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

- 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.
- Do chất lượng kênh (fading và SNR) của mỗi sóng mang phụ là khác nhau, người ta điều chế tín hiệu trên mỗi sóng mang với các mức điều chế khác nhau.
- Hệ thống này mở ra khái niệm về hệ thống truyền dẫn sử dụng kỹ thuật OFDM với bộ điều chế tín hiệu thích ứng.
- các kỹ thuật điều chế sóng mang đơn và phổ tín hiệu điều chế OFDM.
- Điều chế tín hiệu OFDM.
- Đa sóng mang con trực giao.
- Các kỹ thuật điều chế sóng mang đơn trong OFDM.
- Phổ tín hiệu điều chế.
- Mã hóa sóng mang con trực giao COFDM (Code OFDM.
- Trải sóng mang con lên các cell.
- Chèn tín hiệu chỉ dẫn pilot để nhận tín hiệu chính xác.
- Sự suy giảm tín hiệu (Attenuation.
- Nhiễu liên sóng mang ICI.
- 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.
- 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.
- 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.
- 36 Hình 2.27 – Phổ của sóng mang con trực giao.
- 40 Hình 2.31 – Trải sóng mang con lên các cell.
- 41 Hình 2.34 – Chèn tín hiệu chỉ dẫn pilot.
- 43 Hình 2.37 – Trải các bít dữ liệu lên khoảng đều các sóng mang.
- 56 Hình 3.46 - Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ không có hạn chế băng thông.
- Để hỗn hợp tín hiệu băng tần cơ bản thường dùng điều chế một sóng mang RF chính.
- 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 .
- 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.
- 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.
- 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.
- 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 .
- 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).
- Một cách khác để xem tính trực giao của những tín hiệu OFDM là xem phổ của nó.
- Tín hiệu này được phát hiện nhờ biến đổi Fourier rời rạc (DFT).
- 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.
- 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.
- 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.
- Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa những kênh để ngăn ngừa can nhiễu.
- 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: 12.
- OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 20 Mô tả toán học quá trình tín hiệu từ máy phát, qua kênh truyền, đến máy thu như sau: 1.4.1.4.
- Phương pháp điều chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang, vì vậy tín hiệu được thể hiện bởi công thức: 1[ )]01.
- Do đó kết quả của việc bảo toàn tính trực giao là tín hiệu OFDM có thể xác định bằng phép biến đổi Fourier.
- Nếu tín hiệu gọi là trực giao nếu chúng độc lập với nhau.
- Lúc này tín hiệu được biểu diễn trong khoảng mở rộng [0,T) là: 10.
- Nếu [0, )[0, )tttt (1.8) Và tín hiệu cuối cùng: 1,0.
- ASK (Amplitude Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo biên độ tín hiệu.
- FSK (Frequency Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo tần số tín hiệu.
- PSK (Phase Shift Keying), tiếng Việt gọi là điều chế số theo phase tín hiệu.
- QPSK là 1 kỹ thuật điều chế tín hiệu số, mã hóa 2 bit thành 1 symbol.
- (1.12) Ta có thể biểu diễn BPSK bằng một không gian tín hiệu một chiều (N =1) với hai điểm bản tin (M=2), 1 bSE, 2 bSEnhư hình bên: Hình 1.15 – Biểu đồ không gian tín hiệu BPSK OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 27 Khi tín hiệu điều chế BPSK được truyền qua kênh chịu tác động của nhiễu Gauss trắng cộng (AWGN.
- Công thức cho sóng mang được điều chế PSK 4 mức (1.14) như sau: 0.
- Vì thế có tên là " điều chế tín hiệu vuông góc".
- Nếu 0 tT (1.21) OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 30 Hình 1.17 – Chùm tín hiệu dạng M-QAM 1.4.2.4.
- Phổ tín hiệu điều chế Tín hiệu mang tin là hàm sin hoặc cos, giả sử có công thức: sin( )sin ( )1xcxx.
- sin ( )Txc x cT Và đồ thị tương ứng: Hình 1.18 – Đồ thị hàm sin OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 32 Hình 1.19 – Định dạng xung trước khi ghép kênh Khi đó đầu ra của máy phát với hai xung PSK sẽ có dạng như sau: Hình 1.20 – Tín hiệu đầu ra của máy phát với hai xung PSK Tại đầu nhận, máy thu phải thực hiện giải điều chế tín hiệu b(t) trong khi tín hiệu đã bị méo xung và hảnh hưởng của tiếng ồn.
- Trên cơ sở chương 1, tổng quan về OFDM, các nguyên lý, kỹ thuật và phổ tín hiệu điều chế OFDM.
- Trong những chương trước chúng ta đã tìm hiểu một số vấn đề kỹ thuật trong OFDM, chương này chúng ta sẽ trình bày ứng dụng của nó trong việc truyền tín hiệu của hệ thống truyền hình số mặt đất (DVB-T: Digital Video Broadcasting Terrestial).
- Nhiều vấn đề với tần số của các thành phần tín hiệu cũng được sửa.
- Mặt khác, các chỉ dẫn liên tiếp (giá trị và vị trí xác định trong tiêu chuẩn máy thu nhận được) xác định độ lệch tần số các tín hiệu tạo ra.
- Cân bằng tần số: Cân bằng tín hiệu chỉ dẫn và tín hiệu nhận được.
- Điều chế OFDM trong máy phát DVB-T Có hai kiểu tín hiệu được sử dụng truyền dẫn là: Kiểu 2K và 8K.
- Trải sóng mang con lên các cell Hình 2.31 – Trải sóng mang con lên các cell OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 41 2.4.3.3.
- OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 43 Hình 2.35 – Sóng mang kết hợp với pilot trong DVB-T Các sóng mang được kết hợp thưa thớt với các pilot chỉ dẫn, trong đó khoảng cách giữa các symbol là kHz tương ứng với chế độ 2k / 8k.
- Ánh xạ các bít dữ liệu lên phổ OFDM Hình 2.37 – Trải các bít dữ liệu lên khoảng đều các sóng mang Tín hiệu truyền đi được tổ chức thành các khung (Frame).
- Mỗi symbol này chứa hàng ngàn sóng mang (6817 sóng mang cho chế độ 8k, và 1705 sóng mang với chế độ 2k) nằm dày đặc trong dải thông 8 MHz (Việt Nam chọn dải thông 8 MHz).
- Hình 4.1 biểu diễn phân bố sóng mang của DVB-T theo thời gian và tần số.
- Các sóng mang dữ liệu (video,audio.
- Hình 4.3 biểu diễn vị trí các pilot và sóng mang TPS được điều chế BPSK.
- Giới thiệu Kênh truyền tín hiệu OFDM là môi trường truyền sóng giữa máy phát và máy thu.
- Tuy nhiên trong thực tế, kênh truyền tín hiệu vô tuyến bị thay đổi.
- Hình trên chỉ ra một số trường hợp mà tín hiệu đa đường có thể xảy ra.
- Nó mô tả xác suất của mức tín hiệu thu được do fading.
- Tín hiệu ban đầu được trải trên băng thông rộng, không có phổ xảy ra tại tất cả tần số sóng mang.
- Kết quả là chỉ có một vài tần số sóng mang bị mất.
- Điều này do tín hiệu đa đường bị trễ chồng lấn với ký hiệu theo sau, và nó có thể gây ra lỗi nghiêm trọng ở các hệ thống tốc độ bit cao, đặc biệt là khi sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian TDMA Hình 3.42 - Trải trễ đa đường OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 50 Hình trên cho thấy ảnh hưởng của trải trễ gây ra nhiễu liên kí tự.
- Hình 3.40 cho thấy một số nguyên nhân làm suy giảm tín hiệu.
- Nhiễu này làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR, giảm hiệu quả phổ của hệ thống.
- Sử dụng tiền tố lặp CP Tiền tố lặp (CP) là một kỹ thuật xử lý tín hiệu trong OFDM nhằm hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng của nhiễu xuyên ký tự (ISI), nhiễu xuyên kênh (ICI) đến tín hiệu OFDM, đảm bảo yêu cầu về tính trực giao của các sóng mang phụ .
- Khoảng thời gian có thể không chứa một tín hiệu nào cả.
- OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 56 Hình 3.45 - OFDM có khoảng bảo vệ và không có khoảng bảo vệ Nhiễu lựa chọn tần số cũng là một vấn đề gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng truyền thông tín hiệu.
- Đối với một băng thông hệ thống đã cho tốc độ symbol của tín hiệu OFDM thấp hơn nhiều tốc độ symbol của sơ đồ truyền sóng mang đơn.
- Ví dụ đối với tín hiệu điều chế OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 57 đơn sóng mang BPSK tốc độ symbol tương ứng với tốc độ bit.
- Tín hiệu OFDM được lọc băng thông.
- N ếu dùng bộ lọc băng thông đến tín hiệu OFDM thì tín hiệu OFDM và ứng dụng trong Truyền hình số mặt đất DVB-T Lê Thị Cúc Luận văn thạc sỹ khoa học 58 sẽ có dạng hình chữ nhật cả trong miền tần số, làm cho dạng sóng trong miền thời gian có suy giảm dạng sinc giữa các symbol.
- Hình 3.46 - Phổ của tín hiệu OFDM gồm 52 tải phụ không có hạn chế băng thông 3.5

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt