Tổng quan về ofdm

  • 42 trang
  • file .pdf
TỔNG QUAN VỀ OFDM
Trần Xuân Nam
Khoa Vô tuyến Điện tử
Học viện Kỹ thuật Quân sự
OFDM là gì?
 OFDM: Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
‰ Là kỹ thuật điều chế đa sóng mang (multicarrier)
trực giao
 Ưu điểm:
‰ Hiệu suất sử dụng phổ tần cao: các băng tần con
có thể chồng lấn lên nhau
‰ Có khả năng chống lại pha đinh chọn lọc theo tần
số (ISI) tốt
‰ Khả năng chống lại pha-đinh sâu và nhiễu băng
hẹp
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 2
Ứng dụng của OFDM
 Phát quảng bá số:
‰ Phát thanh số (DAB),
‰ Truyền hình số (DVB)
 Thông tin Hữu tuyến:
‰ ADSL,
‰ HDSL
 Thông tin Vô tuyến:
‰ WLAN: 802.11a/g/n (Wifi)
‰ WMAN: 802.16 (Wimax)
‰ di động 4G
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 3
Kênh truyền Vô tuyến Băng rộng
(Broadband Radio Channels)
Kênh truyền Vô tuyến Băng rộng
 Ảnh hưởng của truyền sóng đa đường Æ hiện
tượng trải trễ (delay spread)
Maximum Delay Spread
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 5
Kênh không biến đổi theo thời gian
 Trong trường hợp không có chuyển động, ảnh
hưởng của kênh như một bộ lọc LTI (Linear Time
Invariant Filter)
 Đáp ứng xung của kênh
Time-Invariant Channel transfer function
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 6
Kênh băng hẹp (Narrowband Channel)
 Thế nào là kênh băng hẹp (narrowband channel)
‰ Symbol duration Ts  τ max
B 1
HT ( f ) ≈ const. for f ≤ , with B ≈
2 Ts
 Hàm truyền đạt của kênh được giả thiết là không
đổi trong khoảng băng tần tín hiệu B
• No frequency-selective fading
• No Inter-Symbol Interference
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 7
Kênh băng rộng (Broadband Channel)
 Thế nào là kênh băng rộng (broadband channel)
‰ Symbol duration Ts  τ max
 Hàm truyền đạt kênh thăng giáng trong khoảng
băng tần kênh B
• Frequency-selective fading
• InterSymbol Interference (ISI)
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 8
Slow fading and Fast fading
z Đánh giá mức độ biến đổi của kênh thông qua
coherence time
z Coherence time là đơn vị thời gian tối thiểu mà biên
độ tín hiệu mất tương quan so với giá trị tại thời điểm
trước đó
k k
Tc = = v , with k = 0.25 − 0.5
fD max f
c c
Fast fading Slow fading
Ts > Tc Ts  Tc
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 9
Frequency Selectivity and ISI
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 10
Chuyển động của MS (Doppler Spread)
⎧⎪ σ
⎪⎪ | f |≤ fD

( )
2
Doppler frequency SD ( f ) = ⎪⎨ π f 1 − f
v ⎪⎪ D fD
fD = fc cos φ ⎪⎪ 0 | f |>| fD |
c ⎪⎩
Ảnh hưởng của chuyển động MS
-Tần số sóng mang bi dịch một đoạn fD
- Mỗi path có góc tới khác nhau nên bị dịch một đoạn khác nhau, tạo nên phổ điều
chế Doppler từ −fD,max ⇒ fD,max
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 11
Kênh biến đổi theo thời gian
 Trong trường hợp có chuyển động, ảnh hưởng
của kênh như một bộ lọc LTV (Linear Time
Variant Filter)
 Channel impulse response Æ time variant
Time-variant channel transfer function
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 12
Cơ sở về Truyền dẫn Đa sóng mang
Multicarrier Transmission
Truyền dẫn tốc độ thấp
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 14
Truyền dẫn tốc độ cao
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 15
Transmission Rate vs Bandwidth
Chịu ảnh hưởng của ISI
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 16
Truyền dẫn Multicarrier
Chia nhỏ băng tần thành K kênh nhỏ, không chịu ảnh hưởng
của ISI
Mỗi kênh con có thể coi là phẳng, với hệ số kênh
mô tả bởi một số phức
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 17
Ưu điểm của truyền dẫn đa sóng mang
 Truyền dẫn nối tiếp đơn sóng mang:
‰ τ max  Tsc
‰ Ảnh hưởng lớn bởi ISI
‰ Cần complex time-domai equalization
 Truyền dẫn song song đa sóng mang:
‰ τ max  Tmc = KTsc
‰ Tránh được ảnh hưởng của ISI
‰ Simple frequency-domai equalization
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 18
MultiCarrier vs Single Carrier
Ts,MC = K ⋅ Ts,SC B = K ⋅ ∆f
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 19
Sơ đồ truyền dẫn multicarrier
TsT ==KTKT s
s n (0) s~n (0)
òT (.)dt
s Ts
T
Ts j 2p f 0 t -j 2p f 0 t
e e s~n (1)
s n (1)
òT (.)dt
s n ( K- 1) ,..,s n (0) s
Ts s~n ( K -1), ..,s
~ (0)
S/P e j 2p f 1 t + Channel + e -j 2p f 1 t P/S
n
Noise
~
s n ( K -1)
s n ( K -1)
òT (.)dt
s
Ts
j 2p f K-1 t -j 2p f K-1 t
e e
Transmitter Receiver
Trần Xuân Nam Khoa Vô tuyến Điện tử – Học viện KTQS 20