Bảng các từ viết tắt
b)Kênh fading chon lọc tần số
Hình 3.5: Pilot trong gói OFDM
3.3.2 Đồng bộ ký tự dựa vào CP
Xét hai tín hiệu thu cách nhau N bước:
d(m) = r (m) – r (m + N),
Với N là sóng mang phụ. N bằng số điểm lấy mẫu tương ứng với phần có ích
của symbol OFDM, chúng phải là bản sao của nhau nên d(m) thấp. Nếu r(m) và
r(m-N) tương ứng với các mẫu phát nằm trong thời khoảng của cùng một symbol
OFDM, d(m) là hiệu của hai biến ngẫu nhiên không tương quan. Công suất của
d(m) trong trường hợp này bằng hai lần công suất trung bình của symbol OFDM.
Nếu sử dụng một cửa sổ trượt có độ rộng thời gian bằng khoảng thời gian
của CP (điểm cuối của cửa sổ trùng với điểm bắt đầu của symbol OFDM) thì khi
cửa sổ này trùng với thành phần CP của symbol OFDM sẽ có một cực tiểu về công
suất trung bình của các mẫu d(m) trong cửa sổ này. Do đó, có thể ước lượng được
thời điểm bắt đầu của symbol OFDM, và đồng bộ thời gian được thực hiện.
3.3.3 Đồng bộ khung ký tự dựa trên mã đồng bộ khung (FSC)
Đồng bộ khung ký tự nhằm nhận biết vị trí bắt đầu của khung ký tự để tìm
thấy vị trí chính xác của cửa sổ FFT. Các thuật toán đồng bộ khung symbol truyền
thống (dùng symbol pilot, dùng CP,…) dựa vào quan hệ giữa khoảng bảo vệ GI và
phần sau của symbol. Nhưng các thuật toán này không thể phát hiện chính xác vị trí
bắt đầu của ký tự do nhiễu ISI trong kênh fading đa đường. Cấu trúc khung có thể
Bảng các từ viết tắt
được chia thành vùng mã đồng bộ khung FSC cho đồng bộ khung symbol và vùng
dữ liệu cho truyền dẫn symbol OFDM (Hình 3.6).
Hình 3.6: Một kiểu cấu trúc khung symbol OFDM
Có thể biểu diễn tín hiệu khung OFDM như sau:
)()()( FSCdataFSCframe TtStStS (3.16)
Trong đó, TFSC : Khoảng thời gian symbol FSC
Tại phía phát, chuỗi các mẫu ở dạng số được phát gồm có chuỗi CA(n) của
FSC và các mẫu dữ liệu không có GI đã qua FFT là:
1
0
2:1...,,1,0)(
1
)(
:...,,2,1)()(
N
k
N
nk
j
mm
L
A
tadaNkekX
N
ns
FSCCnnCns
(3.17)
Trong đó, CL : Độ dài bit của FSC
sm(n) : Chuỗi các mẫu của symbol OFDM thứ m trong miền
thời gian khi không thêm GI.
xm(k) : Symbol truyền dẫn phức thứ m trong miền tần số.
N : Số sóng mang phụ
Các mẫu CA(n) được ứng dụng trực tiếp để s(n) là số bắt đầu khung
Bảng các từ viết tắt
Tín hiệu FSC là một chuỗi tuần tự các mẫu, )()( nCns A
, với n = 1,2,… CL
được tạo thành từ vector FSC C(n) = {C(1), C(2), ..., C(L
C)} gồm các CL giá trị nhị
phân. Đối với mã C(n) có giá trị "1" , chúng ta thực hiện đảo cực tính luân phiên để
tạo ra tín hiệu 3 mức )(nC A. Ví dụ: Cho C(n) = {1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1} thì )(nC A =
{1, 0, 0, -1, 1, -1, 0, 1}. Bằng cách này, ta có thể duy trì số giá trị '1' và '-1' bằng
nhau tại phía phát để hạn chế khoảng dịch DC và duy trì một mức cố định cho dải
động.
Cấu trúc đồng bộ khung symbol OFDM gồm: Bộ nhận biết công suất, bộ
nhận biết bit '0'/ '1' , thanh ghi dịch CL, bộ cộng Modulo -2 được giảm bớt, bộ tổng,
bộ nhận biết đỉnh.
Thuật toán đồng bộ khung symbol nhờ FSC gồm có 3 bước: Nhận biết FSC,
xác định các mức ngưỡng tối ưu Th1 và Th2 để tăng cường xác suất nhận biết vị trí
đầu khung symbol.
Hình 3.7: Đồng bộ khung ký tự dùng FSC
3.3.3.1 Nhận biết FSC
Bảng các từ viết tắt
Đầu tiên, bộ đồng bộ khung symbol sẽ nhận biết công suất bằng cách dùng
mỗi mẫu thu. Giả sử nếu chuỗi mẫu tín hiệu tối ưu thứ i sau kênh đa đường và
AWGN là )(
~is , chúng ta có thể biểu diễn một tín hiệu với khoảng dịch tần số và
pha thành các kênh I và Q riêng rẽ như sau:
j
QI eisisiy )).()(()( ~~
)sin)(cos)(()sin)(cos)(( ΘisΘisjΘisΘis ~
I
~
Q
~
Q
~
I (3.18)
Trong đó, )(
~is I: Kênh I của s(i)
)(
~is Q: Kênh Q của s(i)
: Biểu diễn tổng pha 0
2
N
i, gồm khoảng dịch tần
số ( fT
) và khoảng dịch pha 0
.
Nếu chúng ta thực hiện nhận biết công suất cho chuỗi mẫu ở trên để đồng bộ
khung symbol như trong Hình 3.7, chúng ta có thể thu được công suất mà không
phụ thuộc vào khoảng dịch tần số và pha như sau;
)()()()( 2
~
2
~
22 isisiyiy QI
QI (3.19)
3.3.3.2 Xác định mức ngưỡng Th1
Theo phép phân tích, chúng ta sẽ thu được một mức ngưỡng tối ưu Th1 trong
môi trường AWGN để xác định '0' và '1' từ công thức (3.19). Để thu được một mức
ngưỡng tối ưu trong môi trường đa đường là rất khó khi nó phụ thuộc vào kiểu FSC.
Bảng các từ viết tắt
Hình 3.8: Ngưỡng tối ưu Th1 với giá trị SNR
Các ngưỡng Th1 có thể được viết:
2
/
1
0
4
1)(
2
2
P
eI
P
Th (3.20)
(.)
1
0
I : Hàm ngược của Bessel bậc 0: (.)
0
I,
2
: Phương sai của các biến ngẫu nhiên Gaussian trong các kênh I và Q
P : Giá trị biên độ được định nghĩa trong tín hiệu
Hình 3.8 so sánh giữa mô phỏng và phân tích từ công thức (3.20) giá trị của
ngưỡng tối ưu với các SNR khác nhau.
Các giá trị '0' và '1' được xác định rồi đưa đến đầu vào thanh ghi dịch của bộ
nhận biết FSC phù hợp với tốc độ lấy mẫu Ts và bộ phép toán cộng modulo-2 thực
thi CL thời điểm với kiểu FSC đã biết. Ở đây, đầu ra bộ cộng modulo-2 sửa đổi là '1'
nếu các bit giống nhau tại vị trí hiện tại, nếu không sẽ có giá trị '-1'. Các giá trị