Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang
132
C¸c kho¶ng b¶o vÖ
(kh«ng dïng)
B¨ng tÇn hÖ thèng
Khe b¨ng (100kHz)
4,17 kHz 24 sãng mang con
×
Kho¶ng c¸ch sãng mang
con OFDMA (4,17 kHz)
Hình 6.23. Cấu trúc tần số OFDMA
6.10. CDMA ĐA SÓNG MANG, MC-CDMA
Tín hiệu MC-CDMA được tạo ra bằng cách kết hợp DSCDMA và OFDMA. Mỗi chip
của chuỗi trực tiếp sẽ trải phổ cho ký hiệu số liệu sau đó được đặt lên một sóng mang con. Như
vậy trong MC-CDMA các chip của một ký hiệu được trải phổ sẽ được truyền song song trên các
sóng mang con khác nhau khác vời trường hợp truyền nối tiếp trong DSCDMA.
Hình 6.24 cho thấy mô hình của một hệ thống MC-CDMA.
Bộ biến đổi nối tiếp
thành song song
OFDM
OFDM ngược
Bộ biến đổi song
song thành nối tiếp
k
ˆ
d
Hình 6.24. Mô hình hệ thống MC-CDMA
Hình 6.4 Mô tả hệ thống MC CDMA gồm K người sử dụng. Máy thu thực hiện tách sóng
cho người sử dụng thứ k. Tại phía phát (hình 6.24) từng ký hiệu (dk) tốc độ Rb=1/Tc của từng
người sử dụng được trải phổ bởi chuỗi chip ck tương ứng có chu kỳ là N và tốc độ chip Rc=1/Tc.
Sau trải phổ K luồng này được cộng đại số với nhau sau đó được bộ biến đổi nối tiếp thành song
song chia thành N luồng (tương ứng với N chip trải phổ cho ký hiệu số liệu):
[]
K
k01N1
k1
s s X , X ,..., X −
=
==
∑ (6.22)
Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang
133
trong đó kkk
sd=c,
ck=[c0,k , c1,k,......., cN-1,k] (6.23)
rồi đưa lên bộ điều chế OFDM và đầu ra ta được một ký hiệu OFDM (x) phát đến đầu thu..
Tại phía thu , tín hiệu thu y:
y =hx+η (6.24)
trong đó h là hàm truyền đạt kênh và η là tạp âm
được đưa qua bộ OFDM ngược rồi qua bộ biến đổi song song thành nối tiếp để được:
[
]
01 N1
r R ,R ,...,R −
= (6.25)
Cuối cùng luồng r này được đưa lên bộ tách sóng (giải trải phổ) để nhận được ước tính của ký
hiệu dk: k
ˆ
d.
6.11. TỔNG KẾT
Chương này đã xét nguyên lý chung của điều chế OFDM. OFDM là một hệ thống đa sóng
mang trong đó luồng số liệu cần truyền được chia nhỏ và được truyền trên các sóng mang con trực
giao với nhau. So với hệ thống FDMA, OFDM cho phép nén phổ xuống 50%. Các vi mạch xử lý
tín hiệu như IFFT và FFT cho phép đơn giản hóa quá trình tạo các sóng mang con trong các hệ
thống truyền dẫn OFDM. Chương này cũng trình bầy các phần tử cơ bản của máy thu và máy phát
OFDM trong hệ thống truyền dẫn OFDM. Hai phần thử đặc thù của máy phát và máy thu là bộ
biến đổi Fourier nhanh ngược (IFFT) và bộ biến đổi Fourier (FFT). Phađinh nhiều đường trong
hệ thống truyền dẫn OFDM dẫn đến nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) và nhiễu giữa các sóng mang
(ICI). Vì thế ta không thể đặt băng thông sóng mang con tùy ý. Băng thông sóng mang con một
mặt phải không nhỏ hơn độ rộng băng tần nhất quán đối với tương quan tần số lớn hơn 0,9 để
chống ICI, mặt khác phải lớn hơn đại lượng nghịch đảo của RDS để chống phađinh chọn lọc tần
số gây ra do trải trễ (hay RDS).
Chương này cũng đã xét các thuộc tính và các thông số của OFDM. Quan hệ giữa các
thông số điều chế OFDM cũng được phân tích để làm tiền đề cho việc thiết kế các hệ thống truyền
dẫn OFDM. Chương này cũng đưa ra phương pháp thiết kế hệ thống truyền dẫn OFDM trong
WLAN.
Thí dụ về áp dụng OFDM nhẩy tần cho thông tin di động thế hệ mới đã được xét trên dựa
trên đề xuất hệ thống này cho UMTS.
Phần cuối cùng của chương đã xét nguyên lý của MC-CDMA. Các sơ đồ đơn giản của
rmáy phát và máy thu trong một hệ thống MC-CDMA cũng đã được xét trong phần cuối cùng
này. Đặc thù của MC-CDMA là các chip của mã trải phổ sau khi trải phổ cho số liệu được truyền
trên các sóng mang con khác nhau. Như vậy số các sóng mang con của OFDM cũng sẽ bằng số
chip trong một chu kỳ chuỗi mã trải phổ.
OFDM hiện đã được ứng dụng rộng rãi trong truyền hình số và các hệ thống WLAN.
OFDM và MC-CDMA cũng đang được nghiên cứu ứng dụng cho các hệ thống thông tin di động
thế hệ mới.
Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang
134
6.12. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Trình bày nguyên lý chung của OFDM
2. Trình bày nguyên lý tạo các sóng mang con
3. Trình bày phương pháp lựa chọn băng thông sóng mang con
4. Trình bày phương pháp lựa chọn thời gian bảo vệ
5. Giải thích lý do tạo lập cửa số
6. Trình bày nguyên nhân gây ra ISI và ICI trong hệ thống truyền dẫn OFDM
7. Trình bày hoạt động của sơ đồ OFDM
8. Trình bày nguyên lý OFDMA nhẩy tần
9. Trình bày nguyên lý MC-CDMA
10. Cho một đường truyền có lý lịch trễ công suất sau:
τA (ns) 0 110 190 410
2
aA (dB) 0 -9,7 -19,2 -22,8
Tính trễ trội trung bình.
(a) 20ns; (b) 45,9ns; (c) 51,5ns ; (d) 60ns
11. (tiếp) Tính moment bậc hai của lý lịch trễ công suất.
(a) 1000 ns2; (b) 1530ns2; (c) 2314,5ns2; (d) 2500ns2
12. (tiếp) Tính trải trễ trung bình quân phương.
(a) 15ns; (b) 25ns; 30,6ns; (d) 46ns
13. (tiếp) Tìm băng thông con cực tiểu cho OFDM
(a) 200 kHz; (b) 300kHz; (c) 350kHz; (d) 434,78kHz
14. (tiếp) Tìm số sóng mang con cực đại cho một hệ thống OFDM có băng thông 10 MHz
(a) 10; (b) 18; (c) 23; (d)30
15. Một hệ thống OFDM WLAN (802.11a) sử dụng điều chế 16-QAM với tỷ lệ mã hóa 1/2 cần
đảm bảo tốc độ truyền dẫn 24Mbps với tổng độ rông băng tần Bt=20MHz và thông số kênh
RDS bằng 200ns. Tính thời gian bào vệ cần thiết (TGD).
(a) 400ns ; (b) 500ns; (c) 800ns
16. (tiếp). Tính thời gian ký hiệu OFDM (Ts).
(a) 1,5 μs; (b) 3μs; (c) 4μs; (d) 4,5μs
17. (tiếp). Tính tốc độ ký hiệu OFDM (Rs).
(a) 200 ksps; (b) 250ksps; (d)300 ksps; (d) 350 ksps
18. (tiếp). Tính thời gian hiệu dụng ký hiệu (TFFT).
(a) 3μs; (b) 3,2μs; (c) 3,5μs; (d) 4μs
19. (tiếp). Tính băng thông con (khoảng cách giữa hai sóng mang con)
(a) 310 kHz; (b) 312,5 kHz; (c) 324,5kHz
20. (tiếp). Tính số bit thông tin trên một ký hiệu OFDM
(a) 76; (b) 86; (c) 96; (d) 106
21. (tiếp). Tính tính số bit thông tin trên một sóng mang con.
(a) 1; (b)2; (c)3; (d)4
22. (tiếp). Tính số sóng mang con nếu cần thêm bốn sóng mang con cho hoa tiêu
(a) 48; (b) 50; (c) 52; (d) 56
23. (tiếp). Tính tổng băng thông được sử dụng
Chương 6. Đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao và CDMA đa sóng mang
135
(a) 15,25 MHz; (b) 16,25MHz; (d) 17,25 MHz
24. (tiếp) . Tính khoảng băng bảo vệ.
(a) 3,5 MHz; (b) 3,75MHz; (c) 4MHz; (d) 4,25MHz.
25. Nếu hệ thống WLAN 802.11a trong bài 17 sử dụng điều chế 64 QAM với tỷ lệ mã hóa 3/4
thì tốc độ truyền tin sẽ bằng bao nhiêu.
(a) 44Mbps; (b) 47Mbps; (c) 54Mbps; (d)64Mbps
136
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI
CHƯƠNG 1
Bài 6
P=0,02×1000+3+0,5+0,5= 24W: (d)
Bài 7
Tổng tích theo cặp của hai chuỗi phải băng không:
(a) và (c)
Bài 8
()
3
max
2
M
K
2C
3I
12,5.10 / 25 500 61
8,16
210
3
====: (b)
Bài 9
()
3
max
M
K
2C
3I
12,5.10 /(100 : 4) 500 194
2,58
210
3
====
: (c)
CHƯƠNG 2
Bài 1
Ta có thể viết lại hàm tương quan như sau:
x
R() 2 3 ()τ= +Λτ; trong đó 1; 1
() 0
⎧−τ τ≤
⎪
⎪
Λτ=
⎨
⎪
⎪
⎩nÕu kh¸c
Công suất trung bình bằng Rx(0)=2+3=5W: (c)
Bài 2
Biến đổi Fourier cho tín hiệu x(t) ta được:
Φx(f)= 2δ(f)+3Sinc2f
Thành phần thứ nhất biểu thị công suất một chiều. Vậy công suất một chiều là 2W: (a)
Bài 3
Hàm tam giác Λ1000(f-106) có giá trị bằng 1 tại f=106Hz và bằng không tại f≤0,999MHz và
f≥1,001MHz. Vì thế công suất sẽ là 2 lần của diện tích nửa tam giác từ 1MHz đến 1,001MHz.
P=2×1000.10-4/2=0,1W: (a)
Bài 4