Kỹ thuật OFDM và ứng dụng trong truyền hình số DVB.

- 2 Chương 2: Hệ thống OFDM.
- Tính trực giao của tín hiệu OFDM.
- Trực giao trong miền tần số của tín hiệu OFDM.
- Sử dụng biến đổi IFFT để tạo sóng mang con(subcarrier.
- ISI, ICI trong hệ thống OFDM.
- Ưu điểm của hệ thống OFDM.
- Tổng quan về đồng bộ trong hệ thống OFDM.
- Các vấn đề đồng bộ trong hệ thống OFDM.
- Đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM.
- Đồng bộ tần số sóng mang.
- Đồng bộ ký tự trong hệ thống OFDM.
- 31 Chương 3: Ảnh hưởng của kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu 3.1.
- Tính trực giao của các sóng mang OFDM trong DVB_T.
- Biến đổi IFFT và điều chế tín hiệu trong DVB-T.
- Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang.
- 61 5.3.2 Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu OFDM.
- 62 5.3.3 Lưu đồ mô phỏng thu phát tín hiệu QAM.
- 66 5.4.2 So sánh tín hiệu QAM và OFDM.
- Chương 3 : Ảnh hưởng của kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu.
- Chương 5 : Mô phỏng hệ thống OFDM.
- chương trình mô phỏng hệ thống OFDM.
- Cũng vì những ưu điểm vượt trội của hệ thống đa sóng mang trong môi trường đa đường, nên em đã chon đề tài nghiên cứu “OFDM và ứng dụng trong truyền hình số DVB”.
- Mô hình hệ thống OFDM.
- Trong hệ thống FDM (Frequency Division Multiplexer) truyền thống, băng tần số của tổng tín hiệu được chia thành N kênh tần số con không trùng lắp.
- Ý nghĩa của trực giao cho ta biết rằng có một sự quan hệ toán học chính xác giữa những tần số của các sóng mang trong hệ thống.
- Trong hệ thống ghép kênh phân chia tần số thông thường, nhiều sóng mang được cách nhau ra một phần để cho tín hiệu có thể thu được tại đầu thu bằng các bộ lọc và bộ giải điều chế thông thường.
- Bởi vì quá trình điều chế và xuyên nhiểu kênh nên các tham số tần số sóng mang và thời khoảng ký tự không còn chính xác.
- Một trong những hạn chế của hệ thống sử dụng OFDM là khả năng dễ bị ảnh hưởng bởi lỗi do đồng bộ, đặc biệt là đồng bộ tần số do làm mất tính trực giao của các sóng mang nhánh.
- Để giải điều chế và nhận biết tín hiệu OFDM chính xác, yêu cầu các sóng mang nhánh phải có tính trực giao.
- Vì vậy, phổ của mỗi sóng mang bằng “không” tại tần số trung tâm của tần số sóng mang khác trong hệ thống.
- Kết quả là không có nhiễu giữa các sóng mang phụ.
- Chương 2: Hệ thống OFDM 7 Hình 2.1 Sóng mang OFDM(N=8) 2.3.
- Các sóng mang này là trực giao với nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ giãn tần số một cách hợp lý.
- Trong khoảng thời bảo vệ, symbol OFDM được mở rộng theo chu Chương 2: Hệ thống OFDM 8 kỳ (cyclicall extended) để tránh xuyên nhiễu giữa các sóng mang ICI.
- Bằng cách sử dụng kỹ thuật đa sóng mang chồng xung, ta có thể tiết kiệm được khoảng 50% băng thông.
- Xét một tập các sóng mang con:)(tfn, (a) Tần số Tần số Khoảng thông tiết kiệm (b) Hình 2.2 Kỹ thuật đa sóng mang không chồng xung và chồng xung.
- Và trong OFDM, tập các sóng mang con được truyền có thể được viết là: )2exp.
- (2.3) f0 là tần số offset ban đầu Bây giờ ta chứng minh tính trực giao của các sóng mang con.
- OFDM đạt được tính trực giao trong miền tần số bằng cách phân phối mỗi khoảng tín hiệu thông tin vào các sóng mang con khác nhau.
- Tín hiệu OFDM được hình thành bằng cách tổng hợp các sóng sine, tương ứng với một sóng mang con.
- Chương 2: Hệ thống OFDM 10 2.4.1.
- TX Power Frequency (carrier spacing) (a) Chương 2: Hệ thống OFDM 11 Một cách khác để xem xét tính trực giao của tín hiệu OFDM là xem phổ của nó.
- Phổ của tín hiệu OFDM chính là tích chập của các xung dirac tại các tần số sóng mang với phổ của xung hình chữ nhật (=1 trong khoảng thời gian symbol, =0 tại các vị trí khác).
- Hình 2.3 mô tả phổ của một tín hiệu OFDM.
- Sử dụng biến đổi IFFT để tạo sóng mang con (subcarrier).
- Khi tín hiệu OFDM s(t) ở (2.6) được truyền đi tới phía thu, sau khi loại bỏ thành phần tần số cao fc , tín hiệu sẽ được giải điều chế bằng cách nhân với các liên hiệp phức của các sóng mang con.
- Nếu liên hiệp phức của sóng mang con thứ l được nhân với s(t.
- Bộ điều chế OFDM Chương 2: Hệ thống OFDM 13 còn đối với các sóng mang con khác, giá trị nhân sẽ bằng không bởi vì sự sai biệt tần số (i-j)/T tạo ra một số nguyên chu kỳ trong khoảng thời symbol T , cho nên kết quả nhân sẽ bằng không TttNNisNissssssdtttTijdttTlj1222/)(2exp)(2exp TddtttTlijdssssssNlNNiTttsNi exp.
- ISI, ICI trong hệ thống OFDM .
- Hình 2.5 Mô tả truyền tín hiệu đa đường tới máy thu.
- Đối với một hệ thống băng thông cho trước, tốc độ symbol của tín hiệu OFDM thấp hơn nhiều so với phương thức truyền dẫn đơn sóng mang.
- Mỗi sóng mang con, trong khoảng thời symbol của tín hiệu OFDM khi không có cộng thêm khoảng thời bảo vệ, (tức là khoảng thời thực hiện biến đổi IFFT dùng để phát tín hiệu), sẽ có một số nguyên chu kỳ.
- Chương 2: Hệ thống OFDM 16 Hình 2.6.
- Tính chất trực giao của sóng mang có thể được nhìn thấy trên giản đồ trong miền thời gian hoặc trong miền tần số.
- Hình 2.7 biểu diễn phổ của bốn sóng mang trong miền tần số cho trường hợp trực giao.
- Hình 2.8 biểu diễn phổ của bốn sóng mang không trực giao.
- Sự bù tần số sóng mang của máy phát và máy thu cũng gây ra ICI đến một ký tự OFDM.
- Phổ của bốn sóng mang không trực giao 2.7.
- OFDM tăng hiệu suất sử dụng phổ bằng cách cho phép chồng lấp những sóng mang con.
- Chương 2: Hệ thống OFDM 18 2.
- Bằng cách chia kênh thông tin ra thành nhiều kênh con fading phẳng băng hẹp, các hệ thống OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt hơn những hệ thống sóng mang đơn.
- Kỹ thuật cân bằng kênh trở nên đơn giản hơn kỹ thuật cân bằng kênh thích ứng được sử dụng trong những hệ thống đơn sóng mang.
- OFDM ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu (sample timing offsets) hơn so với các hệ thống sóng mang đơn.
- OFDM nhạy với tần số offset và sự trượt của sóng mang hơn các hệ thống đơn sóng mang.
- Vấn đề đồng bộ tần số trong các hệ thống OFDM phức tạp hơn hệ thống sóng mang đơn.
- Tần số offset của sóng mang gây nhiễu cho các sóng mang con trực giao và gây nên nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động của các bộ giải điều chế một cách trầm trọng.
- Khoảng dịch tần số sóng mang gây nên nhiễu ICI, còn độ dịch khoảng thời ký tự gây ra nhiễu ISI.
- Trong hệ thống OFDM, nhiễu ICI tác động đến sự mất đồng bộ mạnh hơn nhiễu ISI nên độ chính xác tần số sóng mang yêu cầu nghiêm ngặt hơn thời khoảng ký tự.
- Khoảng dịch tần số là vấn đề đặc biệt trong hệ thống OFDM đa sóng mang so với hệ thống đơn sống mang.
- y(l) là mẫu tín hiệu thu.
- N là tổng số sóng mang nhánh.
- Và thời gian mẫu tín hiệu s(l) được biểu diễn như sau Chương 2: Hệ thống OFDM 22 )Nl2.exp(j NlkCkUNls (2.12) Trong đó k là chỉ số sóng mang nhánh, u(k) là dữ liệu được điều chế trên sóng mang nhánh, c(k) là đáp ứng tần số sóng mang nhánh.
- Hai ảnh hưởng lỗi tần số gây ra là suy giảm biên độ tín hiệu (do tín hiệu có dạng hàm Sin) được lấy mẫu không phải tại đỉnh và tạo ra xuyên nhiễu kênh ICI giữa các kênh nhánh do mất tính trực giao của các sóng mang nhánh.
- Đồng bộ tần số trong hệ thống OFDM gồm có đồng bộ tần số lấy mẫu và đồng bộ tần số sóng mang.
- Hai ảnh hưởng do lỗi tần số gây ra là : suy giảm biên độ Chương 2: Hệ thống OFDM 25 tín hiệu thu được (vì tín hiệu không được lấy mẫu tại đỉnh của mỗi sóng mang hình sin) và tạo ra nhiễu xuyên kênh ICI (vì các sóng mang bị mất tính trực giao.
- Trong kỹ thuật sử dụng tín hiệu pilot, một số sóng mang được sử dụng để truyền những tín hiệu pilot (thường là các chuỗi giả nhiễu).
- Một vấn đề cần được quan tâm đến là mối quan hệ giữa đồng bộ ký tự và đồng bộ tần số sóng mang .
- Để giảm ảnh hưởng của sự mất đồng bộ tần số sóng mang thì có thể giảm số lượng sóng mang , tăng khoảng cách giữa hai sóng mang cạnh nhau.
- Phương pháp đồng bộ thời gian dựa vào tín hiệu pilot được áp dụng cho các hệ thống OFDM mà tín hiệu được truyền đi bằng kỹ thuật điều tần.
- Thuật toán đồng bộ thời gian sử dụng tín hiệu pilot gồm 3 bước là : nhận biết công suất (power detection), đồng bộ thô (coarse synchronization)và đồng bộ tinh (fine synchronization).
- Sau này, kỹ thuật được điều chỉnh để có thể sử dụng cho truyền dẫn tín hiệu OFDM điều chế biên độ.
- r(m+N) với N là số sóng mang nhánh.
- Đồng bộ tần số sóng mang giữa máy phát và máy thu ảnh hưởng đến chỉ tiêu chất lượng hệ thống nhiều nhất (kể cả kênh fading lẫn kênh AWGN).
- Suy hao SNR [dB] tỷ lệ thuận với bình phương độ sai lệch tần số sóng mang.
- λ là bước sóng của sóng mang vô tuyến (m).
- Ví dụ, một MS di Chương 3: Ảnh hưởng của kênh vô tuyến đến truyền dẫn tín hiệu 43 chuyển với vận tốc 60 m/phút sử dụng sóng mang tần số 900MHZ, ta có thời gian kết hợp : mscfvfvfcTm .
- Hệ thống quảng bá truyền hình số mặt đất DVB – T Quảng bá vệ tinh dùng truyền sóng mang đơn với điều chế QPSK.
- DVB-T cho phép hai mode truyền phụ thuộc vào số sóng mang được sử dụng.
- nó sử dụng 1705 sóng mang con.
- Phổ của tín hiệu OFDM với số sóng mang N=16 và phổ tín hiệu RF thực tế.
- Vị trí của mỗi điểm tín hiệu (số phức) trên biểu đồ chòm sao phản ánh thông tin về biên độ và pha của các sóng mang.
- Mỗi symbol này chứa hàng ngàn sóng mang (6817 sóng mang với chế độ 8K, và 1705 sóng mang với chế độ 2K) nằm dày đặc trong dải thông 8 MHz (Việt Nam chọn dải thông 8MHz, có nước chọn 7MHz).
- Hình 4.9 biểu diễn phân bố sóng mang của DVB-T theo thời gian và tần số.
- Các sóng mang dữ liệu (video, audio.
- Hình 4.11 biểu diễn vị trí các pilot và sóng mang TPS được điều chế BPSK Hình 4.11.
- Hệ thống DVB-T sử dụng kỹ thuật OFDM, thông tin cần phát được phân chia vào một lượng lớn các sóng mang.
- Trong chương tiếp trình bày chương trình mô phỏng truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống OFDM khi có nhiễu trắng cộng (AWGN).
- 5.2 Mô phỏng hệ thống OFDM bằng simulink.
- Sơ đồ khối hệ thống OFDM Đầu tiên, bộ phát nhị phân Bernoulli sẽ tạo chuỗi tín hiệu.
- Cuối cùng, tín hiệu được giải điều chế và giải mã RS

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