Hình 2.3: Tích phân của 2 sóng sin khác tần số.
Điều này gọi là tính trực giao của dạng sóng sin. Nó cho thấy rằng miễn là 2 sóng sin
khác tần số thì tích phân của chúng sẽ bằng 0. Đây chính là cơ sở then chốt của quá
trình điều chế OFDM.
Nếu 2 sóng sin cùng tần số :
Hình 2.4: Tích phân 2 sóng sin cùng tần số.
Nếu 2 sóng sin có cùng tần số như nhau thì dạng sóng hợp thành luôn luôn dương, giá
trị trung bình của nó luôn luôn khác 0. Đây chính là cơ sở của quá trình giải điều chế
tín hiệu OFDM. Các máy thu biến đổi tín hiệu thu được từ miền tần số nhờ sử dụng kĩ
thuật biến đổi Fourier nhanh (FFT).
Việc giải điều chế chặc chẽ được thực hiện kế tiếp trong miền tần số bằng cách nhân
một sóng mang được tạo ra trong máy thu đơn với một sóng mang được tạo ra trong
máy thu có cùng tần số và pha. Sau đó phép tích phân sẽ làm tất cả các ong mang
bằng 0 ngoại trừ ong mang cần điều chế.
2.2.1.2 Tiền tố vòng CP (Cyclic prefix):
Tiền tố vòng CP (Cyclic prefix) có thể hoàn toàn loại bỏ nhiễu xuyên kí tự ISI miễn là
thời lượng CP lâu hơn trễ lan truyền. CP chính là sự lặp lại phần dữ liệu gồm các mẫu
cuối của khối được gắn vào trước một tải tin. Chính CP chống lại nhiễu liên khối và
làm kênh quay vòng và cho phép cân bằng miền tần số với độ phức tạp thấp.
Hình 2.5: Mô tả tiền tố vòng (Cyclic prefix).
Tuy vậy một hạn chế của CP là nó được thêm vào trước tải tin làm giảm hiệu suất sử
dụng băng thông. CP không chỉ làm giảm hiệu suất băng thông, ảnh hưởng của CP
cũng tương tự như hệ số roll-off trong các hệ thống ong mang đơn được lọc cosin
nâng.
Do OFDM có một phổ “tường gạch” đan xen rất nhọn, một tỉ lệ lớn các băng thông
kênh cấp phát có thể được sử dụng cho truyền số liệu, giúp làm giảm suy hao hiệu suất
do tiền tố vòng CP.
OFDM khai thác sự phân tập tần số của kênh đa đường bằng cách mã hoá và chèn
thông tin trên các ong mang con trước khi truyền đi. Điều chế OFDM có thể thực
hiện được với biến đổi ngược Forrier nhanh –IFFT, phép biến đổi này cho phép một số
lượng lớn các ong mang con (lên tới 2048) với độ phức tạp thấp.
Trong một hệ thống OFDM, tài nguyên sẵn có trong miền thời gian chính là các sysbol
OFDM và trong miền tần số chính là các ong mang con. Tài nguyên về thời gian và
tần số có thể được tổ chức thành các kênh con (sub-channel) cấp phát cho người ong.
OFDMA là một nguyên lý đa truy nhập-ghép kênh cung cấp khả năng ghép kênh các
luồng dữ liệu từ nhiều người ong trên các kênh con hướng xuống và đa truy nhập
hướng lên nhờ các kênh con hướng lên.
2.2.1.3 Bểu tượng pilot:
Các biểu tượng Pilot đóng vài trò quan trọng trong việc cân bằng và ước lượng kênh.
Trong quá trình truyền tín hiệu, máy thu và máy phát cần phải báo cho nhau về tình
trạng của kênh hay về tham số của bộ giải điều chế được sử dụng cho gói tin đã nhận
được … thông tin này có thể lấy trong bản ong sysbol OFDM nhờ các ong mang
Pilot.
2.3 Kĩ thuật OFDMA trong WIMAX:
2.3.1 Cấu trúc biểu tượng OFDMA và kênh con hoá:
Cấu trúc biểu tượng OFDMA gồm 3 loại ong mang con như hình 2.6:
ong mang con dữ liệu (Dat) cho truyền dữ liệu.
ong mang con dẫn đường (Pilot) cho mục đích ước lượng và đồng bộ.
ong mang con vô dụng (Null) không để truyền dẫn, được sử dụng cho các
băng bảo vệ và các ong mang DC.
Hình 2.6: Cấu trúc ong mang con OFDMA.
Các kênh con tích cực (dữ liệu và dẫn đường) được nhóm lại thành các tập con các
ong mang con gọi là các kênh. OFDMA PHY hỗ trợ kênh con hoá ở cả hướng xuống
DL và hướng lên UL. Đơn vị tài nguyên tần số thời gian tối thiểu là một khe bằng với
48 âm điệu dự liệu (các ong mang con).
Có 2 kiểu hoán vị các kiểu sóng mang con cho kênh con hoá: phân tập (Diversity) và
lân cận (Contiguous). Hoán vị phân tập kéo theo các ong mang con ngẫu nhiên tạo
thành các kênh con. Nó cung cấp phân tập tần số và lấy trung bình nhiễu liên tế bào.
Các hoán vị phân tập gồm DL FUSC (Fully used sub-carrier: ong mang con sử dụng
hoàn toàn), DL PUSC (Patially used sub-carrier: ong mang con sử dụng một phần) và
UL PUSC và các hoán vị tuỳ chọn thêm vào.
Với DL PUSC, mỗi cặp biểu tượng OFDM, các ong mang con khả dụng được nhóm
lại thành các cluster chứa 14 sóng mang con lân cận trên mỗi khoảng thời gian của biểu
tượng, với cấp phát dữ liệu và dẫn đường trong mỗi Cluster trong các biểu tượng chẵn
và lẻ như mô tả ở hình 2.7.
Hình 2.7: Tần số DL gồm nhiều kênh con.