉi song song nèi tiÕp,

sÏ ®ỵc thùc hiƯn ®Ĩ chun dữ liệu về dạng nối tiếp nh ban

đầu.

Khi tín hiệu OFDM truyền trong môi trờng đa đờng, do

pha đinh chọn lựa tần số sẽ xuất hiện những nhóm sóng

mang con bị suy giảm nghiêm trọng tới mức gây ra lỗi bit tại

phía thu. Các điểm trũng trong đáp ứng tần số của kênh

truyền có thể làm cho thông tin trên một số sóng mang lân

cận nhau bị phá huỷ, kết quả là có một cụm các bit liền nhau

bị lỗi. Nếu nh cụm bit lỗi này không quá lớn, nằm trong tầm

kiểm soát của bộ sửa lỗi ở phía thu thì vấn đề sẽ chẳng

đáng ngại. Nhng thực tế, các cụm bit lỗi này lại thờng khá lớn,

trong khi khả năng kiểm soát của bộ sửa lỗi lại rất hạn chế, vả

lại việc cải thiện khả năng sửa lỗi thờng rất tốn kém. Một ý tởng đơn giản và dễ thực hiện để giải quyết vấn đề này

đó là: nếu nh các cụm bit lỗi này gồm các bit không lân cận

nhau thì khi chuyển đổi song song sang nối tiếp ở phía

thu, các bit lỗi này sẽ nằm rải rác, và nh vậy ta đã tránh đợc

các cụm bit lỗi lớn. Do đó ở hầu hết các hệ thống thực tế, ngời ta đều sử dụng một bộ xáo trộn bit hay còn gọi là cài xen

(interleaving) nh là một phần của quá trình chuyển đổi nối

tiếp song song. Thay vì truyền các bit tuần tự theo vị trí

của chúng trong chuỗi bit thông tin đầu vào, ta truyền chúng



Bài tập lớn- Bùi Đức Toàn-ĐT7-K52

Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM

không theo thứ tự, rồi sau đó lại sắp xếp chúng đúng thứ tự

ở phía thu.



2.2.2 Điều chế sóng mang phụ

Các sóng mang phụ sau khi đợc cấp phát các bit thông tin

để truyền đi, chúng sẽ đợc điều chế pha và biên độ bằng

các phơng thức điều chế thích hợp. Lúc này sóng mang đợc

biểu diễn bằng vector IQ. Quá trình điều chế vào các sóng

mang con thực chất là quá trình ánh xạ các bit thông tin theo

một sơ đồ điều chế (Constellation) cụ thể. Do đó quá

trình này còn gọi là Mapping.

Tại máy thu, thực hiện việc giải mã vectơ IQ thành từ mã

ban đầu. Trong quá trình truyền, nhiễu và méo của kênh

truyền làm cho các vectơ IQ thu nhận đợc không rõ nét, do

đó có thể gây lỗi nhận diện từ mã. Do đó với mỗi phơng thức

điều chế sẽ cần một tỷ số tín hiệu trên tạp âm nhất định.

Ví dụ với phơng thức điều chế 16-QAM, khi đó tỷ số tín

hiệu trên tạp âm cho phép là S/N = 18dB.



2.2.3 Chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời

gian

Sau giai đoạn điều chế sóng mang con, ta đã ấn định

đợc cho mỗi sóng mang con một biên độ và pha dựa trên các

bit thông tin đợc truyền đi và phơng thức điều chế sóng

mang đợc sử dụng, những sóng mang con không truyền tin sẽ

có biên độ bằng 0. Đây là bớc xây dựng tín hiệu OFDM trong

miền tần số. Để truyền đợc thì tín hiệu OFDM phải đợc

chuyển về miền thời gian bằng IFFT. Trong miền tần số, mỗi

điểm rời rạc mà tại đó ta thực hiện IFFT tơng ứng với một



Bài tập lớn- Bùi Đức Toàn-ĐT7-K52

Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM

sóng mang con. Các sóng mang con có biên độ bằng không sẽ

đợc sử dụng nh dải bảo vệ



Hình 2-5 Tạo tín hiệu OFDM, giai đoạn IFFT



2.2.4 Điều chế tần số vô tuyến (RF Modulation)

Tín hiệu OFDM đợc tạo ra sau giai đoạn IFFT mới chỉ

ở tần số cơ sở, tín hiệu này còn phải đợc nâng lên tần số

cao hơn để phục vụ cho việc truyền dẫn. Bớc này có thể áp

dụng kỹ thuật tơng tự hoặc kỹ thuật chuyển đổi số. Cả 2 kỹ

thuật đều có các thao tác giống nhau, tuy nhiên điều chế số

có xu hớng chính xác hơn do độ chính xác trong việc phối

ghép 2 kênh I&Q, mặt khác kỹ thuật điều chế số cho giá trị

pha chính xác hơn.



Bài tập lớn- Bùi Đức Toàn-ĐT7-K52

Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM



Hình 2-6 Điều chế tần số vô tuyến tín hiệu OFDM băng cơ

sở sử dụng kỹ thuật tơng tự



Hình 2-7 Điều chế tần số vô tuyến tín hiệu OFDM băng cơ

sở sử dụng kỹ thuật số (DDS - Tổng hợp sè trùc tiÕp)



2.3 Kho¶ng b¶o vƯ GI (Guard Interval)

Víi mét dải thông cho trớc, tốc độ symbol của một tín

hiệu OFDM nhỏ hơn nhiều so với tốc độ symbol của một sóng

mang trong hệ thống đơn sóng mang. Nếu sử dụng phơng

thức điều chế BPSK thì tốc độ symbol sẽ bằng với tốc độ

bit. Nh ta đã biết, dải thông cđa mét tÝn hiƯu OFDM sÏ b»ng



Bµi tËp lín- Bïi Đức Toàn-ĐT7-K52

Phần 2 Nguyên lý và kỹ thuật OFDM

dải thông cho tríc ë trªn chia cho N sãng mang con. Do vËy

tèc ®é bit cđa mét tÝn hiƯu OFDM sÏ nhỏ hơn N lần tốc độ

bit trên 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 rất tốt.

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 trớc mỗi symbol . Dải bảo vệ của mỗi symbol là một phần

bản sao của chính symbol đó, có thể là phần đầu hoặc

phần cuối hoặc cả 2 phần của chính symbol đó. Thờng thì

ngời ta hay dùng phần cuối của symbol làm dải bảo vệ cho

symbol đó. Khi đó khoảng bảo vệ GI đợc gọi là CP (Cyclic

Prefix). Chèn thêm dải bảo vệ làm thời gian truyền của

symbol tăng lên, do đó làm tăng khả năng chịu ISI. Nh đã đề

cập ở trên, mỗi sãng mang con mang mét phÇn tin tøc cđa 1

symbol, dùng một phần symbol làm dải bảo vệ còn tạo cho

việc truyền dẫn đợc liên tục, không có sự ngắt quãng giữa

các symbol. Hơn nữa, dải bảo vệ còn cho phép giảm lỗi do

sự xê dịch thời gian ở máy thu.



2.3.1 Chống lỗi do dịch thời gian

Để giải mã tín hiệu OFDM, máy thu phải thực hiện FFT với

từng symbol để lấy ra đợc biên độ và pha của sóng mang

con. Với các hệ thống OFDM có tốc độ lấy mẫu nh nhau cho

cả máy phát và thu, thì kích thớc FFT phải nh nhau cho cả

tín hiệu phát và tín hiệu thu nhằm duy trì đợc tính trực

giao giữa các sóng mang con. Do chèn thêm dải bảo vệ mỗi

symbol thu đợc có thời gian lấy mẫu là TG + TFFT, trong khi

máy thu chỉ cần giải mã tín hiƯu trong kho¶ng thêi gian TFFT.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Thu phát tín hiệu OFDM

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×