Tài liệu Kỹ thuật ofdm cho chuẩn ieee 802.16 và phát triển lên aofdm

KỸ THUẬT OFDM CHO CHUẨN IEEE 802.16 VÀ PHÁT TRIỂN LÊN AOFDM
Trần Anh Thắng*
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên
TÓM TẮT
Công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng dựa trên chuẩn truyền thông IEEE 802.16 ví như là
phương tiện cung cấp “mét cuối cùng” cho truy nhập băng rộng trong mạng đô thị lớn. Kỹ thuật
ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM, một giải pháp hiệu quả trong môi trường truyền
dẫn đa đường, đã được lựa chọn là kỹ thuật truyền dẫn cho tầng vật lý của chuẩn này. Bài báo này
trình bày nguyên lý, cơ sở toán học và việc hình thành hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDM trong
tầng vật lý của chuẩn truyền thông IEEE 802.16. Ngoài ra nhằm tăng hiệu quả của quá trình truyền
dẫn, người ta có thể sử dụng kỹ thuật OFDM thích nghi (Adaptive OFDM). Các ưu điểm của
OFDM và AOFDM cho thấy khả năng ứng dụng của chúng trong truyền thông vô tuyến tương lai.
Từ khóa: Kỹ thuật điều chế OFDM, Kỹ thuật điều chế AOFDM, Truyền thông đa sóng mang, tầng
vật lý WiMAX, kỹ thuật điều chế cho IEEE 802.16.
 GIỚI THIỆU
OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) là phương pháp ghép kênh
phân chia theo tần số trực giao, là một kỹ
thuật điều chế cho các hệ thống truyền thông
đa sóng mang. Công nghệ OFDM được sử
dụng làm cơ sở cho tầng vật lý trong các tiêu
chuẩn IEEE 802.11a ở Bắc Mỹ và
HiperLAN2 ở Châu Âu, đặc biệt nó được sử
dụng cho tầng vật lý của chuẩn IEEE 802.16
– WiMAX (Worldwire Interoperability for
Microwave Access): mạng diện rộng cho các
truy nhập vô tuyến.
Để có thể phát triển các lý thuyết cũng như
thực tế cho hệ thống này, ta cần tìm hiểu
nguyên lý của kỹ thuật OFDM để từ đó có thể
triển khai ứng dụng chuẩn này.
NGUYÊN LÝ CỦA OFDM
Trong kỹ thuật OFDM, luồng dữ liệu đầu vào
sẽ được chia thành N luồng dữ liệu song song
có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu
phụ đó trên một sóng mang phụ khác nhau.
Các sóng mang phụ này trực giao với nhau,
điều này được thực hiện bằng cách chọn độ
giãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý.
Sau đó các sóng mang phụ đã được điều chế
sẽ được tổng hợp lại với nhau để tạo thành
một tín hiệu OFDM, được diễn đạt bởi:
 Tel: 0904188814
1
2
0
( ) ( ) n
N
j f t
m m
n
S t x n e 


  (1)
với: nTs  t  (n+1)Ts.
Trong đó: xm(n) lấy từ chuỗi dữ liệu đầu vào
sau khi đã chuyển từ nối tiếp thành song
song; chỉ số n tương ứng với chỉ số sóng
mang trong tổng số N sóng mang, m là chỉ số
của khối tín hiệu thứ m tại đầu vào (hay là chỉ
số của toàn bộ ký hiệu OFDM). Khi đó mỗi
tín hiệu Sm(t) tương ứng với một điểm trong
không gian Euclid N chiều gọi là không gian
tín hiệu, mỗi điểm được biểu diễn bởi một bộ
các giá trị { xm(0), xm(1), xm(2), , xm(N-1)}.
Một tập hợp gồm M điểm trong không gian N
chiều này được gọi chùm tín hiệu (Signal
Constellation). Các kết quả có được sau khi
thực hiện phép nhân sẽ được cộng lại và tín
hiệu cuối cùng sẽ là dạng sóng (theo thời
gian) được truyền đi trên kênh. Máy thu
OFDM có thể được coi gồm nhiều bộ