intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Đa truy nhập vô tuyến: Chương 6 - Nguyễn Việt Hưng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST
Báo xấu
3
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Đa truy nhập vô tuyến" Chương 6: FDMA trực giao và CDMA đa sóng mang, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu; Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, OFDM; Hệ thống OFDM; Hệ thống OFDMA nhẩy tần; CDMA đa sóng mang, MC-CDMA. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Đa truy nhập vô tuyến: Chương 6 - Nguyễn Việt Hưng

  1. 4/27/2015 BÀI GIẢNG ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Email: nvhung_vt1@ptit.edu.vn Tel: *** Bộ môn: Vô tuyến Khoa: Viễn Thông 1 Học kỳ/Năm biên soạn: I/2014-2015 www.ptit.edu.vn CHƯƠNG 6: FDMA TRỰC GIAO VÀ CDMA ĐA SÓNG MANG Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng 2 Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 1
  2. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN NỘI DUNG • 6.1 Giới thiệu • 6.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, OFDM • 6.3 Hệ thống OFDM • 6.4 Hệ thống OFDMA nhẩy tần • 6.5 CDMA đa sóng mang, MC-CDMA • 6.6 Câu hỏi và bài tập Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 3 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN NỘI DUNG • 6.1 Giới thiệu • 6.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, OFDM • 6.3 Hệ thống OFDM • 6.4 Hệ thống OFDMA nhẩy tần • 6.5 CDMA đa sóng mang, MC-CDMA • 6.6 Câu hỏi và bài tập Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 4 2
  3. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.1 Giới thiệu • Nguyên lý FDM • Băng tần làm việc được chia thành các băng tần con, mỗi băng tần con được ấn định cho một kênh. Các kênh được truyền đồng thời với các tần số khác nhau • Giữa các kênh cần khoảng bảo vệ, tránh ảnh hưởng lẫn nhau • Máy thu lựa chọn sóng mang cần thu theo tần số phù hợp Hình 6.2. Hệ thống FDMA Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 5 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.1 Giới thiệu • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) • Phân chia tổng độ rộng băng tần cần truyền vào một số sóng mang con và truyền đồng thời các sóng mang này • Các sóng mang con trực giao với nhau • Đặc điểm • Luồng số tốc độ cao được phân thành nhiều luồng tốc độ thấp hơn • Độ rộng băng tần sóng mang con nhỏ hơn độ rộng băng tần nhất quán của kênh (B < Bc) • Tăng độ dài ký hiệu lớn hơn độ trễ của kênh phân tán thời gian • Giảm ảnh hưởng của kênh truyền phân tán • Giảm ảnh hưởng của trễ đa đường • Chuyển đổi kênh phadinh chọn lọc thành kênh phadinh phẳng Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 6 3
  4. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.1 Giới thiệu • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) • Được sử dụng rộng rãi: • Truyền hình số mặt đất, truyền hình số di động, truyền hình cáp • Các chuẩn mạng Lan 802.11 a/g/n/ac • WiMAX • ADSL • LTE và LTE Advanced • … Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 7 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.1 Giới thiệu • OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) • Mỗi người sử dụng được cấp phát một số sóng mang con trong tập sóng mang con của hệ thống • Đặc điểm • Các sóng mang con phải trực giao với nhau (không tương quan) • Mật độ phổ công suất các kênh con có thể chồng lấn lên nhau mà không gây nhiễu • Thu hẹp khoảng bảo vệ giữa các băng con • Tăng dung lượng hệ thống (nâng cao hiệu suất sử dụng tần số: gần 50%) a) K3 K4 K5 K8 K9 K1 K2 K6 K7 K10 Hình 6.2. So sánh a) FDMA TÇn sè và (b) OFDMA b) TiÕt kiÖm ®é réng b¨ng tÇn TÇn sè Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 8 4
  5. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.1 Giới thiệu OFDM Nguyên lý: Phân chia tổng băng thông cần truyền vào một số sóng mang con trực giao để có thể truyền đồng thời các sóng mang này. Ý nghĩa: Giảm tốc độ luồng số Tăng độ dài ký hiệu Ts Giảm ảnh hưởng của trễ đa đường OFDMA Nguyên lý: Xây dựng trên cơ sở nguyên lý OFDM. Mỗi người sử dụng được cấp phát một số sóng mang con trong tổng số sóng mang con khả dụng của hệ thống. Ý nghĩa: Sử dụng các sóng mang con trực giao Tăng dung lượng hệ thống Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 9 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN NỘI DUNG • 6.1 Giới thiệu • 6.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, OFDM • 6.3 Hệ thống OFDM • 6.4 Hệ thống OFDMA nhẩy tần • 6.5 CDMA đa sóng mang, MC-CDMA • 6.6 Câu hỏi và bài tập Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 10 5
  6. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM • Nguyên lý • Tập N sóng mang con, được điều chế và truyền song song (đồng thời) • Tín hiệu OFDM ∞  N / 2−1  s(t) = ∑ ∑   X i ,kg k (t − kT   (6.1)  k=−∞ i=−N / 2   e j2 πfi t , t ∈ [ 0,T ]  g i (t) =   (6.2) 0 , t ∉ [ 0,T ]   T: Thời gian ký hiệu OFDM; fi: Tần số sóng mang con i Xi,k: Tín hiệu điều chế của ký hiệu OFDM thứ k truyền trên sóng mang con i gi(t): Sóng mang con thứ i Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 11 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM • Điều kiện trực giao của các sóng mang con t +T s  1, nÕu i = ℓ ∫ gi (t).g ℓ (t)dt = 0, nÕu i ≠ ℓ 1 (6.3)  * T t    s • Số chu kỳ sóng mang con trong một ký hiệu OFDM (T) là một số nguyên • PSD của sóng mang con    i  Φg (f ) = sin c {π (f − fi ) T} = sin c π f −  T      (6.4)   T       • Giá trị cực đại búp chính PSD của một sóng mang con xảy ra tại tần số f = i/T, tại đây các sóng mang con khác đều có PSD bằng không Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 12 6
  7. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM • Mô tả tín hiệu OFDM Hình 6.3. Thí dụ về sử dụng bốn sóng mang con cho một ký hiệu OFDM Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 13 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM • Mô tả tín hiệu OFDM Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 14 7
  8. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM • BPSK Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 15 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM • Quá trình giải điều chế • Do các sóng mang con trực giao nên nhờ bộ tương quan ta có thể tìm lại ký hiệu OFDM (k +1)T 1 X i ,k = T ∫ s(t)g * (t) i (6.5) kT • Trong thực tế, các tín hiệu OFDM tạo ra bằng xử lý số • Quá trình điều chế : Thực hiện bằng IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) • Quá trình giải điều chế : Thực hiện bằng FFT (Fast Fourier Transform) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 16 8
  9. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.2 OFDM Phía phát Phía thu ∞  N / 2−1  ( k+1)T ∑ ∑ X i,kg k (t − kT  1 s(t) =    k=−∞ i=−N / 2    X i ,k = T ∫ s(t)g * (t) i kT ∞ e j2 πfi t , t ∈ [ 0,T ]  g i (t) =   s(t) = ∑ F (t)k 0 , t ∉ [ 0, T ]   k=−∞ N/2 N/ 2 i.m j2 π Fk (m) = ∑ i=−N/2 X i ,kg i (t − kT)    m = ∑ i =−N/ 2 X i ,k e N = IDFT(X i,k )  t =k+ T   N  T : thời gian của một ký hiệu OFDM; Xi,k : ký hiệu điều chế được truyền trên sóng mang con trong khoảng thời gian ký hiệu OFDM thứ k; N : số sóng mang con (được chọn bằng lũy thừa của 2) fi : tần số sóng mang con. Fk(t): ký hiệu OFDM trong thời điểm truyền ký hiệu thứ k IDFT: biến đổi fourrier rời rạc ngược Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 17 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN NỘI DUNG • 6.1 Giới thiệu • 6.2 Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, OFDM • 6.3 Hệ thống OFDM • 6.4 Hệ thống OFDMA nhẩy tần • 6.5 CDMA đa sóng mang, MC-CDMA • 6.6 Câu hỏi và bài tập Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 18 9
  10. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Sơ đồ hệ thống OFDM • Hướng phát: • Luồng bit được chia thành các khối với Nlog M bit (M: số trạng thái điều chế) 2 • Mỗi khối bit biến đổi thành N ký hiệu điều chế song song x , mỗi ký hiệu xác định i,k một điểm tín hiệu trong chùm tín hiệu điều chế • N sóng mang con được sử dụng để biểu diễn N ký hiệu điều chế song song qua phép biến đổi IFFT, nhận được Xi,k • Tập N sóng mang con trực giao tạo nên một ký hiệu OFDM với thời gian T FFT • Tín hiệu OFDM được chèn khoảng bảo vệ và tạo cửa sổ • Khoảng bảo vệ TGD: Phải lớn hơn trễ trội cực đại kênh phadinh • Đảm bảo tính trực giao của các sóng mang con: Tránh ICI (InterCarrier Interference) • Phân cách các ký hiệu OFDM: Tránh ISI (InterSymbol Interference) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 19 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Sơ đồ hệ thống OFDM x 0,k X 0,k X k (t) P/S x1,k X 1,k sRF (t) N.log 2 M x N−1,k X N−1,k y0 ,k Y0,k y1,k Y1,k s'RF (t) Yk (t) S/P y N−1,k YN−1,k Hình 6.4. Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM M: mức điều chế Ví dụ: N: số sóng mang con 16QAM M=16 log₂16=4 k : ký hiệu thứ k 1 ký hiệu chứa 4 bít Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 20 10
  11. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM Ví dụ: 16QAM M=16 log₂16=4 1 ký hiệu chứa 4 bít Hình 6.5. Chùm tín hiệu 16-QAM Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 21 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM Miền tần số Miền thời gian TGD Bắt đầu ký N sóng mang con trực hiệu OFDM giao Tín hiệu OFDM băng gốc đầu ra Chèn khoảng bảo Các sóng mang con TFFT vệ và tạo cửa sổ bằng không Thời gian Tạo băng tần bảo vệ trước tần số Nyquist đảm bảo độ dốc của bộ lọc tương tự Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 22 11
  12. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Xử lý IDFT (IFFT) x k = W H X k =  x 0,k , x1,k ,..., x N−1,k  N×1 T 2π 1 j .i .m W i ,m N = e N v í i i,m = 0 , 1 , ..., N − 1 N 1 1 1 1 ⋯ 1     2π 2π 2π 2π j .(N−1).1  1  j .1.1 j .2.1 j .3.1  e N e N e N ⋯ e N   2π 2π 2π 2π  1  j .1.2 j .2.2 j .3.2 j .(N−1).2  WH = 1 e N e N e N ⋯ e N  N  ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮   2π 2π 2π 2π   j .1.( N−1) j .2.( N−1) j .3.(N−1) j .( N−1).( N−1)  1 e N e N e N ⋯ e N    NxN X k =  X 0,k , X1,k ,..., X i,k ,..., X N-1,k  : vect¬ thÓ hiÖn N mÉu trong miªn tÇn sè {X i,k } , i=0,..N-1 T   : vect¬ thÓ hiÖn N mÉu trong miªn thêi gian {x m,k } , m=0,..N-1 T x k = x 0,k ,x1,k ,...,x m,k ,...,x N-1,k    (.) T : phep chuyÓn vi Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 23 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Xử lý IDFT (IFFT) HÖ tuyªn tinh =  x 0,k , x1,k ,..., x N−1,k  T xk = WH × Xk DÇu ra IFFT To¸n tö IFFT DÇu vµo IFFT (tËp c¸c mÉu miªn thêi gian) (Ma trËn thùc hiÖn IFFT) (tËp c¸c mÉu miªn t©n sè) 1 1 1 1 ⋯ 1   X 0,k   x 0,k         2π 2π 2π 2π  X  x  1 j .1.1 j .2.1 j .3.1 j .( N−1).1   1,k   1,k   e N e N e N ⋯e N       2π 2π 2π 2π   ⋮   ⋮  1  j .1.2 j .2.2 j .3.2 j ( N−1).2  ×     = 1 e N e N e N ⋯e N   X i,k  =  x m,k  N      ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮   ⋮   ⋮         2π .1.( N−1) 2π .2.( N−1) 2π .3.( N−1) 2π .( N−1).( N−1)  X  x   N−2,k   N−2,k  j j j j 1 e N e N e N ⋯e N  X  x    NxN  N−1,k  Nx1  N−1,k  Nx1 Ma trËn thùc hiÖn IFFT TËp c¸c mÉu trong miªn TËp c¸c mÉu trong miªn tÇn sè ®Çu vµo IFFT thêi gian ®Çu ra IFFT 2π 1 N−1 ∑ Xi ,k e N víi m = 0,1,..., N − 1 j .i.m x m ,k = N i= 0 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 24 12
  13. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Xử lý DFT (FFT) X k = Wx k 1 1 1 1 ⋯ 1     2π − j .1.1 2π − j .2.1 2π − j .3.1 2π − j .(N−1).1  1 e N e N e N ⋯ e N   w 00 ⋯ wN (N-1)0     N   2π 2π 2π 2π  1  −j −j −j −j .( N−1).2  W =  ⋮ = .1.2 .2.2 .3.2 ⋱ ⋮  1 e N e N e N ⋯ e N   w 0(N-1) ( N−1)(N−1)  N   N ⋯ wN  ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮   2π 2π 2π 2π   −j .1.(N−1) −j .2.( N−1) −j .3.( N−1) −j .(N−1).(N−1)  1 e N e N e N ⋯ e N    1 − j 2 π .i.m WN,m = i e N víi i,m = 0,1,..., N − 1 N WW H = IN ⇔ W vµ W H tháa m·n §K ®¬n nhÊt (Unitary) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 25 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Xử lý IDFT/DFT (IFFT/FFT): WH × W = IN IFFT FFT 1 1 1 1 ⋯ 1  1 1 1 1 ⋯ 1       2π 2π 2π 2π .( N−1).1   −j 2π −j 2π −j 2π −j 2π .( N−1).1  1 e j N .1.1 e j N .2.1 e j N .3.1 ⋯e j N  1 e N .1.1 e N .2.1 e N .3.1 ⋯ e N       2π 2π 2π 2π   2π 2π 2π 2π  1 j .1.2 j .2.2 j .3.2 j ( N−1).2  × 1 −j .1.2 −j .2.2 −j .3.2 −j .( N−1).2  = 1 e N e N e N ⋯e N   e N e N e N ⋯ e N  N    ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮  ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮   2π 2π 2π 2π   2π 2π 2π 2π   j .1.( N−1) j .2.( N−1) j .3.( N−1) j .( N−1).( N−1)   −j .1.( N−1) −j .2.( N−1) −j .3.( N−1) −j .( N−1).( N−1)  1 e N e N e N ⋯e N  1 e N e N e N ⋯ e N    NxN   Ma trËn W H (To¸n tö IFFT) Ma trËn W (To¸n tö FFT) NxN 1 0 0 ⋯ 0 0   0  1 0 ⋯ 0 0  j2 π − j2 π j2 π (i−ℓ ) 1, i=ℓ  = 0 i. ℓ 0 1 ⋯ 0 0 =  = IN ; e N N e =e N  ⋮ 0 ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ ⋮  0 0 ⋯ 1 0  0, i ≠ ℓ      Xử lý IFFT/FFT: Trực giao hóa các sóng mang con 0 0 0 ⋯ 0 1 NxN Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 26 13
  14. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Xử lý IDFT/DFT (IFFT/FFT):  1 1 1  1 1    W ×W =  H 2π  × −j  2π 2 1 e 2  2x 2 1 j e 2  2x 2  IFFT FFT Ma trËn W H (To¸n tö IFFT) Ma trËn W (To¸n tö FFT) 1 1 1  1 1  1 2 1 + e− jπ  = × =  2 1 e  1 jπ  e  2 1 + e jπ − jπ  2   1 0 =  = I2  0 1 2x 2 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 27 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Xử lý IDFT/DFT (IFFT/FFT): WH × W = I4 IFFT FFT 1 1 1 1  1 1 1 1       2π 2π 2π   2π − j .1.1 2π − j .2.1 2π − j .3.1   j .1.1 4 j .2.1 4 j .3.1 4  1 4 4 4  1 1 e e e   e e e  =  2π 2π 2π  × 2π 2π 2π  4 1 e j .1.2 4 e j .2.2 4 e j .3.2 4  1 e − j .1.2 4 e − j .2.2 4 e −j 4 .3.2       2π 2π 2π   2π 2π 2π   j .1.3 j .2.3 j .3.3   −j .1.3 −j .2.3 −j .3.3   1 e 4 e 4 e 4  4x 4  1 e 4 e 4 e 4  4x 4 Ma trËn W H (To¸n tö IFFT) Ma trËn W (To¸n tö FFT) 1 0 0 0   0 1 0 0 W_H = [1 1 1 1; 1 exp(j*2*pi/4) exp(j*4*pi/4) exp(j*6*pi/4); =  = I4 ; 1 exp(j*4*pi/4) exp(j*8*pi/4) exp(j*12*pi/4); 0 0 1 0 1 exp(j*6*pi/4) exp(j*12*pi/4) exp(j*2*3*3*pi/4)] C = 1/4*W*W_H C_test = abs(C)  W = [1 1 1 1; CC = 1/4*W_H*W  0 0 1 4x 4 1 exp(-j*2*pi/4) exp(-j*4*pi/4) exp(-j*6*pi/4); CC_test = abs(CC) 0 1 exp(-j*4*pi/4) exp(-j*8*pi/4) exp(-j*12*pi/4); 1 exp(-j*6*pi/4) exp(-j*12*pi/4) exp(-j*2*3*3*pi/4)] check = CC_test~=C_test Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 28 14
  15. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • ISI S(t) 1 1 Thời gian 0 R(t) (trễ nhỏ) Thời gian Thời gian truyền Các tín hiệu gây ra do hiện tượng đa đường R(t) (trễ lớn) Thời gian Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 29 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • ICI Trực giao Trực giao bị mất Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 30 15
  16. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM Biểu đồ chùm tín hiệu 16 QAM 1 0000 0001 0011 0010 0,75 0,5 1000 1001 1011 1010 j θi,k X 0,25 X i,k = A i,k e 0 1100 1101 1111 1110 -0,25 M bit -0,5 Z 0,k X0,k x0,k 0100 0101 0111 0110 -0,75 MAP x1,k Khối k gồm Nsc.log2 M bit Z1,k X1,k -1 -1 -0,75 -0,5 -0,25 0 0,25 0,5 0,75 1 MAP Phần thực [V] (M trạng thái điều chế) S/P s(t) IFFT xk sk Chèn XNsc −1,k N P/S DAC Z N sc −1,k CP MAP điểm 0 N-Nscgiá trị không xN−1,k 0 Kênh truyền cộng ɶ X0,k y0,k tạp ɶ X y1,k âm 1,k Khối k gồm N sc.log 2M bit P/S FFT yk Loại bỏ y(t) ɶ XNsc −1,k N S/P CP ADC điểm N −1 Fk (m) = ∑ X i,k e j 2 π .i.m Không sử dụng N , m = 0,1, 2,...., N − 1 yN−1,k i=0 MAP: chuyển đổi log M bit vào ký hiệu điều chế viên: 2 Giảng Nguyễn Việt Hưng = N.IDFT {Xi,k } Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 31 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Chèn CP và khử CP: Chèn CP: + Mục đích: Đối phó ISI do pha đinh đa đường + Độ dài ký hiệu OFDM: T= TFFT+TCP + TCP thường được chọn bằng trễ trội cực đại của đa đường => Tổng số mẫu đầu ra bộ chèn CP là (N+V) mẫu. s k = Cp x k = [s-V ,s-V+1 ,...,s-1 ,s0 ,s1 ,....,sN-1 ] T s k = Cp x k T xk = [x 0,k ,x1,k ,...,x N-1,k ]T  (N+V) mÉu d÷ liÖu  = x N-V,k ,x N-V+1,k ...,x N-1,k x 0,k ,x1,k ,...,x N-1,k   0 V×(N-V) IV       CP (V mÉu) Sè liÖugèc (N mÉu)  Cp =    0V×(N-V) IV  x 0,k   IN  =     × ⋮     ⋮       IN  (N+V)xN x N-1,k  Nx1 Tæng sè mÉu ®Çu ra CP lµ (N+V) mÉu trong ky hiÖu OFDM thø k Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 32 16
  17. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN s k = Cp x k Minh họa chèn CP: N=8; V=2 T   =  x6,k , x7,k , x0,k , x1,k , x2,k , x3,k , x4,k , x4,k , x6,k , x7,k   0 V×(N-V) IV       V=2 N=8  Cp =    IN   0 2×6 I 2    ( N+V )× N Cp =    x6, k    0 0 0 0 0 0 1 0   I8  10×8  0 0 0 0 0 0 0 1  x     x0, k   7, k   x0,k  1 0 0 0 0 0 0 0  x   x0, k  x     1, k     1,k  0 1 0 0 0 0 0 0   x2, k   x1, k   x2,k  s = C x 0 0 1 0 0 0 0 0     x2,k    k p k   x3, k   ×  =    x3,k  0 0 0 1 0 0 0 0  x4, k  x3, k  xk =    x4,k  0 0 0 0 1 0 0 0  x       x5, k   4,k   x5,k  0 0 0 0 0 1 0 0  x   x5, k  x  0 0 0 0 0 0 1 0   6, k     6,k     x7, k  8×1  x6, k     x7,k  8×1    0 Giảng 0 Nguyễn Việt 0 0 1 10×8  Bộ môn: Vôviên: 0– Khoa Viễn Thông 1  0 0 Hưng  x7, k 33×1  10 Tuyến www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Chèn CP và khử CP: x N −V ,k Chùm vectơ 16QAM xN −1,k X0,k Song song thành nối tiếp Z0,k X0,k Z1,k X 1,k IFFT ZNsc −1,k x N −V ,k X N sc −1, k xN −1,k Tầng IFFT gồm biễn đổi IFFT và chèn CP Copy và chèn V mẫu có tính ma trân chèn CP tuần hoàn sau khi thực hiện P/S  0 V×(N-V) IV  Cp =   IN   ( N+V )×N CR = [0 N×V I N ]N×(N+V) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 34 17
  18. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN Chèn CP và khử CP: j2 πf0 t  FT e = δ ( f − f0 )    N -1  i  2π j2π   (t-kT) 1 N−1 ∑ X i,ke N 2 j .i.m  ∑ Xi,k e  TFFT  sk (t) =  , nÕu ( kT - TCP ) ≤ t ≤ ( kT + TFFT ) xm ,k = i=-N/2 N i=0  0, , nÕu t ≠ víi m = 0,1,..., N − 1 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 35 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Tạo khoảng bảo vệ Copy Kho¶ng Kho¶ng ®Çu ra IFFT tr−íc ®Çu ra IFFT ®Çu ra IFFT tiÕp theo b¶o vÖ b¶o vÖ TG TFFT Ts Ký hiÖu k-1 Ký hiÖu k Ký hiÖu k+1 Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 36 18
  19. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Sơ đồ hệ thống OFDM Khoảng bảo vệ (TGD> trễ trội cực đại ) →Duy trì tính trực giao của các sóng mang con tránh ICI →Duy tri tính độc lập của các ký hiệu OFDM nối tiếp nhau tránh ISI Tạo cửa sổ →Giảm các búp bên trong phổ của xung chữ nhật giảm công suất phát ngoài băng T : độ dài ký hiệu OFDM. TFFT : thời gian FFT, phần hiệu dụng của ký hiệu OFDM. Hình 6.7. Dạng ký hiệu sau khi chèn và lập cửa sổ tại TGD : thời gian bảo vệ, thời gian của tiền tố chu trình. phiá phát, đáp ứng xung kim của kênh và ký hiệu Twin :thời gian mở cửa tiền tố và hậu tố để tạo dạng phổ. OFDM hiệu dụng được lấy ra tại phía thu. Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 37 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Điều chế vô tuyến cho OFDM §iÒu chÕ IQ I DAC LPF cos 900 B¨ng tÇn c¬ së OFDM phøc Bé t¹o sãng §Çu ra RF mang RF sin Q DAC LPF DAC : Digital to analog TÝn hiÖu sè TÝn hiÖu t−¬ng tù converter LPF: Low pass filter Hình 6.10. Sơ đồ điều chế vô tuyến cho tín hiệu OFDM băng gốc Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 38 19
  20. 4/27/2015 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Dung lượng hệ thống • Dung lượng kênh ( C = B.log 2 1 + SNR ) ( b/s ) (6.13) B: Băng thông của kênh (BN = (1+α).RS) • Tốc độ bit tổng hệ thống OFDM (sè bit / sãng mang con / ký hiÖu OFDM) × sè sãng mang con R tb = [b/s] (6.14) thêi gian ký hiÖu OFDM R tb = (rc log2 M)N / T = (rc log2 M) (Bd / ∆f ) / T = (rc log 2 M)Bd ( TFFT / T ) = (rc log 2 M) .Bd.FSR (6.15) rc: tỉ lệ mã M: số trạng thái điều chế N: số sóng mang con T: thời gian ký hiệu TFFT: thời gian FFT Bd: băng tần tín hiệu ∆f: độ rộng băng tần sóng mang con; FSR: tỉ số thời gian FFT và ký hiệu OFDM (Free spectral range) Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 39 www.ptit.edu.vn ĐA TRUY NHẬP VÔ TUYẾN 6.3 Hệ thống OFDM • Dung lượng hệ thống (sè bit / sãng mang con / ký hiÖu OFDM) × sè sãng mang con R tb = [b/s] thêi gian ký hiÖu OFDM R tb = (rc log 2 M)N / T = (rc log 2 M) (Bd / ∆f ) / T = (rc log 2 M)Bd ( TFFT / T ) = (rc log 2 M).Bd.FSR Hình 6.16. Các thông số dung lượng và ảnh hưởng của chúng lên tăng tổng dung lượng Giảng viên: Nguyễn Việt Hưng Bộ môn: Vô Tuyến – Khoa Viễn Thông 1 40 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2