OFDM.OFDMA

TÌM HIỂU OFDM/OFDMANHÓM 2

2

GIỚI THIỆU CHUNG

OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing) được giới thiệu bởi Chang vào năm 1966

OFDM – ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

OFDMA là đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao

3

PHẠM VI ỨNG DỤNG

4

PHẠM VI ỨNG DỤNG OFDM

OFDM là kỹ thuật điều chế phân chia dải tần cho phép thành rất nhiều dải tần con với các

sóng mang khác nhau.

Các sóng mang trong kỹ thuật điều chế đa sóng mang là họ sóng mang trực giao

Được sử dụng trong nhiều hệ thống ADSL, Wifi, Wimax , DAB, HDTV

5


Ứng dụng trên thế giới Nền tảng của các kỹ thuật truyền dẫn vô tuyến. Hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Hệ thống phát thanh số đường dài DRM Truy cập internet băng thông rộng ADSL Các chuẩn IEEE 802.11a (1999) IEEE 802.11g. Mạng máy tính không dây với tốc độ truyền dẫn cao HiperLAN/2 4G

6


Ứng dụng hiện tại ở Việt Nam Mạng internet băng thông rộng Truyền hình số mặt đất DVBT

Hướng phát triển Điều chế sử dụng trong Wimax và 4G Kết hợp với MIMO technique và công nghệ CDMA Thay đổi phép biến đổi FFT trong bộ điều chế OFDM bằng Wavelet

7

PHẠM VI ỨNG DỤNG OFDMA

Orthogonal Frequency Division Multiple Access (Đa Truy cập Phân Tần Trực giao), viết tắt là OFDMA

Phụ thuộc vào ứng dụng OFDM

Các hệ thống dựa trên OFDMA có thể cung cấp tốc độ dữ liệu cao hoạt động trong môi trường vô tuyến đa đường thù địch cho phép chia sẻ hiệu quả các nguồn lực hạn chế

8

PHẠM VI ỨNG DỤNG OFDMA

Đã được sử dụng ở chế độ linh động của IEEE 802.16 WiMAX

Là một đặc điểm kỹ thuật làm việc trong 3GPP Long Term Evolution downlink

Là phương pháp truy cập ứng cử viên cho IEEE 802,22 "Regional Wireless Area

Networks.

Ứng dụng trong hệ thống 4G- LTE

9

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG OFDM

10

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG OFDM

HỆ THỐNG DRMDBA

HỆ THỐNG DVB• DVB-T• DVB-H

WLAN

4G ISDB-T

11

HỆ THỐNG DRM

Mã hoá nguồn

Tiền mã hoá

Tiền mã hoá

Tiền mã hoá

Ghép kênh

Phân tán năng lượng

Mã hoá kênh

Ghép xen

Ánh

xạ

O

F

D

M


Mã hoá kênh


Mã hoá kênh

Phát Pilot

Dữ liệu

Dữ liệu

Thông tin

truy cập

kênh

Thông tin mô tả DV

12

HỆ THỐNG DVB-T

Thích ứng

khungIFFT

Chèn khoang bảo vệ

Lọc FIR IF RFKhuyếch

đại

Lọc Band Pass

Tách sóngPhân tán

năng lượng

Mã hoá ngoài

Ghép xen

ngoài

Mã hoá

trong

Ghép xen

trong

Định vi ( Mapper)

Sơ đồ khối bộ DVB-T

13

HỆ THỐNG DVB-T

Tín hiệu được tổ chức thành từng khung

Mỗi khung chứa 68 symbol OFDM

Mỗi symbol chứa Sóng mang dữ liệu Sóng mang dẫn đường Pilot liên tục Pilot rời rạc Sóng mang thông số phát TPS

14

HỆ THỐNG DVB-H

Điều khiển công suất

Đầu cuối

DVB-H

Time SlicingGiải điều chế

DVB-T

4K, TPS

EN 300 744

8K,2K

Tín hiệu

DVB-T

RF input

Giải điều chế DVB - H

IP Datagram

TSpacket

SƠ ĐỒ THU CỦA DVB-

H

15

HỆ THỐNG DVB-H

Kiến trúc ban đầu của các máy ĐTDĐ DVB-H : Điện thoại tích hợp 3 băng tần số: GSM, GPRS và UMTS (3G). Bộ thu DVB-H. Camera 1.3M pixel. Màn hiển thị VGA (640 x 480). Màn hình cảm biến - touch screen. Âm thanh ngõ ra Stereo. Hỗ trợ chuẩn không dây Bluetooth. Bộ nhớ trong có dung lượng 1Gbit

16

SO SÁNH DVB-T VÀ DVB-H

Đặc điểm DVB-T DVB-H

Tốc độ bit của 1 kênh truyền hình có độ nét

tiêu chuẩn SDTV4-5 Mbit/s 128-384 Kbit/s

Màn hiển thị Màn hình TV Màn hình điện thoại

AntenTrên mái/trong nhà hoặc

anten trên ôtôBên trong điện

thoại

Nguồn cung cấp Cố định và nguồn liên tụcNguồn năng lượng

Pin có giới hạn

Chế độ thuThu cố đinh, xách tay

trong nhà và trên phương tiện giao thông

Các máy cầm tay di động

17

PHÁT THANH QUẢNG BÁ SỐ DBA

DAB( Digital Audio Broadcsting ) là chuẩn truyền số mới được phát triển bởi dự án Erueka 147, được công nhận bởi ITU như là chuẩn của thế giới. Được ETSI chuẩn hóa năm 1995 là tiêu chuẩn đầu tiên của OFDM

Đem đến người nghe tín hiệu không có nhiễu, âm thanh chất lượng cao, dễ dàng trong sử dụng và không hạn chế khả năng mở rộng

Có thể mở rộng thành mạng phát thanh quảng bá vệ tinh

hỗ trợ truyền dẫn đa mục đích

18

PHÁT THANH QUẢNG BÁ SỐ DAB

Mã hóa

Mã hóa

Mã hóa kênh

Mã hóa kênh

Bộ phát

OFDMGhé

p kênh

MSC

Dịch vụ

Dịch vụ

Đồng bộ dịch vụ

Đồng bộ ghép kênh

FIC

Tần số radio

Sơ đồ khối phát

19


Sơ đồ khối thu

Dịch vụ

Dịch vụ

Control Bus

Chọn lọc Giải điều chế OFDM

Giải mã kênh

Giải mã audio

Giải trọn gói

Điều khiển

Giao diện người dùng

20


Tham số Mode 1 Mode 2 Mode 3

Băng thông 1,536 MHZ 1,536 MHZ 1,536 MHZ

Sóng mang 1,546 758 384

Điều chế kênh con

DQPSK DQPSK DQPSK

Chiều dài ký tự (TS)

1 ms 250 125

Chiều dài đoạn bảo vệ

Ts/4 (250µs) Ts/4 (62,5 µs) Ts/4 ( 31,25 µs)

Tốc độ 2,4 Mbps 2,4 Mbps 2,4 Mbps

Tham số kỹ thuật truyền dẫn

21

MẠNG WLAN

Data Rate6.9,12, 18, 24, 36, 48, 54

MbpsModulation BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM

Coding Rate 1/2, 2/3, ¾

# of Suli- Carriers 52

# of pilots 4

OFDM Symbol Duration 4 us

Guarvi Interval 800

Sub- Carrier Spacing 312.5 kHz

3 dB baudwidele 16.56 MHz

Chanel Spacing 20 MHz

22

MẠNG WLAN

Chuẩn 802.11 là chuẩn cơ bản

Lớp vật lý không dây chia thành hai phần: Lớp con PLCP (phisical layer convergence protocol) PMD (physical medium dependent)

IEE802.11 định nghĩa lớp vật lý cho tốc độ 1 và 2 Mbps trong băng tần số vô tuyến không đăng ký 2.4 GHz sử dụng hai kỹ thuật trai phổ chuỗi trực tiếp DSSS và trai phổ nhảy tần FHSS

Lớp vật lý của chuẩn 802.11

23

MẠNG WLAN

FHSS sử dụng 97 kênh có độ rộng một Mbps/kênh

Sử dụng dịch tần Gaussian (GFSK ) dễ truyền dẫn tín hiệu trên các phương tiện .

Các kênh truyền được đặc thông qua chiều dài băng là 83.5Mhz

Mỗi tập dịch vụ có thể chọn một trong ba bộ nhảy (0,3,6,9,…,75) (1,4,7,10,…,76) (2,5,8,11,…,77)

Lớp vật lý của chuẩn 802.11Trai phổ nhảy tần FHSS

24

MẠNG WLAN

DSSS sử dụng băng tần 2.4GHz

Một kênh DSSS vật lý có băng thông là 22MHz

Bề mặt phổ của kênh đưa ra tính học của nó bởi hàm f(x) = sinx/x,

Tiêu chuẩn 802.11 chỉ rằng sản phẩm phổ được lọc đến -30db từ tần số trung tâm và tât cả các sản phẩm còn lại đươc lọc đến -50db

Tất cả các bit thông tin được DSSS truyền đi được trộn tần số sử dụng đa thức.

Lớp vật lý của chuẩn 802.11Trai phổ trực tiếp DSSS

25

MẠNG WLAN

Mạng LAN có dây hoạt động trong các kênh dễ bị nhiễu cua môi trường.

Môi trường của mạng WLAM sử dụng cảm nhận sóng mang sẽ mất khá nhiều thời gian vơi mạng lan có dây

Khó dò sự đụng độ

Vùng phủ sóng của mạng Wlan đươc phân chia thành các cell

Mỗi cell sử dụng một tần số các cell cần kề sử dụng các tần số khác nhau để giảm nhiễu ,trong mỗi cell có môt AP được kết nối với mạng lan có dây.

Lớp MAC của chuẩn 802.11

26

MẠNG WLAN

Tốc độ truyền dẫn cao (54MHz)

Tần số hoạt động cao (5GHz)

Băng thông lớn

Kỹ thuật OFDM trong lớp vật lý của WLAN 802.11a Gán 1 preamble vào MAC frame Chèn thời gian bảo vệ Điều chế mã hóa gói dữ liệu

Chuẩn IEEE 802.11a

27

MẠNG WLAN

Ở châu Âu , băng tần 5.15 -5.35 GHz và 5.45-5.725 GHz được sử dụng cho HIPERLANS

Được áp dụng trong TCP và DFS

Chuẩn IEEE 802.11h

28

DỊCH VỤ QUẢNG BÁ SỐ MẶT ĐẤT ISDB-T

Integrateg Serices Digital Broadcasting – Terrestrial

ISDB-T có khá nhiều đieẻm giống với DVB-T

ISDB-T thực chất là một biến thể của DVB-T.

ISDB-T được ứng dụng trong truyền hình và truyền thanh

Sử dụng 3 mode.

29

THẾ HỆ DI DỘNG 4G

Băng tần ( 2-8GHz)

tốc độ dữ liệu trên 20Mbps.

sử dụng phương pháp điều chế đa sóng mang, có 2 loại khác nhau của MCM dùng cho 4G là MC_CDMA và OFDM dùng TDMA.

MC_CDMA là sự kết hợp OFDM và CDMA.

30

MÔ TẢ TOÁN HỌC KỸ THUẬT OFDM/OFDMA

31


0

1[ t + (t)]

0

1( ) ( ). c

Nj

s cn

S t A t eN

Tín hiệu được thể hiện

0 .n Trong đó:

( )

( )n n

n n

t

A t A

32


0

1[( . ) ]

0

1( ) . n

Nj n kT

s nn

S kT A eN

Lấy mẫu là 1/TTín hiệu hợp thành:

33


.N T 0 0

1( . )

0

1( ) .n

Nj j n kT

s nn

S kT A e eN

So với dạng tổng quát của biến đổi Fourier ngược

12 /

0

1( ) ( )

Nj nk N

n

ng kT G e

N NT

34


1( . )

0

1( ) .n

Nj j n kT

s nn

S kT A e eN

12 /

0

1( ) ( )

Nj nk N

n

ng kT G e

N NT

1 1f

NT

35


0

( ) exp( )

2

k k

k

t j t

k

t

Các thành phần của 1 mạng trực giao

36


Mối quân hệ trực giao

[2 ( ) / ]( ) ( ) ( )b b

j p q tp q

a a

t t dt e dt b a

[2 ( ) / ]

02 ( ) /

j p q be dt

j p q

p=q

p=q (b-a) =

37


1

0

( ) . ( )N

k kk

s t x t

38


12( ) j kf tk kt A e

1

1

CP

fN T T

121CPj kf T

k

CP

A eT T

12 ( )1, [0, )

( )

0, [0, )

CPj kf t T

CPk

e t TT Tt

t T

39


TÍN HIỆU CUỐI CÙNG

1

,0

( ) ( )N

k l kl k

S t x t lT

Trong ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, khoảng cách sóng mang tương đương với tốc độ bit của bản tin.

40


Việc điều chế tín hiệu OFDM/OFDMA bằng các thuật toán DSP Nguyên tắc của tính trực giao thường được sử dụng trong phạm vi

DSP Trong toán học, số hạng trực giao có được từ việc nghiên cứu các

vector

Các máy thu OFDM biến đổi tín hiệu tnhờ kỹ thuật biến đổi nhanh Fourier (FFT).

41

GIẢI PHÁP THAY THẾ

42

GIẢI PHÁP THAY THẾ OFDMA BẰNG CÁCH DÙNG SOFDMA

SOFDMA kích thước FFT có thể thay đổi

OFDMA kích thước FFT cố đính là 2048

43

KẾT LUẬN

44

ƯU ĐIỂM CỦA OFDM

OFDM tăng hiệu suất sử dụng

OFDM chịu đựng fading lựa chọn tần số tốt hơn những hệ thống sóng mang đơn.

OFDM loại trừ nhiễu symbol (ISI) và xuyên nhiễu giữa các sóng mang (ICI)

Có thể khôi phục lại được các symbol bị mất do hiện tượng lựa chọn tần số của các kênh.

Kỹ thuật cân bằng kênh trở nên đơn giản hơn

45

ƯU ĐIỂM CỦA OFDM

Sử dụng kỹ thuật DFT để bổ sung vào các chức năng điều chế và giải điều chế làm giảm chức năng phức tạp của OFDM.

Các phương pháp điều chế vi sai (differential modulation) giúp tránh yêu cầu vào bổ sung bộ giám sát kênh.

Ít bị ảnh hưởng với khoảng thời gian lấy mẫu hơn so với hệ thống đơn sóng mang.

Chịu đựng tốt nhiễu

46

NHƯỢC ĐIỂM CỦA OFDM

Méo phi tuyến ở các bộ khuếch đại công suất phía phát và thu..

Hiệu suất đường truyền giảm do bản thân chuỗi bảo vệ không mang tin có ích.

Rất nhạy cảm của hiệu ứng Doppler cũng như là sự dịch tần (Frequency offset) và dịch thời gian (time offset) do sai số đồng bộ.

47

KẾT LUẬN

Kỹ thuật OFDM tương thích với nhiều ứng dụng, thích ứng với hệ thống truyền tải quang giúp tiết kiệm băng thông, tang tốc độ truyền dẫn.

OFDM quang là một lĩnh vực nghiên cứu nhanh chóng phát triển..

Cầu nối giữa mạng không dây và mạng truy nhập thông qua hệ thống RoF.

Các tiêu chuẩn về OFDM phải được chuẩn hóa để phát triển trong ngành công nghiệp truyền thông.

OFDM.OFDMA

Documents