Tải bản đầy đủ

luận văn thạc sĩ OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB t

OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


1

Phần mở đầu 3
1. Lý do chọn đề tài 3
2. Quá trình nghiên cứu 3
3. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3
4. Tóm tắt luận điểm cơ bản luận văn 3
5. Phương pháp nghiên cứu 3
BẢN CAM ĐOAN 4
Danh mục từ viết tắt 5
Danh mục hình vẽ 8
Chương I – Giới thiệu tổng quan về OFDM 10
1.1. Giới thiệu chương 10
1.2. Đề xuất mô hình máy phát OFDM 11
1.3. Đề xuất mô hình máy thu OFDM 12
1.4. Điều chế tín hiệu OFDM 12

1.4.1. Nguyên lý điều chế OFDM 13
1.4.1.1. Đa sóng mang con trực giao 14
1.4.1.2. Chồng phổ để tiết kiệm băng thông 17
1.4.1.3. Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu xuyên ký tự 18
1.4.1.4. Mô tả toán học quá trình điều chế 20
1.4.2. Các kỹ thuật điều chế sóng mang đơn trong OFDM 24
1.4.2.1. Điều chế BPSK 25
1.4.2.2. Điều chế QPSK 27
1.4.2.3. Điều chế QAM 29
1.4.2.4. Mã Gray 30
1.4.3. Phổ tín hiệu điều chế 31
1.5. Kết luận chương 35
Chương II – OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T 36
2.1. Giới thiệu chương 36
2.2. Đề xuất mô hình máy phát DVB-T 36
2.3. Đề xuất mô hình máy thu DVB-T 37
2.4. Điều chế OFDM trong máy phát DVB-T 38
2.4.1. Mã hóa sóng mang con trực giao COFDM (Code OFDM) 38
2.4.2. Lựa chọn COFDM cho truyền hình số mặt đất 39
2.4.3. Quy trình điều chế COFDM trong máy phát DVB-T 40
2.4.3.1. Tổ chức lại tài nguyên kênh vô tuyến 40
2.4.3.2. Trải sóng mang con lên các cell 40
2.4.3.3. Chèn khoảng bảo vệ chống nhiễu liên ký tự 41
2.4.3.4. Chèn tín hiệu chỉ dẫn pilot để nhận tín hiệu chính xác 42
2.4.3.5. Chuẩn bị dữ liệu được mang trên các ký tự 43
2.4.3.6. Ánh xạ các bít dữ liệu lên phổ OFDM 44
2.4.3.7. Mô tả toán học quá trình điều chế 46
2.5. Kết luận chương 46
Chương III – Đặc tính kênh truyền OFDM trong truyền hình số mặt đất DVB-T 47
3.1. Giới thiệu chương 47
3.2. Đặc tính kênh truyền ảnh hưởng đến chất lượng phát sóng DVB-T 47
3.2.1. Hiện tượng đa đường (Multipath) 47
3.2.1.1. Rayleigh fading 48
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


2

3.2.1.2. Fading lựa chọn tần số 49
3.2.1.3. Trải trễ (Delay Spread) 49
3.2.2. Dịch Doppler 50
3.2.3. Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation) 51
3.2.4. Nhiễu AWGN 51
3.2.5. Nhiễu liên ký tự ISI 52
2.2.6. Nhiễu liên sóng mang ICI 52
3.3. Khắc phục một số ảnh hưởng đến chất lượng phát sóng DVB-T 53
3.3.1. Sử dụng tiền tố lặp CP 53
3.3.2. Sử dụng khoảng bảo vệ 55
3.3.3. Lọc băng thông 57
3.4. Giới hạn băng thông của OFDM 58
3.5. Kết luận chương 58
Chương IV – Ước lượng tham số và xây dựng mô hình kênh truyền OFDM ứng dụng trong truyền
hình số mặt đất DVB-T 59
4.1. Giới thiệu chương 59
4.2. Mô hình ước lượng kênh 59
4.3. Các phương pháp ước lượng kênh 61
2.4.1 Phương pháp ước lượng kênh dùng pilot 61
2.4.1.1. Cách thức ước lượng kênh dùng pilot 61
2.4.1.2. Mô tả toán học phương pháp ước lượng kênh dùng pilot 62
4.4. Mô hình kênh truyền OFDM ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T 65
4.4.1. Mạng đơn tần SFN 65
4.4.2. Lựa chọn phương pháp điều chế cho mô hình 67
4.4.3. Mô hình kênh truyền và phương pháp mô phỏng Error! Bookmark not defined.
4.4.3.1. Mô hình kênh truyền OFDM ứng dụng trong DVB-T Error! Bookmark not
defined.
4.4.3.2. Phương pháp mô phỏng Error! Bookmark not defined.
4.4.3.3. Kết quả mô phỏng Error! Bookmark not defined.
4.5. Kết luận chương 69
Kết luận và hướng phát triển đề tài 70










OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


3


Phần mở đầu
1. Lý do chn đ tài
Truyền hình số mặt đất là một ứng dụng của phát sóng không dây công nghệ số.
Trong môi trường đa đường, phát sóng không dây gặp một số hạn chế. Vì vậy, công nghệ
điều chế phân chia theo tần số trực giao ra đời góp phần khắc phục những vấn đề trên.
2. Quá trình nghiên cu
Quá trình nghiên cứu luận văn trải qua bai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Nhận đề tài và định hướng nghiên cứu
Giai đoạn 2: Thu thập tài liệu xoay quanh đề tài nghiên cứu
Giai đoạn 3: Xác định hướng viết và bắt tay vào thực hiện đề tài
3. Mc đích, đi tưng, phm vi nghiên cu
Mục đích: Tìm hiểu ngọn ngành căn nguyên từng khái niệm nhỏ của ứng
dụng công nghệ OFDM trong truyền hình số mặt đất.
Đối tượng: Xoay quanh hệ thống DVB-T và OFDM.
Phạm vi: Ở mức độ ứng dụng công nghệ.
4. Tóm tt lun đim cơ bn lun văn
Luận văn bám sát hai luận điểm chính:
Truyền hình số mặt đất với các khái niệm và mô tả kỹ thuật cơ bản
Bám sát nội dung của truyền hình số mặt đất để lồng dần vào phương pháp
điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao.
5. Phương pháp nghiên cu
Phương pháp nghiên cứu đóng vai trò quyết định thành quả nghiên cứu, với mục
tiêu tìm hiểu lại nền móng của vấn đề, em bắt đầu từ những bước cơ bản sau:
Tìm hiểu rõ từng khái niệm, thuật ngữ.
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


4

Dựa trên khái niệm, thuật ngữ đó liên kết lại thành nội dung.
BẢN CAM ĐOAN
Tôi: Lê Thị Cúc. Học viên lớp CH-ĐTTH2009, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Thầy hướng dẫn Luận văn: PGS.TS. Nguyễn Quốc Trung
Xuyên suốt cuốn luận văn là câu trả lời cho câu hỏi: “Làm thế nào để triển khai
Công nghệ điều chế ghép kênh phân chia theo tần số trực giao cho truyền hình số
mặt đất DVB-T ?”
Để có được cuốn luận văn này, tác giả chân thành cám ơn thầy giáo PGS.TS.
Nguyễn Quốc Trung, thầy giáo TS. Nguyễn Vũ Sơn đã có nhiều giúp đỡ.
Thêm nữa, cuốn luận văn ra đời là tâm huyết, suy ngẫm, tìm hiểu và đọc dịch tài
liệu tác giả. Tác giả hy vọng đóng góp được phần sức nhỏ bé của mình vào quá trình
nghiên cứu OFDM và ứng dụng trong truyền hình số mặt đất DVB-T.
Cuối cùng, tôi xin cam đoan rằng, mọi thông tin trích dẫn trong tài liệu đều được
tuân thủ theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng tài liệu tham khảo.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn
này.
Hà Nội ngày 26 tháng 11 năm 2010
Học viên
Lê Thị Cúc










OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


5


Danh mục từ viết tắt

TT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
1 ACEC American Council of Engineering
Companies
Ủy ban Tư vấn về tương thích điện từ
2 ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line

Đường thuê bao số không đối xứng
3 AM Amplitude Modulation Điều biên
4 ASK Amplitude Shift Keying Điều chế dịch biên
5 ATSC Advanced Television Systems
Committee
Uỷ ban tiêu chuẩn truyền hình tiên tiến

6 AVC Advanced Video Coding Mã hóa hình ảnh tiên tiến
7
AWGN
Additive White Gaussian Noise Kênh nhiễu trắng
8 BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít
9 CENELEC

European Committee for
Electrotechnical Standardization
Uỷ ban tiêu chu
ẩn hoá về kỹ thuật điện
châu Âu
10 COFDM Code Orthogonal frequency-
division
multiplexing
Mã hóa ghép kênh phân chia theo tần
số trực giao
11 CPSK Continuous-Phase Shift Keying Dịch pha liên tục
12 DCA
Dynamic Channel Allocation
Cấp phát kênh động
13 DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc
14 DMB-T / H

Digital Multimedia Broadcasting
Terrestrial / Handheld
Chuẩn truyền hình số mặt đất ở Trung
Quốc
15 DMT Discrete Multi-tone Modulation Điều chế đa âm rời rạc
16 DPSK Differential Phase Shift Keying Dịch pha vuông góc phân biệt
17 DSFN Dynamic Single Frequency
Networks
Mạng đơn tần động
18 DSP Digital Signal Processing Xử lý tín hiệu số
19 DTTV Digital Terrestrial Television Truyền hình kỹ thuật số mặt đất
20 DTV Digital Television Truyền hình số mặt đất
21 DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số
22 DVB-H Digital Video Broadcasting -
Handheld
Truyền hình số cầm tay
23 DVB-T Digital Video Broadcasting –
Terrestrial
Truyền hình số mặt đất
24 DVB-T2 Digital Video Broadcasting
Terrestrial 2
Truyền hình số mặt đất 2
25 EBU European Broadcasting Union Liên minh phát sóng châu Âu
26 EHF
Extremely High Frequency
Tần số cực cao
27 ETSI European Telecommunications
Standards Institute
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


6

28
E-UTRA
Evolved UMTS Terrestrial Radio
Access
Truy nhập vô tuyến mặt đất mở
29 FCA
Fixed Channel Allocation
Cấp phát kênh cố định
30 FCC Federal Communications
Commission
Uỷ ban truyền thông liên bang
31 FDE Frequency Domain Equalization Cân bằng miền tần số
32 FDM Frequency-division multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số
33 FEC Forward Error Correction Sửa lỗi ngược
34 FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi Fourier nhanh
35
GLONASS

GLObal NAvigation Satellite
System
Hệ thống vệ tinh hướng toàn cầu của
Nga
36 GOS
Grade of Service
Yêu cầu lớp dịch vụ
37 GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu
38 GSM Global System for Mobile
Communications
Hệ thống di động toàn cầu
39 HDTV High-Definition Television Truyền hình có độ nét cao
40 HF
High Frequency
Tần số cao
41 HSOPA High Speed OFDM Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao
42 IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc ngược
43 IEC International Electrotechnical
Commission
Uỷ ban Điện tử Quốc tế
44 IMT 2000

International Mobile
Telecommunications-2000
Viễn thông di động quốc tế
45 ISDB-T Terrestrial Integrated Services
Digital Broadcasting
Dịch vụ tích hợp phát sóng kỹ thuật số

46 ISI Inter Symbol Interference Nhiễu liên ký tự
47 ISO International Organization for
Standardization
Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
48 JTC Joint Technology Committee Uỷ ban kỹ thuật liên hợp
49 JVT Joint Video Team Nhóm hình ảnh
50 LOS
Line-Of-Sight
ầm nhìn thẳng
51 MBMS Multimedia Broadcast and Multicast
Services
Đa dịch vụ và phát sóng đa phương
tiện
52 MPEG Moving Picture Experts Group Hội phim ảnh thế giới
54 NGH Next Generation Handheld Cầm tay thế hệ mơi
55 NTSC National Television System
Committee
Uỷ ban hệ thống truyền hình quốc gia
56 OFDM Orthogonal frequency-division
multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số trực
giao
57 PAPR Peak-to-average Power Ratio Tỷ lệ công suất đỉnh – trung bình
58 PES Packetized Elementary Stream Đóng gói dòng con
59 PM Phase Modulation Điều pha
60 PS Program Stream Chương trình vận chuyển
61 PSK Phase Shift Keying Dịch pha
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


7

62 QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều biên vuông góc
63 QPSK Quadrature Phase Shift Keying Dịch pha vuông góc
64 RADSL Rate-Adaptive Digital Subscriber
Line
Thích nghi tốc độ đường thuê bao số
65 RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
66 SDTV Standard-Definition Television Truyền hình độ nét tiêu chuẩn
67 SFN Single-Frequency Network Một mạng đơn tần
68 SHF
Super High Frequency
Tần số siêu cao
69 SNR Signal-to-noise Ratio Tỷ lệ nhiễu trên tạp âm
70 TPS Transmission Parameters Signalling

Báo hiệu thông số truyền dẫn
71 TS Transport Stream Dòng vận chuyển
72 UHF
Ultra High Frequency
Tần số siêu cao
73 UMB
Ultra Mobile Broadband
Phát sóng di động đỉnh
74 UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
75 VCEG Video Coding Experts Group Nhóm chuyên gia mã hóa hình ảnh
76 VHF Very High Frequency Tần số cực cao
77 WRAN Wireless Regional Area Networks Mạng không dây địa phương




















OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


8


Danh mục hình vẽ
Hình 1.1 – Mô hình máy phát OFDM 11
Hình 1.2 – Mô hình máy thu OFDM 12
Hình 1.3 – Điều chế OFDM 13
Hình 1.4 – Hệ thống đơn sóng mang 14
Hình 1.5 – Hệ thống đa sóng mang 14
Hình 1.6 – Các sóng mang trực giao 15
Hình 1.7 – Phổ các sóng mang con trực giao 16
Hình 1.8 – Tiết kiệm băng thông khi sử dụng sóng mang chồng xung 17
Hình 1.9 – Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu liên ký tự 19
Hình 1.10 – Thêm tiền tố chu kỳ vào OFDM 21
Hình 1.11 – Tích của hai vector trực giao bằng 0 22
Hình 1.12 – Giá trị của sóng sin bằng 0 23
Hình 1.13 – Tích phân của hai sóng sin có tần số khác nhau 23
Hình 1.14 – Tích của hai sóng sin cùng tần số 23
Hình 1.15 – Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK 26
Hình 1.16 – Biểu đồ không gian tín hiệu QPSK 28
Hình 1.17 – Chùm tín hiệu dạng M-QAM 30
Hình 1.18 – Đồ thị hàm sin 31
Hình 1.19 – Định dạng xung trước khi ghép kênh 32
Hình 1.20 – Tín hiệu đầu ra của máy phát với hai xung PSK 32
Hình 1.21 – Máy thu làm việc với đơn sóng mang 32
Hình 1.22 – Biến đổi Fourier qua lại giữa tín hiệu số và tương tự 33
Hình 1.23 – Phổ của tín hiệu bị cắt khi đi qua bộ lọc RC 33
Hình 1.24 – Từng sóng mang con được điều chế ở các tần số khác nhau 34
Hình 1.25 – Phổ của tín hiệu OFDM đã qua điều chế 34
Hình 2.26 – Mô tả kỹ thuật cấu trúc máy phát DVB-T 36
Hình 2.27 – Phổ của sóng mang con trực giao 38
Hình 2.28 – Bề rộng phổ và băng thông của OFDM 39
Hình 2.29 – Truyền hình số mặt đất với hiệu ứng Doppler và đa đường 39
Hình 2.30 – Tổ chức lại tài nguyên kênh vô tuyến 40
Hình 2.31 – Trải sóng mang con lên các cell 40
Hình 2.32 – Chèn khoảng bảo vệ để chống nhiễu liên ký tự 41
Hình 2.33 – Các tia sóng đến trong khoảng thời gian bảo vệ 41
Hình 2.34 – Chèn tín hiệu chỉ dẫn pilot 42
Hình 2.35 – Sóng mang kết hợp với pilot trong DVB-T 43
Hình 2.36 – Chèn dữ liệu vào các ký tự 43
Hình 2.37 – Trải các bít dữ liệu lên khoảng đều các sóng mang 44
Hình 2.38 – Cấu trúc một siêu khung DVB-T 45
Hình 2.39 – Cấu trúc khung truyền dẫn DVB-T 45
Hình 3.40 - Đa đường nguyên nhân xuất hiện bóng mờ 47
Hình 3.41 – Fading Rayleigh khi thiết bị di động di chuyển (ở tần số 900MHz) 48
Hình 3.42 - Trải trễ đa đường 49
Hình 3.43 - Lỗi dịch tần số gây nhiễu ICI trong hệ thống OFDM 53
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


9

Hình 3.44 – Mô tả tiền tố lặp 54
Hình 3.45 - OFDM có khoảng bảo vệ và không có khoảng bảo vệ 56
Hình 3.46 - Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ không có hạn chế băng thông 58
Hình 4.47 - Mô hình hệ thống ước lượng kênh dùng pilot 61
Hình 4.48 – Ước lượng theo chiều dọc (trục tần số) 61
Hình 4.49 – Ước lượng theo chiều ngang (trục thời gian) 62
Hình 3.50 – Kiến trúc mạng đơn tần DVB 66
Hình 3.51 – Khoảng cách tương quan SFN 67


























OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


10


Chương I – Giới thiệu tổng quan về OFDM
1.1. Gii thiu
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM), cơ bản giống với mã hóa
OFDM (COFDM – Code OFDM) và điều chế đa âm rời rạc (DMT), là một dạng ghép
kênh phân chia theo tần số sử dụng như một phương pháp điều chế số đa sóng mang. Số
lượng lớn các sóng mang con có khoảng cách chặt chẽ, trực giao với nhau được dùng
mang dữ liệu. Dữ liệu được phân tách thành dòng hoặc kênh dữ liệu song song, cho từng
sóng mang con. Mỗi sóng mang con được điều chế với một dạng điều chế thông thường
(như điều biên vuông góc hoặc dịch pha) ở tốc độ dữ liệu thấp, duy trì tổng tốc độ dữ liệu
tương tự với dạng điều chế đơn sóng mang thông thường ở cùng mức băng thông.
OFDM được phát triển thành dạng phổ biến cho truyền thông số băng rộng không
dây hoặc có dây, được dùng trong các ứng dụng như truyền hình và phát thanh số, mạng
không dây và truy nhập internet băng rộng.
Ưu điểm chính của OFDM qua dạng sóng mang con là nó có thể đối phó với điều
kiện kênh truyền nghiêm trọng (ví dụ, suy giảm tần số cao trong dây dẫn dài, nhiễu hẹp và
suy giảm (fading) tần số lựa chọn do đa đường) mà không cần bộ lọc cân bằng phức tạp.
Cân bằng kênh được đơn giản hóa vì OFDM có thể được quan sát như sử dụng tín hiệu
băng hẹp từ nhiều điều biến chậm hơn một tín hiệu băng rộng điều biến nhanh. Tốc độ ký
tự thấp khiến việc dùng một khoảng bảo vệ giữa các ký tự phải chăng, để có thể xử lý thời
gian lan truyền và loại bỏ nhiễu liên ký tự (ISI). Cơ chế này cũng tạo điều kiện cho việc
thiết kế các mạng đơn tần (SFNs), nơi một vài thiết bị phát liền kề gửi tín hiệu cùng lúc ở
cùng một tần số, hiếm khi thấy can thiệp như vẫn tìm thấy ở hệ thống đơn sóng mang
truyền thống.
Để phát sóng vô tuyến dùng công nghệ OFDM, ý tưởng cấu trúc máy phát đề xuất
như sau:
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


11

1.2. Đ xut mô hình máy phát OFDM

Hình 1.1 – Mô hình máy phát OFDM

Một tín hiệu sóng mang OFDM là tổng của một số sóng mang con trực giao với
nhau, với dữ liệu băng tần cơ bản trên mỗi sóng mang con độc lập điều chế thường dùng
một vài loại điều biên cầu phương (QAM) hoặc khóa dịch pha (PSK). Để hỗn hợp tín hiệu
băng tần cơ bản thường dùng điều chế một sóng mang RF chính.
là một dòng nối tiếp của số nhị phân. Bằng cách đảo ngược ghép kênh, đầu tiên
giải điều chế đến dòng song song, và mỗi dòng ánh xạ tới một dòng ký tự sử dụng một
vài chòm sao điều chế (QAM, PSK, ). Vì các chùm sao có thể khác nhau, nên một vài
dòng có thể mang tốc độ bít cao hơn dòng khác.
Một FFT ngược được ước tính trên mỗi tập hợp ký tự, cho một tập phức tạp các
mẫu trong miền thời gian. Các mẫu này sau đó trộn cầu phương tới dải thông theo cách
tiêu chuẩn. Thành phần thực và ảo đầu tiên được biến đổi tới miền tương tự sử dụng bộ
biến đổi số - tương tự (DAC); các tín hiệu tương tự sau đó được dùng điều chế sóng cosin
và sin tại tần số sóng mang tương ứng. Các tín hiệu này sau đó được cộng lại thành tín
hiệu truyền dẫn .
Tương ứng với máy phát, máy thu OFDM có cấu trúc như sau:
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


12

1.3. Đ xut mô hình máy thu OFDM

Hình 1.2 – Mô hình máy thu OFDM

Máy thu tín hiệu , sau đó được trộn cầu phương xuống băng tần cơ bản sử dụng
sóng cosine và sine tại tần số sóng mang, tạo ra tín hiệu trung tâm , sau đó qua bộ lọc
thông thấp. Tín hiệu băng tần cơ bản sau đó được lấy mẫu và số hóa sử dụng bộ biến đổi
tương tự - số (ADC), và một biến đổi ngược FFT quay ngược trở lại miền tần số, trả về
dòng song song, mỗi dòng được biến đổi tới dòng nhị phân sử dụng một bộ dò ký tự dành
riêng. Các dòng này sau đó được kết hợp lại thành dòng nối tiếp , bằng cách ước lượng
dòng nhị phân gốc tại máy phát.
Tín hiệu qua anten của máy phát là sóng mang đã được điều chế, truyền dẫn qua
kênh truyền vô tuyến để đến anten của máy thu, cơ bản quá trình điều chế như sau:
1.4. Điu ch tín hiu OFDM
Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi một hay nhiều thông số của một tín hiệu tuần
hoàn theo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần truyền đi xa. Tín hiệu tuần hoàn gọi
là sóng mang. Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu được điều chế. Ở đầu thu bộ giải
điều chế sẽ dựa vào sự thay đổi thông số đó của sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang thông
tin ban đầu. Các thông số của sóng mang được dùng trong quá trình điều chế có thể là biên
độ, pha, tần số.
Ví dụ: tín hiệu tiếng nói có tần số thấp, không thể truyền đi xa được. Người ta dùng
một tín hiệu hình sin có tần số cao (để có thể truyền đi xa được) làm sóng mang. Biến đổi
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


13

biên độ của tần số sin đó theo tín hiệu tiếng nói. Ở đầu thu người ta dựa vào sự thay đổi
biên độ của tín hiệu thu được để tái tạo lại tín hiệu tiếng nói ban đầu.
Kỹ thuật OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chế đa sóng
mang, trong đó các sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ vậy phổ tính hiệu ở các sóng
mang phụ cho phép chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể khôi phục lại tín hiệu ban
đầu. Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn hơn
nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường.

Hình 1.3 – Điều chế OFDM

Điều chế OFDM dựa trên những nguyên lý sau:
1.4.1. Nguyên lý điều chế OFDM
Nguyên lý cơ bản của OFDM là chia một luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng
dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang con trực giao. Vì
khoảng thời gian symbol tăng lên cho các sóng mang con song song tốc độ thấp hơn, cho
nên lượng nhiễu gây ra do độ trải trễ đa đường được giảm xuống.



OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


14

1.4.1.1. Đa sóng mang con trực giao
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 – Hệ thống đơn sóng mang

Các ký tự phát đi là các xung được định dạng bằng bộ lọc ở phía phát. Sau khi
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.
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 – Hệ thống đa sóng mang




OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


15

Hệ thống đa sóng mang của OFDM bao gồm các sóng mang con trực giao:
Trực giao chỉ ra rằng có một mối quan hệ chính xác giữa các tần số của các sóng
mang trong hệ thống OFDM. Trong hệ thống FDM thông thường, các sóng mang được
cách nhau trong 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 các máy như vậy, các khoảng bảo vệ
cần được dự liệu trước giữa các sóng mang khác nhau.
Việc đưa vào các khoảng bảo vệ này làm giảm hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống.
Đối với hệ thống đa sóng mang, tính trực giao trong khía cạnh khoảng cách giữa các tín
hiệu là không hoàn toàn phụ thuộc, đảm bảo cho các sóng mang được định vị chính xác tại
điểm gốc trong phổ điều chế của mỗi sóng mang .
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. Để có được kết quả như vậy, các sóng mang phải trực giao về
mặt toán học.
Máy thu hoạt động 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 mọi sóng mang đều dịch xuống tần số tích phân của sóng mang này (trong một chu
kỳ τ, 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 sự can nhiễu của các sóng
mang ICI cũng làm mất đi tính trực giao.

Hình 1.6 – Các sóng mang trực giao
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


16

Phần đầu của tín hiệu để nhận biết tính tuần hoàn của dạng sóng, nhưng lại dễ bị
ảnh hưởng bởi nhiễu xuyên ký tư (ISI). Do đó, phần này có thể được lặp lại, gọi là tiền tố
lặp (CP: Cycle Prefix). Do tính trực giao, các sóng mang con không bị xuyên nhiễu bởi
các sóng mang con khác. Thêm vào đó, nhờ kỹ thuật đa sóng mang dựa trên FFT và IFFT
nên hệ thống OFDM đạt được hiệu quả không phải bằng việc lọc dải thông mà bằng việc
xử lý băng tần gốc.
Một cách khác để xem 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 thời gian symbol tương ứng với nghịch đảo của sóng mang. Mỗi
symbol của OFDM được truyền trong một thời gian cố định (TFFT). Thời gian symbol
tương ứng với nghịch đảo của khoảng cách tải phụ 1/TFFT Hz. Dạng sóng hình chữ nhật
này trong miền thời gian dẫn đến đáp tuyến tần số sinc trong miền tần số. Mỗi tải phụ có
một đỉnh tại tần số trung tâm và một số giá trị không được đặt cân bằng theo các khoảng
trống tần số bằng khoảng cách sóng mang. Bản chất trực giao của việc truyền là kết quả
của đỉnh mỗi tải phụ. Tín hiệu này được phát hiện nhờ biến đổi Fourier rời rạc (DFT).

Hình 1.7 – Phổ các sóng mang con trực giao

Trong công nghệ FDM truyền thống, các sóng mang được lọc ra riêng biệt để bảo
đảm không có sự chồng phổ, do đó không có hiện tượng giao thoa ký tự ISI giữa những
sóng mang nhưng phổ lại chưa được sử dụng với hiệu quả cao nhất.
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


17

Với kỹ thuật OFDM, nếu khoảng cách sóng mang được chọn sao cho những sóng
mang trực giao trong chu kỳ ký tự thì những tín hiệu được khôi phục mà không giao thoa
hay chồng phổ.
Nhiễu xuyên ký tự ISI được hạn chế hầu như hoàn toàn do việc đưa vào một
khoảng thời gian bảo vệ trong mỗi symbol OFDM. Trong khoảng thời gian bảo vệ, mỗi
symbol OFDM được bảo vệ theo chu kỳ để tránh nhiễu giữa các sóng mang ICI.
1.4.1.2. Chồng phổ để tiết kiệm băng thông
Giữa kỹ thuật điều chế đa sóng mang không chồng phổ và kỹ thuật điều chế đa
sóng mang chồng phổ có sự khác nhau. Trong kỹ thuật đa sóng mang chồng phổ, ta có thể
tiết kiệm được khoảng 50% băng thông. Tuy nhiên, trong kỹ thuật đa sóng mang chồng
phổ, ta cần triệt xuyên nhiễu giữa các sóng mang, nghĩa là các sóng này cần trực giao với
nhau.
Trong OFDM, dữ liệu trên mỗi sóng mang chồng lên dữ liệu trên các sóng mang
lân cận. Sự chồng chập này là nguyên nhân làm tăng hiệu quả sử dụng phổ trong OFDM.
Ta thấy trong một số điều kiện cụ thể, có thể tăng dung lượng đáng kể cho hệ thống
OFDM bằng cách làm thích nghi tốc độ dữ liệu trên mỗi sóng mang tùy theo tỷ số tín hiệu
trên tạp âm SNR của sóng mang đó.

Hình 1.8 – Tiết kiệm băng thông khi sử dụng sóng mang chồng xung
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


18

1.4.1.3. Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu xuyên ký tự

Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa sóng
mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp hơn và phát đồng
thời trên một số sóng mang được phân bổ một cách trực giao. Nhờ thực hiện biến đổi
chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên. Do đó, sự phân
tán theo thời gian gây bởi trải rộng trễ do truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống.
OFDM khác với FDM ở 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, những tín hiệu thông tin từ nhiều trạm được kết hợp trong một
dòng dữ liệu ghép kênh đơn. Sau đó 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 can nhiễu giữa
những sóng mang. Các sóng mang này chồng lấp nhau trong miền tần số, nhưng không
gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) do bản chất trực giao của điều chế. Với FDM
những tín hiệu truyền cần có khoảng 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.
Do vậy, khi sử dụng nhiều sóng mang có tốc độ bit thấp, các dữ liệu gốc sẽ thu
được chính xác. Để khôi phục dữ liệu đã mất, người ta sử dụng phương pháp sửa lỗi tiến
(FFC). Ở máy thu, mỗi sóng mang được tách ra khi dùng bộ lọc thông thường và giải điều
chế. Tuy nhiên, để không có can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) phải có khoảng bảo vệ
khi hiệu quả phổ kém.
OFDM là một kỹ thuật điều chế đa sóng mang, trong đó dữ liệu được truyền song
song nhờ vô số sóng mang phụ mang các bit thông tin. Bằng cách này ta có thể tận dụng
băng thông tín hiệu, chống lại nhiễu giữa các ký tự,…Để làm được điều này, một sóng
mang phụ cần một máy phát sóng sin, một bộ điều chế và giải điều chế của riêng nó, rất
khó khăn nếu số sóng mang phụ là khá lớn. Nhằm giải quyết vấn đề này, khối thực hiện
chức năng biến đổi IDFT/DFT được dùng để thay thế hàng loạt các bộ dao động tạo sóng
OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T

Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học


19

sin, bộ điều chế, giải điều chế. Hơn nữa, IFFT/FFT được xem là một thuật toán giúp cho
việc biến đổi IDFT/DFT nhanh và gọn hơn bằng cách giảm số phép nhân phức khi thực
hiện phép biến đổi IDFT/DFT và giúp tiết kiệm bộ nhớ bằng cách tính tại chỗ. Mỗi sóng
mang trong hệ thống OFDM đều có thể viết dưới dạng:
Với hệ thống đa sóng mang OFDM ta có thể biểu diễn tín hiệu ở dạng sau:
1
2 ( ( ))
,
0
1
( )
s
N
j k t lT N L
l k
l k
S t a e
N

Π − +
=
=
∑∑
(1.0)
Trong đó:
,
l k
a
là dữ liệu đầu vào được điều chế trên sóng mang nhánh thứ
k
trong
symbol OFDM thứ tự thứ
l
.
N
: Số sóng mang nhánh
L
: Chiều dài tiền tố lặp
1 1
s
T NT
=
: Khoảng cách giữa các sóng mang nhánh

Hình 1.9 – Chèn khoảng bảo vệ loại bỏ nhiễu liên ký tự

Giải pháp khắc phục hiệu quả phổ kém 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 lặp
nhau. Sự trùng lắp này được phép nếu khoảng cách giữa các sóng mang được chọn chính
xác. Khoảng cách này được chọn ứng với trường hợp sóng mang trực giao với nhau. Đó
chính là phương pháp ghép kênh theo tần số trực giao. Từ giữa những năm 1980, người ta
đã có những ý tưởng về phương pháp này nhưng còn hạn chế về mặt công nghệ, vì khó tạo
ra các bộ điều chế đa sóng mang giá thành thấp theo biến đổi nhanh Fuorier IFFT. Hiện
nay, nhờ ứng dụng công nghệ mạch tích hợp nên phương pháp này đã được đưa vào ứng
dụng trong thực tiễn.
OFDM và

ng d

ng trong Truy

n hình s

m

t
đấ
t DVB-T

Lê Th

Cúc Lu

n v
ă
n th

c s

khoa h

c


20

Mô tả toán học quá trình tín hiệu từ máy phát, qua kênh truyền, đến máy thu như sau:
1.4.1.4. Mô tả toán học quá trình điều chế
Mô tả toán học OFDM nhằm trình bày cách tạo ra tín hiệu, cách vận hành của máy
thu cũng như mô tả các tác động không hoàn hảo trong kênh truyền. Về mặt toán học, trực
giao có nghĩa là các sóng mang được lấy ra từ nhóm trực chuẩn (Orthogonal basis).
Phương pháp điều chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang, vì vậy tín hiệu được
thể hiện bởi công thức:
1
[ )]
0
1
( ) ( ).
n c
N
j t
s c
n
S t A t e
N
ω


=
=

(1.1)
Trong đó:
0
N
ω ω ω
= + ∆

Nếu tín hiệu được lấy mẫu với tần số lấy mẫu 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
s n
n
S kT A e
N
ω ω

+ ∆ +Φ
=
=

(1.2)
Ở điểm này khoảng thời gian tín hiệu được phân thành N mẫu đã được giới hạn để
thuận lợi cho việc lấy mẫu một chu kỳ của một symbol dữ liệu. Ta có mối quan hệ:
NT
τ
=

Khi
0
0
ω
=
thì ta có:
1
( )
0
1
( ) .
n
N
j
j n kT
s n
n
S kT A e e
N
ω

Φ

=
=

(1.3)
So sánh (1.3) với dạng tổng quát của biến đổi Fourier ngược ta có:
1
2 /
0
1
( )
N
j nk N
n
n
g kT G e
N NT

Π
=
 
=
 
 

(1.4)
Biểu thức (1.3) và (1.4) là tương đương nếu:
1 1
f
NT
τ
∆ = =

Đây là điều kiện yêu cầu tính trực giao. Do đó kết quả của việc bảo toàn tính trực
giao là tín hiệu OFDM có thể xác định bằng phép biến đổi Fourier. Các thành phần của
OFDM và

ng d

ng trong Truy

n hình s

m

t
đấ
t DVB-T

Lê Th

Cúc Lu

n v
ă
n th

c s

khoa h

c


21

một mạng trực giao thì độc lập tuyến tính với nhau. Có thể xem tập hợp các sóng mang
phát đi là một mạng trực giao cho bởi công thức:
0
( ) exp( )
2
k k
k
t j t
k
t
ω
ω ω
Ψ =
= = Π
(1.5)
Nếu tập hợp các sóng mang này trực giao thì mối quan hệ trực giao trong biểu thức
(1.1), ta có công thức (1.6)
[2 ( ) / ]
( ) ( ) ( )
b b
j p q t
p q
a a
t t dt e dt b a
τ
Π −
Ψ Ψ = = −
∫ ∫
Khi
p q
=


[2 ( ) /
2 ( ) /
j p q b
e dt
j p q
τ
τ
Π −
=
Π −
Khi
p q
=

( )
b a
τ
− =

( p,q là hai s

nguyên) (1.6)

Các sóng mang thường tách riêng
ra tần số 1/τ, đạt đến yêu cầu của tính
trực giao thì chúng được tương quan trên
một thời đoạn τ. Nếu tín hiệu gọi là trực
giao nếu chúng độc lập với nhau. Sự trực
giao cho phép truyền tín hiệu hoàn hảo
trên một kênh chung và phát hiện chúng
mà không có can nhiễu. N hững 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 bởi việc sắp xếp 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 hiệu hình sin, mỗi hình sin
tương ứng với một dải phụ. Dải tần số cơ
bản của một tải phụ được chọn là số nguyên
lần thời gian symbol. Kết quả là các tải phụ
có một số nguyên các chu kỳ trong một
symbol và chúng trực giao với nhau

Hình 1.10 – Thêm tiền tố chu kỳ vào OFDM


OFDM và

ng d

ng trong Truy

n hình s

m

t
đấ
t DVB-T

Lê Th

Cúc Lu

n v
ă
n th

c s

khoa h

c


22

Vì dạng sóng là tuần hoàn và chỉ được mở rộng bằng Tcp. Lúc này tín hiệu được
biểu diễn trong khoảng mở rộng [0,T) là:
1
0
( ) . ( )
N
k k
k
S t x t

=
= Φ

(1.7)
Ở đây Фk(t) tạo thành tập hợp các hàm cơ sở trực giao
1
2
1
( )
w 1
j kf
k k
CP
t A e
f
N T T
Π
Φ =
= =


Một sự lựa chọn hợp lý cho biên độ/pha:
1
2
1
CP
j kf T
k
CP
A e
T T
− Π
=


Do đó ta có công thức (1.8):
1
2 ( )
1
( )
0
CP
j kf t T
CP
k
e
T T
t
Π −



Φ =



Nếu
[0, )
[0, )
t t
t t


(1.8)
Và tín hiệu cuối cùng:
1
,
0
( ) ( )
N
k l k
l k
S t x t lT
∞ −
=−∞ =
= Φ −
∑ ∑
(1.9)
Như vậy, trong ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, khoảng cách sóng mang
tương đương với tốc độ bit của bản tin.
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 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 với nhau khi chúng vuông góc với
nhau (tạo thành góc 90 độ) và tích của hai
vector là bằng 0. Điểm chính ở đây là
nhân hai tần số với nhau, tổng hợp các
tích cho kết quả bằng 0.

Hình 1.11 – Tích của hai vector trực giao bằng 0
OFDM và

ng d

ng trong Truy

n hình s

m

t
đấ
t DVB-T

Lê Th

Cúc Lu

n v
ă
n th

c s

khoa h

c


23

Ví dụ: Giá trị trung bình của hàm sin sau:
2
0
sin( ) 0
k
t dt
ω
Π
=


Quá trình tích phân có thể được
xem xét khi tìm ra diện tích dưới dạng
đường cong. Do đó, diện tích sóng sin có
thể được viết như bên:

Hình 1.12 – Giá trị của sóng sin bằng 0



Hình 1.13 – Tích phân của hai sóng sin có tần số
khác nhau

Nếu chúng ta cộng và nhân (tích
phân) hai dạng sóng sin có tần số khác
nhau, kết quả cũng sẽ bằng 0.
Điều này gọi là tính trực giao của
sóng sine. Nó cho thấy rằng miễn là hai
dạng sóng sin không cùng tần số, thì tích
phân của chúng sẽ bằng 0. Đây là cơ sở
để hiểu quá trình điều chế OFDM.



Hình 1.14 – Tích của hai sóng sin 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 vấn đề rất quan trọng
trong quá trình 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 gọi là biến đổi nhanh Fourier
(FFT).


OFDM và

ng d

ng trong Truy

n hình s

m

t
đấ
t DVB-T

Lê Th

Cúc Lu

n v
ă
n th

c s

khoa h

c


24

Nhiều lý thuyết chuyển đổi được thực hiện bằng chuỗi trực giao. Từ phân tích trên,
ta có thể rút ra kết luận:
• 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 ảnh hưởng
không lớn của đáp tuyến kênh đến dữ liệu nói chung.
• Số sóng mang càng nhiều càng tốt nhưng phải có khoảng bảo vệ để tránh
can nhiễu giữa các sóng mang. Tuy nhiên, để tận dụng tốt nhất thì dùng các sóng mang
trực giao, khi đó các sóng mang có thể trùng lắp nhau vẫn không gây can nhiễu.

OFDM là phương pháp điều chế đa sóng mang, tuy nhiên, mỗi sóng mang con lại
được điều chế lựa chọn một trong các dạng điều chế sau:

1.4.2. Các kỹ thuật điều chế sóng mang đơn trong OFDM
Điều chế số sóng mang đơn có thể dùng các dạng sau:
ASK, FSK, PSK, DPSK, QPSK
Differential QPSK (DPSK)
Gaussian FSK & MSK
Kết hợp ASK & PSK (QAM, APK)
1. ASK (Amplitude Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo biên độ
tín hiệu. Tín hiệu ASK có dạng sóng dao động có tần số f, mỗi bit đặc trưng bởi biên độ
khác nhau của tín hiệu.
Ví dụ: tín hiệu ASK có tần số 100 KHz, biên độ tín hiệu = 1 cho bit 0 và biên độ tín hiệu =
-1 cho bit 1.
2. FSK (Frequency Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo tần số tín
hiệu. Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động có tần số khác nhau, mỗi bit đặc trưng bởi tần
số khác nhau này của tín hiệu. ưu điểm của điều chế này là dễ chế tạo nhưng lại hay mắc
lỗi khi truyến
Ví dụ: f = 100Khz cho bit 0 và f' = 200Khz cho bit 1.
OFDM và

ng d

ng trong Truy

n hình s

m

t
đấ
t DVB-T

Lê Th

Cúc Lu

n v
ă
n th

c s

khoa h

c


25

3. PSK (Phase Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo phase tín hiệu.
Tín hiệu PSK có dạng sóng dao động có tần số f, mỗi bit đặc trưng bởi góc pha khác nhau
của tín hiệu.
Ví dụ: pha= 90° cho bit 0 và pha = -90° cho bit 1.
4. QPSK viết tắt của từ Quadrature Phase Shift Keying, tiếng Việt gọi là
điều chế pha trực giao. QPSK là 1 kỹ thuật điều chế tín hiệu số, mã hóa 2 bit thành 1
symbol.
Trong giới hạn của đề tài, tác giả chỉ đề cập đến 3 dạng điều chế là QPSK và BPSK:

Trong hệ thống OFDM, tín hiệu đầu vào là ở dạng bit nhi phân. Do đó, điều chế
trong OFDM là các quá trình điều chế số và có thể lựa chọn trên yêu cầu hoặc hiệu suất sử
dụng băng thông kênh. Dạng điều chế có thể qui định bởi số bit ngõ vào M và số phức
dn= an+ bn ở ngõ ra. Các kí tự an, bn có thể được chọn là {± 1,±3} cho 16 QAM và {±1}
cho QPSK.

Mô hình điều chế được sử dụng tùy vào việc dụng hòa giữa yêu cầu tốc độ truyền
dẫn và chất lượng truyền dẫn.
1.4.2.1.
Điều chế BPSK
Trong một hệ thống điều chế BPSK, cặp các tín hiệu s1(t), s2(t) được sử dụng để
biểu diễn các kí hiệu cơ số hai là "0" và "1" được định nghĩa như sau:

2
( ) os[2 ( ) ]
( ) ( 1) ;0 ; 1,2
b
i c
b
b
E
S t c f t t
T
t i t T i
θ θ
θ
= Π + +
= − Π ≤ ≤ =

(1.10)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×