Kỹ thuật điều chế thích nghi trong hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

Bài viết Kỹ thuật điều chế thích nghi trong hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao trình bày quá trình nghiên cứu và mô phỏng hệ thống OFDM sử dụng kỹ thuật điều chế thích nghi. Kết quả cho thấy khi điều chế thích nghi hệ thống sẽ tự điều chỉnh bộ điều chế sao cho phù hợp với điều kiện kênh truyền nhằm đạt hiệu quả cao nhất khi cân bằng giữa tốc độ, tỷ lệ lỗi bit và hiệu suất phổ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật điều chế thích nghi trong hệ thống ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI TRONG HỆ THỐNG GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO Mai Văn Lập Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Thủy lợi, email: lapmv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG và tốc độ đủ lớn, việc này được giải quyết bằng kỹ thuật điều chế thích nghi [4]. Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số Với kỹ thuật điều chế thích nghi thì sơ trực giao (Orthogonal Frequency Division đồ điều chế được chọn theo thông tin trạng Multiplexing – OFDM) là một loại điều chế thái kênh (CSI). Nếu điều kiện kênh tốt thì đa sóng mang. Chuỗi dữ liệu cần truyền được có thể sử dụng sơ đồ điều chế tương đối chia ra làm nhiều chuỗi dữ liệu con, các cao như 128 QAM hoặc 256 QAM (Điều chuỗi dữ liệu con này sau đó được đưa qua chế biên độ cầu phương) và nếu điều kiện bộ biến đổi nối tiếp - song song. Sau đó các kênh kém thì có thể sử dụng sơ đồ điều chế chuỗi dữ liệu con này được truyền song song thấp như khóa dịch pha nhị phân (BPSK), trên nhiều sóng mang con khác nhau và các 4QAM . Vì vậy, khi có sẵn một loạt các sơ sóng mang con này được ghép trực giao từng đồ điều chế như vậy, thì phải có một số tiêu đôi một với nhau. Ưu điểm của kỹ thuật này chí để điều chỉnh cách chọn sơ đồ điều chế là hiệu suất phổ cao, giảm nhiễu xuyên ký tự tối ưu cho một CSI nhất định. (ISI) và hiệu ứng đa đường, khả năng chống lại nhiễu đồng kênh băng thông hẹp trong hệ 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU thống không dây và đặc biệt nó thực thi hiệu Tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu quả khi sử dụng các phép biến đổi Fourier lý thuyết và mô phỏng hệ thống. nhanh thuận (FFT) và ngược (IFFT). OFDM đã được áp dụng rộng rãi trong các 3. MÔ HÌNH HỆ THỐNG hệ thống thông tin vô tuyến, 4G, thông tin 3.1. Hệ thống OFDM quang, DVB - T, các modem tốc độ cao trên các đường dây thuê bao kỹ thuật số (DSL), OFDM là kỹ thuật điều chế đa sóng mang, các mạng cục bộ không dây băng thông rộng, nhưng các sóng mang con của nó được ghép như IEEE 802.11a, Hiperlan2 và tiêu chuẩn trực giao với nhau, vì vậy tiết kiệm được truy cập không dây băng thông rộng IEEE băng tần sử dụng. Để xử lý tín hiệu OFDM 802.16a [1,2,3]. người ta dùng kỹ thuật FFT do vậy tốc độ Đối với OFDM, khi sử dụng điều chế bậc nhanh và dễ thực hiện. thấp hơn như BPSK, 4 QAM và 8 QAM sẽ cải Sơ đồ khối hệ thống thu phát OFDM như thiện tỷ lệ lỗi bit (BER) nhưng làm giảm hiệu hình 1. Tại bên phát: Ban đầu dữ liệu được suất phổ và tốc độ, mặt khác khi sử dụng điều đưa qua khối mã hoá dữ liệu để mã hoá dữ chế bậc cao hơn như 64 QAM, 128 QAM, liệu dưới dạng số sau đó được xen rẽ và điều 256QAM và 512 QAM sẽ tăng hiệu suất phổ chế. Thực chất của quá trình này là điều chế và tốc độ nhưng dẫn đến BER kém. Như vậy dữ liệu trên các sóng mang con cả về biên độ vấn đề đặt ra ở đây là làm thế nào để hệ thống và pha. Sau đó tín hiệu được đưa qua bộ biến đảm bảo được BER đủ nhỏ mà hiệu suất phổ đổi nối tiếp sang song song (S/P) để đưa qua 239 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8 bộ biến đổi IFFT thực hiện việc chuyển tín để cung cấp các lệnh điều chế khác nhau. hiệu từ miền tần số rời rạc về miền thời gian. Việc chuyển đổi giữa các bộ điều chế này sẽ Tín hiệu sau khi qua bộ biến đổi IFFT lại phụ thuộc vào tỷ số tín hiệu trên tạp (SNR) được chuyển đổi lại thành tín hiệu nối tiếp tức thời. Mục tiêu của điều chế thích nghi là bằng cách cho qua bộ biến đổi song song chọn chế độ điều chế thích hợp để truyền tùy sang nối tiếp (P/S). Sau đó tín hiệu được thuộc vào SNR tức thời, để đạt được sự cân chèn thêm khoảng lặp và tạo cửa sổ để triệt bằng tốt giữa hiệu suất phổ và BER tổng thể. nhiễu xuyên kênh ICI và nhiễu giữa các ký Điều chế thích nghi là một kỹ thuật tốt để tối hiệu ISI, rồi đưa qua bộ biến đổi DAC để đa hóa thông lượng dữ liệu của các sóng chuyển dữ liệu từ dạng số sang dạng tương mang con. Điều chế thích nghi bao gồm đo tự và đưa qua kênh truyền. SNR của từng sóng mang con trong quá trình truyền, sau đó chọn sơ đồ điều chế sẽ tối đa hóa hiệu suất phổ, trong khi vẫn duy trì BER được chấp nhận. Mô hình hệ thống OFDM sử dụng điều chế thích nghi như hình 2. Hình 1. Sơ đồ khối bộ thu phát OFDM Tại bên thu: Quá trình được thực hiện ngược lại với quá trình phát. Tín hiệu sau khi Hình 2. Mô hình hệ thống OFDM qua bộ biến đổi ADC để chuyển đổi tín hiệu sử dụng điều chế thích nghi sang dạng số thì được đồng bộ về thời gian 3.3. Kết quả mô phỏng và thảo luận và tần số. Sau khi loại bỏ khoảng lặp, tín hiệu được đưa qua bộ biến đổi S/P để đưa Hệ thống OFDM được mô phỏng với các qua bộ biến đổi FFT thực hiện việc chuyển thông số sau: Số khung OFDM là 256, với dữ liệu từ miền thời gian sang miền tần số. FFT/IFFT là 256, tiền tố lặp = 1/8, điều chế Sau đó quá trình lại được tiếp tục ngược lại với 4, 16, 64, 128 và 256QAM. Hình 3 là như bên phát. Cuối cùng tín hiệu được cho giản đồ chòm sao của tín hiệu điều chế. qua bộ giải mã để thu được tín hiệu gốc. 3.2. Kỹ thuật điều chế thích nghi Trong hệ thống OFDM sử dụng các bộ điều chế bậc thấp hơn như BPSK, 4 QAM và 8 QAM sẽ cải thiện T ...