Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm

Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm tốc độ cao (54 Mbit/s) Do các vấn đề về nhiễu và các vấn đề về đa đường, một số công nghệ trước đây cũng đã đưa ra giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho các ứng dụng NLOS nhưng cũng chưa mang lại hiệu quả cao. Thay vào đó là sự ra đời của kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đây chính là một bước đột phá trong thị trường truy cập...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm Công nghệ OFDM trong truyền dẫn vô tuyến băng rộng điểm - đa điểm tốc độ cao (54 Mbit/s) Do các vấn đề về nhiễu và các vấn đề về đa đường, một số công nghệ trước đây cũng đã đưa ra giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho các ứng dụng NLOS nhưng cũng chưa mang lại hiệu quả cao. Thay vào đó là sự ra đời của kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đây chính là một bước đột phá trong thị trường truy cập vô tuyến băng rộng. I. Mở đầu Một trong những yêu cầu chính trong hệ thống vô tuyến băng rộng thế hệ thứ 2 là khả năng hoạt động trong các điều kiện tầm nhìn thẳng bị che chắn (Obstructed-Line-Of- sight/OLOS) và điều kiện không có tầm nhìn thẳng (Non-Line-Of-Sight/ NLOS). Hoạt động trong các điều kiện như vậy là một vấn đề gây rất nhiều khó khăn và hạn chế đối với các nhà khai thác viễn thông khi cung cấp dịch vụ cho các khách hàng tiềm năng. Do các vấn đề về nhiễu và các vấn đề về đa đường, một số công nghệ trước đây cũng đã đưa ra giải pháp điều chế sóng mang đơn dùng cho các ứng dụng NLOS nhưng cũng chưa mang lại hiệu quả cao. Thay vào đó là sự ra đời của kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đây chính là một bước đột phá trong thị trường truy cập vô tuyến băng rộng. II. Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) Công nghệ OFDM nằm trong một lớp các kỹ thuật điều chế đa sóng mang trong thông tin vô tuyến. Còn trong các hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn như trong hệ thống ADSL, các kỹ thuật này thường đượcc nhắc đến dưới cái tên: đa tần (DMT). Ý tưởng chính trong kỹ thuật OFDM là việc chia lượng dữ liệu trước khi phát đi thành N luồng dữ liệu song song có tốc độ thấp hơn và phát mỗi luồng dữ liệu đó trên một sóng mang con khác nhau. Các sóng mang này là trực giao với nhau, điều này được thực hiện bằng cách chọn độ dãn cách tần số giữa chúng một cách hợp lý. OFDM tạo ra lưới theo thời gian và tần số. Mỗi hình chữ nhật là một kênh độc lập và có thể cấp cho những người sử dụng khác nhau. 1. OFDM, đa đường dẫn và hiệu quả quang phổ Công nghệ OFDM thiết kế trong các hệ thống để hoạt động trong các điều kiện môI trường kết nối đa dạng từ Có tầm nhìn thẳng LOS (Line-of-sight) đến đường dẫn thẳng bị che chắn OLOS(Obstructed Line-Of-Sight) và không có đường dẫn thẳng (NLOS). Đây chính là ưu điểm của công nghệ OFDM. Trong môi trường không có tầm nhìn thẳng, tín hiệu đa đường dẫn là tổ hợp của tín hiệu gốc và các tín hiệu phản xạ bởi các vật cản giữa trạm phát và trạm thu. Các tín hiệu phản xạ thường đến trạm thu không cùng một lúc phụ thuộc vào khoảng cách đường đi và đều đến sau so với tín hiệu gốc (dẫn thẳng). Do không đến cùng một thời điểm (out of phase) các tín hiệu phản xạ gây ra hiện tượng nhiễu. Đa đường dẫn trong các điều kiện kết nối NOLS Tác động của hiện tượng đa đường trên hệ thống kết nối vô tuyến là ảnh hưởng giữa các symbol -ISI (Inter Symbol Interference). Các tiếng vọng từ một symbol nhất định (gọi là vọng symbol N) sẽ ảnh hưởng đến symbol tiếp theo (gọi là symbol N+1). Công nghệ OFDM đã khắc phục được vấn đề ISI bằng cách sử dụng Khoảng bảo vệ (Guard Interval –GI period) tại đoạn bắt đầu của symbol. Khoảng thời gian bảo vệ chính là phần symbol bị ảnh hưởng bởi ISI còn khoảng dữ liệu tiếp theo khoảng bảo vệ chính là khoảng tải tin. Cấu trúc Symbol OFDM, ISI và khoảng bảo vệ Công nghệ OFDM hỗ trợ truyền số liệu tốc độ cao và tăng hiệu quả quang phổ. Điều này đạt được là do sự truyền dẫn song song của nhiều sóng mang phụ (sub-carrier) qua không trung, mỗi sub-carrier có khả năng mang số liệu điều biến. Các sub-carrier được đặt vào các tần số trực giao. Trực giao có nghĩa là tần số trung tâm của một sub-carrier nhất định sẽ rơi đúng vào các điểm bằng 0 (null) của các sub-carrier khác (Hình 4). Sử dụng các tần số trực giao sẽ tránh được sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các sub-carrier khác nhau khi sắp xếp vị trí các sub-carrier với mật độ lớn trong miền tần số do đó sẽ đạt được hiệu quả quang phổ cao. Trực giao sub-carrier OFDM trong miền tần số 2. Các ưu điểm cơ bản của kỹ thuật OFDM - Công nghệ này thích hợp cho hệ thống tốc độ cao. - Thích hợp với các ứng dụng không dây cố định. - Rất hiệu quả trong các môi trường đa đường dẫn. - Sử dụng dải tần rất hiệu quả do cho phép chồng phổ giữa các sóng mang con. Hạn chế được ảnh hưởng của fading và hiệu ứng nhiều đường bằng cách chia kênh fading chọn lọc tần số thành các kênh con fading phẳng tương ứng với các tần số sóng mang OFDM khác nhau. - Phương pháp này có ưu điểm quan trọng là loại bỏ được hầu hết giao thoa giữa các sóng mang và giao thoa giữa các tín hiệu. - Giải quyết vấn đề fading bằng quá trình thực hiện điều chế và giải điều chế trong OFDM nhờ sử dụng phép biến đổi FFT - OFDM có ưu điểm nổi bật là khắc phục hiện tượng không có đường dẫn thẳng bằng tín hiệu đa đường dẫn. OFDM đang chứng tỏ những ưu điểm của mình trong các hệ thống viễn thông trên thực tế đặc biệt là trong các hệ thông vô tuyến đòi hỏi tốc độ cao như thông tin di động và cả trong truyền hình số. III. Một số ứng dụng công nghệ OFDM Các nơI có địa hình phức tạp như vùng nông thôn, ngoại ô, các thành phố đông dân cư, vv… ảnh hưởng lớn đến khả năng truy cập không dây băng rộng khi triển khai trong thời gian thực. Một hệ thống truy cập vô tuyến băng rộng chắc chắn chính là hệ thống có nhiều tính năng cao và khả năng truyền dẫn tốt trong các điều kiện kết nối rộng lớn.- giúp các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông phủ sóng trên diện rộng hơn với số trạm gốc giảm đi. Hãng Alvarion (Israel), đã ứng dụng rất hiệu quả công nghệ này vào một số sản phẩm của hãng như BreezeAccess OFDM, BreezeACCESS VL,vv… nhằm đáp ứng các yêu cầu từ đơn giản đến chuyên dụng như kết nối mạng Lan, camera giám sát, hệ thống hội nghị truy ...