Bảng các từ viết tắt
Hình 2.4 cho thấy ảnh hưởng của trải trễ gây ra nhiễu liên kí tự. Khi tốc độ
bit truyền đi tăng lên thì một lượng nhiễu ISI cũng tăng lên một cách đáng kể. Ảnh
hưởng thể hiện rõ ràng nhất khi trải trễ lớn hơn khoảng 50% chu kỳ bit (bit time).
Bảng 2.2 đưa ra các giá trị trải trễ thông dụng đối với các môi trường khác
nhau. Trải trễ lớn nhất ở môi trường bên ngoài xấp xỉ là 20µs, do đó nhiễu liên kí tự
có thể xảy ra đáng kể ở tốc độ thấp nhất là 25Kbps.
Nhiễu ISI có thể được tối thiểu hóa bằng nhiều cách:
Giảm tốc độ ký tự bằng cách giảm tốc độ dữ liệu cho mỗi kênh ( như chia
băng thông ra nhiều băng con nhỏ hơn sử dụng FDM hay OFDM).
Sử dụng kỹ thuật mã hóa để giảm nhiễu ISI như trong CDMA.
2.2.3 Dịch Doppler
Khi nguồn tín hiệu và bên thu chuyển động tương đối với nhau, tần số tín
hiệu thu không giống bên phía phát. Khi chúng di chuyển cùng chiều (hướng về
nhau) thì tần số nhận được lớn hơn tần số tín hiệu phát, và ngược lại khi chúng di
Bảng 2.2 Các giá trị trải trễ thông dụng
Môi trường Trải trễ Chênh lệch quãng đường đi lớn nhất của tín
hiệu
Trong nhà 40ns – 200ns 12m – 60m
Bên ngoài 1µs – 20µs 300m – 6km
Bảng các từ viết tắt
chuyển ra xa nhau thì tần số tín hiệu thu được là giảm xuống. Đây gọi là hiệu ứng
Doppler.
Khoảng tần số thay đổi do hiệu ứng Doppler tùy thuộc vào mối quan hệ
chuyển động giữa nguồn phát và nguồn thu và cả tốc độ truyền sóng. Độ dịch
Doppler có thể được tính theo công thức:
c
ff o
(2.1)
Trong đó f
là khoảng thay đổi tần số của tần số tín hiệu tại máy thu
là tốc độ thay đổi khác nhau giữa tần số tín hiệu và máy phát
o
flà tần số tín hiệu, c là tốc độ ánh sáng.
Dịch Doppler lại là một vấn đề nan giải nếu như kỹ thuật truyền sóng lại
nhiễu với dịch tần số sóng mang (như OFDM chẳng hạn) hoặc là tốc độ tương đối
giữa thu và phát cao như trong trường hợp vệ tinh quay quanh trái đất quỹ đạo thấp.
2.2.4 Nhiễu AWGN
Nhiễu tồn tại trong tất cả các hệ thống truyền dẫn. Các nguồn nhiễu chủ yếu
là nhiễu nền nhiệt, nhiễu điện từ các bộ khuếch đại bên thu, và nhiễu liên ô (inter-
cellular interference). Các loại nhiễu này có thể gây ra nhiễu liên kí tự ISI, nhiễu
liên sóng mang ICI và nhiễu liên điều chế IMD (Inter-Modulation Distortion).
Nhiễu này làm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR, giảm hiệu quả phổ của hệ thống.
Bảng các từ viết tắt
Và thực tế là tùy thuộc vào từng loại ứng dụng, mức nhiễu và hiệu quả phổ của hệ
thống phải được lựa chọn.
Hầu hết các loại nhiễu trong các hệ thống có thể được mô phỏng một cách
chính xác bằng nhiễu trắng cộng. Hay nói cách khác tạp âm trắng Gaussian là loại
nhiễu phổ biến nhất trong hệ thống truyền dẫn. Loại nhiễu này có mật độ phổ công
suất là đồng đều trong cả băng thông và biên độ tuân theo phân bố Gaussian. Theo
phương thức tác động thì nhiễu Gaussian là nhiễu cộng. Vậy dạng kênh truyền phổ
biến là kênh truyền chịu tác động của nhiễu Gaussian trắng cộng.
Nhiễu nhiệt (sinh ra do sự chuyển động nhiệt của các hạt tải điện gây ra) là
loại nhiễu tiêu biểu cho nhiễu Gaussian trắng cộng tác động đến kênh truyền dẫn.
Đặc biệt, trong hệ thống OFDM, khi số sóng mang phụ là rất lớn thì hầu hết các
thành phần nhiễu khác cũng có thể được coi là nhiễu Gaussian trắng cộng tác động
trên từng kênh con vì xét trên từng kênh con riêng lẻ thì đặc điểm của các loại nhiễu
này thỏa mãn các điều kiện của nhiễu Gaussian trắng cộng.
2.2.5 Nhiễu liên ký tự ISI
Nhiễu ISI và ICI là hai loại nhiễu thường gặp nhất do ảnh hưởng của kênh
truyền ngoài nhiễu Gaussian trắng cộng. Như đã giới thiệu ở trên, ISI gây ra do trải
trễ đa đường. Để giảm ISI, cách tốt nhất là giảm tốc độ dữ liệu. Nhưng với nhu cầu
hiện nay là yêu cầu tốc độ truyền phải tăng nhanh. Do đó giải pháp này là không thể
thực hiện được. Đề nghị đưa ra để giảm ISI và đã được đưa vào ứng dụng thực tế là
chèn tiền tố lặp CP vào mỗi ký tự OFDM. Ngoài nhiễu ISI, nhiễu ICI cũng tác động
Bảng các từ viết tắt
không nhỏ đến chất lượng tín hiệu thu được, do đó việc tìm hiểu nó cũng rất quan
trọng để nâng cao chất lượng của hệ thống OFDM.
Trong môi trường đa đường, ký tự phát đến đầu vào máy thu với các khoảng
thời gian khác nhau thông qua nhiều đường khác nhau. Sự mở rộng của chu kỳ ký
tự gây ra sự chồng lấn giữa ký tự hiện thời với ký tự trước đó và kết quả là có nhiễu
liên ký tự (ISI). Trong OFDM, ISI thường đề cập đến nhiễu của một ký tự OFDM
với ký tự trước đó.Trong hệ thống OFDM, để giảm được nhiễu ISI, phương pháp
đơn giản và thông dụng nhất là đưa vào tiền tố lặp CP.
2.2.6 Nhiễu liên sóng mang ICI
Trong OFDM, phổ của các sóng mang chồng lấn nhưng vẫn trực giao với
sóng mang khác. Điều này có nghĩa là tại tần số cực đại của phổ mỗi sóng mang thì
phổ của các sóng mang khác bằng không. Máy thu lấy mẫu các ký tự dữ liệu trên các
sóng mang riêng lẻ tại điểm cực đại và điều chế chúng tránh nhiễu từ các sóng mang
khác. Nhiễu gây ra bởi các dữ liệu trên sóng mang kế cận được xem là nhiễu xuyên
kênh (ICI) như ở hình 2.5.
ICI xảy ra khi kênh đa đường thay đổi trên thời gian ký tự OFDM. Dịch
Doppler trên mỗi thành phần đa đường gây ra dịch tần số trên mỗi sóng mang, kết
quả là mất tính trực giao giữa chúng. ICI cũng xảy ra khi một ký tự OFDM bị nhiễu
ISI. Sự lệch tần số sóng mang của máy phát và máy thu cũng gây ra nhiễu ICI trong
hệ thống OFDM.
Các sóng mang phụ
v
ẫn trực giao với
A(f)
δf=0
Bảng các từ viết tắt
2.2.7 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 . Để