Chương 4: Một số phương pháp thích nghi sử dụng trong hệ thống OFDM
- 46 -
Hình 4.3 Ngưỡng SNR chuyển mức cho cơ chế mức điều chế
Phương pháp này có ưu điểm là rất đơn giản chỉ cần so sánh SNR thu với
SNR ngưỡng để quyết định sơ đồ điều chế phù hợp. Tuy nhiên với phương pháp
này sẽ không tận dụng được những khoảng băng tần kênh có đáp ứng tốt, vì ở
những đoạn băng tần kênh này có thể cho phép mức điều chế cao hơn mức thiết lập
chung. Do đó để đảm bảo cho mức điều chế tối đa có thể có cho các thành phần
sóng mang ít bị ảnh hưởng bởi kênh thì ta phải xây dựng thuật toán thích nghi dựa
trên cơ chế chọn lọc sóng mang.
4.5.3 Thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang
Nguyên lí:
Do tính chất chọn lọc tần số của đáp ứng kênh nên đối với kênh chọn lọc tần số tồn
tại những khoảng băng tần thăng giáng khác nhau.
Chương 4: Một số phương pháp thích nghi sử dụng trong hệ thống OFDM
- 47 -
- Vùng tần số của đáp ứng kênh ít bị thăng giáng: Truyền dữ liệu trên các
sóng mang con nằm trong khoảng băng tần có độ biến động chấp nhận được cải
thiện BPS.
- Vùng tần số của đáp ứng kênh bị thăng giáng mạnh: Không truyền dữ liệu
trên đó cải thiện QoS.
Xây dựng giải thuật:
Dựa trên tính chất chọn lọc tần số của kênh ta có thể xây dựng thuật toán
thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang nhằm phát huy tối đa ưu điểm của phân
tập tần số.
Với giả thiết là: (1) Cùng một độ rộng băng tần được cấp phát cho kênh (cùng tốc độ
bit vào); (2) Cùng trạng thái kênh (cùng một đoạn băng tần bị thăng giáng, cùng số
lượng các sóng mang con bị thăng giáng ); (3) trong cùng một khoảng thời gian
khảo sát, có cùng số lượng bit được truyền, cùng khoảng thời gian mô phỏng.
Nếu số lượng sóng mang (N_Sub) được dùng để truyền dữ liệu là nhỏ,
nghĩa là tỉ lệ giữa số các bit được truyền đi bị lỗi trên toàn bộ các bit được truyền đi
là lớn (BER tăng) ngoài ra còn gây lỗi cụm (các lỗi có tính chất tập trung). Như vậy,
khi N_Sub nhỏ không những BER lớn mà còn tăng lỗi cụm.
Nếu ta dùng một số lượng lớn sóng mang để truyền dữ liệu thì sẽ có tác
dụng giảm số lượng lỗi vì tỷ lệ sóng mang bị lỗi so với toàn bộ sóng mang sẽ rất nhỏ
BER giảm ngoài ra còn không gây lỗi cụm. Như vậy, khi NSub lớn không những
BER giảm mà còn giảm lỗi cụm.
Chương 4: Một số phương pháp thích nghi sử dụng trong hệ thống OFDM
- 48 -
Trên đây là trường hợp chưa thực hiện thích nghi. Nếu bỏ giả thiết (3) ở trên và
thực hiện cơ chế thích nghi bằng cách:
Tăng, giảm số lượng các sóng mang con theo trạng thái kênh: Một khi ta khảo sát
trong khoảng thời gian đủ dài và thực hiện thích nghi số sóng mang con NSub theo
trạng thái kênh trong miền tần số cải thiện được cả hiệu năng BER và QoS
hạn chế lỗi.
Không truyền dữ liệu trên các sóng mang con bị lỗi: Tiến hành truyền dữ
liệu trên sóng mang có tỷ lệ lỗi cho phép và sẽ không truyền trên các sóng mang có
tỷ lệ lỗi vượt quá ngưỡng cho phép. Tất nhiên nếu ta dùng cơ chế thích nghi khi
dùng số ít sóng mang con sẽ không hiệu quả về thông lượng vì có thể có trường hợp
mà có nhiều sóng mang con bị lỗi quá ngưỡng cho phép do đó dữ liệu được truyền
trên một số ít sóng mang còn lại, điều này dẫn đến việc giảm mạnh tốc độ bit truyền
dẫn. Do vậy để nâng cao hiệu năng của cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang thì số
lượng sóng mang con cần phải đủ lớn (thông thường > 100).
Vấn đề chính của thuật toán thích nghi chọn lọc sóng mang là phải xác định được
BER cho từng thành phần sóng mang, sau đó so sánh với giá trị BER ngưỡng để
quyết định sẽ không truyền dữ liệu trên thành phần sóng mang nào. Nếu giá trị BER
trên sóng mang con nào thấp hơn mức ngưỡng thì phía phát sẽ tiến hành chèn ký
hiệu hoa tiêu vào thành phần sóng mang đó, các ký hiệu hoa tiêu này để đơn giản ta
nên thiết lập giá trị là ’0’. Phía thu sẽ vẫn tiến hành thu và tính BER trên các sóng
mang được chèn hoa tiêu, nếu giá trị BER trên các sóng mang này mà thấp hơn
ngưỡng cho phép thì ta lại truyền dữ liệu bình thường trên các sóng mang này. Do
Chương 4: Một số phương pháp thích nghi sử dụng trong hệ thống OFDM
- 49 -
đó việc chèn ký hiệu hoa tiêu lên các sóng mang có tỷ lệ lỗi lớn sẽ giúp cho phía thu
ước tính chính xác trạng thái kênh truyền dẫn.
Nhận xét:
Ưu điểm nổi bật của cơ chế thích nghi chọn lọc sóng mang là tận dụng cực
đại hoá những khoảng băng tần ít biến động của kênh và giảm thiểu dữ liệu truyền
trên những khoảng băng tần thăng giáng lớn của kênh hay nói cách khác giảm thiểu
được ảnh hưởng pha đinh chọn lọc tần số. Trong khi đó ở các thuật toán khác như
mức điều chế (M-QAM , M-PSK ...) do xử lý như nhau đối với toàn bộ băng tần
kênh, nên không thể tận dụng ưu điểm và đối phó nhược điểm trên đáp ứng kênh
truyền trong miền tần số. Vì vậy, có thể nói rằng đây là giải thuật khá tối ưu để cải
thiện BER và thông lượng truyền.
4.6 Mô hình thuật toán theo cơ chế chọn lọc sóng mang
Nội dung của thuật toán chọn lọc sóng mang được trình bày ở mô hình giải
thuật dưới đây:
Chương 4: Một số phương pháp thích nghi sử dụng trong hệ thống OFDM
- 50 -
Hình 4.4 Mô hình thuật toán theo cơ chế chọn lọc sóng mang cho hệ thống
truyền dẫn OFDM
Khối tính BER: So sánh sự sai khác giữa ký hiệu phát và thu, tính số lượng lỗi.
Sau đó khối tính BER sẽ gửi kết quả tính toán đến khối quyết định chèn.
BER ngưỡng: Do người dùng thiết lập tuỳ theo tính chất dịch vụ yêu cầu, đối với
thoại thông thường 1%BER
, trong khi đó đối với các dịch vụ số liệu thì yêu cầu
0.01%BER
.
Khối quyết định chèn: Dựa trên giá trị BER ngưỡng thiết lập cho từng dịch vụ,
khối quyết định sẽ tính chính xác giá trị BER trung bình cho từng thành phần sóng
mang để đảm bảo được giá trị BER ngưỡng, giá trị BER trung bình này gọi là giá trị
BER trung bình ngưỡng ( ng
tb
BER ). Đầu ra của bộ quyết định là một mảng một chiều