Chương 2: Kỹ thuật OFDM
- 19 -
2.8 Tiền tố lặp CP(Cyclic Prefix)
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 kênh (ICI), nhiễu xuyên ký tự (ISI)
đến tín hiệu OFDM, đảm bảo yêu cầu về tính trực giao của các sóng mang phụ. Để
thực hiện kỹ thuật này, trong quá trình xử lý tín hiệu, tín hiệu OFDM được lặp lại
có chu kỳ và phần lặp lại ở phía trước mỗi ký tự OFDM được sử dụng như là một
khoảng thời gian bảo vệ giữa các ký tự phát kề nhau.Vậy sau khi chèn thêm khoảng
Hình 2.7 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức
sử dụng kỹ thuật số
Hình 2.6 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở
phức sử dụng kỹ thuật tương tự
Chương 2: Kỹ thuật OFDM
- 20 -
bảo vệ, thời gian truyền một ký tự (Ts) lúc này bao gồm thời gian khoảng bảo vệ
(Tg) và thời gian truyền thông tin có ích (cũng chính là khoảng thời gian bộ
IFFT/FFT phát đi một ký tự)
Ta có Ts = Tg + TFFT
Ts
Ký tự i-1 Ký tự i Ký tự i+1
Ts
Hình 2.8 Tiền tố lặp (CP) trong OFDM
Ký tự OFDM lúc này có dạng :
1,,...1,0)(
1,,...1,)(
)( Nnnx
nNnx
nxT
(2.9)
Chiều dài của dải bảo vệ bị hạn chế nhằm đảm bảo hiệu suất sử dụng dải tần.
Tuy nhiên, nó phải bằng hoặc lớn hơn giá trị trải trễ cực đại (the maximum delay
spread) nhằm duy trì tính trực giao giữa các sóng mang nhánh và loại bỏ được các
xuyên nhiễu ICI, ISI. Ở dây, giá trị trải trễ cực đại là một thông số xuất hiện khi tín
Chương 2: Kỹ thuật OFDM
- 21 -
hiệu truyền trong không gian chịu ảnh hưởng của hiện tượng đa đường (multipath
effect)-tức là tín hiệu thu được tại bộ thu không chỉ đến từ đường trực tiếp mà còn
đến từ các đường phản xạ khác nhau, và các tín hiệu này đến bộ thu tại các thời
điểm khác nhau. Giá trị trải trễ cực đại được xác định là khoảng thời gian chênh
lệch lớn nhất giữa thời điểm tín hiệu thu qua đường trực tiếp và thời điểm tín hiệu
thu được qua đường phản xạ. Nếu phát một xung RF (xung Dirac) trong môi trường
truyền đa đường, tại bộ thu sẽ nhận được các đáp ứng xung có dạng sau
Hình 2.9 Đáp ứng xung của kênh truyền trong môi trường truyền đa đường
Đáp ứng xung h(t) của một kênh truyền chịu ảnh hưởng của hiện tượng đa đường :
m
kkk TtAth
1
)()(
(2.10)
Với : Ak là biên độ phức của đáp ứng xung trên đường truyền thứ k
Tk là thời gian trễ của đáp ứng trên đường truyền thứ k so với gốc thời gian.
m là số đường truyền trong môi trường truyền đa đường.
Tiền tố lặp (CP) có khả năng loại bỏ nhiễu ISI, nhiễu ICI vì nó cho phép tăng khả
năng đồng bộ (đồng bộ ký tự, đồng bộ tần số sóng mang) trong hệ thống OFDM.
2.9 Các thông số đặc trưng trong hệ thống truyền dẫn OFDM
2.9.1 Cấu trúc tín hiệu OFDM
Chương 2: Kỹ thuật OFDM
- 22 -
Hình 2.10 cho thấy cấu trúc của các ký hiệu OFDM trong miền thời gian. FFT
T là
thời gian để truyền dữ liệu hiệu quả, G
Tlà thời gian bảo vệ. Cũng thấy các thông số
khác, win
T là thời gian cửa sổ. Quan hệ giữa các thông số là:
winGFFTsym TTTT
(2.11)
Cửa sổ được đưa vào nhằm làm mịn biên độ chuyển về không tại ranh giới ký hiệu
và để giảm tính nhạy cảm của dịch tần số. Loại cửa sổ được dùng phổ biến là loại
cửa sổ cosine tăng.
2.9.2 Các thông số trong miền thời gian
Hình 2.10
C
ấu trúc tín hiệu OFDM
Chương 2: Kỹ thuật OFDM
- 23 -
Từ hình 2.10 có thể tách các thông số OFDM trong miền thời gian: chu kỳ ký
hiệu sym
T, thời gian FFT FFT
T, thời gian bảo vệ G
T, thời gian cửa sổ win
T. Nếu
không tính đến thời gian cửa sổ, thì công thức (2.11) trở thành:
GFFTsym TTT
Ngoài ra, xác định một thông số mới FSR (tỉ số giữa thời gian FFT và thời
gian ký hiệu) được định nghĩa bởi.
sym
FFT
T
T
FSR
Thông số này đánh giá hiệu quả tài nguyên được dùng trong miền thời gian và có
thể được dùng để tính toán thông lượng
2.9.3 Các thông số trong miền tần số
Hình 2.11 sắp xếp OFDM trong miền tần số với ba thông số chính là: toàn bộ
độ rộng băng tần cho tất cả các sóng mang con B, độ rộng băng tần sóng mang con
f và số sóng mang con sub
N. Quan hệ giữa chúng là: fNB sub