ƯỚC LƯỢNG KÊNH TRONG OFDM CỦA WIMAX 5

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.

Một nguyên lý săp xếp lại được sử dụng để tạo thành các nhóm cluster chẳng hạn mỗi

nhóm được tạo thành bởi các cluster được phân bố qua không gian các ong mang

con.

Mỗi kênh con trong một nhóm chứa 2 cluster và được tạo bởi 48 sóng mang con và 8

sóng mang dẫn đường (Pilot). Các ong mang dữ liệu trong mỗi nhóm được tiếp tục

hoán vị để tạo thành các kênh con trong phạm vi nhóm.

Vì vậy, chỉ các vị trí dẫn đường trong cluster là được biểu thị trong hình 2.8. Các ong

mang con dữ liệu trong các cluster được phân bố cho nhiều kênh con.

Cấu trúc cluster cho DL, một cấu trúc lát (tile) được định nghĩa cho UL PUSC có định

dạng như hình 2.8.

Hình 2.8: Cấu trúc Tile cho đường lên UL PUSC.

Không gian ong mang con khả dụng sẽ được chia thành các lát (Tile) và 6 lát được

chọn từ toàn bộ phổ theo nguyên lý hoán vị \ sắp xếp lại. Và được nhóm lại với nhau

tạo thành khe (slot). Một slot gồm 48 sóng mang con dữ liệu và 24 sóng mang con dẫn

đường trong 3 biểu tượng OFDM.

Hoán vị lân cận nhóm một khối các ong mang lân cận tạo thành một kênh con. Các

hoán vị lân cận gồm AMC hướng DL và AMC hướng UL có cùng cấu trúc. Trong một

biểu tượng có 9 sóng mang con lân cận gọi là BIN, với 8 trong số đó được ấn định cho

dữ liệu và một được ấn định cho dẫn đường ( Pilot ).

Một slot trong AMC được định nghĩa như một tập các Bin của kiểu (NxM=6), trong đó

N là số các Bin lân cận và M là số các biểu tượng lân cận. Do vậy các tổ hợp cho phép

là ( 6 Bin, 1 sysbol ).

2.3.2 Scalable OFDMA:

Chế độ OFDM cho mạng không dây diện rộng (Wireless MAN) theo chuẩn IEEE 16-e

dựa trên kĩ thuật S-OFDMA. S-OFDMA hỗ trợ nhiều dải băng thông khác nhau để xác

định hoạt động nhu cầu cấp phát phổ khác nhau và các yêu cầu mô hình sử dụng. Khả

năng tỉ lệ được hỗ trợ nhờ điều chỉnh kích thước FFT trong khi vẫn giữ nguyên độ rộng

băng tần ong mang con là 10.94 Khz.

Do vậy băng thông ong mang con theo đơn vị tài nguyên và độ dài của sysbol là cố

định, ảnh hưởng của các lớp cao hơn cũng được tối thiểu hoá khi lấy tỷ lệ băng thông.

Các tham số S-OFDMA được liệt kê trong bảng 1. Các băng thông hệ thống cho 2 hồ

sơ mà nhóm kĩ thuật WIMAX Forum đưa ra lần đầu là 5 và 10 Mhz.

2.3.3 Cấu trúc khung TDD:

Chuẩn 802.16e hỗ trợ TDD và FDD bán song công, tuy nhiên phê chuẩn WIMAX di

động đưa ra lần đầu tiên chỉ có TDD. Với những phát hành sắp tới, WIMAX Forum sẽ

đề cập đến FDD cho các thị trường xác định-nơi mà các yêu cầu ổn định phổ cục bộ sẽ

hoặc kế thừa TDD hoặc sẽ triển khai FDD.

Đối với các vấn đề nhiễu, TDD không yêu cầu sự đồng bộ ở diện rộng, trái lại TDD sẽ

ưu tiên chế độ song công bởi các lý do:

 TDD cho phép điều chỉnh tỉ lệ UL/DL để hỗ trợ hiệu quả lưu lượng không đối

xứng giữa đường xuống và đường lên (với FDD thì tỉ lệ đường xuống và đường

lên là không đổi và thường là bằng băng thông của đường xuống và đường lên).

 TDD đảm bảo sự trao đổi kênh để: hỗ trợ khả năng điều chỉnh đường truyền,

MIMO và các công nghệ anten vòng kín cao cấp khác.

 Không như FDD yêu cầu một cặp kênh, TDD chỉ yêu cầu một kênh đơn cho cả

đường lên và đường xuống đem lại khả năng điều chỉnh linh động sự cấp phát

tần số toàn cục.