Thông tin quang đỀ tàI 8
tải về 1.09 Mb. Chế độ xem pdf
|
| Hình 1. 3 Phổ của tín hiệu FDM (a) và OFDM (b)
Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số sóng mang được phân bổ một cách trực giao. Nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên. Do đó, sự phân tán theo thời gian gây bởi trải rộng trễ do truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống. OFDM khác với FDM ở nhiều điểm. Trong phát thanh thông thường mỗi đài phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM để duy trì sự ngăn cách giữa những đài. Tuy nhiên không có sự kết hợp đồng bộ giữa mỗi trạm với các trạm khác. Với cách truyền OFDM, những tín hiệu thông tin từ nhiều trạm được kết hợp trong một dòng dữ liệu ghép kênh đơn. Sau đó dữ liệu này được truyền khi sử dụng khối OFDM được tạo ra từ gói dày đặc nhiều sóng mang. Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời gian và tần số với nhau, cho phép kiểm soát can nhiễu giữa những sóng mang. Các sóng mang này chồng lấp nhau trong miền tần số, nhưng
ĐỀ TÀI 8 10
không gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) do bản chất trực giao của điều chế. Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa những kênh để ngăn ngừa can nhiễu. Điều này làm giảm hiệu quả phổ. Tuy nhiên với OFDM sự đóng gói trực giao những sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu quả phổ.
Đầu tiên, dữ liệu vào tốc độ cao được chia thành nhiều dòng dữ liệu song song tốc độ thấp hơn nhờ bộ chuyển đổi nối tiếp/song song (S/P: Serial/Parrallel). Mỗi dòng dữ liệu song song sau đó được mã hóa sử dụng thuật toán sửa lỗi tiến (FEC) và được sắp xếp theo một trình tự hỗn hợp. Những symbol hỗn hợp được đưa đến đầu vào của khối IDFT. Khối này sẽ tính toán các mẫu thời gian tương ứng với các kênh nhánh trong miền tần số. Sau đó, khoảng bảo vệ được chèn vào để giảm nhiễu xuyên ký tự ISI do truyền trên các kênh di động vô tuyến đa đường. Sau cùng bộ lọc phía phát định dạng tín hiệu thời gian liên tục sẽ chuyển đổi lên tần số cao để truyền trên các kênh. Trong quá trình truyền, trên các kênh sẽ có các nguồn nhiễu gây ảnh hưởng như nhiễu trắng cộng AWGN... Ở phía thu, tín hiệu được chuyển xuống tần số thấp và tín hiệu rời rạc đạt được tại bộ lọc thu. Khoảng bảo vệ được loại bỏ và các mẫu được chuyển từ miền thời gian sang miền tần số bằng phép biến đổi DFT dùng thuật toán FFT. Sau đó, tùy vào sơ đồ điều chế được sử dụng, sự dịch chuyểnvề biên độ và pha của các sóng mang nhánh sẽ được cân bằng bằng bộ cân bằng kênh (Channel Equalization). Các symbol hỗn hợp thu
ĐỀ TÀI 8 11
được sẽ được sắp xếp ngược trở lại và được giải mã. Cuối cùng chúng ta sẽ thu nhận được dòng dữ liệu nối tiếp ban đầu. Các sơ đồ điều chế sóng mang đơn chung cho thông tin số bao gồm khoá dịch biên độ (ASK), khoá dịch tần số (FSK), khoá dịch pha (PSK), điều chế QAM. Kỹ thuật điều chế đa sóng mang trực giao dựa trên nguyên tắc phân chia luồng dữ liệu có tốc độ cao R (bit/s) thành k luồng dữ liệu thành phần có tốc độ thấp R/k (bit/s); mỗi luồng dữ liệu thành phần được trải phổ với các chuỗi ngẫu nhiên PN có tốc độ Rc (bit/s). Sau đó điều chế với sóng mang thành phần OFDM, truyền trên nhiều sóng mang trực giao. Phương pháp này cho phép sử dụng hiệu quả băng thông kênh truyền, tăng hệ số trải phổ, giảm tạp âm giao thoa ký tự ISI nhưng tăng khả năng giao thoa sóng mang. Trong công nghệ FDM truyền thống, các sóng mang được lọc ra riêng biệt để bảo đảm không có sự chồng phổ, do đó không có hiện tượng giao thoa ký tự ISI giữa những sóng mang nhưng phổ lại chưa được sử dụng với hiệu quả cao nhất. Với kỹ thuật OFDM, nếu khoảng cách sóng mang được chọn sao cho những sóng mang trực giao trong chu kỳ ký tự thì những tín hiệu được khôi phục mà không giao thoa hay chồng phổ. 1.2.3. Điều chế tín hiệu sử dụng công nghệ OFDM
Tín hiệu điện được điều chế bằng kỹ thuật điều chế OFDM. Một tín hiệu điều chế đa sóng mang (MultiCarrier Modulation - MCM) tại máy phát là: 𝑠(𝑡) = ∑ ∑ 𝑐
𝑠 𝑘 (𝑡 − 𝑖𝑇 𝑠 ) 𝑁 𝑘=1 +∞ 𝑖=−∞ 𝑠 𝑘 (𝑡) = ∏(𝑡)𝑒 2𝜋𝑗𝑓
𝑘 𝑡
∏(𝑡) = { 1 𝑣ớ𝑖 0 < 𝑡 ≤ 𝑇 𝑠 0 𝑣ớ𝑖 𝑡 𝑐ò𝑛 𝑙ạ𝑖 Với
𝑠 𝑘 biểu thị sóng mang con 𝑐 𝑘 biểu thị thông tin của sóng mang con thứ k N biểu thị số sóng mang con
𝑓 𝑘 thể hiện tần số sóng mang con
ĐỀ TÀI 8 12
∏(𝑡) và 𝑇 𝑠 đại diện cho chức năng định hình xung và chu kỳ ký hiệu tương ứng. Mẫu thứ m của s(t) khi lấy mẫu 𝑇 𝑠 / N là: 𝑠 𝑚 = ∑ 𝑐 𝑘 𝑒 𝑗2𝜋𝑓
𝑘 (𝑚−1)𝑇
𝑠 / N
𝑁 𝑘=1
Có một số tần số của sóng mang con được chọn cho mỗi sóng mang con là trực giao là: 𝑓 𝑘
𝑘 − 1 𝑇 𝑠 Thay
𝑓 𝑘 vào biểu thức của 𝑠 𝑚 ở trên, ta được: 𝑠 𝑚 = ∑ 𝑐 𝑘 𝑒 𝑗2𝜋(𝑚−1)(𝑘−1)/ N 𝑁 𝑘=1 Vậy
𝑠 𝑘 là IFT của 𝑐 𝑘 . Gọi 𝑐 𝑘 ̂ là biến đổi Fourier của 𝑠 𝑘 ̂ , tín hiệu nhận được là: 𝑐 𝑘
1 √𝑛 ∑ 𝑠 𝑘 ̂ 𝑁 𝑘=1
𝑒 −𝑗2𝜋(𝑚−1)(𝑘−1)/ N
Từ phương trình biến đổi của 𝑠 𝑚 , ta có thể nói tín hiệu OFDM là tổng của rất nhiều tín hiệu. Do vậy tín hiệu OFDM có tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình (PAPR) lớn hơn tín hiệu sóng mang đơn. PAPR = 𝑚𝑎𝑥{|𝑠(𝑡)| 2 }
2 } , t ∈ [0, 𝑇
𝑠 ] 1.3. Kỹ thuật DWDM 1.3.1. WDM WDM (Wavelength Division Multiplexing) là phương thức ghép kênh quang theo bước sóng. Thông thường trong tuyến thông tin quang điểm nối điểm, mỗi một sợi dẫn quang cho một tia laser với một bước sóng ánh sáng truyền qua, tại đầu thu, bộ tách sóng quang tương ứng sẽ nhận tín hiệu từ sợi này. Mỗi một sóng laser này mang một số tín hiệu điện với một phổ nhất định. WDM cho phép ta tăng dung lượng kênh mà không cần tăng tốc độ bit của đường truyền và cũng không dùng thêm sợi dẫn quang.
ĐỀ TÀI 8 13
Về lý thuyết có thể truyền một dung lượng khổng lồ trên một sợi quang từ nhiều nguồn phát quang làm việc ở những bước sóng cách nhau một khoảng hợp lý. Tại đầu thu có thể thực hiện thu các tín hiệu quang riêng biệt nhờ quá trình lọc các bước sóng khác nhau này. Do có mức suy hao thấp ở vùng bước sóng 1.55 𝜇𝑚 nên vùng này được dụng rộng rãi trong ghép kênh DWM. Hình 1.5 mô tả nguyên lý cơ bản của quá trình ghép và giải ghép kênh DWM.
tải về 1.09 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|