Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Tổng quan về ofdm...

Tài liệu Tổng quan về ofdm

.DOC
94
151
144

Mô tả:

Đồ án tốt nghiệp Đại học TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TỔNG QUAN VỀ OFDM Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện : Lớp : LÊ ĐÌNH CÔNG TRẦN VĂN DŨNG 46K-ĐTVT Vinh, tháng 5/2010 Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ----------------------------------------- Độc lập - Tự do - Hạnh phúc --------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: .…………….………….……..……........................................... ………… Khoá:…………………….Khoa: Công Nghệ Ngành: Điện tử - Viễn thông 1. Đầu đề đồ án: ……………………………………………….. ………………………………………………………………………............... …………………………………………………………………………………………………………….. ……….................... 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……………………………………..……………………………………………..…….. ……………………………................. ………………………………………………………………………………………………………………………………. …..……………………….. ……………………………………………………………………………………................................ 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ………………………………………………………………………………………………………………..…. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……..…. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………..….…………………………………………………………………………………………… 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ………………………………………………………………………………………………………………………..…. ………………………………………………………………………………………………………………………….. ………. …………………………………………………………………………………………………………................................... ............... 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ……………………………………………………….. ……………………...... Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ................................................................................................. 7. Ngày hoàn thành đồ án: ………………………………………………………………………..………................ Ngày Chủ nhiệm Bộ môn tháng Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng Cán bộ phản biện Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT năm năm Đồ án tốt nghiệp Đại học BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ----------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: ....................................................................... ....................................................................... Ngành: .................................................................................................. Khoá: ...................................................................... Giảng viên hướng dẫn:........................................................................................................................................................ Cán bộ phản biện: ................................................................................................................................................................. 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... .......................................... 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................. Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ OFDM…………………..… 1 1.1 Giới thiệu chương...……………………………………………………....…… 1 1.2 Khái niệm OFDM..……………………………………………......................... 1 1.3 So sánh FDM và OFDM ..…………………………………………………….. 2 1.4 Đơn sóng mang. ……………………………………………………..………. 3 1.5 Đa sóng mang. ……………………………………………………..………… 3 1.6 Tính trực giao. ……………………………………………………...………… 4 1.6.1 Tính trực giao trong miền tần số. .……...........…………………………….8 1.7 Cấu trúc OFDM. .……………………………………………….……………...8 1.8 Sơ đồ khối của OFDM.....…………………….…………………............…… 10 1.8.1 Bộ chuyển đổi nối tiếp song song............................................................ 11 1.8.2 Bộ điều chế sóng mang con....................................................................... 11 1.8.2.1 Mã hoá kênh.................................................................................... 11 1.8.2.2 Ánh xạ (mapping)........................................................................... 12 1.8.3 Ứng dụng kỹ thuật IFT/FFT trong OFDM…….....…...…...................... 13 1.8.4 Chèn khoảng bảo vệ…………...………........…….............................….. 14 1.8.5 Chèn từ đồng bộ khung …………..……….…………............................. 15 1.8.6 Điều chế sóng mang cao tần và khuếch đại công suất…….................…. 16 1.9 Các kỹ thuật điều chế trong OFDM……………….………….....................… 16 1.9.1 Điều chế BPSK……………………………………......................…. 16 1.9.2 Điều chế QPSK……………………………………......................…. 18 1.9.3 Điều chế QAM………………………….………................……...… 21 1.10 Các đặc tính của OFDM…………………........…….………......................... 22 Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học 1.10.1 Ưu điểm………………………………....……………........................ 22 1.10.2 Nhược điểm…………………………………..............................……. 23 1.11 Kết luận…………………………………….........……………...................... 24 CHƯƠNG 2: CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN ............. 25 2.1 Giới thiệu chương............................................................................................. 25 2.2 Đặc tính chung của kênh truyền tín hiệu OFDM.............................................. 25 2.3 Khái niệm kênh truyền dẫn phân tập đa đường................................................ 25 2.4 Trải trễ trong hiện tượng đa đường................................................................... 26 2.5 Các loại Fading .............................................................................................. 28 2.5.1 Fading Rayleigh ...................................................................................... 28 2.5.2 Fading lựa chọn tần số ........................................................................... 29 2.6 Hiệu ứng Doppler . .......................................................................................... 30 2.7 Kênh phụ thuộc thời gian ................................................................................ 30 2.8 Bề rộng độ ổn định về thời gian của kênh ..................................................... 31 2.9 Kênh truyền dẫn trong môi trường nhiễu trắng ............................................ 32 2.9.1 Khái niệm về nhiễu trắng ....................................................................... . 32 2.9.2 Các phép biểu diễn toán học của nhiễu trắng........................................... 33 2.9.3 Phổ công suất của nhiễu trắng có băng tần giới hạn ............................... 34 2.9.4 Ảnh hưởng của AWGN đến hệ thống OFDM........................................... 35 2.10 Nhiễu xuyên kí tự ISI .................................................................................... 36 2.11 Nhiễu ICI (Inter-carrier interference) ........................................................... 37 2.12 Tiền tố lặp CP .............................................. ................................................. 39 2.13 Khoảng bảo vệ ............................................................................................. 41 2.14 Dung lượng kênh vô tuyến ........................................................................... 43 2.14.1 Lý thuyết về dung lượng kênh số của Shannon..................................... 43 2.14.2 Thông lượng kênh tương tự có băng tần giới hạn.................................. 44 Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học 2.15 Kết luận chương ............................................................................................. 44 CHƯƠNG 3: ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM .................................. 45 3.1 Giới thiệu chương ............................................................................................ 45 3.2 Tổng quan về đồng bộ trong hệ thống OFDM ................................................... 45 3.2.1 Nhận biết khung.........................................................................................46 3.2.2 Ước lượng khoảng dịch tần số...................................................................48 3.2.2.1 Ước lượng phần thập phân.......................................................... 48 3.2.2.2 Ước lượng phần nguyên.................................................................49 3.3 Các vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM .................................................... 50 3.3.1 Đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM…………………………….……51 3.3.1.1 Đồng bộ tần số lấy mẫu ………………………..……………….51 3.3.1.2 Đồng bộ tần số sóng mang…………………………..………….51 3.3.2 Đồng bộ ký tự trong hệ thống OFDM ……………..…………………. 52 3.3.2.1 Đồng bộ ký tự dựa trên ký hiệu pilot……….....………………53 3.3.2.2 Đồng bộ ký tự dựa vào CP……………….……...……………..54 3.3.2.3 Đồng bộ khung ký tự dựa trên mã đồng bộ khung………....……..55 3.3.3 Ảnh hưởng của sai lỗi đồng bộ đến chỉ tiêu chất lượng của hệ thống OFDM ......................................................................... 57 3.4 Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR …….…...…...……… 58 3.5 Kết luận chương….....……….…...………...................................…………… 59 CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG OFDM……….. 60 4.1 Giới thiệu chương …....…………………………………........….…………… 60 4.2 Mô phỏng hệ thống OFDM bằng Simulink……………………....…………. 60 4.2.1 Giao diện chỉnh của chương trình mô phỏng………….......…….…........60 Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học 4.2.1.1 So sánh FFT của QAM với OFDM...............................................61 4.2.1.2 So sánh tín hiệu âm thanh của QAM với OFDM..........................66 4.2.2 Mô phỏng hệ thống OFDM.......................................................................66 4.3 Kết luận chương................................................................................................ 70 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI …………………………...….71 TÀI LIỆU THAM KHẢO………........……………………………………………72 PHỤ LỤC…………………………....…………………………………………….73 BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT AM Amplitude Modulation Điều biến biên độ AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm cơ sở CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CP Cyclic Prefix Tiền tố lặp C/I Carrier to Interference Ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu DC Direct Current (0 Hz) Dòng điện một chiều DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DS Direct Sequence CDMA CDMA chuỗi trực tiếp DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình quảng bá số FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FEC Forward Error Correcting Sự sửa lỗi tiến FFT Fast Fourier Transform Phép biển đổi Fourier nhanh CDMA FIR Finite Impulse Response Đáp ứng xung hữu hạn (digital filter) FM Frequency Modulation Điều biến tần số FOE Frequency Offset Estimation Ước lượng độ dịch tần số FSC Frame Synchronization Code Mã đồng bộ khung FSK Frequency Shift Keying Khóa dịch tần số GI Guard Interval Dải bảo vệ ICI Inter Channel Interference Nhiễu xuyên kênh ISI Inter Symbol Interference Nhiễu xuyên ký tự IDFT Inverse Discrete Fourier Biển đổi Fourier rời rạc nghịch đảo Transform IEEE Institute of Electrical and Học Viện kỹ nghệ Điện và Electronic Engneers Điện Tử Inverse FFT Biến đổi Fourier nhanh thuận đảo IFFT OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực Multiplexing P/S Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT giao Parallel to Serial Song song - nối tiếp Đồ án tốt nghiệp Đại học PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình PM Phase Modulation Sự điều pha PN Pseudo Noise Chuỗi giả ngẫu nhiên PSK Phase-Shift Keying Khóa dịch pha QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương QPSK Quadrature Phase-Shift Keying Khóa dịch pha vuông góc S/P Serial to Parallel Nối tiếp - Song song SC Single Carrier Đơn sóng mang SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu Worldwide Wimax Interoperability for Khả năng khai thác liên mạng trên Microwave Access toàn cầu đối với truy nhập vi ba LỜI NÓI ĐẦU &&& Trong những năm gần đây, kỹ thuật thông tin vô tuyến đã có những bước tiến triển vượt bậc. Sự phát triển nhanh chóng của video, thoại và thông tin dữ liệu trên Internet, điện thoại di động có mặt ở khắp mọi nơi, cũng như nhu cầu về truyền thông đa phương tiện di động đang ngày một phát triển . Việc nghiên cứu và phát triển đang diễn ra trên toàn thế giới để đưa ra thế hệ kế tiếp của các hệ thống truyền thông đa phương tiện băng rộng không dây và tạo nên “ làng thông tin toàn cầu “. Sự hoạt động của các hệ thống vô tuyến tiên tiến này phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính của kênh thông tin vô tuyến như: fading lựa chọn tần số, độ rộng băng thông bị giới hạn, điều kiện đường truyền thay đổi một cách nhanh chóng và tác động qua lại của các tín hiệu. Nếu chúng ta vẫn sử dụng hệ thống đơn sóng mang truyền thống cho những dịch vụ này thì hệ thống thu phát sẽ có độ phức tạp cao hơn rất nhiều so với việc sử Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học dụng hệ thống đa sóng mang, ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) là một trong những giải pháp đang được quan tâm để giải quyết vấn đề này. Việc nghiên cứu kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) được biết đến từ những năm 70 của thế kỷ trước, với những ưu điểm chính như: cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao được truyền song song với tốc độ thấp trên các băng hẹp, khả năng cho hiệu suất phổ cao, khả năng chống lại fading chọn lọc tần số, đơn giản và hiệu quả trong điều chế và giải điều chế tín hiệu nhờ sử dụng thuật toán IFFT, FFT. Chính vì thế, OFDM ngày càng được phát triển trong các dịch vụ viễn thông tốc độ cao như Internet không dây, thông tin di động 4G, mạng LAN không dây, được chọn làm chuẩn cho hệ thống phát thanh số. Do đó OFDM đang trở thành công nghệ được chấp nhận một cách rộng rãi và các chuẩn truyền thông không dây di động sẽ được sử dụng nhiều hơn trong tương lai. Tuy nhiên OFDM cũng có những bất lợi so với hệ thống đơn sóng mang như: nhạy với nhiễu pha và tần số offset, tỷ số công suất đỉnh trên công suất trung bình cao sẽ giới hạn hiệu suất hoạt động của bộ khuếch đại RF và vấn đề đồng bộ cũng phức tạp hơn hệ thống đơn sóng mang. Để có thể áp dụng kỹ thuật này cũng cần phải giải quyết những vấn đề tồn tại của hệ thống này. Nội dung của đồ án bao gồm 4 chương: Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ OFDM Giới thiệu tổng quan về hệ thống OFDM và đề cập đến những ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật OFDM. Chương 2: ẢNH HƯỞNG CỦA KÊNH VÔ TUYẾN ĐẾN TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU Giới thiệu đặc điểm của kênh truyền như đa đường, fading lựa chọn tần số, dịch Doppler, nhiễu AWGN...Các đặc tính này ảnh hưởng lên tín hiệu gây nhiễu ISI và ICI trong hệ thống OFDM. Chương 3: ĐỒNG BỘ TRONG HỆ THỐNG OFDM Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học Tìm hiểu về các lỗi gây nên sự mất đồng bộ và một số phương pháp đồng bộ trong hệ thống OFDM. Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG TÍN HIỆU OFDM Giới thiệu các thuật toán và mô phỏng tín hiệu OFDM bằng MATLAB. Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót cần bổ sung và phát triển mong quý thầy cô và các bạn chỉ bảo thêm. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong KHOA CÔNG NGHỆ, đặc biệt là thầy LÊ ĐÌNH CÔNG đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Vinh, tháng 05 năm 2010 Sinh viên thực hiện TRẦN VĂN DŨNG Trần Văn Dũng, Lớp 46K-ĐTVT Đồ án tốt nghiệp Đại học CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ OFDM 1.1 Giới thiệu chương Trong những năm gần đây, ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) đã được đề xuất và chuẩn hoá cho truyền thông tốc độ cao.Trong chương này sẽ lần lượt trình bày về các khái niệm cơ bản trong OFDM, sự khác nhau giữa OFDM và FDM, tính trực giao, cấu trúc OFDM, sơ đồ khối hệ thống OFDM, ưu nhược điểm của hệ thống OFDM, kỹ thuật điều chế sử dụng trong OFDM… 1.2 Khái niệm OFDM Kỹ thuật OFDM là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đó là sự kết hợp giữa mã hoá và ghép kênh. Thường thường nói tới ghép kênh người ta thường nói tới những tín hiệu độc lập từ những nguồn độc lập được tổ hợp lại. Trong OFDM, những tín hiệu độc lập này là các sóng mang con. Đầu tiên tín hiệu sẽ chia thành các nguồn độc lập, mã hoá và sau đó ghép kênh lại để tao nên sóng mang OFDM. OFDM là trường hợp đặc biệt của FDM (Frequency Divison Multiplex). Ta có thề liên tưởng kênh truyền FDM giống như một dòng nước đang chảy, nước chảy thành một dòng lớn; kênh truyền OFDM giống như nước chảy ở vòi sen, chia ra thành từng dòng nước nhỏ. Ta có thể dùng tay để chặn dòng nước từ vòi nước thông thường nhưng không thể làm tương tự với nước chảy ra ở vòi sen. Mặc dù cả hai kỹ thuật cùng thực hiện chung một công việc nhưng mà lại có những phản ứng khác nhau đối với nhiễu. Ta cũng có thể liên tưởng tới sự vận chuyển hàng hoá bằng xe tải . Ta có hai phương án, dùng một chiếc xe lớn chở tất cả hàng hoá (FDM) hoặc dùng một đoàn xe nhỏ (OFDM). Cả hai phương án đều chở cùng một loại hàng hoá nhưng trong trường hợp tai nạn xảy ra nếu ta dùng đoàn xe nhỏ thì chỉ có ¼ hàng hoá bị mất mát. 1 Đồ án tốt nghiệp Đại học Hình 1.1: Minh hoạ sự khác nhau của OFDM và FDM 1.3 So sánh FDM và OFDM OFDM khác với FDM nhiều điểm. 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 can nhiễu giữa các sóng mang với nhau. Các sóng mang này chồng lấp trong miền tần số nhưng không gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI: inter-carrier interference) do bản chất trực giao của điều chế. Với FDM, tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa các kênh để đảm bảo không bị chồng phổ, vì vậy không có hiện tượng giao thoa kí tự ISI giữa những sóng mang. Điều này làm giảm hiệu quả phổ. Tuy nhiên với OFDM nhằm khắc phục hiệu quả phổ kém khi có khoảng bảo vệ (guard period) bằng cách giảm khoảng cách các sóng mang và cho phép phổ của các sóng mang cạnh nhau trùng lắp nhau. Sự trùng lắp này được phép nếu khoảng cách giữa các sóng mang được chọn chính xác sao cho đỉnh của sóng mang này sẽ đi qua điểm không của sóng mang kia tức là các sóng mang trực giao nhau để những tín hiệu được khôi phục mà không giao thoa hay chồng phổ. Hình 1.2 Kỹ thuật đa sóng mang chồng xung và không chồng xung. 2 Đồ án tốt nghiệp Đại học Hình 1.3 Hình dạng phổ của tín hiệu OFDM băng tần cơ sở 5 sóng mang, hiệu quả phổ tần của OFDM so với FDM 1.4 Đơn sóng mang (Single Carrier) Hệ thống đơn sóng mang là một hệ thống có dữ liệu được điều chế và truyền đi chỉ trên một sóng mang. Hình 1.4: Truyền dẫn sóng mang đơn [9] Hình 1.4 mô tả cấu trúc chung của một hệ thống truyền dẫn đơn sóng mang. Các ký tự phát đi là các xung được định dạng bằng bộ lọc ở phía phát. Sau khi 3 Đồ án tốt nghiệp Đại học truyền trên kênh đa đường. Ở phía thu, một bộ lọc phối hợp với kênh truyền được sử dụng nhằm cực đại tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) ở thiết bị thu nhận dữ liệu. Đối với hệ thống đơn sóng mang, việc loại bỏ nhiễu giao thoa bên thu cực kỳ phức tạp. Đây chính là nguyên nhân để các hệ thống đa sóng mang chiếm ưu thế hơn các hệ thống đơn sóng mang. 1.5 Đa sóng mang (Multi-Carrier) 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 đều 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 dữ liệu có ích. Hình 1.5: Cấu trúc hệ thống truyền dẫn đa sóng mang [9] 1.6 Tính trực giao Một tín hiệu được gọi là trực giao nếu nó có quan hệ độc lập với tín hiệu khác. Tính trực giao là một đặc tính cho phép truyền một lúc nhiều thông tin trên 4 Đồ án tốt nghiệp Đại học một kênh chung mà không gây ra nhiễu. Chính sự mất tính trực giao là nguyên nhân gây ra sự suy giảm tín hiệu trong viễn thông . OFDM đạt được sự trực giao bằng cách cấp phát cho mỗi nguồn thông tin một số sóng mang nhất định khác nhau. Tín hiệu OFDM đạt được chính là tổng hợp của tất cả các sóng sin này. Mỗi một sóng mang có một chu kỳ sao cho bằng một số nguyên lần thời gian cần thiết để truyền một ký hiệu (symbol duration). Tức là để truyền một ký hiệu chúng ta sẽ cần một số nguyên lần của chu kỳ. Hình 1.6 là trường hợp của tín hiệu OFDM với 4 sóng mang phụ. Hình 1.6: Cấu trúc của một tín hiệu OFDM Các hình (1a), (2a), (3a), (4a) là miền thời gian của các sóng mang đơn tần với các chỉ số 1, 2, 3, 4 là số chu kỳ trên mỗi ký hiệu. Các hình (1b), (2b), (3b), (4b) là miền tần số nhờ sử dụng biến đổi Fourier nhanh của tín hiệu. Hình phía dưới cùng là tín hiệu tổng hợp của 4 sóng mang phụ. Tập hợp các hàm được gọi là trực giao nếu thoả mãn biểu thức (1.1) T  S (t )S i 0 j C  i  j (t )dt  C *  (i  j )   0  i  j (1.1) Những sóng mang này trực giao với nhau vì khi nhân dạng sóng của 2 sóng mang bất kỳ và sau đó lấy tích phân trong khoang thời gian T sẽ có kết quả bằng không. 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 tín hiệu số DSP (Digital Signal 5 Đồ án tốt nghiệp Đại học 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 vector. Theo định nghĩa, hai vector được gọi là trực giao nhau với nhau khi chúng vuông góc với nhau (tạo một góc 900) và tích của 2 vector là bằng 0. Đầu tiên ta chú ý đến hàm số thông thường có giá trị trung bình bằng không. Ví dụ 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 ta sẽ có kết quả bằng 0. Quá trình tích phân có thể được 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: Nếu chúng ta nhân và cộng (tích phân) hai dạng sóng sin có tần số khác nhau thì quá trình này cũng bằng 0 6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Hình 1.7 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 cùng tần số, thì tích phân của chúng sẽ bằng không. Đây là điểm mấu chốt để hiểu quá trình điều chế OFDM. Nếu hai tích phân cùng tần số thì: Hình 1.8 Tích phân của hai sóng sin cùng tần số 7 Đồ án tốt nghiệp Đại học 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. Điều này rất quan trọng trong quá trình giải điều chế OFDM. Các máy thu OFDM biến đổi tín hiệu thu được từ miền tần số nhờ dùng kỹ thuật xử lý tín hiệu số 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 thực hiện tích phân tất cả các sóng mang về không ngoại trừ sóng mang được nhân. Sau đó dịch lên trục x, tiến hành tách ra hiệu quả, và xác định được giá trị symbol của nó. Toàn bộ quá trình này được thực hiện nhanh chóng cho mỗi sóng mang, đến khi tất cả các sóng mang được giải điều chế. 1.6.1 Tính trực giao trong miền tần số Để xem tính trực giao của những tín hiệu OFDM ta tiến hành phân tích phổ của hàm sin(x)/x . Nhận thấy mỗi sóng mang gồm một đỉnh tại tần số trung tâm và một số điểm không cách nhau bằng khoảng cách giữa các sóng mang. Hiện tượng trực giao được thể hiện là đỉnh của mỗi sóng mang trùng với điểm không của các sóng mang khác về mặt tần số. Hình 1.9(a) Frequency (carrier spacing) 8
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan

Tài liệu vừa đăng